一种套刻对准标记结构及相关方法和器件与流程

一种套刻对准标记结构及相关方法和器件
1.本技术是针对申请日为2020年05月29日，申请号为202010472791.3，发明名称为一种套刻对准标记结构及相关方法和器件的专利的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及半导体器件技术领域，更为具体地说，涉及一种套刻对准标记结构及其制作方法、套刻精度测量方法及半导体器件。


背景技术：

3.随着光刻特征尺寸的不断减小，对光刻机的套刻精度与临界尺寸均匀性的要求也不断提高。半导体器件的制造通常包括几十道光刻工序，为了确保各个层次的对应关系，必须要求与光刻特征尺寸相匹配的套刻精度。曝光图形与实际位置的差异，即图形位置偏移量，是影响光刻机套刻精度的重要因素，也是影响器件的重要因子。现有的半导体器件在制作过程中，套刻精度的测量误差较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种套刻对准标记结构及其制作方法、套刻精度测量方法及半导体器件，有效解决了现有技术存在的技术问题，保证套刻精度的测量误差小。
5.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
6.一种套刻对准标记结构，包括：套刻区域，所述套刻区域包括：
7.位于基底一侧表面的实体参考标记，所述实体参考标记包括平行设置的多个第一延伸部；
8.以及，覆盖所述实体参考标记背离所述基底一侧的薄膜覆盖层，所述薄膜覆盖层背离所述基底一侧包括凹槽测量标记，所述凹槽测量标记包括平行设置的多个第二延伸部；所述凹槽测量标记与所述实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且所述交叠区域裸露所述实体参考标记的至少一侧边；
9.其中，所述第一延伸部和所述第二延伸部的延伸方向相同，且所述第一延伸部和所述第二延伸部在所述延伸方向上一一对应设置；
10.与所述第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部包括：条形状延伸部和辅助延伸部；在垂直所述延伸方向，所述辅助延伸部的宽度大于所述条形状延伸部的宽度，且所述辅助延伸部位于所述交叠区域处；
11.未与所述第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部，与所述辅助延伸部在垂直所述延伸方向的方向上不交叠。
12.可选的，所述套刻对准标记结构包括：
13.呈两行及两列的阵列设置的四个套刻区域；
14.在所述两行及两列的阵列的行方向及列方向上，相邻两个所述套刻区域各自相应的延伸部的延伸方向相垂直；
15.在任意一套刻区域处且沿所述延伸方向，所述第二延伸部设置于靠近相邻的所述套刻区域一侧。
16.可选的，在所述第二延伸部与所述第一延伸部之间具有交叠区域时，所述第一延伸部的端部与其相对的所述第二延伸部的端部之间具有所述交叠区域；
17.且在垂直所述延伸方向，所述第二延伸部的端部的宽度大于所述第一延伸部的端部的宽度，且所述交叠区域裸露所述第一延伸部的端部在所述延伸方向的侧边及垂直所述延伸方向的侧边。
18.可选的，所述第一延伸部及未与所述第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部均为条形状延伸部。
19.相应的，本发明还提供了一种套刻对准标记结构的制作方法，包括：
20.在基底一侧表面上形成实体参考标记；其中，所述实体参考标记包括平行设置的多个第一延伸部；
21.形成覆盖所述实体参考标记背离所述基底一侧的薄膜覆盖层；
22.对所述薄膜覆盖层背离所述基底一侧进行刻蚀形成凹槽测量标记；其中，所述凹槽测量标记包括平行设置的多个第二延伸部；所述凹槽测量标记与所述实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且所述交叠区域裸露所述实体参考标记的至少一侧边；
23.其中，所述第一延伸部和所述第二延伸部的延伸方向相同，且所述第一延伸部和所述第二延伸部在所述延伸方向上一一对应设置；
