CN112838017A - 光刻图形检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光刻图形检测方法及系统，光刻图形检测方法包括：提供第一子图形；提供第二子图形，且第二子图形与第一子图形构成待测的第一图形；基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断结果确定第一图形是否为合格图形。通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

Description

光刻图形检测方法及系统

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光刻图形检测方法及系统。

背景技术

在半导体芯片制备工艺中，需要在芯片切割道内布局标记图形，并且在后续工艺中，标记图形要配合芯片制作工艺进行转向，以从不同的方向测量两个膜层上标记图形的相对位移，进一步消除仪器误差。因此，光刻标记图形在布局时要考虑方向性，以及本身的对称性。

然而本发明的发明人发现，目前的光刻图形布局后，并没有一个严谨的验证方法，无法保证设计的光刻图形是否合格。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种光刻图形检测方法及系统，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种光刻图形检测方法，包括以下步骤：提供第一子图形；提供第二子图形，且第二子图形与第一子图形构成待测的第一图形；基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断结果确定第一图形是否为合格图形。

本发明的实施方式还提供了一种光刻图形检测系统，包括：第一子图形获取模块，用于提供第一子图形；第二子图形获取模块，用于提供第二子图形；第一图形获取模块，用于获取第一子图形与第二子图形构成的待测的第一图形；第二图形获取模块，用于基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；确定模块，判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形是否为合格图形。

本发明实施方式相对于现有技术而言，基于提供的第一子图形和第二子图形构成待测的第一图形；将待测第一图形按照对应的方式旋转得到第二图形，通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

另外，第二子图形基于第二中心点将第一子图形旋转第二预设角度得到。第二子图形直接通过第一子图形旋转得到，使待测的第一图形对称性更加准确。

另外，第一中心点和第二中心点为同一点。使得形成的第一图形的对称中心即为该中心点。

另外，第一预设角度和第二预设角度相同。使得第一图形以该预设角度旋转对称。

另外，第一子图形和第二子图形均为中心对称或轴对称图形。能够在后续测量时保证图形旋转对称。

另外，判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形是否为合格图形，包括：比对第一图形与第二图形；在第一图形与第二图形完全重合时，确定第一图形为以第一中心点关于第一预设角度旋转的旋转对称图形，能够方便、准确地验证光刻图形的对称性。

另外，在确定第一图形为不合格图形时，对第二子图形进行修正，以使修正后的第一图形为合格图形。检测不合格时，可以根据检测结果的具体偏差情况直接调整第二子图像使第一图形合格。

另外，提供第一子图形的步骤包括：提供第一标记图形；第一标记图形包括至少一个沿水平方向延伸的第一标记子图形；提供第二标记图形；第二标记图形包括至少一个沿竖直方向延伸的第二标记子图形；将第一标记图形与第二标记图形组成第一子图形。分别沿X轴向与Y轴向布局标记图形，方便后续工艺分别从两个方向对标测量。

另外，第一标记图形包括多个平行布置的第一标记子图形。设计多个标记子图形，便于多次测量求平均值，提高测量的准确性。

另外，在确定第一图形为合格图形之后，还包括：将第一图形按照预设规则与预设图形组合，以形成目标光刻图形，预设图形用于定义切割道。能够保证切割道位置设计的标记图形为中心对称图形，进一步保证测量的准确性，提高芯片制作工艺质量。

另外，第一标记子图形的延伸方向与预设图形的方向一致。使得在后续工艺对标测量时能够沿预设图形的方向进行测量，保证预设图形的准确性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式中的光刻图形检测方法流程图；

图2是本发明第一实施方式中的各图形形成过程示意图；

图3是本发明第二实施方式中的光刻图形检测方法流程图；

图4为本发明第二实施方式中的各图形形成过程示意图；

图5是本发明第三实施方式中的光刻图形检测方法流程图；

图6是本发明第三实施方式中提供的一种各图形形成过程示意图；

图7是本发明第三实施方式中提供的又一种各图形形成过程示意图；

图8为本发明第三实施方式中提供的又一种各图形形成过程示意图；

图9为本发明第四实施例提供的一种光刻图形检测系统结构示意图。

具体实施例

由背景技术可知，现有亟需提供一种光刻图形检测方法，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一数量称为第二数量，且类似地，可将第二数量称为第一数量。第一数量和第二数量两者都是数量，但其不是同一数量。

