套刻对准标记及掩模板组件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种套刻对准标记及掩模板组件。


背景技术：

2.套准精度(overlay，ovl)是光刻工艺的基本衡量指标，套准精度保证了不同层之间的各个线条之间的对准程度。简单来讲，ovl就是光刻工艺中，当前层与前层之间的对准精度，如果光刻工艺的套准精度超过误差容忍度，则层间设计电路可能会因为位移产生断路或短路，从而影响产品良率。
3.晶圆包括多个半导体芯片以及分隔多个半导体芯片的切割道。为了能够达到精确的对准效果，通常会在切割道中制作一组或多组测试图案，作为用于工艺人员在制造过程中检查前后两道或多道光刻工艺的套刻偏差的标记以监控工艺质量。
4.而在每两次光刻工艺之间,有多道材料堆叠,每种材料的热膨胀系数均不同，在热处理工艺过程中，前层材料因为受热膨胀而变形，这会造成黄光量测时前层的套刻标记产生形变,从而导致量测失真。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种套刻对准标记及掩模板组件，以解决前层材料因为受热膨胀而变形，造成黄光量测时前层的套刻标记产生形变而导致量测失真的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种套刻对准标记，包括：前层对准标记、形变缓存区和当层对准标记，所述前层对准标记和所述形变缓存区位于同一前层材料中，所述形变缓存区位于所述前层对准标记外侧，所述当层对准标记位于所述前层材料上，且所述当层对准标记位于所述前层对准标记内侧或者所述当层对准标记与所述前层对准标记交错设置。
7.可选的，所述形变缓存区包括平行于第一方向的两侧横向子形变缓存区和平行于第二方向的两侧纵向子形变缓存区，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
8.可选的，所述形变缓存区的每侧包括至少两个子形变缓存区。
9.可选的，所述形子变缓存区为沟槽或者孔洞。
10.可选的，所述当层对准标记的材料为光刻胶。
11.可选的，所述套刻对准标记的图形包括内外条形、内外箱型和先进影像量测型中的一种或组合。
12.本实用新型还提供一种掩模板组件，用于形成套刻对准标记，包括，第一掩模板，所述第一掩模板包括前层对准标记图形和形变缓存区图形，所述形变缓存区图形位于所述前层对准标记图形外侧四周。
13.可选的，所述形变缓存区图形包括平行于第一方向的两侧横向子形变缓存区图形和平行于第二方向的两侧纵向子形变缓存区图形，所述第一方向和所述第二方向垂直。
14.可选的，所述形变缓存区图形的每侧包括至少两个子形变缓存区图形。
15.可选的，所述掩模板组件还包括第二掩模板，所述第二掩模板包括当层对准标记图形。
16.在本实用新型提供的一种套刻对准标记及掩模板组件，通过在前层对准标记的外侧四周设置形变缓存区，在晶圆经过热处理工艺时，所述形变缓存区作为缓冲区，可以减少所述前层对准标记的热膨胀变形，从而能够解决黄光量测时前层的套刻标记产生形变而导致量测失真的问题。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的套刻对准标记的结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例的第一掩模板的结构示意图；
19.图3是本实用新型实施例的第二掩模板的结构示意图；
20.图中，
21.10
‑
套刻对准标记；11
‑
前层对准标记；12
‑
形变缓存区；13
‑
当层对准标记；20
‑
第一掩模板；21
‑
前层对准标记图形；22
‑
形变缓存区图形；23
‑
非图形区；30
‑
第二掩模板；31
‑
当层对准标记图形；32
‑
非图形区。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的套刻对准标记及掩模板组件作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
23.如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
24.【实施例一】
25.图1是本实用新型实施例的套刻对准标记的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供一种套刻对准标记10，包括：前层对准标记11、形变缓存区12和当层对准标记13，所述前层对准标记11和所述形变缓存区12在同一前层材料中，所述形变缓存区位于所述前层对准标记11外侧，所述当层对准标记13位于所述前层材料上，且所述当层对准标记13位于所述前层对准标记11内侧或者所述当层对准标记13与所述前层对准标记11交错设置。
26.请继续参考图1，在本实施例中，所述形变缓存区12包括平行于第一方向的两侧横向子形变缓存区和平行于第二方向的两侧纵向子形变缓存区，所述第一方向和所述第二方向垂直。所述形变缓存区12的每侧包括至少两个子形变缓存区，在本实施例中，每侧子形变缓存区的数量例如是3个。
27.在本实施例中，所述形变缓存区12为沟槽或者孔洞，多个孔洞排成一列相当于一
个沟槽，多个孔洞还可以排列成其他形状，设计更为灵活，方便。
28.在本实施例中，所述当层对准标记13与所述前层对准标记11的中心相重合。所述当层对准标记的材料为光刻胶。
