CN115145127B - 套刻精度的检测结构及其制备方法、套刻精度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套刻精度的检测结构及其制备方法、套刻精度的检测方法。该检测结构中，将第一膜层内的多个检测目标和第二膜层内的多个检测目标以不同的宽部变化趋势进行设置，此时在面临尺寸波动时，仍能够从组合形成的多组预备单元中选取出两个检测目标的尺寸差异最小的预备单元，用作套刻精度的检测单元，确保了套刻精度能够被真实准确的检测出，提高了套刻偏差的检测精度。

Description

套刻精度的检测结构及其制备方法、套刻精度的检测方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种套刻精度的检测结构及其制备方法、套刻精度的检测方法。

背景技术

半导体制造中，光刻工艺作为每一个技术代的核心技术而逐步发展。在半导体的加工过程中，通常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，即，套刻精度（overlay，OVL），通过确保每一道光刻工艺的套刻精度OVL，即可保证当层和前层在一定范围内的精确对准。由于半导体集成电路的制造是通过多层膜层叠加而成，若当层和前层出现较大的对准偏差时，即会导致制备出的器件功能和连接功能失效，从而导致生产良率的损失。

因此，光刻工艺中的套刻精度至关重要。尤其是，随着技术的不断发展，对叠层之间的对准要求提出了更加严格的要求，如何更精准的获取套刻偏差也成为了亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取套刻精度的检测方法，以实现套刻精度能够被真实准确的检测出，提高套刻偏差的检测精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种套刻精度的检测结构，包括：堆叠设置的第一膜层和第二膜层；所述第一膜层和所述第二膜层内均形成有沿着预定方向依次排布的多个检测目标，所述第一膜层内的多个检测目标和所述第二膜层内的多个检测目标一一对应以构成多组预备单元。

其中，所述第一膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势和所述第二膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势相反；或者，所述第一膜层和所述第二膜层中，其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，另一个膜层内的多个检测目标的宽度一致。以及，所述多组预备单元中，位于第一膜层内的检测目标和位于第二膜层内的检测目标的尺寸差异最小的预备单元，用于作为套刻精度的检测单元。

可选的，第一膜层内的多个检测目标的宽度分布范围和第二膜层内的多个检测目标的宽度分布范围至少部分重合。

可选的，所述第一膜层中的检测目标的数量和所述第二膜层中的检测目标的数量均为奇数个。

可选的，所述第一膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次增大。其中，当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸和第二膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸差异最小，则中间位置的预备单元用作检测单元；当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸小于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之后的至少一个预备单元用作检测单元；当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸大于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之前的至少一个预备单元用作检测单元。

可选的，所述第一膜层中的多个检测目标和所述第二膜层中的多个检测目标均以相同的中心间距依次排布。

本发明还提供了一种套刻精度的检测结构的制备方法，包括：执行第一光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第一膜层内；执行第二光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第二膜层内，所述第一膜层内的多个检测目标和所述第二膜层内的多个检测目标一一对应。其中，所述第一膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势和所述第二膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势相反；或者，所述第一膜层和所述第二膜层中，其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，另一个膜层内的多个检测目标的宽度一致。

可选的，形成多个检测目标在第一膜层内的方法包括：提供第一掩模图案，所述第一掩模图案中设置有多个目标图案，用于对所述第一膜层执行光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）。以及，形成多个检测目标在第二膜层内的方法包括：提供第二掩模图案，所述第二掩模图案中设置有多个目标图案，用于对所述第二膜层执行光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）。其中，第一掩模图案中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸和第二掩模图案中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸一致。

可选的，形成在第一膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第一掩模图案的设计尺寸偏小；或者，形成在第一膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第一掩模图案的设计尺寸偏大；或者，形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸偏小；或者，形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸偏大。

本发明另提供了一种套刻精度的检测方法，包括：提供如上所述的检测结构，所述检测结构内具有多个预备单元；获取预备单元中位于不同膜层内的检测目标的宽度差值，并选取出宽度差值最小的预备单元用作检测单元；以及，对所述检测单元进行光检测。所述光检测包括：提供入射光，并投射至所述检测结构的检测单元上，并采集由所述检测单元反馈回的检测光，以根据检测光的光信息分析套刻偏差。其中，可基于衍射光探测的套刻测量技术对检测单元进行光检测。

