CN108461479A - 一种对准标记的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对准标记的制备方法。所述方法包括：提供包含主图案的光罩，在主图案至少一侧的光罩上形成对准开口；提供晶圆，在所述晶圆上形成光阻材料，其中在所述晶圆上定义有预定形成对准标记的中心位置以及所述中心位置所在的曝光场的中心；将光罩的中心对准预定形成的所述中心位置；根据所述对准开口‑所述光罩的中心之间的位置关系、所述中心位置‑所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置关系计算将所述对准开口对准预定形成的所述中心位置的移动距离和方向；移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准；对所述光阻材料进行曝光，以在所述光阻材料中同时形成所述主图案和所述对准标记的图案。

Description

一种对准标记的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种对准标记的制备方法。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，电子设备制造业对半导体器件的需求量不断攀升，半导体制造业的工艺水平和制造技术的更新速度有了显著的提升。

在半导体器件的制备过程中通过在晶圆或者芯片的边缘区域形成零层标记，以实现图案的对齐，对光刻工艺，对齐是重要的因素。

目前在不同的生产机台上具有不同的标记图案的制备方法。目前的标记制备方法通常都是用两个工艺程序的方法去设定制备，例如首先在晶圆上形成主图案，然后在第二程序中在曝光第二个零层标记时没有对准，它的精准度无法保证，后续的零层标记层的对准容易造成对准误差，甚至失效，造成良率降低。

此外，所述方法中使用的程序不能同时运行两个程序，需要执行两个程序，这使得器件的产量大大降低。

因此需要对零层标记的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明实施例提供了一种对准标记的制备方法，所述方法包括：

提供包含主图案的光罩，在主图案至少一侧的所述光罩上形成对准开口；

提供晶圆，在所述晶圆上形成光阻材料，其中在所述晶圆上定义有预定形成所述对准标记的中心位置以及所述中心位置所在的曝光场的中心；

将所述光罩的中心对准预定形成的所述中心位置；

根据所述对准开口-所述光罩的中心之间的位置关系、所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置关系计算将所述对准开口对准预定形成的所述中心位置的移动距离和方向；

根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准；

使用所述光罩对所述光阻材料进行曝光，以在所述光阻材料中同时形成所述主图案和所述对准标记的图案，所述对准开口用于形成所述对准标记的图案。

可选地，计算所述移动距离和方向的方法包括：以所述光罩的中心为坐标原点建立坐标系，所述对准开口的中心坐标为(X1，Y1)；

将所述光罩的中心对准预定形成的所述中心位置之后，所述中心位置所在的曝光场的中心坐标为(X2，Y2)；

所述距离和方向为(X1-X2，Y1-Y2)。

可选地，根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准的同时，实现所述中心位置所在的曝光场的中心对准所述对准标记的所述中心位置。

可选地，在所述主图案的周围的所述光罩上形成若干间隔设置的所述对准开口。

可选地，形成所述对准开口的方法包括：

在所述光罩上定义所述对准开口的中心，以所述对准开口的中心为中心向四周扩展延伸，以在所述光罩上确定出所述对准开口的区域。

可选地，以所述对准开口的中心为中心向四周扩展延伸的步骤中，以所述对准开口的中心为原点，向相互垂直的第一方向和第二方向延伸扩展二分之一的目标尺寸，以在所述光罩上确定出所述对准开口的区域。

可选地，所述方法还包括：

以所述光阻材料为掩膜蚀刻所述晶圆，以在所述晶圆中同时形成所述主图案和所述对准标记。

可选地，所述光阻材料包括光刻胶层。

在本发明中通过在形成主图案的光罩上形成对准开口，并且通过光罩中心-对准开口之间的位置，对准标记在晶圆上的位置-对准标记所在的曝光场(Shot)之间的位置，在将所述对准标记在晶圆上的位置与光罩中心对准之后通过移动光罩使得所述对准开口与所述对准标记在晶圆上的位置对准，从而实现在主图案曝光的程序中同时对所述对准标记进行曝光，而不需额外的光罩和额外的程序，所述方法适用于各类机台，而且通过所述方法可以极大的提高器件的良率和产率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为本发明的一种对准标记的制备方法的示意性流程图；

图2A-图2B为本发明的一实施例中的所述对准标记的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；

图3A-图3C为本发明的一实施例中将所述光罩与晶圆上的所述对准标记对准的过程示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

