CN105702662B - 套准标记及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种套准标记及其形成方法，套准标记的形成方法包括：提供衬底，在衬底的标记区中形成多个条形浅沟槽隔离结构，多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，在衬底的标记区上形成多个栅条，栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在多个栅条之间形成间隔层，多个栅条组成第二光栅。第一光栅在衬底平面上的位置和形状与第二光栅的位置相同、形状相似，光通过第二光栅和第一光栅之后，形成第一衍射波形和第二衍射波形能够发生干涉形成干涉光，干涉光的振幅更大，光强更强，使光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更准确获得反应第二光栅位置的信息，对套准标记测试得到第二光栅位置结果更加精确。

Description

套准标记及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种套准标记及其形成方法。

背景技术

在现有的半导体制作工艺中，通常需要在多层膜层上形成图形，以组成具有一定功能的半导体器件。不同膜层的图形之间具有一定的对准关系，通常采取在晶圆上形成套准标记的方法，通过所述套准标记实现对准。

例如，在制作晶体管的过程中，需要在栅极上方形成连通栅极的通孔，然后在通孔中形成导电插塞，以为栅极供电。通孔与栅极之间的对准精度影响晶体管的性能和良率，为此，通常在晶圆的多个位置处形成测试通孔与栅极之间套准精度的套准标记。

参考图1，示出了现有技术一种套准标记的俯视图，位于晶圆中心处与晶圆边缘处套准标记结构相同，均包括形成在栅极所在的多晶硅层的多晶硅光栅01，以及形成在用于形成通孔的光刻胶层上的光刻胶光栅02，测量套刻精度的设备通过测量多晶硅光栅01的衍射光确定多晶硅光栅01的位置，之后通过测试多晶硅光栅01和光刻胶光栅02的套刻精度，能够获得通孔与栅极之间套准精度。

参考图2，示出了图1中，位于晶圆中心区域和边缘区域的多晶硅光栅01的对比图，多晶硅光栅01形成于晶圆10上，在形成多晶硅光栅01的过程中，与形成栅极的工艺同步，需要对多晶硅光栅01进行平坦化工艺。在平坦化工艺中，位于晶圆10边缘处的多晶硅光栅01顶部被去除的较多，多晶硅光栅01较薄，多晶硅光栅01与多晶硅光栅01之间介质层05的对比度较差，这样通过多晶硅光栅01的衍射光较弱并且衍射光的振幅较小，测量套刻精度的设备难以识别衍射光，在测量套刻精度时容易出现误差，位于晶圆10边缘处的多晶硅光栅01的套准精度测试结果与位于晶圆10中心处的多晶硅光栅01的套准精度测试结果相差较大，以此测量结果调节曝光设备和晶圆的曝光参数，容易使后续制作的晶圆中，通孔与栅极之间的对准出现误差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种套准标记及其形成方法，提高套准标记的测试精度。

为解决上述问题，本发明提供一种套准标记的形成方法，包括：

提供衬底，所述衬底包括标记区；

在所述标记区的衬底中形成多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；

在所述标记区的衬底上形成多个栅条，所述栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在所述多个栅条之间形成间隔层，所述间隔层位于条形浅沟槽隔离结构上方，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。

可选的，所述衬底为硅衬底，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的材料为氧化硅，所述栅条的材料为多晶硅。

可选的，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者，条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.22到0.35微米到范围内。

可选的，在所述多个栅条之间形成间隔层的步骤包括：在所述多个栅条上覆盖间隔材料层，对所述间隔材料层进行化学机械研磨，直到露出多个栅条的上表面，剩余位于多个栅条之间的间隔材料层形成间隔层。

可选的，所述形成方法还包括：在所述衬底上形成多个栅条和间隔层之后，在所述多个栅条和间隔层上形成介质层。

可选的，在所述多个栅条和间隔层上形成介质层的步骤包括：

在所述多个栅条和间隔层上依次形成钝化层、硬掩模层以及底部抗反射层。

可选的，所述的形成方法还包括：

在所述标记区的衬底的介质层上形成多个条状图形，所述多个条状图形组成第三光栅，所述多个条状图形之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底上的投影相邻，并且多个栅条与多个条状图形在衬底上的投影沿同一方向延伸。

可选的，所述条状图形与所述栅条在衬底上的投影在延伸方向上对齐。

可选的，所述多个条状图形的宽度在600纳米到800纳米的范围内。

可选的，所述衬底还包括用于形成半导体器件的器件区，所述半导体器件包括栅极和和栅极上方的光阻图形，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔；

所述第二光栅和第三光栅用于测量栅极与栅极上方通孔的套刻精度，所述第二光栅的多个栅条和所述栅极同步形成，所述第三光栅和光阻图形同步形成。

可选的，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的宽度相等。

可选的，所述多个栅条的间距在400纳米到600纳米的范围内，多个栅条的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。

