专利名称：预测曝光能量的方法
技术领域：
本发明关于一种光刻工艺(Photolithography Process)，且特别是关于一种预测曝光能量(Exposure Energy)的方法。
背景技术：
随着集成电路的集成程度的提高，整个集成电路的元件尺寸也必须随之缩小。而在半导体工艺中最举足轻重的可说是光刻工艺，凡是与金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)元件结构相关的，例如各层薄膜的图案(Pattern)，及掺有杂质(Dopants)的区域，都是由光刻这个步骤来决定的。
传统对于光刻工艺的关键尺寸(Critical Dimension，CD)的控制，是在进行曝光工艺之后，依照其最后所量测的关键尺寸的结果，来对曝光能量进行补偿，以使下一批次晶圆的关键尺寸值能更接近目标值。
然而，传统的方法是于得到曝光图案的关键尺寸量测结果之后，才对下一批次的晶圆的曝光能量进行补偿，如此将牺牲该批次的晶圆。此外，传统的方法对于一新产品的曝光条件，仅能比照相同或类似工艺产品，或由经验判断以给定其曝光能量值，而此方式并未将掩膜关键尺寸的差异与线上产品的关键尺寸偏差趋势(CD Baseline)考虑进去，因此常常造成最后曝光图案的关键尺寸无法达到目标值，甚至超过可忍受的偏差值，而必须重新修改该产品的曝光条件。再者，传统的方法对于不同批次的材料(例如光阻材料)，并无法预测其对关键尺寸的影响，而在事先了解并加以补偿。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种预测曝光能量的方法，可利用事先预测补偿的方法，避免牺牲当次进行曝光的晶圆。
本发明的另一目的是提供一种预测曝光能量的方法，利用事先预测补偿的方式，减少最后曝光图案的关键尺寸的变异，并使曝光图案的关键尺寸更接近目标值。
本发明的再一目的是提供一种预测曝光能量的方法，以改善传统方法无法对新的产品预测其曝光能量的缺陷。
本发明提出一种预测曝光能量的方法，此方法是首先依照一欲曝光层的一掩膜关键尺寸计算一欲曝光能量。之后由此欲曝光层的一前层薄膜厚度，以得知一第一关键尺寸差异值，并由第一关键尺寸差异值计算出一第一能量补偿值。接着查询一光阻灵敏度的前后批次差异值是否小于1％。倘若光阻灵敏度的前后批次差异值小于1％，则欲曝光能量与第一能量补偿值的加总即为此欲曝光层的一曝光能量。否则依照光阻灵敏度的前后批次差异值，换算一第二关键尺寸差异值，再由第二关键尺寸差异值计算一第二能量补偿值，而欲曝光能量、第一能量补偿值与第二能量补偿值的加总是为欲曝光层曝光能量。
本发明利用预先补偿的方式，可减少曝光图案的关键尺寸的变异，并使曝光图案的关键尺寸较接近目标值。
本发明利用事先预测曝光能量的方法，可避免由于传统方法中仅能对下一批次的晶圆进行补偿，而必须牺牲该批次的晶圆。
本发明可较精确的预测新产品的曝光能量，因此可改善较传统的方法中无法对新产品预测其曝光能量的缺陷。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1为依照本发明一优选实施例的预测曝光能量的方法的流程图；图2是掩膜关键尺寸与曝光能量的线性回归关系图；图3是薄膜沉积厚度与关键尺寸的关系曲线图；图4是光阻灵敏度与关键尺寸的线性回归关系图；图5是关键尺寸与曝光能量的线性回归关系图。
具体实施例方式
图1所示，为依照本发明一优选实施例的预测曝光能量的方法的流程图；图2所示，为掩膜关键尺寸与曝光能量的线性回归关系图。
