專利名稱：一種掩膜版、晶圓和測機方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種掩膜版、晶圓和測機方法。
背景技術：
在半導體制程過程中，光刻工藝一直是非常重要的，其精密程度直接或間接影響著后續(xù)工藝的準確與否。故生產(chǎn)過程中需要光刻機的性能參數(shù)位于一個較佳的范圍內(nèi)，為了達到這一目的，需要定期對其各個參數(shù)進行測量，即測機(monitor)。傳統(tǒng)的光刻測機包括套刻對準測量(overlay monitor),最佳焦距測量(bestfocus monitor)等。通常每個參數(shù)的測量都需要單獨的控片(control wafer),并單獨進行測量計算。對于套刻對準測量，還需要預先準備前層。對于最佳焦距的測量，通常是采用臨界尺寸-掃描電子顯微鏡(⑶-SEM)來進行測量晶圓表面的關鍵尺寸(CD)，并結(jié)合不同的曝光能量點，得到CD與焦距(focus)之間的關系，描繪出泊松曲線(poisson curve),從該曲線中得到最佳焦距,然而由于泊松曲線受環(huán)境等因素的影響較明顯，故得出的結(jié)果說服力不強，且由于受外部影響，很容易在測量過程中報錯，加之該方法測量所需時間較長(約5分鐘)，這無形中給制造部門和工程部門都帶來不必要的勞動，浪費時間，不利于高效生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種掩膜版、晶圓和測機方法，合并套刻對準測量和最佳焦距測量，減少對控片的使用，提高測機的準確性和效率。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種掩膜版，用于光刻機測機時使用，包括多個套刻標記和多個曝光對準標記。進一步的，對于所述的掩膜版，所述套刻標記包括多個位于掩膜版周圍的粗對準標記和一個精對準標記。進一步的，對于所述的掩膜版，所述粗對準標記的對準精度小于所述精對準標記的對準精度。進一步的，對于所述的掩膜版，所述粗對準標記為4個。進一步的，對于所述的掩膜版，所述精對準標記位于掩膜版中心。進一步的，對于所述的掩膜版，所述曝光對準標記位于精對準標記一側(cè)。進一步的，對于所述的掩膜版，所述曝光對準標記包括第一方向標記和第二方向
己 O進一步的，對于所述的掩膜版，所述第一方向標記和第二方向標記相互垂直。本發(fā)明提供一種晶圓，用于曝光機測機，包括空片及形成于所述空片上的多個單元，所述多個單元利用如權利要求I至7中任一項所述的掩膜版形成。進一步的，對于所述的晶圓，所述多個單元形成在一材料層，所述材料層形成于所述空片上。進一步的，對于所述的晶圓，所述材料層為二氧化硅層。進一步的，對于所述的晶圓，所述材料層的厚度為80(Γ1200埃。進一步的，對于所述的晶圓，晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的單元數(shù)目多余其他行數(shù)目。進一步的，對于所述的晶圓，靠近晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的一行的單元數(shù)目多余遠離晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的一行的單元數(shù)目。進一步的，對于所述的晶圓，所述多個單元具有不同的高度。
本發(fā)明提供一種測機方法，包括利用如上所述的掩膜版，對如上所述的晶圓進行曝光，其中，曝光時指定一單元的焦距為最佳焦距；在套刻機臺上進行套刻精度和最佳焦距的測量與計算。進一步的，對于所述的測機方法，在曝光后，測量之前，還包括如下過程對所述晶圓進行顯影。本發(fā)明提供的掩膜版、晶圓和測機方法，通過將套刻標記和曝光對準標記整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前層結(jié)構的晶圓，使得套刻精度和最佳焦距的測量同時進行，且僅需一次曝光，節(jié)約了測機時間、控片的使用量并解決了現(xiàn)有工藝測量最佳焦距時易出錯的問題，同時本測機方法受環(huán)境影響小，得到的結(jié)果有效性強，從而節(jié)省了人力財力，大大提高了生產(chǎn)效率。


