CN103869603B - 一种光刻版组件及检测光刻对准精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体领域或微机械领域光刻技术的研究，具体涉及一种具有对准精度检测标记的光刻版和检测方法，公开了对准精度检测标记的设计、制作及使用方法。在光刻版上，除了制作通常的图形区（1）、对准标记（2）之外，在其余空白区域制备对准精度检测标记（3），该对准精度检测标记由第一检测基准图案（31）、图形保护区（32）、第二误差显示标记（33）、数字序号图案（34）四部分组成，通过制作在两块或两块以上的不同光刻版上的对准精度检测标记的配合，可以在光刻过程中实现对准精度的快速检测。本发明解决了现有光刻技术对准精度检测不方便或在某些特定情况下无法检测的问题。

Description

一种光刻版组件及检测光刻对准精度的方法

技术领域

本发明属于半导体领域或微机械领域光刻技术的研究，涉及一种光刻版组件及检测光刻对准精度的方法，具体涉及标记的设计、制作及使用方法等方面内容。

背景技术

在半导体领域或微机械领域，需要经过多次光刻过程从而形成特定的微观结构，光刻的对准精度对器件的性能起着关键作用。在目前的光刻版设计时，一般包括图形区和对准标记二部分，第一次光刻时在衬底片上形成相应的器件图形和对准标记，第二次光刻时通过调整衬底片的位置直至光刻版上的对准标记和衬底片上的对准标记重合以此来实现对准，然而这种光刻方式的对准精度需要通过精密的测量显微镜来进行测试，有时因后继的刻蚀或其它处理导致前面的光刻对准标记被去除或被覆盖，导致检测无法进行，这对于依靠人工对准的简易光刻机来说影响更为明显。

本发明提供了一种对准精度检测标记的设计、制作及使用方法，解决了现有光刻技术对准精度检测不方便或在某些特定情况下无法检测的问题，目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决现有光刻技术对于对准精度检测的不足，本发明提供一种光刻版组件及检测光刻对准精度的方法。

本发明提供的光刻版组件，包括：至少两块光刻版；在同一器件或产品的光刻工艺中，第一块光刻版用于第一步光刻，第二块光刻版用于第二步光刻；所述第一块光刻版包括第一检测基准图案，所述第二块光刻版包括第二误差显示标记；所述第一检测基准图案与第二误差显示标记中心正对，且第二误差显示标记边上有缺口。

进一步，所述第一检测基准图案为正方形框，所述第二误差显示标记为四个边上都有缺口的正方形。

进一步，所述正方形框每一个边框的宽度大于光刻工艺允许的对准误差，所述缺口的底边与对应边框之间的距离等于光刻工艺对准精度的允许误差。

进一步，所述第一块光刻版和第二块光刻版还包括图形保护区，所述图形保护区的位置与后续使用的光刻版上的图案的位置相对应。

进一步，所述光刻版上还包括数字序号图案。

进一步，在使用正胶的光刻工艺中，所述第一检测基准图案、第二误差显示标记、数字序号图案、图形保护区为采用铬膜在光刻版上形成的图案；在使用负胶的光刻工艺中，通常的图形区和所述第一检测基准图案、第二误差显示标记、数字序号图案、图形保护区之外的区域覆盖采用铬膜形成的图案。

本发明所提供的光刻版组件检测光刻对准精度的方法，包括：

步骤一、采用所述第一块光刻版进行光刻，在衬底上形成相应的第一图形区和第一检测基准图案；

步骤二、采用所述第二块光刻版进行套刻，在衬底上形成相应的第二图形区和第二误差显示标记；

步骤三、如果第一检测基准图案的形状改变，则光刻工艺的对准精度不满足要求，如果第一检测基准图案的形状不改变，则光刻工艺的对准精度满足要求。

本发明的优点包括：除了制作通常的图形区和对准标记之外，在其余空白区域制备对准精度检测标记，通过制作在两块或两块以上不同光刻版上的对准精度检测标记的配合，可以在光刻过程中依靠普通显微镜实现对准精度的快速检测而不需要增加额外的操作步骤或采用精密的测量显微镜，并且每一次光刻的对准精度检测标记由于采取了图形保护区为保护措施可以一直保留到最终生产环节，可以随时对任何一次的光刻对准情况进行复核，从而便于查找生产中的问题和产品质量的追溯。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的第一块光刻版结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的第二块光刻版结构示意图；

图3为检测标记的尺寸示意图；

图4为对准精度控制在误差允许范围内时检测标记的情况；

图5为对准精度超出误差允许范围时检测标记的情况。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例，对本发明作进一步阐述。

本发明所提供的光刻版组件可以根据光刻工艺的需要，包括任意块光刻版，本实施例中，以两块光刻版，且采用正胶为例对本发明进行阐述，采用负胶的情况下，将检测标记的明暗区域互换即可，所述检测标记包括检测基准图案、误差显示标记、图形保护区和数序号图案。

