專利名稱：光柵對準(zhǔn)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對準(zhǔn)芯片的方法，特別涉及一種用一光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)(reticle alignment system，RAS)所擷取的一光柵上的一對準(zhǔn)記號的信號作為一標(biāo)準(zhǔn)信號，以校正由一芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)(wafer alignment system，WAS)所擷取的該芯片上的一前層對準(zhǔn)記號，進(jìn)而濾除因制程變異所產(chǎn)生的不必要信號的方法。
背景技術(shù)：
在IC制造過程中，微影(photo lithography)制程是為其中一項(xiàng)至為重要的技術(shù)，而微影制程的良窳，則是由臨界線寬(critical dimension，CD)與對準(zhǔn)度(alignment accuracy，AA)兩項(xiàng)目來評估。其中，會影響各層之間的對準(zhǔn)成效或精確度的因素，除了對準(zhǔn)系統(tǒng)的功能性(performance)與其度量衡(metrology)的精準(zhǔn)度之外，便首推被轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體芯片上的對準(zhǔn)記號(alignment mark，AM)，其會對于線路的對準(zhǔn)成效造成最大的影響，尤其當(dāng)制造過程中發(fā)生制程變異(process error)時，影響更是非?？捎^。因此，如何設(shè)計一套對準(zhǔn)系統(tǒng)以透過信號的擷取與比對而排除噪聲，進(jìn)而校正已受制程變異影響的對準(zhǔn)記號，使制程變異對于對準(zhǔn)精確度的影響降至最低，已成為一項(xiàng)刻不容緩的重要課題。
已知的芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)，依其常見運(yùn)作模式可包括有步進(jìn)機(jī)(stepper)與掃瞄機(jī)(scanner)兩種，兩者主要使用的對準(zhǔn)系統(tǒng)則又包含有光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)(reticle alignment system，RAS)以及芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)(wafer alignmentsystem，WAS)兩個部份。請參考圖1，圖1為已知光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作流程圖。如圖1所示，已知光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作方式，是開始于一置入步驟100，用以將當(dāng)層要進(jìn)行曝光的光柵置入一光柵對準(zhǔn)機(jī)臺(reticle alignmentmachine，RAM)，接著進(jìn)行一干擾儀(interferometer)重整(reset)步驟102以將該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺中的一干擾儀重整，再利用一場圖像對準(zhǔn)傳感器(field image alignment sensor，F(xiàn)IA sensor)進(jìn)行該光柵的載座(stage)位置設(shè)定步驟104。
隨后進(jìn)行一光柵加載步驟106以將一光柵加載后，利用一錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器(video reticle alignment sensor，VRA sensor)來進(jìn)行一光柵搜尋對準(zhǔn)(reticle search alignment)程序108，以藉由旋轉(zhuǎn)該光柵的方式調(diào)校該光柵的坐標(biāo)，并進(jìn)行一光柵偏差角度判定110，在該光柵的偏差角度過大時以一機(jī)械手臂移開該光柵后，再旋轉(zhuǎn)光柵載座以重新加載對準(zhǔn)，如圖1中的步驟112與114所示。之后利用該光柵上的一組對準(zhǔn)記號(alignmentmark，AM)進(jìn)行一細(xì)部對準(zhǔn)(fine alignment)程序116，并隨后以該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器進(jìn)行該干擾儀的校準(zhǔn)(calibration)118。
接著以旋轉(zhuǎn)該光柵的方式進(jìn)行一光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償(reticle rotationcompensation)程序120，再利用該光柵上的六組對準(zhǔn)記號，藉由該FIA傳感器與一激光干擾對準(zhǔn)傳感器(laser interferometric alignment sensor，LIA sensor)分別進(jìn)行兩次同步基線測試(simul taneous baseline check，simultaneous BCHK)122與124，以同步微調(diào)該光柵與該步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)基線的相對坐標(biāo)。最后藉由一激光步進(jìn)對準(zhǔn)傳感器(laser step alignmentsensor，LSA sensor)進(jìn)行一異步基線測試(non-simultaneous baselinecheck，non-simul.BCHK)126，完成已知光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作。
