[发明专利]一种光刻技术中实现对准偏差测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体属于半导体器件制造中的光刻技术领域中的一种光刻技术中实现对准偏差测量的装置和方法。

背景技术

半导体器件制造过程，包含几次、十几次甚至几十次光刻(行业内，习惯将“一次”光刻称之为“一层”)，层与层之间的对准精度非常重要。游标尺是检测层与层之间的对准精度(对准偏差)的一种工具。

如图1所示，传统游标尺的设计方法：一宽一窄两组尺齿分别设计在两层光刻版图形中，互相重叠、成对排列形成如图2所示的游标尺，每一对尺齿都是所述窄尺齿位于宽尺齿的正中。

然后将左边第1对尺齿中的窄的齿轮相对于原点向左移动1个“分辨单位”(此“分辨单位”即游标尺的分辨率)，左边第2对尺齿中窄的齿轮向左移动2个分辨单位，......依此类推；另外，将右边第1对尺齿中的窄的齿轮向右移动1个分辨单位，右边第2对尺齿中的窄的齿轮向右移动2个分辨单位，......依此类推；即形成一副游标尺(如图3所示)，可以测量正反两个方向的对准偏差，正、反两个方向的量程分别等于左、右方向的尺齿的对数乘以分辨率。

传统游标尺的读数方法具体为：在游标尺中，始终只会有一对尺齿的宽、窄两个齿轮是左右对称的，当第0对尺齿(即原点尺齿)的宽、窄齿轮左右对称，则读数为0(表示两层光刻之间的对准偏差为0)，当右边第1对尺齿的宽、窄齿轮左右对称，则读数为正1个分辨单位(表示两层光刻之间的对准偏差为“向正方向偏离了1个分辨单位”)，......依此类推。

如图4、5和6所示，现有技术中有关读数方法，具体如下：

在图4游标中，当两层图形之间发生对准误差，原点左边的第6对尺齿的宽、窄齿轮是左右对称的，读数值也就是负6个分辨单位(分辨单位即等于分辨率)，假如游标尺的分辨单位/分辨率设计为0.05微米，那么读数值等于负0.3微米(-6*0.05微米＝-0.3微米)；

在图5游标中，在原点右边第四对尺齿窄尺齿在宽尺齿的正中，所以该游标尺的对准误差为：+4*0.05＝+0.2微米(+0.2微米)：

如图6所示，分辨率为0.04微米的游标尺，原点右边的第3、第4和第5对尺齿看上去差异很小，难以分辨出那一对尺齿的窄尺齿在宽尺齿的正中央，所以给读数带来了很大的困难；

可见，传统游标尺的局限性在于其测量精度和最小分辨率是有限的：因为当分辨率设计得太小(小于0.03微米)，相邻近的几对尺齿的差异太小，游标尺的读数工作非常困难(即很难识别出其中哪一对尺齿的宽、窄齿轮是左右对称的)。

发明内容

本发明提供一种光刻技术中实现对准偏差测量的装置和方法，用于克服现有技术中光刻游标尺读数困难的问题。

一种光刻游标尺的生成方法，包括：

在第一层光刻板图形中设置多条游标尺的短尺齿，并且所述短尺齿等间距排列；

在第二层光刻板图形中设置多条游标尺的长尺齿，并且所述长尺齿等间距排列；

第一层光刻板图形与第二层光刻板图形重叠时，长尺齿与短尺齿交错排列，短尺齿的宽度等于相邻两个长尺齿的间距；

以长尺齿正中的一条尺齿为原点，该原点正负两端的长尺齿以所述原点为中心分别向两端移动对应距离，长尺齿与短尺齿组合形成一幅游标尺，其中，所述对应距离等于待移动的长尺齿所在坐标的绝对值乘上预设分辨率的二倍。

所述长短尺齿组合形成一幅游标尺之前，缩小所述长尺齿或短尺齿的宽度。

一种对准偏差测量的方法，包括：

将第一层光刻板图形与第二层光刻板图形重叠，第一层光刻板图形中设置有多条等间距排列的游标尺的短尺齿，与第一层光刻板图形的相同位置所述第二层光刻板图形中设置有多条游标尺的长尺齿，该长尺齿与所述短尺齿交错排列，并且以长尺齿正中的一条尺齿为原点，该原点正负两端的长尺齿与该原点间隔的距离分别为长尺齿所在坐标的绝对值乘上游标尺的分辨率的二倍所得乘积加上长尺齿距离原点的原始距离，长尺齿与短尺齿组合形成一幅游标尺，其中，所述原始距离为所述长尺齿与原点之间所有长尺齿和短尺齿的宽度值之和；

以所述原点为中心读出正向第一个长尺齿与短尺齿图形不相连的尺齿的刻度数，记为正刻度；读出负向第一个长尺齿与短尺齿图形不相连的尺齿的刻度数，记为负刻度；

将所述正刻度加上负刻度并乘上预设分辨率得到该次对准偏差的读数值。

一种光刻游标尺，包括：

多条游标尺的短尺齿设置在第一层光刻板图形中，并且各短尺齿等间距排列；