CN115497920A - 一种套刻标记及套刻误差的测量方法 - Google Patents

一种套刻标记及套刻误差的测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115497920A
CN115497920A CN202211097773.7A CN202211097773A CN115497920A CN 115497920 A CN115497920 A CN 115497920A CN 202211097773 A CN202211097773 A CN 202211097773A CN 115497920 A CN115497920 A CN 115497920A
Authority
CN
China
Prior art keywords
overlay
mark
sub
layer
overlay mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211097773.7A
Other languages
English (en)
Inventor
齐景超
孙刚
兰艳平
杨朝兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Yuwei Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Yuwei Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Yuwei Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Shanghai Yuwei Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202211097773.7A priority Critical patent/CN115497920A/zh
Publication of CN115497920A publication Critical patent/CN115497920A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426—Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54433—Marks applied to semiconductor devices or parts containing identification or tracking information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种套刻标记及套刻误差的测量方法，通过设置第一层套刻标记和第二层套刻标记均包括多个子套刻标记组，同一层套刻标记内的多个子套刻标记组以相同的对称中心成旋转对称设置；单个子套刻标记组包括一个或者多个套刻标记，通过合理设置第一层套刻标记内的套刻标记组和第二层套刻标记的套刻标记组的结构，提高第一层套刻标记和第二层套刻标记中套刻标记在套刻标记的测量方向上的数量以及在非测量方向上套刻标记的长度，提高视场内前层标记和当层标记的信息采集数量，提高套刻标记的中心坐标的计算精度，从而提高半导体专用设备中套刻误差的测量精度。

Description

一种套刻标记及套刻误差的测量方法
技术领域
本发明实施例涉及检测技术领域，尤其涉及一种套刻标记及套刻误差的测量方法。
背景技术
在半导体专用设备中套刻误差的测量，目前存在两种测量方式，一种是利用光学成像，对标记成像进行测量，也即IBO(Image Based Overlay)技术路线；一种是利用衍射原理，模型分析的方法进行测量。
IBO系列的测量设备，采用反射原理，通过光学系统将叠在一起的当层与前层标记成像到相机上。再通过分析软件，对两层标记的位置进行分析技术，两层标记的位置差即为套刻误差。Archer的测量标记主要有box in box，bar in bar和AIM(advanced imagingmetrology)不同类型的标记设计常用的套刻测量标记设计，如图1所示，其包含前层标记(图中灰色部分)与当层标记(图中黑色部分)。
一般地，每层标记有四个bar，分别为Top,Bottom,Left,Right，每根bar的长度相同，宽度相同。外圈标记，也即前层(previous layer)标记的中心为(xp，yp)；内圈标记，也即当层(current layer)标记的中心为(xc，yc)。其中，Left bar与Right bar用于标记水平向x坐标的测量，则x向是测量方向，y向是非测量方向；Top bar与Bottom bar用于标记竖直向y坐标的测量，则x向是非测量方向，y向是测量方向。套刻误差Misregistration是内外圈标记的位置差，也即(Misregistration)ΔX＝xc-xp，(Misregistration)ΔY＝yc-yp。标记中，bar的长度越大，有效信号越多，标记中心精度越高；bar的数量越多，有效信号越多，标记中心精度越高；bar的对比度越大，有效信号占比越大，标记中心精度越高。随着半导体专用设备套刻精度的越来越高，测量标记的中心精度还有待进一步提高。
