CN105140150B - 一种高精度测量晶片横向对准误差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，涉及半导体器件与电路的制作方法技术领域。包括以下步骤：1）在光刻版上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为光刻版测量标尺；2）在晶片上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为晶片测量标尺；3）通过移动晶片，调整晶片与光刻板的相对位置，使晶片测量标尺与光刻版测量标尺在视野中重叠或平行；4）通过计算读取晶片横向误差。本发明通过对光刻版和晶片设置的测量标尺，高精度的读取了晶片相对于光刻版的偏差，误差精度取决于l 1与l 2的差值，其l 1和l 2相差不大于0.1，故实现对晶片横向误差高精度的读取。

Description

一种高精度测量晶片横向对准误差的方法
技术领域
本发明涉及半导体器件与电路的制作方法技术领域。
背景技术
半导体器件和电路制作中需要对晶片进行多次光刻。光刻的目的是选择性的曝光晶片上的光刻胶，以满足后续工艺的需要。光刻的基本过程就是将光刻版和晶片进行对准后，使用紫外光等光波对事先涂好光刻胶的晶片进行曝光，由于光刻版对紫外光具有选择透过性，而光刻胶是对紫外光敏感的化学物质，光照可以引起光刻胶的性质变化，光照部分的光刻胶会由可在显影液中溶解变成不可在显影液中溶解或者由不可在显影液中溶解变成可以在显影液中溶解，从而选择性的保留晶片上光刻胶的图案，进而对晶片进行加工。
光刻在半导体加工工艺中的地位至关重要。在光刻过程中，晶片需要与光刻版进行对准，晶片与光刻版的对准以光刻版上和晶片上定位标记在视野中的重叠作为主要依据。通过移动晶片调整晶片与光刻版之间的相对位置，使晶片上的定位标记和光刻版上的定位标记在视野中重叠，便可以实现晶片与光刻版的对准。晶片与光刻板之间的横向对准是整个对准过程的重要步骤。晶片与光刻版的横向对准误差是调整晶片与光刻版在横向进行对准的主要依据。首先测量横向误差，然后移动晶片消除横向误差，最终达到横向对准。
传统的接触式光刻中，测量晶片横向对准误差主要依据晶片和光刻板上定位标记的左右任意一侧边沿间的距离进行估计，这一方法并不能精确的测量晶片横向对准误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，该方法能够精确测量晶片横向对准误差。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，包括以下步骤：
1）在光刻版上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为光刻版测量标尺；
2）在晶片上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为晶片测量标尺；
3）通过移动晶片，调整晶片与光刻板的相对位置，使晶片测量标尺与光刻版测量标尺在视野中重叠或平行；
4）通过计算读取晶片横向误差。
进一步优化的方案为所述步骤1）中光刻版测量标尺的每一条刻度线都由两条线条组成，构成同一条刻度线的两条线条在光刻版上位于同一纵向直线上且二者不相接，相邻两刻度线中心之间的间距均为l 1，l 1不大于1，刻度线条数为m，m为大于3的整数，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的光刻版基准刻度线。
进一步优化的方案为所述步骤2）中晶片测量标尺的刻度线形状为线条，线条的纵向长度大于组成光刻版上刻度线的两条线条的边沿间距，相邻两刻度线中心之间的间距均为l 2，l 2小于l 1，l 1与l 2相差不大于0.1 ，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的晶片基准刻度线。
