CN111508932A - 套刻标记及套刻误差的测量方法 - Google Patents

套刻标记及套刻误差的测量方法 Download PDF

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CN111508932A CN202010344325.7A CN202010344325A CN111508932A CN 111508932 A CN111508932 A CN 111508932A CN 202010344325 A CN202010344325 A CN 202010344325A CN 111508932 A CN111508932 A CN 111508932A
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Abstract

本申请公开了一种套刻标记及套刻误差的测量方法，其中套刻标记位于基底中，至少包括第一测量方向，第一测量方向和第二测量方向不平行，该套刻标记包括第一标识和第二标识；第一标识和第二标识分别位于基底不同的层，和/或第一标识和第二标识在不同工艺过程中形成；第一标识与第二标识在投影平面内相互错开，分别包括两个延伸方向的条纹单元，且条纹单元的延伸方向在投影平面内是倾斜的，不与测量方向重合。由于套刻标记中的条纹单元的延伸方向与第一测量方向存在夹角，因此该套刻标记对旋转角度很敏感，可以测量到微小的旋转角度，提高了套刻误差的测量精度。

Description

套刻标记及套刻误差的测量方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其是涉及一种套刻标记及套刻误差的测量方法。
背景技术
随着集成技术的不断进步，集成电路芯片中电路的叠加层数越来越多。在多层图形化的过程中，为了达到良好的半导体性能，晶圆上的光刻图形不仅要具有精准的特征线宽尺寸，还需要保证上下两层图形之间的位置对准，如果上下两层图形之间没有对准，会无法保证设计在上下两层的电路的可靠连接。因此，晶圆上下两层的图形的偏移量，即套刻误差满足误差要求是保证半导体良率的一个重要因素。
为了测量上下两层图形的位置是否发生偏移，需要对晶圆上的套刻标记，即晶圆上用于测量套刻误差的图形进行检测。目前，测量套刻误差通常采用两种方式，一种是基于成像技术的方式，一种是基于衍射技术的方式，其中以基于成像技术的方式为主。基于成像技术的套刻标记可以是很多横竖周期条纹，也可以是单一一组条纹，例如box-in-box图案，当上层图形相对于下层图形沿水平或竖直方向发生偏移时，可以很容易通过两层图形中心点的偏移获得偏移量，从而判断套刻误差是否满足要求。
但是随着集成技术的进步，上述方法的测量精度已经无法满足人们的生产需求，如何提高套刻误差的测量精度成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种套刻标记及套刻误差的测量方法，以提高对套刻误差的测量精度。
本申请第一方面提供一种套刻标记，所述套刻标记位于基底中，所述套刻标记包括第一测量方向，所述第一测量方向和第二测量方向不平行，包括第一标识和第二标识；所述第一标识和所述第二标识分别位于所述基底不同的层，和/或所述第一标识和所述第二标识在不同工艺过程中形成；
所述第一标识和所述第二标识在投影平面内相互错开；所述投影平面为所述第一测量方向与所述第二测量方向所在的平面；
所述第一标识和所述第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，所述第一延伸方向和所述第二延伸方向不相同；对于同一个标识，所述第一条纹单元的第一延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角。
可选的，所述第一条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角。
可选的，所述第一延伸方向与所述第一测量方向的夹角和第二延伸方向与所述第一测量方向的夹角相等。
可选的，所述第一延伸方向与所述第一测量方向的夹角为40度～50度，和/或所述第二延伸方向与所述第二测量方向的夹角为40度～50度。
可选的，所述套刻标记的每个条纹单元包括一个或多个间隔设置的条纹，所述条纹单元中的条纹间距相等。
可选的，所述条纹包括多个间隔设置的精细条纹。
可选的，所述套刻标记中，分属于所述第一标识和所述第二标识的两个相邻的条纹单元中，条纹的延伸方向一致。
可选的，所述第一标识包括多个条纹单元，所述第二标识包括多个条纹单元，所述第一标识的每个条纹单元分别邻接所述第二标识的一个不同的条纹单元。
可选的，所述第一标识中心对称，所述第二标识中心对称；当第一标识与第二标识不存在相对偏移误差时，所述第一标识的对称中心与所述第二标识的对称中心在所述投影平面内重合。
可选的，所述第一标识的第一条纹单元中的条纹呈周期排列；所述第二标识的第二条纹单元中的条纹呈周期排列。
可选的，所述第一条纹单元和第二条纹单元沿第一测量方向的周期相同；
当第一标识与第二标识不存在相对偏移误差时，周期性排列的第一条纹单元与周期性排列的第二周期性条纹单元形成的组合结构具有周期性，且所述组合结构沿第一测量方向的周期与第一条纹单元沿第一测量方向的周期相同。
可选的，所述第一条纹单元的第一延伸方向与第二条纹单元的第一延伸方向相同。
本申请第二方面包括一种套刻误差的测量方法，用于套刻标记，所述套刻标记位于基底中，所述套刻标记包括第一测量方向、第一标识和第二标识；所述第一标识和所述第二标识分别位于所述基底不同的层，和/或所述第一标识和所述第二标识在不同工艺过程中形成；所述第一标识和所述第二标识在投影平面内相互错开；所述第一标识和所述第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，所述第一延伸方向和所述第二延伸方向不相同；对于同一个标识，所述第一条纹单元的第一延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述方法包括：
获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一特征尺寸；
获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二特征尺寸；
根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角；
根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角；
根据所述第一旋转角与所述第二旋转角获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
可选的，所述第一标识具有沿垂直第一条纹单元的第一延伸方向的第一预设特征尺寸；所述第二标识具有沿垂直第二条纹单元的第一延伸方向的第二预设特征尺寸；
所述根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角，包括：
根据所述第一预设特征尺寸和所述第一特征尺寸获取第一旋转角；
所述根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角，包括：
根据所述第二预设特征尺寸和所述第二特征尺寸获取第二旋转角度。
可选的，所述根据第一预设特征尺寸和第一特征尺寸获取第一旋转角，包括：
Figure BDA0002469585780000041
其中，L10为所述第一预设特征尺寸，L1为所述第一特征尺寸。
所述根据第二预设特征尺寸和第二特征尺寸获取第二旋转角度，包括：
Figure BDA0002469585780000042
其中，L20为所述第二预设特征尺寸，L2为所述第二特征尺寸。
可选的，所述套刻标记还包括第二测量方向，所述方法还包括：
获取所述第一标识沿所述第二测量方向的第三特征尺寸；
获取所述第二标识沿所述第二测量方向的第四特征尺寸；
所述根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角，包括：
根据所述第一特征尺寸与所述第三特征尺寸获得第一旋转角；
所述根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角，包括：
根据所述第二特征尺寸与所述第四特征尺寸获得第二旋转角。
可选的，所述第一测量方向垂直于所述第二测量方向，所述根据所述第一特征尺寸与所述第三特征尺寸获得第一旋转角，包括：
Figure BDA0002469585780000043
其中，L1为所述第一特征尺寸，L3为所述第三特征尺寸。
所述根据所述第二特征尺寸与所述第四特征尺寸获得第二旋转角，包括：
Figure BDA0002469585780000044
其中，L2为所述第二特征尺寸，L4为所述第四特征尺寸。
