CN102543954A - 套刻标记 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套刻标记，在至少两个光刻层次生成，其中，每个光刻层次的套刻标记均是由等间距放置的正方形或在水平方向和垂直方向设有对称长边的正多边形组成的nxn阵列，且同一光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸相等，不同光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸不同，所述n为大于等于3的奇数。与现有技术相比，本发明的有益效果是：成本较低、操作简单、方便读取、不易产生误判断。

Description

套刻标记

【技术领域】

本发明涉及一种套刻标记，尤其是涉及一种用于半导体生产中光刻工序的套刻标记。

【背景技术】

在现代集成电路制造过程中，需要将不同的掩膜图形重叠在圆片上，根据工艺的不同，部分产品有20次以上的掩膜过程。光刻工序是半导体生产中形成掩膜的过程，为保证产品的性能，每一层的掩膜图形都需要准确重叠，称之为套刻(overlay)，即表示前一光刻工艺形成的层次和当前光刻工艺层次的重叠好坏的指标。

现有的，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对位游标来获得两个层次的套刻结果。

其中，用于套刻测试设备量测的套刻标记，如图1所示，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，测试两个图形对应边之间的距离a、b，经过计算就可以得到套刻数值，套刻数值等于(a-b)/2，图中只显示了x方向的套刻数值，y方向的套刻数值也可以此类推。

用于人工读取对位游标获取套刻数值的游标设置，如图2、图3所示，游标实际是一组梳妆结构，各齿之间是等间距的，图中实心和空心梳妆结果属于不同的层次，各层的齿间距离世不一样的。值得一提的是：图2、图3是设计的理想状态，第0齿的中心互相重合，第10齿的偏移为(a-b)/2，则从第1齿开始，各齿之间的偏移以(a-b)/(2x10)递增，该递增量也是该游标的最小读数，即最小分辨率。如图4所示，两个梳妆游标的第0齿已经不重合，经观察，第8齿的中心互相重合，因此对位的偏移为8x(a-b)/(2x10)，即是套刻数值。图中只显示了x方向的套刻数值，y方向的套刻数值也可以此类推。

然而，对于第一种方法来说，套刻测试设备需要大量资金购买，成本较高；对于第二种方法来说，在显微镜下，目视较难判断哪一组齿中心正好是互相重叠的，从而导致判断错误，不能正确读取套刻数值，同时，对操作人员的能力有较高的要求。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种可以不实用套刻测试设备，在显微镜下就能准确直观判断套刻数值的套刻标记。

本发明的目的通过提供以下技术方案实现：

一种套刻标记，在至少两个光刻层次生成，其中，每个光刻层次的套刻标记均是由等间距放置的正方形或在水平方向和垂直方向设有对称长边的正多边形组成的nxn阵列，且同一光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸相等，不同光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸不同，所述n为大于等于3的奇数。

进一步地，不同光刻层次的所述正方形或所述正多边形对应边长的差值至少大于3微米。

再进一步地，在理想状态下，各层次套刻标记的阵列中心重叠。

所述阵列中心的所述正方形或所述正多边形的水平方向和垂直方向对应边长之间的间距大于该各层次的套刻规范。

所述阵列中心周围的所述正方形或所述正多边形对应边之间的距离至少有一组是不等的。

阵列中心周围的小尺寸正方形或正多边形必须完全嵌套在阵列中心周围的大尺寸正方形或正多边形内。

再进一步地，所述套刻标记可放于产品划片槽中。

再进一步地，所述套刻标记小于38微米。

再进一步地，每个层次的套刻标记均是由九个对称相等间距放置的3x3阵列相同而组成。

更进一步地，所述在水平方向和垂直方向有对称长边的正多边形为正四边形或正八边形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：成本较低、操作简单、方便读取、不易产生误判断。