发明内容
本发明实施例提供了一种套刻标记及套刻误差的测量方法，套刻标记采用多种组合形式，在测量方向设计为多条线组合和多条线宽度不等的线组合的方式，提高了测量精度以及对不同特征工艺的适用范围；在非测量方向设计为长度不等的线组合的方式，提高了测量对不同特征工艺的适用范围，从而提高了半导体设备套刻精度的测量。
第一方面，本发明实施例提供了一种套刻标记，所述套刻标记位于衬底上，包括第一层套刻标记和第二层套刻标记；所述第一层套刻标记先于所述第二层套刻标记在所述衬底上形成，且二者在所述衬底上的正投影相互错开，其中，
所述第一层套刻标记和所述第二层套刻标记均包括多组子套刻标记组，同一层套刻标记内的多个所述子套刻标记组以相同的对称中心成旋转对称设置；
单个所述子套刻标记组包括一个或者多个套刻图形，且沿套刻标记的测量方向，不同层套刻标记中所述子套刻标记组内的套刻图形的数量相同；所述一个或者多个套刻图形沿垂直所述套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的相邻两个所述子套刻标记组内的套刻图形无交叠。
可选的，单个所述子套刻标记组包括一个套刻图形，所述一个套刻图形沿垂直所述套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的任一所述子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影与之相邻的所述子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影交叠。
可选的，同一层套刻标记内的多个所述子套刻标记组包括四组子套刻标记组，其中，
所述四组子套刻标记组为以其中一组所述子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构；
或者，所述四组子套刻标记组为以其中一组所述子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的所述子套刻标记组以自身中心点为中心翻转180°获得的旋转对称结构。
可选的，所述第一层套刻标记内的子套刻标记组和所述第二层套刻标记内的子套刻标记组具有相同形状和尺寸的套刻图形。
可选的，沿所述套刻标记的测量方向，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形等间距排布。
可选的，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度相同。
可选的，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度不同。
可选的，沿远离所述对称中心的方向，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度逐渐增大或者逐渐减小。
可选的，所述第一层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径大于所述第一层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径。
第二方面，本发明实施例还提供了一种套刻误差的测量方法，基于第一方面提供的套刻标记进行套刻误差的测量，包括：
获得所述第一层套刻标记的第一套刻中心的第一中心坐标；
获取所述第二层套刻标记的第二套刻中心的第二中心坐标；
根据所述第一中心坐标和所述第二中心坐标获得套刻误差。
本发明实施例公开了多种形式的套刻标记，套刻标记包括第一层套刻标记和第二层套刻标记，通过合理设置第一层套刻标记内的套刻标记组和第二层套刻标记的套刻标记组的结构，提高第一层套刻标记和第二层套刻标记中套刻图形在套刻标记的测量方向上的数量以及在非测量方向上套刻图形的长度，提高视场内前层标记和当层标记的信息采集数量，提高套刻标记的中心坐标的计算精度，从而提高半导体专用设备中套刻误差的测量精度。
附图说明
图1是现有技术中一种套刻标记的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种套刻标记的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的多根套刻标记与重复性变化的关系图；
