半导体器件的形成方法及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体器件的形成方法及检测方法中，在形成背面标记后，在晶圆的正面进行两次曝光，获得第一标记和第二标记，则可以通过现有的设备对所述第一标记和第二标记进行检测，从而由第一标记和第二标记的相互关系得知器件的结构情况，避免了手动操作带来的风险，同时由于所述第一标记和第二标记位于同一层面内，读数不精确的问题也得到解决，还能够很大程度上节省人力物力，有利于高效生产。
【专利说明】半导体器件的形成方法及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法及检测方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路的快速发展，各种需求也日趋复杂。微机电系统(MicroElectroMechanical Systems, MEMS)发展历史虽然已有数十年的时间，但近年来随着智能手机、汽车电子、医疗电子、物联网等产业的快速发展，对陀螺仪、射频(RF)MEMS元件、MEMS麦克风等MEMS元件产品的需求量持续攀升。这也就在MEMS元件的制造过程中不可避免的要面对各种挑战。
[0003]在MEMS元件的顶层晶圆过程(Cap Wafer Process)中，通常需要在背面形成背面标记，之后通过曝光机台对准背面标记，再按照掩膜版图形1:1的比例在晶圆正面曝光，得到正面标记，为了得知形成的定向自组装(DirectedSelf_Assembly,DSA)层的情况,需要所述背面标记和正面标记尽可能的重叠。
[0004]技术人员是需要了解这两种标记的重叠情况，而目前业内的做法大多数是采用红外线透射来检测两种标记的重叠情况。目前，这种设备可分为自动和手动两种，而对于一些企业而言，可能由于某些因素而不具备高价格的自动检测设备，而手动操作的设备必然会带来更多的风险，并且对于大批量的生产，采用手动操作需要耗费很大的人力和时间，是不现实的。同时，采用红外线透射来检测会由于背面和正面的焦距不同而导致影像模糊，因此读数不能够保证精确。
[0005]因此，能否解决上述问题，对于提高生产效率，保证产品的良率，有着重大的意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种半导体器件的形成方法及检测方法，以解决现有工艺中的检测方法成本高、风险大影响的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括:
[0008]提供晶圆，所述晶圆的背面形成有背面标记；
[0009]在所述晶圆的正面进行第一次曝光，形成第一标记；
[0010]将所述晶圆旋转180°，进行第二次曝光，形成第二标记。
[0011]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述第一标记和第二标记皆包括OM标记和OVL标记。
[0012]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述OM标记包括两个X标记和两个Y标记。
[0013]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述X标记和Y标记间隔的均匀排列在晶圆外围。
[0014]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述X标记皆有多个刻度，所述两个X标记分别为第一 X标记和第二 X标记，所述第一 X标记的长度大于第二 X标记的长度。
[0015]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述第一 X标记的每个刻度的宽度大于所述第二 X标记的每个刻度的宽度。
[0016]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述第一 X标记的相邻刻度之间的距离小于所述第二 X标记的相邻刻度之间的距离。
[0017]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述Y标记由所述X标记以晶圆中心为轴旋转90°得到。
[0018]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述OVL标记位于所述晶圆中心。
[0019]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述OVL标记呈中心对称结构。
[0020]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述OVL标记包括4个大标记和4个小标记。
[0021]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述OVL标记呈九宫格排列。
[0022]可选的，对于所述的半导体器件的形成方法，所述九宫格中间一格空置。
[0023]本发明提供一种对如上所述的半导体器件的形成方法得到的器件进行检测的方法，包括:
[0024]米用光学显微镜检测所述OM标记在X和Y方向的位移偏差；
[0025]采用套刻检测装置检测所述OVL标记在X和Y方向的位移和放大偏差、旋转偏差和正交偏差；
[0026]由检测到的OM标记和OVL标记的偏差结果判断器件的结构优劣。
[0027]可选的，对于所述的半导体器件的检测方法，检测所述OM标记的度量范围为O?7.5 μ m0
[0028]可选的，对于所述的半导体器件的检测方法，检测所述OVL标记的度量范围为O?5 μ m0
[0029]本发明提供的半导体器件的形成方法及检测方法中，在形成背面标记后，在晶圆的正面进行两次曝光，获得第一标记和第二标记，则可以通过现有的设备对所述第一标记和第二标记进行检测，从而由第一标记和第二标记的相互关系得知器件的结构情况，避免了手动操作带来的风险，同时由于所述第一标记和第二标记位于同一层面内，读数不精确的问题也得到解决，还能够很大程度上节省人力物力，有利于高效生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例的半导体器件的形成方法具有背面标记的晶圆的示意图；
[0031]图2为本发明实施例的半导体器件的形成方法中进行第一次曝光的示意图；
[0032]图3为本发明实施例的半导体器件的形成方法中进行第二次曝光的示意图；
[0033]图4为本发明实施例的半导体器件的形成方法中第一次曝光后的俯视图；
[0034]图5为本发明实施例的半导体器件的形成方法中第一 X标记的结构示意图；
[0035]图6为本发明实施例的半导体器件的形成方法中第二 X标记的结构示意图；
[0036]图7为本发明实施例的半导体器件的形成方法中OVL标记的结构示意图；
[0037]图8为本发明实施例的半导体器件的形成方法中第二次曝光后的俯视图；
[0038]图9为本发明实施例的半导体器件的检测方法中OM标记的位置关系示意图。【具体实施方式】
[0039]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的半导体器件的形成方法及检测方法作进一步详细说明。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，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。
[0040]如图1所示，首先提供晶圆10，所述晶圆10的背面形成有背面标记M，例如可以是位于同一直径上的两个背面标记Ml和M2，其将用作为后续工艺的对准标记，也如【背景技术】中所述，在进行正面曝光后形成正面标记，使得背面标记和正面标记重叠，以就此判断DSA层是否具有偏差。由于焦距的问题，红外分析很难精确的测量。
[0041]请参考图2，经分析，所述偏差包括光罩与晶圆之间的偏差，在此为便于说明，假设光罩和晶圆各具有一平面坐标系，在经过对准后，两个平面坐标系应当重叠，然而实际上不会完全重叠，那么就是所述光罩与晶圆10之间的偏差，记为S。在曝光的过程中也会具有曝光偏差，记为W，则背面标记Ml与正面标记Al (由于晶圆的对称性，以一侧为例，下同)的偏差即为S+W。如图3所示，经过研究发现，若在此基础上将晶圆10旋转180°，并再次曝光，则背面标记M2与该次曝光所得的正面标记BI的偏差为W-S，那么两次曝光后的正面标记A2与BI间的偏差则为2W，而通常S相比W是很小的，也就是说S对DSA层的偏差影响是可以忽略的，而测量两次曝光后的正面标记间的偏差，即2W，是可以采用现有设备进行的，同时能够保证精度，故可以通过两次曝光形成两次标记，来判断DSA层的情况。
[0042]图4~图9将详细阐述两次曝光过程形成的标记。如图4所示，在晶圆的正面进行第一次曝光，形成第一标记，具体的，所述第一标记包括OM标记和OVL标记。为了便于说明，以晶圆圆心为原点引入XOY直角坐标系，所述OM标记包括两个X标记,第一 X标记(记为Xl)和第二 X标记(记为X2)，两个Y标记，第一 Y标记(记为Yl)和第二 Y标记(记为Y2)。所述两个X标记靠近X轴，位于晶圆的外围并以Y轴呈轴对称分布，将X轴、Xl和X2以O为轴顺时针旋转90°，即得到两个Y标记。这里是对X标记和Y标记的结构关系进行描述，本领域技术人员应当理解。所述OVL标记是为了测量例如旋转、正交和放大率等因素而引入的，其整体位于晶圆的中心，其包括4个大标记(记为Cl)和4个小标记(记为C2)，所述OVL标记呈九宫格排列，例如可以为第一排3个大标记，第二排首为一个大标记，中间为空，第二排末为一个小标记，第三排为3个小标记，即OVL标记从排列顺序上是中心对称的。
[0043]请参考图5和图6，其分别为Xl和X2的结构示意图，Xl和X2的长度不同，比如可以是Xl的长度大于X2的长度，Xl和X2皆包括相同数目的刻度，优选为奇数个，且每个刻度具有一定的宽度，在此，Xl的刻度的宽度大于X2的刻度的宽度，例如Xl的刻度的宽度可以为6000nm，X2的刻度的宽度可以为4000nm。Xl和X2的每个刻度间的距离在本标记内相同，不同标记的刻度间的距离可以不同，例如Xl的刻度的间距为2000nm，X2的刻度的间距为3000nm。每个标记的 中间刻度的高度优选为高于其他刻度，而所述其他刻度的高度优选为相等，以便能够直观的得到中心位置，例如非中间刻度的高度为6000nm，则中间刻度的高度可以为9000nm或者lOOOOnm，从而既有利于分辨，又不至于高度差过大导致标记畸形，影响测量。
[0044]请参考图7，其为OVL标记的示意图，Cl和C2可以采用现有样式的OVL标记，即包括两个X方向的线条和两个Y方向的线条，C2可以是在Cl的基础上进行缩小，也可以是将线条的长度和间距按需求缩短。具体线条结构和排列情况在此不进行赘述。
[0045]接着，请参考图8，将所述晶圆旋转180°，进行第二次曝光，形成第二标记。由于是经180°旋转后按照相同的光罩和相同的曝光设定得到，故所述第二标记与第一标记呈中心对称，例如Xll与Xl中心对称。图8中OVL标记的线条粗细不同是为了区别两次曝光。
[0046]在经过两次曝光后，得到的第一标记和第二标记则可用于检测，从而能够得到DSA层的分布情况。对由所述的半导体器件的形成方法得到的器件进行检测的方法，包括:
[0047]米用光学显微镜检测所述OM标记在X和Y方向的位移偏差，例如可以使用ADI(After Development Inspection)设备进行检测第一次曝光获得的OM标记和第二次曝光获得的OM标记之间的位置关系。如图9所示，X2和Xll在X方向的偏差为0，通常X2和Xll在X方向的偏差可能不是0，则通过上述对X标记的刻度及刻度间距的设定，可以通过计算相对应的刻度之间的距离来算得X方向的偏差。例如可以以中间刻度为准进行计算，也可以事先将X2和Xll的刻度前端(或中轴线等)对应关系统计出来，例如若XlI的第一刻度和X2的第一刻度前端对齐，则X方向偏差为9000nm。考虑到还存在X21和XI，可以将两组结果进行结合来得到实际X方向偏差。同理，Y21和Yl，Yll和Y2则用来测量Y方向的偏差。本方法检测所述OM标记的可度量范围为0-7.5 μ m,精度可达0.5 μ m。
[0048]米用套刻检测(overlay)装置,例如可以是KLA_tencor的型号为archer5的套刻检测设备，检测所述OVL标记在X和Y方向的位移(shift)和放大偏差(Exp)、旋转偏差(Rot)和正交偏差(Non-orth)。即通过测量C21和Cl，Cll和C2之间位置关系获得所述OVL标记在X和Y方向的位移和放大偏差、旋转偏差和正交偏差。该方法业内人士应当熟悉，不再赘述。本方法检测所述OVL标记的可度量范围为0-5 μ m，精度可达0.001 μ m。
[0049]由检测到的OM标记和OVL标记的偏差结果判断器件的结构优劣。例如在此可以是检测DSA层的分布情况。
[0050]上述方案中提供的半导体器件的形成方法及检测方法，通过对晶圆进行第一次曝光，并紧跟着将晶圆旋转180°，继续进行第二次曝光，获得具有中心对称结构的第一标记和第二标记，则通过测量第一标记和第二标记之间的相互关系，就能够判断出器件的分布是否合理，从而避免了采用红外线检测由于焦距不同而导致的精度问题，同时杜绝了人工操作可能带来的不良影响，既有效的利用了现有设备，又节省了大量资金和人力，对高效生产具有重大的意义。
[0051]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】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供晶圆，所述晶圆的背面形成有背面标记； 在所述晶圆的正面进行第一次曝光，形成第一标记； 将所述晶圆旋转180°，进行第二次曝光，形成第二标记。
2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一标记和第二标记皆包括OM标记和OVL标记。
3.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述OM标记包括两个X标记和两个Y标记。
4.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述X标记和Y标记间隔的排列在晶圆外围，并皆为轴对称结构。
5.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述X标记皆有多个刻度，所述两个X标记分别为第一 X标记和第二 X标记，所述第一 X标记的长度大于第二 X标记的长度。
6.如权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一X标记的每个刻度的宽度大于所述第二 X标记的每个刻度的宽度。
7.如权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一X标记的相邻刻度之间的距离小于所述第二 X标记的相邻刻度之间的距离。
8.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述Y标记由所述X标记以晶圆中心为轴旋转90°得到。
9.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述OVL标记位于所述晶圆中心。
10.如权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述OVL标记呈中心对称结构。
11.如权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述OVL标记包括4个大标记和4个小标记。
12.如权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述OVL标记呈九宫格排列。
13.如权利要求12所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述九宫格中间一格空置。
14.对如权利要求2?13任意一项所述的半导体器件的形成方法得到的器件进行检测的方法，其特征在于，包括: 采用光学显微镜检测所述OM标记在X和Y方向的位移偏差； 采用套刻检测装置检测所述OVL标记在X和Y方向的位移和放大偏差、旋转偏差和正交偏差； 由检测到的OM标记和OVL标记的偏差结果判断器件的结构优劣。
15.如权利要求14所述的半导体器件的检测方法，其特征在于，检测所述OM标记的度量范围为0?7.5μπι。
16.如权利要求14所述的半导体器件的检测方法，其特征在于，检测所述OVL标记的度量范围为O、μ m。
【文档编号】H01L21/02GK103832966SQ201210485213
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月23日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】王清蕴, 袁立春, 严轶博, 杨晓松, 郭亮良 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司