请先参照图1，本实施例用以预测曝光能量的方法是首先依照一欲曝光层的一掩膜关键尺寸，计算出一欲曝光能量(步骤100)。其中计算一欲曝光能量的方法请参照图2，图2是将掩膜的关键尺寸与曝光能量的历史资料，制作成一线性回归关系图，其中，横座标是为掩膜头关键尺寸的大小，而纵座标是为曝光能量值。因此，将欲曝光层的掩膜关键尺寸代入图2中的线性回归方程式，可得到一曝光能量值，此曝光能量值即为对欲曝光层进行曝光步骤的一欲曝光能量。
接着，请继续参照图1，在计算出欲曝光能量之后，进行步骤102，即由欲曝光层的前层薄膜沉积厚度推算一关键尺寸差异值，并借由此关键尺寸差异值计算出一第一能量补偿值。意即利用此欲曝光层的前层薄膜沉积厚度与关键尺寸规格的目标值，来推算一关键尺寸差异值，再由所推算出的关键尺寸差异值求出第一能量补偿值。
图3所示，为薄膜沉积厚度与关键尺寸的关系曲线图。
由前层薄膜厚度推算一关键尺寸差异值的方法请参照图3。图3是将薄膜沉积厚度与关键尺寸的历史资料制作成一曲线图，其中横座标是为薄膜的沉积厚度，而纵座标是为关键尺寸。利用图3可由前层的薄膜沉积厚度得到前层薄膜的一关键尺寸值，将前层薄膜的关键尺寸值减去前层薄膜关键尺寸规格的目标值的中心值，即为关键尺寸差异值。例如，前层薄膜沉积厚度的规格目标值为8000±800埃，其中心值为8000埃，在图3中所对应的关键尺寸值为0.46微米，意即前层薄膜的关键尺寸规格目标值是为0.46微米。而实际欲曝光层的前层沉积厚度为8300埃，在图3中所对应的关键尺寸值是为0.48埃。由此可知，可得知关键尺寸差异值是为0.02微米(0.48微米-0.46微米＝0.02微米)。
图5所示，为关键尺寸与曝光能量的线性回归关系图。
之后，由图3所求出的关键尺寸差异值计算出第一能量补偿值，其方法是利用图5的关键尺寸与曝光能量的线性回归关系方程式以求出第一能量补偿值，其中图5中的横座标是为关键尺寸值，而纵座标是为曝光能量值。利用图5求得第一能量补偿值的方法将于图3中所求出的关键尺寸差异值代入图5的线性回归方程式之中，即可求得第一能量补偿值。例如，将上述图3所求出的关键尺寸差异值0.02微米代入图5中的线性回归(Y＝1440.7X+15.012)，可求出第一能量补偿值为43.826ms。
之后，请继续参照图1，查询光阻灵敏度前后批次的差异是否小于1％(步骤104)。倘若步骤104中的光阻灵敏度前后批次的差异是小于1％，则进行步骤110，即由步骤100中的欲曝光能量与步骤102中的第一能量补偿值以给定一曝光能量，意即将步骤100中所求得的欲曝光能量加上步骤102的所求出的第一能量补偿值即为欲曝光层于曝光步骤中所需的曝光能量条件。最后，于进行曝光工艺之后，进行步骤112，即量测曝光图案的关键尺寸，以确认曝光图案的关键尺寸的偏差值是否小于可接受的偏差值。
倘若步骤104中的光阻灵敏度前后批次的差异大于1％，则进行步骤106，即依照光阻灵敏度的前后批次差异值计算出一第二关键尺寸差异值。
图4所示，其绘示为光阻灵敏度与关键尺寸的线性回归关系图。
计算第二关键尺寸差异值的方法，是利用图4的光阻灵敏度与关键尺寸线性回归方程式，以求出第二关键尺寸差异值。图4中的横座标是为光阻灵敏度，纵座标是为关键尺寸，将上一批次光阻材料的光阻灵敏度代入图4的线性回归方程式，即可计算出使用上批次光阻材料的一关键尺寸值。将该批次光阻材料的光阻灵敏度代入图4的线性回归方程式可得到该批次光阻材料的一关键尺寸值，然后将该批次光阻材料的关键尺寸值减去上一批次的光阻材料的关键尺寸值即为一第二关键尺寸差异值。例如，上一批次光阻材料的光阻灵敏度为97％，其所计算出的关键尺寸值为0.492微米，而该批次光阻材料的光阻灵敏度为99％，其所计算出的关键尺寸值为0.477微米，因此，可得知第二关键尺寸差异值为-0.015微米(0.477微米-0.492微米＝-0.015微米).
