[发明专利]用于双重成像工艺的套刻精度的检测结构及其检测方法

说明书

本发明提供了一种用于双重成像工艺的套刻精度的检测结构及其检测方法。利用双重成像工艺形成的条形环状图案的长边和短边检测出第一方向和第二方向的套刻偏差，解决了例如现有的检测结构中所存在的不同方向的图形精度难以同时满足的问题，从而实现不同方向的套刻偏差可以在同一检测结构中获取。同时，本发明提供的检测结构中条形环状图案的尺寸和密度，可根据双重成像工艺在实际应用中所制备的尺寸和密度而对应设定，进而使得该检测结构可以更为真实准确的反映出双重成像工艺在实际应用中的工艺状况，实现对所制备出的器件结构的有效监控。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于双重成像工艺的套刻精度的检测结构及其检测方法。

背景技术

在半导体制造过程中，光刻工艺作为每一个技术代的核心技术而逐步发展。其中，通常需要用到数十次的光刻步骤，而影响光刻工艺误差的因素，除了光刻机的分辨率之外，还有对准的精确度。通过确保每一道光刻工艺的对准精度，即可提高当层和前层在一定范围内的对准，即套刻精度(overlay，OVL)。由于半导体集成电路的制造是通过多层膜层叠加而成，若当层和前层出现较大的对准偏差时，即会导致制备出的器件无法正常工作。因此，光刻工艺中的套刻精度至关重要，而针对传统光刻工艺中的套刻精度的检测需求，目前也有越来越多的检测结构被提出。

随着工艺尺寸的逐步缩减，自对准双重成像技术(Self-aligned DoublePatterning，SADP)被广泛应用。具体的，自对准双重成像技术通常是利用一次光刻工艺形成核心图案，并在核心图案的侧壁上自对准形成侧墙图案，如此即实现了双重图形的目的。因此，自对准双重成像工艺相对于传统光刻工艺的成像技术而言，其可以有效实现尺寸的大幅缩减。然而，目前针对自对准双重成像工艺的套刻精度的检测仍存在不足，难以精确反映出自对准双重成像工艺其实际应用于器件制造时的套刻偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于双重成像工艺的套刻精度的检测结构及其检测方法，以解决现有的检测结构难以精确反映出自对准双重成像工艺的套刻偏差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于双重成像工艺的套刻精度的检测结构，包括：基于不同光刻工艺形成的第一标记和第二标记，所述第一标记包括多个分散的独立图案，所述第二标记包括基于双重成像工艺形成的至少一个条形环状图案，所述条形环状图案包括沿着第一方向延伸的长边和位于端部的短边，并且在所述短边沿着第一方向的侧边设置有至少一个独立图案，在所述长边沿着第二方向的侧边设置有至少一个独立图案，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。其中，根据所述条形环状图案的长边沿着第二方向与独立图案的边界之间的距离得到第二方向上的套刻偏差，以及根据所述条形环状图案的短边沿着第一方向与独立图案的边界之间的距离得到第一方向上的套刻偏差，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

可选的，所述独立图案为多边形图案、圆形图案或椭圆形图案。

可选的，在所述条形环状图案的短边沿第一方向的两侧均设置有至少一个独立图案。其中，根据短边沿着第一方向至其中一侧的独立图案得到第一距离值，根据短边沿着第一方向至另一侧的独立图案得到第二距离值，并根据所述第一距离值和所述第二距离值的差值而得到第一方向上的套刻偏差。

可选的，多个条形环状图案和多个独立图案均布置在由第一方向和第二方向组成的平面内而构成检测结构；且多个所述条形环状图案关于所述检测结构沿第一方向的中心线对称布置；且一部分所述独立图案在所述条形环状图案的短边的两侧对称布置。获取同一个所述条形环状图案中短边两侧的独立图案至所述短边的距离偏差值；将获得的每个所述条形环状图案中两条短边所对应的距离偏差值取平均值，以得到第一方向的套刻偏差。

可选的，还有一部分所述独立图案关于所述条形环状图案沿第一方向的中心线对称布置在所述条形环状图案的长边外侧。获取在同一个所述条形环状图案的长边外侧对称设置的两个独立图案至对应的长边的距离偏差值；将获得的每对对称设置的独立图案所对应的距离偏差值取平均值，以得到第二方向的套刻偏差。