在本发明提供的套刻精度的检测结构中，将第一膜层内的多个检测目标和第二膜层内的多个检测目标以不同的宽部变化趋势进行设置，即，其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，而另一个膜层内的多个检测目标则相反的宽度变化趋势排布，或者使另一个膜层内的多个检测目标的宽度保持一致。如此一来，在制备该检测结构时，即使存在工艺尺寸的波动，而使得任一膜层内的检测目标的实际尺寸偏离设计尺寸，也仍能够得到上下对应的两个检测目标的尺寸差异较小的预备单元，以用作套刻精度的检测单元，有效规避了因为上下检测目标存在较大尺寸差异而导致检测结果难以精准的反映出真实的套刻偏差的问题，确保了套刻精度能够被真实准确的检测出，提高了套刻偏差的检测精度。

附图说明

图1为一种套刻精度的检测结构的示意图。

图2为一种套刻精度的检测结构存在尺寸偏差时的示意图。

图3为本发明实施例一中的套刻精度的检测结构的示意图。

图4为本发明实施例一中的套刻精度的检测结构存在套刻偏差时的示意图。

图5为本发明实施例一中的套刻精度的检测结构存在套刻偏差和尺寸偏差时的示意图。

图6为本发明实施例二中的套刻精度的检测结构的示意图。

图7为本发明实施例二中的套刻精度的检测结构存在套刻偏差和尺寸偏差时的示意图。

图8为本发明实施例三中的套刻精度的检测结构在其制备第一膜层时的结构示意图。

图9为本发明实施例三中的套刻精度的检测结构在其制备第二膜层时的结构示意图。

具体实施方式

承如背景技术所述，为了适应半导体的发展趋势，对于套刻偏差的检测精度也提出了更加严格的要求。然而，现有的套刻精度的检测结构在面临不可避免的工艺波动时，却也难以保证其检测结果能够准确的反映出真实的套刻偏差。

图1为一种套刻精度的检测结构的示意图。如图1所示，现有的针对套刻精度的检测结构通常包括：堆叠设置的第一膜层A1（例如为前层）和第二膜层A2（例如为当层），第一膜层A1内设置有多个第一检测目标A11，第二膜层A2内设置有多个第二检测目标A21，并且多个第一检测目标A11和多个第二检测目标A21一一对应。其中，第一检测目标A11和第二检测目标A21的设计尺寸一致，即，在版图设计时对应于第一检测目标A11的图案和对应于第二检测目标A21的图案的宽度设计一致，此时，在不存在工艺波动的情况下，即可使得分别形成的第一检测目标A11和第二检测目标A21的实际尺寸接近，进而可用于对套刻偏差进行精确检测。

具体而言，在对如图1所示的检测结构进行套刻精度的检测过程例如包括：将光源入射至该检测结构的表面上，并收集由该检测结构反馈回的光线，而检测结构中第一检测目标A11和第二检测目标A21之间的偏移量△D即会影响反馈回的光线，因此可通过对收集到的光线进行分析以得到第一膜层A1和第二膜层A2之间的套刻精度。然而如上所述，为了获取精确的套刻精度，需要保持所形成的第一检测目标A11和第二检测目标A21的实际尺寸一致或者接近。图1中即示意出了所形成的第一检测目标A11和第二检测目标A21的宽度一致的情况。

但是，在实际制备第一膜层A1和第二膜层A2的过程中，不可避免的存在工艺偏差，例如光刻工艺的工艺偏差或者刻蚀工艺的工艺偏差等，都将会导致形成在第一膜层A1和第二膜层A2内的图案与预期形成的图案存在偏差，其中包括了对准偏差和尺寸偏差。当尺寸存在偏差时，即会导致第一检测目标A11和第二检测目标A21存在较大的尺寸差异，从而影响套刻精度的检测结果。

