測量光刻工藝套刻精度的方法及掩膜版的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種測量光刻工藝套刻精度的方法及掩膜版，在同一個曝光圖案周圍同時設置有當層套刻對準標記和層間套刻對準標記，本發明不僅對每層內的曝光圖案的套刻精度進行測量還同時對層間的套刻精度進行測量，提高了多層次曝光圖案的套刻精度。
【專利說明】
測量光刻工藝套刻精度的方法及掩膜版
技術領域
[0001]本發明涉及集成電路技術領域，具體涉及一種測量光刻工藝套刻精度的方法及掩膜版。
【背景技術】
[0002]隨著半導體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小到納米級，生產工藝也越來越復雜。為了達到良好的器件性能，各個光刻圖形不但要有嚴格的特征尺寸線寬，還要保證層與層之間的精確套刻對準(overlay)，它不僅取決于機臺的能力與工藝的水平，也受制于控制系統(如APC，Advanced Process Control)的完善程度。
[0003]套刻對光刻工藝以及產品良率的重要性不言而喻，而套刻的檢測與控制就顯得尤為重要。
[0004]套刻精度檢測通常是在上下兩個有對準關系的光刻層次的圖形中各設置一個套刻精度檢測圖形，通過保持兩個套刻精度檢測圖形的相對位置的對準，來保證兩層光刻圖形的對準。常用的套刻精度檢測圖形包括內外條型(bar-1n-bar)、內外箱型(box-1n_box)、和先進圖像量度型(ΑΠΟ等等。并且，決定工藝水平的套刻能力，不僅包括各工藝層次套刻本身的極限能力，更涵括各工藝層次本身以及各工藝層次之間的套刻的穩定性，這對于量產的產品來說更具重要性。如果我們把套刻的穩定性用S表示，有對位(alignment)關系的第一層套刻的穩定性用A表示，有對位(alignment)關系的第二層套刻的穩定性用B表示，則這兩層套刻的穩定性可簡單表征為:S=A*B，任何單一層次的套刻穩定性，都會影響最終的套刻精度。而實際上，有對位關系的工藝層次遠比以上復雜，如D和C存在對位關系，C又和B存在對位關系，B又和A存在對位關系等等，那么最后有對位關系的工藝層次套刻的穩定性某種意義上就取決于前面各對位關系層次，簡單表示為:S = A*B*C*D...。因此，需要提高產品的套刻精度，特別是穩定性，必須嚴格控制各有對位關系層次的套刻穩定性。而實際上，現有工藝缺乏對各單一層次本身行之有效的控制手段，特別是曝光圖案內的套刻(Intra-field overlay)部分。
【發明內容】
[0005]為了克服以上問題，本發明旨在提供一種通過新的套刻標記組合來提高光刻工藝套刻精度的方法及掩膜版。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供了一種掩膜版，其具有曝光圖案，在同一個曝光圖案周圍同時設置有當層套刻對準標記和層間套刻對準標記。
[0007]優選地，同一層的相鄰曝光圖案對準后，位于相鄰曝光圖案之間的當層套刻對準標記相互嵌套。
[0008]優選地，所述當層套刻對準標記包括第一標記和第二標記，第一標記的尺寸大于第二標記的尺寸，位于相鄰曝光圖案之間的第二標記嵌入第一標記內來實現當層相鄰曝光圖案之間的對準。
[0009]優選地，一個曝光圖案周圍的所述第一標記通過水平平移或豎直平移后與該曝光圖案周圍的所述第二標記相互嵌套。
[0010]優選地，所述第一標記之間呈鏡像對稱圖形，所述第二標記之間呈鏡像對稱圖形，第一標記的鏡像對稱軸與第二標記的鏡像對稱軸在同一直線上。
[0011]優選地，相鄰層的曝光圖案相互對準后，相鄰層的曝光圖案的層間套刻對準標記相互嵌套。
[0012]優選地，層間套刻對準標記構成的圖形呈中心對稱圖形。
[0013]優選地，層間套刻對準標記與當層套刻對準標記不重疊。
[0014]優選地，同一層的相鄰曝光圖案的當層套刻對準標記的圖案相同，相鄰層的曝光圖案的層間套刻對準標記的圖案不相同。
