OVL套刻标识图形及提高套刻误差量测准确性的方法与流程

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种ovl套刻标识图形及提高套刻误差量测准确性的方法。

背景技术：

1、伴随集成电路制造技术的进步，半导体器件关键尺寸(cd)持续微缩，基于193nm波长的深紫外线光源(duv)浸没式光刻机最小分辨率为76nm，已经不能满足半导体产业持续发展的需求。为进一步降低光刻机的波长，采用了紫外线(euv)光源，然而，上述方法虽然可以大幅提高光刻机的分辨率，但受限于euv光刻机技术、相关光刻材料等原因，euv光刻技术并未能在整个半导体制造领域广泛运用。为了获得更小的cd，自对准双重成像(sadp)或自对准四重成像(saqp)技术应运而生，并在先进半导体技术节点得到广泛应用。自对准多重成像技术首先进行一次光刻和刻蚀，形成图形，然后在该图形上均匀沉积特定厚度的薄膜，随后通过高选择比的刻蚀把最开始形成的图形去除，并使沉积于侧壁的图形保留下来，并最终通过刻蚀形成“鳍”式结构(fin)。这样便通过一次光刻形成了图形周期仅有光刻图形周期一半的图形结构，单位面积图形密度翻倍。

2、自对准多重成像不同于原始的一次光刻-刻蚀成形技术，对传统光刻对准、量测图形的设计均带来挑战。如传统的套刻误差(ovl)量测图形通常由线(line)和沟槽(space)宽度相等的光栅结构组成。为了解决此问题，一般会通过对line的原有设计进行修改，对line做分割(segment)，把原来的一个line等分为宽度只有原始宽度十分之一左右的line，这样原先line的区域就会由几十根fin组成。在光学量测时fin和fin是无法分辨的，最终仍旧获得由fin组成的line和space形成的周期信号。上述方法也是基于自对准多重成像技术的光学量测图形的主要设计思路。但由于原始的line由几十根fin组成，在fin的形成过程中，中间的fin和最边上的fin刻蚀环境不同，会导致最外面两根fin发生不同程度的倾斜(如图1所示)。并且由于fin的cd很小，对etch腔体环境非常敏感，外围fin的倾斜程度在整片硅片上会有特殊分布。

3、由fin组成的ovl图形一般用做层光刻后续约十几层ovl量测的底层图形，对应的顶层图形由当层光刻层形成，而外围fin形貌差异易造成的底层ovl图形对称性不好。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ovl套刻标识图形及提高套刻误差量测准确性的方法，用于解决现有的外围fin形貌差异造成的前层光栅结构对称性不好的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种ovl套刻标识图形，包括：间隔设置的目标ovl图形与参考ovl图形，

3、所述目标ovl图形包括前层光栅结构及当层光栅结构，所述前层光栅结构形成于所述当层光栅结构的下方，其包括紧邻设置的第一光栅图形与第二光栅图形，且所述第一光栅图形包括多个沿第一方向延伸的间隔排列的第一条形光栅，所述第二光栅图形包括多个沿第二方向延伸的间隔排列的述第二条形光栅，所述当层光栅结构包括紧邻设置的第三光栅图形与第四光栅图形，且所述第三光栅图形包括多个沿第一方向延伸的间隔排列的第三条形光栅，所述第四光栅图形包括多个沿第二方向延伸的间隔排列的第四条形光栅；

4、所述参考ovl图形包括所述前层光栅结构；

5、其中，各所述第一条形光栅及所述第二条形光栅均包括多个间隔排列的鳍结构，第一方向与第二方向垂直。

6、可选地，所述第一条形光栅与所述第二条形光栅除延伸方向不同外，二者的宽度、数目及周期相同，且宽度为a，200nm<a<800nm，数目介于4到10之间，周期为b，400nm<b<1600nm。

7、可选地，所述第三条形光栅与所述第四条形光栅除延伸方向不同外，二者的宽度、数目及周期相同，且宽度为c，200nm<c<800nm，数目介于4到10之间，周期为d，400nm<d<1600nm。

