CN102385263A - 对前层图形进行对准的方法以及该方法适用的光罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对前层图形进行对准的方法，包括以下步骤：首先，在晶圆上的前层图形中的对准标记附近成型出至少一组检测图案，每组所述检测图案包括间隔相等并列设置的重复线状图案；然后，对所述检测图案进行光学散射测量，得到测量质量最好的一组所述检测图案；再然后，曝光机台选择所述质量最好的一组检测图案附近的对准标记，进行对晶圆上的前层图形的对准。本发明的评估对准标记质量的方法，通过在晶圆上设置规则排列的检测图案，可以对其以光学散射测量的手段进行测量，进而可以对其附近的对准标记的成形质量进行评估，利用成型情况最好的对准标记进行对准，从而避免了部分可以加工合格产品的晶圆被设备拒绝进一步加工的情况发生。

Description

对前层图形进行对准的方法以及该方法适用的光罩

技术领域

本发明涉及集成电路加工技术领域，具体涉及一种对前层图形(pre-layer)进行对准的方法以及该方法适用的光罩(mask)。

背景技术

在CMOS技术中，硅片或者晶圆需要进行包括金属层、氧化层、介质层等多层的加工成型。在新增加一层之后一般需要对其进行平坦化，以进行下一层的加工成型。化学机械平坦化(CMP，Chemical Mechanical Planarization)工艺的目的是使硅片或者晶圆的表面平坦化，这是通过将硅片表面突出的部分减薄到下凹部分的高度实现的。硅片表面凹凸不平给后续加工带来了困难，而CMP使这种硅片表面的不平整度见到最小。CMP用化学腐蚀与机械研磨相结合，以除去硅片顶部希望的厚度。主要设备是抛光机，辅助设备包括刷片机(wafer scrubber)、清洗装置和测量装置。

对准标记是一种用来对准前层和后层图形的标记，其一般为光罩上设有的，两组70-90微米宽，600-800微米长的矩形区域内的线状图案，这两组对准标记中的线状图形相互垂直设置。对于适用于正性光刻胶的光罩上的对准标记来说，每组对准标记线状图案其一般包括多个小组图案，每个小组图案包括2-4条可以遮挡光线的平行设置的线状图案，相邻两个小组图案的间隔在10-20微米距离。在现有的光刻工艺进程中，特别是其前道与后道制程中包括CMP工艺时，曝光机台在进行光刻之前需要对前层图形进行对准，即通过用特别波长的激光照射对准标记并接收其反射的信号。由于CMP工艺可以造成钨或者铜的残留，在对晶圆进行对准校验时，上述残留物可以改变对准标记的加工质量。当前层的对准标记发生损坏，使加工得到的图形质量下降时，会引起接收的反射光信号无法被正确识别，从而影响到对准精度甚至发生无法进行晶圆对准，曝光机台拒绝晶圆(wafer reject)。

光学散射测量是利用光栅散射原理能够测量在一定面积内具有重复结构图形的线宽尺寸，因此光学散射测量不适合于测量具有不等间隔尺寸的图形。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是针对现有技术制程中无法对前层对准标记的质量进行检测，从而容易造成曝光机台错误对准以及拒绝晶圆等情况的发生的技术问题，提供一种通过在对准标记周围设置图形化的检测图案，并通过对该检测图案的测量评估，指导对前层图形进行对准的方法。

进一步的，提供一种本发明的对前层图形进行对准适用的光罩。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种对前层图形进行对准的方法，包括以下步骤：

