[发明专利]光刻机对准参数的检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺的检测装置及其检测方法，尤其涉及一种光刻机对准参数的检测装置及其检测方法。

背景技术

随着半导体工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，芯片内的半导体器件关键尺寸也不断缩小，因此对半导体工艺精度要求越来越高。在半导体器件的制造工艺中，需要依次将超过20层以上的不同的掩膜图案重叠到晶圆上，为了保证半导体器件的导电性能，每层图案都需要与其他层图案具有较好的套刻精度。

为了使掩膜版图案正确转移到晶圆上，关键的步骤是将掩膜版与晶圆对准，为了达到较好的套刻精度，在进行光刻工艺前会先在晶圆上刻蚀一些图案，以作为后续各层在曝光时的对准标记。

在目前的光刻工艺中，为了保证较好的套刻精度，不仅需要不同的光刻机的状态要一致，而且即使是同一光刻机，在整个光刻机运转的过程中，光刻机的对准参数会因为机台故障或者外部温度改变，造成对准参数发生变化，而这些变化会最终导致每层图案不能很好的对准。这些对准参数包括晶圆因外部温度等环境的变化出现的膨胀或者收缩，晶圆在曝光过程发生的位移，晶圆有可能发生旋转或者非正交旋转，以及晶圆上每个曝光区域发生膨胀或者收缩、旋转或者非正交旋转，以上这些对准参数的变化都会影响晶圆在光刻过程中套刻精度。

现有制造工艺中，作业人员会定期检查对准参数是否发生变化，一旦发现有参数变化，则要及时调整光刻机的参数设定。检测的方法通常是首先准备一标准晶圆，该晶圆上已有符合制造工艺精度的标准图案，所述标准图案形状和尺寸均一致。另外，再准备一标准掩膜版，该标准掩膜版上的图案也是符合制造工艺精度的，其标准图案的形状一致、尺寸也一致，但是所述标准掩膜版的标准图案的尺寸小于所述标准晶圆的标准图案的尺寸。其次，定期换上该标准掩膜版和该标准晶圆进行图案化制造工艺，包括在已有标准图案的晶圆上进行涂覆光致抗蚀剂，曝光，显影，在标准图案上进而光刻出新的一层图案，然后将该晶圆送入专门的测量设备，测量新的一层图案和前一层标准图案是否存在偏移，如果没有，则说明光刻机对准参数保持稳定；如果存在偏移，则检测所述标准晶圆图案的偏移量，并根据偏移量测算出参数的变化，重新调节光刻机对准参数。然后将标准晶圆后形成的一层图案去除，保留标准图案，以留作下次检测备用。

可见，现有技术需要准备标准晶圆和标准掩膜版，专用于定期测量光刻机对准参数是否发生变化，此步骤较为繁琐，此外，还需要暂停制造工艺，以专门进行光刻机对准参数偏移量的测量，而且标准晶圆每次测量完还要将新的一层图案去除保留标准图案以备下次使用，不利于提高生产效率。

发明内容

为解决现有的光刻机对准参数的检测装置及其检测方法复杂、生产效率低的问题，有必要提供一种简单、生产效率高的光刻机对准参数的检测装置。

同时还有必要提供一种针对光刻机对准参数的检测方法。

一种解决技术问题的技术方案如下：一种光刻机对准参数的检测装置，其包括一掩膜版，所述掩膜版包括第一对准标记和第二对准标记，以配合晶圆确定所述光刻机的对准参数。所述晶圆包括多条相互平行并沿水平方向延伸的第一切割道及多条相互平行且与所述第一切割道相垂直的第二切割道，所述多条第一切割道与所述多条第二切割道界定多个曝光区域。所述第一对准标记和所述第二对准标记形状一致且尺寸相异，将掩膜版上的第一对准标记和第二对准标记转移至第一切割道或者第二切割道上后，对所述晶圆执行图形化工艺在两相邻曝光区域之间形成由所述第一对准标记和所述第二对准标记叠加的晶圆标记图案。

作为本发明的进一步改进，所述掩膜版还包括一半导体器件图案，所述半导体器件图案与曝光区域的形状相同，均为正方形。

作为本发明的进一步改进，所述第一对准标记及第二对准标记分布在所述半导体器件图案的二相对侧边旁。

作为本发明的进一步改进，所述第一对准标记的中心点和所述第二对准标记的中心点连线平行或者垂直于所述第一切割道。

作为本发明的进一步改进，所述第一对准标记和所述第二对准标记的形状均为正方形或者圆形。

作为本发明的进一步改进，所述叠加晶圆标记图案位于所述第一切割道或者所述第二切割道上。

作为本发明的进一步改进，所述第一对准标记的尺寸小于所述第二对准标记的尺寸。

一种光刻机对准参数的检测方法，包括以下步骤：