24.与所述第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部包括：条形状延伸部和辅助延伸部；在垂直所述延伸方向，所述辅助延伸部的宽度大于所述条形状延伸部的宽度，且所述辅助延伸部位于所述交叠区域处，未与所述第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部，与所述辅助延伸部在垂直所述延伸方向的方向上不交叠。
25.相应的，本发明还提供了一种套刻精度测量方法，应用于上述的套刻对准标记结构，包括：
26.采用cdsem(critical dimension-scanning electron microscope，特征尺寸测量用扫描电子显微镜)测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌；
27.计算在交叠区域裸露的所述实体参考标记的侧边与所述凹槽测量标记的预设侧边之间偏差数据，来确定所述套刻精度。
28.可选的，在采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌前还包括：
29.判断所述套刻对准标记结构是否能够采用ibo(image base overlay，基于成像和图像识别的套刻测量技术)测量方式确定套刻精度，若否，则采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌。
30.相应的，本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括上述的套刻对准标记结构。
31.相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
32.本发明提供了一种套刻对准标记结构及其制作方法、套刻精度测量方法及半导体器件，包括：基底；位于所述基底一侧表面的实体参考标记；以及，覆盖所述实体参考标记背
离所述基底一侧的薄膜覆盖层，所述薄膜覆盖层背离所述基底一侧包括凹槽测量标记，所述实体参考标记与所述凹槽测量标记组合为套刻对准标记；所述凹槽测量标记与所述实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露所述实体参考标记的至少一侧边。
33.由上述内容可知，本发明提供的技术方案，由于凹槽测量标记与实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露实体参考标记的至少一侧边，能够通过cdsem测量机台获取更为清晰且精确的实体参考标记和凹槽测量标记在交叠区域处的形貌，进而对该清晰且精确的形貌进行套刻精度的测量，能够保证套刻精度的测量误差小。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的一种套刻对准标记结构的结构示意图；
36.图2为图1中aa’方向的切面图；
37.图3为图1中bb’方向的切面图；
38.图4为本发明实施例提供的一种套刻精度测量方法的流程图；
39.图5为本发明实施例提供的另一种套刻精度测量方法的流程图；
40.图6为本发明实施例提供的一种套刻对准标记结构的制作方法的流程图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.正如背景技术所述，随着光刻特征尺寸的不断减小，对光刻机的套刻精度与临界尺寸均匀性的要求也不断提高。半导体器件的制造通常包括几十道光刻工序，为了确保各个层次的对应关系，必须要求与光刻特征尺寸相匹配的套刻精度。曝光图形与实际位置的差异，即图形位置偏移量，是影响光刻机套刻精度的重要因素，也是影响器件的重要因子。现有的半导体器件在制作过程中，套刻精度的测量误差较大。
43.基于此，本发明提供了一种套刻对准标记结构及其制作方法、套刻精度测量方法及半导体器件，有效解决了现有技术存在的技术问题，保证套刻精度的测量误差小。
44.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下，具体结合图1至图6对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
45.结合图1-图3所示，图1为本发明实施例提供的一种套刻对准标记结构的结构示意图，图2为图1中aa’方向的切面图，图3为图1中bb’方向的切面图其中，套刻对准标记结构包括：
46.基底100；
