CN104253113A - 一种测量时使用的定位标记及其识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量时使用的定位标记及其识别方法，所述定位标记设置有沟槽区域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的沟槽；所述定位标记还包含在沟槽区域以外的非沟槽区域中形成的虚拟图案，所述虚拟图案包含一种能够形成光栅消光来减弱其反射光的网格沟槽，从而能够与所述沟槽区域处所产生的反射光形成强烈的光线对比，便于外部基于分光计原理的测量工具根据反射光对比的效果对定位标记进行识别。本发明中带虚拟图案的定位标记，即使设置在薄膜厚度有差异的硅片上，在识别时也能够有稳定的对比效果，从而有效减少识别失败的概率，产品测量失败及返工的比例大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种测量时使用的定位标记及其识别方法。
背景技术
目前，在一些半导体工艺的装置中，需要集成能够现场进行厚度测量的工具来实现闭环控制。一般对于集成的测量工具要求是有比较小的尺寸，而同时能够快速地进行测量。然而，集成的工具基于图形识别进行测量的效率会低于独立设置的测量工具。
例如NOVA公司的CMP（化学机械研磨）设备中有一种KT-F5x型的测量工具，是利用分光计概念，在识别到产品硅片表面形成的定位标记图案后，将其与记录在设备菜单中的图案进行比较，再进行后续的测量操作。通常希望形成的定位标记，是一种结构独特而又简单，且低灰度的图案。
所述定位标记200包含根据测量需要，通过浅槽隔离工艺在硅片100表面的某一层薄膜（例如SIN氮化硅层、Oxide氧化物层、PLY多晶硅层等等）上形成的沟槽，测量工具将通过一个定位标记200中非沟槽区域220处的硅片薄膜与沟槽区域210之间的灰度对比来进行识别。一般将一层硅片薄膜上或一次测量中所需的所有定位标记200设定为形状尺寸等全都统一的结构方便识别。所述的定位标记200可以是中间为沟槽区域210，周边为非沟槽区域220的一个凹字形结构（见图1的示例）；也可以是中间为非沟槽区域，周边为沟槽区域的一种凸字形结构（后者结构未在图中示出）。但是，由于硅片上某一层薄膜的厚度在制成时可能存在偏差，这会使得形成定位标记200时非沟槽区域220的硅片薄膜与沟槽区域210的对比效果也存在偏差。如图2所示，表现了在薄膜厚度不同的情况下，例如是4344埃、4041埃和3852埃的氧化层上，同一种定位标记在识别时所呈现出的不同灰度的对比效果，这会影响测量工具对定位标记识别的准确率，严重时将造成后续测量的失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量时使用的定位标记及其识别方法，基于伦奇光栅消光理论在定位标记中形成一种虚拟图案，即，通过在原先定位标记的非沟槽区域增加小的网格沟槽来形成光栅消光以大幅减弱反射光，从而能够与沟槽区域图形的反射光形成强烈的光线对比，以有效提高定位标记的对比度，增加识别定位标记时的准确率。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种测量时使用的定位标记，所述定位标记设有沟槽区域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的沟槽；所述定位标记还包含在沟槽区域以外的非沟槽区域中形成的虚拟图案，所述虚拟图案包含一种能够形成光栅消光来减弱其反射光的网格沟槽，从而能够与所述沟槽区域处所产生的反射光形成强烈的光线对比，便于外部基于分光计原理的测量工具根据反射光对比的效果对定位标记进行识别。
一种实施例中，所述的定位标记是一种凹字形结构，即其中的所述沟槽区域位于该定位标记的中间位置，而所述虚拟图案围绕在沟槽区域的周边。
另一种实施例中，所述的定位标记是一种凸字形结构，即其中的所述虚拟图案位于该定位标记的中间位置，而所述沟槽区域围绕在虚拟图案的周边。
所述的定位标记可形成在硅片表面的氮化硅层、氧化物层或多晶硅层上。
优选的，所述的定位标记形成在硅片的划片槽处。
本发明的另一个技术方案是提供一种测量时对定位标记进行识别的方法，在硅片表面的薄膜上形成若干个定位标记，每个所述定位标记上分为沟槽区域及非沟槽区域，其中沟槽区域包含通过浅沟槽隔离工艺形成的沟槽；在非沟槽区域中刻蚀形成有虚拟图案，所述虚拟图案包含形成光栅消光来减弱其反射光的网格沟槽；外部基于分光计原理的测量工具，根据定位标记中由虚拟图案和由沟槽区域分别反射光线的对比效果，实现对该定位标记的准确识别。
与现有技术相比，本发明所述测量时使用的定位标记及其识别方法，其优点在于：本发明中定位标记的虚拟图案加工简单，并能够基于消光理论减弱其反射光，形成与沟槽图案反射光的强烈对比，便于测量工具对该定位标记进行识别。本发明中带虚拟图案的定位标记，即使设置在厚度有差异的硅片薄膜上，在识别时也能够有稳定的对比效果，从而有效减少识别失败的概率，产品测量失败及返工的比例大大降低。
