專利名稱：光刻對準精度檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造工藝，特別涉及一種光刻工藝中的對準精度檢測方法。
背景技術(shù)：
半導體技術(shù)繼續(xù)沿著摩爾定律發(fā)展，臨界尺寸越來越小，芯片的集成度也越來越高，這對半導體制造工藝提出了越來越嚴格的要求，因此必須在工藝過程中盡可能地減小每一步驟的誤差，降低因誤差造成的器件失效。
在半導體制造過程中，光刻工藝作為每一個技術(shù)代的核心技術(shù)而發(fā)展。光刻是將掩模板(mask)上圖形形式的電路結(jié)構(gòu)通過對準、曝光、顯影等步驟轉(zhuǎn)印到涂有光刻膠的硅片表面的工藝過程，光刻工藝會在硅片表面形成一層光刻膠掩蔽圖形，其后續(xù)工藝是刻蝕或離子注入。標準的CMOS工藝中，需要用到數(shù)十次的光刻步驟，而影響光刻工藝誤差的因素，除了光刻機的分辨率之外，還有對準的精確度。
如圖1所示，一塊完整的晶圓100 —般分為工藝區(qū)101和測試區(qū)102，經(jīng)過多個光刻和刻蝕工藝之后，工藝區(qū)101上形成多個集成電路103，經(jīng)過切割和封裝制成半導體芯片。集成電路103制造過程中，先在硅襯底上經(jīng)過光刻和刻蝕工藝形成第1層半導體結(jié)構(gòu)， 然后對準第1層半導體結(jié)構(gòu)，將第2層半導體結(jié)構(gòu)套刻在第1層上，重復上述操作，將當前層半導體結(jié)構(gòu)對準第1層并套刻在上一層上，但是將當前層半導體結(jié)構(gòu)套刻在上一層的工藝過程中會有誤差。
在工藝區(qū)101上形成多個集成電路103的同時，測試區(qū)102上形成多個對準圖形， 每個對準圖形表示相應(yīng)層對第1層的對準精度，通過檢測測試區(qū)102上的對準圖形的對準精度就可以判斷集成電路中相應(yīng)層的對準精度。每形成一層半導體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的工藝區(qū)和測試區(qū)后，開始測量當前層半導體結(jié)構(gòu)的對準精度，APC(auto process control)系統(tǒng)根據(jù)測量得到的層間套準誤差自動調(diào)整光刻機的對準參數(shù)，如果測量的層間套準誤差正確，在光刻下一批產(chǎn)品該層時對準精度會提高；但是如果測量的層間套準誤差錯誤，在光刻下一批產(chǎn)品該層時對準精度就會變差。
如圖1所示，對準圖形104和對準標識105組成一個基本單元，對準標識105起到指示作用，提示操作人員對準圖形104表示的是第η層對第1層的對準圖形，同樣，對準標識107與對準圖形106組成一個基本單元，提示對準圖形106表示的是第η+1層對第1層的對準圖形。
由于對準標識字符位置離左右兩個對準圖形都很近，操作人員會發(fā)生對準圖形與對準標識對應(yīng)錯誤的情況，比如在進行第η+1層的對準精度測試時，原本應(yīng)將對準圖形106 和對準標識107認作為一個基本單元，現(xiàn)將對準圖形104和對準標識107誤認為是一個基本單元。這樣，測量的第η+1層對準精度會出現(xiàn)錯誤，APC系統(tǒng)會根據(jù)錯誤的層間套準誤差補償下一批產(chǎn)品第η+1層的光刻工藝。由于無法得到正確的對準精度測量值，每批產(chǎn)品都會重復上述過程，導致第η+1層的對準精度實際上已經(jīng)很差，但是測試不出來。直到最后測試集成電路的良率時才發(fā)現(xiàn)，但這時生產(chǎn)線上所有經(jīng)過該層的晶圓都必須報廢。曾經(jīng)業(yè)界發(fā)生過因為光刻對準精度檢測錯誤導致8000多片晶圓報廢的情形。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是半導體光刻工藝中，在對準精度測試時，由于對準標識位于相鄰兩個對準圖形中間，操作人員會發(fā)生對準圖形與對準標識對應(yīng)錯誤的情況，APC系統(tǒng)會根據(jù)錯誤的層間套準誤差補償下一批產(chǎn)品該層的光刻工藝，導致該層的對準精度實際上已經(jīng)很差，但是測試不出來，直到最后測試集成電路的良率時才發(fā)現(xiàn)。