一种光刻对准标记及其对准方法技术

本发明专利技术公开了一种光刻对准标记，包括多个等间距平行设置的栅格条，所述多个栅格条的中心位置均垂直固定于一个长矩形条，用于光刻机对准的标记以及使用该标记的对准方法，以实现光刻机在套刻时不同结构之间的精准定位，利用这种对准标记可以在不同层图形之间产生设计者需要的偏移距离，可以利用少量的掩膜版图案在不同层图形之间根据需要产生不同偏移距离的一系列类似结构的电路。利用这种光刻对准标记产生的类似结构，可以用来研究结构在某个方向上结构变化对其电路性能的影响。

Alignment mark and alignment method for lithography

The invention discloses a photolithographic alignment mark, which comprises a plurality of grid bars arranged in parallel with equal spacing, and the center positions of the multiple grid bars are perpendicularly fixed to a long rectangular bar for the alignment mark of the photolithographic machine and the alignment method using the mark, so as to realize the accurate determination between different structures of the photolithographic machine in the overlay process. Bit, using this alignment marker, the offset distance needed by the designer can be generated between different layers of graphics, and a series of similar circuits with different offset distances can be generated between different layers of graphics by using a small number of mask patterns. Similar structures produced by this photolithographic alignment marker can be used to study the effect of structural changes on the circuit performance in a certain direction.