例如图2所示，图2中即示意性的示出了第一膜层A1中的第一检测目标A11的实际尺寸偏小的情况，第一检测目标A11和第二检测目标A21的端部偏差量△D’明显缩减（或者，第一检测目标A11被第二检测目标A21完全覆盖），此时，在进行检测而得到的检测结果中仅能够表达出较小的套刻偏差（即，图2所示的偏差量△D’），但是实际上可以明显的发现，第一检测目标A11和第二检测目标A21之间的实际套刻偏差△D远远大于检测出的偏差量△D’。可见，图1和图2所示的检测结构，难以避免因工艺尺寸的波动所带来的检测结果不准确的问题。

为此，本发明提供了一种套刻精度的检测结构，其对第一膜层和第二膜层内的检测目标以不同的宽度变化趋势进行设置，从而在面临工艺尺寸的波动时，仍能够从组合形成的多组预备单元中选取出当层尺寸和前层尺寸差异最小的检测单元，用作套刻精度的检测单元，确保了套刻精度能够被真实准确的检测出。

以下结合图3-图9和具体实施例对本发明提出的套刻精度的检测结构及其制备方法，以及套刻精度的检测方法作进一步详细说明。其中，图3-图7示意出了本发明提供的多个实施例中的套刻精度的检测结构的示意图，为了更明晰的示意及便于理解，可以认为图中的第一膜层A1和第二膜层A2均为俯视结构，以及第一膜层A1和第二膜层A2在纸面上显示的上下对准情况即表示出了两者在检测结构内的上下对准情况。例如图3中表示出了第一膜层A1和第二膜层A2上下对准的情况，图4中表示出了第一膜层A1和第二膜层A2存在对准偏差的情况。

需要说明的是，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。应当认识到，附图中所示的诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”，“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图是倒置的，则例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。

<实施例一>

图3为本发明实施例一中的套刻精度的检测结构，为了便于理解，图3中仅示意出第一膜层A1和第二膜层A2。

如图3所示，本实施例中的套刻精度的检测结构包括：堆叠设置的第一膜层A1和第二膜层A2，所述第一膜层A1和第二膜层A2具体是基于不同的光刻工艺而依次形成。本实施例中，以所述第一膜层A1为前层，所述第二膜层A2为当层为例进行说明，因此第一膜层A1形成在第二膜层A2的下方；当然其他实施例中，还可以是第一膜层A1为当层，第二膜层A2为前层，第一膜层A1形成在第二膜层A2的上方。

具体的，所述第一膜层A1和所述第二膜层A2内均形成有沿着预定方向依次排布的多个检测目标，所述第一膜层A1内的多个检测目标和所述第二膜层A2内的多个检测目标一一对应以构成多组预备单元。即，第二膜层A2中的检测目标的数量和第一膜层A1中的检测目标的数量一致，并构成多组预备单元，多组预备单元中的至少一组用作套刻精度的检测单元。本实施例中，所述检测目标例如为条状结构，并使多个检测目标沿着条状结构的宽度方向依次排布。

进一步的，所述第一膜层A1中的多个检测目标和所述第二膜层A2中的多个检测目标均以相同的中心间距依次排布，即，以相同pitch依次排布。具体参考图3所示，所述第一膜层A1中相邻的检测目标的中心线L1之间的距离一致，所述第二膜层A2中相邻的检测目标的中心线L2之间的距离一致，并且第一膜层A1内相邻的中心线L1之间的距离和第二膜层A2内相邻的中心线L2之间的距离相同。

本实施例中，所述第一膜层A1内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势和所述第二膜层A2内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势相反。例如，第一膜层A1内的多个检测目标的宽度沿着排布方向的依次递增，则第二膜层A2内的多个检测目标的宽度沿着排布方向的依次递减；反之，第一膜层A1内的多个检测目标的宽度沿着排布方向的依次递减，则第二膜层A2内的多个检测目标的宽度沿着排布方向的依次递增。以及，第一膜层A1和第二膜层A2中，多个检测目标还可以以相同的递增值依次递增，或者多个检测目标以相同的递减值依次递减。其中，所述递增值例如为0.5nm-10nm，举例而言，多个检测目标可沿着排布方向依次递增1nm；以及，所述递减值例如为0.5nm-10nm，举例而言，多个检测目标可沿着排布方向依次递减1nm。