29.所述套刻对准标记的图形包括内外条形(bar in bar)、内外箱型(box in box)和先进影像量测型(aim)中的一种或组合。在本实施例中，所述套刻对准标记的图形例如是aim(advanced imaging metrology，先进影像量测型)图形，如图1所示，所述当层对准标记13与所述前层对准标记11交错设置，所述当层对准标记13与所述前层对准标记11均为形状和数量相同的长方形的凹槽或者凸起，所述前层对准标记11分为四个部分，第一部分为6个平行设置长方形的凹槽或者凸起，第一部分也可以为7个或者多个长方形，本实施例中对此不予限制；所述前层对准标记11的第一部分和与其相邻的第二部分和第三部分垂直设置，所述前层对准标记11的第一部分和与其不相邻的第四部分平行设置，同样，所述当层对准标记13也分为四个部分，第一部分为6个平行设置长方形的凹槽或者凸起，第一部分也可以为7个或者多个长方形，本实施例中对此不予限制；所述当层对准标记13的第一部分和与其相邻的第二部分和第三部分垂直设置，所述当层对准标记13的第一部分和与其不相邻的第四部分平行设置，并且所述当层对准标记13的第一部分与所述前层对准标记11第一部分相邻且并排平行设置，所述当层对准标记13的第二部分、第三部分和第四部分分别与所述前层对准标记11第二部分、第三部分和第四部分相邻且并排平行设置。
30.图2是本实用新型实施例的第一掩模板的结构示意图；请参考图2，本实用新型实施例还提供一种掩模板组件，用于形成套刻对准标记，包括第一掩模板20，所述第一掩模板20包括前层对准标记图形21和形变缓存区图形22，所述形变缓存区图形22位于所述前层对准标记图形21外侧四周。
31.在本实施例中，所述前层对准标记图形21分为四个部分，第一部分为6个平行设置长方形，第一部分也可以为7个或者多个长方形，本实施例中对此不予限制；所述前层对准标记图形21的第一部分和与其相邻的第二部分和第三部分垂直设置，所述前层对准标记图形21的第一部分和与其不相邻的第四部分平行设置。
32.在本实施例中，所述形变缓存区图形22包括平行于第一方向的两侧横向子形变缓存区图形和平行于第二方向的两侧纵向子形变缓存区图形，所述第一方向和所述第二方向垂直。所述形变缓存区图形22的每侧包括至少两个子形变缓存区图形，在本实施例中，每侧子形变缓存区图形的数量例如是3个。
33.在本实施例中，当所述前层对准标记11为长方形的凹槽时，所述前层对准标记图形21和形变缓存区图形22为透过区，非图形区23为遮挡区。当所述前层对准标记11为长方形的凸起时，所述前层对准标记图形21和形变缓存区图形22为遮挡区，非图形区23为透过区。
34.图3是本实用新型实施例的第二掩模板的结构示意图；请参考图3，所述掩模板组件还包括第二掩模板30，所述第二掩模板30包括当层对准标记图形31。
35.在本实施例中，所述当层对准标记图形31分为四个部分，第一部分为6个平行设置长方形，第一部分也可以为7个或者多个长方形，本实施例中对此不予限制；所述当层对准标记图形31的第一部分和与其相邻的第二部分和第三部分垂直设置，所述当层对准标记图形31的第一部分和与其不相邻的第四部分平行设置。
36.在本实施例中，当所述当层对准标记12为长方形的凹槽时，所述当层对准标记图形31为透过区，非图形区32为遮挡区。当所述当层对准标记图形31为长方形的凸起时，所述当层对准标记图形31为遮挡区，非图形区32为投过区。
37.本实施例还提供一种套刻对准标记的形成方法，包括：
38.步骤s1：提供一晶圆，所述晶圆包括一前层材料。
39.在步骤s1中，所述晶圆可以为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅(soi)衬底、绝缘体上锗(goi)衬底、玻璃衬底或其他iii
‑
v族化合物衬底，本实施例对所述晶圆的材料以及结构不做限制。此外，所述晶圆中还可以形成有器件结构，所述器件结构可以为半导体前段工艺中形成的器件结构，例如mos晶体管等。
40.所述晶圆上形成有一前层材料，所述前层材料为薄膜材料，例如是teos。
41.步骤s2：在所述前层材料上涂覆第一光刻胶层，通过曝光和显影而将第一掩模板上的前层对准标记图形和形变缓存区图形转移到第一光刻胶层上，以在第一光刻胶层定义出前层对准标记图形和形变缓存区图形。
42.步骤s3：以第一光刻胶为掩模，通过刻蚀工艺在所述前层材料中形成前层对准标记和形变缓存区。在所述前层材料中形成前层对准标记和形变缓存区，所述形变缓存区位于所述前层标记外周四侧。
43.所述刻蚀工艺可以是干法刻蚀或者是湿法刻蚀工艺。
44.步骤s4：对所述晶圆进行热处理工艺。
45.在步骤s4中，在两次光刻中间，所述晶圆可以执行各种中间工艺步骤，例如，热氧化工艺、退火处理、cvd工艺和teos工艺等，在所述热处理工艺中，工艺温度例如大于900℃，所述热处理工艺会导致所述前层材料产生热膨胀变形。由于所述形变缓存区设置于所述前层对准标记的外侧四周，在经过热处理工艺时，所述形变缓存区可以作为缓冲区，降低所述前层对准标记的变形。
46.步骤s5：在所述前层材料上涂覆第二光刻胶层，通过曝光和显影而将第二掩模板上的当层对准标记图形转移到第二光刻胶层上，以在第二光刻胶层定义出当层对准标记图形。
47.在步骤s5中，在所述前层材料上形成当层对准标记，所述当层对准标记位于所述前层对准标记内或者所述当层对准标记和所述前层对准标记交错设置。在本实施例中，所述当层对准标记材料为光刻胶。
48.在形成所述当层对准标记和所述前层对准标记后，基于光学衍射原理并利用所述当层对准标记和所述前层对准标记的中心图形来确认光刻当层套刻精度的性能，而所述当层对准标记的衍射光谱和所述前层对准标记的衍射光谱因图形类型以及尺寸的差异可以被区分。
49.在本实用新型提供的一种套刻对准标记及掩模板组件，通过在前层对准标记的外侧四周设置形变缓存区，在晶圆经过热处理工艺时，所述形变缓存区作为缓冲区，可以减少所述前层对准标记的热膨胀变形，从而能够解决黄光量测时前层的套刻标记产生形变而导致量测失真的问题。
50.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要
求书的保护范围。