一种掩膜版及套刻精度的测量方法
【专利摘要】本发明提供一种掩膜版及套刻精度的测量方法，掩膜版外围区具有多个第一标记A和第二标记B，如此在整个晶圆曝光完成后，每个曝光单元的外围区会相交，从而一个曝光单元的第一标记A和第二标记B会分别于相邻曝光单元的第二标记B和第一标记A进行嵌套，在此基础上测量相嵌套的第一标记A和第二标记B的关系，可以确定第一层的曝光单元间的套刻精度，从而较好的把握产品的初始状况，并且将所测得的第一层的曝光单元间的套刻精度上传先进过程控制系统，能够把握后续各层的曝光单元间的套刻精度和该系列产品的整体状况，非常符合实际生产需要。
【专利说明】一种掩膜版及套刻精度的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种掩膜版及套刻精度的测量方法。
【背景技术】
[0002]集成电路的生产制造是将一系列的电路图采用适当的方法映射到多个材料层中，而每层之间是有着必然的物理关联。那么，每一层就必须达到和前层在一定范围内的对准，即层间套刻精度(inter-field overlay),同时,每层在曝光后具有多个曝光单元,每个曝光单元之间的关系，即曝光单元间的套刻精度(intra-field overlay)同样能够影响产品的质量。随着大规模集成电路工艺的发展，特征尺寸(CD)缩小到32nm节点以及更小时，套刻精度(overlay)逐渐成为限制工艺发展的瓶颈，通常，能否控制第三层通孔(contact)和第二层多晶娃(poly),第二层多晶娃和第一层的有源区(active area)的层间套刻精度是一个很大的挑战，显然的，首层曝光单元间的套刻精度的优劣将更直接的影响后续各层的曝光单元间的套刻精度，进而将会很大程度上影响集成电路的生产，决定着产品的良率。
[0003]在传统的套刻精度测量过程中，第一层是不进行测量的，即第一层的曝光单元间的套刻精度如何是不得而知，如图1所示，在第一层曝光SlOO之后会继续进行第二层曝光S101，之后进行测量第二层与第一层的层间套刻精度S102，之间没有曝光单元间的套刻精度的测量过程。其实，由于作为首层，也缺少具有标记的前层/或标记来进行第一层曝光单元间的套刻精度的测量。也就是说，其第一层布局质量的优劣完全依赖于曝光机的本身精度，在曝光过后是没办法进行测量得到的。显然，这种依赖完全是在“赌博”，不具备令人信服的可靠性。可见，如何有效掌控曝光后的第一层的曝光单元间的套刻精度，即单个单元(byshot)的缩放率(mag),偏移量(shift)和旋转度(rotation)等,还是一个巨大的挑战，同时也是一个必须要尽早解决的问题，能否较好的解决这一问题，将很大程度上决定产品的质量，同时将会减少成本投入。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种掩膜版及套刻精度的测量方法，以解决现有技术中第一层在曝光后曝光单元间的套刻精度不可控的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种掩膜版，包括:
[0006]图案区及外围区；
[0007]所述外围区具有用于对准的多个第一标记A及多个第二标记B，其中，第一标记A与第二标记B具有不同的尺寸。
[0008]进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一标记A和第二标记B的数量各为2个。
[0009]进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一标记A和第二标记B沿顺时针排列顺序为AABB。
[0010]进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一标记A和第二标记B的数量各为4个。
[0011]进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一标记A和第二标记B沿顺时针排列顺序为ABABABABο
[0012]进一步的，对于所述的掩膜版，所述第一标记A和第二标记B的形状均为矩形。
[0013]本发明提供一种套刻精度的测量方法，其特征在于，包括:
[0014]利用如上所述的掩膜版对晶圆进行第一层曝光，形成多个曝光单元，其中，相邻两个曝光单元具有如下状态:一个曝光单元的第一标记A与另一个曝光单元的第二标记B嵌套；
[0015]测量嵌套的第一标记A和第二标记B之间的关系，以获取第一层的曝光单元间的套刻精度。
[0016]进一步的，对于所述的套刻精度的测量方法，所述嵌套的第一标记A和第二标记B之间的关系包括:横向偏移差异、纵向偏移差异、横向缩放差异、纵向缩放差异及旋转差异中的一种或多种。
[0017]进一步的，对于所述的套刻精度的测量方法，还包括:将所述第一层的曝光单元间的套刻精度上传至先进过程控制系统。
[0018]进一步的，对于所述的套刻精度的测量方法，将所述第一层的曝光单元间的套刻精度上传至先进过程控制系统后，还包括如下步骤:
[0019]对经过第一层曝光工艺的晶圆进行第二层曝光工艺；
[0020]测量第二层曝光工艺与第一层曝光工艺的层间套刻精度。
