CN104777723A - 套刻对准标记及套刻测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种套刻对准标记及套刻测量方法。本发明提供的套刻对准标记，使得前层标记与当层标记在相互垂直的第一方向与第二方向存在间隙。当进行套刻测量时，通过测量前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的间距值，然后利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。本发明是测量间距，因此改变了现有技术中对套刻机台的依赖，也就避免了当层标记过厚时，套刻机台对边界信号抓取不准的缺陷，从而提高了测量精度。

Description

套刻对准标记及套刻测量方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种套刻对准标记及套刻测量方法。

背景技术

在半导体制造过程中，光刻工艺作为每一个技术代的核心技术而发展。在标准CMOS工艺中，需要用到数十次的光刻步骤，而影响光刻工艺误差的因素，除了光刻机的分辨率之外，还有对准的精确度。也就是说，每一层必须达到和前层在一定范围内的对准，即套刻(overlay，OVL)精度需满足设计需求。

如图1所示，现有技术中，套刻测量是利用测量设备抓取套刻标记1的边界信号2，从而获悉对准是否精确。

在光刻部分制程需要用厚度比较厚的光阻来做阻挡层，统称为厚光阻层，厚光阻层在光阻打开的区域可以完成离子注入或者蚀刻，在不需要离子注入或蚀刻的地方能够有效的防护。同样的需要量测当层的光阻与前层对准情况来反映光刻制程表现。

如图2所示，包括前层标记3和当层的光阻4，现有技术测量时会抓取光阻4的边界5的信号，来分析光刻制程的精确度。这在光阻较薄时，能够实现精确的分析。

如图3所示，当光阻6较厚时，其边界7会出现不同的倾斜度，导致不对称，这展现在量测时刻参考图4的示意图，测量机台难以获得边界7的真实情况，获得信号出现异常，造成测量不准。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种套刻对准标记及套刻测量方法，解决当层标记较厚时测量精度差的问题。

对此，本发明提供一种套刻对准标记，包括：

位于前层的前层标记和位于当层的当层标记；所述前层标记与当层标记在第一方向与第二方向存在间隙，所述第一方向和第二方向相互垂直；所述当层标记的厚度大于等于2450nm。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述前层标记呈等边直角折线状。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述前层标记边长大于等于100nm。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述前层标记的数量为4个，分布在一个曝光单元的四个顶角处，折线顶点朝向曝光单元的顶角。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述前层标记与当层标记一一对应。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述当层标记呈矩形，位于前层标记远离曝光单元顶角的一侧。

可选的，对于所述的套刻对准标记，所述当层标记的边长大于等于100nm。

本发明还提供一种如上所述的套刻对准标记进行套刻测量的方法，包括：

提供前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的预设间距值；

测量前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的间距值；

利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。

本发明提供的套刻对准标记，使得前层标记与当层标记在相互垂直的第一方向与第二方向存在间隙。当进行套刻测量时，通过测量前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的间距值，然后利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。相比现有技术，本发明是测量间距，因此改变了现有技术中对套刻机台的依赖，也就避免了当层标记过厚时，套刻机台对边界信号抓取不准的缺陷，从而提高了测量精度。

附图说明

图1为现有技术中进行套刻测量时示意图；

图2和图3为现有技术中不同厚度的光阻进行套刻对准时的示意图；

图4为图3中套刻机台进行套刻测量时的示意图；

图5为本发明实施例套刻对准标记的示意图；

图6为本发明实施例中前层标记的示意图；

图7为本发明实施例中前层标记与当层标记之间的结构关系示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的套刻对准标记及套刻测量方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人经过大量研究后认为，当层标记过厚会导致测量机台抓边不准确，这是由于设备本身所致，而标记本身并未出现异常。于是发明人设想改变现有测量方式，通过测量前层标记与当层标记之间的间距，来判断套刻对准精度。这就能够解决当层标记过厚时测量精度差的问题。

以下列举所述套刻对准标记及套刻测量方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

请参考图5，本实施例的套刻对准标记包括：

位于前层的前层标记10和位于当层的当层标记20；所述前层标记10与当层标记20在第一方向X与第二方向Y存在间隙，所述第一方向X和第二方向Y相互垂直；所述当层标记20的厚度大于等于2450nm。

