對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，特別是涉及一種對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)、多層間對準(zhǔn) 測量方法以及補償模型的計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻技術(shù)伴隨集成電路制造工藝的不斷進(jìn)步，線寬的不斷縮小，半導(dǎo)體器件的面 積正變得越來越小，半導(dǎo)體的布局已經(jīng)從普通的單一功能分離器件，演變成整合高密度多 功能的集成電路；由最初的集成電路，隨后到大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路，直至今 天的特大規(guī)模集成電路，器件的面積進(jìn)一步縮小，功能更為全面強大?？紤]到工藝研發(fā)的復(fù) 雜性、長期性和高昂的成本等等不利因素的制約，如何在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提 高器件的集成密度，縮小芯片的面積，在同一枚硅片上盡可能多地得到有效的芯片數(shù)，從而 提高整體利益，將越來越受到芯片設(shè)計者以及芯片制造商的重視。其中，光刻工藝就擔(dān)負(fù)著 關(guān)鍵的作用，對于光刻技術(shù)而言，分辨率和對準(zhǔn)精度是其中的重中之重。
[0003] 另一方面，隨著晶圓的尺寸增加，對制造工藝的要求也越發(fā)增加，光刻的層與層對 準(zhǔn)精度遂成為制造業(yè)界一項巨大的挑戰(zhàn)，從原本的8寸晶圓增加到現(xiàn)在的12寸晶圓，在整 片晶圓對準(zhǔn)穩(wěn)定性的要求保持不變甚至更高的情況下，還要減小對準(zhǔn)偏移值，設(shè)計難度可 想而知，所以業(yè)界急需一種新的方法來減小偏移值誤差，保證測量的精度、穩(wěn)定性、可靠性 等。
[0004] 多層圖形技術(shù)（DoublePatterning)能夠有效地降低制作小尺寸圖形的難度，并 藉此獲得了廣泛認(rèn)同，其典型的工藝包括但不限于光刻-光刻-蝕刻（litho-litho-etch， 簡稱LLE)、光刻-蝕刻-光刻-蝕刻（litho-etch-litho-etch，簡稱LELE)等。其中，LLE 是指兩次曝光不同的光刻膠，一次顯影完成兩層的疊加，而后研發(fā)出了LELE，其類似于表面 成像轉(zhuǎn)移技術(shù)，即先在薄的光刻膠上形成圖形，再通過刻蝕將預(yù)先淀積好的薄的硬掩膜刻 蝕掉，將第一次圖形轉(zhuǎn)移至硬掩膜上，再與第二次的光刻膠共同作為掩膜層形成目標(biāo)圖形， 避免了LLE中兩次光刻膠的相互作用。
[0005] 對準(zhǔn)精度測量通常是在上下兩個光刻層的圖形中各放置一個對準(zhǔn)精度測量圖形， 通過測量兩個對準(zhǔn)圖形的相對位置的偏差，來保證兩層光刻圖形之間的對準(zhǔn)。常用的對準(zhǔn) 精度測量圖形包括內(nèi)外框型（box-in-box)和內(nèi)外條型（bar-in-bar、frame_in-frame)，如 圖1所示即為內(nèi)外框型對準(zhǔn)精度測量圖形，如圖2所示為內(nèi)外條形對準(zhǔn)精度測量圖形。
[0006] 目前如前所述的對準(zhǔn)精度測量圖形被廣泛應(yīng)用于業(yè)界，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的大 躍進(jìn)式發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)的此種固有圖形存在諸多弊端：
[0007] 首先，現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)精度測量圖形無法在實際生產(chǎn)過程中通過在線測量的方式 獲得更高階的補償值，補償精確度有待提高，且如需進(jìn)行高階補正則需要線下進(jìn)行整片晶 圓的測量收集數(shù)據(jù)后經(jīng)曝光機廠商計算后導(dǎo)入相關(guān)程式，操作復(fù)雜度較高；
[0008] 其次，現(xiàn)有技術(shù)的對精度準(zhǔn)測量圖形的擺放占據(jù)比較多的版圖設(shè)計空間，在2合 1、4合1、N合1的掩模版上，切割道的空間會越來越小，但是所需測試圖形卻無法減少，進(jìn)而 使得掩模版在出版前不得不舍棄一些測試圖形，小客戶的版圖設(shè)計與出版也會受限于此；
[0009] 然后，現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)精度測量圖形在不增加額外前層對準(zhǔn)圖形數(shù)量的情況下， 無法進(jìn)行跨層次之間的對準(zhǔn)精度量測，比如當(dāng)?shù)诙哟螌Φ谝粚哟螌?zhǔn)有偏差的情況下， 那么無法再使用第三層次直接對一層次的方式進(jìn)行校準(zhǔn)，而只能繼續(xù)對準(zhǔn)已經(jīng)存在偏差的 第二層次；
[0010] 最后，現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)精度測量圖形在運用到先進(jìn)制程（例如多層圖形技術(shù)， DoublePatterning)時對準(zhǔn)誤差及殘留問題難以改善，此外，受限于現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)精度 測量圖形的單一層次對準(zhǔn)，當(dāng)進(jìn)行第二次曝光式，需要選擇不同的前層記號進(jìn)行對準(zhǔn)測量， 無法固定同一前層記號進(jìn)行測量。
[0011] 此外，現(xiàn)有技術(shù)中也有相關(guān)多層對準(zhǔn)方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是此種結(jié)構(gòu)同樣存在著 無法涵蓋的部分，這對于發(fā)展到28納米以下芯片結(jié)構(gòu)來說也會存在對準(zhǔn)不良的風(fēng)險，其主 要原因是此種結(jié)構(gòu)雖然能同時進(jìn)行三層的對準(zhǔn)，但是設(shè)計中無法同時涵蓋到X、Y兩個方向 的偏差收集，矢量擬合度有待質(zhì)疑。
[0012] 針對現(xiàn)有技術(shù)的前述弊端，如何設(shè)計了一個新的對準(zhǔn)精度的圖形結(jié)構(gòu)，以提高對 準(zhǔn)精度，擬合高階系數(shù)，提升補償穩(wěn)定性，可靠性；同時可用于多層間、多重曝光間的相互對 準(zhǔn)，節(jié)省切割道的空間，遂成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)，其能夠提高對 準(zhǔn)精度，擬合高階系數(shù)，提升補償穩(wěn)定性，可靠性，同時可用于多層間、多重曝光間的相互對 準(zhǔn)，節(jié)省切割道的空間。
