一種測量時使用的定位標記及其識別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測量時使用的定位標記及其識別方法，所述定位標記設置有溝槽區(qū)域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的溝槽；所述定位標記還包含在溝槽區(qū)域以外的非溝槽區(qū)域中形成的虛擬圖案，所述虛擬圖案包含一種能夠形成光柵消光來減弱其反射光的網格溝槽，從而能夠與所述溝槽區(qū)域處所產生的反射光形成強烈的光線對比，便于外部基于分光計原理的測量工具根據(jù)反射光對比的效果對定位標記進行識別。本發(fā)明中帶虛擬圖案的定位標記，即使設置在薄膜厚度有差異的硅片上，在識別時也能夠有穩(wěn)定的對比效果，從而有效減少識別失敗的概率，產品測量失敗及返工的比例大大降低。
【專利說明】一種測量時使用的定位標記及其識別方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體領域，特別涉及一種測量時使用的定位標記及其識別方法。
【背景技術】
[0002]目前，在一些半導體工藝的裝置中，需要集成能夠現(xiàn)場進行厚度測量的工具來實現(xiàn)閉環(huán)控制。一般對于集成的測量工具要求是有比較小的尺寸，而同時能夠快速地進行測量。然而，集成的工具基于圖形識別進行測量的效率會低于獨立設置的測量工具。
[0003]例如NOVA公司的CMP (化學機械研磨)設備中有一種KT_F5x型的測量工具，是利用分光計概念，在識別到產品硅片表面形成的定位標記圖案后，將其與記錄在設備菜單中的圖案進行比較，再進行后續(xù)的測量操作。通常希望形成的定位標記，是一種結構獨特而又簡單，且低灰度的圖案。
[0004]所述定位標記200包含根據(jù)測量需要，通過淺槽隔離工藝在硅片100表面的某一層薄膜(例如SIN氮化硅層、Oxide氧化物層、PLY多晶硅層等等)上形成的溝槽，測量工具將通過一個定位標記200中非溝槽區(qū)域220處的硅片薄膜與溝槽區(qū)域210之間的灰度對比來進行識別。一般將一層硅片薄膜上或一次測量中所需的所有定位標記200設定為形狀尺寸等全都統(tǒng)一的結構方便識別。所述的定位標記200可以是中間為溝槽區(qū)域210，周邊為非溝槽區(qū)域220的一個凹字形結構(見圖1的示例);也可以是中間為非溝槽區(qū)域，周邊為溝槽區(qū)域的一種凸字形結構(后者結構未在圖中示出)。但是，由于硅片上某一層薄膜的厚度在制成時可能存在偏差，這會使得形成定位標記200時非溝槽區(qū)域220的硅片薄膜與溝槽區(qū)域210的對比效果也存在偏差。如圖2所示，表現(xiàn)了在薄膜厚度不同的情況下，例如是4344埃、4041埃和3852埃的氧化層上，同一種定位標記在識別時所呈現(xiàn)出的不同灰度的對比效果，這會影響測量工具對定位標記識別的準確率，嚴重時將造成后續(xù)測量的失敗。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種測量時使用的定位標記及其識別方法，基于倫奇光柵消光理論在定位標記中形成一種虛擬圖案，即，通過在原先定位標記的非溝槽區(qū)域增加小的網格溝槽來形成光柵消光以大幅減弱反射光，從而能夠與溝槽區(qū)域圖形的反射光形成強烈的光線對比，以有效提高定位標記的對比度，增加識別定位標記時的準確率。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術方案是提供一種測量時使用的定位標記，所述定位標記設有溝槽區(qū)域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的溝槽；所述定位標記還包含在溝槽區(qū)域以外的非溝槽區(qū)域中形成的虛擬圖案，所述虛擬圖案包含一種能夠形成光柵消光來減弱其反射光的網格溝槽，從而能夠與所述溝槽區(qū)域處所產生的反射光形成強烈的光線對比，便于外部基于分光計原理的測量工具根據(jù)反射光對比的效果對定位標記進行識別。