本发明还提供一种套准标记，包括：

衬底，所述衬底包括标记区；

位于所述标记区的衬底中的多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；

位于所述标记区的衬底上的多个栅条，所述栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在所述多个栅条之间具有间隔层，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。

可选的，所述衬底为硅衬底，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的材料为氧化硅，所述栅条的材料为多晶硅。

可选的，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.22到0.35微米到范围内。

可选的，所述多个栅条的间距在400纳米到600纳米的范围内，多个栅条的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。

可选的，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的宽度相等。

可选的，所述套准标记还包括：

位于所述多个栅条和间隔层上的介质层；

位于所述标记区的衬底的介质层上的多个条状图形，所述多个条状图形组成第三光栅，所述多个条状图形之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底上的投影相邻，并且多个栅条与多个条状图形在衬底上的投影沿同一方向延伸。

可选的，所述衬底还包括用于形成半导体器件的器件区，所述半导体器件包括栅极和栅极上的通孔，所述套准标记还包括：位于衬底栅极和栅极上方的光阻图形，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔；所述第二光栅和第三光栅用于测量栅极与栅极上的通孔的套刻精度。

可选的，所述条状图形与所述栅条在衬底上的投影在延伸方向上对齐。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明套准标记的形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括标记区；在所述标记区的衬底中形成多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；在所述衬底的标记区上形成多个栅条，所述栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在所述多个栅条之间形成间隔层，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。所述第一光栅使通过第一光栅的光发生狭缝衍射，形成第一衍射波形，所述第二光栅使通过第二光栅的光发生狭缝衍射，形成第二衍射波形。由于第二光栅的栅条位于相邻第一光栅两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，则第二光栅的狭缝也位于第一光栅的狭缝上方，这样第一光栅在衬底平面上的位置和形状与第二光栅的位置相同、形状相似，所以光通过第二光栅和第一光栅之后，形成的第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同，当第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同时，第一衍射波形和第二衍射波形的频率相同。第一衍射波形与第二衍射波形能够发生干涉形成干涉光，干涉光携带有第二光栅位置的信息。第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅能够较第一衍射波形或第二衍射波形更大，干涉光的光强能够较第一衍射波形或第二衍射波形更强，使得测量套刻精度的光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅位置的信息，对所述套准标记测试，得到的第二光栅位置结果更加精确。当测试第二光栅和其他膜层上的相应光栅的位置，以确定第二光栅所在膜层与其他膜层上图形的套刻精度时，得到的套刻精度更加精确。

进一步的，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的宽度相等，即条形浅沟槽隔离结构之间的衬底的宽度与栅条的宽度也相等，这样第一光栅在衬底平面上的位置和形状与第二光栅位置和形状完全相同，第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息相同，干涉光携带与第二光栅位置相应的信息的精确度更高。对所述套准标记测试，得到第二光栅位置结果更加精确。

进一步的，所述衬底还包括用于形成半导体器件的器件区，所述半导体器件包括栅极和栅极上的通孔；所述套准标记的形成方法还包括：在所述衬底标记区上的介质层上形成多个条状图形，所述多个条状图形组成第三光栅，所述多个条状图形之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底上投影相邻，并且多个栅条与多个条状图形在衬底上的投影沿同一方向延伸。在形成所述第二光栅和第三光栅的同时，在衬底的器件区上形成栅极和栅极上方的光阻图形，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述第二光栅和第三光栅用于测量栅极与栅极上的通孔的套刻精度，所述第二光栅的多个栅条和栅极同步形成，所述第三光栅和光阻图形同步形成。对所述套准标记测试，能够得到栅极与栅极上的通孔的套刻精度，由于测试得到的第二光栅位置结果更加精确，进而测试得到的栅极与栅极上的通孔的套刻精度更加精确。

附图说明

图1至图2是现有技术一种套准标记的示意图；

图3至图8是本发明套准标记的制作方法一实施例的示意图。

具体实施方式

现有技术用于测试通孔与栅极之间套准精度的套准标记容易受平坦化工艺影响，从而使位于晶圆边缘的套准标记测试精度较差。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种套准标记的形成方法以及套准标记，所述套准标记的形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括标记区；在所述标记区的衬底中形成多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；在所述衬底的标记区上形成多个栅条，所述栅条位于相邻两个浅沟槽隔离之间的衬底上方，在所述多个栅条之间形成间隔层，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。

