半导体器件的套刻标记及其使用方法与流程

1.本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件的套刻标记及其使用方法。


背景技术：

2.随着动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)的图案尺寸变小，图案间的套刻(overlay)变得日益重要。
3.以目前套刻标记的地图要来确定套刻标记是否改变，判断上比较困难。如果仅以套刻的补正或误补正来追踪，会引发重复劳动或良率不良等的品质不良。
4.现有技术中，套刻标记的形状或个数增加技术已经存在，但是大部份是单纯地让套刻标记更容易读取，并没有提及确认套刻标记1次元变形的技术。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种半导体器件的套刻标记及其使用方法。
6.本公开第一方面提供一种半导体器件的套刻标记，所述套刻标记包括相对于中心呈十字对称的第一对组件和第二对组件，所述套刻标记还包括至少一对第三对组件，所述第三对组件的两个组件相对于所述中心对称分布。
7.本公开第二方面提供一种套刻标记的使用方法，包括：
8.使用传感器检测所述套刻标记中每个组件的偏差角度和大小；
9.根据所述偏差角度和大小计算确认所述套刻标记的整体偏差角度和大小。
10.本公开与现有技术相比的优点在于：本公开能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本公开对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
附图说明
11.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
12.图1为现有技术的套刻标记结构示意图；
13.图2为现有技术的套刻标记结构产生x轴向变形示意图；
14.图3为现有技术的套刻标记结构产生y轴向变形示意图；
15.图4为本公开的第一种套刻标记结构示意图；
16.图5为本公开的第一种套刻标记结构产生x轴向变形示意图；
17.图6为本公开的第一种套刻标记结构产生y轴向变形示意图；
18.图7为本公开的第一种套刻标记的能够检测到标记变形的方向和程度示意图；
19.图8为本公开的第一种套刻标记的使用方法流程图；
20.图9为本公开的第二种套刻标记结构示意图；
21.图10为本公开的第三种套刻标记结构示意图。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
23.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
25.为了解决上述现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种套刻标记及其使用方法，下面结合附图进行说明。
26.本公开的主要发明点是将原有的套刻标记进行改良，加入新的套刻标记，从而可以一次掌握套刻标记的变形。本公开主要目的并非检测套刻的误差或进行校正，而是改变套刻标记的形状及结构。
27.图1为现有技术的套刻标记结构示意图；如图1所示，现有的套刻标记，包括两组(四个)组件，分别位于x轴的正向顺时针旋转0度、90度、180度、270度的四个方向，包括：第一组件(0度)，位于套刻标记的第一区域中，其中，第一组件包括在第一方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；第二组件(x轴正向顺时针旋转90度)，位于套刻标记的第二区域中，其中，第二组件包括在与第一方向垂直的第二方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅；第三组件(x轴正向顺时针旋转180度)，位于套刻标记的第三区域中，其中，第三组件包括在第一方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；以及第四组件(x轴正向顺时针旋转270度)，位于套刻标记的第四区域中，其中，第四组件包括在第二方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅。
28.在这个套刻标记中，x轴的中心和y轴的中心正好吻合，因此xy两个轴的中心组装在同一个点上。
29.图2为现有技术的套刻标记结构产生x轴向变形示意图；即如果x轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是此时会产生x轴向误差。
30.图3为现有技术的套刻标记结构产生y轴向变形示意图；即如果y轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是此时会产生y轴向误差。
31.图4为本公开的套刻标记结构示意图；如图4所示，本公开的套刻标记，包括在圆周上呈圆心对称分布的四对组件，其中每对组件所在轴向与相邻组件所在轴向的夹角均为第一角度。第一角度可以采取不同设置，例如30度、45度、60度等。以下的实施例以45度为例，
说明本公开的优选实施例。
32.如图4所示，套刻标记包括四组(八个)组件，分别位于x轴的正向顺时针旋转0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度的八个方向，包括：第一组件(0度)，位于套刻标记的第一区域中，其中，第一组件包括在第一方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；第二组件(45度)，位于套刻标记的第二区域中，其中，第二组件包括在第二方向上(与x轴正向呈45度的方向)延伸的多个光栅；第三组件(x轴正向顺时针旋转90度)，位于套刻标记的第三区域中，其中，第三组件包括在与第一方向垂直的第三方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅；第四组件(135度)，位于套刻标记的第四区域中，其中，第四组件包括在第四方向上(与x轴正向呈135度的方向)延伸的多个光栅；第五组件(x轴正向顺时针旋转180度)，位于套刻标记的第五区域中，其中，第五组件包括在第五方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；第六组件(225度)，位于套刻标记的第六区域中，其中，第六组件包括在第六方向上(与x轴正向呈45度的方向)延伸的多个光栅；以及第七组件(x轴正向顺时针旋转270度)，位于套刻标记的第七区域中，其中，第七组件包括在第七方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅；第八组件(325度)，位于套刻标记的第八区域中，其中，第八组件包括在第八方向上(与x轴正向呈135度的方向)延伸的多个光栅。
33.本公开中，套刻标记为周期性的光栅，由刻线和刻槽组成。光栅可以是位相光栅，利用在光栅上表面和下表面散射光线的位相差。光栅也可以是振幅光栅，由两个具有不同反射系数地表面周期结构组成。光栅应包含尽可能多的周期，以避免边缘效应。套刻标记边缘粗糙度对对准精度的影响是随机的，所以通过照射更多的光栅周期，可以降低边缘效应的影响，提高对准信号对比度。但是，过多的光栅周期会消耗划线槽资源，导致晶片的浪费，因此，在套刻标记的设计上趋向于使用更小的光栅周期和更短的光栅线条。