[0007]—種實施例中，所述的定位標記是一種凹字形結構，即其中的所述溝槽區(qū)域位于該定位標記的中間位置，而所述虛擬圖案圍繞在溝槽區(qū)域的周邊。
[0008]另一種實施例中，所述的定位標記是一種凸字形結構，即其中的所述虛擬圖案位于該定位標記的中間位置，而所述溝槽區(qū)域圍繞在虛擬圖案的周邊。
[0009]所述的定位標記可形成在硅片表面的氮化硅層、氧化物層或多晶硅層上。
[0010]優(yōu)選的，所述的定位標記形成在硅片的劃片槽處。
[0011]本發(fā)明的另一個技術方案是提供一種測量時對定位標記進行識別的方法，在硅片表面的薄膜上形成若干個定位標記，每個所述定位標記上分為溝槽區(qū)域及非溝槽區(qū)域，其中溝槽區(qū)域包含通過淺溝槽隔離工藝形成的溝槽；在非溝槽區(qū)域中刻蝕形成有虛擬圖案，所述虛擬圖案包含形成光柵消光來減弱其反射光的網格溝槽；外部基于分光計原理的測量工具，根據(jù)定位標記中由虛擬圖案和由溝槽區(qū)域分別反射光線的對比效果，實現(xiàn)對該定位標記的準確識別。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述測量時使用的定位標記及其識別方法，其優(yōu)點在于:本發(fā)明中定位標記的虛擬圖案加工簡單，并能夠基于消光理論減弱其反射光，形成與溝槽圖案反射光的強烈對比，便于測量工具對該定位標記進行識別。本發(fā)明中帶虛擬圖案的定位標記，即使設置在厚度有差異的硅片薄膜上，在識別時也能夠有穩(wěn)定的對比效果，從而有效減少識別失敗的概率，產品測量失敗及返工的比例大大降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有一種定位標記的結構示意圖；
圖2是現(xiàn)有定位標記在薄膜厚度不同時呈現(xiàn)的灰度對比效果圖；
圖3是本發(fā)明中所述定位標記在第一實施例中的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明中所述定位標記在第二實施例中的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明中基于倫奇光柵消光理論(Ronchi grating’s extinct1n theory),設計有一種具有虛擬圖案22的定位標記20，以提高對比度，便于獨立的或集成的測量工具在厚度等參數(shù)的測量過程中對該定位標記20進行識別。
[0015]所述的定位標記20包含根據(jù)具體的測量需要，利用淺槽隔離工藝在硅片表面某一層薄膜平面10上形成的溝槽。將該溝槽所在的位置稱為溝槽區(qū)域21，而將該定位標記20的設定范圍內除溝槽區(qū)域21以外的位置稱為非溝槽區(qū)域。則所述定位標記20還包含在非溝槽區(qū)域形成的虛擬圖案22 ;所述的虛擬圖案22是一種能夠形成光柵消光的網格溝槽，使得虛擬圖案22處的反射光能夠大幅度減弱，而與該定位標記20中溝槽區(qū)域21處的反射光形成強烈的光線對比。
[0016]上述形成定位標記20的硅片薄膜平面10，可以是例如SIN氮化硅層、Oxide氧化物層、PLY多晶硅層等等。
[0017]如圖3所示，在一些實施例中所形成的定位標記20可以是一種凹字形結構，即溝槽區(qū)域21位于該定位標記20的中間位置，而虛擬圖案22圍繞在溝槽區(qū)域21的周邊布置?；蛘?，如圖4所示，在另一些不同的實施例中，所形成的定位標記20可以是一種凸字形結構，即虛擬圖案22在中間位置，而溝槽區(qū)域21圍繞在其周邊。
