疊層標(biāo)記的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種疊層標(biāo)記。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子技術(shù)不斷發(fā)展的今天，隨著摩爾定律的不斷向前發(fā)展，半導(dǎo)體業(yè)為了提高集成電路的性能和速度，越來(lái)越多，越來(lái)越小的晶體管被集成在芯片中。隨著這種小型化的趨勢(shì)，層與層之間的套刻精度的要求也越來(lái)越高。其中，通常使用疊層標(biāo)記(overlay mark)量測(cè)兩層之間的套刻精度。具體的，參照?qǐng)D1，為現(xiàn)有的疊層標(biāo)記的示意圖，在半導(dǎo)體襯底或外延層中某一層中形成前層測(cè)量標(biāo)記101，所述前層測(cè)量標(biāo)記101的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框。然后，在下一層圖案形成的光刻工藝過(guò)程中在同一位置形成后層測(cè)量標(biāo)記102，所述后層測(cè)量標(biāo)記102的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的較小的方形框，后層測(cè)量標(biāo)記102位于前層測(cè)量標(biāo)記101的方形框圖案中。然后利用overlayer測(cè)量機(jī)臺(tái)量測(cè)這兩個(gè)方形框的相對(duì)位置就可以測(cè)量出這兩層的套刻精度，例如水平方向的平移Tx、Ty，兩層之間的偏轉(zhuǎn)Rz等參數(shù)，工程師根據(jù)測(cè)量結(jié)果監(jiān)控產(chǎn)品狀況以及對(duì)工藝參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0003]但在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的疊層標(biāo)記會(huì)在刻蝕或退火工藝中發(fā)生畸變，參照?qǐng)D2，為現(xiàn)有疊層標(biāo)記圖形發(fā)生畸變的剖面示意圖，在發(fā)生畸變后，形成方形框的條形圖案變形或變得不對(duì)稱，量測(cè)得到的該畸變的條形圖形的位置與實(shí)際的位置并不相同，影響測(cè)量出的數(shù)據(jù)，從而會(huì)導(dǎo)致量測(cè)得到的套刻精度不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響器件的良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種疊層標(biāo)記，以防止現(xiàn)有的疊層標(biāo)記會(huì)在刻蝕或退火工藝中發(fā)生畸變，影響量測(cè)結(jié)果。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種疊層標(biāo)記，包括:形成在半導(dǎo)體襯底或外延層中某一層中的前層測(cè)量標(biāo)記和形成在該層后一層中同一位置的后層測(cè)量標(biāo)記，所述疊層標(biāo)記還包括均勻分布在所述前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記空白處的虛設(shè)圖案，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，所述虛設(shè)圖案包括與前層測(cè)量標(biāo)記位于同一層的第一虛設(shè)圖案和與后層測(cè)量標(biāo)記位于同一層的第二虛設(shè)圖案。
[0006]可選的，所述前層測(cè)量標(biāo)記的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框；所述后層測(cè)量標(biāo)記的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框，前層測(cè)量標(biāo)記的方形框比后層測(cè)量標(biāo)記的方形框的面積大。
[0007]可選的，所述前層測(cè)量標(biāo)記和所述后層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的寬度為8?12 μ m。
[0008]可選的，所述第一虛設(shè)圖案包括多組條形圖形，每組條形圖形均勻平行分布于前層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的兩側(cè)。
[0009]可選的，所述第一虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為前層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的尺寸的 10% ?20%O
[0010]可選的，所述第二虛設(shè)圖案包括至少一組條形圖形和一塊狀圖形，每組條形圖形平行分布于后層測(cè)量標(biāo)記的圖案的外側(cè)，所述塊狀圖形位于后層測(cè)量標(biāo)記的圖案的內(nèi)側(cè)。
[0011]可選的，所述第二虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為所述后層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的尺寸的10%?20%。
[0012]可選的，所述虛設(shè)圖案的條形圖案的寬度為I?2 μ m。。
[0013]由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本發(fā)明提供的疊層標(biāo)記除了包括用于量測(cè)套刻精度的前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記，還在疊層標(biāo)記的空白處設(shè)置了虛設(shè)圖案，使得疊層標(biāo)記的圖案更均勻，避免前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的圖案發(fā)生畸變影響測(cè)量精度。并且，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，在量測(cè)計(jì)算套刻精度時(shí)能被量測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾，在不影響現(xiàn)有量測(cè)方式的情況下提高了測(cè)量精度和器件良率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有的疊層標(biāo)記的示意圖；
