专利名称：图案化光阻层的形成方法及其制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图案化光阻层的形成方法及其制造设备，特别是涉及一种能够实时(real-time)反馈重叠测量结果的图案化光阻层的形成方法及其制造设备。
背景技术：
随着半导体产业的日益进步，许多高效能的半导体组件或是集成电路已相继被研发出来，高效能的半导体组件或是集成电路中通常包含了数百万个组件，如晶体管、电容、电阻等。在半导体组件或是集成电路不断扩充其效能的同时，各组件布局的积集度便需要不断的提高，换句话说，在布局面积有限的情况下，势必要增加线路布局的层数或是进一步缩小关键尺寸(CD)。
在各组件布局的积集度日益增加的情况下，各膜层之间的对准问题变得十分重要。举例来说，当半导体组件或是集成电路中的图案化导线层与插塞之间发生误对准时，将使得半导体组件或是集成电路的整体效能大幅度下降，甚至会有无法操作的情况发生。除了导线层之间会有误对准的问题外，离子掺杂、离子布植(ion doping)也会有误对准的问题，而这些误对准的问题同样会导致半导体组件或是集成电路的整体效能大幅度下降。
一般的半导体组件或是集成电路中，图案化膜层的图案以及离子掺杂或离子布植的区域都是通过微影技术(曝光/显影)所形成的图案化光阻层定义出来的，因此图案化光阻层在经过曝光/显影之后必须经过重叠测量(overlaymeasurement)，才能判断其是否有误对准的现象产生。
图1表示公知的形成图案化光阻层的流程图，参照图1，首先提供一晶片，并在晶片上以涂布的方式形成一光阻层(S100)，接着用曝光装置对光阻层进行曝光(S110)以及显影(S120)，以形成具有特定图案的图案化的光阻层。为了确保此图案化光阻层的特定图案能够与晶片上的其它膜层对准，通常将利用重叠误差测量装置来测量图案化光阻层与其它膜层之间的重叠误差(S130)，并判断重叠误差是否适当(S140)。换句话说，由重叠误差测量装置所测量到的重叠误差将可判断出图案化光阻层的特定图案是否与晶片上的其它膜层对准。当重叠误差在一容许范围内时，则进行下一制造步骤(S150)。反之，当重叠误差过大时，则将晶片上的图案化光阻层拨除，以进行再加工，并通过重叠误差测量装置反馈一控制信号给曝光装置(S160)，以便调整光阻层曝光的位置。
一般来说，公知技术所使用的重叠误差测量装置通常为ACML装置，但此重叠误差测量装置以及上述制造程序仍有下列缺点1.公知技术的制造程序中，光阻层是经过曝光/显影之后，才由ACML装置进行重叠误差的测量，该顺序常会造成显影液的浪费。
2.ACML装置无法实时测量出重叠误差，并实时反馈控制信号给曝光装置，当所反馈的控制信号指出曝光位置需要调整时，曝光设备可能已经对后续许多片晶片上的光阻层进行曝光的操作了，而这些晶片都必须进行再加工。
3.由于ACML装置的售价十分昂贵，因此常使得制造成本提高。
4.如要利用ACML装置进行重叠误差测量，必须在晶片的切割道区域(scribe lane area)上制作重叠测量标记，但这些重叠测量标记使得切割道区域不能进一步缩小。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够实时反馈重叠测量结果的图案化光阻层的形成方法，以有效缩短制造时间。
本发明的另一目的是提供一种能够实时反馈重叠测量结果的图案化光阻层的制造设备，以缩短制造时间。
为达到上述目的，本发明提供一种图案化光阻层的形成方法，适于形成与一膜层对准的一图案化光阻层，此图案化光阻层的形成方法包括下列步骤(a)在一基材上形成一光阻层；(b)对光阻层进行曝光；(c)测量光阻层的曝光位置与上述膜层之间的重叠误差(overlay)；(d)根据重叠误差判断光阻层的曝光位置是否适当；以及(e)当光阻层的曝光位置适当时，对光阻层进行显影。