为解决上述问题，本发明的实施方式提供了一种光刻图形检测方法，包括以下步骤：提供第一子图形；提供第二子图形，且第二子图形与第一子图形构成待测的第一图形；基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断结果确定第一图形是否为合格图形。本发明实施例中，通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本发明第一实施方式提供的一种光刻图形检测方法流程图，如图所示，包括：

步骤S101，提供第一子图形。

如图2所示，为本实施方式中各图形形成过程示意图，本实施方式中的第一子图形11为正方形(图中正方形内的字母A用于表示图形的方向性)，方便在后续工艺对标测量时可以分别从X轴和Y轴两个方向进行测量，在其他实施方式中，第一子图形还可以设计为十字标记形状、L形、H形、工字形、长方形、阶梯型或其他任意形状的单个图形；进一步地，第一子图形还可以设计为由多个图形组合构成，例如一横一竖放置的两个长方形等等，本实施方式不做限制。第一子图形11以周期性图案填充，在对标时图案边界更明显，对标更容易。

步骤S102，提供第二子图形12，且第二子图形12与第一子图形11构成待测的第一图形1。

具体地，第二子图形12基于第二中心点3将第一子图形11旋转第二预设角度得到，第一子图形和第二子图形均为中心对称或轴对称图形。本实施方式中第二中心点3为第一子图形11正下方的一点，第二预设角度为180度，将第一子图形11围绕第二中心点3旋转180°得到第二子图形12。再将第一子图形11与第二子图形12组合，构成待测的第一图形1。在其他实施方式中，第二中心点还可以为其他任意位置，例如在第一子图形11内部、第一子图形11边缘或第一子图形11外任意一点。

在一个例子中，第一子图形为正方形或者第一子图形为旋转90°对称的旋转对称图形，第二中心点为第一图形的中心，第二预设角度还可以为90°。理论上，基于第二中心点将第一子图形旋转90°后得到的第二子图形与第一子图形重合，这里可将原始的第一子图形作为待测的第一图形。

步骤S103，基于第一中心点4将第一图形1旋转第一预设角度得到第二图形2。

具体地，本实施方式中第一中心点4和第二中心点3为同一点。第一预设角度和第二预设角度相同。如图2所示，将第一图形1基于第一中心点4旋转180°得到第二图形2。对应地，若第二子图形由第一子图形旋转90°得到，则此步骤将第一图形对应旋转90°得到第二图形。

步骤S104，判断第一图形1与第二图形2是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形1是否为合格图形。

具体地，比对第一图形1与第二图形2；在第一图形1与第二图形2完全重合时，确定第一图形1为以第一中心点4关于第一预设角度旋转的旋转对称图形。

本领域技术人员可以理解，理论上第二子图形12与第一子图形11是关于第二中心点3中心对称的两个图形，因此由第一子图形11与第二子图形12共同组成的第一图形1理论上应该是关于第二中心点3或第一中心点4的中心对称图形。因此将第一图形1按照第一中心点4旋转180°得到的第二图形2与第一图形1只有完全重合，才表明设计的第一图形1为中心对称图形，确认为合格图形；否则，表明第一图形1不是中心对称图形，确认第一图形1设计不合格。

进一步地，在确定第一图形1为不合格图形时，对第二子图形12进行修正，以使修正后的第一图形1为合格图形。具体地，第二子图形12是由第一子图形12旋转得到，大小、形状与第一子图形11相同，导致第一图形1不是中心对称图形的原因只能是第二子图形12的位置不对，因此通过修改第二子图形12的位置，使其与第一子图形11关于第一中心点4互为中心对称图形。调整之后按照上述的检测方法，判断修改后的第一图形1是否合格，否则继续修改第二子图形12，直至第一图形1检测合格。

