[發(fā)明專利]曝光形成半導(dǎo)體器件當(dāng)層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910045821.6
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN101788769A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖楠;邢一飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 王一斌;王琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制程領(lǐng)域，特別涉及一種曝光形成半導(dǎo)體器件當(dāng)層的 方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體裝置是通過產(chǎn)生一連串的圖案化材料層和非圖案化的材料層而 被制造，其中在圖案化材料層上的特征在空間上是彼此相關(guān)聯(lián)的。因此，在 制造過程中，每一個被圖案化的材料層皆須對準(zhǔn)于前一個被圖案化的材料 層，這樣就必須考慮前一材料層和當(dāng)前材料層間的疊對精準(zhǔn)度。當(dāng)半導(dǎo)體制 程發(fā)展至可提供更小的關(guān)鍵尺寸(Critical?Dimensions，CD)、縮減裝置尺 寸及增加材料層數(shù)目的復(fù)雜度時，對裝置的品質(zhì)、可靠度和良率而言，材料 層與材料層之間的疊對精準(zhǔn)度變得越來越重要。而材料層與材料層之間的未 對準(zhǔn)，可能會引起器件性能的降低，甚至可能因例如未對準(zhǔn)的材料層，所導(dǎo) 致的短路而造成裝置失效。因此需要在制程中測量材料層與材料層之間的疊 對偏移，以保證疊對誤差在允許的誤差內(nèi)。

現(xiàn)有技術(shù)中，將晶圓1劃分為若干個具有周期性結(jié)構(gòu)的曝光單元2，如 圖1所示。該曝光單元2為已經(jīng)圖案化的前一材料層，即前層，圖1中為正 方形的曝光單元2。在曝光單元與曝光單元之間設(shè)有劃片槽3，對準(zhǔn)標(biāo)記和 疊對精準(zhǔn)測量標(biāo)識(OVL?mark)都設(shè)于劃片槽3上，同曝光單元2同時形 成。對準(zhǔn)標(biāo)記一般為有準(zhǔn)確坐標(biāo)的“+”，帶有晶圓的特征信息，可以選擇 曝光單元，將對準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)置在該曝光單元周圍的劃片槽3上。圖1中將對準(zhǔn) 標(biāo)記設(shè)置在靠近晶圓1邊緣的幾個曝光單元2周圍的劃片槽3上，如圖1所 示，每個曝光單元都有兩個對準(zhǔn)標(biāo)記，分別沿X軸方向和Y軸方向，設(shè)于 每個曝光單元左側(cè)的下角及下側(cè)的左邊。OVL?mark一般都是具有相同大小 的正方形，帶有前層曝光單元的特征信息，沿X軸方向和Y軸方向，設(shè)置4 個OVL?mark，均勻分布在曝光單元的四周，并將OVL?mark設(shè)于晶圓中心 的曝光單元的劃片槽3上。

目前，在現(xiàn)有的對準(zhǔn)測量方法中，一般先進(jìn)行前層曝光臺對準(zhǔn)，然后再 進(jìn)行當(dāng)層與前層的疊對精準(zhǔn)測量步驟?，F(xiàn)有的制作半導(dǎo)體器件前層和當(dāng)層的 方法包括以下步驟：

步驟11、利用光刻技術(shù)，曝光顯影形成前層晶圓上的曝光單元、前層 的對準(zhǔn)標(biāo)記和前層的OVL?mark；

步驟12、進(jìn)行曝光臺對準(zhǔn)，曝光臺的坐標(biāo)與前層晶圓上的坐標(biāo)(對準(zhǔn) 標(biāo)記)對準(zhǔn)。此時，反饋給曝光臺的特征信息為晶圓的特征信息；

步驟13、利用反饋給曝光臺的特征信息，進(jìn)行曝光臺曝光，以形成當(dāng) 層，包括當(dāng)層晶圓上的曝光單元、當(dāng)層的對準(zhǔn)標(biāo)記和當(dāng)層的OVL?mark；

步驟14、利用疊對精準(zhǔn)測量儀(overlay，OVL)進(jìn)行當(dāng)層與前層的疊 對精準(zhǔn)測量；如果疊對誤差比較大，則重新返回執(zhí)行步驟12。

由于圖案化的當(dāng)前材料層上，即當(dāng)層，也設(shè)有OVL?mark，只是OVL?mark 的形狀小于前層的形狀，如圖2所示，前層的OVL?mark為外框201，當(dāng)層 的OVL?mark為內(nèi)框202，外框與內(nèi)框的疊對精準(zhǔn)度只要保證在允許的疊對 誤差內(nèi)，則可以順利進(jìn)行下一步的操作。圖2為外框201和內(nèi)框202完全對 準(zhǔn)的理想示意圖。

允許疊對誤差一般根據(jù)器件的尺寸及其他參數(shù)的不同而不同，可以由經(jīng) 驗值得出，從而設(shè)定一個允許誤差范圍。在該允許誤差范圍內(nèi)，對器件的性 能方面的影響可以忽略，則可以進(jìn)行下一步的操作，否則，需要重新返回步 驟12。例如，如果在步驟14中，當(dāng)層與前層疊對誤差比較大，則將此疊對 誤差反饋給曝光臺，在曝光臺根據(jù)疊對誤差重新做出調(diào)整后，重新返回步驟 12，直至疊對誤差在允許范圍內(nèi)。但是步驟12中，曝光臺對準(zhǔn)是對前層整 個晶圓對準(zhǔn)的，但是在前層的曝光過程中，因掩膜版被光照發(fā)生熱膨脹，而 使前層的曝光單元發(fā)生形變，導(dǎo)致中心的偏移，而這個形變在曝光臺對準(zhǔn)中 是測量不到的，所以在步驟14中，用疊對精準(zhǔn)測量儀(overlay，OVL)， 測量前層和當(dāng)層的疊對精準(zhǔn)度時，疊對誤差會比較大，需要重新進(jìn)行多次對 準(zhǔn)操作，不僅工作效率低，而且降低了晶圓的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種曝光形成半導(dǎo)體器件當(dāng)層的 方法，該方法能夠提高晶圓的生產(chǎn)效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明公開了一種曝光形成半導(dǎo)體器件當(dāng)層的方法，關(guān)鍵在于，包括：