[0016]圖2為現(xiàn)有疊層標(biāo)記圖形發(fā)生畸變的剖面示意圖；
[0017]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例的疊層標(biāo)記的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有的疊層標(biāo)記的形狀會(huì)發(fā)生畸變，影響量測(cè)結(jié)果，嚴(yán)重影響器件的良率。
[0019]發(fā)明人經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)排查發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因在于現(xiàn)有的疊層標(biāo)記的圖案由于圖案密度不均勻，在刻蝕或退火的過(guò)程中應(yīng)力作用下使測(cè)量標(biāo)記發(fā)生畸變。而重新設(shè)計(jì)疊層標(biāo)記會(huì)對(duì)影響現(xiàn)有的量測(cè)或計(jì)算方式，對(duì)生產(chǎn)造成重大影響。本發(fā)明旨在不影響現(xiàn)有疊層標(biāo)記量測(cè)或計(jì)算方式的情況下改動(dòng)疊層標(biāo)記的圖案。其核心思想在于，在疊層標(biāo)記圖案的空白處均勻設(shè)置虛設(shè)圖案，避免前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的圖案發(fā)生畸變，并且所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，在量測(cè)計(jì)算套刻精度時(shí)能被量測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有量測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0020]下面將結(jié)合意圖對(duì)本發(fā)明的疊層標(biāo)記進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。
[0021]參照?qǐng)D3，所述疊層標(biāo)記包括:形成在半導(dǎo)體襯底或外延層中某一層中的前層測(cè)量標(biāo)記101和形成在該層后一層中同一位置的后層測(cè)量標(biāo)記102，所述疊層標(biāo)記還包括均勻分布在所述前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記空白處的虛設(shè)圖案，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記101和后層測(cè)量標(biāo)記102的信號(hào)強(qiáng)度。具體的，所述虛設(shè)圖案包括與前層測(cè)量標(biāo)記101位于同一層的第一虛設(shè)圖案201和與后層測(cè)量標(biāo)記102位于同一層的第二虛設(shè)圖案。所述虛設(shè)圖案使得的疊層標(biāo)記的圖案均勻，從而前層測(cè)量標(biāo)記101和所述后層測(cè)量標(biāo)記102的條形圖形不會(huì)由于應(yīng)力作用發(fā)生畸變。并且在測(cè)量時(shí)所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記101和后層測(cè)量標(biāo)記102的信號(hào)強(qiáng)度，在量測(cè)計(jì)算套刻精度時(shí)能被量測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有量測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0022]通常，所述前層測(cè)量標(biāo)記101的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框；所述后層測(cè)量標(biāo)記102的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的較小的方形框。所述前層測(cè)量標(biāo)記101和所述后層測(cè)量標(biāo)記102的條形圖形的寬度為8?12 μ m。本實(shí)施例中，所述前層測(cè)量標(biāo)記101和所述后層測(cè)量標(biāo)記102的條形圖形的寬度為10 μ m。本實(shí)施例中，所述第一虛設(shè)圖案201設(shè)置成多組條形圖形，每組條形圖形均勻平行分布于前層測(cè)量標(biāo)記101的條形圖形的兩側(cè)。所述第二虛設(shè)圖案設(shè)置成至少一組條形圖形202和一塊狀圖形203，本實(shí)施例為兩組條形圖形202，每組條形圖形202平行分布于后層測(cè)量標(biāo)記102的圖案的外側(cè)，所述塊狀圖形203位于后層測(cè)量標(biāo)記201的圖案的內(nèi)側(cè)。所述第一虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為前層測(cè)量標(biāo)記101的10%?20% ;所述第二虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為所述后層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的尺寸的10%?20%。較優(yōu)的，所述虛設(shè)圖案的條形圖案的寬度為I?2μπι。這樣的設(shè)置，虛設(shè)圖案的信號(hào)可以在量測(cè)時(shí)被系統(tǒng)過(guò)濾，不會(huì)對(duì)前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的測(cè)量造成影響?？梢岳斫獾氖?，虛設(shè)圖案可以是其他滿足本發(fā)明核心思想的圖案設(shè)計(jì)，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，虛設(shè)圖案可以是均勻分布在空白部分的其他形狀的圖案，例如均勻分布的方形圖案陣列，也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的。
