一种套刻标记结构及套刻补偿方法与流程

专利2026-05-04  11


本发明涉及半导体制造,尤其涉及一种套刻标记结构及套刻补偿方法。


背景技术:

1、在半导体的制造过程中,通常需要数十甚至上百次的光刻步骤来构建不同的功能层。每一次光刻都会在晶圆上形成一层图案,而这些图案层之间需要精确对齐,以确保电路的精确性和性能。精确的层间对准(overlay)是指在多层晶圆制造过程中,确保新图案层与已有图案层之间精确对齐的技术。这一过程对于制造高性能、高可靠性的半导体器件至关重要,因为任何一个微小的对准误差都可能导致电路功能失效或性能下降。

2、为了提高层间对准精度,设备供应商会采用高级的对齐系统和算法,不断地在每个光刻步骤中校准和修正对齐偏差。在制造过程中,还需要对掩模和晶圆进行严格的控制和校准,以确保最小的尺寸偏差。此外,通过改善层间对准标记的信号强度或对准标记质量,也可以优化产品的套刻精度。

3、在现有技术中,套刻标记图案(overlay mark)的结构参考附图1a至附图1d,分别对应aim、box in box、box in bar、bar in bar这几种图案类型。其主要通过测量各图案中心点在x/y方向的偏移量来计算overlay误差值,进而对曝光机台进行必要的补偿。

4、然而,这些传统的overlay mark存在一些局限性。例如,它们容易受到工艺过程变化的影响,如前层金属厚度的增加可能导致overlay mark残缺或被覆盖,从而产生误导性的补偿值或找不到标记而无法进行量测。


技术实现思路

1、针对相关技术中存在的不足之处,本发明提供了一种套刻标记结构及套刻补偿方法,解决现有overlay mark在面对工艺变化时的脆弱性和量测效率问题,通过多尺寸的套刻标记图案的设计,能够在不同的工艺条件下提供准确的overlay测量,缩短量测时间,快捷得到overlay补偿数据,提升工作效率。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

3、一种套刻标记结构,用于对曝光机台的补偿,包括:

4、第一套刻标记图案和第二套刻标记图案,所述第一套刻标记图案和所述第二套刻标记图案择一形成在基底的当前层上,另一形成在基底的参考层上;

5、当光束自上而下照射时,所述第一套刻标记图案和第二套刻标记图案被投影至同一平面,所述第一套刻标记图案的投影被定义为第一曝光图形,所述第二套刻标记图案的投影被定义为第二曝光图形;

6、其中,所述第一曝光图形包括多个第一子单元和多个第二子单元,所述第二曝光图形包括多个第三子单元,所述第一子单元在第一方向上的尺寸大于所述第二子单元在第一方向上的尺寸、大于所述第三子单元在第一方向上的尺寸;且当对准后,所述第一曝光图形的中心与所述第二曝光图形的中心重合;

7、通过量测第一曝光图形与所述第二曝光图形的中心在第一方向和第二方向上的偏移量以得出补偿数据,并根据补偿数据调整曝光机台。

8、在本发明的一些实施例中,多个所述第一子单元呈中心对称,多个所述第二子单元呈中心对称,多个所述第三子单元呈中心对称;所述第一子单元和所述第二子单元的对称中心相同;

9、通过量测各子单元的中心在第一方向和第二方向上的偏移量以得出补偿数据,并根据补偿数据调整曝光机台。

10、在本发明的一些实施例中,所述第一子单元、第二子单元和第三子单元分别沿第一方向和第二方向分布成多行和/或多列。

11、在本发明的一些实施例中,定义所述第一方向为x轴方向,所述第二方向为y轴方向,在由x轴和y轴分隔成的四个象限中,每个象限内的各子单元数量相同,同一象限内各子单元的排列方向一致,且各子单元在四个象限中分别具有不同的排列方向。

12、在本发明的一些实施例中,在同一方向上,相邻的第一子单元和第二子单元间距相同、相邻的第二子单元和第三子单元间距相同。

13、在本发明的一些实施例中,所述第一子单元在第一方向上的尺寸大于所述第三子单元在第一方向上的尺寸。

14、在本发明的一些实施例中,还包括第三套刻标记图案,所述第一套刻标记图案、所述第二套刻标记图案和第三套刻标记图案择一形成在基底的当前层上,其他两个分别形成在基底的不同参考层上;

15、当光束自上而下照射时,所述第三套刻标记图案的投影被定义为第三曝光图形;

16、对准时,所述第一曝光图形、所述第二曝光图形和第三曝光图形的中心重合于一点,重合点被定义为对准点;

