半导体器件制造方法技术

一种半导体制造方法，其包含如下步骤：（ａ）在半导体晶片中，分别形成芯片内半导体器件结构和多个对准标记；（ｂ）在该半导体晶片上形成工件层；（ｃ）暴露所述对准标记；（ｄ）在该工件层上涂覆电子束抗蚀膜；（ｅ）利用电子束扫描对准标记，从而获得关于对准标记的多个位置信息，并且获得多个位置信息间的差值；（ｆ）依照该多个位置信息间的差值去除位置信息中的异常值；以及（ｇ）依照对准标记的已去除异常值的多个位置信息，实施电子束曝光。在电子束曝光中能够提高对准标记检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置制造方法，特别涉及一种，可通过该方法利用电子束曝光来加工工件。
技术介绍
在制造半导体集成电路装置的过程中，平版印刷术被用于通过在工件层上涂覆一抗蚀层并对其进行曝光和显影来形成一抗蚀图案。平版印刷术的精度是影响半导体集成电路装置的精度、集成度等的重要因素。电子束(EB)曝光具有很高的分辨率，适用于图案形成过程中的显微加工。电子束曝光能在通常几个微米，例如最大4微米的单位面积上绘制出非常细的图案。电子束曝光允许在非常小的单元上进行对准校正。如果在一芯片单元上进行电子束曝光，如图9A所示，那么要检测芯片四个角处的对准标记，以校正电子束偏差等，并实施曝光。校正内容包括沿X和Y方向上的收缩因子Gx和Gy、旋转因子Rx和Ry、梯形因子Hx和Hy以及平移因子Ox和Oy。上述各项都能由如图9B所示的矩阵计算得到，其中(x，y)和(Δx，Δy)分别是芯片四角中每个角的位置坐标值和畸变(distortion)坐标值。可以通过检测从对准标记所反射的电子，来检测用于电子束曝光对准的对准标记的位置。在此基础上，日本专利公开号为JP特开平9-36019提出了一种提高对准标记检测精度的方法，即，通过使用多个反射电子检测器及放大器，并设置每个放大器的放大因子使得输出强度为一常数。为了高精度高速度地检测对准标记的位置，JP特开平8-17696提出通过第一扫描和第二扫描进行用于检测由台阶形成的对准标记的电子束扫描，其中第一扫描是扫描大于该标记宽度的宽度，第二扫描是仅扫描该标记的边。反射电子检测器及放大器用于检测反射电子。不能保证反射电子信号具有足够高的强度。如果噪声叠加在检测器、放大器和其他诸如此类的仪器上，那么信号波形将变形，导致可能出现错误检测。如果出现了错误检测，若无后续程序校正，对准精度将被降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高在电子束曝光中对准标记检测的精度。根据本专利技术的一个方案，提供一种半导体装置制造方法，其包含如下步骤(a)在半导体晶片中，分别形成芯片内半导体器件结构和多个对准标记；(b)在所述半导体晶片上形成工件层；(c)暴露所述对准标记；(d)在所述工件层上涂覆电子束抗蚀膜；(e)用电子束扫描所述对准标记，从而获得关于所述对准标记的多个位置信息，并且获得所述多个位置信息间的差值；(f)依照所述多个位置信息间的差值去除位置信息中的异常值；以及(g)依照所述对准标记的已去除异常值的多个位置信息，实施电子束曝光。如果噪音叠加在了检测器、放大器或相关仪器上，就可能出现错误检测。通过使用多个位置信息间的差值，能够去除位置信息中的异常值。能够防止由于对准标记检测错误而出现的局部位置误对准。能够避免局部位置偏移。能够提高曝光位置精度并进一步提高图案位置精度。能够缩短位置检测时间，由此可以减少制造工序的数量。通过本专利技术的方法，半导体集成电路装置能被制造得非常精细和高度可靠，同时产量和可靠性能被提高。通过有效地使用电子束曝光方法的功能，能以高精度形成微细图案，并能提高它们之间的位置对准精度。由此能够提高半导体集成电路装置的产量和可靠性。附图说明图1A为说明电子束曝光对准信号的检测原理的示意图；图1B为示出信号波形实例的示波器示意图。图2为说明曝光系统的结构框图。图3A至3D为说明样品的准备工序的截面图；图3E为显示上述样品的测量结果的图表。图4A和4B分别为说明根据本专利技术的第一实施例在半导体晶片上的电子束曝光的平面图和图表。图5A和5B为说明第一实施例的改进形式的平面图和曲线图。图6A和6B为说明本专利技术的第二实施例的平面图。图7为说明本专利技术的第三实施例的平面图。图8为说明本专利技术的第四实施例的平面图。图9A为说明根据现有技术的对准工序的平面示意图；图9B说明矩阵计算的方程式。图10A至10G为说明根据实施例的半导体器件制造方法的主要工序的截面图。图11A至11D为说明根据实施例的半导体器件制造方法的主要工序的截面图。具体实施例方式在电子束曝光工序中，用于检测对准信号的常用方法是，分析通过使用电子束扫描对准标记而得到的反射电子信号，所述对准标记是在形成工件层之前形成的一层中由台阶形成的。图1A和1B说明电子束曝光中对准信号的检测原理。如图1A所示，利用电子束3扫描对准标记2，该对准标记2由形成于硅衬底1的表面层中的凹槽(台阶，凹入的部分)构成，并用检测器4检测反射电子。该检测器的输出被一放大器放大，并发送到外部。如果一电子束被聚焦到硅衬底的表面上，在凹槽底部的反射电子强度将变弱。