可选的，在所述第一标识中，所述第一条纹单元包括多条第一条纹，所述第一特征尺寸包括：在沿所述第一测量方向上任意两条所述第一条纹之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹的宽度，或者，所述第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹，所述第一特征尺寸为所述第一标识中周期性排列的所述第一条纹沿所述第一测量方向的周期；
在所述第二标识中，所述第一条纹单元包括多条第二条纹，所述第二特征尺寸包括：在沿所述第一测量方向上任意两条所述第二条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第二条纹单元的宽度，或者，所述第二条纹单元包括多个周期性排列的第二条纹，所述第二特征尺寸为所述第二标识中周期性排列的所述第二条纹沿第一测量方向的周期。
可选的，在所述第一标识中，所述第三特征尺寸包括：在沿所述第二测量方向上任意两条所述第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹单元的宽度，或者，所述第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹单元，所述第一特征尺寸为所述第一标识中周期性排列的所述第一条纹单元沿所述第二测量方向的周期；
在所述第二标识中，所述第四特征尺寸包括：在沿所述第二测量方向上任意两条所述第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹单元的宽度，或者，所述第二标识包括多个周期性排列的所述第一条纹单元，所述第二特征尺寸为所述第二标识中周期性排列的所述第一条纹单元沿第二测量方向的周期。
可选的，所述获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一特征尺寸，包括：第一成像测量处理或第一建模处理；
所述第一成像测量处理包括：对所述第一标识进行成像；获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一图像信息，得到第一一维信息；根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸；
所述第一建模处理包括：提供第一模型，所述第一模型表征所述第一标识的第一特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对所述第一标识进行检测，获取所述第一标识的检测信息，得到所述第一检测信息；根据所述第一检测信息和所述第一模型，获取所述第一特征尺寸。
可选的，所述获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二特征尺寸，包括：第二成像测量处理或第二建模处理；
所述第二成像测量处理包括：对所述第二标识进行成像；获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二图像信息，得到第二一维信息；根据所述第二一维信息获取所述第二标识的第二特征尺寸；
所述第二建模处理包括：提供第二模型，所述第二模型表征所述第二标识的第二特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对所述第二标识进行检测，获取所述第二标识的检测信息，得到所述第二检测信息；根据所述第二检测信息和所述第二模型，获取所述第二特征尺寸。
可选的，当获取所述第一特征尺寸的方法包括所述第一成像测量处理时，所述第一标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，所述第一特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿所述第一测量方向的周期；所述根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸，包括：
通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸；
当获取第一特征尺寸的方法包括第一建模处理时，所述第一模型包括非线性模型、线性模型或神经网络模型。
可选的，所述方法还包括：
重复获取所述第一特征尺寸和所述第二特征尺寸直至获取所述第一标识和所述第二标识之间的多个所述旋转偏移角误差；
对所述多个旋转偏移角误差进行均值处理，获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
本申请第三面提供一种采用上述套刻标记的套刻误差的测量方法，包括：
获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差；
获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差；
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差。
可选的，所述第一标识与所述第二标识之间具有预设偏移量；
所述获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差，包括：
对形成于基板的套刻标记进行成像，获取所述套刻标记成像后的标记图像；所述标记图像包括所述第一标识的第一条纹单元的第一子图像和所述第二标识的第一条纹单元的第二子图像；
获取所述套刻标记沿所述第一测量方向的图像信息，得到第一信号；所述第一信号包括沿所述第一测量方向的第一子图像和沿所述第一测量方向的第二子图像；
根据所述第一信号和所述预设偏移量，获取所述第一相对偏移误差。
可选的，所述第一标识与所述第二标识之间具有预设偏移量；
所述获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差，包括：
对形成于基板的套刻标记进行成像，获取所述套刻标记成像后的标记图像；所述标记图像包括所述第一标识的第二条纹单元的第三子图像和所述第二标识的第二条纹单元的第四子图像；
获取所述套刻标记沿所述第一测量方向的图像信息，得到第一信号；所述第一信号包括沿所述第一测量方向的第三子图像和沿所述第一测量方向的第四子图像；
根据所述第一信号和所述预设偏移量，获取所述第二相对偏移误差。
可选的，所述第一标识包括多个第一条纹单元和多个第二条纹单元；所述第二标识包括多个第一条纹单元和多个第二条纹单元；
所述获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差，包括：
获取每个所述第一标识的第一条纹单元与每个所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的每个第一相对偏移误差；
所述获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差，包括：
获取每个所述第一标识的第二条纹单元与每个所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的每个第二相对偏移误差；
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差，包括：
根据所有所述第一相对偏移误差的平均值和所有所述第二相对偏移误差的平均值获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差。
可选的，所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差，包括：
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第一分方向的第一相对偏移误差分量；
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第二分方向的第二相对偏移误差分量，所述第二分方向与所述第一分方向垂直；
当待测方向与所述第一分方向不同且与第二分方向不同时，对所述第一相对偏移误差分量和第二相对偏移误差分量进行矢量分解合并处理，获取待测方向的相对偏移误差。
可选的，所述第一标识的第一延伸方向与所述第二标识的第一延伸方向相同，且所述第一标识的第二延伸方向与所述第二标识的第二延伸方向相同；以从所述第一测量方向正方向向所述第二测量方向正方向旋转最小角度，所述第一测量方向和所述第二测量方向重合时的旋转方向为第一旋转方向；
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第一分方向的第一偏移误差分量，包括：
Figure BDA0002469585780000081
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第二测量方向的第二分方向的第二偏移误差分量，包括：
Figure BDA0002469585780000082