当光阻层的曝光位置不适当时，例如可依次重复“移除光阻层”的步骤(f)及步骤(a)-(d)至少一次，其中每一次都根据前次步骤(c)所测量的重叠误差调整光阻层的曝光位置，直到光阻层的曝光位置经步骤(d)判断为适当为止。
依照本发明的实施例，上述的光阻层经过曝光之后将形成一虚拟图案，而重叠误差的测量例如提供一激光光源，接着再由激光光源对虚拟图案进行扫描，以判断光阻层的曝光位置是否适当。
为达到上述目的，本发明提供一种图案化光阻层的形成方法，适于形成与一膜层对准的一图案化光阻层，此图案化光阻层的形成方法包括下列步骤(a)在一基材上形成一光阻层；(b)提供一曝光/重叠测量设备，并由曝光/重叠测量设备对光阻层进行曝光，以便在光阻层中形成一虚拟图案(virtualimage)；(c)由曝光/重叠测量设备测量出虚拟图案与上述膜层之间的重叠误差；(d)将重叠误差与一预设值对比；以及(e)当重叠误差小于预设值时，则对光阻层进行显影。
当重叠误差大于预设值时，例如可依次重复“移除光阻层”的步骤(f)及步骤(a)-(d)至少一次，其中每一次都根据前次步骤(c)测量的重叠误差调整光阻层的曝光位置，直到步骤(d)对比出重叠误差小于预设值为止。其中，根据重叠误差调整光阻层的曝光位置的方法，例如是在步骤(f)之前，根据重叠误差反馈一控制信号至曝光/重叠测量设备，以令其调整光阻层的曝光位置。
依照本发明的实施例，上述的重叠测量例如是利用曝光/重叠测量设备提供一激光光源，并由此激光光源对上述的虚拟图案进行扫描，以判断虚拟图案的位置是否适当。
为达到上述目的，本发明提供一种图案化光阻层的制造设备，适于在一基材上形成一图案化光阻层，且使图案化光阻层与基材上的一膜层对准，此图案化光阻层的制造设备例如是由一光阻涂布设备、一曝光/重叠测量设备、一显影设备以及一基材传送设备所构成。其中，光阻涂布设备用以涂布一光阻层在基材上；曝光/重叠测量设备是对光阻层进行曝光，以便在光阻层中形成一虚拟图案，曝光/重叠测量设备是用以实时测量出虚拟图案与膜层之间的重叠误差；显影设备适于对光阻层进行显影；而基材传送设备连接于光阻涂布设备、曝光/重叠测量设备以及显影设备之间，以将基材传送于光阻涂布设备、曝光/重叠测量设备以及显影设备之间。
依照本发明的实施例，上述的图案化光阻层的制造设备例如还包括一光阻拨除设备，此光阻拨除设备例如通过基材传送设备与曝光/重叠测量设备连接。此外，光阻拨除设备例如通过基材传送设备与光阻涂布设备连接。
依照本发明的实施例，上述的基材传送设备是根据重叠误差而选择性地将基材传送至光阻拨除设备或显影设备中。换句话说，当重叠误差过大时，基材传送设备将基材传送至光阻拨除设备，以进行再加工；当重叠误差在容许范围内时，基材传送设备将基材传送至显影设备，以进行显影操作。
依照本发明的实施例，上述的曝光/重叠测量设备例如是由一光阻曝光模块以及一重叠测量模块构成。其中，光阻曝光模块适于在光阻层中形成虚拟图案，而重叠测量模块适于实时测出虚拟图案与对准膜层之间的重叠误差，并根据此重叠误差反馈一控制信号至光阻曝光模块。
依照本发明的实施例，上述的光阻曝光模块例如是由一曝光光源以及一光罩构成，其中曝光光源例如是配置在基材上方，而光罩例如是配置在曝光光源与基材之间。另外，重叠测量模块例如是由一激光光源、一信号提取组件以及一信号反馈组件构成，其中激光光源例如是对虚拟图案进行扫描，信号提取组件例如是提取扫描后代表重叠误差的一测量信号，而信号反馈组件例如是根据测量信号产生一控制信号，并将此控制信号反馈至光阻曝光模块。
