重叠对准标记和具有该重叠对准标记的基片的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种重叠对准标记和具有该重置对准标记的基片。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工艺中，尤其是包括微小图案的集成电路器件的制造工艺中，光刻及检测技术是其中最核心的部分。在半导体芯片中，晶体管、电容、电阻和金属导线层的各种物理部件在晶圆表面或表层内排布。不同器件及其互连线可以在集成电路设计时离化成许多层，而每层都是由许多平面特征图形构成。光刻工艺就是在基底表面实现平面设计图形转换。在光刻工序中，将光致抗蚀剂膜涂在位于半导体衬底上将被构图的层上后，该光致抗蚀剂膜被曝光并显影，从而在将被构图的层上形成光致抗蚀剂图案。该层利用光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模被蚀刻，从而在半导体衬底上形成所需的图案。当集成电路器件的当层和前层图案通过光刻工艺形成时，当层图案应相对于前层图案精确对准。
[0003]当层和前层图案间的精确对准通常通过中间掩模对准和晶片对准得到，这些对准在光刻设备的曝光部分进行。图案的对准根据叠层校正数据来校正，这些数据通过在光刻设备中执行的叠层测量步骤得到。图案的对准误差利用形成于半导体衬底的标记区域(如晶片边缘或划线槽)上的重叠对准标记来测量。
[0004]图1示出了现有技术中重叠对准标记的布置图。在图1中，在半导体衬底I上设置多个划线槽3，各划线槽3将半导体衬底I划分为多个待制区2，在划线槽3内设置了叠层标记区4(在图1中并不是按照各部分的实际的比例关系进行绘制，而是为了清楚地表明层叠标记区4的位置，将叠层标记区4的面积处理得相对较大)。
[0005]图2示出了现有技术中盒中盒(box in box)形式的重叠对准标记的结构图。参照图2，该盒中盒形式的重叠对准标记10包括第一叠层标记11和第二叠层标记12。第一叠层标记11形成于半导体衬底的第一晶片层(前层)上，第一叠层标记11具有矩形形状。第二叠层标记12在第一晶片层之上的第二晶片层(当层)上形成，并且第二叠层标记12具有小于第一叠层标记11的矩形形状。在图2所示的现有技术中，通过测量第一叠层标记11和第二叠层标记12之间的X方向的距离和Y方向的距离，来检测形成于半导体衬底预定部分的图案的对准误差。在本申请中，X方向均指纸面的水平方向；Y方向均指纸面的垂直方向。
[0006]图3示出了现有技术中条中条(bar in bar)形式的重叠对准标记的结构图。参照图3，该条中条形式的重叠对准标记20包括第一叠层标记21和第二叠层标记22。第一叠层标记21形成于半导体衬底的第一晶片层(前层)上。第一叠层标21具有两X方向的条形结构和两Y方向的条形结构，四个条形结构排布为矩形形状，但相邻的条形结构彼此不连接。第二叠层标记22在第一晶片层之上的第二晶片层(当层)上形成。第二叠层标记22也具有两X方向的条形结构和两Y方向的条形结构，第二叠层标记22的该四个条形结构排布为小于第一叠层标记21的矩形尺寸的矩形形状，第二叠层标记22的相邻的条形结构彼此也不连接。在图3所示的现有技术中，通过测量第一叠层标记21中两X方向的条状结构的中线和第二叠层标记22两X方向的条状结构的中线的距离，以及测量第一叠层标记21中两Y方向的条状结构的中线和第二叠层标记22两Y方向的条状结构的中线的距离，来检测形成于半导体衬底预定部分的图案的对准误差。
[0007]图4示出了现有技术中栅条形式的重叠对准标记的结构图。如图4所示，该栅条形式的重叠对准标记30包括第一对准标记31和第二对准标记32。其中，第一对准标记31形成于半导体衬底的第一晶片层(前层)，包括四组第一栅条组，每组第一栅条组包括多条平行间隔设置的窄栅条，其中，两组第一栅条组沿X方向延伸，另两组第一栅条组沿Y方向延伸，沿X方向延伸的第一栅条组与沿Y方向延伸的第一栅条组交替设置，且四组第一栅条组彼此之间具有一定的距离，从而在第一对准标记31的中部形成一容纳部。第二对准标记32形成于第一晶片层之上的第二晶片层(当层)上，包括四组第二栅条组，每组第二栅条组包括多条平行间隔设置的宽于前述窄栅条的宽栅条。其中，两组第二栅条组沿X方向延伸，另两组第二栅条组沿Y方向延伸，沿X方向延伸的第二栅条组与沿Y方向延伸的第二栅条组交替设置，且四组第二栅条组彼此之间的距离很小，从而在第一晶片层与第二晶片层对准的情况下，第二对准标记32位于第一对准标记31的中部的容纳部内。在图4所示的现有技术中，通过测量第一叠层标记21与第二叠层标记22是否对准来检测形成于半导体衬底预定部分的图案的对准误差。