圖I為本發(fā)明實施例的掩膜版的結(jié)構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的晶圓的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明掩膜版作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，本發(fā)明中出現(xiàn)的“上”、“下”為二維平面中的位置關系，而不是立體結(jié)構的疊層；本發(fā)明附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。請參考圖I，本發(fā)明實施例提供一種掩膜版1，用于光刻機測機時使用，包括多個套刻標記(overlay mark)2和多個曝光對準標記(alignment mark)3 ;其中,所述套刻標記2包括多個位于掩膜版I周圍的粗對準標記(search mark)2a和一個(或多個)精對準標記(EGA mark) 2b，優(yōu)選的，所述粗對準標記2a為4個，可以分布在掩膜版I的四角；顯然，所述粗對準標記2a的數(shù)量及分布可不限于本實施例所述的情況，比如可以在掩膜版I的四邊各一個。所述粗對準標記2b的對準精度小于所述精對準標記2a的對準精度。針對不同的工藝要求，也可以沒有精對準標記2b，采用粗對準標記2a替代精對準標記2b。本實施例具有一個精對準標記2b，所述精對準標記2b位于掩膜版I的中心。請繼續(xù)參考圖I，所述曝光對準標記3位于精對準標記2b的一側(cè)，其位置可以如本圖中所示，位于精對準標記2b下方且位于掩膜版I下方兩個粗對準標記2a所在直線的上方。優(yōu)選的，本實施例中所述曝光對準標3記包括第一方向標記3b和第二方向標記3a兩個標記，且所述第一方向標記3b和第二方向標記3a相互垂直。通常來說，用作曝光對準的標記具有一對相互垂直的標記就能夠達到所需的對準，故可以不需增加多個曝光對準標記。請參考圖2，本發(fā)明實施例提供一種晶圓4，用于光刻機測機，具體的，可用于測量套刻對準和最佳焦距，包括所述空片上形成有一材料層，其可以為物化性能較穩(wěn)定的材料，本實施例中為二氧化硅(SiO2)層，所述材料層(即二氧化硅層)的厚度為80(Γ1200埃，優(yōu)選的，可以為1000埃。對形成有二氧化硅層的空片進行光刻、刻蝕工藝，形成一用于測機時的前層；
請參考圖2，其中，所述前層包括多個如上所述的掩膜版的單元5，所述單元5的數(shù)目可設定在跟曝光程序(recipe)相適應的范圍內(nèi)，本實施例中，為奇數(shù)個，例如可以為7個、9個、11個、13個、15個等，在此為11個。具體的，所述多個單元5滿足如下特征多個單元5成多行排列，本實施例中對行數(shù)的命名按照掃描式(scanner)曝光形成單元的先后順序命名，本實施例具有三行，其中，多個單元5以晶圓4中心單元(第六單元)SO為中心，其所在行為第二行7，其上為第一行6，其下為第三行8，第二行7的單元5數(shù)目多余其他行數(shù)目。具體的，本實施例中第一行具有3個單元5，第二行具有5個單元5，第三行具有3個單元5。對于其他可行的行數(shù)超過三行的設計，應當滿足如下分布條件靠近晶圓4中心單元Stl所在行的一行的單元5數(shù)目多余遠離晶圓4中心單元Stl所在行的一行的單元數(shù)目。所述單元5的數(shù)目也可以為偶數(shù)個，此時中心單元為兩個，如當為12個時，其中心單元為第六單元和第七單元，即晶圓中心到第六單元和第七單元的距離相等，其他分部情況與奇數(shù)個單元5時相同。采用上述分部情況能夠合理的利用晶圓的空間，也便于設計制造，同時有效性較佳。所述單元5的高度可以為多種狀態(tài)，本實施例中，從第一單元S_5至第i^一單元S5逐漸升高，即第一單元S_5最低，第二單元s_4高于第一單元s_5，第三單元s_3高于第二單元S_4，依次類推，第十一單元S5具有最高高度，具體的，可以為二氧化硅層的厚度，即1000埃。上述各單元的高度可以按照公差為100埃的等差數(shù)列排列，也可以不限于此公差或等差數(shù)列，可由實際設備本身性能和曝光程序的設定不同而另行設定。在其他實施例中，可以為從第一單元S_5至第十一單元S5逐漸降低，可以第一單元s_5的高度為二氧化硅層的厚度，即1000埃，也可以按照等差數(shù)列排列。還可以是各單元5高低交錯排列的布局。采取各個單元5不等高的設計使得在曝光過程中承載晶圓的臺子(wafer stage)不進行上下的移動，如此能夠減少wafer stage的損耗,減少由于多方向運動而可能帶來的系統(tǒng)誤差，還能夠有效的節(jié)省時間，并且能夠在套刻機臺測量后較好的表征出最佳焦距曲線，從而進一步得到最佳焦距。對于偶數(shù)個單元5的前層結(jié)構，其與奇數(shù)個單元5的前層結(jié)構相差不大，業(yè)內(nèi)人員可依本實施例進行靈活變動，本申請不另行描述。本發(fā)明實施例提供一種測機方法，使得套刻精度和最佳焦距的測量同時進行并一次曝光完成，包括采用如上所述的掩膜版作為測機光罩，采用上述的晶圓作為測機晶圓(即控片)，進行曝光；設定曝光程序使得曝光時指定一單元的焦距為最佳焦距，本實施例中，設定晶圓中心單元的焦距為最佳焦距；接著對經(jīng)曝光的晶圓進行顯影處理；之后在套刻機臺上進行套刻精度和最佳焦距的測量與計算，在測量時可對程序進行相應的優(yōu)化，以達到一次測量即可獲取套刻精度和最佳焦距。