具有偏移量测量标记的多层结构及其偏移量的测量方法

技术领域

本公开总地涉及多层结构，及测量多层结构之间偏移量的方法，具体而言，涉及具有偏移量测量标记的多层结构及其偏移量的测量方法。

背景技术

在目前TFT阵列基板及低温多晶硅（LTPS）的制造工艺中，必须确保多层堆叠结构之间无偏移，因此，在多层结构的堆叠过程中，需要监控并测量层与层之间的偏移量，并及时纠正偏移，若偏移量测量有误，则会影响后续工艺，导致产品合格率降低。为了提高偏移量的测量精度，实现高解析度的要求，通常是采用方块型的标记作为判断偏移量的依据，如图1所示，以堆叠的第n层（例如第1层）作为基准层100，以堆叠的第n+m层（例如第2层）作为对位层200，基准层100的周围设有方框形基准标记A，对位层200的中间设有方形对位标记B，若基准标记A的中心与对位标记B的中心重合，即，对位标记B处于方框形的基准标记A内的中间位置，则第n层与第n+m层之间无偏移。若基准标记A的中心与对位标记B的中心不重合，则第n层与第n+m层之间存在偏移，偏移量通过检测量设备来量测，即，测量图1中线段L1的中心点扣除掉线段L2中心点的偏移量值。

图2示出了现有的另一种形式的基准层1，其周围的四条边并不相连，但其量测原理与图1相同。

上述现有技术存在如下缺陷：

仅能用检量测设备来判断偏移量，如因图案缺陷，或检量测设备有误，则会造成偏移量与实际不符，有误的偏移量传回曝光机后导致曝光数据错误。

因此，现有技术仅依赖检量测设备来判断偏移量，对于这种微小的偏移量难以通过其他测量设备测量，导致难以判断测量准确性，失误率高。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

公开了一种具有偏移量测量标记的多层结构及其偏移量的测量方法，用于快速、准确的测量多层结构之间的偏移量。

本公开的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，一种具有偏移量测量标记的多层结构，其包括：

第一堆叠层；

位于所述第一堆叠层上的第二堆叠层；

形成于该第一堆叠层上的基准图案结构；及

形成于该第二堆叠层上的对位图案结构；

其中，该第一堆叠层上的基准图案结构包括沿X方向的第一基准图案和沿垂直于X方向的Y方向的第二基准图案，该第二堆叠层上的对位图案结构包括X方向的第一对位图案和Y方向的第二对位图案；

该第一基准图案包括均匀分布的多个第一方框，各第一方框上依次标注第一横向偏移量，该第一对位图案上均匀分布多个第一对位标记；

该第二基准图案包括均匀分布的多个第二方框，各第二方框上依次标注第一纵向偏移量，该第二对位图案上均匀分布多个第二对位标记；

当第一堆叠层与第二堆叠层堆叠时，多个第一对位标记的其中之一与多个第一方框的其中之一在X方向对齐，多个第二对位标记的其中之一与多个第二方框的其中之一在Y方向对齐，该对齐的第一方框所对应的第一横向偏移量为第一堆叠层与第二堆叠层在X方向的偏移量，该对齐的第二方框所对应的第一纵向偏移量为第一堆叠层与第二堆叠层在Y方向的偏移量。

根据本公开的另一方面，一种用于测量上述的多层结构之间的偏移量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：堆叠第一堆叠层和第二堆叠层；

步骤2：观察该第一基准图案中具有对正的对位标记的第一方框，该对正的第一方框所对应的偏移量为该第一堆叠层与第二堆叠层之间沿X方向的偏移量；及

步骤3：观察该第二基准图案中具有对正的对位标记的第二方框，该对正的第二方框所对应的偏移量为该第一堆叠层与第二堆叠层之间沿Y方向的偏移量。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1、2示出了现有的多层结构偏移量测定方法示意图。

