[發(fā)明專利]改善光刻工藝對位失敗的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112612190B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃發(fā)彬;朱至淵;趙潞明;程宇;李玉華;吳長明;姚振海;金樂群
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦健

本發(fā)明公開了一種改善光刻工藝對位失敗的方法，包含：第一步，制作測試光罩，將對位標記均放置到測試光罩上；第二步，依據(jù)不同工藝平臺制作相應的結構片；利用測試光罩進行曝光并完成后續(xù)的膜層生長；第三步，將結構片涂敷光阻，進行不同對位標記的對位測試，完成對位信號數(shù)據(jù)的收集；第四步，數(shù)據(jù)分析，選出所有對比標記中信號質量相對較好的對位標記；第五步，將備選占空比的對位標記放置進量產(chǎn)產(chǎn)品光罩中，進一步確認產(chǎn)品對位狀態(tài)的改善效果，選出最優(yōu)的對位標記。本發(fā)明通過優(yōu)化標準對位標記的尺寸，可以改善膜層臺階的覆蓋能力。依據(jù)不同工藝平臺的特點靈活設計不同尺寸的對位標記，有效改善對位信號，降低對位失敗的情況的發(fā)生。

技術領域

本發(fā)明半導體集成電路制造領域，特別涉及一種改善光刻工藝對位失敗的方法。

背景技術

隨著集成電路制造工藝的技術節(jié)點越做越小，單位面積內器件越做越多，線寬越做越細，對工藝的能力要求也是越來越高。原本設計尺寸一般都較大的一些非關鍵層，是不需要特別關注其工藝能力的。但是，隨著技術節(jié)點的變小，這些非關鍵層的設計尺寸也在變小，用原有的光刻工藝條件下已經(jīng)不能滿足量產(chǎn)的需要了。

通常為了提高光刻工藝的能力，可以采用更高階的設備（有更高的數(shù)值孔徑NA，以及更窄的曝光波長），或者通過光學臨近修正（OPC）的方法，還有采用相位移掩膜版（PSM）的方法，又或者是這幾種方法的結合，以此來獲得更高的光刻工藝能力，滿足量產(chǎn)的要求。但對于注入層，這些方法并不適用。

對光刻而言，其最重要的工藝控制項有兩個，其一是條寬控制，其二是對位控制。隨著產(chǎn)品特征尺寸的越來越小，條寬和對位控制的要求也越來越高。目前 0.5um 的產(chǎn)品，條寬的要求一般是不超過中心值的 10%，即條寬在 0.5±0.05um 之間變化；對位則根據(jù)不同的層次有不同的要求，一般而言，在多晶和孔光刻時對位的要求最高，特別是在孔光刻時，由于孔分為有源區(qū)和多晶上的孔，對位的要求更高，部分產(chǎn)品多晶上孔的對位偏差甚至要求小于0.14um。在現(xiàn)在的 IC 電路制造過程中，一個完整的芯片一般都要經(jīng)過十幾到二十幾次的光刻，在這么多次光刻中，除了第一次光刻以外，其余層次的光刻在曝光前都要將該層次的圖形與以前層次留下的圖形對準。對位的過程存在于上版和圓片曝光的過程中，其目的是將光刻版上的圖形最大精度的覆蓋到圓片上已存在的圖形上。它包括了以下幾部分：光刻版對位系統(tǒng)、圓片對位系統(tǒng)（又包括 LSA、FIA 等）。對于 NIKON 的步進重復曝光機（Step Repeat）而言，對位其實也就是定位，它實際上不是用圓片上的圖形與掩膜版上的圖形直接對準來對位的，而是彼此獨立的，即，確定掩膜版的位臵是一個獨立的過程，確定圓片的位臵又是另一個獨立的過程。它的對位原理是，在曝光臺上有一基準標記，可以把它看作是定位用坐標系的原點，所有其它的位臵都相對該點來確定的。分別將掩膜版和圓片與該基準標記對準就可確定它們的位臵。在確定了兩者的位臵后，掩膜版上的圖形轉移到圓片上就是對準的。

功率器件產(chǎn)品由于其工藝特殊性，在線對位失敗頻繁發(fā)生。基于標準尺寸對位標記(Alignment mark)的對位策略優(yōu)化，可以在一定程度上減少對位失敗,但失效比例仍然較大，增加了返工成本和生產(chǎn)周期。

如圖1中的標準尺寸對位標記，在不同工藝步驟的作用下，會出現(xiàn)空洞缺陷、對稱性變差、保型性不佳等問題，導致對位信號不佳(MCC偏低，不符合正弦余弦曲線)，無法正常完成對位。對位標記的一個顯著參數(shù)特征是占空比，即圖1中的（Line/Pitch）*100%，其中l(wèi)ine是對位標記的有效線寬，pitch是一個對位單元的尺寸，其包含line和間距space。

針對發(fā)生對位失敗的圓片（wafer），一般通過優(yōu)化對位光源，對位標記類型及不同的對準層次等，可以改善對位失敗的問題，但整體改善效果有限。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種改善光刻工藝對位失敗的方法，改善對位信號，提高對準精度。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的改善光刻工藝對位失敗的方法，包含：