下面，参照图1以及图2A至图2B、图3A至图3C来描述本发明实施例提出的对准标记的制备方法一个示例性方法的详细步骤。其中，图2A-图2B为本发明的一实施例中的所述对准标记的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；图3A-图3C为本发明的一实施例中将所述光罩与晶圆上的所述对准标记对位的过程示意图。

图1为本发明的一种对准标记的制备方法的示意性流程图，具体地包括：

步骤S1：提供包含主图案的光罩，在主图案至少一侧的所述光罩上形成对准开口；

步骤S2：提供晶圆，在所述晶圆上形成光阻材料，其中在所述晶圆上定义有预定形成所述对准标记的中心位置以及所述中心位置所在的曝光场的中心；

步骤S3：将所述光罩的中心对准预定形成的所述中心位置；

步骤S4：根据所述对准开口-所述光罩的中心之间的位置关系、所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置关系计算将所述对准开口对准预定形成的所述中心位置的移动距离和方向；

步骤S5：根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准；

步骤S6：使用所述光罩对所述光阻材料进行曝光，以在所述光阻材料中同时形成所述主图案和所述对准标记的图案，所述对准开口用于形成所述对准标记的图案。

本实施例的所述对准标记的制备方法，具体包括如下步骤：

执行步骤一，提供光罩，在所述光罩上形成有主图案，在所述主图案周围的所述光罩上形成用于形成对准标记的对准开口，并计算所述对准开口到所述光罩中心之间的距离。

具体地，如图3A所示，在该步骤中首先提供光罩，所述光罩用于在制作IC的过程中，利用光蚀刻技术，在半导体上形成图形，为将图形复制于晶圆上。

在该实施例中所述光罩由石英玻璃作为衬底，在其上面镀上一层金属铬和感光胶，成为一种感光材料，把已设计好的电路图形通过电子激光设备曝光在感光胶上，被曝光的区域会被显影出来，在金属铬上形成电路图形，成为类似曝光后的底片的光掩模版，然后应用于对集成电路进行投影定位，通过集成电路光刻机对所投影的电路进行光蚀刻，其生产加工工序为：曝光，显影，去感光胶，最后应用于光蚀刻。

可选地，在所述光罩上形成有用于形成主图案的掩膜图案，以用于在所述晶圆上形成所述对准标记的同一工序中形成所述主图案，其中，所述掩膜图案的种类取决需要形成的主图案的形状，并不局限于某一种。

在该实施例中所述主图案为若干相互间隔的凹槽，因此在所述光罩上形成有若干相互间隔的开口与所述主图案相对应，如图3A所示，但并不局限该示例。

其中，所述主图案是指预定形成的目标图案，例如在半导体器件或者集成电路设计中需要形成的图案，所述目标图案形成于光罩的中心区域，其具体形状和种类并不局限于某一种。

在所述光罩上所述主图案的至少一侧形成用于形成对准标记的对准开口，以在后续的光刻中在所述光刻胶上形成对准标记的图案。其中，所述主图案和对准开口位于同一光罩上。

其中所述对准开口可以位于所述主图案的一侧、相对的两侧或者四周，可以根据需要进行选择，并不局限于某种。

在该实施例中仅在所述主图案的一侧形成若干相互间隔的对准开口，如图3A所示。

其中，所述对准开口的大小和数目并不局限于某一数值范围，可以根据实际需要进行选择。

其中在所述光罩上形成所述对准开口的步骤包括但不局限于以下方法：

首先在所述光罩的一侧的边缘区域上确定所述对准开口的中心位置。

例如在所述光罩上形成的主图案的一侧形成若干呈直线排列的若干个中心点。

然后以所述中心点为中心向外扩展，以形成方形开口，以在所述光罩上确定出所述对准开口的区域。

例如在所述光罩的平面上以所述中心点为中心向上下左右四个方向扩展，例如向四个方向各扩展所述开口二分之一的尺寸。例如若要形成边长为4nm的开口，那么以所述中心点为中心向上下左右四个方向各扩展2nm的尺寸，以最终形成边长为4nm的正方形的对准开口。