其中，α为所述第一延伸方向与所述第一测量方向的锐角夹角，当从所述第一测量方向正方向沿所述第一旋转方向旋转所述锐角夹角到达所述第一延伸方向时，α为正，反之为负；β为所述第二延伸方向与所述第一测量方向的锐角夹角，当从所述第一测量方向正方向沿所述第一旋转方向旋转所述锐角夹角到达所述第一延伸方向时，β为负，反之为正；Δx1为所述第一相对偏移误差；Δx2为所述第二相对偏移误差。
相对于现有技术，本申请上述技术方案的优点在于：
本申请提供了一种套刻标记，位于基底中，至少包括第一测量方向，第一测量方向和第二测量方向不平行，该套刻标记包括第一标识和第二标识；第一标识和第二标识分别位于基底不同的层，和/或第一标识和第二标识在不同工艺过程中形成；第一标识与第二标识在投影平面内相互错开，分别包括两个延伸方向的条纹单元，且条纹单元的延伸方向在投影平面内是倾斜的，不与测量方向重合。由于套刻标记中的条纹单元的延伸方向与第一测量方向存在夹角，因此该套刻标记对旋转角度很敏感，可以测量到微小的旋转角度，提高了套刻误差的测量精度。
同时，本申请还提供一种套刻误差测量方法，可以获得旋转偏移角套刻误差，通过旋转偏移角套刻误差指标能够从旋转偏移的维度衡量上下两层图形的位置是否发生偏移，使测量维度更加丰富，同时对小角度旋转偏移的测量也更加敏感，从而提高了套刻误差的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种第一标识的示意图；
图2为本申请提供的一种第二标识的示意图；
图3为本申请提供的一种套刻标记的示意图；
图4为本申请提供的另一种套刻标记的示意图；
图5为本申请提供的又一种套刻标记的示意图；
图6为本申请提供的另一种套刻标记的示意图；
图7为本申请提供的一种套刻误差测量方法的流程图；
图8为本申请提供的一种特征尺寸的示意图；
图9为本申请提供的一种预设特征尺寸的示意图；
图10为本申请提供的又一种套刻误差测量方法的流程图；
图11为本申请提供的又一种特征尺寸的示意图；
图12为本申请提供的另一种套刻误差测量方法的流程图；
图13为本申请提供的第一相对偏移误差和第二相对偏移误差的示意图；
图14为本申请提供的第一标识的第一条纹单元与第二标识的第一条纹单元发生位移的示意图；
图15为本申请提供的第一标识的第二条纹单元与第二标识的第二条纹单元发生位移的示意图；
图16为本申请提供的预设偏移量的示意图。`
具体实施方式
为了测量晶圆中上下两层图形的位置是否发生偏移，需要对晶圆上的套刻标记，即晶圆上用于测量套刻误差的图形进行检测。目前，测量套刻误差通常采用基于成像技术的套刻标记进行检测。基于成像技术的套刻标记由很多横竖垂直的条纹组成，当上层图形相对于下层图形沿水平或竖直方向发生偏移时，可以很容易通过两层图形中心点的偏移获得偏移量，从而判断套刻误差是否满足要求。
但是上述测量方法并不能保证上下两层图形之间的位置一定对准。例如，当上下两层图形的中心点重合，上下两层图形以中心点为圆心发生旋转时，虽然通过两层图形中心点的偏移获得的偏移量为零，但是上下两层图形之间的位置并未对准。可见，目前仅以通过两层图形中心点的偏移获得偏移量的方式测量误差，容易忽视旋转偏移误差。套刻误差一般是纳米(nm)级别，通常是工艺节点的三分之一。例如，28nm工艺节点允许最大套刻误差就是9nm左右，十分微小的旋转偏移都有可能导致半导体内部器件的短路或断路，以至于器件损坏，甚至可能引发安全问题。
因此，为了提高基于成像技术的套刻误差测量精度，本申请提供一种套刻标记及套刻误差的测量方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
套刻标记实施例：
本申请实施例提供一种套刻标记，位于基底中，套刻标记包括第一测量方向，第一测量方向和第二测量方向不平行。例如，在一种可能的实施方式中，为了计算更加简单，可以将投影平面看成平面直角坐标系，则第一测量方向为平面直角坐标系中的x轴，第二测量方向为平面直角坐标系的y轴，本实施例不限定第一测量方向与第二测量方向的具体方向。本实施例以第一测量方向为x轴进行说明。
参见图1，该图为本实施例提供的一种第一标识的示意图。
参见图2，该图为本实施例提供的一种第二标识的示意图。
套刻标记包括第一标识100和第二标识200，分别如图1和图2所示，第一标识100和第二标识200分别位于基底不同的层，和/或第一标识100和第二标识200在不同工艺过程中形成。
所述第一测量方向为对第一标识和第二标识进行测量的方向，包括与检测设备获取的套刻标记图像的相机坐标轴对应的方向。也即后续提取一维信息、第一信号或第二信号，从而计算相对偏移及旋转偏移角误差的方向。
第一标识100与晶圆中的第一图形在同一工艺过程中形成；所述第二标识100与晶圆不同与第一图形的第二图形在同一工艺过程中形成。
所述不同工艺过程包括：第一标识和第二标识利用不同的光罩形成，或者不同时形成。形成所述第一标识和第二标识的工艺可以相同，例如：第一标识和第二标识可以均通过刻蚀工艺或离子注入工艺形成。
现有技术中，一般测量晶圆中相邻的上下两层图形是否对准，相邻的上下两层一般是以相同的工艺形成。经过发明人研究，有时相邻的上下两层套刻误差可以通过图形的特征线宽尺寸进行控制，即当图形的特征线宽尺寸符合标准时，套刻误差是符合标准要求的，无需进行套刻误差的测量。因此，只需对想要测量的层，即关键层进行测量即可。
需要说明的是，关键层可以是以不同工艺形成的，也可以是以相同工艺形成的。通过对关键层的标识进行测量可以大大节省测量时间，例如，第一层和第十层为关键层，则只需测量第一层和第十层的套刻误差，而无需测量第二层至第九层的套刻误差，可以大大提高效率。
需要说明的是，在测量关键层的套刻误差时，由于关键层彼此距离太远，如第一层和第十层，可以通过对每一层进行对焦拍照，获得第一层的第一标识和第十层的第二标识在同一投影面的投影。
本申请实施例中不具体限定第一标识是否与第二标识在投影平面内是否重合，例如第一标识100和第二标识200在投影平面内相互错开；投影平面为第一测量方向与第二测量方向所在的平面。又例如所述第一标识100和第二标识200可以在投影平面内部分或完全重叠。
可以理解的是，第一测量方向与第二测量方向为不平行的两个方向，不平行的两个矢量可以构成一个平面，第一标识100与第二标识200在投影平面内相互错开，以便测量套刻误差。
如图3所示，该图为本实施例提供的一种套刻标记的示意图。
第一标识100和第二标识200均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，所述第一延伸方向与所述第二延伸方向不相同。
例如，第一延伸方向的第一条纹单元如图1所示的条纹单元110或图2所示的条纹单元210。第二延伸方向的第二条纹单元如图1所示的条纹单元120或图2所示的条纹单元220。
以第一标识100为例，第一条纹单元110与第二条纹单元120的延伸方向不同，第一延伸方向与第二延伸方向具有夹角。
需要说明的是，为了方便后续获得测量结果，套刻标记的每个条纹单元包括一个或多个间隔设置的条纹，条纹单元中的条纹间距相等。例如，如图1所示的条纹单元110暗条纹与明条纹间隔设置，且相同条纹的间距相等。
所述检测设置的条纹可以为位于基板中的凹坑、凸起或离子注入区；
所述条纹之间间隙可以为位于基板中的凹坑、凸起或离子注入区，且条纹之间间隙与条纹不同。
需要说明的是，每个条纹中还可以包括多个间隔设置的精细条纹。精细条纹能够增加套刻标记图像的对比度。
需要说明的是，在套刻标记中，分属于第一标识100和第二标识200的两个相邻的条纹单元中，条纹的延伸方向一致。
例如，参见图3，第一标识条纹单元110和第二标识中条纹单元120相邻，两个条纹单元中的条纹的延伸方向一致。
对于同一个标识，第一条纹单元的第一延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角，第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角。
第一条纹单元的第一延伸方向及第二条纹单元的第二延伸方向均与第一测量方向具有锐角夹角，能够增加第一条纹单元和第二条纹单元对旋转偏移角误差的灵敏度，从而能够通过第一条纹单元和第二条纹单元获取至少两个旋转偏移角误差并进行均值计算，能够提高检测精度。
本申请实施例不具体限定第二延伸方向与测量方向的夹角，例如所述第二条纹单元的第二延伸方向可以与第一测量方向垂直或平行。
例如，对于第一标识100，参见图1，第一条纹单元110的第一延伸方向，即第一条纹单元110中条纹的延伸方向与x轴具有夹角，且夹角为锐角。对于第一标识200，参见图2，第二条纹单元210的第一延伸方向(第一条纹单元110中条纹的延伸方向)与x轴具有夹角，且夹角为锐角。
需要说明的是，第二条纹单元的第二延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角，第一条纹单元的第二延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角。
