双层套刻精度控制层次管理的方法、校准标记及测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造应用技术领域，尤其涉及一种解决需双层套刻精度控制层次管理的方法、实现该方法的校准标记结构及测量系统。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造工艺的不断发展及线宽尺寸的持续减小，对光刻工艺以及光刻系统相关的精度要求也越来越高，体现在套刻精度上，就是对于产品的合格率影响越来越大。所谓的套刻精度，简单地说，就是光刻工艺中，当前层对准标记相对于前一层标记的对准精度。光刻对准作为光刻技术的三大核心之一，一般要求套刻精度为最小线宽尺寸的1/7?1/10 ;针对65nm技术节点，套刻精度通常要求在8nm左右。
[0003]然而，在实际生产过程中，由于各种误差因素及设备差异的原因，套刻精度很难稳定控制在光刻工艺要求的范围之内，工艺稳定性受到严重影响，已发现在55nm制程及以下工艺制作中，某些关键制程需要同时对两层层次进行套刻精度保障。
[0004]目前现有技术的做法为，对这类层次进行两个校准标记(Overlay mark,简称OVLmark)排放，过货时进行两组OVL数据量测。例如，请参阅图1，图1为现有技术中解决需双层套刻精度控制层次管理方法所采用的校准精度标签结构示意图；图中标号100、200和300为层次编号，如果以100为三层中最早工艺完成的层次，那么，200为第二制作的层，300为最后完成的层。在进行每一个层时，均会制作针对每一个层次的OVL Mark0如图所示，从左向右数，层号100时制作的OVL Mark呈现在第一列，层号200时制作的OVL Mark呈现在第二列，层号300时制作的OVL Mark在第三列。本领域技术人员清楚，层号100时制作的OVL Mark通常由两个校准标记1001和1002组成，校准标记1001用于测量200对层100间的OVL Mark偏差值，校准标记1002用于测量300对层100间的OVL Mark偏差值；每个校准标记为4条长短相同的线条，围成一个正方形。层号200时制作的OVL Mark通常由两个校准标记2001和2002组成，每个校准标记为4条长短相同的线条，围成一个正方形；校准标记2001套刻层号100时制作的OVL Mark校准标记1001，校准标记2002用于测量300对层100间的OVL Mark偏差值。层号300时制作的OVL Mark，通常由两个校准标记3001和3002组成，每个校准标记为4条长短相同的线条，围成一个正方形；校准标记3001套刻层号100时制作的OVL Mark校准标记1002，校准标记3001套刻层号200时制作的OVL Mark校准标记(bar) 2002。
[0005]在进行测量时，需分别测试层200对层100间的OVL Mark偏差值，层300对层100间的OVL Mark偏差值以及层300对层200的OVL Mark偏差值，现有技术中的校准误差是通过对将套刻(bar in bar)前层校准标记OVL mark完成的，即由两层的测量分别组成。
[0006]请参阅图2，图2为现有技术中对图1中所示校准精度标签结构进行量测后的校准偏差位置示意图。如图所示，以层200中的校准标记2001对层100中的校准标记1001发生X方向平移时为例，可看到校准标记2001对校准标记1001在X负方向偏移时，这将造成前层校准标记的中心偏移，该中心偏移与200层次实际套刻偏差相关。以层100的校准标记OVL mark为基准，因X方向平移相对位置为校准标记OVL mark两边的偏移，实际偏移量的计算为需先测量和计算X方向两个校准标记OVL mark相邻两个边间的距离，然后计算相邻两个边间的距离之差的一半值，该值即可作为100层次与200层次偏差的实际偏移量。
[0007]在实际操作中，可以预先设定X方向两个校准标记OVL mark相邻两个间距在相减时，是用右边的间距减去左边的间距，那么，如果实际偏移量是负的，层200中的校准标记2001的中心与层100中的校准标记1001的中心的理想情况发生负向偏移。
[0008]同理，层300中的校准标记3001对层100中的校准标记1001的实际偏移量计算，以及层300中的校准标记3002对层200中的校准标记2002的实际偏移量计算，也是同上述方法相同，在此不再赘述。
[0009]然而，在300层号时收集的各点X/Y的校准标记OVL mark由两层分别组成，这将造成前层的校准标记OVL mark中心偏移，该中心偏移与200层次实际套刻偏差相关，因此，在计算层300中的校准标记3002对层200中的校准标记2002的实际偏移量时，需考虑以层200中的校准标记2001对层100中的校准标记1001的偏移结果。
[0010]因此，现有技术中的上述方法耗费了大量的量测资源，再加上在上述现有技术中的套刻补偿值计算方法只能为单层补偿，无法进行高效、正确的完成两层补偿值反馈，易造成返工率高的问题。
【发明内容】
[0011]为了克服以上问题，本发明旨在提供一种解决需双层套刻精度控制层次管理的方法、实现该方法的校准标记结构及包括该校准标记结构的测量系统，该方法通过一次量测完成当前层次对前两层的套刻精度数据收集，并可进行两层套刻精度不同控制精度的区别对待，从而可完成套刻精度补偿自动反馈优化，简单易行且能更好的帮助企业进行生产质量把关及成本控制。
[0012]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:本发明提供一种双层套刻精度控制层次管理的方法，用于对具有三层校准标记的套刻精度进行计算和控制，其特征在于，包括标签制作步骤SI和测量步骤S2 ；
[0013]所述步骤SI具体如下步骤:
[0014]步骤Sll:在进行第一层工艺过程中制作第一层校准标记单元；即在第一制作层的不同位置制作两组第一校准标记A1，第一组所述第一校准标记仏包括四条围成一圈但没有交点的X和Y方向的直线，第二组所述第一校准标记A1包括两条相邻但没有交点的X和Y方向的直线；
[0015]步骤S12:在进行第二层工艺过程中制作第二层校准标记单元；即在第二制作层的不同位置制作两组第一校准标记仏和第二校准标记A 2;其中，第一校准标记A jij作同步骤S11，即第一组所述第一校准标记A1包括四条围成一圈但没有交点的X和Y方向的直线，第二组第一校准标记A1包括两条相邻但没有交点的X和Y方向的直线；第一组所述第二校准标记A2包括四条围成一圈但没有交点的X和Y方向的直线，第二组所述第二校准标记A 2包括两条相邻但没有交点的X和Y方向的直线；第一组所述第二校准标记A2位于第一组所述第一校准标记A1内，第二组所述第二校准标记A 2与第一组所述第二校准标记A i相对位置设置，围成一圈形成组合校准标记；
[0016]步骤S13:在进行第三层工艺过程中制作第三层校准标记单元；即在第三制作层的不同位置制作两组第一校准标记A1、第二校准标记AjP第三校准标记A3;其中，第一校准标记A1和第二校准标EA2的制作同步骤Sll和S12 ;所述第三校准标记A 3包括四条围成一圈但没有交点的X和Y方向的直线，且设置于第二组所述第二校准标记弋与第一组所述第二校准标记A1