其中，所述对准开口的形状可以为正方形、矩形或者其它便于识别的形状，并不局限于某一种。在该实施例中，优选形成正方形的对准开口。

在确定所述对准开口的中心之后即可确定所述光罩中心到所述对准开口的中心的距离。以便于将所述光罩中心对准所述对准开口的中心。

其中，所述光罩中心是指所述光罩的正中心位置。

其中，为了方便标记所述移动距离，可以在所述光罩上建立一个水平坐标系，所述坐标系以光罩中心为坐标中心，以在水平面上相互垂直的两个方向，即水平和竖直方向作为坐标轴，用于标记移动的距离。

其中，在该步骤中所述光罩中心到所述对准开口中心之间的移动距离为X1和Y1。

在该步骤中还进一步包括提供晶圆，在所述晶圆上形成光阻材料，使用所述光罩对所述光阻材料进行曝光，以形成主图案的图案。

执行步骤二，在所述晶圆上确定预定形成所述对准标记的中心位置以及所述中心位置所在的曝光场的中心；将所述光罩的正中心对准预定形成的所述中心位置。

具体地，在半导体芯片制造的光刻工艺中，为了工艺制作的方便，晶圆会被区分为若干个曝光场(Shot)，通常将Shot作为生产中的基本单位，比较典型的就是基本的曝光单位(photograph)，其在晶圆上是周期性重复排列的，如图3B所示，其中图中每个长方形方框为一个Shot。

其中，在每一个基本的Shot单元中，又包含有一个或者一个以上的芯片(Die)，在晶圆上的集成电路全部制作完成之后，晶圆会被切割成若干个芯片(Die)，每个Die中都包含一个独立的能够实现预定功能的集成电路，其是进行封装和测试的基本单元。在对晶圆进行封装和测试过程中，要求Die在晶圆上是二维规则排列的，每个Die有一个座标(位于晶圆图的第几排第几列)，测试程序根据座标(第几排第几列)以及间距(排与排之间的间距，列于列之间的间距)可以准确地定位不同的Die。

在该步骤中首先找到预定要形成所述对准标记的位置，确定所述对准标记所在的Shot。例如在附图3B中最右上角背景空白的Shot即为所述对准标记所在的Shot。

其中在所述Shot的一角，例如在附图3B的左下角黑色填充的圆圈即为要形成的对准标记的中心位置，而在该Shot的中心位置背景为空白的圆心则为该Shot的中心。

在确定所述对准标记的中心位置及其所在的Shot的中心之后，即可确定所述对准标记的中心位置至其所在的Shot的中心之间的移动距离。

在该步骤中将所述光罩的中心对准所述对准标记在晶圆上的所述位置。并且为了方便标记所述对准标记的中心及其所在的Shot的中心，参照之前所述光罩上的水平坐标系，所述坐标系以光罩中心为坐标中心，以在水平面上相互垂直的两个方向，即水平和竖直方向作为坐标轴，用于标记移动的距离，其中，所述对准标记所在的Shot的中心的坐标为(X2，Y2)。

其中，在本发明中引入Shot中心的坐标的目的是为了在后续的步骤中将所述对准标记的中心位置作为曝光场的中心重新建立一个新的Shot，以使所述光罩上对准开口的中心不仅能够对准所述对准标记的中心位置，而且所述光罩上对准开口的中心(对准标记预定在晶圆上形成的位置处)处于一个新的Shot的中心，从而更加准确的对所述对准标记进行曝光，在晶圆上形成对准标记。

执行步骤三，根据所述对准开口-所述光罩的正中心之间的位置、所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置计算将所述对准开口对准预定形成的所述中心位置的移动距离和方向。

通过步骤二中所述对准标记的中心在晶圆上的位置及其所在的Shot中心的位置，以及所述光罩上所述光罩中心和所述对准开口的位置，计算将所述光罩上所述对准开口对准对准所述对准标记所需要的移动的距离。

在该步骤中所要实现的目的为将所述对准开口与在晶圆上预定所述对准标记的中心位置进行对准，如图3C所示，其中所述虚线的方框即为光罩上所述对准开口的图案。

在之前的步骤中，确定了光罩中心-对准开口之间的位置；所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置，而且将所述光罩中心与所述对准标记的中心位置进行了对准，因此在该步骤中通过加减所述光罩中心和所述Shot中心的坐标即可实现所述光罩移动的方向和距离。