图5是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种子套刻标组的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的一种套刻误差的测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图2是本发明实施例提供的一种套刻标记的结构示意图；图3是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；图4是本发明实施例提供的多根套刻标记与重复性变化的关系图；图5是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；图6是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；图7是本发明实施例提供的一种子套刻标组的结构示意图；图8是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；图9是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图；图10是本发明实施例提供的另一种套刻标记的结构示意图。本发明实施例提供的一种套刻标记可用于半导体专用设备中套刻误差的测量，结合图2-图10所示，本发明实施例提供的一种述套刻标记位于衬底上，套刻标记包括第一层套刻标记和第二层套刻标记；第一层套刻标记先于第二层套刻标记在衬底上形成，且二者在衬底上的正投影相互错开，其中，第一层套刻标记和第二层套刻标记均包括多组子套刻标记组，同一层套刻标记内的多个子套刻标记组以相同的对称中心成旋转对称设置；单个子套刻标记组包括一个或者多个套刻图形，且沿套刻标记的测量方向，不同层套刻标记中子套刻标记组内的套刻图形的数量相同；一个或者多个套刻图形沿垂直套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的相邻两个子套刻标记组内的套刻图形无交叠。
具体的，结合图2-图10所示，套刻标记包括位于衬底上的第一层套刻标记01和第二层套刻标记02，第一层套刻标记01为图中灰色填充的图层，为前层标记，第二层套刻标记02为图中黑色填充的图层，为当层标记。设置第一层套刻标记包括4组子套刻标记组100，第二层套刻标记包括4组子套刻标记组200，第一层套刻标记01中的4个子套刻标记组100以对称中心A为原点成旋转对称设置；第二层套刻标记02中的4个子套刻标记组200以对称中心B为原点成旋转对称设置，低套刻标记的制备难度。
套刻精度(Overlay，OVL)指的是光刻制造工艺中当前图形和前层图形的叠对位置精度。结合图2-图10所示，套刻标记中套刻标记的测量方向包括沿X方向的测量方向和沿Y方向的测量方向。通过测量第一层套刻标记01中在X方向的测量方向上的套刻标记的图像信息，确定对称中心A的X方向坐标，通过测量第一层套刻标记01中在Y方向的测量方向上的套刻标记的图像信息，确定对称中心A的Y方向坐标，得到对称中心A(XA，YA)；通过测量第二层套刻标记02中X方向的测量方向上的套刻标记的图像信息，确定对称中心B的X方向坐标，通过测量第二层套刻标记02中Y方向的测量方向上的套刻标记的图像信息，确定对称中心B的Y方向坐标，得到对称中心B(XB，YB)，根据对称中心A(XA，YA)和对称中心B(XB，YB)的坐标差值获得套刻精度。通过改变单个套刻标记组中的套刻标记的数量和长度，可以提高第一层套刻标记01的对称中心A和第二层套刻标记02的对称中心B的位置测量精度，从而提高套刻误差测量精度。
一种可行的实施方式，结合图2所示，在套刻标记的测量方向上，设置子套刻标记组100和子套刻标记组200均包括一个套刻图形；一种可行的实施方式，结合图3-图9所示，在套刻标记的测量方向上，设置子套刻标记组100包括多个套刻图形101，子套刻标记组200包括多个套刻图形201，沿X方向的测量方向或者沿Y方向的测量方向，第一层套刻标记01中子套刻标记组100内的套刻图形101的数量和第二层套刻标记02中子套刻标记组200内的套刻图形201的数量相同。如图3中，子套刻标记组100内套刻图形101的数量为3个，套刻标记组200内套刻图形201的数量为3；如图5中，子套刻标记组100内套刻图形101的数量为6个，套刻标记组200内套刻图形201的数量为6。通过增加套刻标记在测量方向上的数量，可以增大套刻标记图像采集中有效信号提取量，提高套刻层的标记中心的测量精度，即对称中心A和对称中心B的位置精度。
进一步的，在X方向的测量方向上，第一层套刻标记01包含两个子套刻标记组100，第二层套刻标记02包含2个子套刻标记组200，如图2所示，每个子套刻标记组100为一个套刻图形101，每个子套刻标记组200为一个套刻图形201；如图3、图5-图6、图8-图9所示，每个子套刻标记组100为多个套刻图形101，每个子套刻标记组200为多个套刻图形201，尽可能的延长套刻图形101和套刻图形201在Y方向的长度，增加套刻图形101和套刻图形201在非测量方向上的有效信号提取量，从而提高套刻层的标记中心的测量精度。
需要注意的是，为了区分每组子套刻标记组信号，需要确保同一层套刻标记内的相邻两个子套刻标记组内的套刻标记无交叠，即第一层套刻标记01沿X方向延伸的套刻标记与沿Y方向延伸的套刻标记不交叠。