之后，请参照图1，由第二关键尺寸差异值以计算出一第二能量补偿值(步骤108)，其中由第二关键尺寸差异值以计算出一第二能量补偿值，是将第二关键尺寸差异值代入图5的线性回归方程式，以求出第二能量补偿值。例如，将上述步骤106所求出第二关键尺寸差异值-0.015微米代入图5的线性回归关系(Y＝1440.7X+15.012)中可得知第二能量补偿值为-6.5985ms。
接着，进行步骤110，即由步骤100中的所求出的欲曝光能量、步骤102中所求出的第一能量补偿值以及步骤108中所求出的第二能量补偿值给定一曝光能量。意即欲曝光能量、第一能量补偿值与第二能量补偿值的总和，即为欲曝光层进行曝光工艺所需的曝光能量条件。
最后，于进行曝光工艺之后，量测曝光图案的关键尺寸(步骤112)，以确认曝光图案的关键尺寸的偏差值是否小于可接受的偏差值。
由最后的曝光图案的关键尺寸的量测结果可发现，本发明所预测出的曝光能量条件，可使曝光图案的关键尺寸较接近目标值，并且可使曝光图案的关键尺寸皆在可接受的偏差值内，因此，可避免传统无法事先预测该次曝光工艺所应设定的曝光能量，而仅能于下一批晶圆进行补偿，必须牺牲上一批次的晶圆。此外，本发明对于一新产品可以事先较精准的预测其曝光能量，因此可避免传统无法对新的试产产品进行曝光能量预测。
综合以上所述，本发明具有下列优点1.本发明利用预先补偿的方式，可减少曝光图案的关键尺寸的变异，且可使曝光图案的关键尺寸较接近目标值。
2.本发明利用事先预测曝光能量的方法，可避免传统方法中仅能对下一批次的晶圆进行补偿，而必须牺牲该批次的晶圆。
3.本发明可较精确的预测新产品的曝光能量，因此可改善较传统的方法中无法对新产品预测其曝光能量。
虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种预测曝光能量的方法，包括下列步骤依照一欲曝光层的一掩膜关键尺寸计算一欲曝光能量；借由该欲曝光层的一前层薄膜厚度，以得知一第一关键尺寸差异值，并由该第一关键尺寸差异值计算出一第一能量补偿值；以及查询一光阻灵敏度的前后批次差异值，当该光阻灵敏度的前后批次差异值小于1％，则该欲曝光能量与该第一能量补偿值的总和为该欲曝光层的曝光能量。
2.如权利要求1所述的预测曝光能量的方法，其中依照该掩膜关键尺寸计算该欲曝光能量的步骤，是将该掩膜关键尺寸代入一掩膜关键尺寸与曝光能量的线性回归方程式以求得该欲曝光能量。
3.如权利要求1所述的预测曝光能量的方法，其中由该前层薄膜厚度以得知该第一关键尺寸差异值的步骤，是由一薄膜厚度与关键尺寸曲线图，得到该第一关键尺寸差异值。
4.如权利要求1所述的预测曝光能量的方法，其中由该第一关键尺寸差异值计算出该第一能量补偿值的步骤，是将该第一关键尺寸差异值代入一关键尺寸与曝光能量的线性回归方程式，以求出该第一能量补偿值。
5.一种预测曝光能量的方法，包括下列步骤依照一欲曝光层的一掩膜关键尺寸计算一欲曝光能量；借由该欲曝光层的一前层薄膜厚度，以得知一第一关键尺寸差异值，并由该第一关键尺寸差异值计算出一第一能量补偿值；查询一光阻灵敏度的前后批次差异值，当该光阻灵敏度的前后批次差异值大于1％，则依照该光阻灵敏度的前后批次的差异值，换算一第二关键尺寸差异值；由第二关键尺寸差异值计算一第二能量补偿值；以及该欲曝光能量、该第一能量补偿值与该第二能量补偿值的加总是为该欲曝光层的一曝光能量。
6.如权利要求5所述的预测曝光能量的方法，其中依照该掩膜关键尺寸计算该欲曝光能量的步骤，是将该掩膜关键尺寸代入一掩膜关键尺寸与曝光能量线性回归方程式，以求得该欲曝光能量。
7.如权利要求5所述的预测曝光能量的方法，其中由该前层薄膜厚度以得知该第一关键尺寸差异值的步骤，是由一薄膜厚度与关键尺寸曲线图，以得到该第一关键尺寸差异值。
8.如权利要求5所述的预测曝光能量的方法，其中由该第一关键尺寸差异值计算出该第一能量补偿值的步骤，是将该第一关键尺寸差异值代入一关键尺寸与曝光能量线性回归方程式，以求出该第一能量补偿值。
9.如权利要求5所述的预测曝光能量的方法，其中依照该光阻灵敏度的前后批次的差异值，换算该第二关键尺寸差异值的步骤，是将该光阻灵敏度的前后批次的差异值代入一光阻灵敏度与关键尺寸的线性回归方程式，以求得该第二关键尺寸差异值。
10.如权利要求8所述的预测曝光能量的方法，其中由该第二关键尺寸差异值计算该第二能量补偿值，是将该第二关键尺寸差异值代入该关键尺寸与曝光能量的线性回归方程式，以求出该第二能量补偿值。
全文摘要
一种预测曝光能量的方法，首先依照欲曝光层的掩膜关键尺寸计算欲曝光能量。再由欲曝光层的前层薄膜厚度，得知第一关键尺寸差异值，并由第一关键尺寸差异值计算出第一能量补偿值。接着查询光阻灵敏度的前后批次差异值是否小于1％。倘若光阻灵敏度的前后批次差异值小于1％，则欲曝光能量与第一能量补偿值的总和即为欲曝光层的曝光能量。否则依照光阻灵敏度的前后批次差异值，换算第二关键尺寸差异值，再由第二关键尺寸差异值计算第二能量补偿值，欲曝光能量与第一/第二能量补偿值的加总是为欲曝光层的曝光能量。
文档编号G03F7/20GK1403875SQ02140149
公开日2003年3月19日 申请日期2002年7月4日 优先权日2001年8月31日
发明者张昆源, 贺万祥, 黄郁斌, 蔡立达, 吴仲雍 申请人:联华电子股份有限公司