請參考圖2，圖2為已知芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作流程圖。如圖2所示，已知芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作方式，是開始于一置入步驟200，以將一已具有一前層對準(zhǔn)記號的圖案的半導(dǎo)體芯片置入一光柵對準(zhǔn)機(jī)臺。首先進(jìn)行一預(yù)先對準(zhǔn)(pre-alignment)程序202，約略對準(zhǔn)該半導(dǎo)體芯片的位置。接著進(jìn)行一第一芯片對準(zhǔn)程序204，以一FIA傳感器或一LSA傳感器進(jìn)行一搜尋對準(zhǔn)(searchalignment)步驟206后，再進(jìn)行該半導(dǎo)體芯片的旋轉(zhuǎn)校正208。當(dāng)該半導(dǎo)體芯片所需旋轉(zhuǎn)的角度超過500微弧度(micro radian，μrad)時，重新進(jìn)行該預(yù)先對準(zhǔn)程序；而當(dāng)該半導(dǎo)體芯片所需旋轉(zhuǎn)的角度在500微弧度以內(nèi)時，則繼續(xù)進(jìn)行一第二芯片對準(zhǔn)程序210。最后再進(jìn)行一加強(qiáng)全面對準(zhǔn)(enhancedglobal alignment，EGA)程序，利用該FIA傳感器、該LIA傳感器或一LSA傳感器進(jìn)行一細(xì)部對準(zhǔn)(fine alignment)步驟212，同光柵對準(zhǔn)，計算該光柵與該半導(dǎo)體芯片相對于該基線的坐標(biāo)，以使該光柵與該半導(dǎo)體芯片在同一基線坐標(biāo)上后，進(jìn)行一芯片曝光(wafer exposure)程序214，以將該光柵上的圖案(pattern)轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，完成已知微影迭對(overlay)的程序。
由于在光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作程序中，對準(zhǔn)記號扮演著非常重要的角色，前述的該FIA、LSA與LIA傳感器，即皆應(yīng)用于對準(zhǔn)記號的擷取以及信號轉(zhuǎn)換，而且隨著光柵對準(zhǔn)機(jī)臺的日益精密，其所造成的誤差已小至可忽略不計時，對準(zhǔn)記號的擷取(capturing)的準(zhǔn)確性，更是對于微影制程的良窳具有舉足輕重影響力。然而當(dāng)對準(zhǔn)記號由前項(xiàng)制程轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上時，經(jīng)常會因?yàn)闊o可完全避免的制程變異，譬如因溫度、時間與壓力等制程參數(shù)的變化而使該半導(dǎo)體芯片的表面均勻度下降，抑或進(jìn)行蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)等制程時發(fā)生過度蝕刻或過度研磨，而導(dǎo)致芯片對準(zhǔn)記號變形失真。由于微影制程是在將當(dāng)層別對準(zhǔn)前層別的對準(zhǔn)記號并精密計算后才進(jìn)行曝光的程序，進(jìn)而產(chǎn)生各層別圖案的迭對，故此等無可避免的制程變異往往造成對準(zhǔn)記號在往后層別的芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作程序中由FIA、LSA與LIA傳感器所擷取的圖形以及轉(zhuǎn)換的信號亦隨之受到影響，而產(chǎn)生信號轉(zhuǎn)弱或衍生多余噪聲的現(xiàn)象。
請參考圖3(a)與圖3(b)，圖3(a)為一正常的對準(zhǔn)記號由FIA、LSA與LIA傳感器所擷取與轉(zhuǎn)換而得信號的示意圖，圖3(b)則為一受制程變異而損壞的對準(zhǔn)記號由FIA、LSA與LIA傳感器所擷取與轉(zhuǎn)換而得信號的示意圖。如圖3(b)所示，相較于圖3(a)，當(dāng)發(fā)生制程變異而導(dǎo)致對準(zhǔn)記號受損時，由該受損的對準(zhǔn)記號所產(chǎn)生的信號會衍生出不必要的噪聲，而明顯相異于正常對準(zhǔn)記號所產(chǎn)生的信號。而此一具有噪聲的信號會影響芯片對準(zhǔn)的搜尋對準(zhǔn)步驟206與細(xì)部對準(zhǔn)步驟212等諸項(xiàng)制程的可靠度(reliability)及精確度(precision)，連帶造成微影(lithography)制程的迭對結(jié)果(overlayresult)受到影響，因此如何找到一種不受制程變異影響的芯片對準(zhǔn)方法，已成為當(dāng)前半導(dǎo)體制程的一項(xiàng)重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用一光柵對準(zhǔn)(reticlealignment)機(jī)臺對準(zhǔn)一半導(dǎo)體芯片的方法，以避免各層別微影(lithography)制程的對準(zhǔn)程序因前層別的其它半導(dǎo)體制程發(fā)生制程變異而受到負(fù)面影響。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片表面包含有一主要圖案區(qū)域(cell pattern area)與一次要圖案區(qū)域(minor pattern area)。該次要圖案區(qū)域上包含至少一由前微影制程經(jīng)蝕刻后所留下的前層芯片對準(zhǔn)記號(pre-layer wafer alignment mark，pre-layer wafer AM)。