例如，对于第一标识200，参见图2，第二条纹单元210的第二延伸方向即第二条纹单元210中条纹的延伸方向与x轴具有夹角，且夹角为锐角。对于第一标识100，参见图1，第一条纹单元110的第二延伸方向(第二条纹单元210中条纹的延伸方向)与x轴具有夹角，且夹角为锐角。
本申请实施例不具体限定条纹单元的排列方式，例如第一标识100的第一条纹单元110中的条纹呈周期排列；第二标识200的第二条纹单元210中的条纹呈周期排列。
再如，所述第一标识的第一条纹单元可以包括一条或两条条纹，当所述第一标识的第一条纹单元中条纹数大于2时，第一标识的第一条纹单元中条纹可以呈非周期排列；所述第二标识的第二条纹单元可以包括一条或两条条纹，当所述第二标识的第二条纹单元中条纹数大于2时，第二标识的第二条纹单元中条纹可以呈非周期排列。
需要说明的是，第一条纹单元110和第二条纹单元210沿第一测量方向的周期相同；
本实施例中，当第一标识100与第二标识200不存在相对偏移时，第一条纹单元110和第二条纹单元210的周期相同。具体地，周期性排列的第一条纹单元110与周期性排列的第二周期性条纹单元210形成的组合结构具有周期性，且组合结构沿第一测量方向的周期与第一条纹单元110沿第一测量方向的周期相同。在沿第一测量方向上，组合结构具有周期性且与第一条纹单元的周期相同，则所述第一标识与所述第二标识之间的预设偏移量为0，则第一标识与第二标识沿第一测量方向的一维信息的初始相位差为0，从而能够简化偏移误差的计算方法。
本申请实施例不具体限定组合结构，例如组合结构还可以为非周期结构，则所述第一标识与所述第二标识之间具有预设偏移量，第一标识与第二标识沿第一测量方向的一维信息的具有预定相位差。
需要说明的是，第一条纹单元的第一延伸方向与第二条纹单元的第一延伸方向相同。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供一种套刻标记，第一延伸方向和第二延伸方向垂直。
参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种套刻标记的示意图。
第一延伸方向与第一测量方向，即x轴的夹角为45度；第二延伸方向与第以测量方向的夹角为45度。第一延伸方向与第二延伸方向的夹角为90度。
第一延伸方向与第一测量方向为45°时，第一测量方向的特征尺寸对第一标识和第二标识的旋转偏移角误差的灵敏度最大，从而能够提高旋转偏移角误差的测量精度。另外，能够简化相对偏移误差的计算方法。
在一种可能的实现方式中，第一延伸方向与第一测量方向的夹角为40度～50度，和/或第二延伸方向与第二测量方向的夹角为40度～50度。
需要说明的是，第一标识100中心对称，第二标识200中心对称；当第一标识100与第二标识200不存在相对偏移时，第一标识的对称中心与第二标识的对称中心在投影平面内重合。
在一种可能的实现方式中，第一标识100包括多个条纹单元，第二标识200包括多个条纹单元，第一标识100的每个条纹单元分别邻接第二标识200的一个不同的条纹单元。
本实施例不限定标识包括条纹单元的个数，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。下面以标识包括4个条纹单元为例。
参见图5，该图为本申请实施例提供的又一种套刻标记的示意图。
第一标识100包括4个条纹单元，第二标识200包括4个条纹单元，第一标识100的条纹单元110与第二标识200的条纹单元210邻接，第一标识100的条纹单元120与第二标识200的条纹单元220邻接，第一标识100的条纹单元130与第二标识200的条纹单元230邻接，第一标识100的条纹单元140与第二标识200的条纹单元240邻接。
参见图6，该图为本申请实施例提供的另一种套刻标记的示意图。
相关描述参见图5，在此不再赘述。
需要说明的是，为了节省切割道的空间，套刻标记可以放置在基底区域中的切割道上，又或者为了提高测量精度，套刻标记可以放置在基底区域中的曝光区域内器件附近。
本申请提供一种套刻标记，套刻标记位于基底中，套刻标记包括第一测量方向，第一测量方向和第二测量方向不平行，其特征在于，包括第一标识和第二标识；第一标识和第二标识分别位于基底不同的层，和/或第一标识和第二标识在不同工艺过程中形成；第一标识和第二标识在投影平面内相互错开；投影平面为第一测量方向与第二测量方向所在的平面；第一标识和第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，第一延伸方向和第二延伸方向不相同；对于同一个标识，第一条纹单元的第一延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角，第二条纹单元的第二延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角。
本申请提供的套刻标记，第一标识与第二标识在投影平面内相互错开，分别包括两个延伸方向的条纹单元，且条纹单元的延伸方向在投影平面内是倾斜的，不与测量方向重合。由于套刻标记中的条纹单元的延伸方向与第一测量方向存在夹角，因此该套刻标记对旋转角度很敏感，可以测量到微小的旋转角度，提高了套刻误差的测量精度。因此，相比于已有的套刻误差测量方案，同时具有中心对称能够抗径向畸变的特点，及具备周期性可以实现远高于像素分辨率精度的特点，提高了对套刻误差的测量精度。
套刻误差测量方法实施例：
本申请实施例除了提供一种套刻标记外，还提供了一种套刻误差测量方法，用于测量旋转偏移角的误差。
本申请实施例提供的套刻误差测量方法用于套刻标记，该套刻标记位于基底中，包括第一测量方向、第一标识和第二标识；第一标识和第二标识分别位于基底不同的层，和/或第一标识和第二标识在不同工艺过程中形成；第一标识及第二标识在投影平面内相互错开；第一标识和第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，第一延伸方向和第二延伸方向不相同；对于同一个标识，第一条纹单元的第一延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角，第二条纹单元的第二延伸方向与第一测量方向具有锐角夹角。
本申请实施例提供的套刻标记具体解释可参照套刻标记实施例中的记载，在此不再赘述。
参见图7，该图为本申请实施例提供的一种套刻误差测量方法的流程图。
S701：获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一特征尺寸。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第一特征尺寸的获取方式。例如可以通过第一成像测量处理或第一建模处理获得。
其中，第一成像测量处理包括：对第一标识进行成像；获取第一标识沿第一测量方向的第一图像信息，得到第一一维信息；根据第一一维信息获取第一标识的第一特征尺寸。
需要说明的是，第一标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，第一特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿第一测量方向的周期。
需要说明的是，可以通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据第一一维信息获取第一标识的第一特征尺寸。
其中，第一建模处理包括：提供第一模型，第一模型表征第一标识的第一特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对第一标识进行检测，获取第一标识的检测信息，得到第一检测信息；根据第一检测信息和第一模型，获取第一特征尺寸。
需要说明的是，检测信息可以为标识的散射信息或反射信息。
需要说明的是，第一模型可以包括非线性模型、线性模型或神经网络模型，本申请实施例不具体限定第一模型的种类。
S702：获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二特征尺寸。
需要说明的是，本实施例不具体限定S701-S702之间的先后顺序，例如，可以同时进行，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第二特征尺寸的获取方式。例如可以通过第二成像测量处理或第二建模处理获得。
其中，第二成像测量处理包括：对第二标识进行成像；获取第二标识沿第一测量方向的第二图像信息，得到第二一维信息；根据第二一维信息获取第二标识的第二特征尺寸。
需要说明的是，第二标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，第二特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿第一测量方向的周期。