本实施例中，以图3为例，位于第一膜层A1内的多个检测目标由左至右依次为A1-3、A1-2、A1-1、A1-0、A1+1、A1+2和A1+3等，并且多个检测目标的宽度由左至右依次增大。以及，位于第二膜层A2内的多个检测目标由左至右依次为A2-3、A2-2、A2-1、A2-0、A2+1、A2+2和A2+3等，并且多个检测目标的宽度由左至右依次增小。

进一步的，位于第一膜层A1内的多个检测目标中最大宽度至最小宽度之间的宽度范围和第二膜层A2内的多个检测目标中最大宽度至最小宽度之间的宽度范围至少部分重合。例如图3所示，第一膜层A1中由左至右排布在第一个的检测目标A1-3的宽度为D1-3，排布在最后一个的检测目标A1+3的宽度为D1+3，则第一膜层A1内多个检测目标所对应的宽度分布范围即在[D1-3，D1+3]这一区间范围内；同样的，第一膜层A1中由左至右排布在第一个的检测目标A2-3的宽度为D2-3，排布在最后一个的检测目标A2+3的宽度为D2+3，则第二膜层A2内多个检测目标所对应的宽度分布范围即在[D2+3，D2-3]这一区间范围内，其中，[D1-3，D1+3]和[D2+3，D2-3]至少部分重叠。为了便于理解，下面列举具体数字举例说明。例如，第一膜层A1内的多个检测目标（A1-3、A1-2……A1+3）的宽度分布为0.5nm、1.0nm……3.5nm，第二膜层A2内的多个检测目标（A2-3、A2-2……A2+3）的宽度分布为3.5nm、3.0nm……0.5nm。

如此，即可使得所构成的多组预备单元中，至少存在有一组预备单元其位于不同膜层内的检测目标的宽度差异较小而能够实现高精度的检测。具体示例中，即可从所述多组预备单元中，选取出位于第一膜层内的检测目标和位于第二膜层内的检测目标的尺寸差异最小的一组预备单元，用作套刻精度的检测单元。即，作为套刻精度的检测单元，其位于第一膜层内的检测目标和位于第二膜层内的检测目标的宽度接近（例如，作为套刻精度的检测单元中其位于不同膜层内的检测目标的宽度差值小于等于0.5nm），有利于提高对套刻精度的准确性。

在此需要说明的是，图3中仅示意性的示出了在第一膜层A1内设置7个检测目标（A1-3、A1-2……A1+3）、在第二膜层A2内设置7个第二检测目标（A2-3、A2-2……A2+3）；然而在具体示例中，可以根据实际需求，增加或减少各个膜层内的检测目标的数量。进一步的，所述第一膜层A1中的检测目标的数量和第二膜层A2中的检测目标的数量具体为奇数个，例如5个、7个、9个、11个、13个……等。

本实施例中，第一膜层A1内排布在中间位置的检测目标（例如图3所示的A1-0）的设计尺寸和第二膜层A2内排布在中间位置的检测目标（例如图3所示的A2-0）的设计尺寸一致。即，在版图设计中，针对各个膜层内位于中间位置的检测目标（即，图3所示的A1-0/A2-0）的设计尺寸一致，那么，理想状态下或者图形转移无尺寸偏差的情况下，即可使得在各个膜层内制备出的位于中间位置的检测目标（即，图3所示的A1-0/A2-0）的实际尺寸一致，此时，即可选取中间位置的预备单元作为套刻精度的检测单元。

应当认识到，图3中示意出的是第一膜层A1内的检测目标和第二膜层A2内的检测目标未发生对准偏移（此处所述的未发生对准偏移可包括轻微偏移和零偏移的情况）的理想情况，此时，各个膜层中的位于对应的检测目标的中心线L1相互对准。