[0023]位于同一層的疊層標(biāo)記可以通過(guò)同一次光刻和刻蝕工藝形成，在工藝上也無(wú)需增加額外的步驟。利用光刻和刻蝕工藝形成對(duì)應(yīng)的圖案為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)和常用手段，在此不再贅述其詳細(xì)的工藝過(guò)程。
[0024]綜上所述，本發(fā)明提供的疊層標(biāo)記，除了包括用于量測(cè)套刻精度的前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記，還在疊層標(biāo)記的空白處設(shè)置了虛設(shè)圖案，使得疊層標(biāo)記的圖案更均勻，避免前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的圖案發(fā)生畸變。并且，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，在量測(cè)計(jì)算套刻精度時(shí)能被量測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾，在不影響現(xiàn)有量測(cè)系統(tǒng)的情況下提高了測(cè)量精度和器件良率。
[0025]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，
[0026]因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種疊層標(biāo)記，包括:形成在半導(dǎo)體襯底或其外延層中一層中的前層測(cè)量標(biāo)記和形成在該層后一層中同一位置的后層測(cè)量標(biāo)記，其特征在于，所述疊層標(biāo)記還包括均勻分布在所述前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記空白處的虛設(shè)圖案，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，所述虛設(shè)圖案包括與前層測(cè)量標(biāo)記位于同一層的第一虛設(shè)圖案和與后層測(cè)量標(biāo)記位于同一層的第二虛設(shè)圖案。2.如權(quán)利要求1所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述前層測(cè)量標(biāo)記的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框；所述后層測(cè)量標(biāo)記的圖案為四個(gè)條形圖形圍成的方形框，前層測(cè)量標(biāo)記的方形框比后層測(cè)量標(biāo)記的方形框的面積大。3.如權(quán)利要求2所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述前層測(cè)量標(biāo)記和所述后層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的寬度為8?12 μ m。4.如權(quán)利要求2所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述第一虛設(shè)圖案包括多組條形圖形，每組條形圖形均勻平行分布于前層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的兩側(cè)。5.如權(quán)利要求4所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述第一虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為前層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的尺寸的10%?20%。6.如權(quán)利要求2所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述第二虛設(shè)圖案包括至少一組條形圖形和一塊狀圖形，每組條形圖形平行分布于后層測(cè)量標(biāo)記的圖案的外側(cè)，所述塊狀圖形位于后層測(cè)量標(biāo)記的圖案的內(nèi)側(cè)。7.如權(quán)利要求6所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述第二虛設(shè)圖案的條形圖案的尺寸為所述后層測(cè)量標(biāo)記的條形圖形的尺寸的10%?20%。8.如權(quán)利要求5或7所述的疊層標(biāo)記，其特征在于，所述虛設(shè)圖案或第的條形圖案的寬度為I?2 μ m。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種疊層標(biāo)記，包括：形成在半導(dǎo)體襯底或其外延層中一層中的前層測(cè)量標(biāo)記和形成在該層后一層中同一位置的后層測(cè)量標(biāo)記，所述疊層標(biāo)記還包括均勻分布在所述前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記空白處的虛設(shè)圖案，避免了應(yīng)力作用使疊層標(biāo)記發(fā)生畸變影響測(cè)量精度，此外，所述虛設(shè)圖案的信號(hào)強(qiáng)度小于前層測(cè)量標(biāo)記和后層測(cè)量標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，在量測(cè)計(jì)算套刻精度時(shí)能被量測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾，在不影響現(xiàn)有量測(cè)方式的情況下提高了測(cè)量精度和器件良率。
【IPC分類】H01L23/544
【公開(kāi)號(hào)】CN104952846
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410124013
【發(fā)明人】舒強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司, 中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月28日