专利名称：一种掩膜版、晶圆和测机方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种掩膜版、晶圆和测机方法。
背景技术：
在半导体制程过程中，光刻工艺一直是非常重要的，其精密程度直接或间接影响着后续工艺的准确与否。故生产过程中需要光刻机的性能参数位于一个较佳的范围内，为了达到这一目的，需要定期对其各个参数进行测量，即测机(monitor)。传统的光刻测机包括套刻对准测量(overlay monitor),最佳焦距测量(bestfocus monitor)等。通常每个参数的测量都需要单独的控片(control wafer),并单独进行测量计算。对于套刻对准测量，还需要预先准备前层。对于最佳焦距的测量，通常是采用临界尺寸-扫描电子显微镜(⑶-SEM)来进行测量晶圆表面的关键尺寸(CD)，并结合不同的曝光能量点，得到CD与焦距(focus)之间的关系，描绘出泊松曲线(poisson curve),从该曲线中得到最佳焦距,然而由于泊松曲线受环境等因素的影响较明显，故得出的结果说服力不强，且由于受外部影响，很容易在测量过程中报错，加之该方法测量所需时间较长(约5分钟)，这无形中给制造部门和工程部门都带来不必要的劳动，浪费时间，不利于高效生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种掩膜版、晶圆和测机方法，合并套刻对准测量和最佳焦距测量，减少对控片的使用，提高测机的准确性和效率。为解决上述技术问题，本发明提供一种掩膜版，用于光刻机测机时使用，包括多个套刻标记和多个曝光对准标记。进一步的，对于所述的掩膜版，所述套刻标记包括多个位于掩膜版周围的粗对准标记和一个精对准标记。进一步的，对于所述的掩膜版，所述粗对准标记的对准精度小于所述精对准标记的对准精度。进一步的，对于所述的掩膜版，所述粗对准标记为4个。进一步的，对于所述的掩膜版，所述精对准标记位于掩膜版中心。进一步的，对于所述的掩膜版，所述曝光对准标记位于精对准标记一侧。进一步的，对于所述的掩膜版，所述曝光对准标记包括第一方向标记和第二方向
己 O进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一方向标记和第二方向标记相互垂直。本发明提供一种晶圆，用于曝光机测机，包括空片及形成于所述空片上的多个单元，所述多个单元利用如权利要求I至7中任一项所述的掩膜版形成。进一步的，对于所述的晶圆，所述多个单元形成在一材料层，所述材料层形成于所述空片上。进一步的，对于所述的晶圆，所述材料层为二氧化硅层。进一步的，对于所述的晶圆，所述材料层的厚度为80(Γ1200埃。进一步的，对于所述的晶圆，晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的单元数目多余其他行数目。进一步的，对于所述的晶圆，靠近晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的一行的单元数目多余远离晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的一行的单元数目。进一步的，对于所述的晶圆，所述多个单元具有不同的高度。
本发明提供一种测机方法，包括利用如上所述的掩膜版，对如上所述的晶圆进行曝光，其中，曝光时指定一单元的焦距为最佳焦距；在套刻机台上进行套刻精度和最佳焦距的测量与计算。进一步的，对于所述的测机方法，在曝光后，测量之前，还包括如下过程对所述晶圆进行显影。本发明提供的掩膜版、晶圆和测机方法，通过将套刻标记和曝光对准标记整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前层结构的晶圆，使得套刻精度和最佳焦距的测量同时进行，且仅需一次曝光，节约了测机时间、控片的使用量并解决了现有工艺测量最佳焦距时易出错的问题，同时本测机方法受环境影响小，得到的结果有效性强，从而节省了人力财力，大大提高了生产效率。
