[發(fā)明專利]套刻誤差檢測(cè)用圖形結(jié)構(gòu)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011472159.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN112612185B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳媛;邱瑾玉;耿玉慧;宋之洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 北京漢之知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發(fā)明提供一種套刻誤差檢測(cè)用圖形結(jié)構(gòu)及方法。包括第一圖形及第二圖形，形成于上下疊置的兩個(gè)膜層上，第一圖形和第二圖形上下對(duì)應(yīng)設(shè)置且中心點(diǎn)位于同一垂線上；第一圖形包括單個(gè)第一矩形圖案，第二圖形包括單個(gè)或多個(gè)第二矩形圖案，第一矩形圖案的長(zhǎng)邊與短邊的比值小于第二矩形圖案的長(zhǎng)邊與短邊的比值，第二矩形圖案的中間部分沿垂直第一矩形圖案方向的正投影落在第一矩形圖案內(nèi)，與中間部分相連接的兩端的正投影位于第一矩形圖形外。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)量測(cè)目的的前提下可以減少圖形占用的平面面積，這使得其可以分布于晶粒中，因而其切割道film stack與晶粒內(nèi)器件更加接近，可以有效減小套刻誤差，提高生產(chǎn)良率和降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光刻工藝，特別是涉及一種套刻誤差檢測(cè)用圖形結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

光刻是半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中的一道非常重要的工序，它采用類似照片沖印的技術(shù)，把掩膜版上的精細(xì)圖形通過(guò)光線的曝光印制到晶圓上。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品功能的日益增加，器件集成度越來(lái)越高，而半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷的縮小，從而對(duì)光刻工藝提出了越來(lái)越高的要求。光刻工藝中非常重要的一個(gè)工作是進(jìn)行層間對(duì)準(zhǔn)，即套刻對(duì)準(zhǔn)(overlay)，以保證當(dāng)前圖形(即當(dāng)前層圖形)與硅片上已經(jīng)存在的圖形(即前層圖形)之間的對(duì)準(zhǔn)，而套刻精度就是衡量當(dāng)前層圖形與前層圖形之間的對(duì)準(zhǔn)精度?，F(xiàn)有技術(shù)中常使用高分辨率的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，CD-SEM)量測(cè)套刻誤差。CD-SEM是通過(guò)檢測(cè)二次電子或背散射電子來(lái)分辨圖形實(shí)現(xiàn)量測(cè)目的?；贑D-SEM的套刻誤差可以作為優(yōu)化光學(xué)手段量測(cè)的參考量測(cè)數(shù)據(jù)。在使用CD-SEM進(jìn)行套刻誤差量測(cè)時(shí)，首先要在圖形層制作常被稱之為CD-SEM target的套刻誤差檢測(cè)圖形結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的CD-SEM target多采用模擬半導(dǎo)體器件的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)(CD-SEM target通常與半導(dǎo)體器件圖形具有相同形狀和同等尺寸)。比如如圖1及圖2所示，前層和當(dāng)前層的圖形分開排列或者重疊，同一鏡頭視角下需要選取數(shù)個(gè)圖形量測(cè)中心點(diǎn)，由于是模擬半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)，CD-SEM target設(shè)計(jì)尺寸較大(14*14um)，為避免占用晶圓有效區(qū)域而通常被放置在切割道中，會(huì)受到切割道film stack(膜層堆棧)及應(yīng)力的影響，量測(cè)結(jié)果容易與晶粒(die)內(nèi)套刻誤差真實(shí)值有較大差異，導(dǎo)致套刻精度下降，并最終導(dǎo)致器件性能下降甚至完全失效，導(dǎo)致生產(chǎn)良率的下降和生產(chǎn)成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種套刻誤差檢測(cè)用圖形結(jié)構(gòu)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中使用的套刻誤差檢測(cè)圖形結(jié)構(gòu)采用模擬半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)尺寸較大而通常被放置在切割道中，會(huì)受到切割道film stack及應(yīng)力的影響，量測(cè)結(jié)果容易與晶粒內(nèi)套刻誤差真實(shí)值有較大差異，導(dǎo)致套刻精度下降，并最終導(dǎo)致器件性能下降甚至完全失效，導(dǎo)致生產(chǎn)良率的下降和生產(chǎn)成本的上升等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種套刻誤差檢測(cè)用圖形結(jié)構(gòu)，包括上下疊置的兩個(gè)膜層，還包括第一圖形及第二圖形，所述第一圖形和第二圖形形成于上下疊置的兩個(gè)膜層上，所述第一圖形和第二圖形上下對(duì)應(yīng)設(shè)置且中心點(diǎn)位于同一垂線上，所述第一圖形包括單個(gè)第一矩形圖案，所述第二圖形包括單個(gè)或多個(gè)第二矩形圖案，當(dāng)?shù)诙匦螆D案為多個(gè)時(shí)，多個(gè)第二矩形圖案平行間隔分布；其中，所述第一矩形圖案的長(zhǎng)邊與短邊的比值小于所述第二矩形圖案的長(zhǎng)邊與短邊的比值，所述第二矩形圖案的中間部分沿垂直所述第一矩形圖案方向的正投影落在所述第一矩形圖案內(nèi)，與中間部分相連接的兩端的正投影位于所述第一矩形圖形外。

可選地，第一矩形圖案的長(zhǎng)邊與第二矩形圖案的長(zhǎng)邊均小于等于2μm。

在一可選方案中，所述第二矩形圖案為單個(gè)，所述第二矩形圖案的長(zhǎng)邊與所述第一矩形圖案的長(zhǎng)邊相平行，所述第二矩形圖案的長(zhǎng)邊尺寸大于所述第一矩形圖案的長(zhǎng)邊尺寸，所述第二矩形圖案的短邊尺寸小于所述第一矩形圖案的短邊尺寸且大于所述第二矩形圖案的長(zhǎng)邊與所述第一矩形圖案的長(zhǎng)邊的間距。