本发明中，所述第一光栅使通过第一光栅的光发生狭缝衍射，形成第一衍射波形，所述第二光栅使通过第二光栅的光发生狭缝衍射，形成第二衍射波形。由于第二光栅的栅条位于相邻第一光栅两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，则第二光栅的狭缝也位于第一光栅的狭缝上方，这样第一光栅在衬底平面上的位置和形状与第二光栅的位置相同、形状相似，所以光通过第二光栅和第一光栅之后，形成的第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同，当第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同时，第一衍射波形和第二衍射波形的频率相同。第一衍射波形与第二衍射波形能够发生干涉形成干涉光，干涉光携带有第二光栅位置的信息。第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅能够较第一衍射波形或第二衍射波形更大，干涉光的光强能够较第一衍射波形或第二衍射波形更强，使得测量套刻精度的光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅位置的信息，对所述套准标记测试，得到的第二光栅位置结果更加精确。当测试第二光栅和其他膜层上的相应光栅的位置，以确定第二光栅所在膜层与其他膜层上图形的套刻精度时，得到的套刻精度更加精确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图3至图8，示出了本发明套准标记的制作方法一实施例的示意图。

参考图3，提供衬底100，所述衬底100包括标记区。

在本实施例中，所述衬底100为单晶硅衬底，在其他实施例中，所述衬底100还可以为多晶硅衬底、非晶硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底，对此本发明不做任何限制。

在所述标记区的衬底100中形成多个条形浅沟槽隔离结构107，所述多个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构107作为第一光栅的狭缝。

在本实施例中，所述条形浅沟槽隔离结构107的材料为氧化硅，由于氧化硅的透光率小于单晶硅的透光率，光通过第一光栅之后发生狭缝衍射，形成第一衍射波形，所述第一衍射波形带有标志第一光栅位置和形状的信息。

需要说明的是，本发明对所述条形浅沟槽隔离结构107和衬底100的材料不做限制，在其他实施例中，只需满足所述条形浅沟槽隔离结构107的材料小于衬底100材料的透光率。

在本实施例中，使所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内。但是本发明对所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度不做限制，在其他实施例中，所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度可以不在0.01到0.13微米或者0.22到0.35微米的范围内。

结合参考图4，图4示出了图3所示步骤的俯视图，在所述衬底100的标记区上形成多个栅条101，所述栅条101位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100上方，在所述多个栅条101之间形成间隔层102，所述多个栅条101组成第二光栅，所述多个栅条101之间的间隔层102作为第二光栅的狭缝。

在本实施例中，所述栅条101的材料为多晶硅，所述间隔层102的材料为氧化硅，由于氧化硅的透光率小于多晶硅的透光率，光通过第二光栅之后发生狭缝衍射，形成第二衍射波形，所述第二衍射波形带有标志第二光栅位置和形状的信息。

需要说明的是，在本实施例中，在所述多个栅条101之间形成间隔层102的步骤包括：在所述多个栅条101上覆盖间隔材料层(未示出)，对所述间隔材料层进行化学机械研磨，直到露出多个栅条101的上表面，剩余位于多个栅条101之间的间隔材料层形成间隔层102。如图4所示，在本实施例中，剩余位于多个栅条101之外的间隔材料层形成绝缘层120。

在本实施例中，所述衬底100还包括用于形成半导体器件的器件区，所述器件区用于形成晶体管，所述多个栅条101与晶体管的栅极同步形成。因此，采用光学检测设备测量所述第二光栅的位置，能够反映器件区上栅极的位置。

在本实施例中，所述衬底100位于用于形成半导体器件的晶圆上，由于化学机械研磨工艺的特性，晶圆不同位置受到的化学机械研磨强度不同，在本实施例中，所述衬底100上具有分布于晶圆不同位置上的多个标记区，也就是说，所述衬底100上形成有分布于晶圆不同位置上的多个第二光栅。在晶圆边缘位置处的第二光栅中，间隔材料层受到化学机械研磨的强度较大，栅条101顶部被去除的较多，造成第二光栅的对比度(即栅条101与间隔层102之间的对比度)较差，光通过第二光栅之后发生狭缝衍射，形成的第二衍射波形的光强较弱、振幅较小。

如图3所示，由于在本实施例中，在第二光栅中，所述每个栅条101位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100上方，所述间隔层102位于条形浅沟槽隔离结构107上方，即第二光栅的狭缝位于第一光栅的狭缝上方，因此第一光栅位置和形状与第二光栅位置相同、形状相似。

具体地，从光学角度分析，当光从第二光栅入射时，部分光生狭缝衍射，通过第二光栅后形成第二衍射波形，部分光没有发生狭缝衍射，而是直射进入第二光栅下方的第一光栅，通过第一光栅后形成第一衍射波形。由于第一光栅位置和形状与第二光栅位置相同、形状相似，所以第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同。当第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同时，第一衍射波形和第二衍射波形的频率相同，构成相干波形。第一衍射波形与第二衍射波形能够发生干涉形成干涉光，干涉光的频率和所述第一衍射波形和第二衍射波形的频率也相同，因此所述干涉光的波形携带有第二光栅位置的信息。