本發(fā)明的最佳實(shí)施例是先提供一至少包含有一當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與一電路圖形的當(dāng)層光柵，接著再進(jìn)行一基線測試(baseline check，BCHK)，以將該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該前層芯片對準(zhǔn)記號相對準(zhǔn)。隨后擷取并比對該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，以校正該當(dāng)層光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)。最后進(jìn)行一微影制程，將該當(dāng)層光柵上的該電路圖形以及該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一相對應(yīng)于該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號，以完成本發(fā)明的對準(zhǔn)方法。
由于本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)程序是在進(jìn)行完已知光柵對準(zhǔn)程序的操作流程后，再進(jìn)行一后光柵對準(zhǔn)程序，以一完成光柵對準(zhǔn)及校正的錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器(video reticle alignment sensor，VRA sensor)再次檢測該當(dāng)層要進(jìn)行曝光的該當(dāng)層光柵上所定義的當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號，并先以一載子耦合裝置相機(jī)(charge couple device camera，CCD camera)擷取該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，再進(jìn)行兩者之間的比對，以在步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)內(nèi)一連接光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)與芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的主計算機(jī)系統(tǒng)中校正該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該前層芯片對準(zhǔn)記號的相對坐標(biāo)，故可以排除已知光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)中，由場圖像對準(zhǔn)傳感器(field image alignment sensor，F(xiàn)IA sensor)、激光干擾對準(zhǔn)傳感器(laser interferometric alignment sensor，LIA sensor)與激光步進(jìn)對準(zhǔn)傳感器(laser step alignment sensor，LSA sensor)等所擷取的該前層芯片對準(zhǔn)記號所轉(zhuǎn)換而成的信號中，因前項(xiàng)制程變異所衍生的噪聲，而達(dá)到修正該當(dāng)層光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)的目的，使該當(dāng)層光柵得以與該次要圖案區(qū)域上的該前層芯片對準(zhǔn)記號對準(zhǔn)得更精確，進(jìn)而確保后續(xù)微影制程中光柵圖案轉(zhuǎn)移的精確度，提升制程良率。


圖1為已知光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作流程圖。
圖2為已知芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作流程圖。
圖3(a)為一正常的對準(zhǔn)記號由FIA、LSA與LIA傳感器所擷取與轉(zhuǎn)換而得信號的示意圖。
圖3(b)為一受制程變異而損壞的對準(zhǔn)記號由FIA、LSA與LIA傳感器所擷取與轉(zhuǎn)換而得信號的示意圖。
圖4為本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)程序的操作流程圖。
附圖符號說明100 置入步驟 102 干擾儀重整步驟104 載座位置設(shè)定步驟 106 光柵加載步驟108 光柵搜尋對準(zhǔn)程序 110 光柵偏差角度判定112 移開光柵 114 旋轉(zhuǎn)光柵載座116 細(xì)部對準(zhǔn)程序 118 干擾儀校準(zhǔn)120 光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償程序 122 同步基線測試124 同步基線測試 126 異步基線測試200 置入步驟 202 預(yù)先對準(zhǔn)程序204 第一芯片對準(zhǔn)程序 206 搜尋對準(zhǔn)步驟208 旋轉(zhuǎn)校正 210 第二芯片對準(zhǔn)程序212 細(xì)部對準(zhǔn)步驟 214 芯片曝光程序400 置入步驟 402 干擾儀重整步驟404 載座位置設(shè)定步驟 406 光柵加載步驟408 光柵搜尋對準(zhǔn)程序 410 光柵偏差角度判定412 移開光柵 414 旋轉(zhuǎn)光柵載座416 細(xì)部對準(zhǔn)程序 418 干擾儀校準(zhǔn)420 光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償程序 422 同步基線測試424 同步基線測試 426 異步基線測試428 后光柵對準(zhǔn)程序具體實(shí)施方式
