CN203720532U

CN203720532U - 一种光刻标记结构

Info

Publication number: CN203720532U
Application number: CN201420019121.6U
Authority: CN
Inventors: 邹永祥
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2024-01-13

Abstract

本实用新型提供一种光刻标记结构，包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记包括内层结构和外层结构，所述外层结构包围内层结构，所述外层结构包括多个第一外层子结构和多个第二外层子结构，所述第二测试标记包括多个第三子结构和多个第四子结构，其中第三子结构设置于第一外层子结构内，第四子结构包围第二外层子结构。通过第二测试标记与第一测试标记的位置关系判断关键尺寸及套准精度，将关键尺寸及套准精度测量结合起来，测量步骤简单，效率高。

Description

一种光刻标记结构

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，特别涉及一种光刻标记结构。

背景技术

半导体技术继续沿着摩尔定律发展，临界尺寸越来越小，芯片的集成度也越来越高，这对半导体制造工艺提出了越来越严格的要求，因此必须在工艺过程中尽可能地减小每一步骤的误差，降低因误差造成的器件失效。

在半导体制造过程中，光刻工艺作为每一个技术代的核心技术而发展。光刻是将掩模板(mask)上图形形式的电路结构通过对准、曝光、显影等步骤转印到涂有光刻胶的硅片表面的工艺过程，光刻工艺会在硅片表面形成一层光刻胶掩蔽图形，其后续工艺是刻蚀或离子注入。标准的CMOS工艺中，需要用到数十次的光刻步骤，而影响光刻工艺误差的因素，除了光刻机的分辨率之外，还有对准的精确度。因而，在光刻工艺中必须对晶圆进行对准，才可以将图形准确的转移到晶圆的光刻胶层上。

一块完整的晶圆一般分为工艺区和测试区，经过多个光刻和刻蚀工艺之后，工艺区上形成多个集成电路，经过切割和封装制成半导体芯片。集成电路制造过程中，先在硅衬底上经过光刻和刻蚀工艺形成第一层半导体结构，然后对准第一层半导体结构，将第二层半导体结构套刻在第一层上，重复上述操作，将当前层半导体结构对准第一层并套刻在上一层上，但是将当前层半导体结构套刻在上一层的工艺过程中会有误差。为此，在工艺区上形成多个集成电路的同时，测试区上形成多个对准图形（光刻标记），每个对准图形表示相应层对第一层的对准精度，通过检测测试区上的对准图形的对准精度就可以判断集成电路中相应层的对准精度。

如图1所示，现有的光刻标记结构包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记位于第二测试标记内部，从而使得整个测试标记呈“回”字形。所述第一测试标记包括四个子结构，即由四个独立的长条形结构11围合而成，其上下和左右方向均呈中心轴对称。同样，所述第二测试标记包括四个子结构，即由四个独立的长条形结构21围合而成，其上下和左右方向均呈中心轴对称。第一测试标记作为前一层的测试标记，第二测试标记作为当前层的测试标记。通过上述测试标记可测量光刻的套准（overlay）精度，但是还需额外测量关键尺寸（CD），也就是说，需要关键尺寸测量和套准测量两个步骤，且需要两种机台分别测量，步骤复杂而繁琐，效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光刻标记结构，以解决现有的测量步骤复杂而繁琐、效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种光刻标记结构，包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记包括内层结构和包围所述内层结构的外层结构，所述外层结构包括多个第一外层子结构和多个第二外层子结构，所述第二测试标记包括多个第三子结构和多个第四子结构，所述第三子结构设置于所述第一外层子结构内，所述第四子结构包围所述第二外层子结构。

进一步的，所述内层结构由四个独立的尺寸相同的内层子结构围合而成，其上下和左右方向均呈中心轴对称。

进一步的，所述外层结构由两个第一外层子结构以及两个第二外层子结构围合而成，所述第一外层子结构与第二外层子结构相对设置。

进一步的，所述外层结构的第一外层子结构和第二外层子结构与所述内层结构的内层子结构对应平行。

进一步的，所述第一外层子结构与第二外层子结构均为长条形，并且，所述第一外层子结构的宽度大于所述第二外层子结构的宽度。

进一步的，所述第一外层子结构的宽度在3.5-4.5μm之间，所述第二外层子结构的宽度在1.5-2.5μm之间。

进一步的，所述第二测试标记由两个第三子结构以及两个第四子结构围合而成，所述第三子结构与第四子结构相对设置。

进一步的，所述第二测试标记的第三子结构和第四子结构与所述内层结构的内层子结构对应平行。

进一步的，所述第三子结构为长条形，所述第四子结构为环形。

进一步的，所述第三子结构的宽度在1.5-2.5μm之间，所述第四子结构的宽度在1.5-2.5μm之间。

与现有技术相比，本实用新型提供的光刻标记结构包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记包括内层结构和外层结构，所述外层结构包围内层结构，所述外层结构包括多个第一外层子结构和多个第二外层子结构，所述第二测试标记包括多个第三子结构和多个第四子结构，其中第三子结构设置于第一外层子结构内，第四子结构包围第二外层子结构。通过第二测试标记与第一测试标记的位置关系判断关键尺寸（CD）及套准（overlay）精度，将CD和overlay测量结合起来，测量步骤简单，效率高。