【附图说明】

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为现有套刻测试设备量测的套刻标记示意图。

图2为现有游标处于理想状态下的游标示意图。

图3为图2A部分的放大示意图。

图4为现有游标在读取套刻数值时的游标示意图。

图5为本发明套刻标记理想状态下的示意图。

图6为本发明套刻标记在规范内偏移时的示意图。

图7为本发明套刻标记偏移超出规范时的示意图。

图8为本发明套刻标记原理的示意图。

图9为本发明套刻标记另一实施方式的示意图。

【具体实施方式】

以下参照附图说明本发明的最佳实施方式。

如图5所示，为本发明套刻标记的示意图。图中实心正方形和空心正方形分别在不同的光刻层次生成，每个层次的套刻标记是等间距放置的正方形或在水平方向和垂直方向设有对称长边的正多边形组成的nxn阵列，其中n为大于或等于3的奇数，在本发明最佳实施方式中，每个层次的套刻标记均是由九个对称相等间距放置的3x3阵列相同而组成。同一光刻层次的正方形尺寸相同，且同一层次的正方形尺寸相等，不同光刻层次的尺寸不同，且其对应边长的差值至少应大于3微米。在理想状态下，各个层次的套刻标记中心重叠，因此中心的两个正方形在水平方向(x方向)和垂直方向(y方向)对应边长之间的间距相等，同时，阵列中心的两个正方形的水平方向和垂直方向对应边长之间的间距必须大于该两个层次的套刻规范。而周围的另八对正方形对应边之间的距离至少有一组是不等的，其差值应为套刻规范值的四倍，我们设定距离较大一侧为a，距离较小的另一侧为b。同时，周围的八个空心正方形必须完全嵌套在实心正方形内。

如图6所示，当套刻标记发生偏移时，虽套刻标记发生偏移，但中心的两个正方形的对准程度最好，故套刻还是在规范内；如图7所示，当套刻标记发生偏移时，中心的两个正方形对准程度未有左上角两个正方形对准程度好，则可判断该套刻超出规范。

从上述可知，本发明的套刻标记用于判断两个层次的套刻是否符合一定的规范，该规范由周围八对正方形的对应边之间的距离决定，其差值为四倍的套刻规范值，如图8所示，设定规范值为a，当向左偏移量为b时：

中心图形的套刻为：[(x-b)-(x+b)]/2＝-b；

左侧图形的套刻为：[(y+5a-b)-(y+a+b)]/2＝2a-b；

当偏移在规范内时，b＜a，则b＜2a-b，中心的正方形的套刻仍是最好的；

当偏移为规范值时，b＝a，则b＝2a-b，中心和左侧的两组正方形的套刻一致；

当偏移超出规范时，b＞a，则b＞2a-b，中心正方形的套刻大于左侧。

值得一提的是：如图9所示，在本发明的其他实施方式中，除了矩形标记外，其他在水平方向和垂直方向有对称长边的多边形，尤其是正多边形也可以用于套刻监控，其原理和上述揭示之原理一致，在此不再累述。

优选地，本发明的套刻标记可放于产品划片槽中，即是其高度或宽度应小于划片槽高度或宽度。因典型的划片槽尺寸为80微米，且可以是由两个40微米的划片槽拼接而成，故建议典型的最小套刻标记必须小于38微米。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种套刻标记，在至少两个光刻层次生成，其特征在于：每个光刻层次的套刻标记均是由等间距放置的正方形或在水平方向和垂直方向设有对称长边的正多边形组成的nxn阵列，且同一光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸相等，不同光刻层次阵列中的所述正方形或所述正多边形尺寸不同，所述n为大于等于3的奇数。

2.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于：不同光刻层次的所述正方形或所述正多边形对应边长的差值至少大于3微米。

3.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于：在理想状态下，各层次套刻标记的阵列中心重叠。

4.根据权利要求3所述的套刻标记，其特征在于：所述阵列中心的所述正方形或所述正多边形的水平方向和垂直方向对应边长之间的间距大于该各层次的套刻规范。

5.根据权利要求4所述的套刻标记，其特征在于：所述阵列中心周围的所述正方形或所述正多边形对应边之间的距离至少有一组是不等的。

6.根据权利要求5所述的套刻标记，其特征在于：阵列中心周围的小尺寸正方形或正多边形必须完全嵌套在阵列中心周围的大尺寸正方形或正多边形内。

7.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于：所述套刻标记可放于产品划片槽中。

8.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于：所述套刻标记小于38微米。

9.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于：每个层次的套刻标记均是由九个对称相等间距放置的3x3阵列相同而组成。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的套刻标记，其特征在于：所述在水平方向和垂直方向有对称长边的正多边形为正四边形或正八边形。

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