CN105446090A

CN105446090A - 对准测量方法

Info

Publication number: CN105446090A
Application number: CN201410410237.7A
Authority: CN
Inventors: 包巧霞; 邓贵红; 余志贤
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: CN105446090B

Abstract

本发明提供一种对准测量方法，至少包括以下步骤：将待测量工件引入对准量测机台，在所述对准量测机台内设置用于对准测量的硅片对准标记测量点位置；采集设置于最小曝光单元中的多个硅片对准标记测量点的坐标；根据所述硅片对准标记测量点的坐标计算硅片对准标记测量点位置位移；将对准量测机台计算所得硅片对准标记测量点位置位移与光罩上定义的对准标记点位置位移作比较，若偏差在允许范围内，则结束；若偏差超出允许范围，则返回重新设置所述硅片对准标记测量点位置，直至偏差在允许范围内为止。本发明大大提高了光刻对准量测程序设置的正确性，保证了后续自动补偿的准确性，进而提高硅片套准精度的准确性，保证了硅片的良品率。

Description

对准测量方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种对准测量方法。

背景技术

近年来，随着半导体技术的不断进步，器件的功能也不断强大，然而随之而来的对于半导体制造技术的要求也与日俱增。光刻是制造高级半导体器件和大规模集成电路的关键工艺之一，并常用于刻划光栅、线纹尺和度盘等的精密线纹。光刻是利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术，在工件表面制取精密、微细和复杂薄层图形的化学加工方法，其利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将光罩上的光刻图形刻制到被加工工件表面上。光刻半导体晶片二氧化硅的主要步骤是：首先，在被加工工件表面涂布光致抗蚀剂；然后，对准光罩和晶圆，并进行曝光处理；再用显影液溶解未感光的光致抗蚀剂层；接着，用腐蚀液溶解掉无光致抗蚀剂保护的二氧化硅层；最后，去除已感光的光致抗蚀剂层，单次光刻结束。

光刻过程中，光罩与晶圆的套准容差会导致器件和金属连线的电气特性发生改变，对半导体芯片的制造非常重要，因此，光刻套准精度必须得到很好的控制，尤其是在制程工艺越来越高、线宽越来越小的情况下，光刻对准精度的要求也越来越高。传统工艺中对准测量是利用OVL(Overlay，对准量测)机台完成的，其标准操作程序(StandardOperationProcedure)是首先利用光刻对准量测程序在最小曝光单元(Shot)的左上角设置硅片对准标记测量点A1、在Shot的右上角设置硅片对准标记测量点A2、在Shot的右下角设置硅片对准标记测量点A3及在Shot的左下角设置硅片对准标记测量点A4，如图1所示。然后进行人工检查，首先，如图2所示，检查对准量测计量图(metrologymap)中最外圈的标记区域site1～site4是否是完整Shot、标记区域site5是否位于计量图的中心；其次，如图1所示，对硅片对准标记量测点进行位置检查，检查每个标记区域中的测量点是否位于一个Shot的四个角上。检查结果符合要求后就开始采集各测量点套准数据，以此得到套准偏差数据。而后，利用APCSystem(AdvancedProcessControlSystem，先进生产控制系统)反馈所述对准测量数据并对对准偏差做出补偿，确保对准偏差值在可接受范围内。

但是，如果光刻对准量测程序设置出错，而后续检查未能及时发现问题，那么APC系统将有可能根据错误的OVL数据做出过补偿，使得电性测试或者硅片测试失效，从而导致报废量比较大的异常事件。如图1所示，设置要求的硅片对准标记测量点为A1、A2、A3、A4，若光刻对准量测程序设置的测量点分别为A1、A2、A3’、A4’，此时一个shot的四个角被测量点A1、A2、A3’、A4’包围，从位置检查过程中很难发现问题，这将导致后续APC补偿误差在shot底部增大，进而影响后续性能及产品良率。