然而在实际的加工制造中，不同光刻工艺之间不可避免的会存在对准偏移，因此需要对不同光刻工艺之间的套刻精度进行检测。

图4中示意出了针对第一膜层的光刻工艺和针对第二膜层的光刻工艺之间存在对准偏移时所对应的检测结构的示意图，图4中以第二膜层A2中的检测目标相对于第一膜层A1中的检测目标朝左偏移为例。本实施例中，各个膜层内排布在中间位置的检测目标（即，图4所示的A1-0/A2-0）的设计尺寸一致，因此当上层光刻工艺和下层光刻工艺能够以相同程度缩减或放大图形尺寸至膜层内时，即意味着排布在中间位置的检测目标A1-0/A2-0的实际尺寸仍然最接近，从而可以被选定为用作套刻精度的检测单元（如图4中的虚线框所示）。

进一步的，在实际的加工制造中，不同层的光刻工艺之间不仅会存在对准偏移，同时还会因为工艺波动而存在图形尺寸偏差。例如，第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸相对于设计尺寸偏大或偏小，或者第二膜层A2内的检测目标的实际尺寸相对于设计尺寸偏大或偏小等。对此，本实施例提供的检测结构，在面对工艺尺寸的波动时，仍然可以从多个预备单元中选取出位于不同膜层内且位置对应的检测目标的尺寸差异较小的预备单元，确保了检测套刻精度的准确性，避免受到光刻工艺的尺寸波动的影响。

具体可参考图5，图5中示意出了第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸偏小时的所对应的检测结构的示意图，此时，第一膜层A1内排布在中间位置的检测目标A1-0的实际尺寸和第二膜层A2内排布在中间位置的检测目标A2-0的实际尺寸即存在较大差异，而不宜作为套刻精度的检测单元。但是在工艺尺寸的波动下，使得排布在中间位置右侧的预备单元可作为套刻精度的检测单元（如图5中的虚线框所示），该预备单元中位于第一膜层A1内的检测目标A1+1因其实际尺寸偏小，从而和第二膜层A2内位置对应的检测目标A2+1的实际尺寸接近。

需要说明的是，图5中是以第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸偏小为例进行说明。而针对第二膜层A2内的检测目标的实际尺寸偏小的情况与之类似，此时，可选取排布在左侧的预备单元作为套刻精度的检测单元，该预备单元中位于第二膜层A2内的检测目标（例如A2-1）因其实际尺寸偏小，从而和第一膜层A1内位置对应的检测目标（例如A1-1）的实际尺寸接近。

此外，针对膜层内的检测目标的实际尺寸偏大的情况即与如上所述的情况相反，可以此类比，此处不再赘述。还需要说明的是，本实施例中，是针对第一膜层A1内的多个检测目标的宽度沿着由左至右的方向依次增大为例进行说明，其他实施例中第一膜层A1内的多个检测目标的宽度还可以沿着由左至右的方向依次减小，只要使第一膜层A1内的检测目标的宽度变化趋势和第二膜层A2内的检测目标的宽度变化趋势相反即可。

<实施例二>

与实施例一不同的是，本实施例中，仅其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，而另一个膜层内的多个检测目标的宽度可一致。

图6为本发明实施例二中的套刻精度的检测结构的示意图，如图6所示，可使第一膜层A1内的多个检测目标的宽度保持一致，而第二膜层A2内的多个检测目标的宽度由左至右依次递减。其中，第二膜层A2内的多个检测目标的宽度分布范围例如为[D2+3，D2-3]，所述第一膜层A1内的检测目标的宽度值可选自[D2+3，D2-3]这一区间内。

本实施例中，所述第一膜层A1内的检测目标的设计尺寸可以和第二膜层A2内排布在中间位置的检测目标的设计尺寸一致，例如图6所示的A2-0的设计尺寸和第一膜层A1内的检测目标的设计尺寸一致。那么，理想状态下或者图形转移无尺寸偏差的情况下，即可使得在第二膜层A2内位于中间位置的检测目标A2-0和第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸一致，此时，即可选取中间位置的预备单元作为套刻精度的检测单元（例如图6中的虚线框所示）。