[0008]在实现本申请的过程中，申请人发现以上现有技术至少存在以下问题:
[0009]以上现有技术的盒中盒形式、条中条形式或栅条形式的重叠对准标记，前层提供外侧盒或条或栅条组，当层制作内侧盒或条或栅条组。因此，每层必须至少提供两组对准标记，一组对准标记是外侧盒或条或栅条组作为与后层的对准标记，另一组对准标记是内侧盒或条或栅条组作为与前层的对准标记。一些关键层则需要更多的外侧盒或条或栅条组，以为其它层提供对准目标。例如，在以上现有技术的对准标记的布置方式下，对于重要的晶圆层来说，至少需要一组自对准标记，一组多晶硅栅层对准标记，一组引线孔层对准标记。随着半导体制造技术的发展，半导体器件的特征尺寸已缩小到28nm技术结点以下，双重曝光和更多的后端(BEOL，back end of line)工艺层植入了光刻工艺。因此，在晶片的标记区域内需要布置越来越多的对准标记，在金属层(Metal layers)和通孔层(Via layers)之间需要进行更多次的对准测量。高准确率和高产量成为了光刻区域叠层测量的基本要求。另一方面，为满足工艺控制的需要，在划线槽内也需要布置更多的验证图形(test key)和监测图形(monitor pattern)以满足特征线宽测量和缺陷检测等检测需求。但是划线槽的空间是有限的，以上现有技术的重叠对准标记的布置方式难以满足越来越多的图形的布置需求。
【发明内容】
[0010]本申请目的在于提供一种重叠对准标记和具有该重叠对准标记的基片，旨在节省重叠对准标记所占用的标记区域。
[0011]本申请提供了一种重叠对准标记，重叠对准标记设置于基片上，基片包括基础层和设置于基础层上的多个片层，重叠对准标记包括:基础层对准标记，基础层对准标记设置于基础层的标记区域上；片层对准标记，各片层对准标记设置于相应的片层上，其中，设置有片层对准标记的各片层中至少两个片层通过相应的片层对准标记和同一个基础层对准标记之间的位置关系实现与基础层的对准。
[0012]进一步地，各片层对准标记设置为:在设置有片层对准标记的各片层均与基础层对准的对准状态下，在平行于基片的平面上的重叠对准标记的投影中，所述至少两个片层的各片层对准标记彼此之间均无重叠地设置。
[0013]进一步地，所述至少两个片层的各片层对准标记设置为:在对准状态下，在投影中所述至少两个片层的各片层对准标记均位于由所述同一个基础层对准标记限定的布置区域内。
[0014]进一步地，所述至少两个片层的各片层对准标记的结构和/或大小相同。
[0015]进一步地，所述至少两个片层的各所述片层对准标记的结构和大小相同，所述同一个基础层对准标记包括至少一个与所述至少两个片层的各片层对准标记的结构和大小相同的子标记。
[0016]进一步地，所述同一个基础层对准标记包括四个第一子标记，各第一子标记分别位于矩形框的四个角上，布置区域为矩形框围成的区域。
[0017]进一步地，第一子标记包括十字形标记、矩形块式标记、矩形框式标记或栅条组式己 O
[0018]进一步地，所述至少两个片层的各片层对准标记与第一子标记的结构和/或大小相同。
[0019]进一步地，所述同一个基础层对准标记包括第二子标记，第二子标记包括围成矩形框的彼此不相交的四个矩形标记条。
[0020]进一步地，矩形标记条为矩形块式标记条、矩形框式标记条或栅条组式标记条。
[0021]进一步地，在对准状态下，投影中由多条沿第一方向延伸的第一假想直线和多条沿垂直于第一方向的第二方向延伸的第二假想直线相交的交点形成阵列，并且各第一假想直线均匀分布和/或各第二假想直线均匀分布，其中所述至少两个片层的各片层对准标记排布为:每个片层对准标记的中心与阵列中的一个交点重合。
[0022]进一步地，在对准状态下，所述同一个基础层对准标记的中心与阵列中的