[發明專利]套刻誤差量測標記結構及其制程方法和套刻誤差量測方法

有效

• 申請號: 202011149826.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112230514B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 曾暐舜;陳慶煌;劉志成;王見明
• 申請（專利權）人: 泉芯集成電路制造(濟南)有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 董艷芳

本申請提供一種套刻誤差量測標記結構及其制程方法和套刻誤差量測方法，涉及半導體制造技術領域。本申請在層疊設置且套刻標記區域位置重疊的顯影光刻層、頂部光刻層、中間光刻層及底部光刻層中，通過使顯影光刻層、頂部光刻層及底部光刻層在套刻標記區域中投影位置重疊的區域范圍內的光柵標記的延伸方向一致，使中間光刻層與其他光刻層在套刻標記區域中投影位置重疊的區域范圍內的光柵標記的延伸方向相交，從而降低除顯影光刻層與頂部光刻層以外的其他已制備的光刻層產生非必要衍射光信號的可能性，使套刻誤差量測時采集到的衍射光信號盡量僅包括顯影光刻層與頂部光刻層所產生的衍射光信號，提升套刻誤差的計算精準度。

技術領域

本申請涉及半導體制造技術領域，具體而言，涉及一種套刻誤差量測標記結構及其制程方法和套刻誤差量測方法。

背景技術

光刻工藝是通過對準、曝光等一系列步驟將掩膜板圖案轉移到晶圓上的工藝過程。在半導體器件制程過程中，通常需要多次使用光刻工藝進行套刻操作，而由于光刻工藝上的各種因素無法達到理想狀態，必定導致曝光顯影留存在晶圓上的圖形與晶圓上已有圖形無法完全對準，由此需要準確量測出曝光顯影留存在晶圓上的圖形與晶圓上已有圖形之間的偏移量即套刻誤差，才能在后續的工藝中對套刻誤差進行有效的補償及修正，使最終得到的半導體器件具有預期效果。

目前，常用的套刻誤差量測方法需要在半導體器件的各光刻層的預定區域內形成相同的套刻標識，并通過采用DBO(Diffraction Based Overlay，基于衍射的套刻精度測量)技術對光照套刻標識所得到的衍射光信號的光強分布狀況進行分析，得到最新制備的兩個光刻層之間的套刻誤差。

在此過程中，因光刻層主要用于制備邏輯運算圖形，光刻層留給套刻標識的可安置空間并不多，通常會導致最新制備的兩個光刻層與其他已制備的光刻層使用投影位置重疊的可安置空間，使光照套刻標識所得到的衍射光信號摻雜有其他已制備的光刻層所產生的非必要衍射光信號，影響套刻誤差的計算精準度。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種套刻誤差量測標記結構及其制程方法和套刻誤差量測方法，能夠在輻射光正投射到最新顯影出的光刻層的光柵標記上時，降低除最新制備的兩個光刻層以外的其他已制備的光刻層產生非必要衍射光信號的可能性，并使套刻誤差量測時采集到的衍射光信號盡量僅由最新制備的兩個光刻層所產生的衍射光信號組成，提升套刻誤差的計算精準度。

為了實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本申請實施例提供一種套刻誤差量測標記結構，包括層疊設置且套刻標記區域位置重疊的顯影光刻層、頂部光刻層、中間光刻層及底部光刻層；所述顯影光刻層、所述頂部光刻層及所述底部光刻層各自在套刻標記區域中投影位置重疊的區域范圍內設有延伸方向一致的光柵標記；所述中間光刻層的套刻標記區域內設有光柵標記，其中所述中間光刻層與所述底部光刻層各自的套刻標記區域中投影位置重疊的區域范圍內的光柵標記的延伸方向相交。

在可選的實施方式中，所述套刻標記區域包括第一標記區域及第二標記區域；所述顯影光刻層、所述頂部光刻層、所述中間光刻層及所述底部光刻層各自的第一標記區域重疊，所述顯影光刻層、所述頂部光刻層、所述中間光刻層及所述底部光刻層各自的第二標記區域重疊；所述顯影光刻層、所述頂部光刻層、所述中間光刻層及所述底部光刻層各自在第一標記區域與第二標記區域內的光柵標記的延伸方向相交。

在可選的實施方式中，所述顯影光刻層、所述頂部光刻層及所述底部光刻層各自在第一標記區域與第二標記區域內的光柵標記的延伸方向相互垂直。

在可選的實施方式中，所述中間光刻層的第一標記區域與第二標記區域內的光柵標記的延伸方向相互垂直。

在可選的實施方式中，所述中間光刻層的光柵標記的光柵周期小于200nm。

在可選的實施方式中，所述顯影光刻層、所述頂部光刻層及所述底部光刻層各自的光柵標記的光柵周期處于500nm～750nm的范圍內。