由于本发明在光阻层曝光之后以及显影之前进行重叠测量(overlaymeasurement)，因此能够实时反馈重叠测量结果，以有效避免不必要的再加工操作。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易于理解，下面特举优选实施例，并结合附图作详细说明。附图中图1表示公知形成图案化光阻层的流程图；图2表示依照本发明一优选实施例形成图案化光阻层的流程图；图3表示依照本发明一优选实施例图案化光阻层的制造设备的结构示意图；图4表示图3中曝光/重叠测试设备的结构示意图。
具体实施例方式
由于公知技术所存在的缺点，本发明主要是将重叠测量模块与曝光模块整合，使得重叠测量在曝光制造之后以及显影制造之前进行，以达到实时监控的目的，该作法将可更有效地减少每一片晶片上的图案化光阻层的制造时间以及再加工时间。
图2表示依照本发明一优选实施例形成图案化光阻层的流程图。参照图2，首先提供一基材，此基材上例如已形成有一些膜层。本实施例中所使用的基材例如为用以制造半导体组件或集成电路的晶片、用以制造显示面板所需的玻璃基板、石英基板、塑料基板、硅基板、用以制造印刷电路板的塑料基板、陶瓷基板等。
接着，在基材上形成一光阻层(S200)，之后再对光阻层进行曝光，并测量光阻层的曝光位置与上述膜层之间的一重叠误差(S210)。本实施例中，例如提供一曝光/重叠测量设备，并由此曝光/重叠测量设备对光阻层进行曝光，以便在光阻层中形成一虚拟图案，接着，再由曝光/重叠测量设备测量出虚拟图案与上述膜层之间的重叠误差。
值得注意的是，本实施例所要形成的图案化光阻层例如是用以定义半导体组件或是集成电路中各膜层的图案位置，如导线层的图案、介电层中的开口、导体插塞、离子掺杂区域等的形成位置。在图案化光阻层形成之后，例如可接着进行薄膜蚀刻制造、离子掺杂制造、离子布植制造或是薄膜沈积制造程序等。然而，除了上述情况外，本发明的图案化光阻层的形成方法也可应用在其它需要精确对准的情况下，任何本领域的技术人员可作出适当的变化，这些变化仍应属于本发明的范围。
接着，根据重叠误差判断光阻层的曝光位置是否适当(S220)。换句话说，本实施例例如可将所测量到的重叠误差与一预设值对比，以判断光阻层的曝光位置是否适当。当重叠误差小于预设值时，意即重叠误差仍在可容许的范围内，则先对光阻层进行显影(S230)以形成图案化光阻层，之后再以此图案化光阻层为罩幕进行薄膜蚀刻、离子掺杂、离子布植或是薄膜沈积等制造程序(S240)，以形成对位精确的图案化膜层或是离子掺杂区域。反之，当重叠误差大于预设值时，例如先根据重叠误差反馈一控制信号至曝光/重叠测量设备(S250)，令其调整曝光条件，接着移除此经过曝光的光阻层，然后再重复上述步骤(S200)至(S220)。当重叠误差小于预设值时，即对光阻层进行显影(S230)；而当该光阻层的曝光位置仍不适当时，则再度依次重复步骤(S250)和步骤(S200)-(S220)至少一次，直到光阻层的曝光位置适当为止，然后再进行显影(S230)。
图3表示依照本发明一优选实施例图案化光阻层的制造设备的结构示意图。参照图3，本实施例的图案化光阻层的制造设备300例如是由一光阻涂布设备400、一曝光/重叠测量设备500、一显影设备600以及一基材传送设备700构成。其中，光阻涂布设备400用以涂布一光阻层在基材上；曝光/重叠测量设备500是对光阻层进行曝光，以便在光阻层中形成一虚拟图案，曝光/重叠测量设备500用以实时测量出虚拟图案与膜层之间的一重叠误差；显影设备600适于对光阻层进行显影；而基材传送设备700连接于光阻涂布设备400、曝光/重叠测量设备500以及显影设备600之间，以将基材传送于光阻涂布设备400、曝光/重叠测量设备500以及显影设备600之间。
本实施例中，图案化光阻层的制造设备300例如还包括一光阻拨除设备800，该光阻拨除设备800例如通过基材传送设备700与曝光/重叠测量设备500连接。此外，光阻拨除设备800例如通过基材传送设备700与光阻涂布设备400连接。