[0021]与现有技术相比，在本发明提供的掩膜版及套刻精度的测量方法中，其外围区具有多个第一标记A和第二标记B，如此在整个晶圆曝光完成后，每个曝光单元的外围区会相交，从而一个曝光单元的第一标记A和第二标记B会分别于相邻曝光单元的第二标记B和第一标记A进行嵌套，在此基础上测量相嵌套的第一标记A和第二标记B的关系，可以确定第一层的曝光单元间的套刻精度，从而较好的把握产品的初始状况。
[0022]进一步的，将所测得的第一层的曝光单元间的套刻精度上传先进过程控制系统，能够把握后续各层的曝光单元间的套刻精度和该系列产品的整体状况，非常符合实际生产需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有工艺测量套刻精度的流程示意图；
[0024]图2为本发明实施例的测量套刻精度的流程示意图；
[0025]图3为本发明实施例一提供的掩膜版的示意图；
[0026]图4为本发明实施例一提供的曝光单元间的套刻精度的测量方法的示意图；
[0027]图5为本发明实施例二提供的掩膜版的示意图；
[0028]图6为本发明实施例二提供的曝光单元间的套刻精度的测量方法的示意图。【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的掩膜版及套刻精度的测量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。
[0030]请参考图2，如步骤S200所示，对晶圆(自然，为了达到保证一系列所有的产品有一个稳定的变动曲线(lot to lot variation),优选为从第一批至最后一批皆采用本方法)采用本发明所提供的掩膜版(具体掩膜版将在下文讲述)进行第一层曝光；之后执行步骤S201，测量第一层的曝光单元间的套刻精度，以确定曝光后的图形布局，为了达到较好的概率效果，在晶圆上均匀的选取20个或以上的曝光单元(由于相邻曝光单元的外围区会叠力口，故对曝光单元的选择可以不限于相邻的曝光单元)，依据本发明提供的掩膜版所具有的特征进行测量(具体测量方法将在下文讲述)，同时，将所测量的结果传送到先进过程控制系统(Advanced Process Control system, APC),以作为下一批测量时的基准进行比较，如此能够较好的掌控批与批之间的差异；接着，执行步骤S202，进行第二层曝光；和步骤S203，测量第二层与第一层的层间套刻精度，此时，所上传到先进过程控制系统的测量结果也可以用来作为该步骤时的一个参照，以确定第二层的曝光单元间的套刻精度。一般而言，集成电路的制造不会仅有两层，可继续形成后续各层并测量各层的曝光单元间的套刻精度和层间套刻精度。具体的，可将相关制程参数比如曝光能量(energy)，焦距(focus)，对准偏移(OVLoffset)等上传先进过程控制系统，此处不再赘述。
[0031]实施例一
[0032]如图3所示，本实施例提供一种掩膜版300，具体的，包括图案区302及外围区301 ;所述外围区301具有用于对准的多个第一标记A及多个第二标记B，其中，第一标记A与第二标记B具有不同的尺寸和/或形状。在本实施例中，所述第一标记A和第二标记B形状相同，尺寸不同。具体的，所述第一标记A和第二标记B为尺寸(大小)不同的矩形，在本发明的其他实施例中，所述所述第一标记A和第二标记B也可以为其他形状，例如:三角形、菱形等，本申请对此不作限定。所述第一标记A和第二标记B各2个。如图所示，所述第一标记A和第二标记B沿顺时针排列顺序为AABB。其中，第一标记A和对侧的第二标记B中心共线，相对侧的第一标记A和第二标记B所在区域具有相同的纵向宽度或横向宽度，如图中纵向宽度303和横向宽度304所示。基于此设计，曝光后曝光单元间的第一标记A和第二标记B嵌套，从而能够较好的进行曝光单元间的套刻精度的测量。
[0033]请参考图4，其表达了曝光后相邻两个曝光单元之间的关系，该图仅仅示出了一个曝光单元400和其右侧相邻的另一个曝光单元401的关系，在实际生产中，所述一个曝光单元400四周都具有一个曝光单元，自然，另一个曝光单元401周围也是如此。在图4中，为了便于理解和说明，将一个曝光单元400用粗线画出，其实际规格与另一个曝光单元401相同(此处仅是为了说明线条粗细是为了区别两个曝光单元，在实际生产中，考虑到缩放率等问题，所述曝光单元有可能不完全相同)。如图4所示，一个曝光单元400中的第一标记A与另一个曝光单元401的第二标记B相嵌套。显然，最佳情况为第一标记A与第二标记B的中心重合且四边分别平行，这在实际生产中是很难达到的，因此我们需要测量相嵌套的两个标记的相对缩放率，偏移量和旋转度，比如可以以第二标记B为基准，测量第一标记A在X/Y方向上的缩放率，偏移量和旋转度，得到mag-X,mag-Y, shift-X, shift-Y, rot-X, rot-Y等，来判断第一层的曝光单元间的套刻精度的优劣状况，能够对产品的初始状态有较好的认知，利于保障后续各层的曝光单元间的套刻精度，并且能够方便解决在后续测量套刻精度中所出现的问题。同时，由于将测得的结果上传先进过程控制系统，所得的上述6个值进行统计分析，能够掌握整个系列产品的优良及相关特征。
