[發(fā)明專利]五級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)及其制備方法、晶圓光刻對(duì)準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610140129.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN105607435B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利斌;董立松;蘇曉菁;韋亞一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G03F9/00
• 分類號(hào): G03F9/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 趙秀芹,王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高晶圓光刻對(duì)準(zhǔn)的五級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)及其制備方法，此外本發(fā)明還涉及一種晶圓光刻對(duì)準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

高精度光刻對(duì)準(zhǔn)是微納器件制作所持續(xù)面臨的重要問題，目前常用的精確對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是光柵圖形結(jié)構(gòu)，基于相位光柵原理，當(dāng)單色探測(cè)光垂直入射到該光柵圖形結(jié)構(gòu)時(shí)，反射光在不同角度存在各級(jí)衍射光，通過特定光學(xué)結(jié)構(gòu)將不同衍射級(jí)次光強(qiáng)分離，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)小于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸的精確的光柵定位目的。

目前集成電路芯片制造公司在193nm光刻過程中比較常用的光柵圖形結(jié)構(gòu)為同時(shí)包含一級(jí)衍射光和五級(jí)衍射光的AH53結(jié)構(gòu)。組成該光柵圖形結(jié)構(gòu)的光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元的俯視圖和側(cè)視圖如圖1所示，其中，00指俯視圖，該俯視圖中0和π表示探測(cè)光垂直照射到該光柵圖形結(jié)構(gòu)時(shí)的反射光在同一近鄰高度位置的相位，所謂近鄰高度位置，指光從衍射結(jié)構(gòu)出射時(shí)的近場(chǎng)光學(xué)有效高度，通常與光波長量級(jí)相當(dāng)；為便于計(jì)算和理解，本發(fā)明將光柵圖形結(jié)構(gòu)的頂層高度位置作為相位監(jiān)測(cè)的近鄰高度位置。01和02是同一光學(xué)衍射結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的相位相反的兩種側(cè)視圖。由于光學(xué)相位0和π是相對(duì)值，因此01和02結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的衍射級(jí)次和衍射光強(qiáng)完全相同。

圖1所示的AH53結(jié)構(gòu)的0/1/2/3/4/5/6/7級(jí)衍射光強(qiáng)的晶圓質(zhì)量WQ分別為：39.6/25/3.3/2.7/15/36/6.6/0.5。可見，第1級(jí)衍射光WQ為25，第5級(jí)衍射光WQ為36。同時(shí)，其最大的衍射光WQ為0級(jí)衍射光，由于0級(jí)衍射光會(huì)干擾其它衍射級(jí)次的光強(qiáng)，因此，AH53結(jié)構(gòu)中較強(qiáng)的0級(jí)衍射光會(huì)導(dǎo)致其它衍射級(jí)次的對(duì)比度較低，降低了AH53結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度。在某些特定光刻工藝過程中，例如刻蝕或化學(xué)機(jī)械拋光等造成AH53對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記發(fā)生部分損壞而導(dǎo)致第5級(jí)衍射光強(qiáng)很弱，此時(shí)有可能采用第3級(jí)衍射光進(jìn)行精對(duì)準(zhǔn)，但是AH53的第3級(jí)衍射光WQ只有2.7，不利于在此情形下的光刻對(duì)準(zhǔn)。在某些應(yīng)用條件下，例如在光柵圖形結(jié)構(gòu)上層涂覆高吸光材料涂層時(shí)，反射到探測(cè)器中的衍射光強(qiáng)將非常低，甚至無法在探測(cè)器中收集到足夠強(qiáng)的衍射光強(qiáng)，在這種情況下，為了實(shí)現(xiàn)晶圓對(duì)準(zhǔn)，需要在光刻工藝中對(duì)覆蓋光柵圖形結(jié)構(gòu)的晶圓頂層高吸收涂層進(jìn)行部分去除等開孔操作，從而造成了額外使用一塊掩模版，或必須更換頂層涂層材料等不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種提高光柵衍射光強(qiáng)的五級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)及其制備方法，以提高光刻對(duì)準(zhǔn)精度，同時(shí)增大光刻時(shí)在光柵圖形結(jié)構(gòu)上涂覆材料及其厚度的可選擇范圍，從而為集成電路向更小技術(shù)節(jié)點(diǎn)研發(fā)和量產(chǎn)提供精確對(duì)準(zhǔn)保證。

此外，本發(fā)明還提供了一種晶圓光刻對(duì)準(zhǔn)方法。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種五級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)，包括：

晶圓；

形成于所述晶圓上的光柵圖形結(jié)構(gòu)；

其中，所述光柵圖形結(jié)構(gòu)由一個(gè)光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元組成或者由多個(gè)光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元循環(huán)排列組成，所述光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元的寬度為一個(gè)光柵周期，所述光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元在寬度方向上等分為20個(gè)區(qū)域，所述20個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)域上設(shè)置有第一圖形結(jié)構(gòu)1st或第二圖形結(jié)構(gòu)2nd；

所述第一圖形結(jié)構(gòu)1st和第二圖形結(jié)構(gòu)2nd在光柵圖形結(jié)構(gòu)的寬度方向上按照不同順序排列形成不同的光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元，所述光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元為第一光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元、第二光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元或第三光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元；

所述第一光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)為：{1st 1st 1st 1st 1st 1st 2nd 2nd 1st 1st 2nd 2nd 2nd 2nd 2nd 2nd 1st 1st 2nd 2nd}；

所述第二光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)為：{1st 1st 1st 1st 1st 1st 2nd 2nd 1st 1st 2nd 2nd 1st 2nd 2nd 2nd 1st 1st 2nd 1st}；

所述第三光柵精細(xì)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)為：{1st 1st 1st 1st 1st 1st 2nd 2nd 1st 1st 2nd 2nd 1st 2nd 2nd 2nd 1st 1st 2nd 2nd}；

其中，第一圖形結(jié)構(gòu)1st和第二圖形結(jié)構(gòu)2nd在同一近鄰高度位置下的光學(xué)相位相差π。

可選地，所述晶圓為空白晶圓或者已經(jīng)制作好前層圖形的晶圓。

可選地，所述光柵周期為16微米或者17.6微米。

可選地，所述結(jié)構(gòu)還包括：

覆蓋在所述光柵圖形結(jié)構(gòu)上的至少一層材料層。

一種五級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：