一种改善光刻对位能力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善光刻对位能力的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在硅衬底上形成零层光刻对准标记图形；2）通过刻蚀工艺在硅衬底上刻蚀出深度为沟槽；3）对硅片进行后道工序。本发明的关键点在于：改变传统零层必须采用较深的刻蚀深度的惯常思维，反其道而行之，采用浅刻蚀的方法，将对位标记的刻蚀深度定义在（埃）（埃）范围内，得到了非常理想的光刻对对位标记的识别能力，降低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位的可控性和稳定性，取得了意想不到的良好效果。这种逆向思维所产生的技术方案，对于改进生产质量具有非常优异的效果，操作简单，易于实施，并且能够降低成本，从而提高了整体效益。
【专利说明】一种改善光刻对位能力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体【技术领域】，尤其涉及改善光刻对位能力的技术问题，降低光刻 和刻蚀成本等技术。
【背景技术】
[0002] 目前大多数外延工艺，通常会用零层标记（Zero layer)来定义零对位标记，为后 续的光刻步骤提供对准服务。零层标记的形成通常是以零层掩膜板作光刻后，通过刻蚀在 硅片表面刻出一个硅的凹槽。外延后额光刻工序则通过对准这个凹槽来进行光刻对准。但 是，随着外延生长，离子注入和退火等工艺影响，零层标记的台阶，形貌会逐渐变差，往往会 造成外延后光刻对准的困难。
[0003] 传统观念认为：对位标记刻蚀越深，越容易被后续的光刻步骤识别，这样后续光刻 步骤对前层的漂移（overlay)就越小，而且容易控制。因此现有工艺中，对位标记的刻蚀深 度为一般较深4000A)，有些晶圆厂把深度控制在2000A-4000A之间。如附图1所示， 对位标记刻蚀深度为4000Λ，后续注入工艺的光刻步骤要和对位标记进行对准，而且光刻 步骤完成后，还要在线量测光刻图案漂移的大小（即overlay的大小)。
[0004] 例如，现有技术中国专利201210341696. 5,就是对零层对准标记进行补刻蚀工作， 其目的是为了达到零层对准标记所需的刻蚀深度，这样的做法将会导致工艺更加复杂，成 本提高。更为重要的是，实际生产中发现：尽管对位标记的刻蚀深度很深，后续光刻步骤对 前层的漂移还是很大，而且很不稳定。如附图2所示overlay的长期曲线，晶圆和晶圆之 间，批次和批次之间都有较大的差异。在此状况下，光刻的反馈系统很难发挥作用，光刻工 艺的可控性变差，同时，造成光刻的返工频率增加，成本提高。而且，晶圆的对位漂移偏大， 直接影响晶圆的电学性能。
[0005] 因此，有必要提出改进的方案来克服上述缺点。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种改善光刻对位能力的方法，其能 够提高光刻工艺对对位标记的识别能力，降低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位 的可控性和稳定性。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：一种改善光刻对位能力的方法， 包括如下步骤：
[0008] 1)在娃衬底上形成零层光刻对准标记图形；
[0009] 2)通过刻蚀工艺在硅衬底上刻蚀出深度为500A、.1000A沟槽；
[0010] 3)对硅片进行后道工序。
[0011] 作为本发明所述的改善光刻对位能力的方法的一种优选方案，所述步骤1)中，利 用光刻工艺，在硅衬底上进行光学显影，形成零层光刻对准标记图形。
[0012] 作为本发明所述的改善光刻对位能力的方法的一种优选方案，所述步骤1)中，
[0013] a)在硅衬底上沉积一层刻蚀阻挡层；
[0014] b)涂布光刻胶覆盖刻蚀阻挡层的上表面；
[0015] c)显影后，去除部分光刻胶至刻蚀阻挡层的上表面，于剩余光刻胶中形成沟槽；