图1B显示在示波器上的信号波形。当检测到具有500nm台阶高度差的标准对准标记时，可得到下方的信号波形。信号的高低电平差为0.6V。上方的信号波形是由对下方的信号波形做微分计算得到的。所述台阶对应于该微分信号波形改变的部分。图2为一说明电子束曝光系统结构的框图。由中央处理器(CPU)等构成的控制工作站(WS)11经由总线(BL)分别连接于数字控制单元(DCTL)、光电控制单元18和机械单元MS。在数字控制单元(DCTL)中，输入信号经由缓冲存储器13提供给图案产生/校正电路14，该电路协同校正存储器15一起控制一模拟电路(AC)。所述模拟电路(AC)包括数模转换器/放大器(DAC/AMP)16，并产生模拟控制信号17来调整电子束的偏差。该光电控制单元18控制柱状物20。该柱状物20连接到曝光室30，并向放置在该曝光室30中XY台面23上的晶片照射电子束。该曝光室装配在防振装置24上。用于检测从晶片反射的电子的检测器25设置在曝光室30中，并向标记检测单元26提供检测信号。标记检测单元26的输出信号由模/数(A/D)转换器即波形分析单元27分析，并将数字信号形式的分析结果提供给数字控制单元(DCTL)和控制工作站(WS)11。控制工作站(WS)11和数字控制单元(DCTL)通过光电控制单元18、传输控制单元31和台面控制单元32，控制柱状物中电子束的偏差和曝光室30中XY台面23的位置。外部设备12例如显示器、硬盘和存储器可以连接到控制工作站(WS)11。在对准操作中，标记扫描信号从图案产生/校正电路14输出，转换为模拟信号，由数模转换器/放大器(DAC/AMP)16放大后，应用于偏转装置。在电子束扫描期间产生的反射电子被检测器25捕获，并被标记检测器26放大。反射电子的位置坐标由模/数(A/D)转换器即波形分析单元27计算得出，并传送到数字控制单元(DCTL)。依照由这种方式获得的坐标值，数字控制单元(DCTL)确定曝光位置并实施图案曝光。通常情况下，晶片上的对准标记使用氧化膜、硅体等中的台阶。该台阶必要的高度差最小为0.3μm或更深。然而，由于工序的限制，存在下述情形，即不能得到上述必要的高度差，因此没有足够的信号强度，导致信/噪比(S/N)降低。还存在另一情形，即，即使标记台阶的高度差足够，由于在数模转换器/放大器(DAC/AMP)16和检测器25上的噪声，还是会出现错误的检测。在这些情形下，标记坐标值被错误地读取，并出现局部位置偏移。很难克服位置偏移，因为仅从通过位置检测获得的位置信息，不可能判断哪个标记坐标值是正确的。在半导体集成电路装置制造过程中，由于图案规则变得非常精细，图案精度特别是对准精度，成为一个大的难题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件制造方法，包括如下步骤：（ａ）在半导体晶片中，分别形成芯片内半导体器件结构和多个对准标记；（ｂ）在所述半导体晶片上形成工件层；（ｃ）暴露所述对准标记；（ｄ）在所述工件层上涂覆电子束抗蚀膜；　 　（ｅ）利用电子束扫描所述对准标记，从而获得关于所述对准标记的多个位置信息，并且获得所述多个位置信息间的差值；（ｆ）依照所述多个位置信息间的差值去除位置信息中的异常值；以及（ｇ）依照所述对准标记的已去除异常值的多个位置信息， 实施电子束曝光。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-31 2005-100458;JP 2005-9-27 2005-2795611.一种半导体器件制造方法，包括如下步骤(a)在半导体晶片中，分别形成芯片内半导体器件结构和多个对准标记；(b)在所述半导体晶片上形成工件层；(c)暴露所述对准标记；(d)在所述工件层上涂覆电子束抗蚀膜；(e)利用电子束扫描所述对准标记，从而获得关于所述对准标记的多个位置信息，并且获得所述多个位置信息间的差值；(f)依照所述多个位置信息间的差值去除位置信息中的异常值；以及(g)依照所述对准标记的已去除异常值的多个位置信息，实施电子束曝光。2.根据权利要求1所述的半导体器件制造方法，其中所述步骤(e)中所述多个位置信息间的差值是每个所述对准标记的宽度，该宽度为第一级差值；以及所述步骤(f)中通过比较每个对准标记的宽度与所述对准标记宽度的参考值，去除所述异常值。3.根据权利要求1所述的半导体器件制造方法，其中所述步骤(e)中所述多个位置信息间的差值为所述多个位置信息的第二级差值。4.根据权利要求3所述的半导体器件制造方法，其中所述步骤(e)中获得在X和Y方向上每个对准标记的位置信息，在X和Y方向上每个对准标记的宽度作为第一级误差值，并且在X和Y方向的宽度之间的差值作为第二级差值；以及所述步骤(f)中，通过比较每个对准标记的X和Y方向的宽度之间的差值与指定值，去除所述异常值。5.根据权利要求3所述的半导体器件制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山隆司，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]