本发明实施例提供的套刻标记，通过设置第一层套刻标记和第二层套刻标记均包括多个子套刻标记组，同一层套刻标记内的多个子套刻标记组以相同的对称中心成旋转对称设置，降低套刻标记的制备难度；单个子套刻标记组包括一个或者多个套刻标记，且沿相同套刻标记的测量方向，不同套刻层中子套刻标记组内的套刻标记的数量相同；一个或者多个套刻标记沿垂直套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的相邻两个所述子套刻标记组内的套刻标记无交叠。通过合理设置第一层套刻标记内的套刻标记组和第二层套刻标记的套刻标记组的结构，提高第一层套刻标记和第二层套刻标记中套刻标记在套刻标记的测量方向上的数量以及在非测量方向上套刻标记的长度，提高视场内前层标记和当层标记的信息采集数量，提高套刻标记的中心坐标的计算精度，从而提高半导体专用设备中套刻误差的测量精度。
一种的可行的实施方式，单个子套刻标记组包括一个套刻图形，一个套刻图形沿垂直套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的任一子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影与之相邻的子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影交叠。
具体的，结合图2所示，延长图2中套刻图形(bar)在非测量方向上的长度。子套刻标记组100采用1个套刻图形101的线段；子套刻标记组200采用1个套刻图形201的线段，套刻图形101和套刻图形201在非测量方向上做单侧延长至套刻标记的外侧边缘，且套刻图形(bar)在Left，Right，Top，Bottom空间上不相连，这样最大限度提高了套刻图形(bar)的长度，使得套刻图形(bar)在Left，Right，Top，Bottom空间相邻交汇处的套刻标记信息仍可利用。本实施例的套刻标记设计，套刻图形101和套刻图形201的延长方向存在两种方式，分别为顺时针，逆时针形式。前层与当层标记有四种组合，图2中(a)为套刻图形101(外圈)沿逆时针延长，套刻图形201(内圈)沿逆时针延长；图2中(b)为套刻图形201(外圈)沿逆时针延长，套刻图形201(内圈)沿顺时针延长；图2中(c)为套刻图形101(外圈)沿顺时针延长，套刻图形201(内圈)沿逆时针延长；图2中(d)为套刻图形101(外圈)沿顺时针延长，套刻图形201(内圈)沿顺时针延长。
相似的，在Y方向的测量方向上，第一层套刻标记01内的子套刻标记组100和第二层套刻标记02内的子套刻标记组200的设置相同，尽可能的延长套刻图形101和套刻图形201在X方向的长度，增加长套刻图形101和套刻图形201在非测量方向上的有效信号提取量，提高套刻层的标记中心的测量精度。
一种可行的实施方式，继续参照图2-图10所示，同一层套刻标记内的多个子套刻标记组包括四组子套刻标记组，其中，四组子套刻标记组为以其中一组子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构；或者，四组子套刻标记组为以其中一组子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的子套刻标记组以自身中心点为中心翻转180°获得的旋转对称结构。
具体的，结合图2-图8所示，第一层套刻标记01包括四组子套刻标记组100，四组子套刻标记组100为以其中一组子套刻标记组100为旋转组，围绕对称中心A，以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构；第二层套刻标记02包括四组子套刻标记组200，四组子套刻标记组200为以其中一组子套刻标记组200为旋转组，围绕对称中心B，以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构。
具体的，结合图9所示，第一层套刻标记01包括四组子套刻标记组100，四组子套刻标记组100为以其中一组子套刻标记组100为旋转组，围绕对称中心A，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的子套刻标记组以自身中心点为中心翻转180°获得的旋转对称结构；第二层套刻标记02包括四组子套刻标记组200，四组子套刻标记组200为以其中一组子套刻标记组200为旋转组，围绕对称中心B，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的子套刻标记组200以自身中心点为中心翻转180°获得的旋转对称结构。
一种可行的实施方式，第一层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径大于第二层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径。
具体的，结合图2-图8所示，子套刻标记组100的旋转半径指的是子套刻标记组100的中心与对称中心A的连线距离，子套刻标记组200的旋转半径指的是子套刻标记组200的中心与对称中心B的连线距离。设置第一层套刻标记01内的四组子套刻标记组100的旋转半径大于第二层套刻标记02内的四组子套刻标记组300的旋转半径，使得第二层套刻标记02位于第第一层套刻标记01围城的区间内。
一种可行的实施方式，继续参照图2-图6，第一层套刻标记01内的子套刻标记组100和第二层套刻标记02内的子套刻标记组200具有相同形状的套刻图形。
