[发明专利]使用红外光源解决外延工艺光刻露光对准的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造中的改善光刻对准（Alignment）工艺的方法，特别是涉及一种使用红外光源解决EPI  （外延）工艺光刻露光对准的方法。

背景技术

传统光刻机对准工艺一般通过CCD&Laser来获取相关对准信号，对应工艺流程中有相关EPI成长的工艺，对一般传统光刻机的对准系统将会是较大的挑战。

一般外延工艺后层光刻工艺（EPI Process）对准会使用零层记号（Zero Mark）进行刻蚀深孔的做法进行，但此记号（Mark）受刻蚀深度、记号（Mark）宽度、刻蚀形貌（Profile）、EPI成长速率、EPI厚度、EPI均一性等各种因素的影响，造成信号的面内差异和信号质量，可能造成光刻设备对信号无法读取或对准性能较差，如图1-4所示。其中，图1所示为外延成长厚度对光刻对准信号的影响，当外延厚度越厚时对准记号会变窄，信号会更弱；图2所示为对准记号刻蚀深度对外延工艺后对准信号影响，当刻蚀深度越深时对准记号会逐渐变粗，信号稳定性会变差，反之，刻蚀深度降低时信号强度将减弱；图3所示为外延成长速度对对准记号影响，当外延成长速度加快后对准记号会变弱并且稳定性变差；图4所示为对准记号宽度对外延工艺成长后对准记号影响，宽度增加后对准信号会变强，但信号稳定性变差，反之，信号会减弱。

另外，传统光刻机对准作业需要工艺中固定对准记号（Alignment Mark）宽度与深度条件，并尽量的降低EPI成长速率，以改善面内均一性及稳定性，严格管控EPI成长及记号（Mark）刻蚀的相关变更减少工艺波动，如需较厚EPI成长工艺甚至要多次进行对准记号生成工艺。

因此，类似以上工艺进行对半导体制造，会对成本及产能有极大地损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用红外光源解决EPI工艺光刻露光对准的方法。通过本发明，可改善及解决EPI工艺中带来的较繁琐的工艺控制问题，使EPI成长后的光刻对准工艺更稳定。

为解决上述技术问题，本发明的使用红外光源解决外延（EPI）工艺光刻露光对准的方法，包括步骤：

1）被对准层的对准记号进行干法或湿法刻蚀，形成刻蚀孔；

2）在刻蚀孔内进行填充物成长，形成填充层；

3）将填充层回刻至被对准层表面，形成被对准层的对准记号；

4）在被对准层的对准记号上方，进行外延成长；

5）外延成长后的下方被对准层露光时，通过光刻对准的光源使用红外线的方式，读取外延成长前的被对准层的对准记号。

所述步骤2）中，填充物包括：金属，重掺杂的二氧化硅或硅。其中，金属包括WSi等。

所述步骤3）中，回刻的方法优选为反刻。

在EPI成长工艺后的光刻对准使用传统光刻机对准工艺（被对准层使用刻蚀方式留下对准记号，露光机使用CCD或Laser进行读取）对标记深度宽度、EPI厚度及成长速率、标记刻蚀形貌等工艺条件有较高的要求，EPI成长及标记刻蚀上有工艺波动会直接影响标记信号读取质量及对准最终效果。而通过本发明，在被对准层的对准记号刻蚀后，在其孔内填上填充物（如金属）并进行全面反刻工艺，形成被对准层的对准记号，EPI成长后的下一层露光时，利用红外线对Si穿透但遇到填充物（如金属）会发现反射的原理，在光刻对准的光源使用红外的方式就能够读取EPI成长前的被对准层的对准记号。因为记号形成对EPI厚度及成长速率等的EPI工艺无关，不受EPI成长的干扰。因此，能够得到更稳定的对准效果。

本发明通过填充物（如WSI或其他金属）进行填孔并进行回刻的工艺形成第一层记号（1stLayer Mark），并利用红外光源能够较强的穿透力但光不能穿透填充物（如金属材料）的特性，使用红外光源读取EPI下的第一层记号进行对准。因此，本发明是一种使用红外光源读取被EPI工艺掩埋的对准记号或测量记号完成光刻前的对准及露光后测量的方法。

本发明不受EPI工艺干扰，在OVL（Overlay）效果上更稳定，能够有效减少OVL波动。另外，EPI成长速率可在产品允许下大幅提升，也可支援更厚的EPI后露光（传统工艺对应较厚EPI可能需要采用分步成长EPI多次进行对准记号做成的方法），对生产成本及效率能够大幅提升。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是EPI厚度对于对准信号的影响；

图2是零点记号深度对于对准信号的影响；