本实施方式中，基于提供的第一子图形11和第二子图形12构成待测的第一图形1；将待测的第一图形1按照对应的方式旋转得到第二图形2，通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

本发明第二实施方式提供了一种光刻图形检测方法，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，第一子图形包括两个沿相互垂直方向延伸的标记图形。本实施方式中的光刻图形检测方法如图3所示，具体包括：

步骤S201，提供第一标记图形；第一标记图形包括至少一个沿水平方向延伸的第一标记子图形。

具体地，本实施方式中的各图形形成过程如图4所示，本实施方式中第一标记图形111包括多个平行布置的第一标记子图形1111，多个第一标记子图形1111按照固定的间距依次排列，并且第一标记子图形1111均沿水平方向延伸，便于在测量时获取标记子图形在Y轴方向的坐标位置。设计多个第一标记子图形1111，可以测量多个求平均值，使对标测量更准确。本实施方式中设置了四个第一标记子图形1111，在其他实施方式中可以设计任意个标记子图形。

步骤S202，提供第二标记图形112；第二标记图形112包括至少一个沿竖直方向延伸的第二标记子图形1121。

具体地说，第二标记图形112与第一标记图形111类似，包含多个平行布置的第二标记子图形1121，多个第二标记子图形1121按照固定的间距依次排列，第二标记子图形1121沿竖直方向延伸，用于在测量时获取标记子图形在X轴的坐标位置。本实施方式中第一标记子图形1111和第二标记子图形1121的形状、大小、数量以及排列间隔相同，其他实施方式中，第一标记子图形1111与第二标记子图形1121的形状、大小、数量以及排列情况都可以不同。

步骤S203，将第一标记图形111与第二标记图形112组成第一子图形11。

具体地说，本实施方式中，第一标记图形111平行地设置在第二标记图形112右侧。在其他实施方式中，第一标记图形111与第二标记图形的位置关系还可以是上下设置，或其他任意位置设置。

需要说明的是，本实施方式中第一子图形11只包含有第一标记图形111和第二标记图形112两个标记图形，实际应用中可以根据需要设置多个标记图形，用于测量多个方向的坐标位置。

步骤S204，提供第二子图形12，且第二子图形12与第一子图形11构成待测的第一图形1；

步骤S205，基于第一中心点4将第一图形1旋转第一预设角度得到第二图形2；

步骤S206，判断第一图形1与第二图形2是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形1是否为合格图形。

本实施方式中步骤204至步骤206与第一实施方式中步骤102至步骤104相似，在此不再赘述。

本实施方式中，提供由两个标记图形构成的第一子图形11和第二子图形12构成待测的第一图形1；将待测第一图形1按照对应的方式旋转得到第二图形2，通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够更加方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

本发明第三实施方式提供了一种光刻图形检测方法，第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第三实施方式中，检测设计的第一图形为合格图形后，还将第一图形与预设图形组合，形成最终的目标光刻图形。本实施方式中的光刻图形检测方法如图5所示，具体包括：