同样的，在实际加工过程中面临工艺尺寸的波动时，使得第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸相对于设计尺寸偏大或偏小，或者第二膜层A2内的检测目标的实际尺寸相对于设计尺寸偏大或偏小的情况，本实施例提供的检测结构，仍然可以从多个预备单元中选取出位于不同膜层内、位置对应的检测目标的尺寸差异较小的预备单元，确保了检测套刻精度的准确性，避免受到光刻工艺的尺寸波动的影响。

具体可参考图7，图7中示意出了第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸偏小时的所对应的检测结构的示意图，此时，第一膜层A1内排布在中间位置的检测目标A1-0的实际尺寸和第二膜层A2内排布在中间位置的检测目标A2-0的实际尺寸即存在较大差异，而不宜作为套刻精度的检测单元。但是在工艺尺寸的波动下，使得排布在中间位置右侧的预备单元可作为套刻精度的检测单元（如图7中的虚线框所示），该预备单元中位于第一膜层A1内的检测目标A1+2因其实际尺寸偏小，从而和第二膜层A2内位置对应的检测目标A2+2的实际尺寸最接近。

需要说明的是，图7中是以第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸偏小为例进行说明。而针对第二膜层A2内的检测目标的实际尺寸偏小的情况与之类似，此时，可选取排布在左侧的预备单元作为套刻精度的检测单元，该预备单元中位于第二膜层A2内的检测目标（例如A2-1）因其实际尺寸偏小，从而和第一膜层A1内位置对应的检测目标（例如A1-1）的实际尺寸接近。

此外，针对膜层内的检测目标的实际尺寸偏大的情况即与如上所述的情况相反，可以此类比，此处不再赘述。还需要说明的是，本实施例中，是以第一膜层A1内的多个检测目标的宽度一致为例进行说明，其他实施例中还可以设置第二膜层A2内的多个检测目标的宽度一致。

综上所示，在实施例一和实施例二提供的检测结构中，其至少一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向具有减小或增大的趋势变化。例如，所述第一膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次增大，此时针对如下三种情况，其用作套刻精度的检测单元的位置如下。

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸和第二膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸差异最小，则中间位置的预备单元用作检测单元。

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸小于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之后的至少一个预备单元用作检测单元。

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸大于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之前的至少一个预备单元用作检测单元。

应当认识到，实施例一和实施例二仅为示例性说明，在具体应用中，第一膜层可以是前层，也可以是当层；排布方向可以是由左至右，也可以是从右至左等。

还需要说明的是，在实施例一和实施例二中仅示意出了一个方向上的一组检测结构，而具体应用中，还可以在不同方向上均设置有如上所述的检测结构。例如，在第一方向上设置有一组检测结构，该组检测结构中其第一膜层和第二膜层内均形成有沿着第一方向依次排布的多个检测目标；在第二方向上也设置有一组检测结构，该组检测结构中其第一膜层和第二膜层内均形成有沿着第二方向依次排布的多个检测目标，如此，即可在第一方向和第二方向上均进行套刻精度的检测。

<实施例三>

针对如上所述的检测结构，下面对其制备方法进行说明。具体的，套刻精度的检测结构的制备方法包括：执行第一光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第一膜层内；以及，执行第二光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第二膜层内，所述第一膜层内的多个检测目标和所述第二膜层内的多个检测目标一一对应。

本实施例中具体以形成实施例一所示的检测结构为例解释说明。具体参考图3-图5所示，优先执行第一光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第一膜层A1内；接着执行第二光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以形成多个检测目标在第二膜层A2内。

其中，形成多个检测目标在第一膜层A1内的方法具体包括：提供第一掩模图案，所述第一掩模图案中设置有多个目标图案，多个目标图案对应于第一膜层A1内的多个检测目标：以及，利用所述第一掩模图案，对所述第一膜层执行光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等），以将第一掩模图案中的多个目标图案复制至第一膜层A1内，以形成多个检测目标。如上所述，在实际的加工过程中，可能会存在工艺尺寸的波动，进而导致复制至第一膜层A1内的检测目标的尺寸存在偏差。