17、通过分别量测第一曝光图形、所述第二曝光图形和第三曝光图形的中心较所述对准点在第一方向和第二方向上的偏移量,以得到补偿数据,并根据补偿数据调整对应的当前层或参考层的位置。

18、在本发明的一些实施例中,所述第一套刻标记图案、所述第二套刻标记图案和第三套刻标记图案的类型包括:aim、box in box、box in bar和bar in bar。

19、除此,本发明还提供了一种套刻补偿方法,采用本发明所述的套刻标记,包括以下步骤:

20、将基底的当前层和参考层堆叠并通过图像采集装置形成第一曝光图形和第二曝光图形;

21、测量第一曝光图形的中心,定义为第一位置;

22、测量第二曝光图形的中心,定义为第二位置;

23、计算第一位置和第二位置在基底中心的偏移量;

24、根据偏移量计算套刻误差,并根据套刻误差调整对应的当前层或参考层的位置,以补偿曝光机台。

25、在本发明的一些实施例中,还包括:

26、根据光罩切割道的范围,调整参考层的数量,每一参考层对应于一种套刻标记图案,各个套刻标记图案所形成的曝光图形在第一方向上的尺寸均不相同;

27、分别量测各个套刻标记图案所形成的曝光图形在基底中心的偏移量;

28、根据偏移量计算套刻误差,并根据套刻误差调整对应的当前层或参考层的位置,以补偿曝光机台。

29、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

30、1、多尺寸的套刻标记图案能够根据工艺变化同时满足不同的测量需求,使得overlay测量更加快捷,缩短了量测时间,提高了工作效率。

31、2、通过在一组套刻标记中集成多个尺寸,减少了光罩上所需套刻标记的总数,从而降低了制造和维护的成本。

32、3、即使在某些尺寸的套刻标记图案受到工艺影响的情况下,其他尺寸的套刻标记图案仍然可以提供准确的测量结果,从而确保了overlay测量的可靠性。

33、4、多尺寸的套刻标记图案设计允许根据不同的工艺要求和光罩切割道(sl)的大小灵活调整,使得overlay测量更加精确和适应性强。



技术特征:

1.一种套刻标记结构,用于对曝光机台的补偿,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的套刻标记结构,其特征在于,多个所述第一子单元呈中心对称,多个所述第二子单元呈中心对称,多个所述第三子单元呈中心对称;所述第一子单元和所述第二子单元的对称中心相同;

3.如权利要求2所述的套刻标记结构,其特征在于,所述第一子单元、第二子单元和第三子单元分别沿第一方向和第二方向分布成多行和/或多列。

4.如权利要求3所述的套刻标记结构,其特征在于,定义所述第一方向为x轴方向,所述第二方向为y轴方向,在由x轴和y轴分隔成的四个象限中,每个象限内的各子单元数量相同,同一象限内各子单元的排列方向一致,且各子单元在四个象限中分别具有不同的排列方向。

5.如权利要求2所述的套刻标记结构,其特征在于,在同一方向上,相邻的第一子单元和第二子单元间距相同、相邻的第二子单元和第三子单元间距相同。

6.如权利要求1所述的套刻标记结构,其特征在于,所述第一子单元在第一方向上的尺寸大于所述第三子单元在第一方向上的尺寸。

7.如权利要求1-6任一项所述的套刻标记结构,其特征在于,还包括第三套刻标记图案,所述第一套刻标记图案、所述第二套刻标记图案和第三套刻标记图案择一形成在基底的当前层上,其他两个分别形成在基底的不同参考层上;

8.如权利要求7所述的套刻标记结构,其特征在于,所述第一套刻标记图案、所述第二套刻标记图案和第三套刻标记图案的类型包括:aim、boxin box、box in bar和bar inbar。

9.一种套刻补偿方法,其特征在于,采用权利要求1-8任一项所述的套刻标记,包括以下步骤:

10.如权利要求9所述的套刻补偿方法,还包括:


技术总结
本发明涉及一种套刻标记结构及套刻补偿方法旨在解决现有套刻标记在工艺变化中的脆弱性和量测效率问题;套刻标记结构包括第一套刻标记图案和第二套刻标记图案,分别位于基底的当前层和参考层,当光束照射时,图案投影至同一平面形成第一曝光图形和第二曝光图形,同一方向上,第一曝光图形的第一子单元尺寸大于第二子单元的尺寸,在对准后,通过量测第一曝光图形与第二曝光图形的中心在第一方向和第二方向上的偏移量以得出补偿数据,并根据补偿数据调整曝光机台,提高测量的适应性和精度,减少光罩上套刻标记数量,降低制造成本。

技术研发人员:陈会敏,陈呈
受保护的技术使用者:物元半导体技术(青岛)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
转载请注明原文地址: https://bbs.8miu.com/read-439892.html

最新回复(0)