8、可选地，所述目标ovl图形与所述参考ovl图形之间的间隔大于1μm小于50μm。

9、可选地，所述第一光栅图形的数目为2，所述第二光栅图形的数目为2，且在所述前层光栅结构中，2个所述第一光栅图形对角设置，2个所述第二光栅图形对角设置。

10、可选地，所述第三光栅图形的数目为2，所述第四光栅图形的数目为2，且在所述当层光栅结构中，2个所述第三光栅图形对角设置，2个所述第四光栅图形对角设置。

11、可选地，所述鳍结构是通过将所述第一条形光栅及所述第二条形光栅分割为亚光栅结构后，对所述亚光栅结构进行自对准双重成像技术形成的。

12、可选地，所述亚光栅结构的线宽e，5nm<e<20nm，周期为f，10nm<f<40nm，且a＝3f+e。

13、相应地，本发明还提供一种提高套刻误差量测准确性的方法，所述方法包括：

14、提供如上所述的ovl套刻标识图形；

15、基于衍射套刻误差量测方法对所述ovl套刻标识图形进行量测，且在量测的过程中获取目标ovl图形与所述参考ovl图形的光学信号；

16、根据所述参考ovl图形的光学信号计算出前层光栅结构的非对称性，并将其从所述目标ovl图形的光学信号中剥离，以得到修正的ovl结果。

17、可选地，根据所述参考ovl图形的光学信号计算出所述前层光栅结构的非对称性，并将其从所述目标ovl图形的光学信号中剥离，以得到修正的ovl结果的方法包括：获取所述参考ovl图形的光强；计算+1阶衍射光强度与-1阶衍射光强度之间的光强差；根据所述光强差计算得到所述参考ovl图形不对称性；根据得到的所述参考ovl图形的不对称性计算得到所述参考ovl图形衍射相位差；修正目标ovl图形的所述前层光栅结构的衍射光相位；根据得到的所述前层光栅结构的衍射光相位来修正所述目标ovl图形的光强；根据修正后的所述目标ovl图形的光强计算得到修正的ovl结果。

18、如上所述，本发明的ovl套刻标识图形及提高套刻误差量测准确性的方法，通过在具有当层光栅结构的目标ovl图形的一定距离处设置没有当层光栅结构的参考ovl图形，在进行dbo量测时，一次性捕获目标ovl图形的光学信号和参考ovl图形的光学信号，前者包含ovl信号和前层光栅结构的不对称信息，而后者仅包括前层光栅结构的不对称信息，通过把前层光栅结构的不对称信息从目标ovl图形中扣除，得到最终的ovl结果。上述方法通过量测和去除前层光栅结构的不对称信息，修正ovl量测结果，减少了前层光栅结构不对称性对ovl的影响，并因此提高了ovl量测的准确性。

技术特征：

1.一种ovl套刻标识图形，其特征在于，包括：间隔设置的目标ovl图形与参考ovl图形，

2.根据权利要求1所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述第一条形光栅与所述第二条形光栅除延伸方向不同外，二者的宽度、数目及周期相同，且宽度为a，200nm<a<800nm，数目介于4到10之间，周期为b，400nm<b<1600nm。

3.根据权利要求1所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述第三条形光栅与所述第四条形光栅除延伸方向不同外，二者的宽度、数目及周期相同，且宽度为c，200nm<c<800nm，数目介于4到10之间，周期为d，400nm<d<1600nm。

4.根据权利要求1所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述目标ovl图形与所述参考ovl图形之间的间隔大于1μm小于50μm。

5.根据权利要求1所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述第一光栅图形的数目为2，所述第二光栅图形的数目为2，且在所述前层光栅结构中，2个所述第一光栅图形对角设置，2个所述第二光栅图形对角设置。

6.根据权利要求1所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述第三光栅图形的数目为2，所述第四光栅图形的数目为2，且在所述当层光栅结构中，2个所述第三光栅图形对角设置，2个所述第四光栅图形对角设置。

7.根据权利要求2所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述鳍结构是通过将所述第一条形光栅及所述第二条形光栅分割为亚光栅结构后，对所述亚光栅结构进行自对准双重成像技术形成的。

8.根据权利要求7所述的ovl套刻标识图形，其特征在于，所述亚光栅结构的线宽e，5nm<e<20nm，周期为f，10nm<f<40nm，且a＝3f+e。

9.一种提高套刻误差量测准确性的方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的提高套刻误差量测准确性的方法，其特征在于，根据所述参考ovl图形的光学信号计算出所述前层光栅结构的非对称性，并将其从所述目标ovl图形的光学信号中剥离，以得到修正的ovl结果的方法包括：

技术总结
本发明提供一种OVL套刻标识图形，包括：间隔设置的目标OVL图形与参考OVL图形，目标OVL图形包括前层光栅结构及当层光栅结构，其包括紧邻设置的第一光栅图形与第二光栅图形，且第一光栅图形包括多个间隔排列的第一条形光栅，第二光栅图形包括多个间隔排列的述第二条形光栅，当层光栅结构包括紧邻设置的第三光栅图形与第四光栅图形，且第三光栅图形包括多个间隔排列的第三条形光栅，第四光栅图形包括多个的间隔排列的第四条形光栅；参考OVL图形包括前层光栅结构。通过本发明解决了现有的外围Fin形貌差异造成的前层光栅结构对称性不好的问题。

技术研发人员：张瑜,卞玉洋,刘必秋,张聪
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20