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光刻對準精度檢測方法，包括在半導體襯底上依次形成各層半導體結(jié)構(gòu)，所述各層半導體結(jié)構(gòu)通過光刻和刻蝕工藝獲得；其中，每一層半導體結(jié)構(gòu)的圖形分為相對應(yīng)的工藝區(qū)和測試區(qū)；對測試區(qū)的對準精度進行測試；根據(jù)對測試區(qū)的對準精度的測試結(jié)果，檢測測試區(qū)相對應(yīng)的工藝區(qū)的對準精度；所述測試區(qū)包括對準標識和對準圖形，所述對準標識用于顯示測試區(qū)所對應(yīng)的層，所述對準圖形作為對準精度測試的圖形；每形成一層結(jié)構(gòu)對應(yīng)的工藝區(qū)和測試區(qū)后，開始對當前層進行所述對準精度測試；在上一層的所述對準精度測試完成后，形成當前層結(jié)構(gòu)的工藝區(qū)和測試區(qū)的同時，在測試區(qū)中已完成對準精度測試的對準圖形上形成標記；在測試區(qū)找到相應(yīng)的對準標識，對對準標識旁邊未作標記的對準圖形進行對準精度測試。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明在完成對上一層的對準精度測試后，在進行當前層的光刻工藝時，同時在已檢測過的對準圖形上做標記，當操作人員要對當前層的對準精度進行測試時，對準標識相鄰的兩個對準圖形中，一個對準圖形上已做有標記，操作人員就可以將對準標識與另一個未作標記的對準圖形相對應(yīng)。在完成上一層的對準精度測試后，進行當前層光刻的同時，在已測試過的對準圖形上做標記，這個步驟并不會增加額外的成本，操作人員能夠準確的將對準圖形和對準標識相對應(yīng)，提高了產(chǎn)品的良率。


圖1是現(xiàn)有光刻對準檢測方法中所形成的晶圓工藝區(qū)和測試區(qū)的示意圖2是本發(fā)明的光刻對準檢測方法中所形成的晶圓工藝區(qū)和測試區(qū)的示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
正如背景技術(shù)部分所述，在對準精度測試時，由于對準標識位于相鄰兩個對準圖形中間，操作人員會發(fā)生對準圖形與對準標識對應(yīng)錯誤的情況。
針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種光刻對準精度檢測方法，在完成對上一層的對準精度測試后，進行當前層的光刻工藝的同時，在已檢測過的對準圖形上做標記。在對當前層做對準精度測試時，對準標識相鄰的兩個對準圖形中，一個對準圖形已做有標記，操作人員就可以將對準標識與另一個未作標記的對準圖形相對應(yīng)。
下面結(jié)合附圖進行詳細說明。
如圖2所示，晶圓100分為為工藝區(qū)101和測試區(qū)102。形成工藝區(qū)101的每一層半導體結(jié)構(gòu)的工藝包括在工藝區(qū)101所在區(qū)域形成光阻層；經(jīng)過光刻工藝，將所述工藝區(qū) 101中待形成的半導體結(jié)構(gòu)的圖形轉(zhuǎn)移至光阻層，形成光阻圖形；以所述光阻圖形為掩模， 通過刻蝕工藝形成當前層的半導體結(jié)構(gòu)。在形成工藝區(qū)101的每一層半導體結(jié)構(gòu)的同時， 形成測試區(qū)102，形成測試區(qū)102的工藝包括在測試區(qū)102所在區(qū)域形成光阻層；經(jīng)過光刻工藝，將所述測試區(qū)中待形成的對準標識和對準圖形的圖形轉(zhuǎn)移至光阻層，形成光阻圖形；以所述光阻圖形為掩模，通過刻蝕工藝形成當前層的對準標識和對準圖形。例如，上述的光阻層的材料可以是光刻膠；所述刻蝕工藝可以是干法刻蝕、濕法刻蝕中的一種或組合。
經(jīng)過上述多個光刻和刻蝕工藝之后，工藝區(qū)101上形成多個集成電路103，測試區(qū) 102上形成用于對準精度測試的對準圖形，每個對準圖形表示相應(yīng)層對第1層的對準精度。 例如，光刻機將集成電路103的第η層對準第1層并套刻在上一層(即η-1層，圖中未示出)上，同時在測試區(qū)102光刻出對準圖形104，對準圖形104的對準精度與集成電路103 中第η層的對準精度相同。通過檢測對準圖形104的對準精度就可以得到集成電路103中第η層的對準精度，APC系統(tǒng)根據(jù)層間套準誤差自動調(diào)整光刻機的對準參數(shù)，用于下一批產(chǎn)品第η層的光刻工藝。若對準圖形104的對準精度符合要求，則工藝區(qū)101上集成電路103 的第η層的對準精度也符合要求。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在完成對準圖形104的對準精度測試之后，在第η+1層半導體結(jié)構(gòu)的掩模板上對準圖形104的位置做一個標記，在進行第η+1層光刻工藝的同時， 在晶圓100的測試區(qū)102的對準圖形104上形成同樣的標記，如圖2所示，標記是一個叉號， 完成對準精度測試的對準圖形上都標記有叉號。