在第一衍射波形与第二衍射波形的相位差在四分之一个周期以内时，第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅较第一衍射波形或第二衍射波的振幅更大，干涉光的光强较第一衍射波形或第二衍射波形更强，从而使叠加光栅的对比度更大，使得测量套刻精度的光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅位置和形状的信息，测量得到的第二光栅位置结果更加精确。当测试第二光栅和其他膜层上的相应光栅的位置，以确定第二光栅所在膜层与其他膜层上图形的套刻精度时，得到的套刻精度更加精确。

需要说明的是，在本实施例中，所述条形浅沟槽隔离结构107和间隔层102的宽度相等，即条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100的宽度与栅条101的宽度也相等，这样第一光栅在衬底100平面上的位置和形状与第二光栅位置和形状完全相同，第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息相同，干涉光携带与第二光栅位置与形状相应的信息的精确度更高。对本实施例所述套准标记测试，得到第二光栅位置结果更加精确。

需要说明的是，在本实施例中，所述栅条101的宽度等于间隔层102的宽度，但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，所述栅条101的宽度可以略大于或略小于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的间距。

需要说明的是，第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅与第一衍射波形与第二衍射波形的相位差相关，其中第一衍射波形的相位与条形浅沟槽隔离结构107的厚度有关，因此，在本实施例中，根据条形浅沟槽隔离结构107的深度的不同，干涉光的振幅也不同。

图5是本实施例干涉光的振幅与条形浅沟槽隔离结构107厚度的关系图。其中，横坐标为条形浅沟槽隔离结构107深度，纵坐标为本实施例干涉光振幅与第二衍射波形振幅的比值。从图6中可以看出，在使所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，本实施例干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1，即当所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，干涉光的振幅较第二衍射波形振幅更大，使得测量套刻精度的光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅位置和形状的信息，测量套刻精度的结果更加精确。

需要说明的是，在使所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，本实施例干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1，是由间隔层102、栅条101、衬底100和条形浅沟槽隔离结构107的材料(不同材料具有不同的透光率和折射率)所决定的，因此，当间隔层102、栅条101、衬底100和条形浅沟槽隔离结构107的材料发生变化时，本实施例干涉光的振幅与条形浅沟槽隔离结构107深度的关系曲线也会发生变化，可能使多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在其他范围时，干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1。

还需要说明的是，为了使第一衍射波形与第二衍射波形的波形易于被测量套刻精度的光学检测设备识别，第二光栅的多个栅条101的宽度以及间距需要在一定范围内，可选的，多个栅条101的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内，所述栅条101之间的间距在400纳米到600纳米的范围内。相应的，条形浅沟槽隔离结构107的宽度在400纳米到600纳米的范围内，条形浅沟槽隔离结构107之间的间距在600纳米到800纳米的范围内。

参考图6，在所述多个栅条101和间隔层102上形成介质层。

在本实施例中，所述介质层包括依次形成的氧化硅层103、硬掩模层104、底部抗反射层105，所述介质层用于绝缘，但是本发明对介质层的具体结构不做限制。

需要说明的是，在本实施例中，所述介质层还形成于所述绝缘层120上。

结合参考图7，图8，图8为图7所示步骤的俯视投影图。在所述衬底100标记区上的介质层上形成多个条状图形108，所述多个条状图形108组成第三光栅，所述多个条状图形108之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底100上的投影相邻，并且多个栅条101与多个条状图形108在衬底100上的投影沿同一方向延伸。在本实施例中，多个栅条101与多个条状图形108在衬底100上的投影沿第一方向延伸(图8中XX`方向)。

需要说明的是，图8为本实施例套准标记的俯视投影图，为了图示清楚第三光栅与第二光栅的位置关系，示出了介质层覆盖下第二光栅的多个栅条101，实际上多个栅条101在俯视图中应被氧化硅层103、硬掩模层104、底部抗反射层105遮挡。

第三光栅的位置能够被所述光学检测设备识别，第三光栅与所述第二光栅共同构成第一套准标记200，通过所述光学检测设备对所述第一套准标记200进行测试，能够测试第三光栅所在膜层与第二光栅所在膜层之间，在第二方向(图8中YY`方向)上的套刻精度(所述第二方向与第一方向正交)。

在本实施例中，如图8所示，所述条状图形108与所述栅条101在衬底100上的投影在延伸方向上对齐，使得第三光栅和第二光栅便于被光学检测设备同时探测，但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述条状图形108与所述栅条101在衬底上的投影在延伸方向上还可以不对齐。