具体的，第一套刻01中子套刻标记组100内的套刻图形101和第二层套刻标记02中子套刻标记组200内的套刻图形201可以均采用长方形线条，或者其他曲线型形状和尺寸相同的结构，以使第一套刻01和第二层套刻标记02的套刻标记图像效信号提取量一致，保证标记中心的测量精度。
一种可行的实施方式，继续参照图2-图10，沿套刻标记的测量方向，同一子套刻标记组内的多个套刻图形等间距排布。
结合图4所示，在测量方向上，由采用一根套刻图形(bar)变为多根套刻图形(bar)结构相同且等间距排列的组合，可以增加测量方向的信息量，有利于降低图像采集分析难度，可提高测量结果的稳定性，也即重复性3sigma(用3倍标准差表示，越小表示越稳定，重复性越高)。图4中横坐标指的是套刻图形(bar)的数量，纵坐标指的是重复性3sigma，设计了由1根套刻图形(bar)至10根套刻图形(bar)对应的重复性3sigma，在噪声相同的情况下，分别用1，2，…，10根套刻图形(bar)计算位置重复性，其趋势如图4所示。其结果表明，测量所用的套刻图形(bar)数量越多，重复性3sigma越小，测量结果的稳定性越好，套刻图形(bar)的中心测量精度越高。
一种可行的实施方式，继续参照图3、图5-图6所示，同一子套刻标记组内的多个套刻图形在垂直套刻标记的测量方向上的长度相同。
结合图5和图6所示的套刻标记设计，在X方向的测量方向上，第一套刻01中子套刻标记组100内为6条等间距排布的套刻图形101，第二层套刻标记02中子套刻标记组200内为6条等间距排布的套刻图形201，可以增加套刻图形(bar)的数量，从而提高测量结果的稳定性；此时，Y方向为非测量方向，6条等间距排布的套刻图形101的长度和6条等间距排布的套刻图形201的长度相同，调整套刻图形101和套刻图形201的位置，得到图5所示的套刻标记。
以图5和图6示例，采用6条套刻图形101和6条套刻图形201，其结构相同且平行等间距的线段，图5和图6所示的套刻图形(bar)设计，改变了套刻图形(bar)在Left，Right，Top，Bottom四部分的空间组合，在图5中，中间区域没有套刻图形(bar)设计，在图6中，中间区域布满套刻图形(bar)。
一种可行的实施方式，继续参照图7-图9所示，同一子套刻标记组内的多个套刻图形在垂直套刻标记的测量方向上的长度不同。
示例性的，结合图7中(a)、(b)、(c)和(d)所示，可以设置第一层套刻标记01内的子套刻标记组100包括3个套刻图形101，第二层套刻标记02内的子套刻标记组200包括3个套刻图形201，3个套刻图形101和3个套刻图形201均等间距平行排布。结合图7中(a)所示，在非测量方向上(图中X方向)，子套刻标记组100采用不等长的套刻图形设计，子套刻标记组200采用不等长的套刻图形设计；结合图7中(c)所示，在非测量方向上(图中Y方向)，子套刻标记组100采用不等长的套刻图形设计，子套刻标记组200采用不等长的套刻图形设计。其中，图7中(a)、图7中(b)为两种y向测量套刻图形，图7中(c)、图7中(d)为两种x向测量套刻图形。每个套刻图形包含前层标记与当层标记，每一层标记含有两条及其以上的套刻图形(bar)，如3个套刻图形101或3个套刻图形201。
以图7中(a)所示的套刻图形为例，此时图中X方向为非测量方向，沿第1位置处至第4位置方向，多个套刻图形101的延伸长度渐变变大，多个套刻图形201的延伸长度逐渐变小。沿图中X方向，可以设置第1位置处的第二种套刻图形101和第4位置处的第二种套刻图形201的长度相同，第2位置处的套刻图形101和第3位置处的套刻图形201的长度相同；第3位置处的套刻图形101和第2位置处的套刻图形201的长度相同，3个套刻图形101和3个套刻图形201的延伸长度成形成互补式结构，套刻图形在非测量方向设计为长度不等的线组合的方式，可以提高测量对不同特征工艺的适用范围。
以图7中(a)为子套刻标记组100和子套刻标记组200的组合，子套刻标记组100以对称中心A为中心点，子套刻标记组200以对称中心B为中心点，分别以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构，得到图8中(a)所示；或者，子套刻标记组100以对称中心A为中心点，子套刻标记组200以对称中心B为中心点，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的子套刻标记组以自身的中心点为中心翻转180°后形成的旋转对称结构，得到图9中(a)所示。
在其他的实施例中，图7中(b)、(c)和(c)为3种不同形式的子套刻标记组100和子套刻标记组200的3种组合，采用两种旋转平移方式，获得旋转对称结构，其中，图7中(b)与图8中(b)、图9中(b)对应，图7中(c)与图8中(c)、图9中(c)对应，图7中(d)与图8中(d)、图9中(d)对应。
一种可行的实施方式，继续参照图7-图9所示，沿远离对称中心的方向，同一子套刻标记组内的多个套刻图形在垂直套刻标记的测量方向上的长度逐渐增大或者逐渐减小。