[0018]需要說明的是，在圖3或圖4中示出的定位標記20及其中溝槽區(qū)域21和虛擬圖案22的圖形，并不限制在別的實施例中定位標記20或溝槽區(qū)域21或虛擬圖案22可以使用其他的形狀或尺寸來構成。只要實際形成的該定位標記20結構簡單易于加工，并且是不同于硅片上具體電路圖案的一種獨特、唯一的結構即可。定位標記20—般都形成在不影響硅片上實現(xiàn)電路性能的位置，例如是劃片槽處。
[0019]本發(fā)明的定位標記20結構還可以有多種改變的方案，例如，虛擬圖案22可以是形成在定位標記20范圍內的整個非溝槽區(qū)域上，或者可以僅僅是形成在非溝槽區(qū)域的其中一部分位置上。又例如，一個定位標記20中具有不止一個溝槽區(qū)域21，或者同時具有不止一個虛擬圖案22，或者既有多個溝槽區(qū)域21又有多個虛擬圖案22，只要每個溝槽區(qū)域21旁邊至少有一個虛擬圖案22能夠形成兩者的反射光對比即可。
[0020]定位標記20中溝槽區(qū)域21的形成可以參照現(xiàn)有技術中的相關工藝制程。對于虛擬圖案22的位置、形狀和尺寸，及其中各個網格溝槽的形狀和尺寸等，本領域的技術人員都可以通過有限次的實驗，根據(jù)虛擬圖案22和溝槽區(qū)域21光線反射的對比效果來決定，并在刻蝕工藝前的光罩設計時具體定義。
[0021]基于上述任意一個實施例描述的定位標記20，本發(fā)明提供一種在厚度等參數(shù)的測量時可以使用的識別方法:即，在硅片表面的薄膜上形成若干個定位標記20，每個所述定位標記20上分為溝槽區(qū)域21及非溝槽區(qū)域，其中溝槽區(qū)域21包含通過淺溝槽隔離工藝形成的溝槽；在非溝槽區(qū)域中刻蝕形成有虛擬圖案22，所述虛擬圖案22包含基于光柵消光來減弱反射光的網格溝槽；測量工具通過對比定位標記20中由虛擬圖案22中網格溝槽反射的光線，和由溝槽區(qū)域21中溝槽圖案反射的光線，實現(xiàn)對該定位標記20的準確識別。
[0022]盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種測量時使用的定位標記，其特征在于， 所述定位標記設有溝槽區(qū)域，其中包含在硅片表面的薄膜上形成的溝槽；所述定位標記還包含在溝槽區(qū)域以外的非溝槽區(qū)域中形成的虛擬圖案，所述虛擬圖案包含一種能夠形成光柵消光來減弱其反射光的網格溝槽，從而能夠與所述溝槽區(qū)域處所產生的反射光形成強烈的光線對比，便于外部基于分光計原理的測量工具根據(jù)反射光對比的效果對定位標記進行識別。
2.如權利要求1所述的定位標記，其特征在于， 所述的定位標記是一種凹字形結構，即其中的所述溝槽區(qū)域位于該定位標記的中間位置，而所述虛擬圖案圍繞在溝槽區(qū)域的周邊。
3.如權利要求1所述的定位標記，其特征在于， 所述的定位標記是一種凸字形結構，即其中的所述虛擬圖案位于該定位標記的中間位置，而所述溝槽區(qū)域圍繞在虛擬圖案的周邊。
4.如權利要求1所述的定位標記，其特征在于， 所述的定位標記形成在硅片表面的氮化硅層、氧化物層或多晶硅層上。
5.如權利要求1所述的定位標記，其特征在于， 所述的定位標記形成在硅片的劃片槽處。
6.一種測量時對定位標記進行識別的方法，其特征在于， 在硅片表面的薄膜上形成若干個定位標記，每個所述定位標記上分為溝槽區(qū)域及非溝槽區(qū)域，其中溝槽區(qū)域包含通過淺溝槽隔離工藝形成的溝槽；在非溝槽區(qū)域中刻蝕形成有虛擬圖案，所述虛擬圖案包含形成光柵消光來減弱其反射光的網格溝槽；外部基于分光計原理的測量工具，根據(jù)定位標記中由虛擬圖案和由溝槽區(qū)域分別反射光線的對比效果，實現(xiàn)對該定位標記的準確識別。
【文檔編號】H01L23/544GK104253113SQ201310266338
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2013年6月28日
【發(fā)明者】石強, 李儒興, 王洪巖 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司