47.位于所述基底100一侧表面的实体参考标记200；
48.以及，覆盖所述实体参考标记200背离所述基底100一侧的薄膜覆盖层300，所述薄膜覆盖层300背离所述基底一侧包括凹槽测量标记400，所述实体参考标记200与所述凹槽测量标记400组合为套刻对准标记；所述凹槽测量标记400与所述实体参考标记200之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露所述实体参考标记200的至少一侧边。
49.参考图4所示，为本发明实施例提供的一种套刻精度测量方法的流程图，其中，套刻精度测量方法应用于上述实施例提供的套刻对准标记结构，包括：
50.s1、采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌；
51.s2、计算在交叠区域裸露的所述实体参考标记的侧边与所述凹槽测量标记的预设侧边之间偏差数据，来确定所述套刻精度。
52.可以理解的，本发明实施例提供的实体参考标记和凹槽测量标记在交叠区域处，实体参考标记裸露的一侧边与凹槽测量标记一预设侧边之间具有预设的参数数据，进而通过该参数数据的变化范围来确定套刻精度。如图3所示，在实体参考标记200和凹槽测量标记400交叠区域处，实体参考标记200裸露的一侧边与其相对的凹槽测量标记400的侧边之间具有设定间距a1，进而，通过对该设定间距a1进行偏差的测量，能够得到实体参考标记200和凹槽测量标记400之间的偏差，以此原理来最终确定套刻对准标记结构的套刻精度。
53.由上述内容可知，本发明提供的技术方案，由于凹槽测量标记与实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露实体参考标记的至少一侧边，能够通过cdsem测量机台获取更为清晰且精确的实体参考标记和凹槽测量标记在交叠区域处的形貌，进而对该清晰且精确的形貌进行套刻精度的测量，能够保证套刻精度的测量误差小。
54.进一步的，由于采用cdsem测量机来测量套刻精度的方法较为复杂，故而本发明还可以在采用cdsem测量机来测量套刻精度前，采用ibo测量方式进行套刻精度的测量，即在采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌前还包括：
55.判断所述套刻对准标记结构是否能够采用ibo测量方式确定套刻精度，若否，则采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌；若是，则采用ibo测量方式来确定套刻精度。
56.具体参考图5所示，为本发明实施例提供的另一种套刻精度的测量方法的流程图，该套刻精度的测量方法包括：
57.s1’、判断所述套刻对准标记结构是否能够采用ibo测量方式确定套刻精度，若否，则进入步骤s1；若是，则采用ibo测量方式来确定套刻精度；
58.s1、采用cdsem测量机台获取所述实体参考标记和所述凹槽测量标记在交叠区域处的形貌；
59.s2、计算在交叠区域裸露的所述实体参考标记的侧边与所述凹槽测量标记的预设侧边之间偏差数据，来确定所述套刻精度。
60.可以理解的，本发明实施例提供的技术方案在决定是否采用cdsem测量方式确定套刻精度之前，首先验证是否能够通过更为便捷的ibo测量方式来确定套刻精度，便于套刻精度的测量且能够提高套刻精度的测量效率。其中，在出现套刻对准标记出现损坏等情况
而无法采用ibo测量方式确定套刻精度时，进而选取cdsem测量方式确定套刻精度，保证最终测量的套刻精度误差小，提高测量的套刻精度的准确度。
61.本发明实施例对提供的实体参考标记和凹槽测量标记的具体形状不做限定，对此需要根据实际应用进行具体设计。结合图1所示，在本发明一实施例中，本发明提供的所述套刻对准标记可以包括：
62.呈两行及两列的阵列设置的四个套刻区域500，每一所述套刻区域500包括平行设置的多个第一延伸部210及平行设置的多个第二延伸部410，所述第一延伸部210和所述第二延伸部410的延伸方向相同，且所述第一延伸部210和所述第二延伸部410在所述延伸方向上一一对应设置，其中，至少一个所述第一延伸部210的端部与其相对的所述第二延伸部410的端部之间具有交叠区域；
