CN108803264A - 晶圆上多个对准标记的集中放置和光刻位置的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆上多个对准标记集中放置和光刻位置的确定方法，该方法包括：提供多片具有一个对准标记的晶圆；在光刻机中建立待执行的曝光文件；使每片晶圆运动到光刻机的曝光台；计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离；以多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上具有多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离的关系设置。本发明具有解决晶圆上集中放置多个光刻对准标记时导致错误位置识别和错误位置对准的问题。

Description

晶圆上多个对准标记的集中放置和光刻位置的确定方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种晶圆多个光刻对准标记的集中放置和光刻位置的确定方法。
背景技术
在半导体集成电路制造技术领域中，在相同的工艺制造能力下，在单片晶圆上制造出的半导体器件数量越多，就能获得越多的集成电路芯片数量，就能为企业创造更多的利益。如何才能在晶圆上获得的更多的半导体器件数量呢？一般有以下两种做法：一是直接提升工艺能力，即缩小关键尺寸，这是最有效的做法，但也是比较难的做法，因为这需要提升设备的能力，以及工艺开发的能力。二是优化改进半导体器件的设计布局，结合部分工艺能力的提升，也可以使单位面积内得到更多的半导体器件。以上两种方法，确实都是一种非常有效的方法，但是当设备和工艺能力达到极限后，就没有办法了。所以很多半导体最近开始减小划片槽的宽度，以此获得更多的芯片数量，即减小半导体器件之间的切割道，划片槽宽度从刚开始的100um到80um，以及最近的60um和50um，已经有了很大的减少。但是受制于光刻标记大小的影响，划片槽的宽度已经没有方法再向下减少了，除非光刻对准标记不放在划片槽上。其中光刻对准标记主要是指晶圆上设置的对准标记，一般都是放置在划片槽上。如果这些光刻对准标记不放在划片槽上，就只能占用一些原来制作半导体器件的地方，并且为了节省空间，会把这些对准标记集中放置在一起。可是，由于这些光刻对准标记无论形状、大小，其相似度很高，当密集地放在一起的时候，设备自身就可能选错对准标记而导致误对准。由此，导致光刻位置错误。
例如：NIKON光刻机等具有粗对准标记(Search mark)和精对准(GEA mark)标记的光刻机。由于半导体器件的层与层之间的光刻对准需要很高的精准度，所以在光刻机曝光之前都会有对准的作业。当晶圆到达曝光台后，就会执行晶圆的对准作业。其对准工艺步骤是，首先使用Search mark进行粗对准，然后进行使用EGA mark进行精对准。图1为NIKON光刻机的粗对准标记的结构示意图。图2是图1中粗对准标记对应的对准信号图。请参考图1和图2，粗对准标记10包括矩阵分布的若干个标记点11。粗对准标记10对应的对准信号为20，如图2中的外部虚线框区域，其包括三个向下凹陷的尖峰有效信号，其中，第二个凹陷的尖峰信号为对准信号20的中心21，即中间的尖峰信号的凹槽的中心。也就是说，是基于粗对准标记的坐标位置，再执行精对准工艺的步骤。一般地，晶圆上的粗对准标记的位置与光刻工艺中预设对准标记坐标位置30之间的偏差不会太大，请参考图2，光刻工艺所要求的预设对准标记坐标位置30为圆点位置，其与对准信号中心21存在一定的偏差。图3是对准标记对应的对准信号与预设对准标记坐标位置的关系图；请参考图3，当对准标记对应的对准信号20与预设对准标记坐标位置30偏离距离很大的时候，会导致粗对准失败，光刻机无法正常作业。
上述是对单片晶圆具有一个对准标记的对准过程。在单片晶圆具有多个对准标记时，其中一个对准标记对应的对准信号偏离很大时，而此时，如果旁边还有一组相同或类似的粗对准信号，就很容易造成对准信号的误认，从而导致晶圆对准失败或错误对准。图4是单片晶圆的多个对准标记间隔放置的结构示意图，图5是多个对准标记对应的多个对准信号与预设对准标记坐标位置的关系图；请参考图4和图5，当多个对准标记中的相邻两个对准标记集中密集放置时，其间距为L，对准标记002为实际所需的光刻对准位置，但是由于晶圆到达光刻机曝光台时有一定的位置偏差，且粗对准时的预设对准标记坐标位置30更靠近错误的对准标记001对应的对准信号40，从而导致实际所需对准标记002对应的对准信号50时，光刻机错误识别认为更加靠近预设对准标记坐标位置30的对准信号40对应的对准标记001为粗对准坐标位置，因此，产生了光刻位置的错误对准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种晶圆上多个对准标记的集中放置和光刻位置的确定方法，以解决晶圆集中放置多个对准标记时导致错误位置识别和错误位置对准的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆上多个对准标记的集中放置方法，包括以下步骤：
提供多片具有一个对准标记的晶圆；
在光刻机中建立待执行的曝光文件；
根据曝光文件中晶圆的预设对准标记坐标位置使每片晶圆运动到光刻机的曝光台；
光刻机根据每片晶圆的对准标记生成相应的对准信号；
计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离；