需要说明的是，可以通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据第二一维信息获取第二标识的第二特征尺寸。
其中，第二建模处理包括：提供第二模型，第二模型表征第二标识的第二特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对第二标识进行检测，获取第二标识的检测信息，得到第二检测信息；根据第二检测信息和第二模型，获取第二特征尺寸。
需要说明的是，第二模型可以包括非线性模型、线性模型或神经网络模型，本申请实施例不具体限定第二模型的种类。
需要说明的是，在第一标识100中，第一条纹单元110包括多条第一条纹(如第一标识100中的明暗条纹)，第一特征尺寸包括：在沿第一测量方向上任意两条第一条纹之间的间距或距离和任意一条第一条纹的宽度，或者，第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹，第一特征尺寸为第一标识中周期性排列的第一条纹沿第一测量方向的周期；
在第二标识200中，第一条纹单元210包括多条第二条纹(如第二标识200中的明暗条纹)，第二特征尺寸包括：在沿第一测量方向上任意两条第二条纹单元之间的间距或距离和任意一条第二条纹单元的宽度，或者，第二条纹单元包括多个周期性排列的第二条纹，第二特征尺寸为第二标识中周期性排列的第二条纹沿第二测量方向的周期。
下面以在沿测量方向上任意两条条纹单元之间的距离为例说明第一特征尺寸与第二特征尺寸。
参见图8，该图为本申请实施例提供的特征尺寸的示意图。
下面以第一标识100中的第一条纹单元110和第二标识200中的第二条纹单元210为例，其中第一测量方向为x轴所在的方向。
点A与点B之间的距离表示第一标识100沿第一测量方向x轴的第一特征尺寸L1；点C与点D之间的距离表示第一标识100沿第一测量方向x轴的第二特征尺寸L2。
S703：根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角。
S704：根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角。
需要说明的是，本实施例不具体限定S703-S704之间的先后顺序，例如，可以同时进行，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
本申请实施例不具体限定获得旋转角的方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
在一种可能的实现方式中，可以通过第一标识与第二标识的预设特征尺寸获得旋转角度。
参见图9，该图为本申请实施例提供的预设特征尺寸的示意图。
下面以第一标识100中的第一条纹单元110和第二标识200中的第二条纹单元210为例，其中第一测量方向为x轴所在的方向。
本实施例中，所述预设特征尺寸为第一标识100和第二标识200沿垂直于条纹延伸方向的特征尺寸。
点B与点M之间的距离L10表示第一标识具有沿垂直第一条纹单元110的第一延伸方向的第一预设特征尺寸；点D与点N之间的距离L20表示第二标识具有沿垂直第二条纹单元210的第一延伸方向的第二预设特征尺寸。
需要说明的是，第一预设尺寸与第二预设尺寸可以通过本领域技术人员在设计工艺的时候预设的值获得。可以理解的是，工艺误差可以忽略不计。
第一标识沿第一延伸方向与第一测量方向的夹角为第一旋转角，记为θ1，则第一特征尺寸L1与第一预设特征尺寸L10之间的关系为：
Figure BDA0002469585780000191
则有公式(1)可得到第一旋转角的大小：
Figure BDA0002469585780000192
同理，第二标识沿第一延伸方向与第一测量方向的夹角为第二旋转角，记为θ2，则第二特征尺寸L2与第二预设特征尺寸L20之间的关系为：
Figure BDA0002469585780000193
S705：根据所述第一旋转角与所述第二旋转角获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
根据公式(2)和公式(3)可以获取套刻标记的旋转偏移角误差。
可以理解的是，当第一旋转角的角度与第二旋转角的角度相等时，则套刻标记的旋转误差为零；当第一旋转角的角度与第二旋转角的角度不相等时，则存在套刻误差。
在现有技术中，由于套刻标记是横竖垂直的条纹，与排布方向相同，其条纹的延伸方向与投影面中的x轴夹角为θ＝90°。由于正余弦函数在θ＝90°时的斜率最小，即如果图案具有很小的偏转角，周期的变化最小。由于图像的像素级别一般为几十到几百纳米，而套刻标记的尺寸一般为几十纳米，现有的基于成像技术的测量方法无法识别出套刻标记很小的偏转角。但是采用本申请提供的套刻标记，与排布方向具有夹角，且该角度带来的斜率大于
θ＝90°时的斜率。可以理解的是，在θ＝45°时正余弦函数的斜率最大，对产生的偏转角最敏感，采用本申请提供的测量方法能够提高实现对旋转角的高精度测量。
本申请实施例不仅可以通过一个测量方向获得旋转偏移角误差，还可以通过两个测量方向获得旋转偏移角误差，下面结合附图进行详细介绍。
参见图10，该图为本申请实施例提供的又一种套刻误差测量方法的流程图。
当套刻标记具有二个测量方向时，即套刻标记具有第一测量方向和第二测量方向时，不仅需要获得每个标识在第一测量方向的特征尺寸，还需获得每个标识在第二测量方向的特征尺寸。
获取每个标识在第一测量方向的特征尺寸的步骤1001-1002参见步骤701-702，在此不再赘述。
S1003：获取所述第一标识沿所述第二测量方向的第三特征尺寸。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第三特征尺寸的获取方式。例如可以通过第三成像测量处理或第三建模处理获得。
其中，第三成像测量处理包括：对第一标识进行成像；获取第一标识沿第二测量方向的第三图像信息，得到第三一维信息；根据第三一维信息获取第一标识的第三特征尺寸。
需要说明的是，第一标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，第三特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿第二测量方向的周期。
需要说明的是，可以通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据第三一维信息获取第一标识的第三特征尺寸。
其中，第三建模处理包括：提供第三模型，第三模型表征第一标识的第三特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对第一标识进行检测，获取第一标识的检测信息，得到第一检测信息；根据第一检测信息和第三模型，获取第三特征尺寸。
需要说明的是，第三模型可以包括非线性模型、线性模型或神经网络模型，本申请实施例不具体限定第三模型的种类。
S1004：获取所述第二标识沿所述第二测量方向的第四特征尺寸。
需要说明的是，本实施例不具体限定S1001-S1004之间的先后顺序，例如，可以同时进行，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第四特征尺寸的获取方式。例如可以通过第四成像测量处理或第四建模处理获得。
其中，第四成像测量处理包括：对第二标识进行成像；获取第二标识沿第二测量方向的第四图像信息，得到第四一维信息；根据第四一维信息获取第二标识的第四特征尺寸。
需要说明的是，第二标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，第四特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿第二测量方向的周期。
需要说明的是，可以通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据第四一维信息获取第二标识的第四特征尺寸。
其中，第四建模处理包括：提供第四模型，第四模型表征第二标识的第二特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对第二标识进行检测，获取第二标识的检测信息，得到第二检测信息；根据第二检测信息和第四模型，获取第四特征尺寸。
需要说明的是，第四模型可以包括非线性模型、线性模型或神经网络模型，本申请实施例不具体限定第二模型的种类。
需要说明的是，在第一标识100中，第三特征尺寸包括：在沿第二测量方向上任意两条第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条第一条纹单元的宽度，或者，第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹单元，第一特征尺寸为第一标识中周期性排列的第一条纹单元沿第二测量方向的周期；