附图说明

图1是现有的光刻标记结构的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的光刻标记结构的示意图；

图3是图2中第一测试标记的示意图；

图4是图2中第二测试标记的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的光刻标记结构的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，现有技术中需要关键尺寸测量（CD）和套准（overlay）测量两个步骤，且需要两种机台分别测量。经研究发现，CD和overlay对于工艺的影响是关联的，如果CD控制的较好，即使overlay偏差大一些也可以接受。基于此，本实用新型提供一种光刻标记结构，包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记包括内层结构和外层结构，所述外层结构包围内层结构，所述外层结构包括多个第一外层子结构和多个第二外层子结构，所述第二测试标记包括多个第三子结构和多个第四子结构，其中第三子结构设置于第一外层子结构内，第四子结构包围第二外层子结构。通过第二测试标记与第一测试标记的位置关系判断CD及overlay精度，将CD和overlay测量结合起来，测量步骤简单，效率高。

下面结合附图2至4详细说明本实用新型所提供的光刻标记结构。

所述光刻标记结构包括第一测试标记100和第二测试标记200。第一测试标记100作为前一层的测试标记，第二测试标记200作为当前层的测试标记。

所述第一测试标记100包括内层结构和包围所述内层结构的外层结构。所述内层结构包括四个内层子结构101，即由四个独立的尺寸相同的长条形结构围合而成，其上下和左右方向均呈中心轴对称。当然，在其他实施例中，所述内层结构也可以为将分离的四个长条形结构改为一个单一的正方形结构。所述外层结构包括多个第一外层子结构102和多个第二外层子结构103，具体由两个第一外层子结构102以及两个第二外层子结构103围合而成，第一外层子结构102与第二外层子结构103相对设置。所述外层结构的第一外层子结构102、第二外层子结构103与所述内层结构的四个内层子结构101对应平行。

所述第二测试标记200包括多个第三子结构201和多个第四子结构202，具体由两个第三子结构201以及两个第四子结构202围合而成，第三子结构201与第四子结构202相对设置。所述第二测试标记200的第三子结构201、第四子结构202与第一测试标记200的内层结构的内层子结构201对应平行。

本实施例中，第一外层子结构102与第二外层子结构103均为长条形，并且，第一外层子结构102的宽度W1大于第二外层子结构103的宽度W2。第三子结构201为长条形，第四子结构202为环形，第三子结构201设置于第一外层子结构102内，第四子结构202包围第二外层子结构103。

本实施例中，所述第一外层子结构102的宽度W1在3.5-4.5μm之间，所述第二外层子结构103的宽度W2在1.5-2.5μm之间。所述第三子结构201的宽度W3在1.5-2.5μm之间，所述第四子结构202的宽度W4在1.5-2.5μm之间。所述第一外层子结构102的边缘与第三子结构201的边缘距离L1在0.5～1.5μm之间。所述第二外层子结构103的边缘与第四子结构202内边的距离L2在0.5～1.5μm之间。

利用所述光刻标记结构进行测量时，作为当前层的测试标记第二测试标记200与作为前一层的测试标记的第一测试标记100对准，第一测试标记100的内层结构作为基准点。若已经完全对准且CD符合标准则如图2所示，基准线（如图2中虚线所示）恰好位于指定位置。当CD变大时，即第二测试标记200的尺寸变大，套准（overlay）尺寸自然也发生偏移（shift），X方向上的基准线（如图5中虚线所示）向右偏移，Y方向上的基准线（如图5中虚线所示）向下偏移，通过测量机台可测量出偏移量进而判断出CD偏移值。如此，通过上述光刻标记结构即可将CD和overlay测量结合起来，测量步骤简单，效率高。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，其它实施例中实现。因此，本实用新型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。

Claims

1.一种光刻标记结构，其特征在于，包括第一测试标记和第二测试标记，所述第一测试标记包括内层结构和包围所述内层结构的外层结构，所述外层结构包括多个第一外层子结构和多个第二外层子结构，所述第二测试标记包括多个第三子结构和多个第四子结构，所述第三子结构设置于所述第一外层子结构内，所述第四子结构包围所述第二外层子结构。

2.如权利要求1所述的光刻标记结构，其特征在于，所述内层结构由四个独立的尺寸相同的内层子结构围合而成，其上下和左右方向均呈中心轴对称。

3.如权利要求2所述的光刻标记结构，其特征在于，所述外层结构由两个第一外层子结构以及两个第二外层子结构围合而成，所述第一外层子结构与第二外层子结构相对设置。

4.如权利要求3所述的光刻标记结构，其特征在于，所述外层结构的第一外层子结构和第二外层子结构与所述内层结构的内层子结构对应平行。

5.如权利要求3或4所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第一外层子结构与第二外层子结构均为长条形，并且，所述第一外层子结构的宽度大于所述第二外层子结构的宽度。

6.如权利要求5所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第一外层子结构的宽度在3.5-4.5μm之间，所述第二外层子结构的宽度在1.5-2.5μm之间。

7.如权利要求3所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第二测试标记由两个第三子结构以及两个第四子结构围合而成，所述第三子结构与第四子结构相对设置。

8.如权利要求6所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第二测试标记的第三子结构和第四子结构与所述内层结构的内层子结构对应平行。

9.如权利要求7或8所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第三子结构为长条形，所述第四子结构为环形。

10.如权利要求9所述的光刻标记结构，其特征在于，所述第三子结构的宽度在1.5-2.5μm之间，所述第四子结构的宽度在1.5-2.5μm之间。