需要说明的是，图7中为示意清楚形成多个条状图形108的步骤，在图7中同时示意了多个栅条101与多个条状图形108，实际上多个条状图形108并不形成于多个栅条101的上方，而是如图8所示，形成于多个栅条101一侧的衬底100上方。

需要说明的是，在本实施例中，所述条状图形108为在介质层上形成光阻层并曝光显影形成。在形成所述第二光栅和第三光栅的同时，在衬底100的器件区上形成栅极和栅极上方的光阻图形(未示出)，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔。

在本实施例中，所述第二光栅和栅极采用同一多晶硅层光刻形成，所述第三光栅和光阻图形采用同一光阻层曝光显影形成，因此所述第一套准标记200能够用于测量栅极与栅极上的通孔的套刻精度。

具体地，采用光学检测设备对所述第一套准标记200进行检测时，光学检测设备探测第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的波形，得到第二光栅在第二方向的位置；并探测通过第三光栅的第三衍射波形，得到的第三光栅在第二方向的位置，进而能够得到第二光栅和第三光栅在第二方向位置之间的偏移量，第二光栅和第三光栅在第二方向位置之间的偏移量能够反映衬底的器件区上，栅极与栅极上的条状图形在第二方向位置之间的偏移量，进而获得栅极与栅极上的通孔在第二方向上的套刻精度。

由于在本实施例中，光学检测设备容易探测到干涉光的波形，进而更容易获得准确反应第二光栅位置和形状的信息，得到第二光栅在第二方向的位置信息更精确，因此得到的第二光栅和第三光栅在第二方向的位置偏移量更加精确，通过第一套准标记获得的栅极与栅极上的通孔的套刻精度也更精确。

在本实施例中，所述多个条状图形108与多个栅条101的宽度相等，多个条状图形108的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。多个条状图形108与多个栅条101的宽度相等，使得第一套准标记200中，第二光栅和第三光栅的形状接近，有利于提高测量精度。

需要说明的是，利用第一套准标记200仅能获得栅极与栅极上的通孔在第二方向上的套刻精度。继续参考图8，在本实施例中，在衬底100的标记区形成第一套准标记200同步形成第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203，第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203与第一套准标记200的结构大致相同，均包括第一光栅、第二光栅和第三光栅，其中第二套准标记201、第三套准标记202中，第一光栅、第二光栅和第三光栅的多个栅条与多个条状图形在衬底100上的投影沿第二方向延伸，第四套准标记203中，第一光栅、第二光栅和第三光栅的多个栅条与多个条状图形在衬底100上的投影沿第一方向延伸。这样第一套准标记200、第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203以衬底100标记区中的一点为中心呈中心对称的形状。通过所述光学检测设备对第一套准标记200、第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203进行测试，能够得到栅极与栅极上的通孔的在第一方向和第二方向上的套刻精度，并且在每个方向上的结果均为两个不同的套准标记得到，进一步提高了套刻精度的测试精度。

本发明还提供一种套准标记，所述套准标记可以由上述实施例所述形成方法形成，因此本实施例套准标记的结构可以继续参考图7、图8。需要说明的是，本发明套准标记还可以采用其他形成方法形成，本发明对此不作限制。

具体地，结合参考图7、图8，图8为图7的俯视投影图，本实施例中，所述套准标记包括：

衬底100，所述衬底100包括标记区。在本实施例中，所述衬底100为单晶硅衬底，在其他实施例中，所述衬底100还可以为多晶硅衬底、非晶硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底，对此本发明不做任何限制。

位于所述标记区的衬底100中的多个条形浅沟槽隔离结构107，所述多个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构107作为第一光栅的狭缝。在本实施例中，所述条形浅沟槽隔离结构107的材料为氧化硅，由于氧化硅的透光率小于单晶硅的透光率，光通过第一光栅之后发生狭缝衍射，形成第一衍射波形，所述第一衍射波形带有标志第一光栅位置和形状的信息。

在本实施例中，位于所述标记区的衬底100中的多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内。但是本发明对所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度不做限制，在其他实施例中，所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度可以不在0.01到0.13微米的范围内。

本实施例中，所述套准标记还包括：位于所述标记区的衬底100上的多个栅条102，所述栅条101位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100上方，在所述多个栅条101之间具有间隔层102，所述多个栅条101组成第二光栅，所述多个栅条101之间的间隔层102作为第二光栅的狭缝。在本实施例中，所述栅条101的材料为多晶硅，所述间隔层102的材料为氧化硅，由于氧化硅的透光率小于多晶硅的透光率，光通过第二光栅之后发生狭缝衍射，形成第二衍射波形，所述第二衍射波形带有标志第二光栅位置和形状的信息。