請參考圖4，圖4為本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)程序的操作流程圖。如圖4所示，本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作方式，是開始于一光柵置入步驟400，用以將當(dāng)層要進(jìn)行曝光的光柵置入一光柵對準(zhǔn)機(jī)臺(reticle alignment machine，RAM)，接著進(jìn)行一干擾儀(interferometer)重整(reset)步驟402以將該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺中的一干擾儀重整，再利用一場圖像對準(zhǔn)傳感器(fieldimage alignment sensor，F(xiàn)IA sensor)進(jìn)行該光柵的載座(stage)位置設(shè)定步驟404。
隨后進(jìn)行一光柵加載步驟406以將一光柵加載后，利用一錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器(video reticle alignment sensor，VRA sensor)來進(jìn)行一光柵搜尋對準(zhǔn)(reticle search alignment)程序408，以藉由旋轉(zhuǎn)該光柵的方式調(diào)校該光柵的坐標(biāo)，并進(jìn)行一光柵偏差角度判定410，在該光柵的偏差角度過大時以一機(jī)械手臂移開該光柵后，再旋轉(zhuǎn)光柵載座以重新加載對準(zhǔn)，如圖4中的步驟412與414所示。之后利用該光柵上的一組對準(zhǔn)記號(alignmentmark，AM)進(jìn)行一細(xì)部對準(zhǔn)(fine alignment)程序416，并隨后以該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器進(jìn)行該干擾儀的校準(zhǔn)(calibration)418。
接著以旋轉(zhuǎn)該光柵的方式進(jìn)行一光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償(reticle rotationcompensation)程序420，再利用該光柵上的六組對準(zhǔn)記號，藉由該FIA傳感器與一激光干擾對準(zhǔn)傳感器(laser interferometric alignment sensor，LIA sensor)分別進(jìn)行兩次同步基線測試(simultaneous baseline check，simultaneous BCHK)422與424，以同步微調(diào)該光柵與該步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)基線的相對坐標(biāo)。之后藉由一激光步進(jìn)對準(zhǔn)傳感器(laser step alignmentsensor，LSA sensor)進(jìn)行一異步基線測試(non-simultaneous baselinecheck，non-simul.BCHK)426。
如前所述，在當(dāng)層對準(zhǔn)記號由前項(xiàng)制程轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上時，經(jīng)常會因?yàn)闊o可完全避免的制程變異，譬如因溫度、時間與壓力等制程參數(shù)的變化而使該半導(dǎo)體芯片的表面均勻度下降，抑或進(jìn)行蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)等制程時發(fā)生過度蝕刻或過度研磨，而導(dǎo)致該被轉(zhuǎn)移的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號變形失真。因此在前項(xiàng)制程中已發(fā)生制程變異的狀況下，則該被轉(zhuǎn)移的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號在光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)的操作程序中由FIA、LSA與LIA傳感器所被擷取的圖形以及被轉(zhuǎn)換的信號亦會受到影響，所以會相對地產(chǎn)生信號轉(zhuǎn)弱或衍生多余噪聲的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致該第一光柵與該半導(dǎo)體芯片在完成光柵搜尋對準(zhǔn)程序408、光柵偏差角度判定410、細(xì)部對準(zhǔn)程序416、光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償程序420以及基線測試422、424與426等諸項(xiàng)制程后，依然未能精確對準(zhǔn)。若此時操作者貿(mào)然以一微影(lithography)制程進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移，則必然因?qū)?zhǔn)不確實(shí)而招致良率下滑的后果。