63.在所述两行及两列的阵列的行方向及列方向上，相邻两个所述套刻区域500各自相应的延伸部的延伸方向相垂直，其中，所有所述套刻区域500的第一延伸部210组成为所述实体参考标记200，且所有所述套刻区域500的第二延伸部410组成为所述凹槽测量标记400。
64.需要说明的是，本发明实施例上述的延伸方向为套刻区域中的延伸部的延伸方向，其中，不同套刻区域的延伸部的延伸方向可以相同或不同。
65.可以理解的，本发明实施例提供的上述具有呈两行及两列的阵列设置的四个套刻区域的套刻对准标记，由于在两行及两列的阵列的行方向及列方向上，相邻两个套刻区域各自相应的延伸部的延伸方向相垂直(如将四个套刻区域定义于直角坐标系中，相邻两个套刻区域各自相应的延伸部的延伸方向分别为x方向和y方向)，进而能够通过该四个套刻区域来确定实体参考标记和凹槽测量标记在x方向和y方向上的偏差，而最终确定套刻对准标记的套刻精度。
66.在本发明一实施例中，为了便于获取且区别第一延伸部和第二延伸部分别在交叠区域处的端部，本发明实施例提供的在所述第一延伸部的端部和所述第二延伸部的端部的交叠区域处，且在垂直所述延伸方向，所述第二延伸部的端部的宽度大于所述第一延伸部的端部的宽度，且在交叠区域裸露所述第一延伸部的端部在所述延伸方向及垂直所述延伸方向的侧边。
67.结合图1和图3所示，本发明实施例提供的与所述第一延伸部210之间具有交叠区域的第二延伸部410包括：条形状延伸部411和辅助延伸部412；
68.在垂直所述延伸方向，所述辅助延伸部412的宽度d2大于所述条形状延伸部411的宽度d1，且所述辅助延伸部412位于所述第一延伸部210与所述第二延伸部410的交叠区域处。
69.及，本发明实施例提供的所述第一延伸部210及未与所述第一延伸部210之间具有交叠区域的第二延伸410部均为条形状延伸部。
70.可以理解的，本发明实施例提供的与第一延伸部之间具有交叠区域的第二延伸部可以为t型结构，该第二延伸部包括条形状延伸部和辅助延伸部，其中，本发明实施例提供的辅助延伸部的即为第二延伸部与第一延伸部的端部相交叠的端部，该辅助延伸部与第一延伸部的端部具有交叠区域，且辅助延伸部的宽度大于第一延伸部的端部的宽度。由于本发明实施例提供的第二延伸部特殊形状的设计，在采用cdsem获取实体参考标记和凹槽测
量标记的形貌后，可以便于确定该第一延伸部和第二延伸部的交叠区域位置，提高测量效率。
71.参考图6所示，为本发明实施例提供的一种套刻对准标记结构的制作方法的流程图，由于制作上述任意一实施例所提供的套刻对准标记结构，其中，本发明提供的套刻对准标记结构的制作方法包括：
72.s11、提供一基底。
73.s12、在所述基底一侧表面上形成实体参考标记。
74.s13、形成覆盖所述实体参考标记背离所述基底一侧的薄膜覆盖层。
75.s14、对所述薄膜覆盖层背离所述基底一侧进行刻蚀形成凹槽测量标记，所述实体参考标记与所述凹槽测量标记组合为套刻对准标记；所述凹槽测量标记与所述实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露所述实体参考标记的至少一侧边。
76.相应的，本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括上述任意一实施例所提供的套刻对准标记结构。
77.可选的，本发明实施例提供的半导体器件可以为半导体存储器，对此本发明不做具体限制。
78.本发明提供了一种套刻对准标记结构及其制作方法、套刻精度测量方法及半导体器件，包括：基底；位于所述基底一侧表面的实体参考标记；以及，覆盖所述实体参考标记背离所述基底一侧的薄膜覆盖层，所述薄膜覆盖层背离所述基底一侧包括凹槽测量标记，所述实体参考标记与所述凹槽测量标记组合为套刻对准标记；所述凹槽测量标记与所述实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露所述实体参考标记的至少一侧边。
79.由上述内容可知，本发明提供的技术方案，由于凹槽测量标记与实体参考标记之间具有至少一个交叠区域，且在交叠区域裸露实体参考标记的至少一侧边，能够通过cdsem测量机台获取更为清晰且精确的实体参考标记和凹槽测量标记在交叠区域处的形貌，进而对该清晰且精确的形貌进行套刻精度的测量，能够保证套刻精度的测量误差小。
80.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。