CN108878401B - 光学对准标记、光学定位方法以及半导体器件 - Google Patents

光学对准标记、光学定位方法以及半导体器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学对准标记、光学定位方法以及半导体器件。该光学对准标记包括：主识别部，所述主识别部为中心对称图形，且具有沿至少两个方向的线条；以及至少一个辅助识别部，该辅助识别部为中心对称图形，且具有与所述主识别部相同的对称中心，该辅助识别部具有至少两个线条，且所述辅助识别部的线条的线宽与所述主识别部的线条的线宽不同。因此，当主识别部或辅助识别部的其中一方未被测量设备识别时，另一方仍有可能被测量设备识别，从而能提高光学对准标记的识别度，达到光学对准的目的。

Description

光学对准标记、光学定位方法以及半导体器件
技术领域
本发明涉及半导体器件制造过程中用于进行光学对准的光学对准标记。
背景技术
随着半导体技术的快速发展，缩短研发周期对于新产品开发，可以快速地答复订单，提高客户满意度，增加市场信誉度，同时可以将成果尽快地推向市场。而目前三维存储器的研发中，由于三维结构复杂，如果按照整个制造流程进行研发，则反馈结果周期较长。采用分段进行研发可以尽快得到最优化的工艺条件。
作为各个工艺段之间的衔接，需要对预先形成在例如晶圆上的光学对准标记进行对位，以便进入下一道工序。
发明内容
发明所要解决的技术问题
目前光学对准标记采用“十”字形、“X”形、“回”字形等形状，然而在分段进行研发时，在整体流程和部分流程中前后衬底材质不一样的情况下，在进行测量时会出现光学对准失败，给测量监控带来难度，导致测量菜单不具备通用性，导致工作效率降低的同时无法实时进行监控。目前的方法是当光学对准失败后需要重新在机台端进行手动调整晶圆的位置，因此研发周期变长，需要人员进行实时维护。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明光学对准标记包括：主识别部，所述主识别部为中心对称图形，且具有沿至少两个方向的线条；以及至少一个辅助识别部，该辅助识别部为中心对称图形，且具有与所述主识别部相同的对称中心，该辅助识别部具有至少两个线条，且所述辅助识别部的线条的线宽与所述主识别部的线条的线宽不同。
在本发明的至少一个实施例中，所述辅助识别部的线条与所述主识别部的线条不相交。
在本发明的至少一个实施例中，所述辅助识别部的线条方向与所述主识别部的线条方向不同。
在本发明的至少一个实施例中，所述辅助识别部的线条的线宽小于所述主识别部的线条的线宽。
在本发明的至少一个实施例中，所述主识别部呈“十”字形或“X”形，具有沿第一方向和第二方向的两个线条，所述辅助识别部为沿第三方向的条纹状图案，且在所述对称中心的每一侧具有至少3个线条。
在本发明的至少一个实施例中，所述主识别部呈“回”字形，具有沿第一方向和第二方向的多个线条，所述辅助识别部为沿第三方向的条纹状图案，设置在所述主识别部的环形部分内，且在所述对称中心的每一侧具有至少3个线条。
在本发明的至少一个实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向分别具有45°夹角。
在本发明的至少一个实施例中，所述辅助识别部的线条的间距小于所述主识别部的线条的线宽。
本发明还提供一种利用上述任一项所述的光学对准标记进行光学定位的方法，在衬底上预先形成有所述光学对准标记，将所述衬底放置在机台上，利用光学测量设备进行测量，该方法包括以下步骤：利用所述光学测量设备并根据预先确定的所述光学对准标记在所述衬底上的初始坐标初步定位到所述光学对准标记；调节所述机台和/或所述光学测量设备，使所述光学对准标记完全包含在所述光学测量设备的拍摄窗口中；利用所述光学测量设备对所述光学对准标记进行识别；保存所述光学对准标记的图像并记录识别出的所述光学对准标记的中心在所述衬底上的坐标。
本发明的半导体器件包括上述任一项所述的对准标记。
发明效果
本发明的光学对准标记具有主识别部和辅助识别部，且主识别部的线条线宽与辅助识别部的线条线宽不同，因此当主识别部或辅助识别部的其中一方未被测量设备识别时，另一方仍有可能被测量设备识别，从而能提高光学对准标记的识别度，达到光学对准的目的。因此，本发明的光学对准标记具有更强的识别性和通用性，能提高工作效率。
附图说明
图1是表示参考例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图2是表示本发明实施方式所涉及的光学对准标记的俯视图。
图3是表示本发明的变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图4是表示本发明的又一变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图5是表示本发明的又一变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图6是表示本发明的又一变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图7是表示本发明的又一变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
图8是表示本发明的又一变形例所涉及的光学对准标记的俯视图。
具体实施方式
本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
图1示出一种作为参考例的光学对准标记。如图1所示，该图案呈“十”字形，包括相互垂直的两个矩形部。当该光学对准标记形成在不同材质的衬底上时，可能由于与周围图案的形状或对比度接近而无法被测量设备识别从而导致光学对准失败。
具体而言，在衬底上预先形成有该光学对准标记，将衬底放置在机台上，利用光学测量设备并根据预先确定的光学对准标记在衬底上的初始坐标初步定位到光学对准标记；调节机台和/或光学测量设备，使光学对准标记完全包含在光学测量设备的拍摄窗口中；利用光学测量设备对光学对准标记进行识别；保存光学对准标记的图像并记录识别出的光学对准标记的中心在衬底上的坐标。然而当衬底材质不同或者由于与周围图案的形状或对比度接近，可能导致光学对准标记无法被识别，从而导致光学对准失败。
为此，本申请发明人对上述参考例的光学对准标记的图案进行了改进，提出以下实施方式。
实施方式
图2示出本发明实施方式的光学对准标记的俯视图。如图2所示，本实施方式的光学对准标记包括主识别部101和辅助识别部102。主识别部101和辅助识别部102分别为中心对称图形，且具有相同的对称中心，以便于测量设备从各个角度或方向进行读取和比较，且能获得相同的结果。此外，优选为主识别部101与辅助识别部102的图形互不相交。本实施方式中，主识别部101如上述参考例那样形成为例如“十”字形，由相互垂直的两个线条构成。辅助识别部102由线宽不同于主识别部101的若干线条构成。