[0015]為了達到上述目的，本發明還提供了一種采用上述的掩膜版來測量光刻工藝套刻精度的方法，其包括:
[0016]對第一層曝光圖案、第一層的當層套刻對準標記和第一層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量所述當層套刻對準標記的套刻精度；
[0017]對與第一層曝光圖案有對準關系的第二層的曝光圖案、第二層的當層套刻對準標記和第二層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量所述第二層的層間套刻對準標記的套刻精度和所述第二層的當層套刻對準標記的套刻精度。
[0018]本發明實現了對各層次的曝光圖案(Intra-field)的套刻精度的額外控制，保證各層次的曝光圖案的套刻精度穩定在較小的范圍內，因為曝光圖案的套刻精度與穩定性是影響整體套刻精度的重要組成部分，直接與機臺的套刻能力與穩定性相關，必須嚴格加以控制，如果控制不好，會導致層間的套刻精度與穩定性嚴重變差，而且這種影響會持續轉移到后續有對位關系的工藝層次，會導致其套刻精度與穩定性更加難以控制。因此，本發明不僅對每層內的曝光圖案的套刻精度進行測量還同時對層間的套刻精度進行測量，提高了多層次曝光圖案的套刻精度。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的一個較佳實施例的曝光圖案周圍的當層套刻對準標記的示意圖
[0020]圖2為本發明的一個較佳實施例的層間套刻對準標示意圖
[0021]圖3為本發明的一個較佳實施例的相鄰層的曝光圖案對準時的當層套刻對準標記和層間套刻對準標記的位置關系示意圖
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護范圍內。
[0023]以下結合附圖1-3和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。
[0024]請參閱圖1-3，本實施例的掩膜版包括在同一個曝光圖案周圍同時設置有當層套亥Ij對準標記和層間套刻對準標記。本實施例中，如圖1所示，同一層的相鄰曝光圖案S和S’的當層套刻對準標記的圖案相同，這里，同一層的相鄰曝光圖案S對準后，位于相鄰的曝光圖案S和S’之間的當層套刻對準標記相互嵌套，也即是位置相對應，圖1中實線框為一個曝光圖案S及其周圍的當層套刻對準標記01、02，虛線框表示相鄰的一個曝光圖案S’及其周圍的當層套刻對準標記O I’、02 ’。如圖1所示，曝光圖案S的當層套刻對準標記包括第一標記OI和第二標記02，第一標記01的尺寸大于第二標記02的尺寸，位于相鄰的曝光圖案S和S’之間的第二標記02’嵌入第一標記01內來實現當層相鄰的曝光圖案S和S’之間的對準，此外，對于一個曝光圖案S或S’來說，其周圍的第一標記01通過水平平移或豎直平移后能夠與第二標記02相互嵌套。如圖1所示，第一標記01之間呈鏡像對稱圖形，第二標記02之間呈鏡像對稱圖形，第一標記02的鏡像對稱軸與第二標記02的鏡像對稱軸在同一直線上，曝光圖案S’的第一標記OI ’和第二標記02 ’的圖案與曝光圖案S及其周圍的第一標記OI和第二標記02的圖案相同；這里，第一標記01和第二標記02’相互嵌套圖形的形式為同心圓或同心多邊形，其中同心多邊形的邊數可以大于或等于三，例如正三角形、正方形等。
[0025]圖3中所示為相互對準時的曝光圖案及其周圍的層間套刻對準標記和當層套刻對準標記的示意圖，圖3中，曝光圖案S周圍具有層間套刻對準標記101和當層套刻對準標記