图I为本发明实施例的掩膜版的结构示意图；图2为本发明实施例的晶圆的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明掩膜版作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，本发明中出现的“上”、“下”为二维平面中的位置关系，而不是立体结构的叠层；本发明附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请参考图I，本发明实施例提供一种掩膜版1，用于光刻机测机时使用，包括多个套刻标记(overlay mark)2和多个曝光对准标记(alignment mark)3 ;其中,所述套刻标记2包括多个位于掩膜版I周围的粗对准标记(search mark)2a和一个(或多个)精对准标记(EGA mark) 2b，优选的，所述粗对准标记2a为4个，可以分布在掩膜版I的四角；显然，所述粗对准标记2a的数量及分布可不限于本实施例所述的情况，比如可以在掩膜版I的四边各一个。所述粗对准标记2b的对准精度小于所述精对准标记2a的对准精度。针对不同的工艺要求，也可以没有精对准标记2b，采用粗对准标记2a替代精对准标记2b。本实施例具有一个精对准标记2b，所述精对准标记2b位于掩膜版I的中心。请继续参考图I，所述曝光对准标记3位于精对准标记2b的一侧，其位置可以如本图中所示，位于精对准标记2b下方且位于掩膜版I下方两个粗对准标记2a所在直线的上方。优选的，本实施例中所述曝光对准标3记包括第一方向标记3b和第二方向标记3a两个标记，且所述第一方向标记3b和第二方向标记3a相互垂直。通常来说，用作曝光对准的标记具有一对相互垂直的标记就能够达到所需的对准，故可以不需增加多个曝光对准标记。请参考图2，本发明实施例提供一种晶圆4，用于光刻机测机，具体的，可用于测量套刻对准和最佳焦距，包括所述空片上形成有一材料层，其可以为物化性能较稳定的材料，本实施例中为二氧化硅(SiO2)层，所述材料层(即二氧化硅层)的厚度为80(Γ1200埃，优选的，可以为1000埃。对形成有二氧化硅层的空片进行光刻、刻蚀工艺，形成一用于测机时的前层；
请参考图2，其中，所述前层包括多个如上所述的掩膜版的单元5，所述单元5的数目可设定在跟曝光程序(recipe)相适应的范围内，本实施例中，为奇数个，例如可以为7个、9个、11个、13个、15个等，在此为11个。具体的，所述多个单元5满足如下特征多个单元5成多行排列，本实施例中对行数的命名按照扫描式(scanner)曝光形成单元的先后顺序命名，本实施例具有三行，其中，多个单元5以晶圆4中心单元(第六单元)SO为中心，其所在行为第二行7，其上为第一行6，其下为第三行8，第二行7的单元5数目多余其他行数目。具体的，本实施例中第一行具有3个单元5，第二行具有5个单元5，第三行具有3个单元5。对于其他可行的行数超过三行的设计，应当满足如下分布条件靠近晶圆4中心单元Stl所在行的一行的单元5数目多余远离晶圆4中心单元Stl所在行的一行的单元数目。所述单元5的数目也可以为偶数个，此时中心单元为两个，如当为12个时，其中心单元为第六单元和第七单元，即晶圆中心到第六单元和第七单元的距离相等，其他分部情况与奇数个单元5时相同。采用上述分部情况能够合理的利用晶圆的空间，也便于设计制造，同时有效性较佳。所述单元5的高度可以为多种状态，本实施例中，从第一单元S_5至第i^一单元S5逐渐升高，即第一单元S_5最低，第二单元s_4高于第一单元s_5，第三单元s_3高于第二单元S_4，依次类推，第十一单元S5具有最高高度，具体的，可以为二氧化硅层的厚度，即1000埃。上述各单元的高度可以按照公差为100埃的等差数列排列，也可以不限于此公差或等差数列，可由实际设备本身性能和曝光程序的设定不同而另行设定。在其他实施例中，可以为从第一单元S_5至第十一单元S5逐渐降低，可以第一单元s_5的高度为二氧化硅层的厚度，即1000埃，也可以按照等差数列排列。还可以是各单元5高低交错排列的布局。采取各个单元5不等高的设计使得在曝光过程中承载晶圆的台子(wafer stage)不进行上下的移动，如此能够减少wafer stage的损耗,减少由于多方向运动而可能带来的系统误差，还能够有效的节省时间，并且能够在套刻机台测量后较好的表征出最佳焦距曲线，从而进一步得到最佳焦距。对于偶数个单元5的前层结构，其与奇数个单元5的前层结构相差不大，业内人员可依本实施例进行灵活变动，本申请不另行描述。