【技术实现步骤摘要】
一种光刻对准标记及其对准方法
本专利技术涉及光刻机
，尤其涉及光刻对准标记及其对准方法。
技术介绍
自半导体制造开始以来，随着集成电路制造业的迅猛发展，线宽尺寸不断减小，器件的尺寸一直在缩小，这一切变化的关键是光刻技术对光刻工艺以及光刻系统相关的精度要求也越来越高，其中光刻对准技术作为光刻的三大核心技术之一。光刻工序是半导体生产中形成掩膜的过程。光刻会涉及工件装载、工件待加工区域与掩膜版对准、工件曝光和工件卸载等基本步骤，尤其涉及到工件图案需要进行多层曝光的情况下，工件待加工区域与掩膜版的精确对准是确保在线宽不断缩小情况下工件被正确加工的前提，当图形被准确的投影到工件待加工区域或新一层图形准确的套准投影在先前已形成图形的工件待加工区域上时，对当前层的曝光，可以实现图形从掩膜版到基底的准确转移。当光刻工序的完成需要多次曝光，为保证产品的性能，每一层的掩膜图形都需要准确重叠。其工作过程是：逐一曝光完介质基片上所有的图形，然后更换介质基片，直至曝光完所有的介质基片；当对介质基片进行工艺处理结束后，更换掩模版图形，接着在介质基片上曝光第二层图形，进行重复曝光，就必须要求第二层掩模曝光的图形和第一层掩模曝光准确的套叠在一起，这个过程称之为套刻。套刻时每层图形的曝光都需要一块掩模板，每一块掩模板在曝光前都需要与先前曝光的图形确立正确的相对位置关系。但实际上由于各种系统误差和偶然误差的存在，导致了两层图形的位置发生了设计者所不需要的偏离。套刻精度是光刻机性能关键的指标。套准误差产生有很多种形式，包括平移、旋转、扩张等各种形式。不同的误差形式都会对曝光位置的偏移造成不同的影响。如果超过误差容忍度，则会产生各种问题，例如生产的电路可能会因为位移产生断路或短路，从而影响产品良率。根据前面所述，套刻需要通过对准来实现，对准是指测定介质基片上参考层图形的位置并调整曝光系统，使当前曝光的图形与介质基片上的图形精确重叠的过程。对准操作是由光刻机中的对准系统来完成的，而套刻误差则是衡量对准好坏的参数，它直接定量描述当前层与参考层之间的位置偏差。现有套刻检查的方法主要有两种：第一种方法是利用套刻测试设备测试特定标记来判断前后两个光刻层次重叠的好坏；第二种方法是人工在显微镜下读取相对位置来获得两个层次的套刻结果。其中，用于套刻测试设备测量的套刻标记，一般是由两个矩形或正方形图形组成，即在两个光刻层次分别放置一个矩形图形(通常为正方形)，两个正方形的中心重合，但大小不一样，因此小的正方形正好嵌套在大的正方形图形中。对准过程中观察掩模与介质基片上的对准标记，然后调节二者相对位置实现对准。通常这种类型的对准标记通常只能产生一种电路图案，但有些时候需要多种电路结构，这些电路在结构上类似，这些结构包括几个子结构，这些子结构之间相对位置依次变化。这种电路结构如果用前面的方法制备，曝光时就需要多个掩膜版图形来产生。本设计利用的对准标记可以产生多个这种情况的结构图案，而掩膜版图形只需要少量，大大提高了工作效率，节省了工作量。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出一种光刻对准标记以及使用该标记的对准方法，以实现光刻机在套刻时不同结构之间的精准定位。一种光刻对准标记，包括多个等间距平行设置的栅格条，所述多个所述栅格条的中心位置均垂直固定于一个长矩形条。优选地，所述栅格条的宽度和栅格条之间缝隙的宽度均相同。优选地，所述栅格条的宽度为1-3μm，每个栅格条之间缝隙的宽度均为1-3μm。优选地，所述栅格条的宽度为2μm，每个栅格条之间缝隙的宽度均为2μm。优选地，多个所述栅格条的长度从左至右呈均匀递增变化。优选地，所述栅格条的长度递增间隔与所述栅格条的宽度、栅格条之间缝隙的宽度均相同。优选地，所述矩形长条的宽度与所述栅格条的宽度相同。一种光刻对准标记的对准方法，包括以下具体描述：1)光刻时，两层图形的中心在某个方向上有一定的偏移距离，通过两层图形上的对准标记之间位置关系来确定两层图形结构之间的偏移距离的精确值；2)光刻时如果出现垂直方向上偏移误差时，两层对准标记上的水平方向上的长矩形条会产生不能重合的现象，调节介质基底的位置使得对准标记上的这个水平矩形条重合来避免这个偏移误差；当套刻时两层图形产生一定的角度旋转时，对准标记的栅格条也不能重合，通过这个水平矩形条重合来调整介质基底的位置，也可以两层图形结构得到精确对准；3)综合利用不同方向上的栅格条进行两层图形的对准标记的调整，就可以确定两层图形的对准位置和中心偏移距离。在本说明书的描述中，参考术语“一定的偏移距离”、“一定的角度”中的“一定”仅仅表示某种状态，并非必须达到的“偏移距离”或“角度”。本专利技术还提供一种使用该对准标记的对准方法，包括以下步骤：S1：在光刻机上曝光第一层图形时把图形四周的四个对准标记同时曝光到介质基片上，然后随着图形的金属层制备把第一层图形和其四周的对准标记同时制备到介质基片上。S2：利用光刻机曝光第二层图形结构时，如果要使掩膜版上的图形和第一层图形之间对准，要求两层图形之间没有相对位置的偏移，即两层图形结构间的中心重合，通过两层结构四周的对准标记完全重合就可以使得两层结构中心完全对准。S3：如果需要第二层图形的中心和第一层图形中心在某个方向上有一定的偏移距离，则两层图形的中心不重合，通过两层图形上的对准标记的栅格条之间位置关系来确定两层图形结构之间的偏移距离的精确值；当两层对准标记的栅格条或缝隙不是重合状态时，通过栅格条和缝隙的相对位置来进行两层图形的偏移距离的精确判断。S4：垂直于标记中7个栅格条的矩形长标记条，在对准时可以避免产生不需要的相对位置的误差。当垂直方向上出现不需要的偏移误差时，两层对准标记上的矩形长标记条就会产生不能重合的现象，那么在对准时调节介质基底的位置使得两层图形上的对准标记上的这个矩形长标记条重合就能避免此方向上的误差。当两层图形产生不必要的角度旋转时，对准标记的矩形长标记条也不能重合。通过这个矩形长标记条辅助调整，保证两层图形的精确对准定位。S5：综合利用不同方向上的栅格条进行两层图形的对准标记的调整，可以确定两层图形的对准位置和中心偏移距离。本专利技术提出的一种光刻对准标记可用于不同层结构进行套刻时其中心位置在某个方向上产生特定偏移距离时的精确对准定位；光刻机对准中的“套刻”概念就是在一个介质基片上做多次曝光图形，每次曝光图形称为“一层”。本专利技术中的有益效果：本专利技术提出一种光刻对准标记以及使用该标记的对准方法，以实现光刻机在套刻时不同图形结构之间的精准定位以及相对偏移距离的确定。利用这种对准标记可以在不同层结构之间产生设计者需要的偏移距离，利用少量的掩膜版图案可以根据需要得到电路结构中不同子结构之间不同的偏移值，从而产生的一系列类似电路结构，可以用来研究电路结构某种变化对其性能的影响。本专利技术利用对准标记可以产生多个结构图案，而掩膜版图形只需要少量，大大提高了工作效率。附图说明附图根据实施例1用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为掩膜版上图形四周对准标记示意图；图2为实施例1中提出的光刻机对准标志示意图；图3为本专利技术套刻标志在两层图案之间中心对准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻对准标记，其特征在于，包括多个等间距平行设置的栅格条，所述多个所述栅格条的中心位置均垂直固定于一个长矩形条。

【技术特征摘要】
1.一种光刻对准标记，其特征在于，包括多个等间距平行设置的栅格条，所述多个所述栅格条的中心位置均垂直固定于一个长矩形条。2.根据权利要求1所述的一种光刻对准标记，其特征在于，所述栅格条的宽度和栅格条之间缝隙的宽度均相同。3.根据权利要求2所述的一种光刻对准标记，其特征在于，所述栅格条的宽度为1-3μm，每个栅格条之间缝隙的宽度均为1-3μm。4.根据权利要求3所述的一种光刻对准标记，其特征在于，所述栅格条的宽度为2μm，每个栅格条之间缝隙的宽度均为2μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种光刻对准标记，其特征在于，多个所述栅格条的长度从左至右呈均匀递增变化。6.根据权利要求5所述的一种光刻对准标记，其特征在于，所述栅格条的长度递增间隔与所述栅格条的宽度、栅格条之间缝隙的宽度均相同。7.根据权利要求1所述的一种光刻对准标记，其特征在于，所述矩形长条的宽度与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永刚，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34