图3示出了根据第一实施方式的基准图案结构的示意图。

图4示出了根据第一实施方式的对位图案结构的示意图。

图5示出了第一堆叠层与第二堆叠层堆叠后测量标记的位置关系示意图。

图6示出了根据第二实施方式的基准图案结构的示意图。

图7示出了根据第二实施方式的对位图案结构的示意图。

图8示出了第一堆叠层与第二堆叠层堆叠后测量标记的位置关系示意图。

图9示出了具有测量标记的多层结构的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

实施方式1

本公开提供一种具有偏移量测量标记的多层结构，本实施方式以两层堆叠结构为例进行说明。

偏移量测量标记分别位于两层的堆叠结构上，如图3、4所示，

具有偏移量测量标记的多层结构，其包括：第一堆叠层L1；位于第一堆叠层L1上的第二堆叠层L2；形成于第一堆叠层上L1上的基准图案结构1；及形成于第二堆叠层上L2上的对位图案结构2。其中，第一堆叠层L1上的基准图案结构1包括沿X方向的第一基准图案11和沿垂直于X方向的Y方向的第二基准图案12。第二堆叠层L2上的对位图案结构2包括X方向的第一对位图案21和Y方向的第二对位图案22。第一基准图案11包括均匀分布的多个第一方框111，相邻第一方框111的中心距为a，各第一方框111上依次标注第一横向偏移量0、1*A、2*A……，第一对位图案21上均匀分布n1个第一对位标记211，相邻第一对位标记211的中心距为a’。

本公开的测量偏移量的原理与游标卡尺原理类似，即，本公开的基准图案结构1相当于游标卡尺的主尺，而对位图案结构2相当于游标卡尺的游标。

其中，A、n1、a、a’满足以下条件：

A=Δa=a－a’=a/n1。

对应于游标卡尺原理：A为游标卡尺的精度，a为主尺上最小刻度，a’为游标上最小刻度，n1为游标上有n1个等分刻度。

因此，根据游标卡尺的读数方法，看第一对位图案21（即游标）上第几个对位标记211与第一基准图案11的方框111对齐，如图3所示，第1个对位标记与方框对齐，则X方向偏移量为1乘以精度，即X方向偏移量F1=1*A=1A。

本实施例的基准图案结构与游标卡尺的主尺存在区别，基准图案结构并未像主尺那样标出最小刻度a，而是对应标出了第一横向偏移量0、1*A、2*A……。具有对齐的对位标记的方框所对应的第一横向偏移量即为X方向偏移量F1。

同理，Y方向的第二基准图案12和Y方向的第二对位图案22的设置、原理及读数方法与以上介绍的内容类似。

即，第二基准图案12包括均匀分布的多个第二方框122，相邻第二方框122的中心距为b，各第二方框122上依次标注第一纵向偏移量0、1*B、2*B……，该第二对位图案22上均匀分布n2个第二对位标记221，相邻第二对位标记221的中心距为b’，

其中，B、n2、b、b’满足以下条件：

B=Δb=b－b’=b/n1，

如图5所示，当第一堆叠层与第二堆叠层堆叠时，多个第一对位标记的其中之一与多个第一方框的其中之一在X方向对齐，多个第二对位标记的其中之一与多个第二方框的其中之一在Y方向对齐，该对齐的第一方框所对应的第一横向偏移量为第一堆叠层与第二堆叠层在X方向的偏移量，该对齐的第二方框所对应的第一纵向偏移量为第一堆叠层与第二堆叠层在Y方向的偏移量。

本实施例中，a=b=20μm，a’=b’=19.5μm，A=B=0.5μm。

从图5中观察，X方向偏移量F1=1*A=0.5μm，Y方向偏移量F2=0。

实施方式2

如图6、7所示，基准图案还包括X方向的第三基准图案13和Y方向的第四基准图案14，该第一、第二、第三及第四基准图案11、12、13、14大致构成方框形，该对位图案结构2还包括X方向的第三对位图案23和Y方向的第四对位图案24，第三基准图案13上均匀分布多个第三方框131，相邻第三方框231的中心距为c，各第三方框131上依次标注第二横向偏移量0、1*C、2*C……，第三对位图案23上均匀分布n3个第三对位标记231，相邻第三对位标记231的中心距为c’，

其中，C、n3、c、c’满足以下条件：

C=Δc=c－c’=c/n3，

第四基准图案14上均匀分布多个第四方框141，相邻第四方框141的中心距为d，各第四方框141上依次标注第二纵向偏移量0、1*D、2*D……，第四对位图案14上均匀分布n4个第四对位标记141，相邻第四对位标记141的中心距为d’，

其中，D=Δd=d－d’=d/n4，

当第一堆叠层L1与第二堆叠层L2堆叠时，多个第一、第三对位标记211、231的其中之一与多个第一、第三方框111、131的其中之一在X方向对齐，多个第二、第四对位标记221、241的其中之一与多个第二、第四方框121、141的其中之一在Y方向对齐，该对齐的第一或第三方框所对应的横向偏移量为第一堆叠层L1与第二堆叠层L2在X方向的偏移量，该对齐的第二或第四方框所对应的纵向偏移量为L1与第二堆叠层L2在Y方向的偏移量。