图8中示意出利用第一掩模图案M1在第一膜层A1内形成多个检测目标的结构示意图，如图8所示，复制至第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸CD-A相对于第一掩模图案M1中的目标图案的设计尺寸CD-M偏小（例如，第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸CD-A相对于设计尺寸CD-M偏小大约0.5nm-3nm等）。当然在具体示例中，还可能存在第一膜层A1内的检测目标的实际尺寸CD-A相对于第一掩模图案M1中的目标图案的设计尺寸CD-M无偏差或者偏大的情况。

进一步的，形成多个检测目标在第二膜层A2内的方法具体包括：提供第二掩模图案，所述第二掩模图案中设置有多个目标图案，多个目标图案对应于第二膜层A2内的多个检测目标：以及，利用所述第二掩模图案，对所述第二膜层执行光刻工艺，以将第二掩模图案中的多个目标图案复制至第二膜层A2内，以形成多个检测目标。

同样的，在实际的加工过程中，仍可能存在工艺尺寸的波动而导致复制至第二膜层A2内的检测目标的尺寸存在偏差，例如，形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸的偏小，或者形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸的偏大。为了避免重复，此处不再对此进行说明。

此外，在执行当层光刻工艺时，还可能会出现与前层光刻工艺之间的套刻偏差的现象。

图9中示意出利用第二掩模图案M2在第二膜层A2内形成多个检测目标的结构示意图。如图9所示，基于对准偏差，使得第二膜层A2内形成的多个检测目标相对于第一膜层A1内的多个检测目标发生偏移。

进一步的，所述第一掩模图案M1中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸可以和第二掩模图案M2中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸一致。此时，当第一光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）和第二光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）均不存在工艺尺寸波动或者工艺尺寸的波动程度一致时，复制至第一膜层A1和第二膜层A2内的中间位置的检测目标的实际尺寸将最接近，从而可用作检测单元；而当第一光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）和第二光刻和相应的工艺（如刻蚀清洗等）中任一道光刻工艺出现不同程度的工艺尺寸波动时，也仍能够从中间位置之前或之后的预备单元中得到可实现高精度检测的检测单元。

<实施例四>

下面结合图3-图7，对基于如上所述的检测结构进行套刻精度的检测方法进行说明。具体的，所述检测方法包括：提供如上所述的检测结构，并从检测结构内的多个预备单元中选取出检测单元，该检测单元中前层和当层的检测目标的尺寸差异最小；接着，对所述检测单元进行光检测，以得到套刻偏差。

具体的，选取出检测单元的方法可包括：获取预备单元中位于不同膜层的检测目标的宽度差值，并选取出宽度差值最小的预备单元用作检测单元。例如图3和图4中，中间位置的预备单元内的两个检测目标的尺寸最接近，则中间位置的预备单元用作检测单元；在图5中，中间位置右侧的预备单元（即，图5中具有A1+1/A2+1的预备单元）其检测目标的尺寸差异最小，则该预备单元用作检测单元；在图7中，具有A1+2/A2+2的预备单元内两个检测目标的尺寸差异最小，则该预备单元用作检测单元。

进一步的，对所述检测单元进行光检测的方法可包括：提供入射光，并投射至所述检测结构的检测单元上；以及，采集由所述检测单元反馈回的检测光，并根据检测光的光信息分析套刻偏差。

一示例中，例如可基于衍射光探测的套刻测量技术（Diffraction basedoverlay，DBO）对检测单元进行检测。具体的，可采集由所述检测单元上反馈回的+1级衍射光和-1级衍射光，并分析+1级衍射光和-1级衍射光的非对称性。由于+1级衍射光和-1级衍射光的非对称性在一定范围内和套刻偏差成正比，因此可利用于+1级衍射光和-1级衍射光的非对称性，得到套刻偏差。

本实施例中，通过选取最优预备单元用作检测单元，所选取的检测单元中前层尺寸和当层尺寸最接近，有效提高了套刻偏差的检测精度，避免了当层和前层出现尺寸偏差而导致检测结果不精准的问题。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以及，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。此外还应该认识到，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims (9)