本实施例中，基材传送设备700根据重叠误差而选择性地将基材传送至光阻拨除设备800或显影设备600中。换句话说，当重叠误差过大时，基材传送设备700将基材传送至光阻拨除设备800，以进行再加工。反之，当重叠误差在容许范围内时，基材传送设备700将基材传送至显影设备600，以进行显影操作。
图4表示图3中曝光/重叠测试设备的结构示意图。参照图4，本实施例的曝光/重叠测量设备500例如由一重叠测量模块510以及一光阻曝光模块520构成。其中，光阻曝光模块520适于在光阻层中形成虚拟图案，而重叠测量模块510适于实时测出虚拟图案与对准膜层之间的重叠误差，并根据此重叠误差反馈一控制信号至光阻曝光模块520。
同样参照图4，本实施例的重叠测量模块510例如是由一激光光源512、一信号提取组件514以及一信号反馈组件516构成，其中激光光源512例如是对虚拟图案进行扫描，以判断虚拟图案的位置是否适当，信号提取组件514例如是提取扫瞄后代表重叠误差的一测量信号S测量，而信号反馈组件516例如是根据测量信号S测量产生一控制信号S控制，并将此控制信号S控制反馈至光阻曝光模块520，以令其调整曝光条件。此外，上述的光阻曝光模块520例如是由一曝光光源522以及一光罩524构成，其中曝光光源522例如配置在基材上方，而光罩524例如配置在曝光光源522与基材之间。
综上所述，本发明的图案化光阻层的形成方法及其制造设备至少具有下列优点1.本发明的曝光程序与重叠测量操作在同一设备中进行，所以可有效缩短制造的时间。
2.由于基材上的光阻层在曝光后随即进行重叠误差的测量，且重叠误差的测量在显影程序之前完成，因此所测量到的重叠误差能够实时反馈至曝光模块，以避免不必要的再加工产生。
3.由于基材上的光阻层在曝光后随即进行重叠误差的测量，且重叠误差的测量在显影程序以前完成，在不受显影程序参数影响的情况下，重叠误差测量结果的可信度将大为提高。
4.本发明所采用的曝光/重叠测量设备足以取代传统的ACML设备，所以可省去使用昂贵成本的ACML设备。
5.由于曝光/重叠测量设备确保有原本步进机(scanner)的扫瞄精确度，所以在进行重叠误差的测量时将会更为精确，非常符合下一步制造过程的需求。
6.本发明仅需稍微修改基材上的重叠标记，即可获得曝光位置精确的图案化光阻层，而在某种情况下，甚至可以不需要重新设计基材上的重叠标记，因此不会造成成本上的负担。
7.本发明可以缩减晶片上的切割道区域，以增加每一片晶片上的总芯片数量。
虽然本发明已以优选实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的实质和范围内，可作出许多更动与润饰，因此本发明的保护范围以后附的权利要求所界定。
权利要求
1.一种图案化光阻层的形成方法，适于形成与一膜层对准的一图案化光阻层，该图案化光阻层的形成方法包括下列步骤(a)在一基材上形成一光阻层；(b)对该光阻层进行曝光；(c)测量该光阻层的曝光位置与该膜层之间的一重叠误差；(d)根据该重叠误差判断该光阻层的曝光位置是否适当；以及(e)当该光阻层的曝光位置适当时，对该光阻层进行显影。
2.如权利要求1所述的图案化光阻层的形成方法，其中当该光阻层的曝光位置不适当时，还包括在步骤(e)之前进行以下步骤依次重复‘移除光阻层’的一步骤(f)和步骤(a)-(d)至少一次，其中每一次都根据前一次的步骤(c)所量得的重叠误差调整光阻层的曝光位置，直到光阻层的曝光位置经步骤(d)判断为适当为止。
3.如权利要求1所述的图案化光阻层的形成方法，其中该光阻层经过曝光之后将形成一虚拟图案，而重叠误差的测量包括下列步骤提供一激光光源；以及由该激光光源对该虚拟图案进行扫描，以判断该光阻层的曝光位置是否适当。