首先，在晶圆上的前层图形中的对准标记附近成型出至少一组检测图案，每组所述检测图案包括间隔相等并列设置的重复线状图案；

然后，对所述检测图案进行光学散射测量，得到测量质量最好的一组所述检测图案；

再然后，曝光机台选择所述质量最好的一组检测图案附近的对准标记，进行对晶圆上的前层图形的对准。

优选的，成型出的每组所述检测图案位于长和宽分别为40-60微米(μm)区域范围内。

优选的，成型出的所述重复线状图案的宽度和间隔均为1-10微米(μm)。

优选的，在晶圆上的前层图形中的对准标记附近成型出至少两组所述检测图案，其中两组所述检测图案中的所述重复线状图案相互垂直。

优选的，对所述检测图案进行的光学散射测量包括对其线宽、厚度、侧边角度、或者光谱中的一项或者几项进行的测量。

一种上述方法适用的光罩，所述光罩上设有用来成型对准标记的对准标记掩影，在所述对准标记掩影附近还设有至少一组用来成型检测图案的检测图案掩影，每组所述检测图案掩影包括间隔相等并列设置的重复线状图案掩影。

优选的，所述检测图案掩影适合在晶圆上的长和宽分别为40-60微米(μm)区域范围内成型出的检测图案。

优选的，所述重复线状图案掩影适合在晶圆上成型宽度和间隔均为1-10微米(μm)的重复线状图案。

优选的，所述检测图案掩影共设有两组，两组所述检测图案掩影中的所述重复线状图案掩影相互垂直。

本发明的评估对准标记质量的方法具有以下的有益效果：

本发明的评估对准标记质量的方法，通过在晶圆上设置规则排列的检测图案，可以对其以光学散射测量的手段进行测量，进而可以对其附近的对准标记的成形情况进行评估，利用成型情况最好的对准标记进行对准，从而避免了部分可以加工合格产品的晶圆被设备拒绝进一步加工的情况发生。

附图说明

图1是本发明的对前层图形进行对准的方法适用的光罩，一种具体实施方式中的对准标记掩影和检测图案掩影的示意图；

图2是图1所示的光罩中的一组检测图案掩影中，A区域的重复线状掩影的局部放大示意图；

图中的附图标记表示为：

101-对准标记掩影；102-一组检测图案掩影；103-透光区；104-不透光区。

具体实施方式

本发明通过在对准标记附近位置设置检测图案，并通过对所述检测图案进行光学散射测量的方式进行测量，根据测量结果指导对准，从而做到了最大程度的避免部分可以加工合格产品的晶圆被设备拒绝进一步加工的情况发生，避免晶圆的浪费。

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1

图1和图2显示了本发明的一种对前层图形进行对准的方法以及该方法适用的光罩。本实施例中的光罩适合于对正性光刻胶进行曝光适用，该光罩上设有两组用来成型对准标记的对准标记掩影，图1所示的一组对准标记掩影101，分布在70-90微米(μm)宽，600-800微米(μm)长的区域内，其包括多个小组的线状图案，每个小组的线状图案包括3条可以遮挡光线的平行设置的线状图案，多个小组的线状图案间隔10-20微米设置，并且，靠近中间的两小组线状图案间隔100-150微米(μm)设置(图1中示出的对准标记图案只是为了说明其大致分布规律，本领域技术人员可以获知对准标记的具体形状、数量以及排列方式)。在所述对准标记掩影101附近还设有3组用来成型检测图案的检测图案掩影102，其中上方一组下方两组，每组所述检测图案掩影102包括间隔相等并列设置的重复线状图案掩影。每组所述检测图案掩影102适合于在晶圆上的长和宽分别为40-60微米(μm)的区域范围内成型出检测图案，该检测图案即为俯视图形与所述检测图案掩影102相同的，具有突起和凹陷的晶圆表面结构。如图1所示，位于所述对准标记掩影101下方右侧附近的一组所述检测图案掩影102中的重复线状图案掩影，与另外两组所述检测图案掩影102中的重复线状图案掩影相互垂直。

根据图2显示的局部放大示意图可以得到，所述重复线状图案掩影的宽度即透光区103的宽度，所述重复线状图案掩影的间隔即不透光区104的宽度。所述透光区103和所述不透光区104的宽度，分别均为1-10微米(μm)。

