本发明专利技术公开了一种光刻对准的方法和装置。该光刻对准方法包括：a在衬底和掩模上分别形成衬底对准标记和掩模对准标记；b将激励电路连接到所述衬底对准标记或所述掩模对准标记，所述激励电路在与之连接的对准标记内部引入变化的电流和磁场；c将所述衬底对准标记和所述掩模对准标记相耦合；d测量表示所述耦合的强度的一个或多个参数；e将检测到所述一个或多个参数的最大值的掩模位置作为其对准位置；以及f将所述掩模移动到所述对准位置。本发明专利技术还公开了用于操作该光刻对准方法的装置。本发明专利技术的光刻对准方法和装置通过使用针对对准标记的电磁检测辅助手段，来实现衬底的对准。
【技术实现步骤摘要】
光刻对准方法和装置
本专利技术涉及半导体制造技术，特别是涉及一种用于光刻工艺中的对准方法和装置。
技术介绍
在半导体制造
，为了形成集成电路，需要进行光刻。光刻成本在整个衬底加工成本中几乎占到三分之一，耗费时间约占整个衬底加工工艺的40?60%，其重要性不言而喻。光刻工艺是一种用来去掉衬底表面层上所规定的特定区域的基本操作。 用于形成半导体器件的整个衬底是逐层的，每层中又是逐个结构设计完成的。如图1所示，一个或多个芯片电路设计图形210首先被转印到投影掩模200上，然后通过分阶段的光刻(UV)在衬底100上呈现出来。其中衬底100上覆盖氧化层120，之上继而涂覆有光刻胶130。图中未详细示出，实际上，需要多块投影掩模才能获得衬底表面的最终结构。光刻的每个阶段例如将一种材料的图形放置在衬底上，从而铺设不同材料制成的晶体管、接触、连接等。 为了使最终的器件能够正确地工作，每阶段放置的不同图形必须相互对准，例如接触、布线和晶体管之间必须均彼此对齐。因为最终的图形是用多个掩模按照特定的次序在衬底表面一层一层叠加建立起来的。图形定位的要求就好像是一幢建筑物每一层之间所要求的对准。如果某一层叠加出现定位不准，将会导致整个电路失效。 在实际操作中，利用衬底与投影掩模对准来保证图形能够被传送到衬底表面的合适位置。第一次光刻只是把掩模上的Y轴与衬底上的平边成90°。接下来的掩模都用对准标记与上一层带有图形的掩模对准。对准标记是一个特殊的图形，分布在每个芯片图形的边缘。经过刻蚀工艺对准标记就留在芯片表面，同时作为下一次对准使用。 目前的技术条件下，对准是光刻中最具有挑战性的操作。任何类型的误对准都可能引起短路和连接失败，这继而会影响生产力和生产利润。现在，图形密度趋于越来越大，诸如双重图形(double patterning)和193nm浸入式光刻之类的革新性技术不断涌现,这些因素共同在45nm技术节点及以下水平上提出了一组新的基于图形化的产量挑战，这一切使得对准的精确度变得更加关键。 目前广泛使用的光刻对准方法是光学对准。通过光学的手段将掩模上制作的标记与衬底上的标记相匹配，可以实现两个相继图形之间的对准。但是实现这类技术存在各种特定工艺限制(例如针对对准标记的材料、硅衬底的掺杂浓度)，或者需要特定的光学检测设备如红外灯、显微镜等。 如果能提供一种能够克服上述现有技术缺陷的新颖光刻对准方法，无疑是理想的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面，提出了一种用于实现光刻对准的方法，包括以下步骤: a在衬底和掩模上分别形成衬底对准标记和掩模对准标记； b将激励装置连接到所述衬底对准标记或所述掩模对准标记，所述激励装置在与之连接的对准标记内部引入变化的电流和磁场； C将所述衬底对准标记和所述掩模对准标记相耦合； d测量表示所述耦合的强度的一个或多个参数； e将检测到所述一个或多个参数的最大值的掩模位置作为其对准位置；以及 f将所述掩模移动到所述对准位置。 本专利技术的第二方面，提出了一种用于实现光刻对准的装置，包括: 工作台，包括: 托架，用于承载并固定衬底，所述衬底上形成有衬底对准标记；以及 驱动器，用于保持并移动掩模，所述掩模上形成有掩模对准标记； 激励装置，用于与所述衬底对准标记或所述掩模对准标记相耦合，所述激励装置在与之连接的对准标记内部引入变化的电流和磁场； 测量装置，用于当所述驱动器移动所述掩模使所述掩模对准标记与所述衬底对准标记相耦合时，测量表示所述耦合的强度的一个或多个参数；以及 处理装置，用于将所述测量装置检测到的所述一个或多个参数的最大值的掩模位置确定为对准位置，并控制所述工作台的驱动器将所述掩模移动到该对准位置。 根据本专利技术的光刻对准方法和装置，利用电磁检测辅助手段来实现掩模与衬底之间的对准。相对于现有技术中的光学对准方法，本专利技术的电磁检测辅助对准操作简便，其中对对准标记的形状、位置、材料等要求低，并且不需要昂贵的检测设备，具有较高的成本效.、/■ Mo 【附图说明】 通过结合附图来参考下文中对具体实施例的描述，可获得对本专利技术的原理、特征和优点的更好理解。附图中相同或相应的标号表示相应或相同的部分: 图1是典型的光刻中对准和曝光工艺步骤的示意图； 图2是掩模与衬底对准的示意性透视图； 图3是根据本专利技术的在衬底上设置对准标记的示意性平面图。 图4a和4b是根据本专利技术的用于实现电磁测量辅助光刻对准的系统的结构示意图； 图5是根据本专利技术的测量表示耦合强度的一个或多个参数的值的曲线图； 图6是根据本专利技术的用于实现光刻对准的方法的示意性流程图。 【具体实施方式】 如前所述，在半导体制造过程中，掩模与衬底之间的对准是影响整个光刻工艺步骤的关键因素之一。本专利技术的一个基本思想是，利用针对衬底上预先设置的对准标记的电磁检测来辅助实现掩模与衬底之间的机械对准。