34.在这个套刻标记中，x轴的中心、y轴的中心、45度轴的中心、135度轴的中心正好吻合，因此四个轴的中心组装在同一个点上。第一到第八组件中，每个组件与中心的距离相等。
35.本实施例的套刻标记，能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本公开对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
36.图5为本实施例的套刻标记结构产生x轴向变形示意图；即如果x轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是45度轴的中心、135度轴的中心会与xy两轴的中心产生偏离和间距。通过传感器检测和分析这种偏离的角度和大小，就能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本实施例对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
37.图6为本实施例的套刻标记结构产生y轴向变形示意图；即如果y轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是45度轴的中心、135度轴的中心会与xy两轴的中心产生偏离和间距。通过传感器检测和分析这种偏离的角度和大小，就能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本实施例对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
38.图7为本公开的套刻标记的能够检测到标记变形的方向和程度示意图；如果x轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是45度轴的中心、135度
轴的中心会与xy两轴的中心产生偏离和间距。同样，如果y轴向发生移动，虽然套刻标记的xy两轴的中心依然重叠在一个点上，但是45度轴的中心、135度轴的中心会与xy两轴的中心产生偏离和间距，因此，套刻标记能够检测到标记偏差的角度和大小。
39.因此，通过使用本实施例的套刻标记，能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本实施例对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
40.以上列举的实施例为套刻标记的多对组件为四对的情况，然而，本领域技术人员能够知晓，采用另外的实施例，例如套刻标记的多对组件为三对的情况，也是能够实现本公开的技术效果。并且，第三对组件的轴向与第一对组件的轴向夹角可以为0到180度之间的任意数值，以上仅列举了夹角为45度的情形，事实上，其他角度也能够实现本公开的发明目的，例如30度、60、79度等。
41.以上列举的实施例为套刻标记的第一到第八组件中，每个组件与中心的距离相等的情况，然而，本领域技术人员能够知晓，采用另外的实施例，例如第一到第八组件中，每个组件与中心的距离各不相等的方式，也能够实现本公开的发明目的。
42.以上列举的实施例为套刻标记的每对组件，与其相邻的组件的光栅形状相同，然而，本领域技术人员能够知晓，套刻标记的每对组件，与其相邻的组件的光栅形状不同时，也是能够实现本公开的技术效果。
43.图8为本公开的套刻标记的使用方法流程图，包括如下步骤：
44.s1、使用传感器检测套刻标记中每个组件的偏差角度和大小；
45.s2、根据偏差角度和大小计算确认套刻标记的整体偏差角度和大小。
46.具体的步骤s1中，可以使用如下检测方法实现：光刻设备包括用于接收从套刻标记投影到掩模板上的辐射的至少一个图案对准传感器。处理器处理来自传感器的信号，以求解投影套刻标记中的空间信息，用以建立用于测量衬底支撑件和图案化位置之间的位置关系的参考位置，其中传感器包括在至少一个维度上分离的光电/光子探测器元件的阵列，使得所述传感器和所述处理器能够在保持衬底支撑件和图案形成装置彼此静止的同时，操作用于至少执行建立参考位置的最终步骤。根据参考位置和测量位置的差值可以得到套刻标记中每个组件的偏差角度和大小。
47.具体的步骤s2中，可以使用对步骤s1中检测得到的所有组件的偏差求简单均值的方式，得到套刻标记的整体偏差角度和大小。当然，也可以采用线性拟合等其他方式，得到套刻标记的整体偏差角度和大小。
48.本实施例的套刻标记的使用方法，通过使用本实施例的套刻标记，能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本实施例对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
49.图9为本公开的第二种套刻标记结构示意图；本实施例的套刻标记，包括在圆周上呈圆心对称分布的3对组件，其中每对组件所在轴向与相邻组件所在轴向的夹角均为第一角度。第一角度可以采取不同设置，例如30度、45度、60度等。以下的实施例以45度为例，说明本公开的优选实施例。
50.如图4所示，套刻标记包括3组(6个)组件，分别位于x轴的正向顺时针旋转0度、90度、135度、180度、270度、315度的6个方向，包括：第一组件(0度)，位于套刻标记的第一区域
中，其中，第一组件包括在第一方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；第二组件(x轴正向顺时针旋转90度)，位于套刻标记的第二区域中，其中，第二组件包括在与第一方向垂直的第二方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅；第三组件(135度)，位于套刻标记的第三区域中，其中，第三组件包括在第三方向上(与x轴正向呈135度的方向)延伸的多个光栅；第四组件(x轴正向顺时针旋转180度)，位于套刻标记的第四区域中，其中，第四组件包括在第四方向上(平行于y轴的方向)延伸的多个光栅；以及第五组件(x轴正向顺时针旋转270度)，位于套刻标记的第五区域中，其中，第五组件包括在第五方向上(平行于x轴的方向)延伸的多个光栅；第六组件(325度)，位于套刻标记的第六区域中，其中，第六组件包括在第六方向上(与x轴正向呈135度的方向)延伸的多个光栅。
51.在这个套刻标记中，x轴的中心、y轴的中心、45度轴的中心正好吻合，因此四个轴的中心组装在同一个点上。第一到第六组件中，每个组件与中心的距离相等。
52.本实施例的套刻标记，能够减少套刻标记分析的次数，可以在早期防止品质不良发生。本公开对于套刻误差数值，禁止过补正与误补正，能够一次确认套刻标记变形的方式。
53.图10为本公开的第三种套刻标记结构示意图。本实施例的套刻标记的排列方式大体与图9相同，只是第三组套刻标记中每个组件与中心的距离比第一组、第二组套刻标记中每个组件与中心的距离要大，而且第三组套刻标记中每个组件与中心的距离也并不相等。其他细节在此不再赘述。
54.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
55.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之中。