以多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上具有多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离的关系设置。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，重复计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离，以多次计算中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离设置。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述最大偏差距离小于80微米时，按照80微米以上的自定义偏差距离计算。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述多片具有一个对准标记的晶圆，是指两片以上具有相同图形的晶圆，且在一定距离范围内只有一个对准标记。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述距离范围大于或者等于500微米。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述晶圆上多个对准标记，是指晶圆具有两个以上的对准标记。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述对准标记为光刻工艺中的粗对准标记。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，根据上所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，设置相邻对准标记的位置，执行新的曝光文件，晶圆运动到曝光台，光刻机自动收集晶圆的多个对准信号，并且自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，所述自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置的步骤为粗对准工艺，然后执行精对准工艺。
进一步的，本发明提供的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，在执行精对准工艺后，根据待执行的曝光文件执行曝光工艺。
与现有技术相比，本发明提供晶圆上多个对准标记的集中放置方法和光刻位置的确定方法，是通过对仅有一个对准标记的多片晶圆，执行同一曝光文件，计算曝光文件中预设对准标记坐标位置与每片晶圆对准标记产生的对准信号的偏差距离，并且找出晶圆中最大的偏差距离，然后以该最大偏差距离为基准，设置晶圆上多个对准标记中相邻对准标记之间的间距位置，即将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离的关系设置，而不是任意间距的集中设置，则相邻对准标记物理位置关系，反应在对应的相邻的对准信号时，两个对准信号之间的间距也为大于2倍的关系，当具有多个对准标记的晶圆中拟执行曝光文件的对准标记对应的对准信号与预设对准标记坐标位置产生偏差时，由于其偏差距离小于或者等于最大偏差距离，而另组对准信号与预设对准标记坐标位置之间的距离为大于最大偏差距离的关系，从而使相邻对准标记构成大于2倍的关系，则产生偏差的对准信号仍然距离预设对准标记坐标位置最近，因此，可以准确的确定该靠近预设对准标记坐标位置的对准信号对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。因此，本发明解决晶圆集中放置多个对准标记时导致错误位置识别和错误位置对准的问题。
附图说明
图1为光刻机的粗对准标记的结构示意图；
图2是图1中粗对准标记对应的对准信号波形图；
图3是单个粗对准标记对应的对准信号与预设对准标记坐标位置偏差关系的波形图；
图4是晶圆上多个相邻对准标记集中放置的结构示意图；
图5是多个对准标记对应的相邻对准信号与预设对准标记坐标位置的关系波形图；
图6是单个对准标记与预设对准标记坐标位置产生最大偏差距离的波形图；
图7是本发明相邻对准标记集中放置的结构示意图；
图8是本发明相邻对准标记对应的对准信号与预设对准标记坐标位置的波形图；
图9是本发明一实施例的晶圆上多个对准标记的集中放置方法的流程图。
图10是本发明一实施例的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
请参考图9，本发明实施例提供一种晶圆上多个对准标记的集中放置方法，包括：
步骤801，提供多片具有一个对准标记的晶圆。对准标记是指光刻对准标记。
步骤802，在光刻机中建立待执行的曝光文件。其中曝光文件中包括预设对准坐标位置。
步骤803，根据曝光文件中晶圆的预设对准标记坐标位置使每片晶圆运动到光刻机的曝光台。
步骤804，光刻机根据每片晶圆的对准标记生成相应的对准信号。
步骤805，计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离。