故在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，在完成上述的異步基線測試426之后，會再以該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器進(jìn)行一后光柵對準(zhǔn)(post-reticle alignment，PRA)程序428，亦即使用完成光柵對準(zhǔn)及校正的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器再次檢測該當(dāng)層要進(jìn)行曝光的光柵上所定義的當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號，并以一載子耦合裝置相機(jī)(charge couple device camera，CCD camera)來擷取該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號，作為與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的前層芯片對準(zhǔn)記號(pre-layer wafer alignment mark，pre-layer wafer AM)的圖像信號相比對的基礎(chǔ)。此時進(jìn)入芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)(wafer alignment system，WAS)的該半導(dǎo)體芯片表面包含有一在前微影制程經(jīng)蝕刻后所留下的主要圖案區(qū)域(cell pattern area)與一切割道(scribeline)上的次要圖案區(qū)域(minorpattern area)，且該次要圖案區(qū)域上包含至少一該由將一前層光柵(pre-layer reticle)上的一對準(zhǔn)記號(AM)轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上而形成的前層芯片對準(zhǔn)記號，而當(dāng)層的芯片對準(zhǔn)程序即是擷取該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號。在該光柵上的該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號則是利用一計算機(jī)系統(tǒng)直接輸入該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的坐標(biāo)，而在進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428時，由該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺內(nèi)的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器以及一高速的圖像處理器(imageprocessor)直接對該當(dāng)層光柵的該當(dāng)層對準(zhǔn)記號進(jìn)行圖像擷取，進(jìn)而處理轉(zhuǎn)化為一模擬信號或一數(shù)字圖像信號，傳送至步進(jìn)機(jī)(stepper)或掃瞄機(jī)(scanner)內(nèi)一連接光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)與芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的主計算機(jī)系統(tǒng)中，而在該主計算機(jī)系統(tǒng)中與該前層芯片對準(zhǔn)記號的信號作比對與校正。
最后再進(jìn)行一微影制程，將該當(dāng)層光柵上的電路圖形以及該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一相對應(yīng)于該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號，以利后續(xù)他項(xiàng)微影制程的進(jìn)行，而完成本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)程序的操作流程。
本發(fā)明的另一實(shí)施例，則就連續(xù)對一半導(dǎo)體芯片施以一第一微影制程與一第二微影制程的情況進(jìn)行探討。等同于本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該半導(dǎo)體芯片表面亦包含有在前微影制程經(jīng)蝕刻后所留下的一主要圖案區(qū)域與一位于一切割道上的次要圖案區(qū)域，且該次要圖案區(qū)域上包含至少一由將一前層光柵上的一對準(zhǔn)記號(AM)轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上而形成的第一芯片對準(zhǔn)記號。用以進(jìn)行該第一微影制程的一第一光柵上至少包含有一第一光柵對準(zhǔn)記號與一第一電路圖形，而用以進(jìn)行該第二微影制程的一第二光柵上至少包含有一第二光柵對準(zhǔn)記號與一第二電路圖形。此外，本發(fā)明的此一實(shí)施例亦是藉由該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺的一高速的圖像處理器進(jìn)行各該光柵對準(zhǔn)記號與芯片對準(zhǔn)記號的圖像擷取，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為一模擬信號或一數(shù)字圖像。
首先依照圖4中的操作流程，進(jìn)行光柵置入步驟400，以將該第一光柵置入該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺。接著進(jìn)行干擾儀重整步驟402，以將該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺中的該干擾儀重整，再利用一FIA對準(zhǔn)傳感器進(jìn)行該半導(dǎo)體芯片的載座(stage)位置設(shè)定步驟404。接著進(jìn)行光柵加載步驟406，以將該第一光柵載入。