在第二标识200中，第四特征尺寸包括：在沿第二测量方向上任意两条第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条第一条纹单元的宽度，或者，第二标识包括多个周期性排列的第一条纹单元，第二特征尺寸为第二标识中周期性排列的第一条纹单元沿第二测量方向的周期。
下面以在沿测量方向上任意两条条纹单元之间的距离为例说明第三特征尺寸与第四特征尺寸。
参见图11，该图为本申请实施例提供的特征尺寸的示意图。
下面以第一标识100中的第一条纹单元110和第二标识200中的第二条纹单元210为例，其中第一测量方向为x轴所在的方向，第二测量方向为y住所在的方向。
点A与点B之间的距离表示第一标识100沿第一测量方向x轴的第一特征尺寸L1；点C与点D之间的距离表示第一标识100沿第一测量方向x轴的第二特征尺寸L2；点B与点E之间的距离表示第一标识100沿第二测量方向y轴的第三特征尺寸L3；点D与点F之间的距离表示第一标识100沿第二测量方向y轴的第四特征尺寸L4。
S1005：根据所述第一特征尺寸与所述第三特征尺寸获得第一旋转角。
S1006：根据所述第二特征尺寸与所述第四特征尺寸获得第二旋转角。
需要说明的是，本实施例不具体限定S1005-S1006之间的先后顺序，例如，可以同时进行，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
第一标识沿第一延伸方向与第一测量方向的夹角为第一旋转角，记为θ1，则第一特征尺寸L1与第三特征尺寸L3之间的关系为：
Figure BDA0002469585780000221
则有公式(1)可得到第一旋转角的大小：
Figure BDA0002469585780000222
同理，第二标识沿第一延伸方向与第一测量方向的夹角为第二旋转角，记为θ2，则第二特征尺寸L2与第三特征尺寸L4之间的关系为：
Figure BDA0002469585780000223
S1007:根据所述第一旋转角与所述第二旋转角获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
根据公式(5)和公式(6)可以获取套刻标记的旋转偏移角误差。
可以理解的是，当第一旋转角的角度与第二旋转角的角度相等时，则套刻标记的旋转误差为零；当第一旋转角的角度与第二旋转角的角度不相等时，则存在套刻误差。
在一种可实现的方式中，可以通过获得多个旋转偏移角误差取均值的方式提高测量的准确性。
具体地，重复获取第一特征尺寸和第二特征尺寸，直至获取第一标识100和第二标识200之间的多个旋转偏移角误差，对多个旋转偏移角误差进行均值处理，获取套刻标记的旋转偏移角误差。
采用上述套刻误差测量方法，可以获得旋转偏移角套刻误差，通过旋转偏移角套刻误差指标能够从旋转偏移的维度衡量上下两层图形的位置是否发生偏移，使测量维度更加丰富，同时对小角度旋转偏移的测量也更加敏感，从而提高了套刻误差的测量精度。
本申请实施例除了提供一种用于测量旋转偏移角套的刻误差测量方法外，还提供一种用于测量平移量的刻误差测量方法，该方法用于测量上述套刻标记实施例中的套刻标记。
参见图12，该图为本申请实施例提供的另一种套刻误差测量方法的流程图。
S1201：获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第一相对偏移误差的获取方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选取。
参见图13，该图为本申请实施例提供的第一相对偏移误差和第二相对偏移误差的示意图。
点A与点B之间的距离和点C与点D之间的距离的差值为第一标识100的第一条纹单元110与第二标识200的第一条纹单元210之间沿第一测量方向x轴的第一相对偏移误差。
S1202：获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差Δx1。
需要说明的是，本申请实施例不具体限定第二相对偏移误差的获取方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选取。
继续参见图13，点G与点H之间的距离和点E与点F之间的距离的差值为第一标识100的第二条纹单元120与第二标识200的第二条纹单元220之间沿第一测量方向x轴的第二相对偏移误差Δx2。
S1203：根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差。
本申请实施例不限定相对偏移误差的获得方法，本领域技术人员可以根据实际需要进行选取。
下面以图13所示的套刻标记进行说明。
参见图14，该图为第一标识的第一条纹单元与第二标识的第一条纹单元发生位移的示意图。
假设实线表示第一标识100的某一相位，虚线表示对应某一相位的第二标识200的相位。可以理解的是，相对偏移误差可以分解为沿第一测量方向的第一偏移误差分量Δx与沿与第一测量方向垂直方向的第二偏移误差分量Δy。
Δx1＝Δx-Δy×tan(90-α) (7)
参见图15，该图为本申请实施例提供的第一标识的第二条纹单元与第二标识的第二条纹单元发生位移的示意图。
具体地，根据相对偏移误差获取第一测量方向的第一分方向的第一相对偏移误差分量；根据相对偏移误差获取第一测量方向的第二分方向的第二相对偏移误差分量，第二分方向与第一分方向垂直；当待测方向与第一分方向不同且与第二分方向不同时，对第一相对偏移误差分量和第二相对偏移误差分量进行矢量分解合并处理，获取待测方向的相对偏移误差。
同理，假设实线表示第一标识100的某一相位，虚线表示对应某一相位的第二标识200的相位。可以理解的是，相对偏移误差可以分解为沿第一测量方向的第一偏移误差分量Δx与沿与第一测量方向垂直方向的第二偏移误差分量Δy。
Δx2＝Δx+Δy×tan(90-β) (8)
当第一标识100的第一延伸方向与第二标识200的第一延伸方向相同，且第一标识100的第二延伸方向与第二标识200的第二延伸方向相同时，可以根据公式(7)和公式(8)获得沿待测方向的相对偏移误差(Δx，Δy)，如下式：
Figure BDA0002469585780000251
Figure BDA0002469585780000252
其中，α为第一延伸方向与第一测量方向的锐角夹角，当从第一测量方向正方向沿第一旋转方向旋转锐角夹角到达第一延伸方向时，α为正，反之为负；β为第二延伸方向与第一测量方向的锐角夹角，当从第一测量方向正方向沿第一旋转方向旋转锐角夹角到达第一延伸方向时，β为负，反之为正；Δx1为第一相对偏移误差；Δx2为第二相对偏移误差。
需要说明的是，以从第一测量方向正方向向第二测量方向正方向旋转最小角度，第一测量方向和第二测量方向重合时的旋转方向为第一旋转方向。
可以理解的是，当相对偏移误差为0的时候，第一标识与第二标识不存相对偏移误差。
本领域技术人员可以根据需要设置相对偏移误差的预设值，从而判断套刻误差是否满足要求，使晶圆中上下两层图案对准。例如，当相对偏移误差小于预设值时，可以认为第一标识与第二标识对齐；当相对偏移误差大于预设值时，可以认为第一标识与第二标识未对齐。
需要说明的是，当第一延伸方向与第二延伸方向垂直，且与分别与第一测量方向的夹角为45度时，即当α＝β时，tan(90-α)＝tan(90-β)，上述公式(9)和(10)可以简化为：
Figure BDA0002469585780000253
Figure BDA0002469585780000254
更具体的，当α＝β＝45°时，tan(90-α)＝tan(90-β)＝1，上述公式(11)和(12)可以简化为：
Figure BDA0002469585780000255
Figure BDA0002469585780000256
在一种可能的实现方式中，第一标识100与第二标识200之间具有预设偏移量，即第一标识与第二标识的初始相位不为0或180度时，可以通过预设偏移量获取相对偏移误差。
参见图16，该图为本实施例提供的预设偏移量的示意图。
获取套刻标识的图像之前，应该先对形成于基板的套刻标记进行成像，获取套刻标记成像后的标记图像，可以参见图13，其中，标记图像包括第一标识100的第一条纹单元110的第一子图像、第二标识200的第一条纹单元210的第二子图像、标记图像包括第一标识100的第二条纹单元120的第三子图像和第二标识200的第二条纹单元220的第四子图像；
获取套刻标记沿第一测量方向的图像信息，得到第一信号；第一信号包括沿第一测量方向的第一子图像、沿第一测量方向的第二子图像、沿第一测量方向的第三子图像和沿第一测量方向的第四子图像；
根据第一信号和预设偏移量，获取第一相对偏移误差。
在一种可能的实现方式中，当第一标识与第二标识分别具有多个条纹单元时，下面以第一标识与第二标识分别具有4个条纹单元为例进行说明，继续参见图5。
获取第一标识100的第一条纹单元110与第二标识200的第一条纹单元210之间沿第一测量方向的第一个第一相对偏移误差；获取第一标识100的第一条纹单元130与第二标识200的第一条纹单元230之间沿第一测量方向的第二个第一相对偏移误差；