本实施方式中，辅助识别部102的线条线宽与主识别部101的线条线宽不同，例如辅助识别部102的线条线宽小于主识别部101的线条线宽。因此，当主识别部101或辅助识别部102的其中一方由于与周围的布线图案相似而未被测量设备识别时，另一方由于具有不同的线宽，因此仍有可能被测量设备识别，从而能提高光学对准标记的识别度，达到光学对准的目的。因此，与上述参考例相比，本实施方式的光学对准标记具有更强的识别性和通用性，能提高工作效率。
变形例
以上实施方式示出了满足本发明主旨的光学对准标记的一个例子，但发明并不限于此，只要主识别部与辅助识别部的线条线宽不同即可，可以采用任意形状及其组合。
例如，在上述实施方式中，示出了“十”字形的主识别部101。但主识别部101例如也可以是“X”形或“回”字形等形状。图3示出采用“X”形主识别部101的光学对准标记的俯视图。图4示出采用“回”字形主识别部101的光学对准标记的俯视图。
在图3那样采用“X”形主识别部101的情况下，主识别部101由沿两个方向的线条构成，此时，优选为辅助识别部102由沿不同于主识别部101的线条的两个方向的线条构成。进一步优选为，主识别部101的线条的两个方向相互垂直，辅助识别部102的线条方向与主识别部101的线条的两个方向分别具有45°夹角。进一步优选为辅助识别部102在对称中心的每一侧具有至少三个线条。进一步优选为，辅助识别部102的线条间距小于主识别部101的线条宽度。这样，能够使得主识别部与辅助识别部具有足够的识别度差异，能够提高整个图案被测量设备识别的可能性。
当然，以上仅仅是一个优选方式，辅助识别部102也可以根据需要在例如图中的上下方向上，本发明对此不作限定。
此外，在以上实施方式和变形例中，辅助识别部102沿不同于主识别部101的线条的两个方向而形成，但本发明并不限于此，辅助识别部102也可以沿着主识别部101的主轴方向来形成。图5示出这种情况下的光学对准标记的俯视图。由于辅助识别部102具有与主识别部101不同的线宽，因此采用这种光学对准标记也能在一定程度上获得与上述实施方式以及变形例接近的效果。
此外，在以上实施方式和变形例中，示出了辅助识别部102在俯视状态下包含在主识别部101的外轮廓内的情况，但本发明也并不限于此。辅助识别部102也可以扩展到主识别部101的外轮廓以外。图6示出这种情况下的光学对准标记的俯视图。采用这种光学对准标记也能获得与上述实施方式以及变形例相同的效果。
此外，在以上实施方式和变形例中，示出了条纹状的辅助识别部102，但本发明并不限于此，辅助识别部102也可以具有其它任意的形状，而且辅助识别部102并不局限于沿着一个方向，只要满足线宽要求即可。图7示出采用其他形状的辅助识别部102的光学对准标记的一个例子的俯视图。图7中，辅助识别部102具有沿两个方向的条纹，且条纹方向与主识别部101的两个线条的方向相同。由于辅助识别部102具有与主识别部101不同的线宽，采用这种光学对准标记也能在一定程度上获得与上述实施方式以及变形例类似的效果。
图8示出又一变形例的光学对准标记。如图8所示，该光学对准标记包括主识别部101、以及辅助识别部102、103。主识别部101与辅助识别部102、103三者的线条线宽互不相同。采用这种光学对准标记也能获得与上述实施方式以及变形例相同的效果。而且，由于具有三种不同的线宽，能进一步提高光学对准标记整体被测量设备识别的可能。当然，也可以根据需要设置更多的辅助识别部，这里不在赘述。
优选地，可根据测量设备的分辨率来选定主识别部以及辅助识别部的线宽，以达到最佳的识别效果。此外，在光学对准标记周围的布线图案已知的情况下，可以选择具有与该周围的布线图案差别较大的线宽的主识别部和辅助识别部以增加光学对准标记的辨识度。
在使用本实施方式以及变形例的光学对准标记进行光学对准时，可以在衬底上预先形成该光学对准标记，将该衬底放置在机台上，利用光学测量设备并根据预先确定的光学对准标记在衬底上的初始坐标初步定位到光学对准标记，然后调节机台和/或光学测量设备，使光学对准标记完全包含在光学测量设备的拍摄窗口中，接着利用光学测量设备对光学对准标记进行识别，在识别成功后，保存光学对准标记的图像并记录识别出的光学对准标记的中心在衬底上的坐标。
另外，本实施方式以及变形例的光学对准标记可以通过例如光刻工艺形成在各类半导体器件的中间产品或最终产品上，本发明对此不作限制。
示例性实施例
实施例1：一种光学对准标记，包括：主识别部，所述主识别部为中心对称图形，且具有沿至少两个方向的线条；以及至少一个辅助识别部，该辅助识别部为中心对称图形，且具有与所述主识别部相同的对称中心，该辅助识别部具有至少两个线条，且所述辅助识别部的线条的线宽与所述主识别部的线条的线宽不同。
实施例2：在以上任一实施例中，所述辅助识别部的线条与所述主识别部的线条不相交。
实施例3：在以上任一实施例中，所述辅助识别部的线条方向与所述主识别部的线条方向不同。
实施例4：在以上任一实施例中，所述辅助识别部的线条的线宽小于所述主识别部的线条的线宽。
实施例5：在以上任一实施例中，所述主识别部呈“十”字形或“X”形，具有沿第一方向和第二方向的两个线条，
所述辅助识别部为沿第三方向的条纹状图案，且在所述对称中心的每一侧具有至少3个线条。
实施例6：在以上任一实施例中，所述主识别部呈“回”字形，具有沿第一方向和第二方向的多个线条，所述辅助识别部为沿第三方向的条纹状图案，设置在所述主识别部的环形部分内，且在所述对称中心的每一侧具有至少3个线条。
实施例7：在以上任一实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向分别具有45°夹角。
实施例8：在以上任一实施例中，所述辅助识别部的线条的间距小于所述主识别部的线条的线宽。
实施例9：一种利用以上任一实施例的光学对准标记进行光学定位的方法，在衬底上预先形成有所述光学对准标记，将所述衬底放置在机台上，利用光学测量设备进行测量，该方法的特征在于，包括以下步骤：利用所述光学测量设备并根据预先确定的所述光学对准标记在所述衬底上的初始坐标初步定位到所述光学对准标记；调节所述机台和/或所述光学测量设备，使所述光学对准标记完全包含在所述光学测量设备的拍摄窗口中；利用所述光学测量设备对所述光学对准标记进行识别；保存所述光学对准标记的图像并记录识别出的所述光学对准标记的中心在所述衬底上的坐标。
实施例10：一种半导体器件，包括以上任一实施例的对准标记。
以上详细描述了本发明的优选实施方式。但应当理解为本发明在不脱离其广义精神和范围的情况下可以采用各种实施方式及变形。本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应属于由本发明的权利要求书所确定的保护范围内。
标号说明
101 主识别部
102、103 辅助识别部

