测量光刻工艺套刻精度的方法及掩膜版技术

本发明专利技术提供了一种测量光刻工艺套刻精度的方法及掩膜版，在同一个曝光图案周围同时设置有当层套刻对准标记和层间套刻对准标记，本发明专利技术不仅对每层内的曝光图案的套刻精度进行测量还同时对层间的套刻精度进行测量，提高了多层次曝光图案的套刻精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种测量光刻工艺套刻精度的方法及掩膜版。
技术介绍
随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小到纳米级，生产工艺也越来越复杂。为了达到良好的器件性能，各个光刻图形不但要有严格的特征尺寸线宽，还要保证层与层之间的精确套刻对准(overlay)，它不仅取决于机台的能力与工艺的水平，也受制于控制系统(如APC，Advanced Process Control)的完善程度。套刻对光刻工艺以及产品良率的重要性不言而喻，而套刻的检测与控制就显得尤为重要。套刻精度检测通常是在上下两个有对准关系的光刻层次的图形中各设置一个套刻精度检测图形，通过保持两个套刻精度检测图形的相对位置的对准，来保证两层光刻图形的对准。常用的套刻精度检测图形包括内外条型(bar-in-bar)、内外箱型(box-in-box)、和先进图像量度型(AIM)等等。并且，决定工艺水平的套刻能力，不仅包括各工艺层次套刻本身的极限能力，更涵括各工艺层次本身以及各工艺层次之间的套刻的稳定性，这对于量产的产品来说更具重要性。如果我们把套刻的稳定性用S表示，有对位(alignment)关系的第一层套刻的稳定性用A表示，有对位(alignment)关系的第二层套刻的稳定性用B表示,则这两层套刻的稳定性可简单表征为：S＝A*B，任何单一层次的套刻稳定性，都会影响最终的套刻精度。而实际上，有对位关系的工艺层次远比以上复杂，如D和C存在对位关系，C又和B存在对位关系，B又和A存在对位关系等等，那么最后有对位关系的工艺层次套刻的稳定性某种意义上就取决于前面各对位关系层次，简单表示为:S＝A*B*C*D…。因此，需要提高产品的套刻精度，特别是稳定性，必须严格控制各有对位关系层次的套刻稳定性。而实际上，现有工艺缺乏对各单一层次本身行之有效的控制手段，特别是曝光图案内的套刻(Intra-field overlay)部分。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种通过新的套刻标记组合来提高光刻工艺套刻精度的方法及掩膜版。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种掩膜版，其具有曝光图案，在同一个曝光图案周围同时设置有当层套刻对准标记和层间套刻对准标记。优选地，同一层的相邻曝光图案对准后，位于相邻曝光图案之间的当层套刻对准标记相互嵌套。优选地，所述当层套刻对准标记包括第一标记和第二标记，第一标记的尺寸大于第二标记的尺寸，位于相邻曝光图案之间的第二标记嵌入第一标记内来实现当层相邻曝光图案之间的对准。优选地，一个曝光图案周围的所述第一标记通过水平平移或竖直平移后与该曝光图案周围的所述第二标记相互嵌套。优选地，所述第一标记之间呈镜像对称图形，所述第二标记之间呈镜像对称图形，第一标记的镜像对称轴与第二标记的镜像对称轴在同一直线上。优选地，相邻层的曝光图案相互对准后，相邻层的曝光图案的层间套刻对准标记相互嵌套。优选地，层间套刻对准标记构成的图形呈中心对称图形。优选地，层间套刻对准标记与当层套刻对准标记不重叠。优选地，同一层的相邻曝光图案的当层套刻对准标记的图案相同，相邻层的曝光图案的层间套刻对准标记的图案不相同。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种采用上述的掩膜版来测量光刻工艺套刻精度的方法，其包括：对第一层曝光图案、第一层的当层套刻对准标记和第一层的层间套刻对准标记进行曝光，并且测量所述当层套刻对准标记的套刻精度；对与第一层曝光图案有对准关系的第二层的曝光图案、第二层的当层套刻对准标记和第二层的层间套刻对准标记进行曝光，并且测量所述第二层的层间套刻对准标记的套刻精度和所述第二层的当层套刻对准标记的套刻精度。本专利技术实现了对各层次的曝光图案(Intra-field)的套刻精度的额外控制，保证各层次的曝光图案的套刻精度稳定在较小的范围内，因为曝光图案的套刻精度与稳定性是影响整体套刻精度的重要组成部分，直接与机台的套刻能力与稳定性相关，必须严格加以控制，如果控制不好，会导致层间的套刻精度与稳定性严重变差，而且这种影响会持续转移到后续有对位关系的工艺层次，会导致其套刻精度与稳定性更加难以控制。因此，本专利技术不仅对每层内的曝光图案