结合参考图1和图2，本实施例所提供的光刻版组件，包括：用于第一步光刻的第一块光刻版，用于第二步光刻的第二块光刻版；所述第一块光刻版包括第一检测基准图案31、第一常规器件图形区1、第一常规对准标记2和第一图形保护区32；所述第二块光刻版包括第二检测基准图案35、第二常规器件图形区3、第二常规对准标记4、第二误差显示标记33、第二图形保护区36和第二数字序号图案34；所述第一检测基准图案与第二误差显示标记中心正对，且第二误差显示标记33边上有缺口，所述缺口底边到检测基准图案的距离等光刻工艺允许的对准误差。

如图1所示，除了第一常规器件图形区1和第一常规对准标记2外，在其余的图形空白区用铬膜制作检测标记，包括第一检测基准图案31和第一图形保护区32。第一检测基准图案31用于在第一次光刻时形成基准图形，作为第二次光刻时的对准精度检测的基准，第一图形保护区32用于保护本区域的结构在后继的刻蚀或其它处理过程（如镀膜）中不被去除或覆盖，便于第二次光刻时在此区域形成相应的检测标记。如果第二次光刻形成的图形和第一次光刻形成的图形不是同一层材料，此图形保护区可以省略。

图2为第二次光刻时使用的光刻版上检测标记的制作示意图。如图2所示，除了第二常规器件图形区3和第二常规对准标记4外，在其余的图形空白区制作检测标记，包括第二误差显示标记33、第二数字序号图案34、第二检测基准图案35和第二图形保护区36。第二误差显示标记33用于在第二次光刻时形成误差检测图形，便于和第一次光刻形成的基准进行对比，从而判断对准精度是否在误差允许范围内。第二数字序号用于在多次光刻时标注本标记检测的套刻次序。第二检测基准图案35用于在第二次光刻时形成新的基准图形，作为第三次光刻时的对准检测的基准，图形保护区的作用与第一次光刻时相同。

如果有3次以上的光刻，则参照图2的方法继续制作新的检测标记，为保护前次光刻时形成的检测标记图形不在后继工序中被去除或覆盖，应在该检测标记的位置制作相应的图形保护区。

图3为检测标记的尺寸示意图。如图3所示，本发明的对准精度检测标记的关键在于第二误差显示标记上缺口底部和检测基准图案外部边缘的距离d1以及第一检测基准图案框线d2的宽度，其中d1的大小应和允许的对准误差相等，并考虑具体光刻时钻蚀效应对图形尺寸的影响进行修正，d2应略大于允许的对准误差，为方便后继的判断一般可取整数。第二误差显示标记整体上应大于第二检测基准图案，确保光刻时第二误差显示标记可以覆盖第一检测基准图案。

图4为对准精度控制在误差允许范围内时检测标记的情况。如图4所示，当对准精度控制在误差允许范围内时，前一次光刻形成的第一检测基准图案在后一次光刻的第二误差显示标记的保护下框线保持完整无缺口。

图5为对准精度超出误差允许范围时检测标记的情况。如图5所示，当对准精度超出误差允许范围时，后一次光刻的第二误差显示标记不能完全保护前一次光刻形成的第一检测基准图案，因此在第一检测基准图案的框线上形成1个或2个缺口。从缺口的位置和深入程度可以快速判断对准的偏差方向和对准误差的大小。

需要说明的是，本说明书只是对本发明所示意性地阐述，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光刻版组件，其特征在于，包括：至少两块光刻版；在同一器件或产品的光刻工艺中，第一块光刻版用于第一步光刻，第二块光刻版用于第二步光刻；所述第一块光刻版包括第一检测基准图案，所述第二块光刻版包括第二误差显示标记；所述第一检测基准图案与第二误差显示标记中心正对，且第二误差显示标记边上有缺口；

所述第一检测基准图案为正方形框，所述第二误差显示标记为四个边上都有缺口的正方形，第二误差显示标记整体上大于第一检测基准图案；

所述正方形框每一个边框的宽度大于光刻工艺允许的对准误差，所述缺口的底边与正方形框外框之间的距离等于光刻工艺允许的对准误差。

2.依据权利要求1所述的光刻版组件，其特征在于，所述第一块光刻版和第二块光刻版还包括图形保护区，所述图形保护区的位置与后续使用的光刻版上的图案的位置相对应。

3.依据权利要求2所述的光刻版组件，其特征在于，所述光刻版上还包括数字序号图案。

4.采用权利要求1至权利要求3中任意一项所提供的光刻版组件检测光刻对准精度的方法，其特征在于，包括：

步骤一、采用所述第一块光刻版进行光刻，在衬底上形成相应的第一图形区和第一检测基准图案；

步骤二、采用所述第二块光刻版进行套刻，在衬底上形成相应的第二图形区和第二误差显示标记；

步骤三、如果第一检测基准图案的形状改变，则光刻工艺的对准精度不满足要求，如果第一检测基准图案的形状不改变，则光刻工艺的对准精度满足要求。