操作人員在對第η+1層進行對準精度測試時，首先找到測試區(qū)的對準標識107，對準標識107相鄰的對準圖形104上有叉號標記，因此與第η+1層對應(yīng)的對準圖形為對準圖形106，不會出現(xiàn)誤操作的情況。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在測試過的對準圖形上所作的標記是叉號。但是可以理解的是，在其他實施例中，也可以根據(jù)實際需要，在測試過的對準圖形上作其他的標記， 例如字母、數(shù)字或者圖形等。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，測試區(qū)的對準標識用數(shù)字表示，例如對準標識105表示第η層對第1層。但是可以理解的是，在其他實施例中，也可以根據(jù)實際需要，用字母或者字母與數(shù)字的組合表示。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種光刻對準精度檢測方法，包括在半導體襯底上依次形成各層半導體結(jié)構(gòu)，所述各層半導體結(jié)構(gòu)通過光刻和刻蝕工藝獲得；其中，每一層半導體結(jié)構(gòu)的圖形分為相對應(yīng)的工藝區(qū)和測試區(qū)；對測試區(qū)的對準精度進行測試；根據(jù)對測試區(qū)的對準精度的測試結(jié)果，檢測測試區(qū)相對應(yīng)的工藝區(qū)的對準精度；其特征在于，所述測試區(qū)包括對準標識和對準圖形，所述對準標識用于顯示測試區(qū)所對應(yīng)的層，所述對準圖形作為對準精度測試的圖形；每形成一層結(jié)構(gòu)對應(yīng)的工藝區(qū)和測試區(qū)后，開始對當前層進行所述對準精度測試；在上一層的所述對準精度測試完成后，形成當前層結(jié)構(gòu)的工藝區(qū)和測試區(qū)的同時，在測試區(qū)中已完成對準精度測試的對準圖形上形成標記；在測試區(qū)找到相應(yīng)的對準標識，對對準標識旁邊未作標記的對準圖形進行對準精度測試O
2.如權(quán)利要求1所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，形成每一層的工藝區(qū)包括在工藝區(qū)所在區(qū)域形成光阻層；經(jīng)過光刻工藝，將所述工藝區(qū)中待形成的半導體結(jié)構(gòu)的圖形轉(zhuǎn)移至光阻層，形成光阻圖形；以所述光阻圖形為掩模，通過刻蝕工藝形成當前層的半導體結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，形成測試區(qū)包括在測試區(qū)所在區(qū)域形成光阻層；經(jīng)過光刻工藝，將所述測試區(qū)中待形成的對準標識和對準圖形的圖形轉(zhuǎn)移至光阻層，形成光阻圖形；以所述光阻圖形為掩模，通過刻蝕工藝形成當前層的對準標識和對準圖形。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，在形成所述工藝區(qū)的同時形成所述測試區(qū)，所述工藝區(qū)的對準精度與測試區(qū)的對準精度相同。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，若所述對準圖形的對準精度符合要求，則所述工藝區(qū)的對準精度也符合要求。
6.如權(quán)利要求2或3所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，所述光阻層的材料為光刻膠。
7.如權(quán)利要求2或3所述的光刻對準精度檢測方法，其特征在于，所述刻蝕工藝包括干法刻蝕、濕法刻蝕中的一種或組合。
全文摘要
一種光刻對準精度檢測方法，包括在晶圓上形成工藝區(qū)和測試區(qū)；對所述工藝區(qū)和測試區(qū)進行光刻和刻蝕；完成當前層的光刻之后，在測試區(qū)找到相應(yīng)的對準標識，對對準標識旁邊未作標記的對準圖形做對準精度測試；完成對上一層的對準精度測試后，在進行當前層光刻的同時，在測試過的對準圖形上作標記。在不增加額外的成本的情況下，操作人員能夠準確的將對準圖形和對準標識相對應(yīng)，提高了產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/68GK102522360SQ201110436380
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者劉夏英, 夏建慧, 孫賢波, 張迎春, 李揚環(huán), 李鋼, 鐘政, 顧以理 申請人:上海宏力半導體制造有限公司