因此，如何提高光刻对准量测程序(包括对准量测在硅片上的位置以及对准标记)的正确性，进而提高半导体制造技术水平及半导体产品性能是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种对准测量方法，用于解决现有技术中对准测量程序人工检测工作量大，易选错对准标记或者对准位置等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种对准测量方法，所述对准测量方法至少包括以下步骤：

步骤一：将待测量工件引入对准量测机台，在所述对准量测机台内设置用于对准测量的硅片对准标记测量点位置；

步骤二：采集设置于最小曝光单元中的多个硅片对准标记测量点的坐标；

步骤三：根据所述硅片对准标记测量点的坐标计算硅片对准标记测量点位置位移；

步骤四：将对准量测机台计算所得硅片上硅片对准标记测量点位置位移与光罩上定义的位置位移作比较，若偏差在允许范围内，则结束；若偏差超出允许范围，则返回步骤一重新设置所述硅片对准标记测量点位置，直至偏差在允许范围内为止。

优选地，所述待测量工件为带有光刻图形信息的晶圆。

优选地，步骤一中对准测量程序的设置依据为光罩上定义的光刻图形位置信息。

优选地，最小曝光单元中的硅片对准标记测量点数量不少于4个。

优选地，步骤三中所述测量点位置位移包括X方向位置位移、Y方向位置位移及对角位置位移。

优选地，步骤四中所述允许范围设定为不大于0.0015％。

如上所述，本发明的对准测量方法，具有以下有益效果：

本发明的对准测量方法通过设置光刻对准量测程序得到各测量点坐标，并将测量点坐标信息转化为位置位移，并与光罩上定义的位置位移做比较，若比较所得位置位移偏差超出允许范围则重新设置光刻对准量测程序，大大提高光刻对准量测程序设置的正确性，保证了后续自动补偿的准确性，进而提高硅片套准精度的准确性，保证了硅片的良品率。

附图说明

图1显示为现有技术中的光刻对准量测程序设置示意图。

图2显示为现有技术中的对准量测计量图示意图。

图3显示为本发明的对准测量方法流程示意图。

图4显示为本发明的对准测量方法原理示意图。

元件标号说明

S1～S4步骤一～步骤四

1最小曝光单元

2硅片对准标记测量点

x测量点的X方向位置位移

y测量点的Y方向位置位移

xy测量点的对角位置位移

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图3及图4所示，本发明提供一种对准测量方法，所述对准测量方法至少包括以下步骤：

步骤一S1：将待测量工件引入对准量测机台，在所述对准量测机台内设置用于对准测量的硅片对准标记测量点2位置。

在本实施例中，所述待测量工件为带有光刻图形信息的晶圆。将带有光刻图形信息的晶圆放入对准量测机台，在所述对准量测机台内设置光刻对准量测程序以确定所述硅片对准标记测量点位置。光罩系统中储存有光罩平面信息文件，所述光罩平面信息文件中包含有各种版图的对准信息以及光罩上定义的光刻图形的位置信息。所述光刻对准测量程序的设置依据为光罩系统中储存的光罩上定义的光刻图形位置信息，这样可以给光刻对准测量程序的设置提供信息，避免盲目设置，提高效率同时提高精度。

步骤二S2：采集设置于最小曝光单元1(Shot)，即光罩在硅片上的最终图形中的多个测量点2的坐标。

最小曝光单元1中的硅片对准标记测量点2数量不少于4个。如图4所示，在本实施例中，以1个最小曝光单元1为例，所述最小曝光单元1中的硅片对准标记测量点2数量设置为4个，所述硅片对准标记测量点2分别位于所述最小曝光单元1的左上角、右上角、右下角及左下角，构成矩形结构。在本实施例中，位于所述最小曝光单元1的左上角的测量点为A1，其坐标为(x1，y1)；右上角的测量点为A2，其坐标为(x2，y1)；右下角的测量点为A3，其坐标为(x2，y2)；左下角的测量点为A4，其坐标为(x1，y2)。

步骤三S3：根据所述硅片对准标记测量点2的坐标计算硅片对准标记测量点2位置位移。

本步骤S3中，所述硅片对准标记测量点2位置位移包括X方向位置位移x、Y方向位置位移y及对角位置位移xy。由步骤二S2中坐标可知，X方向位置位移x＝x2-x1，Y方向位置位移y＝y2-y1，对角位置位移xy＝SQRT(x²+y²)。