的套刻精度进行测量还同时对层间的套刻精度进行测量，提高了多层次曝光图案的套刻精度。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的曝光图案周围的当层套刻对准标记的示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的层间套刻对准标示意图图3为本专利技术的一个较佳实施例的相邻层的曝光图案对准时的当层套刻对准标记和层间套刻对准标记的位置关系示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合附图1-3和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。请参阅图1-3，本实施例的掩膜版包括在同一个曝光图案周围同时设置有当层套刻对准标记和层间套刻对准标记。本实施例中，如图1所示，同一层的相邻曝光图案S和S’的当层套刻对准标记的图案相同，这里，同一层的相邻曝光图案S对准后，位于相邻的曝光图案S和S’之间的当层套刻对准标记相互嵌套，也即是位置相对应，图1中实线框为一个曝光图案S及其周围的当层套刻对准标记01、02，虚线框表示相邻的一个曝光图案S’及其周围的当层套刻对准标记01’、02’。如图1所示，曝光图案S的当层套刻对准标记包括第一标记01和第二标记02，第一标记01的尺寸大于第二标记02的尺寸，位于相邻的曝光图案S和S’之间的第二标记02’嵌入第一标记01内来实现当层相邻的曝光图案S和S’之间的对准，此外，对于一个曝光图案S或S’来说，其周围的第一标记01通过水平平移或竖直平移后能够与第二标记02相互嵌套。如图1所示，第一标记01之间呈镜像对称图形，第二标记02之间呈镜像对称图形，第一标记02的镜像对称轴与第二标记02的镜像对称轴在同一直线上，曝光图案S’的第一标记01’和第二标记02’的图案与曝光图案S及其周围的第一标记01和第二标记02的图案相同；这里，第一标记01和第二标记02’相互嵌套图形的形式为同心圆或同
心多边形，其中同心多边形的边数可以大于或等于三，例如正三角形、正方形等。图3中所示为相互对准时的曝光图案及其周围的层间套刻对准标记和当层套刻对准标记的示意图，图3中，曝光图案S周围具有层间套刻对准标记101和当层套刻对准标记01、02，虚线框201表示曝光图案S相邻上层的曝光图案周围的层间套刻对准标记201，当曝光图案S与其上相邻的曝光图案相互对准时，层间套刻对准标记201和层间套刻对准标记101相互嵌套，如图3所示。本实施例中，相邻层的曝光图案的层间套刻对准标记的图案不相同，如图2所示，101为当层层间套刻对准标记，201为与当层曝光图案有对准关系的相邻层的层间套刻对准标记示意图，当曝光图案S与其上层的曝光图案相互对准时，曝光图案S周围的层间套刻对准标记101与其相邻上层的层间套刻对准标记201相互嵌套，层间套刻对准标记101构成的图形可以呈中心对称图形，层间套刻对准标记201构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩膜版，其特征在于，同一个曝光图案周围同时设置有当层套刻对准标记和层间套刻对准标记。

【技术特征摘要】
1.一种掩膜版，其特征在于，同一个曝光图案周围同时设置有当层套刻对准标记和层间套刻对准标记。2.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，同一层的相邻曝光图案对准后，位于相邻曝光图案之间的当层套刻对准标记相互嵌套。3.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述当层套刻对准标记包括第一标记和第二标记，第一标记的尺寸大于第二标记的尺寸，位于相邻曝光图案之间的第二标记嵌入第一标记内来实现当层相邻曝光图案之间的对准。4.根据权利要求3所述的掩膜版，其特征在于，一个曝光图案周围的所述第一标记通过水平平移或竖直平移后与该曝光图案周围的所述第二标记相互嵌套。5.根据权利要求3所述的掩膜版，其特征在于，所述第一标记之间呈镜像对称图形，所述第二标记之间呈镜像对称图形，第一标记的镜像对称轴与第二标记的镜像对称轴在同一直线上。6.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，相邻层的曝光图案相...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶序明，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31