附图说明
图1是现有一种定位标记的结构示意图；
图2是现有定位标记在薄膜厚度不同时呈现的灰度对比效果图；
图3是本发明中所述定位标记在第一实施例中的结构示意图；
图4是本发明中所述定位标记在第二实施例中的结构示意图。
具体实施方式
本发明中基于伦奇光栅消光理论（Ronchi grating’s extinction theory），设计有一种具有虚拟图案22的定位标记20，以提高对比度，便于独立的或集成的测量工具在厚度等参数的测量过程中对该定位标记20进行识别。
所述的定位标记20包含根据具体的测量需要，利用浅槽隔离工艺在硅片表面某一层薄膜平面10上形成的沟槽。将该沟槽所在的位置称为沟槽区域21，而将该定位标记20的设定范围内除沟槽区域21以外的位置称为非沟槽区域。则所述定位标记20还包含在非沟槽区域形成的虚拟图案22；所述的虚拟图案22是一种能够形成光栅消光的网格沟槽，使得虚拟图案22处的反射光能够大幅度减弱，而与该定位标记20中沟槽区域21处的反射光形成强烈的光线对比。
上述形成定位标记20的硅片薄膜平面10，可以是例如SIN氮化硅层、Oxide氧化物层、PLY多晶硅层等等。
如图3所示，在一些实施例中所形成的定位标记20可以是一种凹字形结构，即沟槽区域21位于该定位标记20的中间位置，而虚拟图案22围绕在沟槽区域21的周边布置。或者，如图4所示，在另一些不同的实施例中，所形成的定位标记20可以是一种凸字形结构，即虚拟图案22在中间位置，而沟槽区域21围绕在其周边。
需要说明的是，在图3或图4中示出的定位标记20及其中沟槽区域21和虚拟图案22的图形，并不限制在别的实施例中定位标记20或沟槽区域21或虚拟图案22可以使用其他的形状或尺寸来构成。只要实际形成的该定位标记20结构简单易于加工，并且是不同于硅片上具体电路图案的一种独特、唯一的结构即可。定位标记20一般都形成在不影响硅片上实现电路性能的位置，例如是划片槽处。
本发明的定位标记20结构还可以有多种改变的方案，例如，虚拟图案22可以是形成在定位标记20范围内的整个非沟槽区域上，或者可以仅仅是形成在非沟槽区域的其中一部分位置上。又例如，一个定位标记20中具有不止一个沟槽区域21，或者同时具有不止一个虚拟图案22，或者既有多个沟槽区域21又有多个虚拟图案22，只要每个沟槽区域21旁边至少有一个虚拟图案22能够形成两者的反射光对比即可。
定位标记20中沟槽区域21的形成可以参照现有技术中的相关工艺制程。对于虚拟图案22的位置、形状和尺寸，及其中各个网格沟槽的形状和尺寸等，本领域的技术人员都可以通过有限次的实验，根据虚拟图案22和沟槽区域21光线反射的对比效果来决定，并在刻蚀工艺前的光罩设计时具体定义。
基于上述任意一个实施例描述的定位标记20，本发明提供一种在厚度等参数的测量时可以使用的识别方法：即，在硅片表面的薄膜上形成若干个定位标记20，每个所述定位标记20上分为沟槽区域21及非沟槽区域，其中沟槽区域21包含通过浅沟槽隔离工艺形成的沟槽；在非沟槽区域中刻蚀形成有虚拟图案22，所述虚拟图案22包含基于光栅消光来减弱反射光的网格沟槽；测量工具通过对比定位标记20中由虚拟图案22中网格沟槽反射的光线，和由沟槽区域21中沟槽图案反射的光线，实现对该定位标记20的准确识别。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种测量时使用的定位标记，其特征在于，
所述定位标记设有沟槽区域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的沟槽；所述定位标记还包含在沟槽区域以外的非沟槽区域中形成的虚拟图案，所述虚拟图案包含一种能够形成光栅消光来减弱其反射光的网格沟槽，从而能够与所述沟槽区域处所产生的反射光形成强烈的光线对比，便于外部基于分光计原理的测量工具根据反射光对比的效果对定位标记进行识别。
2.如权利要求1所述的定位标记，其特征在于，
所述的定位标记是一种凹字形结构，即其中的所述沟槽区域位于该定位标记的中间位置，而所述虚拟图案围绕在沟槽区域的周边。
3.如权利要求1所述的定位标记，其特征在于，
所述的定位标记是一种凸字形结构，即其中的所述虚拟图案位于该定位标记的中间位置，而所述沟槽区域围绕在虚拟图案的周边。
4.如权利要求1所述的定位标记，其特征在于，
所述的定位标记形成在硅片表面的氮化硅层、氧化物层或多晶硅层上。
5. 如权利要求1所述的定位标记，其特征在于，
所述的定位标记形成在硅片的划片槽处。
6.一种测量时对定位标记进行识别的方法，其特征在于，
在硅片表面的薄膜上形成若干个定位标记，每个所述定位标记上分为沟槽区域及非沟槽区域，其中沟槽区域包含通过浅沟槽隔离工艺形成的沟槽；在非沟槽区域中刻蚀形成有虚拟图案，所述虚拟图案包含形成光栅消光来减弱其反射光的网格沟槽；外部基于分光计原理的测量工具，根据定位标记中由虚拟图案和由沟槽区域分别反射光线的对比效果，实现对该定位标记的准确识别。
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