[發明專利]一種套刻精度量測標記及其使用方法

在審

• 申請號: 202010584741.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111766764A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 劉必秋
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G01B11/00;G01B11/24;G01N21/47
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發明提供一種套刻精度量測標記及其使用方法，本發明針對光刻當層，利用DBO衍射量測的特征，同時IBO量測圖形不參與衍射結果，相對于傳統的IBO量測具有更高的精準度和準確度；在刻蝕后，利用IBO量測標記可以表征刻蝕后套刻精度的性能，彌補DBO量測標記在刻蝕后無法量測的缺點。本發明的套刻精度量測標記不僅可以滿足光刻當層套刻精度的檢查要求且可以得到刻蝕后相應的套刻精度的測試結果，節省了器件空間，而提供了不同工藝過程中套刻精度測試需求。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種套刻精度量測標記及其使用方法。

背景技術

半導體技術的發展往往局限于光刻技術的發展，特征尺寸的縮小對硅片套刻精度(OVL)提出了更加嚴格的要求。如果光刻層間套刻精度沒有達到設計準則的要求，會導致前段器件功能和后段連線功能的失效，直接造成產品良率的損失。光刻工藝的套刻精度要求與半導體工藝的技術節點成正比，即更高的技術節點要求更精準的套刻精度。進入28納米技術節點之后，光刻關鍵層如柵極層(Poly)和接觸孔層(Contact)光刻套刻精度要求已經達到了6納米，基本在挑戰光刻機臺和工藝能力的極限，同時也對套刻精度的量測提出了更高的要求。

傳統的基于圖像處理的套刻精度量測方法主要采用亮場下的標準光學顯微鏡系統，量測過程中使用白光光源并通過干涉儀做自動聚焦。IBO是由內、外兩層結構組成，分別代表前層或當層。其圖形特征是采用周期性線條(line)和空間(space)的光柵結構。通過獲取圖像并通過計算獲得前層和當層的中心位置，得到相應的位移偏差，并分解到X和Y方向。相對于傳統的IBO量測標記，DBO利用光學衍射原理得到圖形的量測精度和準確度更好，可以更準確地表征產品當前層前后層套刻精度的性能。

由于刻蝕等工藝的影響，光刻當層和刻蝕后的套刻精度會存在一定的差異，而這個差異對實際產品的套刻精度的影響隨著套刻精度的要求越來越高，也越來越大，因此進入到28nm及以下制程，不僅需要確認光刻當層量測到的套刻精度，而且需要知道刻蝕后前后層套刻精度的性能，使用刻蝕區域套刻精度的測量來反饋在當層曝光程式中，讓實際的當前層(刻蝕后)套刻精度性能更好，更加對齊，但由于DBO量測標記對底層結構比較敏感，因此它只適用于光刻當層的量測，在刻蝕后取無法得到準確的量測結果。傳統技術中單一地利用DBO量測標記無法得到刻蝕后套刻精度的性能，這個不利于更先進制程套刻精度的表征和優化。

傳統的設計在于利用IBO(Image Based Overlay)套刻精度標記設計，可以用在光刻曝光和刻蝕后套刻精度的量測，但其量測精度以及準確度比DBO和CDSEM標記差，或者分別使用IBO和CDSEM套刻精度標記，但這樣太占用layout空間，不利于器件成本的節約。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種套刻精度量測標記及量測方法，用于解決現有技術中套刻精度量測的準確度差以及量測標記占用空間大，增加生產成本的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種套刻精度量測標記，至少包括：

前層圖形標記和當層圖形標記；

所述前層圖形標記和所述當層圖形標記都包括中心圖形和環繞在所述中心圖形外圍的外圍圖形；所述中心圖形和外圍圖形分別由多個光柵單元組成；每個所述光柵單元中包含數目相同的多個平行排布的線條結構，所述每個光柵單元中的線條結構相鄰彼此之間間距相等；

所述前層、當層圖形標記中的中心圖形中的所述光柵單元數目相同且具有相同的排布；其中所述前層、當層圖形標記中的中心圖形呈重疊分布狀且具有位移偏差；所述前層、當層圖形標記中的中心圖形基于光學衍射原理用于光刻當層套刻精度量測；

所述前層、當層圖形標記中的外圍圖形中的所述光柵單元數目相同且圍繞所述中心圖形呈對稱分布；所述前層、當層圖形標記中的外圍圖形基于圖像原理用于刻蝕后套刻精度量測。