[0034]实施例二[0035]如图5所示，本实施例提供一种掩膜版500，具体的，包括图案区502及外围区501 ;所述外围区501具有用于对准的多个第一标记A及多个第二标记B，其中，第一标记A与第二标记B具有不同的尺寸和/或形状。在本实施例中，所述第一标记A和第二标记B形状相同，尺寸不同。所述第一标记A和第二标记B各4个。如图所示，所述第一标记A和第二标记B间隔排列。所述外围区501四周分别分布I个第一标记A和I个第二标记B。其中，每个第一标记A/第二标记B与同侧第二标记B/第一标记A及对侧的第二标记B/第一标记A的中心共线，如图中所示,第二标记B与同侧的第一标记A，对侧的第一标记B中心共线。基于此设计，曝光后曝光单元间的第一标记A和第二标记B嵌套，从而能够较好的进行曝光单元间的套刻精度的测量。
[0036]请参考图6，其表达了曝光后相邻两个曝光单元之间的关系，该图仅仅示出了一个曝光单元600和其右侧相邻的另一个曝光单元601的关系，在实际生产中，所述一个曝光单元600四周都具有一个曝光单元，自然，另一个曝光单元601周围也是如此。在图6中，为了便于理解和说明，将一个曝光单元600用粗线画出，其实际规格与另一个单元601相同(此处仅是为了说明线条粗细是为了区别两个曝光单元，在实际生产中，考虑到缩放率等问题，所述曝光单元有可能不完全相同)。如图所示，一个曝光单元600中的第一标记A，第二标记B分别与另一个曝光单兀601的第二标记B,第一标记A相嵌套。显然,最佳情况为相嵌套的标记中心重合且四边分别平行，同样的，我们需要测量相嵌套的两个标记的相对缩放率(mag)，偏移量(shift)和旋转度(rot)，比如可以以标记B为基准，测量标记d’在X/Y方向上的缩放率，偏移量和旋转度，得到mag-X, mag-Y, shift-X, shift-Y, rot-X, rot-Y等,来判断第一层的曝光单元间的套刻精度的优劣状况，能够对产品的初始状态有较好的认知，利于保障后续各层的曝光单元间的套刻精度，并且能够方便解决在后续测量套刻精度中所出现的问题。同时，由于将测得的结果上传先进过程控制系统，所得的上述6个值进行统计分析，能够掌握整个系列产品的优良及相关特征。
[0037]与现有技术相比，在本发明两个实施例提供的掩膜版及套刻精度的测量方法中，其外围区具有多个第一标记A和第二标记B，如此在整个晶圆曝光完成后，每个曝光单元的外围区会相交，从而一个曝光单元的第一标记A和第二标记B会分别于相邻曝光单元的第二标记B和第一标记A进行嵌套，在此基础上测量相嵌套的第一标记A和第二标记B的关系，可以确定第一层的曝光单元间的套刻精度，从而较好的把握产品的初始状况，并且将所测得的第一层的曝光单元间的套刻精度上传先进过程控制系统，能够把握后续各层的曝光单元间的套刻精度和该系列产品的整体状况，非常符合实际生产需要。
[0038]本发明可以适用于所有采用先进过程控制系统的光刻逻辑过程(logic Iithoprocess)。
[0039]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，其特征在于，包括:图案区及外围区； 所述外围区具有用于对准的多个第一标记A及多个第二标记B，其中，第一标记A与第二标记B具有不同的尺寸。
2.如权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记A和第二标记B的数量各为2个。
3.如权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记A和第二标记B沿顺时针排列顺序为AAro。
4.如权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记A和第二标记B的数量各为4个。
5.如权利要求4所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记A和第二标记B沿顺时针排列顺序为ABABABAB。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记A和第二标记B的形状均为矩形。
7.一种套刻精度的测量方法，其特征在于，包括: 利用如权利要求1至6中的任一项所述的掩膜版对晶圆进行第一层曝光，形成多个曝光单元，其中，相邻两个曝光单元具有如下状态:一个曝光单元的第一标记A与另一个曝光单元的第二标记B嵌套； 测量嵌套的第一标记A和第二标记B之间的关系，以获取第一层的曝光单元间的套刻精度。
8.如权利要求7所述的套刻精度的测量方法，其特征在于，所述嵌套的第一标记A和第二标记B之间的关系包括:横向偏移差异、纵向偏移差异、横向缩放差异、纵向缩放差异及旋转差异中的一种或多种。
9.如权利要求7所述的套刻精度的测量方法，其特征在于，还包括:将所述第一层的曝光单元间的套刻精度上传至先进过程控制系统。
10.如权利要求9所述的套刻精度的测量方法，其特征在于，将所述第一层的曝光单元间的套刻精度上传至先进过程控制系统后，还包括如下步骤: 对经过第一层曝光工艺的晶圆进行第二层曝光工艺； 测量第二层曝光工艺与第一层曝光工艺的层间套刻精度。
【文档编号】G03F1/42GK103454852SQ201210183489
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】舒强, 黄宜斌 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司