结合图8中(a)、(b)、(c)和(d)图，当图中X方向为测量方向或者当图中Y方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻套刻图形101在Y方向上的长度逐渐增大；沿远离对称中心B的方向，第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻图形201在Y方向上的长度逐渐减小。
或者，在另一种可行的实施例中，也可以设置当图中X方向为测量方向或者当图中Y方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻图形101在Y方向上的长度逐渐减小；沿远离对称中心B的方向，第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻图形201在Y方向上的长度逐渐增大。
结合图9中(a)和(b)图所示，当图中X方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻标记101在Y方向上的长度逐渐减小，沿远离对称中心B的方向，在第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻标记201在Y方向上的长度逐渐增大；当图中Y方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻标记101在X方向上的长度逐渐增大，第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻图形201在Y方向上的长度逐渐减小。
结合图9中(c)和(d)图所示，当图中X方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻标记101在Y方向上的长度逐渐增大，沿远离对称中心B的方向，在第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻标记201在Y方向上的长度逐渐减小；当图中Y方向为测量方向，沿远离对称中心A的方向，第一层套刻标记01中各个子套刻标记组100内的3个套刻标记101在X方向上的长度逐渐减小，第二层套刻标记02中各个子套刻标记组200内的3个套刻图形201在Y方向上的长度逐渐增大。
一种可行的实施方式，图2-图10所示，还可以采用嵌套的方式，将图9中(a)形成的套刻标记嵌套在图5将所示的套刻标记内部形成的空白区域内，形成如图10所示的套刻标记，可最大限度的提高视场内的套刻标记信息，提高测量的精度。该实施例可以有多种组合形式，如将图8或图9中的任一一种形式的套刻标记嵌套在图2、图3和图5所示的套刻标记内部形成的空白区域内，替换某一子标记，用某一子标记填补无标记区域，以提高标记非测量方向长度，提高标记测量方向线条数，提高视场有效信息量。
基于同一个发明构思，本发明实施例还提供了一种套刻误差的测量方法，采用上述实施例提供的套刻标记进行套刻误差的测量，图11是本发明实施例提供的一种套刻误差的测量方法的流程图。结合图2-图10、图11所示，套刻误差的测量方法包括：
S11、获得第一层套刻标记的第一套刻中心的第一中心坐标。
具体的，结合图2-图10所示，图像采集装置分别在图中X方向采集方向获取相对设置的子套刻标记组100内的套刻图形101的图像信息，获取第一层套刻标记01的对称中心A的横坐标xp；在图中Y方向获取相对设置的子套刻标记组100内的套刻图形101的图像信息，获取第一层套刻标记01的对称中心A的纵坐标yp；从而获取第一层套刻标记01的对称中心A的第一中心坐标(xp，yp)。
其中，图像信息指的是套刻图形101的长度、数量、像素大小以及其分别对应的中心坐标值。图像采集装置包括CCD相机等。
S12、获取第二层套刻标记的第二套刻中心的第二中心坐标。
具体的，结合图2-图10所示，图像采集装置分别在图中X方向采集方向获取相对设置的子套刻标记组200内的套刻图形201的图像信息，获取第二层套刻标记02的对称中心B的横坐标xC；在图中Y方向获取相对设置的子套刻标记组100内的套刻图形101的图像信息，获取第一层套刻标记01的对称中心A的纵坐标yp；从而获取第一层套刻标记01的对称中心A的第一中心坐标(xp，yp)。第二二子套刻标记组202/202’和第二四子套刻标记组204/204’内的第二套刻标记211/211’的图像信息，获取第二层套刻标记02的对称中心B的横坐标xC；在图中Y方向获取子套刻标记组200内的套刻图形201的图像信息，获取第二层套刻标记02的对称中心B的纵坐标xC；从而获取第二层套刻标记02的对称中心B的第二中心坐标(xC，yC)。
S13、根据第一中心坐标和第二中心坐标获得套刻误差。
计算第一中心坐标(xp，yp)和第二中心坐标(xC，yC)的套刻误差(Misregistration)，即(Misregistration)ΔX＝xc-xp，(Misregistration)ΔY＝yc-yp，获得套刻误差，进而指导半导体备的加工工艺等。