由于电磁检测操作方便、结果精确、对检测对象以及检测工具要求简单，因此电磁检测辅助对准方法具有良好的技术前景，可以成为光学对准方法的有效替代，甚至有望取代光学对准方法成为新一代通用光刻对准技术。 图2示出了光刻工艺中掩模与衬底对准的示意性透视图。图中高度示意性地示出了在光刻中需要互相对准的衬底100和掩模200。衬底100可以是任意材料，例如S1、Ge、绝缘体上硅SO1、绝缘体上锗G01、AL203或者玻璃等等。优选地，衬底100采用硅晶片。衬底100上具有电路图形110，其例如是已经通过部分光刻阶段形成于衬底上的晶体管、接触、布线等具有不同电路功能的集成电路的部分。在未完成所有的光刻之前，这些电路图形尚不能构成完整的器件，而是需要与后续转印到衬底上的电路图形依次正确连接。衬底100上还具有对准标记101，该对准标记用于帮助需要与晶片对准的掩模找到自己的正确位置。如图所示，对准标记101与电路图形110分隔开，其应当位于电路图形稀疏的区域，例如切片道或者衬底边缘，即尽可能地利用除电路图形所占用区域以外的剩余衬底面积。下面还将结合图3具体阐述这些对准标记的材料、位置、图案以及制作过程等。 掩模200包括基板和上层板，其中基板一般是精选的高平整度制版玻璃，选择主要基于玻璃的缺陷密度、紫外光透过率和温度膨胀系数等参数。上层板可以是具有极高分辨率的超微粒乳胶干版、具有良好耐磨性能的硬质铬版，或者能掩蔽紫外光而在可见光下呈半透明特性的“彩色版”等掩模材料。掩模200上同样具有电路图形210和对准标记201。如图所示，在衬底100的背部、电路图形稀疏的区域(例如切片道或衬底边缘)制作用于对准的标记101。掩模200上具有电路图形210，其例如是根据半导体器件和集成电路电学功能和制造工艺的要求，通过集成电路版图设计和精缩在掩模上刻成的部分芯片拓扑图形，在剩余的光刻阶段中通过曝光、显影等步骤将该拓扑图形转印到衬底上，进而可以通过刻蚀、剥离等后续步骤在衬底上形成新的一层晶体管、接触或布线等具有不同电路功能的集成电路的部分。掩模200上同样可以具有对准标记201，该对准标记201例如是在掩模上形成的金属标记，其可以位于掩模的上表面，也可以位于掩模的下表面。通过预先设定对准标记和电路图形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于实现光刻对准的方法，包括以下步骤：a在衬底和掩模上分别形成衬底对准标记和掩模对准标记；b将激励装置连接到所述衬底对准标记或所述掩模对准标记，所述激励装置在与之连接的对准标记内部引入变化的电流和磁场；c将所述衬底对准标记和所述掩模对准标记相耦合；d测量表示所述耦合的强度的一个或多个参数；e将检测到所述一个或多个参数的最大值的掩模位置作为其对准位置；以及f将所述掩模移动到所述对准位置。
【技术特征摘要】
1.一种用于实现光刻对准的方法，包括以下步骤: a在衬底和掩模上分别形成衬底对准标记和掩模对准标记； b将激励装置连接到所述衬底对准标记或所述掩模对准标记，所述激励装置在与之连接的对准标记内部引入变化的电流和磁场； c将所述衬底对准标记和所述掩模对准标记相耦合； d测量表示所述耦合的强度的一个或多个参数； e将检测到所述一个或多个参数的最大值的掩模位置作为其对准位置；以及 f将所述掩模移动到所述对准位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底对准标记或所述掩模对准标记是图形化的电磁薄膜。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述图形化的电磁薄膜的衬底对准标记是具有掺杂的S1、Ge、SOI或GOI的图形化区域。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述图形化的电磁薄膜是金属或磁材料薄膜。5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c中通过电磁耦合将所述掩模对准标记耦合到所述衬底对准标记。6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c中通过互感耦合将所述掩模对准标记耦合到所述衬底对准标记。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述激励装置是电感、磁力线圈或导电回路。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参数是所述掩模对准标记或所述衬底对准标记内部的电场强度、磁场强度、电感或电流，或者是所述掩模对准标记与所述衬底对准标记之间的互感抗或互作用力。9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c进一步包括利用驱动器驱动所述掩模相对于所述衬底移动多个相对位置，分别测量每个位置处的所述一个或多个参数。10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤e进一步包括绘制多个参数值的拟合曲线，并将与最接近曲线峰值的参数值对应的掩模位置确定为对准位置。11.一种用于实现光刻对准的装置，包括: 工作台，包括: 托架，用于承载并固定衬底，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵超，钟汇才，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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