具体的，所述前层标记10呈等边直角折线状，如图6所示，前层标记10的边长L大于等于100nm，例如为120nm、150nm、200nm、500nm等，宽度W则可以在满足生产要求的情况下可以是任意值。当然，前层标记10可以结合前层实际结构，进行灵活变动，例如边长不等，以及为其他形状等，也都是可以的。

在本发明的较佳实施例中，可以在一个曝光单元(shot)的四角处分别设置一个前层标记10，并且使得折线顶点朝向曝光单元的顶角，而当层标记20则与前层标记10一一对应，且位于前层标记10远离曝光单元顶角的一侧。从而获得如图5所示的结构。由图5可知，每个前层标记10结构相同，区别在于朝向不同，即相邻两个前层标记10呈镜像对称。

在本发明中，当层标记20例如可以是光刻过程中制得的厚光刻胶，其厚度在2450nm以上，其形状可以是矩形，边长可以为100nm以上，还可以是圆形等其他形状。

如图7所示，本发明通过测量当层标记20底部与前层标记10之间的间距d，来获悉对准情况。由图7可见当层标记20的边界倾斜，而且在不同方向上这一倾斜是不同的，因此，现有技术中例如OVL机台会出现抓边不精确的情况，而本发明中当层标记20的底部与前层标记10之间的间距则不受倾斜度的影响，例如采用SEM设备能够清晰的检测到当层标记20底部的情况。

由此，本发明提供一种进行测量测量的方法，包括：

首先，提供前层标记10与当层标记20底部在第一方向X和第二方向Y上的预设间距值；这一预设间距值可以依据工艺需求、实际生产经验等综合而得。接着，待包括形成当层标记的工艺完成后，测量前层标记10与当层标记20底部在第一方向X和第二方向Y上的间距值，即如图5所示，分别获得测量的间距值X1/X2/X3/X4，Y1/Y2/Y3/Y4；然后，利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。记第一方向和第二方向四个预设间距值为X10/X20/X30/X40，Y10/Y20/Y30/Y40，则曝光单元四角处的偏移量分别为：

OVL1(X)＝X1-X10；OVL1(Y)＝Y1-Y10；

OVL2(X)＝X2-X20；OVL2(Y)＝Y2-Y20；

OVL3(X)＝X3-X30；OVL3(Y)＝Y3-Y30；

OVL4(X)＝X4-X40；OVL4(Y)＝Y4-Y40；

综上所述，本发明提供的套刻对准标记，使得前层标记与当层标记在相互垂直的第一方向与第二方向存在间隙。当进行套刻测量时，通过测量前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的间距值，然后利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。相比现有技术，本发明是测量间距，因此改变了现有技术中对套刻机台的依赖，也就避免了当层标记过厚时，套刻机台对边界信号抓取不准的缺陷，从而提高了测量精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种套刻对准标记，包括：

位于前层的前层标记和位于当层的当层标记；所述前层标记与当层标记在第一方向与第二方向存在间隙，所述第一方向和第二方向相互垂直；所述当层标记的厚度大于等于2450nm。

2.如权利要求1所述的套刻对准标记，其特征在于，所述前层标记呈等边直角折线状。

3.如权利要求2所述的套刻对准标记，其特征在于，所述前层标记边长大于等于100nm。

4.如权利要求2所述的套刻对准标记，其特征在于，所述前层标记的数量为4个，分布在一个曝光单元的四个顶角处，折线顶点朝向曝光单元的顶角。

5.如权利要求4所述的套刻对准标记，其特征在于，所述前层标记与当层标记一一对应。

6.如权利要求5所述的套刻对准标记，其特征在于，所述当层标记呈矩形，位于前层标记远离曝光单元顶角的一侧。

7.如权利要求6所述的套刻对准标记，其特征在于，所述当层标记的边长大于等于100nm。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的套刻对准标记进行测量测量的方法，包括：

提供前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的预设间距值；

测量前层标记与当层标记底部在第一方向和第二方向上的间距值；

利用测量的间距值减去预设间距值，获得偏移量。