综上，本发明实施例提供的多种组合形式的套刻标记，采用多层叠加标的测量，套刻标记在测量方向设计为多条线组合的方式，提高了测量精度，套刻标记在测量方向设计为宽度不等的线组合的方式，提高了测量对不同特征工艺的适用范围，套刻标记在非测量方向设计为长度不等的线组合的方式，提高了测量对不同特征工艺的适用范围，从而提高了半导体设备套刻精度的测量。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种套刻标记，所述套刻标记位于衬底上，其特征在于，包括第一层套刻标记和第二层套刻标记；所述第一层套刻标记先于所述第二层套刻标记在所述衬底上形成，且二者在所述衬底上的正投影相互错开，其中，
所述第一层套刻标记和所述第二层套刻标记均包括多组子套刻标记组，同一层套刻标记内的多个所述子套刻标记组以相同的对称中心成旋转对称设置；
单个所述子套刻标记组包括一个或者多个套刻图形，且沿套刻标记的测量方向，不同层套刻标记中所述子套刻标记组内的套刻图形的数量相同；所述一个或者多个套刻图形沿垂直所述套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的相邻两个所述子套刻标记组内的套刻图形无交叠。
2.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，单个所述子套刻标记组包括一个套刻图形，所述一个套刻图形沿垂直所述套刻标记的测量方向延伸，且同一层套刻标记内的任一所述子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影与之相邻的所述子套刻标记组内的套刻图形在其延伸方向的投影交叠。
3.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，同一层套刻标记内的多个所述子套刻标记组包括四组子套刻标记组，其中，
所述四组子套刻标记组为以其中一组所述子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次形成的旋转对称结构；
或者，所述四组子套刻标记组为以其中一组所述子套刻标记组为旋转组，围绕对称中心，以90°为旋转角，依次旋转移动3次，再将第一次和第三次旋转获得的所述子套刻标记组以自身中心点为中心翻转180°获得的旋转对称结构。
4.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一层套刻标记内的子套刻标记组和所述第二层套刻标记内的子套刻标记组具有相同形状和尺寸的套刻图形。
5.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，沿所述套刻标记的测量方向，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形等间距排布。
6.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度相同。
7.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度不同。
8.根据权利要求7所述的套刻标记，其特征在于，沿远离所述对称中心的方向，同一所述子套刻标记组内的多个所述套刻图形在垂直所述套刻标记的测量方向上的长度逐渐增大或者逐渐减小。
9.根据权利要求1所述的套刻标记，其特征在于，所述第一层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径大于所述第二层套刻标记内的多个子套刻标记组的旋转半径。
10.一种套刻误差的测量方法，采用权利要求1-9任一项所述的套刻标记进行套刻误差的测量，其特征在于，包括：
获得所述第一层套刻标记的第一套刻中心的第一中心坐标；
获取所述第二层套刻标记的第二套刻中心的第二中心坐标；
根据所述第一中心坐标和所述第二中心坐标获得套刻误差。
CN202211097773.7A 2022-09-08 2022-09-08 一种套刻标记及套刻误差的测量方法 Pending CN115497920A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211097773.7A CN115497920A (zh) 2022-09-08 2022-09-08 一种套刻标记及套刻误差的测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211097773.7A CN115497920A (zh) 2022-09-08 2022-09-08 一种套刻标记及套刻误差的测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115497920A true CN115497920A (zh) 2022-12-20

Family

