CN104576610A - 一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法 - Google Patents

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杜鹏
许宗能
李健
鲍东兴
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Abstract

本发明公开了一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法，包括，在半导体装置的当层第一主面生成对应对位标记设计的测试标记，其中所述测试标记是根据测试图样生成；在所述半导体装置的前层第一主面生成对应上述对位标记设计的前层对位标记，其中所述对位标记是根据前层对位图样所制得，且上述前层对位图样为自所述前层第一主面向外凸起的，与所述测试图样相对应的对位图样；基于所述测试标记评比上述对位标记位移的偏差；以及将具有最小位移偏差的对位标记所对应的前层对位标记视为该半导体装置下一制作层的对位参考。该方法能够明显改善金属层次对位量测标记的质量，从而保证在线金属层次对位量测的精准，避免因金属层次标记形貌异常导致量测结果超范围的现象发生，从而减少不必要的光刻返工。

Description

一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺中的金属层次对位(metal overlay)技术。
背景技术
当前金属层次对位量测标记工艺普遍采用条形图样对位（bar in bar）的设计为：外层条形图样为前层沟槽图形，此外层条形图样为经由前层打开成为凹槽的地方，内层条形图样为当层金属空间（metal space）的条状区域，即是金属光刻胶被显影后形成的空白凹型区域。通过计算金属空间内条形图样的中心相对于经由前层外条形图样中心的偏移量为当层金属层次对位前层的量测结果。
对于当前此种当层金属对位前层的层次对位量测标记设计的弊端是容易造成标记形貌异常的问题。因为前层外圈沟槽为尺寸较窄的凹槽，很容易在后续化学机械抛光（CMP）的步骤中嵌入小颗粒（particle）而影响标记的质量，直接导致金属层次对位量测结果不准确甚至超出规定范围,带来额外的光刻返工使生产成本增加。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有改善半导体金属层次对位量测标记的方法在实际应用中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是克服现有技术中存在的显著技术缺点，提供一种用来改善半导体金属层次对位量测标记质量，从而提高对位能力的好方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法，包括，在半导体装置的当层第一主面生成对应对位标记设计的测试标记，其中所述测试标记是根据测试图样生成；在所述半导体装置的前层第一主面生成对应上述对位标记设计的对位标记，其中所述对位标记是根据前层对位图样所制得，且上述前层对位图样为自所述前层第一主面向外凸起的，与所述测试图样相对应的对位图样；基于所述测试标记评比上述对位标记位移的偏差；以及将具有最小位移偏差的对位标记视为该半导体装置下一制作层的对位参考。
作为本发明所述改善半导体金属层次对位量测标记的方法的一种优选方案，其中：所述测试图样为自所述当层第一主面向外凸起的，能够生成对应对位标记设计的测试标记的图样。
作为本发明所述改善半导体金属层次对位量测标记的方法的一种优选方案，其中：所述前层对位图样为免涂装技术介质层构成的对位图样。
作为本发明所述改善半导体金属层次对位量测标记的方法的一种优选方案，其中：所述测试图样为光刻胶构成的图样。
作为本发明所述改善半导体金属层次对位量测标记的方法的一种优选方案，其中：所述测试图样为四个条形图样，且四个条形图样设置于其同心圆的内接正方形的四个边上，所述同心圆的圆心即为测试标记。
作为本发明所述改善半导体金属层次对位量测标记的方法的一种优选方案，其中：所述前层对位图样为四个条形图样，且四个条形图样设置于其同心圆的内接正方形的四个边上，所述同心圆的圆心即为对位标记。
本发明提供了一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法，该方法能够明显改善金属层次对位量测标记的质量，从而保证在线金属层次对位量测的精准，避免因金属层次标记形貌异常导致量测结果超范围的现象发生，从而减少不必要的光刻返工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为前层对位图样示意图；
图2为当层测试图样示意图；
图3为前层对位图样与当层测试图样重叠示意图；
图4为前层对位图样与当层测试图样重叠剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
根据所述方法，对应对位标记设计的多个测试标记制作于半导体装置的第一制作层。上述测试标记是根据测试图样所生成。此外，根据所述方法，对应上述对位标记设计的前层对位标记也制作于该半导体装置的该第一制作层。上述前层对位标记是根据前层对位图样制作。基于上述测试标记，上述对位标记设计的效能得以受评比。最佳效能的对位标记设计所对应的前层对位标记将被视为该半导体装置第二制作层的光掩模的对位参考。
参见图1～图3所示，测试图样具有对应生成的测试标记M1，而前层对位图样生产前层对位标记M2，在将前层对位图样与当层测试图样重叠后，量测测试标记M1与前层对位标记M2之间的位移偏差，将具有最小位移偏差的对位标记所对应的前层对位标记M2视为该半导体装置下一制作层的对位参考。图3中显示了，测试标记M1与前层对位标记M2之间没有位移偏差的实施例，即测试标记M1与前层对位标记M2之间位移偏差为零。
如图4所示，鉴于现有技术中，常见半导体金属层次对位量测标记异常的源头是小尺寸前层沟槽容易捕获小颗粒造成,因此本发明针对金属层次对位前层标记采取与原来金属层次对位标记相反的设计，即把前层外圈前层对位图样由原来的沟槽改成自所述前层介质向外凸起的条状实体层膜结构(IMD),保证前层对位图样不会有被小颗粒造成破坏的可能，内圈当层测试图样改为自所述当层第一主面向外凸起的光刻胶图样，这样内外结合的设计保证良好的半导体金属层次对位形貌不再受到小颗粒影响，从而得到精确地半导体金属层次对位量测标记测量结果。即使在大面积的前层对位图样的地方再有小颗粒（particle）陷入也不会影响前层条状对位图样(IMD)的质量，因此也不会影响半导体金属层次对位量测标记测量结果。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：包括，
在半导体装置的当层第一主面生成对应对位标记设计的测试标记，其中所述测试标记是根据测试图样生成；
在所述半导体装置的前层第一主面生成对应上述对位标记设计的对位标记，其中所述对位标记是根据前层对位图样所制得，且上述前层对位图样为自所述前层第一主面向外凸起的，与所述测试图样相对应的对位图样；
基于所述测试标记评比上述对位标记位移的偏差；以及
将具有最小位移偏差的对位标记视为该半导体装置下一制作层的对位参考。
2.根据权利要求1所述的改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：所述测试图样为自所述当层第一主面向外凸起的，能够生成对应对位标记设计的测试标记的图样。
3.根据权利要求1所述的改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：所述前层对位图样为免涂装技术介质层构成的对位图样。
4.根据权利要求1或2任一所述的改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：所述测试图样为光刻胶构成的图样。
5.根据权利要求1所述的改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：所述测试图样为四个条形图样，且四个条形图样设置于其同心圆的内接正方形的四个边上，所述同心圆的圆心即为测试标记。
6.根据权利要求1所述的改善半导体金属层次对位量测标记的方法，其特征在于：所述前层对位图样为四个条形图样，且四个条形图样设置于其同心圆的内接正方形的四个边上，所述同心圆的圆心即为对位标记。
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