1.一种套刻精度的检测结构，其特征在于，包括：堆叠设置的第一膜层和第二膜层；所述第一膜层和所述第二膜层内均形成有沿着预定方向依次排布的多个检测目标，所述第一膜层内的多个检测目标和所述第二膜层内的多个检测目标一一对应以构成多组预备单元；

其中，所述第一膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势和所述第二膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势相反；或者，所述第一膜层和所述第二膜层中，其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，另一个膜层内的多个检测目标的宽度一致；所述第一膜层内的多个检测目标的宽度分布范围和所述第二膜层内的多个检测目标的宽度分布范围至少部分重合；

以及，所述多组预备单元中，位于第一膜层内的检测目标和位于第二膜层内的检测目标的尺寸差异最小的预备单元，用于作为套刻精度的检测单元。

2.如权利要求1所述的套刻精度的检测结构，其特征在于，所述第一膜层中的检测目标的数量和所述第二膜层中的检测目标的数量均为奇数个。

3.如权利要求2所述的套刻精度的检测结构，其特征在于，所述第一膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次增大；其中，

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸和第二膜层内排布在中间位置的检测目标的尺寸差异最小，则中间位置的预备单元用作检测单元；

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸小于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之后的至少一个预备单元用作检测单元；

当第一膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸大于第二膜层内排布在中间位置的检测目标的实际尺寸，则沿着排布方向设置在中间位置之前的至少一个预备单元用作检测单元。

4.如权利要求1所述的套刻精度的检测结构，其特征在于，所述第一膜层中的多个检测目标和所述第二膜层中的多个检测目标均以相同的中心间距依次排布。

5.一种套刻精度的检测结构的制备方法，其特征在于，包括：

执行第一光刻工艺和刻蚀工艺，以形成多个检测目标在第一膜层内；

执行第二光刻工艺和刻蚀工艺，以形成多个检测目标在第二膜层内，所述第一膜层内的多个检测目标和所述第二膜层内的多个检测目标一一对应；

其中，所述第一膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势和所述第二膜层内的多个检测目标沿着排布方向的宽度变化趋势相反；或者，所述第一膜层和所述第二膜层中，其中一个膜层内的多个检测目标的宽度沿着排布方向依次减小或增大，另一个膜层内的多个检测目标的宽度一致；所述第一膜层内的多个检测目标的宽度分布范围和所述第二膜层内的多个检测目标的宽度分布范围至少部分重合。

6.如权利要求5所述的套刻精度的检测结构的制备方法，其特征在于，形成多个检测目标在第一膜层内的方法包括：提供第一掩模图案，所述第一掩模图案中设置有多个目标图案，用于对所述第一膜层执行光刻工艺和刻蚀工艺；

以及，形成多个检测目标在第二膜层内的方法包括：提供第二掩模图案，所述第二掩模图案中设置有多个目标图案，用于对所述第二膜层执行光刻工艺和刻蚀工艺；

其中，第一掩模图案中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸和第二掩模图案中对应于中间位置的目标图案的设计尺寸一致。

7.如权利要求6所述的套刻精度的检测结构的制备方法，其特征在于， 形成在第一膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第一掩模图案的设计尺寸偏小；

或者，形成在第一膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第一掩模图案的设计尺寸偏大；

或者，形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸偏小；

或者，形成在第二膜层内的检测目标的实际尺寸相对于第二掩模图案的设计尺寸偏大。

8.一种套刻精度的检测方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1-4任一项所述的检测结构，所述检测结构内具有多个预备单元；

获取预备单元中位于不同膜层内的检测目标的宽度差值，并选取出宽度差值最小的预备单元用作检测单元；以及，

对所述检测单元进行光检测，包括：提供入射光，并投射至所述检测结构的检测单元上，并采集由所述检测单元反馈回的检测光，以根据检测光的光信息分析套刻偏差。

9.如权利要求8所述的套刻精度的检测方法，其特征在于，基于衍射光探测的套刻测量技术对检测单元进行光检测。

Images