ID=84467855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211097773.7A Pending CN115497920A (zh) 2022-09-08 2022-09-08 一种套刻标记及套刻误差的测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115497920A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115877672A (zh) * 2023-01-09 2023-03-31 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻精度获取方法以及校正方法
CN116755300A (zh) * 2023-08-21 2023-09-15 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻误差的量测方法、其装置及光刻系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115877672A (zh) * 2023-01-09 2023-03-31 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻精度获取方法以及校正方法
CN115877672B (zh) * 2023-01-09 2023-06-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻精度获取方法以及校正方法
CN116755300A (zh) * 2023-08-21 2023-09-15 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻误差的量测方法、其装置及光刻系统
CN116755300B (zh) * 2023-08-21 2023-11-14 合肥晶合集成电路股份有限公司 套刻误差的量测方法、其装置及光刻系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115497920A (zh) 一种套刻标记及套刻误差的测量方法
CN109828440B (zh) 基于衍射的套刻标识以及套刻误差测量方法
US8823936B2 (en) Structure for critical dimension and overlay measurement
CN104216234A (zh) 光刻系统光源对称性的检测方法
CN105511235A (zh) 套刻键标、形成套刻键标的方法和测量套刻精度的方法
US20070222088A1 (en) Overlay Metrology Mark
US9329495B2 (en) Overlay metrology system and method
JP6063602B1 (ja) オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法及び半導体デバイスの製造方法
JPH11248489A (ja) 二次元アブソリュートエンコーダおよび二次元位置測定装置並びに二次元位置測定方法
US8741668B1 (en) Thin overlay mark for imaging based metrology
CN110727178A (zh) 一种基于机器学习确定光刻系统焦面位置的方法
TWI553815B (zh) 重疊標記及其應用
KR102019538B1 (ko) 웨이퍼 좌표계와 직교하지 않는 방향을 따라서 형성된 패턴 층용 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 측정방법 및 반도체 디바이스 제조방법
US20070069398A1 (en) Overlay metrology mark
CN114167694A (zh) 一种组合式套刻标记、使用套刻标记测量套刻误差的方法
TWI812515B (zh) 形成條紋圖案的重疊標記、使用其的重疊量測方法、以及半導體元件的製造方法
CN114608633B (zh) 一种单码道绝对式位移测量编码码盘和系统
JP4525067B2 (ja) 位置ずれ検出用マーク
CN111580351B (zh) 一种套刻对准标记结构及相关方法和器件
CN111508932B (zh) 套刻标记及套刻误差的测量方法
KR20220168828A (ko) 변위 벡터를 이용한 오버레이 측정 방법
KR102617622B1 (ko) 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법
KR20240058416A (ko) 이미지 기반 오버레이 측정용 오버레이 마크, 이를 이용한 오버레이 측정 방법, 오버레이 측정 장치, 및 반도체 소자의 제조방법
US7466412B2 (en) Method of detecting displacement of exposure position marks
CN112838017A (zh) 光刻图形检测方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination