一种监控晶圆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种监控晶圆及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体加工工艺中，overlay是光刻工艺中最主要的监控项目之一，其直接反映 了图形间的套准状况。作为overlay的测量机台的如aestorQ7 (5)设备，其稳定的测量 工艺是数据真实的必然前提，也是产品质量的可靠保障。
[0003] 在半导体制造行业内，QuaestorQW5)系列机台的overlay测量工艺稳定性监控， 通常包括两个方面；其一，单一机台在长期生产过程中的测量结果是否一致；其二，多个机 台在同期内的测量结果是否一致。不管是单一机台测量还是多个机台监控，都是通过定期 测量特定晶圆（wafer)上的box-in-box结构来实现。一般制作上述特定监控晶圆有两种 方法；第一种方法，用两层刻蚀工艺形成box-in-box结构，会带来较大工艺套准误差，实际 监控晶圆的box-in-box结构的准度很难控制在0/0;第二种方法，用单层刻蚀工艺直接形 成box-in-box结构则需要额外制作掩模板，成本较高，但上述两种方法都有各自弊端。
[0004] 如果W上述第一种方法为例，采用报废产品上的晶圆，通过测量两层刻蚀（Etch) 工艺形成的box-in-box结构，示意图如图1所示，该测量结果包括两层图形形成时的套准 误差。由于存在两层图形工艺的套准误差，根据上述测量结果不能确定中也值，即不能确定 哪个数值是目标值，因此目标不确定。另外，如果W平均值作为目标值，且此套准误差是固 定的，则当该监控晶圆失效或者损坏时，找不到具有相同套准误差（即相同目标值）的替代 晶圆。因此，采用两层刻蚀的方法得到的监控晶圆不具有可替代性。
【发明内容】
[0005](-）要解决的技术问题
[0006] 针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何使得监控使用的wafer具有可替 代性。
[0007](二）技术方案
[0008] 为解决上述问题，本发明提供了一种监控晶圆，所述监控晶圆具有外盒结构，所述 外盒结构的内边缘与外边缘为同也图形。
[0009] 进一步地，所述监控晶圆的图形形状为圆形或方形。
[0010] 进一步地，所述监控晶圆为方形时，所述监控晶圆在四边方向的内边缘与外边缘 之间的距离均相同。
[0011] 进一步地，所述监控晶圆的内边缘的边长为20um，外边缘为的边长为30um。
[0012] 进一步地，不同的监控晶圆上内边缘与外边缘之间的距离不唯一，根据所述监控 晶圆的使用场景选择内边缘与外边缘不同距离的监控晶圆。
[0013] 进一步地，所述监控晶圆的中也值为零，有明确的目标值，当机台目标值漂移时， 及时进行调整。
[0014] 进一步地，当机台上正在使用的监控晶圆损坏时，用具有相同外盒结构的监控晶 圆替代即可。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种监控晶圆制备方法，包括：在晶圆上刻 蚀形成具有外盒结构的监控晶圆，所述外盒结构的内边缘与外边缘为同也图形。
[0016] 进一步地，所述刻蚀形成具有外盒结构的监控晶圆具体包括：
[0017] 首先刻蚀出所述外盒图形的外边缘，再刻蚀出所述外盒图形的内边缘；
[0018] 或者首先刻蚀出所述外盒图形的内边缘，再刻蚀出所述外盒图形的外边缘；
[0019] 或者同时刻蚀出外盒图形的外边缘和内边缘。
[0020] 进一步地，所述监控晶圆的图形形状为圆形或方形。
[0021] 进一步地，所述监控晶圆为方形时，所述监控晶圆在四边方向的内边缘与外边缘 之间的距离均相同。
[0022] 进一步地，所述监控晶圆的内边缘的边长为20um，外边缘的边长为30um。
[002引 （S)有益效果
[0024] 本发明提供了一种监控晶圆及其制备方法，其中该监控晶圆具有外盒结构，所述 外盒结构的内边缘与外边缘为同也图形。本发明通过将单层刻蚀得到的具有外盒结构的晶 圆作为监控晶圆，由于现有技术中包括外盒结构和内盒结构需要经过两层刻蚀才能得到， 而该监控晶圆只具有外盒结构，即进行单层刻蚀即可得到，单层刻蚀就不会有两层图形之 间的套准误差，能够实现在X方向和Y方向的中也值均为零，具有明确的目标值，当机台的 目标值出现漂移等异常情况时，可W及时确认和调整。当已有的监控晶圆出现破损时，可W 立即用具有相同外盒结构的晶圆进行替换，具有可替代性。
【附图说明】
[00巧]图1为现有技术中监控晶圆的box-in-box结构示意图；
[0026] 图2为本发明实施例中提供的一种监控晶圆的外盒结构设计示意图；
[0027] 图3为本发明实施例提供的图形为同也圆的外盒结构设计图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029] 现有技术的图1中监控晶圆（wafer)包括外盒结构01和内盒结构02,外盒结构 01即outerbox,内盒结构02即innerbox,对于如aestorQ7 (5)系列机台的监控晶圆为 方形，其中innerbox是边长为lOum的方形，outerbox的内边缘是边长为20um的方形， outerbox的外边缘是边长为30um的方形。
[0030] 采用现有技术的监控晶圆得到的测量结果为X方向；（x2-xl)/2 ;Y方向；（y2-yl) /2,其中xl为外盒结构01的右侧内边缘与内盒结构02的右侧外边缘之间的距离，x2为外 盒结构01的左侧内边缘与内盒结构02的左侧外边缘之间的距离，yl为外盒结构01的上 侧内边缘与内盒结构02的上侧外边缘之间的距离，y2为外盒结构01的下侧内边缘与内盒 结构02的下侧外边缘之间的距离。
[0031] 上述外盒结构01和内盒结构02是通过两层刻蚀得到的图形，该两层图形形成时 存在套准误差，由于该监控晶圆完成后套准误差就已经固定，当失效或损坏时不容易找到 替换晶圆进行替换。
[0032] 本实用新型实施例中提供了一种监控晶圆，该监控晶圆具有外盒结构01，外盒结 构的内边缘S2与外边缘S1为同也图形。
[0033] 优选地，上述监控晶圆的图形形状为圆形或方形，当然，还可W根据机台的情况选 择其他形状的监控晶圆，但是需要保证监控晶圆的外边缘与内边缘是同也的图形，可W是 同也圆，还可W是其它形状的同也图形。例如，如图3所示，外边缘和内边缘为同也圆的监 控晶圆图形结构。本实施例中的机台为如aestorQ7 (5)系列的机台，因此选择监控晶圆 的图形结构为方形，示意图如图2所示。其中外盒结构的外边缘用S1表示，内边缘用S2表 示，xl'为外盒结构01的右侧外边缘S1与内边缘S2之间的距离，x2'为外盒结构01的左 侧外边缘S1与内边缘S2之间的距离，yl'为外盒结构01的上侧外边缘S1与内边缘S2之 间的距离，y2'为外盒结构01的下侧外边缘S1与内边缘S2之间的距离。
[0034] 根据图2可知，当监控晶圆为方形时，监控晶圆在四边方向的内边缘与外边缘之 间的距离均相同。对于监控晶圆的内边缘与外边缘之间的距离大小可W根据需要进行调 整，只要保证监控机台能够识别调整后的外边缘与内边缘，并能用于计算即可。
[0035] 另外，不同的监控晶圆上内边缘与外边缘之间的距离不唯一，根据监控晶圆的使 用场景选择内边缘与外边缘不同距离的监控晶圆。优选地，本实施例中的监控晶圆的内边 缘的边长为20um，外边缘的边长为30um。
[0036] 本实施例中的监控晶圆的中也值为零，有明确的目标值，当机台目标值漂移时，可 及时进行调整。W本实施例中的监控晶圆为例，得到的检测结果为：
[0037]X方向；（x2, -xl，）/2;
[003引Y方向；（y2, -yl，）/2。
[0039] 采用本实施例中的监控晶圆由于只有一层刻蚀图形，因此得到的测量结果不包括 两层图形之间的套准误差，在X方向和Y方向的中也值(即设计值)为零，同时本实施例中的 监控晶圆还具有一个优点；当机台上正在使用的监控晶圆损坏时，用具有相同外盒结构的 监控晶圆替代即可。
[0040]W下分别对现有技术中具有两层图形的监控晶圆和本实施例中的单层只具有外 盒结构的监控晶圆在H个不同机台上分别在五个时间点测量同一片晶圆上的同一个图形 结构得到的监测结果如下：
[0041]
【主权项】
1. 一种监控晶圆，其特征在于，所述监控晶圆具有外盒结构，所述外盒结构的内边缘与 外边缘为同心图形。
2. 如权利要求1所述的监控晶圆，其特征在于，所述监控晶圆的图形形状为圆形或方 形。
3. 如权利要求2所述的监控晶圆，其特征在于，所述监控晶圆为方形时，所述监控晶圆 在四边方向的内边缘与外边缘之间的距离均相同。
4. 如权利要求3所述的监控晶圆，其特征在于，所述监控晶圆的内边缘的边长为20um， 外边缘为的边长为30um。
5. 如权利要求1所述的监控晶圆，其特征在于，不同的监控晶圆上内边缘与外边缘之 间的距离不唯一，根据所述监控晶圆的使用场景选择内边缘与外边缘不同距离的监控晶 圆。
6. 如权利要求1所述的监控晶圆，其特征在于，所述监控晶圆的中心值为零，有明确的 目标值，当机台目标值漂移时，及时进行调整。
7. 如权利要求1所述的监控晶圆，其特征在于，当机台上正在使用的监控晶圆损坏时， 用具有相同外盒结构的监控晶圆替代即可。
8. -种监控晶圆制备方法，其特征在于，包括：在晶圆上刻蚀形成具有外盒结构的监 控晶圆，所述外盒结构的内边缘与外边缘为同心图形。
9. 如权利要求8所述的监控晶圆制备方法，其特征在于，所述刻蚀形成具有外盒结构 的监控晶圆具体包括： 首先刻蚀出所述外盒图形的外边缘，再刻蚀出所述外盒图形的内边缘； 或者首先刻蚀出所述外盒图形的内边缘，再刻蚀出所述外盒图形的外边缘； 或者同时刻蚀出外盒图形的外边缘和内边缘。
10. 如权利要求8所述的监控晶圆制备方法，其特征在于，所述监控晶圆的图形形状为 圆形或方形。
11. 如权利要求10所述的监控晶圆制备方法，其特征在于，所述监控晶圆为方形时，所 述监控晶圆在四边方向的内边缘与外边缘之间的距离均相同。
12. 如权利要求11所述的监控晶圆制备方法，其特征在于，所述监控晶圆的内边缘的 边长为20um，外边缘的边长为30um。
【专利摘要】本发明公开了一种监控晶圆及其制备方法，其中该监控晶圆具有外盒结构，所述外盒结构的内边缘与外边缘为同心图形。本发明通过将单层刻蚀得到的具有外盒结构的晶圆作为监控晶圆，由于现有技术中包括外盒结构和内盒结构需要经过两层刻蚀得到才能得到，而该监控晶圆只具有外盒结构，即进行单层刻蚀即可得到，单层刻蚀就不会有两层图形之间的套准误差，能够实现在X方向和Y方向的中心值均为零，具有明确的目标值，当机台的目标值出现漂移等异常情况时，可以及时确认和调整。当已有的监控晶圆出现破损时，可以立即用具有相同外盒结构的晶圆进行替换，具有可替代性。
【IPC分类】H01L21-673, H01L21-66
【公开号】CN104810302
【申请号】CN201410032441
【发明人】张彦平
【申请人】北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月23日