步骤806，以多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上具有多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离设置。请参考图6，多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离L＝A，请参考图7，则将具有多个对准标记的单片晶圆中的相邻对准标记之间的间距设置大于2倍的关系设置，即L>2A。
为了进一步增加可靠性和准确性，本发明实施例可以重复计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离，以多次计算中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离设置。也就是说多次收集每片晶圆的对准信号，找出偏差距离最大的一次。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述多片具有一个对准标记的晶圆，是指两片以上具有相同图形的晶圆，且在一定距离范围内只有一个对准标记。例如可以是两片、三片、四片和五片等等。即两片以上包括本数。数量越多，其可靠性更加准确，可信度就会更高。当最大偏差距离小于80微米时，按照80微米以上的自定义偏差距离。当偏差距离均小于80微米，最大偏差距离可以按照80微米、90微米、100微米和120微米等自定义偏差距离来计算。即当最大偏差距离小于80微米时，最大偏差距离按照大于或者等于80微米来计算。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述多片具有一个对准标记的晶圆，是指两片以上具有相同图形的晶圆，且在一定距离范围内只有一个对准标记。所述距离范围大于或者等于500微米。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述晶圆上多个对准标记，是指晶圆具有两个以上的对准标记。包括但不限于两个对准标记，可以是三个、四个、五个等等。只需满足相邻对准标记的上述设置关系即可。也就是说，两个以上包括本数。
本发明实施例中，所述对准标记为光刻工艺中的粗对准标记。请参考图8，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述对准信号为奇数个波形信号。对准信号的标准为三个波形信号。如对准信号411和对准信号412的虚线框所示，分别表示一组对准信号。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述对准信号中心为位于奇数个波形信号中心的波形信号。请参考图8，其两组对准信号411和412，其中间向下凹陷的波形信号为对准信号中心。
请参考图6和图8，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述对准信号为凹陷的尖峰波形信号。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，所述对准标记为光刻设备中的粗对准标记。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，光刻工艺中使用的光刻设备为具有粗对准标记和精对准标记的光刻机。例如：尼康光刻机。
请参考图10，本发明实施例还提供一种晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，根据上述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，设置相邻对准标记的位置，执行新的曝光文件，晶圆运动到曝光台，光刻机自动收集晶圆的多个对准信号，并且自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。具体步骤如下：
步骤901，提供多片具有一个对准标记的晶圆。对准标记是指光刻对准标记。
步骤902，在光刻机中建立待执行的曝光文件。其中曝光文件中包括预设对准坐标位置。
步骤903，根据曝光文件中晶圆的预设对准标记坐标位置使每片晶圆运动到光刻机的曝光台。
步骤904，光刻机根据每片晶圆的对准标记生成相应的对准信号。
步骤905，计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离。
步骤906，以多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上具有多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离设置。请参考图6，多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离L＝A，请参考图7，则将具有多个对准标记的单片晶圆中的相邻对准标记之间的间距设置大于2倍的关系设置，即L>2A。
步骤907，光刻机根据单片晶圆的多个对准标记生成多个对准信号。
步骤908，计算单片晶圆的每个对准信号中心与预设对准标记坐标位置之间的偏差距离；