[0014] 本發(fā)明提供一種對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)，所述對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)至少包 括被對準(zhǔn)圖形的外框及對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框，其中，所述被對準(zhǔn)圖形的外框及對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框 為八角形結(jié)構(gòu)。
[0015] 更佳地，所述被對準(zhǔn)圖形的外框及對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框為中心軸對稱的八角形結(jié)構(gòu)。
[0016] 更佳地，所述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)適用于不同光源曝光機臺，包括但不僅 限于I線光刻機、KrF光刻機、ArF光刻機和EUV光刻機臺。
[0017] 更佳地，所述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)包括但不僅限于通孔形、線型及溝道狀 層次。
[0018] 更佳地，所述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)還包括所述被對準(zhǔn)圖形的外框與對準(zhǔn)圖 形的內(nèi)框之間的間隔區(qū)的溝道及光刻膠部分。
[0019] 更佳地，所述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)的尺寸可根據(jù)實際應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整； 例如，所述被對準(zhǔn)圖形的外框的尺寸為1ym，所述對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框的尺寸為2ym。
[0020] 本發(fā)明還提供一種應(yīng)用了前述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)的多層間對準(zhǔn)測量方 法，其至少包括以下步驟：形成第一層外部被對準(zhǔn)記號；旋轉(zhuǎn)一定角度后形成第二層外部 被對準(zhǔn)記號；形成第三層八角形內(nèi)部對準(zhǔn)記號。
[0021] 更佳地，所述旋轉(zhuǎn)角度為45°。
[0022] 本發(fā)明還提供一種應(yīng)用了前述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)以進(jìn)行補償模型的計 算方法，其至少包括如下步驟：測量對準(zhǔn)圖形，以得到X，Y方向的值；通過對準(zhǔn)計算模型和 晶圓級模型、曝光單元級模型進(jìn)行計算擬合，解得一階方程系數(shù)；通過所述一階方程系數(shù)獲 得對準(zhǔn)十項線性補植。
[0023] 本發(fā)明還提供一種形成前述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)的方法，其至少采用以下 工藝制程：使用傳統(tǒng)光學(xué)微影制程；以光罩形成所需圖案；光阻顯影制程；以化學(xué)蝕刻的方 式得到所需的電路圖形。
[0024] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，以使本發(fā)明的 特性和優(yōu)點更為明顯。
【附圖說明】
[0025] 圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種內(nèi)外框型對準(zhǔn)精度測量圖形；
[0026] 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種內(nèi)外條形對準(zhǔn)精度測量圖形；
[0027] 圖3所示為本發(fā)明一個實施例的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)；
[0028] 圖4所示為本發(fā)明一個實施例的晶圓對準(zhǔn)示意圖；
[0029] 結(jié)合圖5 了解在一個實施例中應(yīng)用了本發(fā)明的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)以進(jìn)行 多層間的對準(zhǔn)精度測量的方法；
[0030] 請結(jié)合圖6 了解在另一個實施例中應(yīng)用了本發(fā)明的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)以 進(jìn)行多層間的對準(zhǔn)精度測量的方法。
【具體實施方式】
[0031] 以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細(xì)的說明。盡管本發(fā)明將結(jié)合一些【具體實施方式】 進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，對本發(fā)明 進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
[0032] 另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對 于大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0033] 圖3為本發(fā)明一個實施例的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)。如圖所示，本實施例的對 準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)包括有被對準(zhǔn)圖形的外框及對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框，通過光學(xué)顯微鏡進(jìn)行 測量對準(zhǔn)精度。具體而言，所述的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)的尺寸可根據(jù)實際應(yīng)用情況進(jìn) 行調(diào)整；例如，所述被對準(zhǔn)圖形的外框的尺寸為1ym，所述對準(zhǔn)圖形的內(nèi)框的尺寸為2ym。 更具體地，在本示例中該對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)為中心軸對稱的八角形。與現(xiàn)有技術(shù)的 對準(zhǔn)記號不同的是，本發(fā)明的對準(zhǔn)精度測量的圖形結(jié)構(gòu)能提供額外的偏移量進(jìn)行補償模型 的計算，以求達(dá)到更高的精確度，剔除冗余。
[0034] 圖4所不為晶圓對準(zhǔn)不意圖。如圖所不，其中包含了晶圓級別的偏移量以及曝光 單元級別的偏移量。通過對現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)圖形的測量以得到X，Y方向的值，并通過對準(zhǔn) 計算模型和晶圓級模型、曝光單元級模型進(jìn)行計算擬合，解得一階方程系數(shù)。
[0035] 更詳細(xì)地，n代表對準(zhǔn)標(biāo)記量測的數(shù)量。（XpYD表示晶圓級的量測位置1，（X