本发明实施例提供一种测机方法，使得套刻精度和最佳焦距的测量同时进行并一次曝光完成，包括采用如上所述的掩膜版作为测机光罩，采用上述的晶圆作为测机晶圆(即控片)，进行曝光；设定曝光程序使得曝光时指定一单元的焦距为最佳焦距，本实施例中，设定晶圆中心单元的焦距为最佳焦距；接着对经曝光的晶圆进行显影处理；之后在套刻机台上进行套刻精度和最佳焦距的测量与计算，在测量时可对程序进行相应的优化，以达到一次测量即可获取套刻精度和最佳焦距。与现有技术相比，本发明提供的掩膜版、晶圆和测机方法，通过将套刻标记和曝光对准标记整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前层结构的晶圆，使得套刻精度和最佳焦距的测量同时进行，且仅需一次曝光，节约了测机时间、控片的使用量并解决了现有工艺测量最佳焦距时易出错的问题，同时本测机方法受环境影响小，得到的结果有效性强，从而节省了人力财力，大大提高了生产效率。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之 内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种掩膜版，用于曝光机测机，其特征在于，包括 多个套刻标记和多个曝光对准标记。
2.如权利要求I所述的掩膜版，其特征在于，所述套刻标记包括多个位于掩膜版周围的粗对准标记和一个精对准标记。
3.如权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述粗对准标记的对准精度小于所述精对准标记的对准精度。
4.如权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述粗对准标记为4个。
5.如权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述精对准标记位于掩膜版中心。
6.如权利要求5所述的掩膜版，其特征在于，所述曝光对准标记位于精对准标记一侧。
7.如权利要求6所述的掩膜版，其特征在于，所述曝光对准标记包括第一方向标记和第二方向标记。
8.如权利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述第一方向标记和第二方向标记相互垂直。
9.一种晶圆，用于曝光机测机，其特征在于，包括 空片及形成于所述空片上的多个单元，所述多个单元利用如权利要求I至7中任一项所述的掩膜版形成。
10.如权利要求9所述的晶圆，其特征在于，所述多个单元形成在一材料层，所述材料层形成于所述空片上。
11.如权利要求10所述的晶圆，其特征在于，所述材料层为二氧化硅层。
12.如权利要求10所述的晶圆，其特征在于，所述材料层的厚度为8001200埃。
13.如权利要求9所述的晶圆，其特征在于，晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的单元数目多余其他行数目。
14.如权利要求13所述的晶圆，其特征在于，靠近晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的一行的单元数目多余远离晶圆中心单元或晶圆中心点所在行的一行的单元数目。
15.如权利要求14所述的晶圆，其特征在于，所述多个单元具有不同的高度。
16.—种测机方法,其特征在于,包括 利用如权利要求rs中任一项所述的掩膜版，对如权利要求扩15中的任一项的晶圆进行曝光，其中，曝光时指定一单元的焦距为最佳焦距； 在套刻机台上进行套刻精度和最佳焦距的测量与计算。
17.如权利要求16所述的测机方法，其特征在于，在曝光后，测量之前，还包括如下过程对所述晶圆进行显影。
全文摘要
本发明公开了一种掩膜版、晶圆和测机方法，通过将套刻标记和曝光对准标记整合到一片掩膜版上，并以此掩膜版制造出具有前层结构的晶圆，使得套刻精度和最佳焦距的测量同时进行，且仅需一次曝光，节约了测机时间、控片的使用量并解决了现有工艺测量最佳焦距时易出错的问题，同时本测机方法受环境影响小，得到的结果有效性强，从而节省了人力财力，大大提高了生产效率。
文档编号G03F7/20GK102799062SQ20121031270
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者孙贤波, 李钢 申请人:上海宏力半导体制造有限公司