获取第一标识100的第二条纹单元120与第二标识200的第一条纹单元220之间沿第一测量方向的第一个第二相对偏移误差；获取第一标识100的第二条纹单元140与第二标识200的第二条纹单元240之间沿第一测量方向的第二个第二相对偏移误差；
获得两个相对第一相对偏移误差的平均值于两个第二相对偏移误差的平均值，根据两个平均值获取相对偏移误差。或者，通过第一个第一相对偏移误差和第一个第二相对偏移误差获取第一个相对偏移误差，通过第二个第一相对偏移误差和第二个第二相对偏移误差获取第二个相对偏移误差，根据两个相对偏移误差的平均值获取相对偏移误差。
需要说明的是，还可以根据第一个第一相对偏移误差和第二个第一相对偏移误差判断光刻工艺机器是否发生故障。例如，当第一相对偏移误差和第二个第一相对偏移误差的差值较大时，光刻工艺机器发生故障。第二相对偏移误差同理，在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中，为了获取某一方向的相对偏移误差，可以通过对相对偏移误差分量进行矢量分解合并处理获得想要的方向，即待测方向上的相对偏移误差。
通过采用上述测量方法，不仅可以获得套刻水平误差与套刻垂直误差，还可以获得旋转偏移角套刻误差，通过三种套刻误差指标衡量上下两层图形的位置是否发生偏移更加准确，提高了套刻误差的测量精度。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (29)

1.一种套刻标记，其特征在于，所述套刻标记位于基底中，所述套刻标记包括第一测量方向，所述第一测量方向和第二测量方向不平行，包括第一标识和第二标识；所述第一标识和所述第二标识分别位于所述基底不同的层，和/或所述第一标识和所述第二标识在不同工艺过程中形成；
所述第一标识和所述第二标识在投影平面内相互错开；所述投影平面为所述第一测量方向与所述第二测量方向所在的平面；
所述第一标识和所述第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，所述第一延伸方向和所述第二延伸方向不相同；对于同一个标识，所述第一条纹单元的第一延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角。
2.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角。
3.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一延伸方向与所述第一测量方向的夹角和第二延伸方向与所述第一测量方向的夹角相等。
4.根据权利要求3所述的套刻标记，其特征在于，所述第一延伸方向与所述第一测量方向的夹角为40度～50度，和/或所述第二延伸方向与所述第二测量方向的夹角为40度～50度。
5.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述套刻标记的每个条纹单元包括一个或多个间隔设置的条纹，所述条纹单元中的条纹间距相等。
6.根据权利要求5所述的套刻标记，其特征在于，所述条纹包括多个间隔设置的精细条纹。
7.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述套刻标记中，分属于所述第一标识和所述第二标识的两个相邻的条纹单元中，条纹的延伸方向一致。
8.根据权利要求7所述的套刻标记，其特征在于，所述第一标识包括多个条纹单元，所述第二标识包括多个条纹单元，所述第一标识的每个条纹单元分别邻接所述第二标识的一个不同的条纹单元。
9.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一标识中心对称，所述第二标识中心对称；当第一标识与第二标识不存在相对偏移误差时，所述第一标识的对称中心与所述第二标识的对称中心在所述投影平面内重合。
10.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一标识的第一条纹单元中的条纹呈周期排列；所述第二标识的第二条纹单元中的条纹呈周期排列。
11.根据权利要求10所述的套刻标记，其特征在于，所述第一条纹单元和第二条纹单元沿第一测量方向的周期相同；
当第一标识与第二标识不存在相对偏移误差时，周期性排列的第一条纹单元与周期性排列的第二周期性条纹单元形成的组合结构具有周期性，且所述组合结构沿第一测量方向的周期与第一条纹单元沿第一测量方向的周期相同。
12.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一条纹单元的第一延伸方向与第二条纹单元的第一延伸方向相同。
13.一种套刻误差的测量方法，其特征在于，用于套刻标记，所述套刻标记位于基底中，所述套刻标记包括第一测量方向、第一标识和第二标识；所述第一标识和所述第二标识分别位于所述基底不同的层，和/或所述第一标识和所述第二标识在不同工艺过程中形成；所述第一标识和所述第二标识在投影平面内相互错开；所述第一标识和所述第二标识均包括第一延伸方向的第一条纹单元和第二延伸方向的第二条纹单元，所述第一延伸方向和所述第二延伸方向不相同；对于同一个标识，所述第一条纹单元的第一延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述第二条纹单元的第二延伸方向与所述第一测量方向具有锐角夹角，所述方法包括：
获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一特征尺寸；
获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二特征尺寸；
根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角；
根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角；
根据所述第一旋转角与所述第二旋转角获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
14.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述第一标识具有沿垂直第一条纹单元的第一延伸方向的第一预设特征尺寸；所述第二标识具有沿垂直第二条纹单元的第一延伸方向的第二预设特征尺寸；
所述根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角，包括：
根据所述第一预设特征尺寸和所述第一特征尺寸获取第一旋转角；
所述根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角，包括：
根据所述第二预设特征尺寸和所述第二特征尺寸获取第二旋转角度。
15.根据权利要求14所述的测量方法，其特征在于，所述根据第一预设特征尺寸和第一特征尺寸获取第一旋转角，包括：
Figure FDA0002469585770000031
其中，L10为所述第一预设特征尺寸，L1为所述第一特征尺寸。
所述根据第二预设特征尺寸和第二特征尺寸获取第二旋转角度，包括：
Figure FDA0002469585770000032
其中，L20为所述第二预设特征尺寸，L2为所述第二特征尺寸。
16.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述套刻标记还包括第二测量方向，所述方法还包括：
获取所述第一标识沿所述第二测量方向的第三特征尺寸；
获取所述第二标识沿所述第二测量方向的第四特征尺寸；
所述根据所述第一特征尺寸获得第一旋转角，包括：
根据所述第一特征尺寸与所述第三特征尺寸获得第一旋转角；
所述根据所述第二特征尺寸获得第二旋转角，包括：
根据所述第二特征尺寸与所述第四特征尺寸获得第二旋转角。
17.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，所述第一测量方向垂直于所述第二测量方向，所述根据所述第一特征尺寸与所述第三特征尺寸获得第一旋转角，包括：
Figure FDA0002469585770000041
其中，L1为所述第一特征尺寸，L3为所述第三特征尺寸。
所述根据所述第二特征尺寸与所述第四特征尺寸获得第二旋转角，包括：
Figure FDA0002469585770000042
其中，L2为所述第二特征尺寸，L4为所述第四特征尺寸。
18.根据权利要求13-17任一项所述的测量方法，其特征在于，在所述第一标识中，所述第一条纹单元包括多条第一条纹，所述第一特征尺寸包括：在沿所述第一测量方向上任意两条所述第一条纹之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹的宽度，或者，所述第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹，所述第一特征尺寸为所述第一标识中周期性排列的所述第一条纹沿所述第一测量方向的周期；