进一步优化的方案为所述步骤4）中的读取方法为首先读取晶片基准刻度线偏离光刻版基准刻度线的方向，然后读取光刻版上的刻度线在他们之间出现的的条数x，最后观察晶片基准刻度线在偏离光刻版方向上的第几条刻度线与光刻版上的刻度线重合；当重合的刻度线在晶片基准刻度线左侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏左x×l 1+n×(l 1-l 2)；当重合的刻度线在晶片基准刻度线右侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏右x×l 1+n×(l 1-l 2)。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过对光刻版和晶片设置的测量标尺，通过移动晶片，调整晶片与光刻板的相对位置，使晶片测量标尺与光刻版测量标尺在视野中重叠或平行时，高精度的读取了晶片相对于光刻版的偏差，误差精度取决于l 1与l 2的差值，其l 1和l 2相差不大于0.1 ，故实现对晶片横向误差高精度的读取。
附图说明
图1是光刻版上加工的光刻版测量标尺示意图；
图2是晶片上加工的晶片测量标尺示意图；
图3是晶片偏离光刻版左侧时的示意图；
图4是晶片偏离光刻版右侧时的示意图；
图5是晶片上的刻度线与光刻版上的刻度线重合时的示意图。
其中，101至121为光刻版上的测量标尺的刻度线，111为光刻版基准刻度线；
201至221为晶片上的测量标尺的刻度线，211为晶片测量标尺基准刻度线；
301为光刻版基准刻度线，302为晶片基准刻度线，303为出现在光刻版基准刻度线与晶片基准刻度线之间的光刻版刻度线；
401为光刻版基准刻度线，402为晶片基准刻度线，403为出现在光刻版基准刻度线与晶片基准刻度线之间的光刻版刻度线；
501为光刻版上的刻度线，502为晶片上的刻度线，503为与光刻版刻度线重合的晶片刻度线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，包括以下步骤：
1）在光刻版上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为光刻版测量标尺，光刻版测量标尺的每一条刻度线都由两条线条组成，构成同一条刻度线的两条线条在光刻版上位于同一纵向直线上且二者不相接，相邻两刻度线中心之间的间距均为l 1，l 1不大于1 ，刻度线条数为m，m为大于3的整数，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的光刻版基准刻度线；
2）在晶片上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为晶片测量标尺，中晶片测量标尺的刻度线形状为线条，线条的纵向长度大于组成光刻版上刻度线的两条线条的边沿间距，相邻两刻度线中心之间的间距均为l 2，l 2小于l 1，l 1与l 2相差不大于0.1 ，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的晶片基准刻度线；
3）通过移动晶片，调整晶片与光刻板的相对位置，使晶片测量标尺与光刻版测量标尺在视野中重叠或平行；
4）通过计算读取晶片横向误差；首先读取晶片基准刻度线偏离光刻版基准刻度线的方向，然后读取光刻版上的刻度线在他们之间出现的的条数x，最后观察晶片基准刻度线在偏离光刻版方向上的第几条刻度线与光刻版上的刻度线重合；当重合的刻度线在晶片基准刻度线左侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏左x×l 1+n×(l 1-l 2)；当重合的刻度线在晶片基准刻度线右侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏右x×l 1+n×(l 1-l 2)。
实施例1
（1）光刻版上加工测量标尺：
图1中刻度线101至121为光刻版上的测量标尺的光刻版基准刻度线及其左右各10根刻度线，光刻版为玻璃或石英材质，刻度线材质为不透光金属或不透光非金属，包含两个相邻一定间距的两个线条，刻度线中心为透光区；光刻版基准刻度线111在垂直方向的长度为其余刻度线的2倍；相邻两刻度线中心间距均为l 1，l 1小于1 ，刻度线在中心对齐，沿水平方向排列。
（2）晶片上加工测量标尺：
图2中刻度线201至221为晶片上的测量标尺的晶片基准刻度线及其左右各10根刻度线，晶片为待加工的半导体晶片，刻度线形状为条形。垂直方向的尺寸为光刻版上刻度线上两个条形间的距离的1.5倍；晶片基准刻度线211在水平方向的宽度为其余刻度线的1.5倍；相邻两刻度线中心间距均为l 2，l 2小于l 1，l 2与l 1之差小于0.1 ，刻度线在中心对齐，沿水平方向排列。
（3）晶片偏离光刻版左侧时误差计算：
