[發明專利]晶圓上多個對準標記的集中放置和光刻位置的確定方法

有效

• 申請號: 201810588302.3
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108803264B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 李偉峰
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;H01L21/67
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明提供一種晶圓上多個對準標記集中放置和光刻位置的確定方法，該方法包括：提供多片具有一個對準標記的晶圓；在光刻機中建立待執行的曝光文件；使每片晶圓運動到光刻機的曝光臺；計算每片晶圓對準信號中心與預設對準標記坐標位置的偏差距離；以多片晶圓中對準信號中心與預設對準標記坐標位置的最大偏差距離為基準，在晶圓上具有多個對準標記集中放置時，將相鄰對準標記之間的間距按照大于2倍的最大偏差距離的關系設置。本發明具有解決晶圓上集中放置多個光刻對準標記時導致錯誤位置識別和錯誤位置對準的問題。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種晶圓多個光刻對準標記的集中放置和光刻位置的確定方法。

背景技術

在半導體集成電路制造技術領域中，在相同的工藝制造能力下，在單片晶圓上制造出的半導體器件數量越多，就能獲得越多的集成電路芯片數量，就能為企業創造更多的利益。如何才能在晶圓上獲得的更多的半導體器件數量呢？一般有以下兩種做法：一是直接提升工藝能力，即縮小關鍵尺寸，這是最有效的做法，但也是比較難的做法，因為這需要提升設備的能力，以及工藝開發的能力。二是優化改進半導體器件的設計布局，結合部分工藝能力的提升，也可以使單位面積內得到更多的半導體器件。以上兩種方法，確實都是一種非常有效的方法，但是當設備和工藝能力達到極限后，就沒有辦法了。所以很多半導體最近開始減小劃片槽的寬度，以此獲得更多的芯片數量，即減小半導體器件之間的切割道，劃片槽寬度從剛開始的100um到80um，以及最近的60um和50um，已經有了很大的減少。但是受制于光刻標記大小的影響，劃片槽的寬度已經沒有方法再向下減少了，除非光刻對準標記不放在劃片槽上。其中光刻對準標記主要是指晶圓上設置的對準標記，一般都是放置在劃片槽上。如果這些光刻對準標記不放在劃片槽上，就只能占用一些原來制作半導體器件的地方，并且為了節省空間，會把這些對準標記集中放置在一起。可是，由于這些光刻對準標記無論形狀、大小，其相似度很高，當密集地放在一起的時候，設備自身就可能選錯對準標記而導致誤對準。由此，導致光刻位置錯誤。

例如：NIKON光刻機等具有粗對準標記(Search mark)和精對準(GEA mark)標記的光刻機。由于半導體器件的層與層之間的光刻對準需要很高的精準度，所以在光刻機曝光之前都會有對準的作業。當晶圓到達曝光臺后，就會執行晶圓的對準作業。其對準工藝步驟是，首先使用Search mark進行粗對準，然后進行使用EGA mark進行精對準。圖1為NIKON光刻機的粗對準標記的結構示意圖。圖2是圖1中粗對準標記對應的對準信號圖。請參考圖1和圖2，粗對準標記10包括矩陣分布的若干個標記點11。粗對準標記10對應的對準信號為20，如圖2中的外部虛線框區域，其包括三個向下凹陷的尖峰有效信號，其中，第二個凹陷的尖峰信號為對準信號20的中心21，即中間的尖峰信號的凹槽的中心。也就是說，是基于粗對準標記的坐標位置，再執行精對準工藝的步驟。一般地，晶圓上的粗對準標記的位置與光刻工藝中預設對準標記坐標位置30之間的偏差不會太大，請參考圖2，光刻工藝所要求的預設對準標記坐標位置30為圓點位置，其與對準信號中心21存在一定的偏差。圖3是對準標記對應的對準信號與預設對準標記坐標位置的關系圖；請參考圖3，當對準標記對應的對準信號20與預設對準標記坐標位置30偏離距離很大的時候，會導致粗對準失敗，光刻機無法正常作業。

上述是對單片晶圓具有一個對準標記的對準過程。在單片晶圓具有多個對準標記時，其中一個對準標記對應的對準信號偏離很大時，而此時，如果旁邊還有一組相同或類似的粗對準信號，就很容易造成對準信號的誤認，從而導致晶圓對準失敗或錯誤對準。圖4是單片晶圓的多個對準標記間隔放置的結構示意圖，圖5是多個對準標記對應的多個對準信號與預設對準標記坐標位置的關系圖；請參考圖4和圖5，當多個對準標記中的相鄰兩個對準標記集中密集放置時，其間距為L，對準標記002為實際所需的光刻對準位置，但是由于晶圓到達光刻機曝光臺時有一定的位置偏差，且粗對準時的預設對準標記坐標位置30更靠近錯誤的對準標記001對應的對準信號40，從而導致實際所需對準標記002對應的對準信號50時，光刻機錯誤識別認為更加靠近預設對準標記坐標位置30的對準信號40對應的對準標記001為粗對準坐標位置，因此，產生了光刻位置的錯誤對準。