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的掩膜版、晶圓和測機方法，通過將套刻標記和曝光對準標記整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前層結(jié)構的晶圓，使得套刻精度和最佳焦距的測量同時進行，且僅需一次曝光，節(jié)約了測機時間、控片的使用量并解決了現(xiàn)有工藝測量最佳焦距時易出錯的問題，同時本測機方法受環(huán)境影響小，得到的結(jié)果有效性強，從而節(jié)省了人力財力，大大提高了生產(chǎn)效率。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之 內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種掩膜版，用于曝光機測機，其特征在于，包括 多個套刻標記和多個曝光對準標記。
2.如權利要求I所述的掩膜版，其特征在于，所述套刻標記包括多個位于掩膜版周圍的粗對準標記和一個精對準標記。
3.如權利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述粗對準標記的對準精度小于所述精對準標記的對準精度。
4.如權利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述粗對準標記為4個。
5.如權利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述精對準標記位于掩膜版中心。
6.如權利要求5所述的掩膜版，其特征在于，所述曝光對準標記位于精對準標記一側(cè)。
7.如權利要求6所述的掩膜版，其特征在于，所述曝光對準標記包括第一方向標記和第二方向標記。
8.如權利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述第一方向標記和第二方向標記相互垂直。
9.一種晶圓，用于曝光機測機，其特征在于，包括 空片及形成于所述空片上的多個單元，所述多個單元利用如權利要求I至7中任一項所述的掩膜版形成。
10.如權利要求9所述的晶圓，其特征在于，所述多個單元形成在一材料層，所述材料層形成于所述空片上。
11.如權利要求10所述的晶圓，其特征在于，所述材料層為二氧化硅層。
12.如權利要求10所述的晶圓，其特征在于，所述材料層的厚度為8001200埃。
13.如權利要求9所述的晶圓，其特征在于，晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的單元數(shù)目多余其他行數(shù)目。
14.如權利要求13所述的晶圓，其特征在于，靠近晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的一行的單元數(shù)目多余遠離晶圓中心單元或晶圓中心點所在行的一行的單元數(shù)目。
15.如權利要求14所述的晶圓，其特征在于，所述多個單元具有不同的高度。
16.—種測機方法,其特征在于,包括 利用如權利要求rs中任一項所述的掩膜版，對如權利要求擴15中的任一項的晶圓進行曝光，其中，曝光時指定一單元的焦距為最佳焦距； 在套刻機臺上進行套刻精度和最佳焦距的測量與計算。
17.如權利要求16所述的測機方法，其特征在于，在曝光后，測量之前，還包括如下過程對所述晶圓進行顯影。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掩膜版、晶圓和測機方法，通過將套刻標記和曝光對準標記整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前層結(jié)構的晶圓，使得套刻精度和最佳焦距的測量同時進行，且僅需一次曝光，節(jié)約了測機時間、控片的使用量并解決了現(xiàn)有工藝測量最佳焦距時易出錯的問題，同時本測機方法受環(huán)境影響小，得到的結(jié)果有效性強，從而節(jié)省了人力財力，大大提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號G03F7/20GK102799062SQ20121031270
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2012年8月29日
發(fā)明者孫賢波, 李鋼 申請人:上海宏力半導體制造有限公司