当晶片上测量标尺的基准刻度线302位于光刻版上测量标尺的基准刻度线301左侧时，首先读取位于晶片基准刻度线与光刻版基准刻度线之间的光刻版刻度线303的数目x；501为晶片基准刻度线左侧光刻版上的刻度线，502为晶片基准刻度线左侧晶片上的刻度线，在视野范围内，看到晶片中有一条刻度线503刚好填充进光刻版某一条刻度线的中心的透光区；此时，晶片上的该刻度线与光刻版上的该刻度线重合。读取该刻度线503为位于晶片基准刻度线的左侧第n条刻度线。片在横向偏离光刻版的误差可以计算得出，为偏离光刻版左侧x×l 1+n×(l 1-l 2)。
实施例2
（1）光刻版上加工测量标尺：
图1中刻度线101至121为光刻版上的测量标尺的光刻版基准刻度线及其左右各10根刻度线，光刻版为玻璃或石英材质，刻度线材质为不透光金属或不透光非金属，包含两个相邻一定间距的两个线条，刻度线中心为透光区；光刻版基准刻度线111在垂直方向的长度为其余刻度线的2倍；相邻两刻度线中心间距均为l 1，l 1小于1 ，刻度线在中心对齐，沿水平方向排列。
（2）晶片上加工测量标尺：
图2中刻度线201至221为晶片上的测量标尺的晶片基准刻度线及其左右各10根刻度线，晶片为待加工的半导体晶片，刻度线形状为条形。垂直方向的尺寸为光刻版上刻度线上两个条形间的距离的1.5倍；晶片基准刻度线211在水平方向的宽度为其余刻度线的1.5倍；相邻两刻度线中心间距均为l 2，l 2小于l 1，l 2与l 1之差小于0.1 ，刻度线在中心对齐，沿水平方向排列。
（3）晶片偏离光刻版右侧时误差计算：
当晶片上测量标尺的基准线402位于光刻版上测量标尺的基准线401右侧时，首先读取位于晶片基准刻度线与光刻版基准刻度线之间的光刻版刻度线403的数目x。501为晶片基准刻度线右侧光刻版上的刻度线，502为晶片基准刻度线右侧晶片上的刻度线，在视野范围内，看到晶片中有一条刻度线503刚好填充进光刻版某一条刻度线的中心的透光区。此时，晶片上的该刻度线与光刻版上的该刻度线重合。读取该刻度线503为位于晶片基准刻度线的右侧第n条刻度线。片在横向偏离光刻版的误差可以计算得出，为偏离光刻版右侧x×l 1+n×(l 1-l 2)。

Claims (3)

1.一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在光刻版上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为光刻版测量标尺；
2)在晶片上横向加工一排中心对齐的刻度线阵列作为晶片测量标尺；
3)通过移动晶片，调整晶片与光刻板的相对位置，使晶片测量标尺与光刻版测量标尺在视野中重叠或平行；
4)通过计算读取晶片横向误差；
所述步骤4)中的读取方法为首先读取晶片基准刻度线偏离光刻版基准刻度线的方向，然后读取光刻版上的刻度线在他们之间出现的的条数x，最后观察晶片基准刻度线在偏离光刻版方向上的第几条刻度线与光刻版上的刻度线重合；当重合的刻度线在晶片基准刻度线左侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏左x×l1+n×(l1-l2)；当重合的刻度线在晶片基准刻度线右侧第n条，则晶片在横向偏离光刻版的相对误差为偏右x×l1+n×(l1-l2)，其中，l1表示光刻版测量标尺中相邻两刻度线中心之间的间距，l2表示晶片测量标尺中相邻两刻度线中心之间的间距。
2.根据权利要求1所述的一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，其特征在于：所述步骤1)中光刻版测量标尺的每一条刻度线都由两条线条组成，构成同一条刻度线的两条线条在光刻版上位于同一纵向直线上且二者不相接，相邻两刻度线中心之间的间距均为l1，l1不大于1μm，刻度线条数为m，m为大于3的整数，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的光刻版基准刻度线。
3.根据权利要求1所述的一种高精度测量晶片横向对准误差的方法，其特征在于：所述步骤2)中晶片测量标尺的刻度线形状为线条，线条的纵向长度大于组成光刻版上刻度线的两条线条的边沿间距，相邻两刻度线中心之间的间距均为l2，l2小于l1，l1与l2相差不大于0.1μm，并设有一条刻度线的形貌不同于其余刻度线的晶片基准刻度线。
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