[0016] d)再以刻蚀阻挡层为掩膜，沿沟槽继续刻蚀，在硅衬底上形成500Λ?ΚΧ)0Α深度 的沟槽；
[0017] e)利用灰化和化学清洗方法去除剩余的光刻胶，在硅衬底上形成按一定图形排列 的一定深度的沟槽，用于后续各层光刻胶显影时的对位标记。
[0018] 作为本发明所述的改善光刻对位能力的方法的一种优选方案，所述硅衬底上的对 位标记沟槽的刻蚀深度为600Α?900Λ。
[0019] 作为本发明所述的改善光刻对位能力的方法的一种优选方案，所述硅衬底上的对 位标记沟槽的刻蚀深度为800Λ。
[0020] 本发明所述技术方案的技术效果在于：本方法大大提高了光刻工艺对对位标记的 识别能力，降低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位的可控性和稳定性，使晶圆和晶 圆之间，批次和批次之间的漂移量的差异变小，光刻返工频率降低，生产成本降低。同时对 位标记的刻蚀深度变浅，使刻蚀时间变短，机台使用效率提高。本发明的关键点在于：改变 传统零层必须采用较深的刻蚀深度的惯常思维，反其道而行之，采用浅刻蚀的方法，将对位 标记的刻蚀深度定义在500/\ (埃）-1000Α (埃）范围内，得到了非常理想的光刻对对位标 记的识别能力，降低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位的可控性和稳定性，取得了 意想不到的良好效果。这种逆向思维所产生的技术方案，对于改进生产质量具有非常优异 的效果，操作简单，易于实施，并且能够降低成本，从而提高了整体效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为现有技术有关零层对位标记的光刻与刻蚀示意图。
[0022] 图2为刻蚀深度为4000埃时，后续光刻步骤对前层的漂移（overlay)的长期曲线 示意图，其中横坐标为晶圆批次。纵坐标为Overlay (当层对前层的漂移量），单位是μ m(微 米）。
[0023] 图3为本发明所述实施例的零层对位标记的光刻与刻蚀示意图。
[0024] 图4为本发明所述实施例的零层对位标记和后续光刻步骤对前层的漂移的关系 示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明做详细说明。
[0026] 光刻工艺在半导体工艺中被广泛运用，通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特 征图形的部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在 晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。光刻是所有半导体基本工艺中最关键之 一。光刻确定了器件的关键尺寸。光刻过程中的错误可造成图形歪曲或套准不好，最终可 转化为对器件的电特性产生影响。
[0027] 本发明的关键点在于，改变传统零层较深的刻蚀深度，采用浅刻蚀的方法，将对位 标记的刻蚀深度定义在500-1000A范围内，得到了理想的光刻对对位标记的识别能力，降 低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位的可控性和稳定性。
[0028] 实施例一
[0029] 如图3所示，其示出了零层对位标记光刻与刻蚀的工作状态示意图，图的上方为 采用了浅刻蚀方法后的硅衬底示意图，图的下方为设置高压阱（HVPWELL和HVNWELL)后的 示意图。具体包括如下步骤：在硅衬底上形成零层光刻对准标记；通过刻蚀工艺在硅衬底 上刻蚀出深度为500.A沟槽；对硅片进行后道工序。
[0030] 其中所述形成零层光刻对准标记图形这一步骤中，可以利用光刻工艺，在硅衬底 上进行光学显影，形成零层光刻对准标记图形。
[0031] 也可以采取如下所述步骤形成零层光刻对准标记：
[0032] a)在硅衬底上沉积一层刻蚀阻挡层；
[0033] b)涂布光刻胶覆盖刻蚀阻挡层的上表面；