需要说明的是，在本实施例中，在所述多个栅条101外侧的衬底100上还设有具有绝缘层120，所述绝缘层120与间隔层102采用同一间隔材料层形成。

在本实施例中，所述衬底100还包括用于形成半导体器件的器件区，所述器件区用于形成晶体管，所述多个栅条101与晶体管的栅极同步形成。因此，采用光学检测设备测量所述第二光栅的位置，能够反映器件区上栅极的位置。

在本实施例中，所述衬底100位于用于形成半导体器件的晶圆上，衬底100上有多个标记区，标记区位于晶圆上的不同位置。在形成所述多个栅条与晶体管的栅极的过程中，多个栅条与晶体管的栅极都要经过化学机械研磨工艺，经过化学机械研磨工艺后，在同一晶圆的中心位置上的多个栅条101、栅极的高度和边缘位置上多个栅条101、栅极的高度可能不同，边缘位置上多个栅条101以及间隔层102顶部可能被去除的较多，使得边缘位置上第二光栅的对比度较差，光通过第二光栅之后发生狭缝衍射，形成的第二衍射波形的光强较弱、振幅较小，不容易被光学检测设备探测到，使得探测得到的数据信息失真。

如图7所示，由于在本实施例中，所述每个栅条101位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100上方，所述间隔层102位于条形浅沟槽隔离结构107上方，即第二光栅的狭缝位于第一光栅的狭缝上方，因此第一光栅位置和形状与第二光栅位置相同、形状相似。

具体地，从光学角度分析，当光从第二光栅入射时，部分光生狭缝衍射，通过第二光栅后形成第二衍射波形，部分光没有发生狭缝衍射，而是直射进入第二光栅下方的第一光栅，通过第一光栅后形成第一衍射波形，由于第一光栅位置和形状与第二光栅位置相同、形状相似，所以光通过第二光栅和第一光栅之后，形成的第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同，当第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息基本相同时，第一衍射波形和第二衍射波形的频率相同。

第一衍射波形与第二衍射波形能够发生干涉形成干涉光，干涉光携带有第二光栅位置的信息。在第一衍射波形与第二衍射波形的相位差在四分之一个周期以内时，第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅较第一衍射波形或第二衍射波的振幅更大，干涉光的光强较第一衍射波形或第二衍射波形更强，从而使叠加光栅的对比度更大，使得测量套刻精度的设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅或第一光栅位置和形状的信息，测量得到的第二光栅位置结果更加精确。当测试第二光栅和其他膜层上的相应光栅的位置，以确定第二光栅所在膜层与其他膜层上图形的套刻精度时，得到的套刻精度更加精确。

需要说明的是，在本实施例中，所述条形浅沟槽隔离结构107和间隔层102的宽度相等，即条形浅沟槽隔离结构107之间的衬底100的宽度与栅条101的宽度也相等，这样第一光栅在衬底100平面上的位置和形状与第二光栅位置和形状完全相同，第一衍射波形和第二衍射波形携带的信息相同，干涉光携带与第二光栅位置相应的信息的精确度更高。对所述套准标记测试，得到第二光栅位置结果更加精确。

需要说明的是，在本实施例中，所述栅条101的宽度等于间隔层102的宽度，这样，但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，所述栅条101的宽度可以略大于或略小于相邻两个条形浅沟槽隔离结构107之间的间距。

需要说明的是，第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的振幅与第一衍射波形与第二衍射波形的相位差相关，其中第一衍射波形的相位与条形浅沟槽隔离结构107的厚度有关，因此，在本实施例中，根据条形浅沟槽隔离结构107的深度的不同，干涉光的振幅也不同。

图6是本实施例干涉光的振幅与条形浅沟槽隔离结构107厚度的关系图。其中，横坐标为条形浅沟槽隔离结构107深度，纵坐标为本实施例干涉光振幅与第二衍射波形振幅的比值。从图6中可以看出，在使所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，本实施例干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1，即当所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，干涉光的振幅较第二衍射波形振幅更大，使得测量套刻精度的光学检测设备容易探测到干涉光的波形，并更容易获得准确反应第二光栅位置和形状的信息，测量套刻精度的结果更加精确。

需要说明的是，在使所述多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在0到0.13微米的范围内，或者在0.22到0.35微米到范围内时，本实施例干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1，是由间隔层102、栅条101、衬底100和条形浅沟槽隔离结构107的材料(不同材料具有不同的透光率和折射率)所决定的，因此，当间隔层102、栅条101、衬底100和条形浅沟槽隔离结构107的材料发生变化时，本实施例干涉光的振幅与条形浅沟槽隔离结构107深度的关系曲线也会发生变化，可能使多个条形浅沟槽隔离结构107的厚度在其他范围时，干涉光的振幅与第二衍射波形振幅的比值大于1。