01、02，虛線框201表示曝光圖案S相鄰上層的曝光圖案周圍的層間套刻對準標記201，當曝光圖案S與其上相鄰的曝光圖案相互對準時，層間套刻對準標記201和層間套刻對準標記1I相互嵌套，如圖3所示。本實施例中，相鄰層的曝光圖案的層間套刻對準標記的圖案不相同，如圖2所示，101為當層層間套刻對準標記，201為與當層曝光圖案有對準關系的相鄰層的層間套刻對準標記示意圖，當曝光圖案S與其上層的曝光圖案相互對準時，曝光圖案S周圍的層間套刻對準標記101與其相鄰上層的層間套刻對準標記201相互嵌套，層間套刻對準標記101構成的圖形可以呈中心對稱圖形，層間套刻對準標記201構成的圖形可以呈中心對稱圖形，此外，同一層的曝光圖案周圍的層間套刻對準標記的排布不與當層套刻對準標記重疊。
[0026]此外，本實施例中還提供了一種采用上述的掩膜版來測量光刻工藝套刻精度的方法，其包括:
[0027]對第一層曝光圖案、第一層的當層套刻對準標記和第一層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量所述當層套刻對準標記的套刻精度；
[0028]對與第一層曝光圖案有對準關系的第二層的曝光圖案、第二層的當層套刻對準標記和第二層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量第二層的層間套刻對準標記的套刻精度和第二層的當層套刻對準標記的套刻精度。
[0029]因此，采用本實施例的掩膜版，在制備每一層的曝光圖案時以及相鄰層的曝光圖案時均可以實現同一層的曝光圖案的套刻精度的測量以及相鄰層的曝光圖案的套刻精度的測量，從而提高同一層的曝光圖案的套刻對準精度和相鄰層的曝光圖案的套刻對準精度。
[0030]雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。
【主權項】
1.一種掩膜版，其特征在于，同一個曝光圖案周圍同時設置有當層套刻對準標記和層間套刻對準標記。2.根據權利要求1所述的掩膜版，其特征在于，同一層的相鄰曝光圖案對準后，位于相鄰曝光圖案之間的當層套刻對準標記相互嵌套。3.根據權利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述當層套刻對準標記包括第一標記和第二標記，第一標記的尺寸大于第二標記的尺寸，位于相鄰曝光圖案之間的第二標記嵌入第一標記內來實現當層相鄰曝光圖案之間的對準。4.根據權利要求3所述的掩膜版，其特征在于，一個曝光圖案周圍的所述第一標記通過水平平移或豎直平移后與該曝光圖案周圍的所述第二標記相互嵌套。5.根據權利要求3所述的掩膜版，其特征在于，所述第一標記之間呈鏡像對稱圖形，所述第二標記之間呈鏡像對稱圖形，第一標記的鏡像對稱軸與第二標記的鏡像對稱軸在同一直線上。6.根據權利要求1所述的掩膜版，其特征在于，相鄰層的曝光圖案相互對準后，相鄰層的曝光圖案的層間套刻對準標記相互嵌套。7.根據權利要求6所述的掩膜版，其特征在于，層間套刻對準標記構成的圖形呈中心對稱圖形。8.根據權利要求1所述的掩膜版，其特征在于，層間套刻對準標記與當層套刻對準標記不重疊。9.根據權利要求1所述的掩膜版，其特征在于，同一層的相鄰曝光圖案的當層套刻對準標記的圖案相同，相鄰層的曝光圖案的層間套刻對準標記的圖案不相同。10.—種采用權利要求1-9任意一項所述的掩膜版來測量光刻工藝套刻精度的方法，其特征在于，包括: 對第一層曝光圖案、第一層的當層套刻對準標記和第一層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量所述當層套刻對準標記的套刻精度； 對與第一層曝光圖案有對準關系的第二層的曝光圖案、第二層的當層套刻對準標記和第二層的層間套刻對準標記進行曝光，并且測量所述第二層的層間套刻對準標記的套刻精度和所述第二層的當層套刻對準標記的套刻精度。
【文檔編號】G03F7/20GK105954985SQ201610498868
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】葉序明
【申請人】上海華力微電子有限公司