之后利用該VRA傳感器，以該VRA傳感器的CCD相機(jī)，擷取該第一光柵上的該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖像，進(jìn)行光柵搜尋對準(zhǔn)程序408，藉由旋轉(zhuǎn)該第一光柵的方式，來調(diào)校該第一光柵的坐標(biāo)，并進(jìn)行一光柵偏差角度判定410，在該第一光柵的偏差角度過大時以一機(jī)械手臂移開該第一光柵后，再重新加載對準(zhǔn)，如圖4中的步驟412與414所示。之后利用該第一光柵上的該第一光柵對準(zhǔn)記號進(jìn)行該細(xì)部對準(zhǔn)程序416，并隨后以該VRA傳感器進(jìn)行該干擾儀的校準(zhǔn)418。
隨后以旋轉(zhuǎn)該第一光柵的方式進(jìn)行一光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償程序420，再利用該第一光柵上的該第一光柵對準(zhǔn)記號，藉由該FIA傳感器與該激光干擾對準(zhǔn)傳感器分別進(jìn)行兩次同步基線測試422與424，以同步微調(diào)該第一光柵與該步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)基線的相對坐標(biāo)。之后藉由一激光步進(jìn)對準(zhǔn)傳感器進(jìn)行異步基線測試426。
然后進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428，使用完成光柵對準(zhǔn)及校正的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器再次檢測該當(dāng)層要進(jìn)行曝光的第一光柵上所定義的第一光柵對準(zhǔn)記號，并以一載子耦合裝置相機(jī)擷取該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號，作為與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該第一芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號相比對的基礎(chǔ)。當(dāng)層的芯片對準(zhǔn)程序即是擷取該第一芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，而在該第一光柵上的該第一光柵對準(zhǔn)記號則是利用一計算機(jī)系統(tǒng)直接輸入該第一光柵對準(zhǔn)記號的坐標(biāo)，而在進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428時，由該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺內(nèi)的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器以及一高速的圖像處理器直接對該第一光柵的該第一對準(zhǔn)記號進(jìn)行圖像擷取，進(jìn)而處理轉(zhuǎn)化為一模擬信號或一數(shù)字圖像信號，傳送至步進(jìn)機(jī)(stepper)或掃瞄機(jī)(scanner)內(nèi)一連接光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)與芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的主計算機(jī)系統(tǒng)中，而在該主計算機(jī)系統(tǒng)中與該第一芯片對準(zhǔn)記號的信號作比對與校正。
之后進(jìn)行該第一微影制程，將該第一光柵上的該第一電路圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，并同時將該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一由該第一芯片對準(zhǔn)記號與該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖形堆棧而成的第二芯片對準(zhǔn)記號(second on-wafer AM)。
接著重復(fù)圖4中的操作流程，進(jìn)行光柵置入步驟400，以將該第二光柵置入該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺。隨后進(jìn)行干擾儀重整步驟402、載座(stage)位置設(shè)定步驟404、光柵加載步驟406、光柵搜尋對準(zhǔn)程序408、光柵偏差角度判定410、細(xì)部對準(zhǔn)程序416、該干擾儀的校準(zhǔn)418、光柵旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償程序420以及基線測試422、424與426。因上列各程序的進(jìn)行方式皆已在前段中說明，故不在此另行贅述。
接著進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428，使用完成光柵對準(zhǔn)及校正的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器再次檢測該當(dāng)層要進(jìn)行曝光的第二光柵上所定義的第二光柵對準(zhǔn)記號，并以該載子耦合裝置相機(jī)擷取該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號，作為與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該第二芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號相比對的基礎(chǔ)。當(dāng)層的芯片對準(zhǔn)程序即是擷取該第二芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，而在該第二光柵上的該第二光柵對準(zhǔn)記號則是利用該計算機(jī)系統(tǒng)直接輸入該第二光柵對準(zhǔn)記號的坐標(biāo)，而在進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428時，由該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺內(nèi)的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器以及一高速的圖像處理器直接對該第二光柵的該第二對準(zhǔn)記號進(jìn)行圖像擷取，進(jìn)而處理轉(zhuǎn)化為一模擬信號或一數(shù)字圖像信號，傳送至步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)內(nèi)一連接光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)與芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的主計算機(jī)系統(tǒng)中，而在該主計算機(jī)系統(tǒng)中與該第二芯片對準(zhǔn)記號的信號作比對與校正。
最后進(jìn)行一第二微影制程，將該第二光柵上的該第二電路圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，并同時將該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一由該第二芯片對準(zhǔn)記號與該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖形堆棧而成的第三芯片對準(zhǔn)記號(third on-wafer AM)，以利后續(xù)他項(xiàng)微影制程的進(jìn)行，完成此實(shí)施例的操作流程。
相較于已知技術(shù)，本發(fā)明的光柵對準(zhǔn)程序是在進(jìn)行完已知光柵對準(zhǔn)程序的操作流程后，再進(jìn)行后光柵對準(zhǔn)程序428，以完成光柵對準(zhǔn)及校正的該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器再次檢測該當(dāng)層要進(jìn)行曝光的當(dāng)層光柵上所定義的當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號，并先以該載子耦合裝置相機(jī)擷取該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，再進(jìn)行兩者之間的比對，以在步進(jìn)機(jī)或掃瞄機(jī)內(nèi)該連接光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)與芯片對準(zhǔn)系統(tǒng)的主計算機(jī)系統(tǒng)中校正該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該前層芯片對準(zhǔn)記號的相對坐標(biāo)，故可以排除由FIA、LSA與LIA等傳感器所擷取的該前層芯片對準(zhǔn)記號所轉(zhuǎn)換而成的信號中，因前項(xiàng)制程變異所衍生的噪聲，而達(dá)到修正該當(dāng)層光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)的目的，使該當(dāng)層光柵得以與該次要圖案區(qū)域上的該前層芯片對準(zhǔn)記號對準(zhǔn)得更精確，進(jìn)而確保后續(xù)微影制程中光柵圖案轉(zhuǎn)移的精確度，提升制程良率。
以上所述僅本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種光柵對準(zhǔn)程序，該光柵對準(zhǔn)程序是使用于一半導(dǎo)體芯片上，該半導(dǎo)體芯片表面包含有一主要圖案區(qū)域與一次要圖案區(qū)域，該次要圖案區(qū)域上包含至少一前層芯片對準(zhǔn)記號，該前層芯片對準(zhǔn)記號是由將一前層光柵上的一前層光柵對準(zhǔn)記號轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上而形成，該光柵對準(zhǔn)程序包含有下列步驟提供一當(dāng)層光柵，該當(dāng)層光柵至少包含有一當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與一電路圖形；進(jìn)行一基線測試，以將該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該前層芯片對準(zhǔn)記號相對準(zhǔn)；擷取并比對該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，以校正該當(dāng)層光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)；以及進(jìn)行一微影制程，將該當(dāng)層光柵上的該電路圖形以及該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一相對應(yīng)于該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號。
2.如權(quán)利要求1所述的光柵對準(zhǔn)程序，其中，該次要圖案區(qū)域是位于一切割道上。