步骤909，光刻机自动识别并确定靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。请参考图8，晶圆的预设对准标记坐标位置为300，对准标记401对应的对准信号为411，对准标记402对应的对准标记为412，相邻对准标记之间的间距采用大于2倍的关系设置后，对准信号411与预设对准标记坐标位置300之间的偏差距离由于小于或者等于前述的最大偏差距离，即L1≤A，而对准信号412与预设对准标记坐标位置300之间的偏差距离为大于最大偏差距离的关系，即L2>A，则对准信号411总会靠近预设对准标记坐标位置300，从而确定对准信号411对应的对准标记401为待执行曝光文件对应的光刻位置。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，所述自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置的步骤为粗对准工艺，然后执行精对准工艺。
作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，在执行精对准工艺后，根据待执行的曝光文件执行曝光工艺。
本发明提供的晶圆上多个对准标记的集中旋转方法和光刻位置的确定方法，是通过对仅有一个对准标记的多片晶圆，执行同一曝光文件，计算曝光文件中预设对准标记坐标位置与每片晶圆对准标记产生的对准信号的偏差距离，并且找出晶圆中最大的偏差距离，然后以该最大偏差距离为基准，设置晶圆上多个对准标记中相邻对准标记之间的间距位置，即将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离的关系设置，而不是任意间距的集中设置，则相邻对准标记物理位置关系，反应在对应的相邻的对准信号时，两个对准信号之间的间距也为大于2倍的关系，当具有多个对准标记的晶圆中拟执行曝光文件的对准标记对应的对准信号与预设对准标记坐标位置产生偏差时，由于其偏差距离小于或者等于最大偏差距离，而另组对准信号与预设对准标记坐标位置之间的距离为大于最大偏差距离的关系，从而使相邻对准标记构成大于2倍的关系，则产生偏差的对准信号仍然距离预设对准标记坐标位置最近，因此，可以准确的确定该靠近预设对准标记坐标位置的对准信号对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。因此，本发明解决晶圆集中放置多个对准标记时导致错误位置识别和错误位置对准的问题。
本发明不限于上述具体实施方式，凡在本发明的保护范围之内所作出的各种变化和润饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供多片具有一个对准标记的晶圆；
在光刻机中建立待执行的曝光文件；
根据曝光文件中晶圆的预设对准标记坐标位置使每片晶圆运动到光刻机的曝光台；
光刻机根据每片晶圆的对准标记生成相应的对准信号；
计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离；
以多片晶圆中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上具有多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离的关系设置。
2.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，重复计算每片晶圆对准信号中心与预设对准标记坐标位置的偏差距离，以多次计算中对准信号中心与预设对准标记坐标位置的最大偏差距离为基准，在晶圆上多个对准标记集中放置时，将相邻对准标记之间的间距按照大于2倍的最大偏差距离设置。
3.如权利要求2所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，所述最大偏差距离小于80微米时，按照80微米以上的自定义偏差距离计算。
4.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，所述多片具有一个对准标记的晶圆，是指两片以上具有相同图形的晶圆，且在一定距离范围内只有一个对准标记。
5.如权利要求4所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，所述距离范围大于或者等于500微米。
6.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，所述晶圆上多个对准标记，是指晶圆具有两个以上的对准标记。
7.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，其特征在于，所述对准标记为光刻工艺中的粗对准标记。
8.一种晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，其特征在于，根据权利要求1-7中任一项所述的晶圆上多个对准标记的集中放置方法，设置相邻对准标记的位置，执行新的曝光文件，晶圆运动到曝光台，光刻机自动收集晶圆的多个对准信号，并且自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置。
9.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，其特征在于，所述自动识别靠近预设对准标记坐标位置的对准信号中心对应的对准标记为晶圆当前待执行的曝光文件的光刻位置的步骤为粗对准工艺，然后执行精对准工艺。
10.如权利要求1所述的晶圆上多个对准标记的光刻位置的确定方法，其特征在于，在执行精对准工艺后，根据待执行的曝光文件执行曝光工艺。
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