还需要说明的是，为了使第一衍射波形与第二衍射波形的波形易于被测量套刻精度的光学检测设备识别，第二光栅的多个栅条101的宽度以及间距需要在一定范围内，可选的，多个栅条101的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内，所述多个栅条101之间的间距在400纳米到600纳米的范围内。相应的，条形浅沟槽隔离结构107的宽度在400纳米到600纳米的范围内，条形浅沟槽隔离结构107之间的间距在600纳米到800纳米的范围内。

继续参考图7、图8，在本实施例中，所述套准标记还包括：位于所述多个栅条101和间隔层102上的介质层。在本实施例中，所述介质层包括依次形成的氧化硅层103、硬掩模层104、底部抗反射层105，所述介质层用于绝缘，但是本发明对介质层的具体结构不做限制。

在本实施例中，所述介质层还覆盖于所述绝缘层120上。

在本实施例中，所述套准标记还包括：位于所述衬底100的标记区，且位于介质层上的多个条状图形108，所述多个条状图形108组成第三光栅，所述多个条状图形108之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底100上的投影相邻，并且多个栅条101与多个条状图形108在衬底100上的投影沿同一方向延伸。在本实施例中，多个栅条101与多个条状图形108在衬底100上的投影沿第一方向延伸(图8中XX`方向)。

需要说明的是，需要说明的是，图8为本实施例套准标记的俯视投影图，为了图示清楚第三光栅与第二光栅的位置关系，示出了介质层覆盖下第二光栅的多个栅条101，实际上多个栅条101在俯视图中应被氧化硅层103、硬掩模层104、底部抗反射层105遮挡。

第三光栅的位置能够被所述光学检测设备识别，第三光栅与所述第二光栅共同构成第一套准标记200，通过所述光学检测设备对所述第一套准标记200进行测试，能够测试第三光栅所在膜层与第二光栅所在膜层之间，在第二方向(图8中YY`方向)上的套刻精度(所述第二方向与第一方向正交)。

在本实施例中，如图8所示，所述条状图形108与所述栅条101在衬底100上的投影在延伸方向上对齐，使得第三光栅和第二光栅便于被光学检测设备同时探测，但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，第三光栅的条状图形与第二光栅的栅条在衬底上的投影在延伸方向还可以不对齐。

需要说明的是，图7中为示意清楚形成多个条状图形108与所述栅条101在衬底100上的投影在延伸方向上对齐的位置关系，在图7中同时示意了多个栅条101与多个条状图形108，实际上多个条状图形108并不形成于多个栅条101的上方，而是如图8所示，形成于多个栅条101一侧的衬底100上方。

需要说明的是，在本实施例中，所述条状图形108为在介质层上形成光阻层并曝光显影形成。在形成所述第二光栅和第三光栅的同时，在衬底100的器件区上形成栅极和栅极上方的光阻图形(未示出)，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔。

在本实施例中，所述第二光栅和栅极采用同一多晶硅层光刻形成，所述第三光栅和光阻图形采用同一光阻层曝光显影形成，因此所述第一套准标记200能够用于测量栅极与栅极上的通孔的套刻精度。

具体地，采用光学检测设备对所述第一套准标记200进行检测时，光学检测设备探测第一衍射波形与第二衍射波形形成的干涉光的波形，得到第二光栅在第二方向的位置；并探测通过第三光栅的第三衍射波形，得到的第三光栅在第二方向的位置，进而能够得到第二光栅和第三光栅在第二方向位置之间的偏移量，第二光栅和第三光栅在第二方向位置之间的偏移量能够反映衬底的器件区上，栅极与栅极上的条状图形在第二方向位置之间的偏移量，进而获得栅极与栅极上的通孔在第二方向上的套刻精度。

由于在本实施例中，光学检测设备容易探测到干涉光的波形，进而更容易获得准确反应第二光栅位置和形状的信息，得到第二光栅在第二方向的位置信息更精确，因此得到的第二光栅和第三光栅在第二方向的位置偏移量更加精确，通过第一套准标记获得的栅极与栅极上的通孔的套刻精度也更精确。

在本实施例中，所述多个条状图形108与多个栅条101的宽度相等，多个条状图形108的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。多个条状图形108与多个栅条101的宽度相等，使得第一套准标记200中，第二光栅和第三光栅的形状接近，有利于提高测量精度。