具体地，在该步骤中所述对准开口的中心坐标为(X1，Y1)，所述Shot中心的坐标为(X2，Y2)，因此所述光罩移动的方式为(X1-X2，Y1-Y2)，通过所述移动即可实现所述对准开口与所述对准标记中心的对准。

在该步骤中根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准的同时，实现所述中心位置所在的曝光场的中心对准所述对准标记的所述中心位置。

执行步骤四，根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的中心位置对准；使用所述光罩对所述光阻材料进行曝光，以形成对准标记的图案。

在将所述对准开口与所述对准标记的中心对准时即可在晶圆上形成所述对准标记，其形成方法为：

如图2A所示，首先对晶圆上的主图案进行曝光显影，例如对所述晶圆上主图案的每个Shot分别一一曝光。

例如，提供晶圆201，所述晶圆201可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

在所述晶圆201上形成覆盖所述晶圆201的光刻胶层202。选用所述光罩对所述晶圆上主图案的每个Shot进行曝光，以在所述光刻胶中形成主图案的图案20，其中形成所述光刻胶的方法以及曝光方法可以选用常规方法，在此不再赘述。

在将所述主图案进行曝光完成之后，即执行所述步骤一至步骤三，实现所述对准开口与所述对准标记中心对准。

可选地，所述主图案的曝光可以在所述步骤一中执行。

在将所述对准开口与所述对准标记中心对准之后接着对所述光刻胶进行曝光，以形成对准开口图案10，如图2A所示。

然后以所述光刻胶为掩膜蚀刻所述晶圆201，以分别将所述光刻胶中形成的图案转移至所述晶圆201中，进而在所述晶圆201中形成主图案20ˊ和对准标记10ˊ，如图2B所示。

其中，所述蚀刻方法可以选用本领域常用的方法，并不局限于某一种，例如可以选用深反应离子刻蚀(DRIE)，在此不再作进一步的赘述。

在本发明中通过在形成主图案的光罩上形成对准开口，并且所述对准开口-所述光罩的正中心之间的位置、所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置，在将所述对准标记在晶圆上的中心位置与光罩中心对准之后通过移动光罩使得所述对准开口与所述对准标记在晶圆上的位置对准，从而实现在主图案曝光的程序中同时对所述对准标记进行曝光，而不需额外的光罩和额外的程序，所述方法适用于各类机台，而且通过所述方法可以极大的提高器件的良率和产率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种对准标记的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供包含主图案的光罩，在主图案至少一侧的所述光罩上形成对准开口；

提供晶圆，在所述晶圆上形成光阻材料，其中在所述晶圆上定义有预定形成所述对准标记的中心位置以及所述中心位置所在的曝光场的中心；

将所述光罩的中心对准预定形成的所述中心位置；

根据所述对准开口-所述光罩的中心之间的位置关系、所述中心位置-所述中心位置所在的曝光场的中心之间的位置关系计算将所述对准开口对准预定形成的所述中心位置的移动距离和方向；

根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准；

使用所述光罩对所述光阻材料进行曝光，以在所述光阻材料中同时形成所述主图案和所述对准标记的图案，所述对准开口用于形成所述对准标记的图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述移动距离和方向的方法包括：以所述光罩的中心为坐标原点建立坐标系，所述对准开口的中心坐标为(X1，Y1)；

将所述光罩的中心对准预定形成的所述中心位置之后，所述中心位置所在的曝光场的中心坐标为(X2，Y2)；

所述距离和方向为(X1-X2，Y1-Y2)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述距离和方向移动所述光罩，以使所述对准开口与所述预定形成所述对准标记的所述中心位置对准的同时，实现所述中心位置所在的曝光场的中心对准所述对准标记的所述中心位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主图案的周围的所述光罩上形成若干间隔设置的所述对准开口。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，形成所述对准开口的方法包括：

在所述光罩上定义所述对准开口的中心，以所述对准开口的中心为中心向四周扩展延伸，以在所述光罩上确定出所述对准开口的区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以所述对准开口的中心为中心向四周扩展延伸的步骤中，以所述对准开口的中心为原点，向相互垂直的第一方向和第二方向延伸扩展二分之一的目标尺寸，以在所述光罩上确定出所述对准开口的区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

以所述光阻材料为掩膜蚀刻所述晶圆，以在所述晶圆中同时形成所述主图案和所述对准标记。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光阻材料包括光刻胶层。