需要说明的是，图1和图2中并没有具体显示出检测图案掩影102中的透光区103和不透光区104数量的多少，只是显示出了透光区103和不透光区104的间隔排列关系。具体的透光区103和不透光区104数量，需要依据其各自的宽度以及检测图案掩影102的面积大小决定。所述重复线状图案掩影的宽度和间隔，即透光区103和不透光区104各自的宽度，一般可以选择与所述对准标记掩影101中的图案掩影的宽度和间隔相近的数值，以利于通过检测图案掩影的成型情况检测对准标记的成型情况。

利用带有检测图案掩影102的上述光罩进行晶圆光刻加工时，曝光机台可以采用以下的方法对前层图形进行对准，该方法包括以下步骤：

首先，利用带有检测图案掩影102的光罩，在晶圆上前层图形中的对准标记附近，成型出3组检测图案，每组所述检测图案包括间隔相等并列设置的重复线状图案，当然在其他的具体实施方式中，检测图案掩影还可以是共设有两组或者4组或者更多组；通过这些检测图案掩影都可以在晶圆上光刻出检测图案，进而可以对所述对准标记图案的成型质量进行检测，指导对前层图形的对准；

然后，对所述检测图案进行光学散射测量并最终得到线宽、厚度、侧边角度，光谱等一系列可以检测对准标记质量的数据，并通过上述测量结果数据得出测量质量最好的一组所述检测图案；当然在其他的具体实施方式中，也可以通过测量线宽、厚度、侧边角度和光谱中的一项或者几项数据，作为检测对准标记质量的数据，只需得到足以用来检测其质量的数据即可；

再然后，曝光机台选择所述质量最好的一组检测图案附近的对准标记，进行对晶圆上的前层图形的对准。

本发明的评估对准标记质量的方法，通过在晶圆上设置规则排列的检测图案，可以对其以光学散射测量的手段进行测量，进而可以对其附近的对准标记的成形情况进行评估，利用成型情况最好的对准标记进行对准，从而避免了部分可以加工合格产品的晶圆被曝光机台拒绝进一步光刻加工的情况发生。

在其他的具体实施方式中，为了保证晶圆上的形成预设的图案化光刻胶涂层，可以将适用于负性光刻胶的光罩上的掩影图案，设计成与上述具体实施方式中的掩影图案互补即可，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种对前层图形进行对准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，在晶圆上的前层图形中的对准标记附近成型出至少一组检测图案，每组所述检测图案包括间隔相等并列设置的重复线状图案；

然后，对所述检测图案进行光学散射测量，得到测量质量最好的一组所述检测图案；

再然后，曝光机台选择所述质量最好的一组检测图案附近的对准标记，进行对晶圆上的前层图形的对准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，成型出的每组所述检测图案位于长和宽分别为40-60微米(μm)区域范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，成型出的所述重复线状图案的宽度和间隔均为1-10微米(μm)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在晶圆上的前层图形中的对准标记附近成型出至少两组所述检测图案，其中两组所述检测图案中的所述重复线状图案相互垂直。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述检测图案进行的光学散射测量包括对其线宽、厚度、侧边角度、或者光谱中的一项或者几项进行的测量。

6.一种权利要求1所述的方法适用的光罩，所述光罩上设有用来成型对准标记的对准标记掩影，其特征在于，在所述对准标记掩影附近还设有至少一组用来成型检测图案的检测图案掩影，每组所述检测图案掩影包括间隔相等并列设置的重复线状图案掩影。

7.根据权利要求6所述的光罩，其特征在于，所述检测图案掩影适合在晶圆上的长和宽分别为40-60微米(μm)区域范围内成型出的检测图案。

8.根据权利要求6所述的光罩，其特征在于，所述重复线状图案掩影适合在晶圆上成型宽度和间隔均为1-10微米(μm)的重复线状图案。

9.根据权利要求6所述的光罩，其特征在于，所述检测图案掩影共设有两组，两组所述检测图案掩影中的所述重复线状图案掩影相互垂直。

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