需要说明的是，利用第一套准标记200仅能获得栅极与栅极上的通孔在第二方向上的套刻精度。继续参考图8，在本实施例中，在衬底100的标记区形成第一套准标记200同步形成第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203，第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203与第一套准标记200的结构大致相同，均包括第一光栅、第二光栅和第三光栅，其中第二套准标记201、第三套准标记202中，第一光栅、第二光栅和第三光栅的多个栅条与多个条状图形在衬底100上的投影沿第二方向延伸，第四套准标记203中，第一光栅、第二光栅和第三光栅的多个栅条与多个条状图形在衬底100上的投影沿第一方向延伸。这样第一套准标记200、第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203以衬底100标记区中的一点为中心呈中心对称的形状。通过所述光学检测设备对第一套准标记200、第二套准标记201、第三套准标记202、第四套准标记203进行测试，能够得到栅极与栅极上的通孔的在第一方向和第二方向上的套刻精度，并且在每个方向上的结果均为两个不同的套准标记得到，进一步提高了套刻精度的测试精度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种套准标记的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底，所述衬底包括标记区；

在所述标记区的衬底中形成多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；

在所述标记区的衬底上形成多个栅条，所述栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在所述多个栅条之间形成间隔层，所述间隔层位于条形浅沟槽隔离结构上方，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的材料为氧化硅，所述栅条的材料为多晶硅。

3.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者，条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.22到0.35微米到范围内。

4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述多个栅条之间形成间隔层的步骤包括：在所述多个栅条上覆盖间隔材料层，对所述间隔材料层进行化学机械研磨，直到露出多个栅条的上表面，剩余位于多个栅条之间的间隔材料层形成间隔层。

5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：在所述衬底上形成多个栅条和间隔层之后，在所述多个栅条和间隔层上形成介质层。

6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，在所述多个栅条和间隔层上形成介质层的步骤包括：

在所述多个栅条和间隔层上依次形成钝化层、硬掩模层以及底部抗反射层。

7.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述的形成方法还包括：

在所述标记区的衬底的介质层上形成多个条状图形，所述多个条状图形组成第三光栅，所述多个条状图形之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底上的投影相邻，并且多个栅条与多个条状图形在衬底上的投影沿同一方向延伸。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述条状图形与所述栅条在衬底上的投影在延伸方向上对齐。

9.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述多个条状图形的宽度在600纳米到800纳米的范围内。

10.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述衬底还包括用于形成半导体器件的器件区，所述半导体器件包括栅极和和栅极上方的光阻图形，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔；

所述第二光栅和第三光栅用于测量栅极与栅极上方通孔的套刻精度，所述第二光栅的多个栅条和所述栅极同步形成，所述第三光栅和光阻图形同步形成。

11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的宽度相等。

12.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述多个栅条的间距在400纳米到600纳米的范围内，多个栅条的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。

13.一种套准标记，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底包括标记区；

位于所述标记区的衬底中的多个条形浅沟槽隔离结构，所述多个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底用于组成第一光栅，所述多个条形浅沟槽隔离结构作为第一光栅的狭缝；

位于所述标记区的衬底上的多个栅条，所述栅条位于相邻两个条形浅沟槽隔离结构之间的衬底上方，在所述多个栅条之间具有间隔层，所述多个栅条组成第二光栅，所述多个栅条之间的间隔层作为第二光栅的狭缝。

14.如权利要求13所述的套准标记，其特征在于，所述衬底为硅衬底，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的材料为氧化硅，所述栅条的材料为多晶硅。

15.如权利要求13或14所述的套准标记，其特征在于，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.01到0.13微米的范围内，或者，所述条形浅沟槽隔离结构的厚度在0.22到0.35微米到范围内。

16.如权利要求13所述的套准标记，其特征在于，所述多个栅条的间距在400纳米到600纳米的范围内，多个栅条的宽度分别在600纳米到800纳米的范围内。

17.如权利要求13所述的套准标记，其特征在于，所述条形浅沟槽隔离结构和间隔层的宽度相等。

18.如权利要求13所述的套准标记，其特征在于，所述套准标记还包括：

位于所述多个栅条和间隔层上的介质层；

位于所述标记区的衬底的介质层上的多个条状图形，所述多个条状图形组成第三光栅，所述多个条状图形之间的空间作为第三光栅的狭缝；所述第三光栅与第二光栅在衬底上的投影相邻，并且多个栅条与多个条状图形在衬底上的投影沿同一方向延伸。

19.如权利要求18所述的套准标记，其特征在于，所述衬底还包括用于形成半导体器件的器件区，所述半导体器件包括栅极和栅极上的通孔，所述套准标记还包括：位于衬底栅极和栅极上方的光阻图形，所述光阻图形具有位于栅极上方的开口，所述开口用于形成栅极上的通孔；所述第二光栅和第三光栅用于测量栅极与栅极上的通孔的套刻精度。

20.如权利要求18所述的套准标记，其特征在于，所述条状图形与所述栅条在衬底上的投影在延伸方向上对齐。