步骤S301，提供第一标记图形；第一标记图形包括至少一个沿水平方向延伸的第一标记子图形。

步骤S302，提供第二标记图形；第二标记图形包括至少一个沿竖直方向延伸的第二标记子图形。

步骤S303，将第一标记图形与第二标记图形组成第一子图形。

步骤S304，提供第二子图形，且第二子图形与第一子图形构成待测的第一图形。

步骤S305，基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形。

步骤S306，判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形是否为合格图形。

本实施方式中步骤S301至步骤S306与第二实施方式中步骤S201至步骤S206相似，在此不再赘述。

步骤S307，将第一图形按照预设规则与预设图形组合，以形成目标光刻图形，预设图形用于定义切割道。

具体地，检测第一图形为合格图形以后，可以将符合对称性要求的第一图形设置到芯片切割道内，用于检测芯片制程工艺质量。本实施方式中的预设图形即为芯片光刻图形，形成的目标光刻图形即为包含有第一图形和芯片光刻图形。在一个例子中，为芯片各个膜层均设计一个对应的第一图形作为光刻标记图形，如图6所示，将3个第一图形1设计为一组，分别设置在上切割和左切割道位置，每条切割道的两端各有一组第一图形1，每个第一图形1用于一个膜层的对标(图中字母A用于表示图形的方向性)。需要说明的是，本实施方式中只画出出了局部的芯片光刻图形，每个正方形表示一个芯片，并且只设计了两条切割道上的光刻标记图形，在实际应用中，芯片光刻图形可以根据实际情况设计，光刻标记图形的布局也可以根据切割需求设置，本实施方式不做限制，另外，本实施方式中第一图形1用于在切割道作光刻标记图形，实际应用中，第一图形1也可以用于其他图形或其他位置起到不同作用。本实施方式中，第一标记子图形的延伸方向与预设图形的方向一致，使得第一标记子图形的检测结果更贴近于芯片光刻图形的真实情况。

在又一个例子中，第一图形1应用于存储芯片的切割道上，如图7所示，第一图形1要随着存储芯片字线(WL，world line)方向转向，当字线转向90°时，对应的每个第一图形1也相应旋转90°设置在存储芯片切割道位置，配合存储芯片字线的方向，保持一致(图中字母A用于表示图形的方向性)。

进一步地，为了在对标测量时可以测量多个光刻标记图形，提高准确性，可以设置多个光刻标记图形，如图8所示，将4个第一图形1设置为一个光刻标记图形，对应于存储芯片字线方向，将每个第一图形1旋转90°设置在特定位置(图中字母A、B、C、D用于表示图形的方向性)，每个膜层对应有一个光刻标记图形，本实施方式中设置有3个，实际应用中可以按膜层情况设置。

本实施方式中，通过检查旋转之后的图形与第一图形1是否完全重合，判断第一图形1是否对称，并且在确定第一图形1为合格图形后将其设置在芯片光刻图形中，能够保证切割道位置设计的光刻标记图形为中心对称图形，进一步保证测量的准确性，提高芯片制作工艺质量。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第四实施方式涉及一种光刻图形检测系统，如图9所示，该系统包括：

第一子图形获取模块401，用于提供第一子图形；

第二子图形获取模块402，用于提供第二子图形；

第一图形获取模块403，用于获取第一子图形与第二子图形构成待测的第一图形；

第二图形获取模块404，用于基于第一中心点将第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；

确定模块405，判断第一图形与第二图形是否完全重合，并基于判断的判断结果确定第一图形是否为合格图形。

进一步地，本实施方式中的光刻图形检测系统还包括：修正模块406，用于在确定第一图形为不合格图形时，对第二子图形进行修正，以使修正后的第一图形为合格图形。目标图形形成模块407，用于将第一图形按照预设规则与预设图形组合，以形成目标光刻图形，预设图形用于定义切割道。

进一步地，第二子图形基于第二中心点将第一子图形旋转第二预设角度得到。其中，第一中心点和第二中心点为同一点；第一预设角度和第二预设角度相同；第一子图形和第二子图形均为中心对称或轴对称图形。第一标记子图形的延伸方向与预设图形的方向一致。

在一个例子中，确定模块405具体用于比对第一图形与第二图形；在第一图形与第二图形完全重合时，确定第一图形为以中心点关于预设角度旋转的旋转对称图形。

在另一个例子中，第一子图形获取模块401还包括第一标记图形获取模块4011和第二标记图形获取模块4012；其中，第一标记图形获取模块4011用于提供第一标记图形；第一标记图形包括至少一个沿水平方向延伸的第一标记子图形；第二标记图形获取模块4012用于提供第二标记图形；第二标记图形包括至少一个沿竖直方向延伸的第二标记子图形；第一子图形获取模块401具体用于将第一标记图形与第二标记图形组成第一子图形。具体地，第一标记图形包括多个平行布置的第一标记子图形。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

不难发现，本实施方式为与上述方法实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与上述方法实施方式互相配合实施。上述方法实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述方法实施方式。

本实施方式中，通过提供的第一子图形和第二子图形构成待测的第一图形；将待测第一图形按照对应的方式旋转得到第二图形，通过检查新图形与原图形是否完全重合，判断原图形是否对称，能够方便、准确地验证设计的光刻图形是否合格。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种光刻图形检测方法，其特征在于，包括：

提供第一子图形；

提供第二子图形，且所述第二子图形与所述第一子图形构成待测的第一图形；基于第一中心点将所述第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；

判断所述第一图形与所述第二图形是否完全重合，并基于所述判断结果确定所述第一图形是否为合格图形。

2.根据权利要求1所述的光刻图形检测方法，其特征在于，包括：

所述第二子图形基于第二中心点将所述第一子图形旋转第二预设角度得到。

3.根据权利要求2所述的光刻图形检测方法，其特征在于，包括：所述第一中心点和所述第二中心点为同一点。

4.根据权利要求2所述的光刻图形检测方法，其特征在于，包括：所述第一预设角度和所述第二预设角度相同。

5.根据权利要求1所述的光刻图形检测方法，其特征在于，包括：所述第一子图形和所述第二子图形均为中心对称或轴对称图形。

6.根据权利要求1所述的光刻图形检测方法，其特征在于，所述判断所述第一图形与所述第二图形是否完全重合，并基于所述判断的判断结果确定所述第一图形是否为合格图形，包括：比对所述第一图形与所述第二图形；在所述第一图形与所述第二图形完全重合时，确定所述第一图形为以所述第一中心点关于所述第一预设角度旋转的旋转对称图形。

7.根据权利要求1所述的光刻图形检测方法，其特征在于，还包括：在确定所述第一图形为不合格图形时，对所述第二子图形进行修正，以使修正后的第一图形为合格图形。

8.根据权利要求1所述的光刻图形检测方法，其特征在于，所述提供第一子图形的步骤包括：

提供第一标记图形；所述第一标记图形包括至少一个沿水平方向延伸的第一标记子图形；

提供第二标记图形；所述第二标记图形包括至少一个沿竖直方向延伸的第二标记子图形；

将所述第一标记图形与所述第二标记图形组成所述第一子图形。

9.根据权利要求8所述的光刻图形检测方法，其特征在于，包括：

所述第一标记图形包括多个平行布置的第一标记子图形。

10.根据权利要求9所述的光刻图形检测方法，其特征在于，在确定所述第一图形为合格图形之后，还包括：将所述第一图形按照预设规则与预设图形组合，以形成目标光刻图形，所述预设图形用于定义切割道。

11.根据权利要求10所述的光刻图形检测方法，其特征在于，所述第一标记子图形的延伸方向与所述预设图形的方向一致。

12.一种光刻图形检测系统，其特征在于，包括：

第一子图形获取模块，用于提供第一子图形；

第二子图形获取模块，用于提供第二子图形；

第一图形获取模块，用于获取所述第一子图形与所述第二子图形构成的待测的第一图形；

第二图形获取模块，用于基于第一中心点将所述第一图形旋转第一预设角度得到第二图形；

确定模块，判断所述第一图形与所述第二图形是否完全重合，并基于所述判断的判断结果确定所述第一图形是否为合格图形。

13.根据权利要求12所述的光刻图形检测系统，其特征在于，包括：

所述第二子图形基于第二中心点将所述第一子图形旋转第二预设角度得到。

14.根据权利要求12所述的光刻图形检测系统，其特征在于，包括：

修正模块，用于在确定所述第一图形为不合格图形时，对所述第二子图形进行修正，以使修正后的第一图形为合格图形。

15.根据权利要求12所述的光刻图形检测系统，其特征在于，还包括：

目标图形形成模块，用于将所述第一图形按照预设规则与预设图形组合，以形成目标光刻图形，所述预设图形用于定义切割道。

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