用于背面光刻工艺的对准标记及其对准方法

文档序号:8519582阅读:1859来源:国知局
用于背面光刻工艺的对准标记及其对准方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及半导体器件制造技术,尤其涉及光刻工艺中采用的对准标记及其对准方法。
【背景技术】
[0002]光刻技术是大规模集成电路制造技术的基础,其在很大程度上决定了集成电路的集成度。所谓光刻是通过曝光将掩模板上的图案转印到涂有光刻胶的晶片上,显影后掩模板的图案将出现在晶片上。
[0003]光刻工艺中非常关键的步骤是将掩模板与晶片对准。在集成电路的制造过程中,通常需要在晶片上曝光几层甚至几十层的掩模图案以形成完整的电路结构。在多次光刻中,除了第一次光刻之外,其余次光刻在曝光前都需要将用于该次光刻的掩模板与晶片上已曝光的第一层图案或者前一层或几层的图案精确对准。光刻的套刻精度控制决定了集成电路的复杂度和功能密度。
[0004]对于BSI/3D (背面照明/三维)IC (集成电路)工艺设计,需要在晶片背面进行若干光刻工艺,如图1所示。具体地,图1示出了载体晶片101和位于载体晶片101上的器件晶片102,其中在器件晶片102的背面上进行若干背面工艺103。这些工艺需要高精度,例如要求层到层套刻精度小于0.1 μ m (微米)。
[0005]然而,在正面工艺期间使用的常规对准标记对于背面工艺而言是没有用处的。换言之,正面工艺所采用的对准标记无法用于背面光刻工艺。因此,目前没有有用的对准标记供光刻工具来进行背面光刻对准。
[0006]另外,由于光刻工具的限制,对准系统具有一定的移动范围。如图2所示,其示出了移动范围201。只有位于移动范围内的标记才能被检测到。而且,对于给定的标记坐标,其搜索区域是特定的,不同类型的标记具有不同的搜索区域。对准标记的搜索区域须在对准系统的移动范围内。搜索区域的范围通常可以从40微米到200微米。一般地,搜索区域依赖于套刻精度和标记设计。套刻精度越小,搜索区域也越小。
[0007]鉴于正面工艺所用标记和光刻工具的诸多限制,晶片通常使用划线槽来进行背面光刻对准。如图3所示,其示出了一个示例晶片划线槽301。利用晶片划线槽对准方法,可使层到层套刻精度达到小于60微米。通过利用套刻补偿方法,可使套刻精度达到小于I微米。但是,该精度仍然无法满足要求。例如,如图4所示,使用晶片划线槽对准方法时,明显存在套刻不对准的现象。此外,在使用划线槽进行对准的情况下,晶片需要返工很多次来去除光刻胶。
[0008]因此,需要一种能够提高背面光刻工艺对准精度的创新对准方法。

【发明内容】

[0009]有鉴于此,本发明提供了一种用于背面光刻工艺的对准标记及其对准方法,用于提高背面光刻工艺的对准精度。
[0010]根据本发明的一个方面,提供一种用于背面光刻工艺的对准标记。该对准标记包括:第一部分结构,其由四个对准栅条组形成第一方形形状;以及环绕第一部分结构的第二部分结构,其由四个独立的对准栅条作为四条边形成第二方形形状,第二方形形状与第一方形形状构成回字形且两个方形形状的相应边相互平行。
[0011]优选地,在第一部分结构中,两个沿第一方向设置的第一对准栅条组和两个沿与第一方向垂直的第二方向设置的第二对准栅条组以四象限的形式相互交错排列成方形,其中第一方向和第二方向与第二方形形状的两组对边分别平行。
[0012]优选地,两个第一对准栅条组分别位于第一部分结构的第二和第四象限,且两个第二对准栅条组分别位于第一部分结构的第一和第三象限。
[0013]优选地,第一对准栅条组包括沿第一方向相互平行设置的多个第一对准栅条,且第二对准栅条组包括沿第二方向相互平行设置的多个第二对准栅条。
[0014]优选地,第一对准栅条组中的多个第一对准栅条均匀地间隔开,并且第二对准栅条组中的多个第二对准栅条均匀地间隔开。
[0015]优选地,分别位于第一部分结构的第一和第四象限的两个对准栅条组中的所有对准栅条的宽度均为Wl且所有平行相邻的两个对准栅条之间的间隔距离均为D1,分别位于第一部分结构的第二和第三象限的其它两个对准栅条组中的所有对准栅条的宽度均为W2且所有平行相邻的两个对准栅条之间的间隔距离均为D2,其中Wl不等于W2且Dl不等于D2。
[0016]优选地,这种特殊对准标记的大小为550 μ m*550 μ m。
[0017]优选地,这种特殊对准标记的材料选自金属、氧化物、SiN以及Si中的任何一种或多种。
[0018]根据本发明的另一个方面,提供一种用于背面光刻工艺的对准方法。该方法至少包括以下步骤:在晶片正面上增加曝光并形成两个或更多个如前所述的特殊对准标记;根据特殊对准标记的位置坐标来识别出这种特殊对准标记;以及将晶片正面上的特殊对准标记与掩模上的相应对准标记进行对准以用于背面光刻,其中晶片正面上的对准标记与掩模上的相应对准标记是镜像对称的。
[0019]优选地,在晶片正面上形成上述特殊的对准标记之前,首先确定要形成这种特殊对准标记的位置的精确坐标。
[0020]另外,可在晶片正面上随机设置这种特殊对准标记的位置。
[0021]根据本发明的又一个方面,提供一种掩模板。该掩模板包括两个或更多个与如前所述的特殊对准标记镜像对称的对准标记。
[0022]根据本发明的再一个方面,提供一种半导体晶片。该半导体晶片包括两个或更多个如前所述的特殊对准标记。
[0023]本发明所提供的这种特殊的对准标记具有大的搜索区域。利用这种特殊的对准标记,可使背面光刻工艺的搜索区域从40微米*40微米提高到200微米*200微米,并使套刻精度达到小于0.1微米,从而显著地提高了背面光刻工艺的对准精度,改善了器件性能。
【附图说明】
[0024]通过结合附图阅读以下的详细描述可以更好地理解本发明所公开的示例性实施例,在附图中:
[0025]图1示出了背面工艺期间的器件结构剖面示意图;
[0026]图2示出了对准系统的移动范围的示意图;
[0027]图3示出了晶片上的用于对准的划线槽的示意图;
[0028]图4示出了利用晶片划线槽进行背面光刻对准时存在的套刻不对准现象;
[0029]图5示出了根据本发明一个示例性实施例的位于晶片上的对准标记,其中对准标记被设置在晶片上的特殊区域;
[0030]图6示出了根据本发明一个示例性实施例的对准标记的放大示意图;
[0031]图7示出了根据本发明另一个示例性实施例的对准标记的放大示意图;
[0032]图8示出了根据本发明一个示例性实施例的对准方法的流程图;以及
[0033]图9示出了使用根据本发明一个示例性实施例的对准方法所实现的套刻精度示意图。
[0034]为了说明简洁,附图示出一般的构造方式,且省略公知特征和技术的描述和细节,以避免不必要地混淆对本发明所述实施例的讨论。此外,附图中的各要素不一定按比例绘制。举例而言,附图中一些要素的尺寸可能相对于其它要素被放大来帮助改善对本发明各实施例的理解。不同附图中的相同附图标记表示相同要素,而类似附图标记可能但不一定表示类似要素。
【具体实施方式】
[0035]以下参照附图对本发明进行详细说明。应当理解,下面的详细描述本质上仅为示例性的,并且不旨在
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