在所述第二标识中，所述第一条纹单元包括多条第二条纹，所述第二特征尺寸包括：在沿所述第一测量方向上任意两条所述第二条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第二条纹单元的宽度，或者，所述第二条纹单元包括多个周期性排列的第二条纹，所述第二特征尺寸为所述第二标识中周期性排列的所述第二条纹沿第一测量方向的周期。
19.根据权利要求16或17所述的测量方法，其特征在于，在所述第一标识中，所述第三特征尺寸包括：在沿所述第二测量方向上任意两条所述第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹单元的宽度，或者，所述第一条纹单元包括多个周期性排列的第一条纹单元，所述第一特征尺寸为所述第一标识中周期性排列的所述第一条纹单元沿所述第二测量方向的周期；
在所述第二标识中，所述第四特征尺寸包括：在沿所述第二测量方向上任意两条所述第一条纹单元之间的间距或距离和任意一条所述第一条纹单元的宽度，或者，所述第二标识包括多个周期性排列的所述第一条纹单元，所述第二特征尺寸为所述第二标识中周期性排列的所述第一条纹单元沿第二测量方向的周期。
20.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一特征尺寸，包括：第一成像测量处理或第一建模处理；
所述第一成像测量处理包括：对所述第一标识进行成像；获取所述第一标识沿所述第一测量方向的第一图像信息，得到第一一维信息；根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸；
所述第一建模处理包括：提供第一模型，所述第一模型表征所述第一标识的第一特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对所述第一标识进行检测，获取所述第一标识的检测信息，得到所述第一检测信息；根据所述第一检测信息和所述第一模型，获取所述第一特征尺寸。
21.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二特征尺寸，包括：第二成像测量处理或第二建模处理；
所述第二成像测量处理包括：对所述第二标识进行成像；获取所述第二标识沿所述第一测量方向的第二图像信息，得到第二一维信息；根据所述第二一维信息获取所述第二标识的第二特征尺寸；
所述第二建模处理包括：提供第二模型，所述第二模型表征所述第二标识的第二特征尺寸变量与检测信息变量之间的关系；对所述第二标识进行检测，获取所述第二标识的检测信息，得到所述第二检测信息；根据所述第二检测信息和所述第二模型，获取所述第二特征尺寸。
22.根据权利要求20所述的测量方法，其特征在于，当获取所述第一特征尺寸的方法包括所述第一成像测量处理时，所述第一标识包括多个周期性排列的第一条纹图案，所述第一特征尺寸为周期性排列的第一条纹单元沿所述第一测量方向的周期；所述根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸，包括：
通过傅里叶变换方法与傅里叶级数方法根据所述第一一维信息获取所述第一标识的第一特征尺寸；
当获取第一特征尺寸的方法包括第一建模处理时，所述第一模型包括非线性模型、线性模型或神经网络模型。
23.根据权利要求13所述测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
重复获取所述第一特征尺寸和所述第二特征尺寸直至获取所述第一标识和所述第二标识之间的多个所述旋转偏移角误差；
对所述多个旋转偏移角误差进行均值处理，获取所述套刻标记的旋转偏移角误差。
24.一种如权利要求1～12任意一项所述的套刻标记的套刻误差的测量方法，其特征在于，包括：
获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差；
获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差；
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差。
25.根据权利要求24所述的测量方法，其特征在于，所述第一标识与所述第二标识之间具有预设偏移量；
所述获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差，包括：
对形成于基板的套刻标记进行成像，获取所述套刻标记成像后的标记图像；所述标记图像包括所述第一标识的第一条纹单元的第一子图像和所述第二标识的第一条纹单元的第二子图像；
获取所述套刻标记沿所述第一测量方向的图像信息，得到第一信号；所述第一信号包括沿所述第一测量方向的第一子图像和沿所述第一测量方向的第二子图像；
根据所述第一信号和所述预设偏移量，获取所述第一相对偏移误差。
26.根据权利要求24所述的测量方法，其特征在于，所述第一标识与所述第二标识之间具有预设偏移量；
所述获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差，包括：
对形成于基板的套刻标记进行成像，获取所述套刻标记成像后的标记图像；所述标记图像包括所述第一标识的第二条纹单元的第三子图像和所述第二标识的第二条纹单元的第四子图像；
获取所述套刻标记沿所述第一测量方向的图像信息，得到第一信号；所述第一信号包括沿所述第一测量方向的第三子图像和沿所述第一测量方向的第四子图像；
根据所述第一信号和所述预设偏移量，获取所述第二相对偏移误差。
27.根据权利要求24所述的测量方法，其特征在于，所述第一标识包括多个第一条纹单元和多个第二条纹单元；所述第二标识包括多个第一条纹单元和多个第二条纹单元；
所述获取所述第一标识的第一条纹单元与所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的第一相对偏移误差，包括：
获取每个所述第一标识的第一条纹单元与每个所述第二标识的第一条纹单元之间沿所述第一测量方向的每个第一相对偏移误差；
所述获取所述第一标识的第二条纹单元与所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的第二相对偏移误差，包括：
获取每个所述第一标识的第二条纹单元与每个所述第二标识的第二条纹单元之间沿所述第一测量方向的每个第二相对偏移误差；
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差，包括：
根据所有所述第一相对偏移误差的平均值和所有所述第二相对偏移误差的平均值获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差。
28.根据权利要求24所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识之间的相对偏移误差，包括：
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第一分方向的第一相对偏移误差分量；
根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第二分方向的第二相对偏移误差分量，所述第二分方向与所述第一分方向垂直；
当待测方向与所述第一分方向不同且与第二分方向不同时，对所述第一相对偏移误差分量和第二相对偏移误差分量进行矢量分解合并处理，获取待测方向的相对偏移误差。
29.根据权利要28所述的测量方法，其特征在于，所述第一标识的第一延伸方向与所述第二标识的第一延伸方向相同，且所述第一标识的第二延伸方向与所述第二标识的第二延伸方向相同；以从所述第一测量方向正方向向所述第二测量方向正方向旋转最小角度，所述第一测量方向和所述第二测量方向重合时的旋转方向为第一旋转方向；
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第一测量方向的第一分方向的第一偏移误差分量，包括：
Figure FDA0002469585770000081
所述根据所述第一相对偏移误差和所述第二相对偏移误差获取所述第一标识与所述第二标识沿所述第二测量方向的第二分方向的第二偏移误差分量，包括：
Figure FDA0002469585770000091
其中，α为所述第一延伸方向与所述第一测量方向的锐角夹角，当从所述第一测量方向正方向沿所述第一旋转方向旋转所述锐角夹角到达所述第一延伸方向时，α为正，反之为负；β为所述第二延伸方向与所述第一测量方向的锐角夹角，当从所述第一测量方向正方向沿所述第一旋转方向旋转所述锐角夹角到达所述第一延伸方向时，β为负，反之为正；Δx1为所述第一相对偏移误差；Δx2为所述第二相对偏移误差。
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