4.一种图案化光阻层的形成方法，适于形成与一膜层对准的一图案化光阻层，该图案化光阻层的形成方法包括下列步骤(a)在一基材上形成一光阻层；(b)提供一曝光/重叠测量设备，并由该曝光/重叠测量设备对该光阻层进行曝光，以在该光阻层中形成一虚拟图案；(c)由该曝光/重叠测量设备测量出该虚拟图案与该膜层之间的一重叠误差；(d)将该重叠误差与一预设值对比；以及(e)当该重叠误差小于该预设值时，则对该光阻层进行显影。
5.如权利要求4所述的图案化光阻层的形成方法，其中当该重叠误差大于预设值时，还包括在步骤(e)之前进行以下步骤依次重复“移除光阻层”的一步骤(f)及步骤(a)-(d)至少一次，其中每一次都根据前一次的步骤(c)所量得的重叠误差调整光阻层的曝光位置，直到步骤(d)对比出重叠误差小于该预设值为止。
6.如权利要求4所述的图案化光阻层的形成方法，其中根据重叠误差调整光阻层的曝光位置的方法包括根据该重叠误差反馈一控制信号至该曝光/重叠测量设备，以令其调整光阻层的曝光位置。
7.如权利要求4所述的图案化光阻层的形成方法，其中该重叠测量包括利用曝光/重叠测量设备提供一激光光源，并由该激光光源对虚拟图案进行扫描，以判断虚拟图案的位置是否适当。
8.一种图案化光阻层的制造设备，适于在一基材上形成一图案化光阻层，且使该图案化光阻层与该基材上的一膜层对准，该图案化光阻层的制造设备包括一光阻涂布设备，涂布一光阻层在该基材上；一曝光/重叠测量设备，对该光阻层进行曝光，以在该光阻层中形成一虚拟图案，该曝光/重叠测量设备实时测量出该虚拟图案与该膜层之间的一重叠误差；一显影设备，对该光阻层进行显影；以及一基材传送设备，连接于该光阻涂布设备、该曝光/重叠测量设备以及该显影设备之间。
9.如权利要求8所述的图案化光阻层的制造设备，还包括一光阻拨除设备，该光阻拨除设备通过该基材传送设备与该曝光/重叠测量设备连接。
10.如权利要求9所述的图案化光阻层的制造设备，其中该光阻拨除设备通过基材传送设备与光阻涂布设备连接。
11.如权利要求9所述的图案化光阻层的制造设备，其中该基材传送设备根据重叠误差而选择性地将基材传送至光阻拨除设备以及显影设备其中之一。
12.如权利要求8所述的图案化光阻层的制造设备，其中该曝光/重叠测量设备包括一光阻曝光模块，在该光阻层中形成该虚拟图案；以及一重叠测量模块，实时测出该虚拟图案与该膜层之间的一重叠误差，并根据该重叠误差反馈一控制信号至该曝光/重叠测量设备。
13.如权利要求12所述的图案化光阻层的制造设备，其中该光阻曝光模块包括一曝光光源，配置在该基材上方；以及一光罩，配置于该曝光光源与该基材之间。
14.如权利要求12所述之图案化光阻层的制造设备，其中该重叠测量模块包括一激光光源，对该虚拟图案进行扫描；一信号提取组件，提取扫描后代表该重叠误差的一测量信号；以及一信号反馈组件，根据该测量信号产生该控制信号，并将该控制信号反馈至该光阻曝光模块。
全文摘要
一种图案化光阻层的形成方法，适于形成与一膜层对准的一图案化光阻层，此图案化光阻层的形成方法包括下列步骤(a)在一基材上形成一光阻层；(b)对光阻层进行曝光；(c)测量光阻层的曝光位置与上述膜层之间的重叠误差；(d)根据重叠误差判断光阻层的曝光位置是否适当；以及(e)当光阻层的曝光位置适当时，对光阻层进行显影。另外，还提出一种图案化光阻层的制造设备，其利用上述的形成方法来实时反馈重叠测量结果，以减少图案化光阻层的制造时间以及再加工时间。
文档编号H01L21/02GK1661472SQ200410006619
公开日2005年8月31日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者林陵杰, 吴得鸿, 黄国俊 申请人:联华电子股份有限公司