3.如權(quán)利要求1所述的光柵對準(zhǔn)程序，其中，各該對準(zhǔn)記號的圖像的擷取是利用一光柵對準(zhǔn)機(jī)臺的一錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器來進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的光柵對準(zhǔn)程序，其中，各該被擷取的對準(zhǔn)記號的圖像的擷取、轉(zhuǎn)化與儲存是利用一高速的圖像處理器來進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求3所述的光柵對準(zhǔn)程序，其中，該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器是利用一載子耦合裝置相機(jī)來擷取各該光柵的該相對應(yīng)的對準(zhǔn)記號的圖像。
6.一種在進(jìn)行多個道微影制程時，利用一光柵對準(zhǔn)機(jī)臺校正一半導(dǎo)體芯片與光柵的相對坐標(biāo)的方法，該多個道微影制程包含至少一利用一第一光柵所進(jìn)行的第一微影制程與一利用一第二光柵所進(jìn)行的第二微影制程，該半導(dǎo)體芯片表面包含有一主要圖案區(qū)域與一次要圖案區(qū)域，該次要圖案區(qū)域上包含至少一第一芯片對準(zhǔn)記號，該第一光柵上至少包含有一第一光柵對準(zhǔn)記號與一第一電路圖形，該第二光柵上至少包含有一第二光柵對準(zhǔn)記號與一第二電路圖形，該方法包含有下列步驟提供該第一光柵；進(jìn)行一基線測試，以將該第一光柵上的該第一光柵對準(zhǔn)記號與該第一芯片對準(zhǔn)記號相對準(zhǔn)；擷取并比對該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該第一芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，以校正該第一光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)；進(jìn)行該第一微影制程，將該第一光柵上的該第一電路圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，并同時將該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一由該第一芯片對準(zhǔn)記號與該第一光柵對準(zhǔn)記號的圖形堆棧而成的第二芯片對準(zhǔn)記號；提供該第二光柵；進(jìn)行一基線測試，以將該第二光柵對準(zhǔn)記號與該第二芯片對準(zhǔn)記號相對準(zhǔn)；擷取并比對該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖像信號與該半導(dǎo)體芯片上相對應(yīng)的該第二芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，以校正該第二光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)；以及進(jìn)行一第二微影制程，將該第二光柵上的該第二電路圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，并同時將該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該次要圖案區(qū)域上形成一由該第二芯片對準(zhǔn)記號與該第二光柵對準(zhǔn)記號的圖形堆棧而成的第三芯片對準(zhǔn)記號。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該次要圖案區(qū)域是位于一切割道上。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，各該被擷取的對準(zhǔn)記號的圖像的擷取、轉(zhuǎn)化與儲存是利用一高速的圖像處理器來進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，各該對準(zhǔn)記號的圖像的擷取是利用該光柵對準(zhǔn)機(jī)臺的一錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器來進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該錄像型光柵對準(zhǔn)傳感器是利用一載子耦合裝置相機(jī)來擷取各該光柵的各該相對應(yīng)的對準(zhǔn)記號的圖像。
全文摘要
一半導(dǎo)體芯片表面包含至少一前層芯片對準(zhǔn)記號。首先進(jìn)行一基線測試，以將一當(dāng)層光柵上的一當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該前層芯片對準(zhǔn)記號相對準(zhǔn)。接著擷取并比對該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號與該前層芯片對準(zhǔn)記號的圖像信號，以校正該當(dāng)層光柵與該半導(dǎo)體芯片的相對坐標(biāo)。最后進(jìn)行一微影制程，將該當(dāng)層光柵上的該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的圖形轉(zhuǎn)移至該半導(dǎo)體芯片上，以在該半導(dǎo)體芯片上形成一相對應(yīng)于該當(dāng)層光柵對準(zhǔn)記號的當(dāng)層芯片對準(zhǔn)記號。
文檔編號G03F7/00GK1610060SQ20041008571
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者余政宏 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司