CN1627190A - X射线光刻对准标记 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线光刻对准技术领域，特别是涉及一种新的应用于X射线光刻对准的标记。本发明的对准标记，由掩模和硅片上的两部分标记组成，其在掩模上由三个正方框组成，在硅片上由六根正交线条构成，其中，三个正方框由小到大依次相套，且共一中心点，标记做在SiN_X薄膜上；六根正交线条，三根为水平方向等距排列，三根为垂直方向等距排列，标记做在硅片衬底上。本发明的对准标记，对于掩模和硅片的形变都有一定的冗余度，其均值作用能够使对准系统更加准确地获得掩模和硅片标记的位置信息，提高光刻对准系统的对准精度。这种标记可以广泛应用在亚微米与深亚微米工艺当中，例如pHEMT，MMIC等器件和电路的制作。

Description

X射线光刻对准标记

技术领域

本发明涉及X射线光刻对准技术领域，具体地说，涉及一种新的应用于X射线光刻对准的标记。

背景技术

同步辐射X射线光刻(XRL)是一种非常好的可用于100nm及100nm以下分辨率的光刻技术。为了能够满足器件生产和工艺实验的要求，提高对准系统对准精度是必要的。只有在高的对准精度和套刻精度的保证下，才有可能制造出来可靠的器件和电路。对准系统对于精度的要求不断提高，所以要通过不断的创新来寻求不同的方法提高精度。提高精度的措施有很多，这里介绍通过设计和优化系统的对准标记来实现，通过新的对准标记来准确获取掩模和硅片标记的中心，提高对准精度，再经过理论和实验的验证，在X射线对准系统使用这种标记。

“九五“期间，为了完成国家任务，中科院微电子中心和光电技术研究所设计了一个X射线光刻技术对准系统，该系统使用的对准标记为一个方框在掩模上和一个十字在硅片上。对于这种掩模和硅片上的标记，最终被数据采集系统利用的线条数较少，这样就很难保证高的系统精度，并且在掩模和硅片受到外界的压力及其他因素而发生变形时，这种标记也会发生变形，其对误差的冗余度很小，这样就会造成更大的对准偏差，使得系统的对准精度下降。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新的、精度高的、能提高X射线对准系统精度的对准标记。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种X射线光刻对准标记，由掩模和硅片上的两部分标记组成，其在掩模上由三个正方框组成，在硅片上由六根正交线条构成，其中，三个正方框由小到大依次相套，且共一中心点，标记做在SiN_X薄膜上；六根正交线条，三根为水平方向等距排列，三根为垂直方向等距排列，标记做在硅片衬底上。

所述的X射线光刻对准标记，其所述三个正方框和六根正交线条的线条宽度均为1～5μm。

所述的X射线光刻对准标记，其所述在硅片衬底上的对准标记，构成对称的井字形或者十字形，且线条交叉的突起部分均为1～5μm。

所述的X射线光刻对准标记，其所述三个依次相套的正方框，框与框的间距为1～5μm。

所述的X射线光刻对准标记，其所述六根正交线条，在水平方向和垂直方向的等距排列，其等距距离为1～5μm。

所述的X射线光刻对准标记，其正方框的最大宽度＜120μm。

本发明的对准标记，对于掩模和硅片的形变都有一定的冗余度，并且相对于原来的标记来说，其均值作用能够使对准系统更加准确地获得掩模和硅片标记的位置信息，提高光刻对准系统的对准精度。这种标记可以广泛应用在亚微米与深亚微米工艺当中，例如pHEMT，MMIC等器件和电路的制作。

附图说明

图1为已有对准标记示意图；

图2为本发明的对准标记示意图。

具体实施方式

本发明的对准标记由两部分组成，包括在掩模上的三个方框标记和在硅片上的六条直线标记。下面将通过比较说明新发明的优点所在。

对于原来的对准标记为一个方框和一个十字如图1所示，假设计算机经过图像处理之后识别出来的硅片上左右十字标记的中心坐标为(X_W1，Y_W1)、(X_W2，Y_W2)，掩模上坐标方框标记的中心坐标为(X_M1，Y_M1)、(X_M2，Y_M2)，则ΔX(X方向的偏移量)、ΔY(Y方向的偏移量)的值可由下面公式表示：