Claims (7)

1.一种在制造三维存储器的过程中使用的光学对准标记，其特征在于，包括：
主识别部，所述主识别部呈“X”形，且具有沿第一方向和第二方向的两个线条；以及
至少一个辅助识别部，该辅助识别部为沿第三方向的条纹状图案，且具有与所述主识别部相同的对称中心，该辅助识别部在所述对称中心的每一侧具有至少3个线条，且所述辅助识别部的线条的线宽与所述主识别部的线条的线宽不同。
2.如权利要求1所述的光学对准标记，其特征在于，
所述辅助识别部的线条与所述主识别部的线条不相交。
3.如权利要求1所述的光学对准标记，其特征在于，
所述辅助识别部的线条的线宽小于所述主识别部的线条的线宽。
4.如权利要求1所述的光学对准标记，其特征在于，
所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向分别具有45°夹角。
5.如权利要求1所述的光学对准标记，其特征在于，
所述辅助识别部的线条的间距小于所述主识别部的线条的线宽。
6.一种利用权利要求1至5的任一项所述的光学对准标记进行光学定位的方法，在衬底上预先形成有所述光学对准标记，将所述衬底放置在机台上，利用光学测量设备进行测量，该方法的特征在于，包括以下步骤：
利用所述光学测量设备并根据预先确定的所述光学对准标记在所述衬底上的初始坐标初步定位到所述光学对准标记；
调节所述机台和/或所述光学测量设备，使所述光学对准标记完全包含在所述光学测量设备的拍摄窗口中；
利用所述光学测量设备对所述光学对准标记进行识别；
保存所述光学对准标记的图像并记录识别出的所述光学对准标记的中心在所述衬底上的坐标。
7.一种半导体器件，其特征在于，包括权利要求1至5的任一项所述的对准标记。
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