[0034] c)显影后，去除部分光刻胶至刻蚀阻挡层的上表面，于剩余光刻胶中形成沟槽；
[0035] d)再以刻蚀阻挡层为掩膜，沿沟槽继续刻蚀，在硅衬底上形成500A?Ι000Α深度 的沟槽；
[0036] e)利用灰化和化学清洗方法去除剩余的光刻胶，在硅衬底上形成按一定图形排列 的一定深度的沟槽，用于后续各层光刻胶显影时的对位标记。
[0037] 下述实施例中不再赘述。
[0038] 实施例二
[0039] 如图3所示，其他步骤相同；在硅衬底上形成零层光刻对准标记图形；通过刻蚀工 艺在硅衬底上刻蚀出深度为800Λ沟槽；对硅片进行后道工序。
[0040] 实施例三
[0041] 如图3所示，其他步骤相同；在硅衬底上形成零层光刻对准标记图形；通过刻蚀工 艺在硅衬底上刻蚀出深度为1000Λ沟槽；对硅片进行后道工序。
[0042] 实施例四
[0043] 如图3所示，其他步骤相同；通过刻蚀工艺在硅衬底上分别刻蚀出深度为600A、 900Λ、丨500Λ、2000Λ、3500Λ、4000/U 4500Λ等多个沟槽；然后对硅片进行后道工 序。
[0044] 前述实施例的零层对位标记和后续光刻步骤对前层的漂移的关系示意图详细请 参见附图4.
[0045] 经过实验对比分析发现，当对位标记刻蚀深度较浅的时候（范围：500-1000Α)， 后续光刻步骤具有最小，最稳定的对位漂移。因此，本发明改变了传统观念中对于零层对位 标记应当采用较深的刻蚀深度的一贯做法，逆向思维，采用浅刻蚀的方法，将对位标记的刻 蚀深度定义在500-丨000Α，取得了意想不到的良好效果。如图4所示，是对位标记的刻蚀深 度和后续光刻步骤漂移大小的关系曲线示意图，对位标记深度在500-1000/\的时候，后续 光刻步骤的漂移量较小，而且在该深度范围内，光刻对位的漂移量相对稳定。同时，大大提 高了光刻工艺对对位标记的识别能力，降低了后续光刻步骤的漂移量，提高了光刻对位的 可控性和稳定性，使晶圆和晶圆之间，批次和批次之间的漂移量的差异变小，光刻返工频率 降低，生产成本降低。同时对位标记的刻蚀深度变浅，使刻蚀时间变短，机台使用效率提高。 [0046] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术 方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种改善光刻对位能力的方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 在硅衬底上形成零层光刻对准标记图形； 2) 通过刻蚀工艺在硅衬底上刻蚀出深度为500?1000埃沟槽； 3) 对娃片进彳了后道工序。
2. 根据权利要求1所述的改善光刻对位能力的方法，其特征在于：所述步骤1)中，利 用光刻工艺，在硅衬底上进行光学显影，形成零层光刻对准标记图形。
3. 根据权利要求1所述的改善光刻对位能力的方法，其特征在于：所述步骤1)中， a) 在硅衬底上沉积一层刻蚀阻挡层； b) 涂布光刻胶覆盖刻蚀阻挡层的上表面； c) 显影后，去除部分光刻胶至刻蚀阻挡层的上表面，于剩余光刻胶中形成沟槽； d) 再以刻蚀阻挡层为掩膜，沿沟槽继续刻蚀，在硅衬底上形成500?1000埃深度的沟 槽； e) 利用灰化和化学清洗方法去除剩余的光刻胶，在硅衬底上形成按一定图形排列的一 定深度的沟槽，用于后续各层光刻胶显影时的对位标记。
4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的改善光刻对位能力的方法，其特征在于： 所述步骤2)硅衬底上的对位标记沟槽的刻蚀深度为600?900埃。
5. 根据权利要求4所述的改善光刻对位能力的方法，其特征在于：所述步骤2)硅衬底 上的对位标记沟槽的刻蚀深度为800埃。
【文档编号】G03F7/20GK104281020SQ201310285937
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】胡骏 申请人:无锡华润上华科技有限公司