$\mathrm{\ΔX}=\frac{(X_{W1}-X_{M1})+(X_{W2}-X_{M2})}{2}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ΔY}=\frac{(Y_{W1}-Y_{M1})+(Y_{W2}-Y_{M2})}{2}---\left(2\right)$

对于Δθ(角度偏移量)，由于上片粗对准能使Δθ≤2’，则Δθ可写成：

$\mathrm{\Δ\θ}=\mathrm{arctg}\frac{(Y_{W1}-Y_{M1})-(Y_{W2}-Y_{M2})}{d}---\left(3\right)$

通过上面的公式可以得到如下结论。理论上对准标记上的线条数越多，系统的对准精度就越高，并且第一种标记在实际过程很难满足那些对于对准精度有较高要求的实验，所以设计了新的对准标记如图2所示。

由于制作和多次工艺处理造成的标记图形模糊，以至于得到的标记图像质量不高，应用这种方法，利用均值的方法可有效减小对准误差，就可以使通过(1)、(2)、(3)方程式得到的值更加准确，提高对准精度。对于硅片和掩模上不同的标记图形，硅片标记先利用下述公式(4)和(5)求出一个坐标均值，然后掩模图形利用下述公式(6)和(7)求出一个坐标均值，最后通过利用下述公式(8)比较这两个均值的大小判断对准的情况，那么，通过下述公式(8)、(9)得到的坐标值的精度要明显好与原来标记得到的值。

计算公式如下：

ΔX＝(X_W-X_M)；ΔY＝(Y_W-Y_M)....................................(8)

通过改变i和j(其中i是硅片标记图形中线条的个数，j是掩模标记图形中线条的个数，他们在数学公式中相当于两个变量)的值来选择不同的标记图形。对于上述公式仅仅考虑了垂直方向的情况；同理，对于水平方向也可以利用上述公式，就是垂直改为水平即可。

根据上述设计规则，设计如下标记图形，对准标记做如下说明：所有图形的水平和垂直方向的大小是一样的，所有线条的宽度均为4μm，线条与线条之间的宽度也为4μm，红色的线条为掩模上的标记，中间白色的井字标记为硅片上的标记，白色标记和红色标记之间的距离也是4μm，白色图像中出现的突起部分也都是4μm，其他的尺寸在图中标出，所有的单位都是微米。

对于增加对准标记中i和j的大小能够减小对准误差，提高对准精度，但是不能无限制地增加，主要是受到CCD摄像器件的最小分辨率和最大视场限制。单个CCD摄像器件的最小分辨率是1μm，最大视场是120μm*120μm，所以当对准标记中i和j很大时，CCD就不能够得到一个完整的对准标记，所以设计了上述的对准标记尺寸最大不能超过这个数值。

Claims (6)

1.一种X射线光刻对准标记，由掩模和硅片上的两部分标记组成，其特征在于，在掩模上由三个正方框组成，在硅片上由六根正交线条构成，其中，三个正方框由小到大依次相套，且共一中心点，标记做在SiN_X薄膜上；六根正交线条，三根为水平方向等距排列，三根为垂直方向等距排列，标记做在硅片衬底上。

2.按照权利1所述的X射线光刻对准标记，其特征在于，所述三个正方框和六根正交线条的线条宽度均为1～5μm。

3.按照权利1所述的X射线光刻对准标记，其特征在于，所述在硅片衬底上的对准标记，构成对称的井字形或者十字形，且线条交叉的突起部分均为1～5μm。

4.按照权利1或2所述的X射线光刻对准标记，其特征在于，所述三个依次相套的正方框，框与框的间距为1～5μm。

5.按照权利1所述的X射线光刻对准标记，其特征在于，所述六根正交线条，在水平方向和垂直方向的等距排列，其等距距离为1～5μm。

6.按照权利要求1所述的X射线光刻对准标记，其特征在于，正方框的最大宽度＜120μm。

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