步骤四S4：将对准量测机台计算所得硅片对准标记测量点2位置位移与光罩上定义的位置位移作比较，若偏差在允许范围内，则结束；若偏差超出允许范围，则返回步骤一S1重新设置所述硅片对准标记测量点2位置，直至偏差在允许范围内为止。

从光罩系统中储存的光罩平面信息文件中获取与所述硅片对准标记测量点2位置位移相对应的光罩上定义的位置位移x’、y’、(xy)’，其中，(xy)’＝SQRT(x’²+y’²)。将步骤三S3中计算所得的硅片对准标记测量点2位置位移与相应的光罩上定义的位置位移作比较，比较结果的偏差值需控制在允许范围内，所述允许范围可根据实际测量要求进行设定。在本实施例中，所述允许范围设定为不大于0.0015％，若x与x’的偏差、y与y’的偏差及xy与(xy)’的偏差不大于0.0015％，则认为所述对准测量程序设置完成，可进行下一步操作程序；若x与x’的偏差、y与y’的偏差及xy与(xy)’的偏差大于0.0015％，则返回步骤一S1重新设置所述硅片对准标记测量点2的位置。

本发明的对准测量方法通过设置光刻对准量测程序得到各硅片对准标记测量点坐标，并将硅片对准标记测量点坐标信息转化为位置位移，并与光罩上定义的位置位移做比较，并将比较所得的偏差控制在满足测量要求的范围内，以光罩上定义的光刻图形信息为依据，大大提高了光刻对准量测程序设置的准确性，保证了后续自动补偿的准确性，进而提高硅片套准精度的准确性，保证了硅片的良品率。

综上所述，本发明提供一种对准测量方法，所述对准测量方法至少包括以下步骤：将待测量工件引入对准量测机台，在所述对准量测机台内设置用于对准测量的硅片对准标记测量点位置；采集设置于最小曝光单元中的多个硅片对准标记测量点的坐标；根据所述硅片对准标记测量点的坐标计算硅片对准标记测量点位置位移；将对准量测机台计算所得硅片对准标记测量点位置位移与光罩上定义的位置位移作比较，若偏差在允许范围内，则结束；若偏差超出允许范围，则返回重新设置所述硅片对准标记测量点位置，直至偏差在允许范围内为止。本发明的对准测量方法通过设置光刻对准量测程序得到各硅片对准标记测量点坐标，并将硅片对准标记测量点坐标信息转化为位置位移，并与光罩上定义的位置位移做比较，并将比较所得的偏差控制在满足测量要求的范围内，以光罩上定义的光刻图形信息为依据，大大提高了光刻对准量测程序设置的准确性，保证了后续自动补偿的准确性，进而提高硅片套准精度的准确性，保证了硅片的良品率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种对准测量方法，其特征在于，所述对准测量方法至少包括以下步骤：

步骤四：将对准量测机台计算所得硅片对准标记测量点位置位移与光罩上定义的对准标记点位置位移作比较，若偏差在允许范围内，则结束；若偏差超出允许范围，则返回步骤一重新设置所述硅片对准标记测量点位置，直至偏差在允许范围内为止。

2.根据权利要求1所述的对准测量方法，其特征在于：所述待测量工件为带有光刻图形信息的晶圆。

3.根据权利要求1所述的对准测量方法，其特征在于：步骤一中硅片对准标记测量点位置的设置依据为光罩上定义的光刻图形位置信息。

4.根据权利要求1所述的对准测量方法，其特征在于：最小曝光单元中的硅片对准标记测量点数量不少于4个。

5.根据权利要求1所述的对准测量方法，其特征在于：步骤三中所述测量点位置位移包括X方向位置位移、Y方向位置位移及对角位置位移。

6.根据权利要求1所述的对准测量方法，其特征在于：步骤四中所述允许范围设定为不大于0.0015％。