本实施例中，c=d=20μm，c’=d’=18.5μm，C=D=1.5μm。

因此，X方向和Y方向均存在两种测量精度，可在第一、第二基准图案11、12中找出对应的X方向偏移量F1，在第三、第四基准图案13、14中找出对应的Y方向偏移量F2。

当然，上述的精度仅为示例，还可改变基准图案结构的方框的中心距以及位图案层的对位标记的中心距，调节测量精度。

优选的，本实施例中，可省略第三、第四基准图案13、14的中间方框，以及第三、第四对位图案23、24的中间对位标记，以避免重复。

优选的，如图6、7所示，第一基准图案11沿X轴正向和负向具有对称的第一方框111，其对应的第一横向偏移量为……-2*A、-1*A、0、1*A、2*A……，该第一对位图案21沿X轴正向和负向具有对称的第一对位标记211；该第二基准图案12沿Y轴正向和负向具有对称的第二方框121，其对应的第一纵向偏移量为……-2*B、-1*B、0、1*B、2*B……，该第二对位图案22沿Y轴正向和负向具有对称的第二对位标记222；该第三基准图案13沿X轴正向和负向具有对称的第三方框131，其对应的第三横向偏移量为……-2*C、-1*C、0、1*C、2*C……，该第三对位图案23沿X轴正向和负向具有对称的第三对位标记231；及该第四基准图案14沿Y轴正向和负向具有对称的第四方框141，其对应的第二纵向偏移量为……-2*D、-1*D、0、1*D、2*D……，该第四对位图案24沿Y轴正向和负向具有对称的第四对位标记241。

针对此实施例，观察偏移量的方法与上述方法相同，本实施例能够确定沿X、Y轴的正向、负向的偏移量。

如图8所示，以上述方法进行读数，虚线所圈出的标记为X方向偏移量F1=2*A=1μm，和Y方向偏移量F2=-1*D=-1.5。

另外，本实施例中，还可在对位图案结构2的中间形成中心图案25，例如为正方形，可先用利用检测量设备（未示出）测量中心图案25的中心与基准图案结构1的中心的偏移量，然后再通过拍摄工具或显微镜观察基准图案结构1的方框与对位图案结构2的对位标记的对准情况，从而快速判断出X方向和Y方向的偏移量，对之前的偏移量进行纠正。

优选的，基准图案结构和对位图案结构通过溅镀、气相沉积VD或化学气相沉积（CVD）方式形成。

另外，以上是以两层堆叠结构为例进行说明，在TFT和LTPS等的实际制造工艺，通常需要堆叠13层图案层，本公开的多层结构同样适用。

如图9所示的多层结构堆叠后的示意图，第一堆叠层上设有多个基准图案结构1，该第二堆叠层上的对位图案结构2-2与其中一个基准图案结构1-2对应；该多层结构还包括：第三堆叠层；及形成于该第三堆叠层上的对位图案结构2-3，其与其中一个基准图案结构1-3对应，且与该第二堆叠层上的对位图案2-2结构不重叠。

该多层结构还包括：第四堆叠层；形成于该第四堆叠层上的多个基准图案结构和对位图案结构，该第四堆叠层上的对位图案结构2-4与第一堆叠层上的其中一个基准图案结构1-5对应，且与该第二、第三堆叠层上的对位图案结构2-2、2-3不重叠；第五堆叠层；及形成于该第五堆叠层上的对位图案结构2-5，其与第四堆叠层上的其中一个基准图案结构1-4对应。

因此，通过上述方式形成多层结构，能够观察各层之间的偏移量，且由于各层上的基准图案结构和/或对位图案结构位置不同，因此不会由于图案重叠而影响观察。

以上是对多层结构偏移量的测量组件的结构、原理进行说明，以下将结合LTPS的制造工艺说明如何利用该测量组件来测量基板上的多层结构之间的偏移量。

该多层结构包括第一堆叠层和第二堆叠层，该基准图案结构位于第一堆叠层上，该对位图案结构位于第二堆叠层上，该方法包括以下步骤：

步骤1：堆叠第一堆叠层和第二堆叠层；

步骤2：观察第一基准图案中具有对正的对位标记的第一方框，该对正的第一方框所对应的偏移量为该第一堆叠层与第二堆叠层之间沿X方向的偏移量；及

步骤3：观察该第二基准图案中具有对正的对位标记的第二方框，该对正的第二方框所对应的偏移量为该第一堆叠层与第二堆叠层之间沿Y方向的偏移量。

优选的，基准图案结构还包括X方向的第三基准图案和Y方向的第四基准图案。第一、第二、第三及第四基准图案大致构成方框形。对位图案结构还包括X方向的第三对位图案和Y方向的第四对位图案。步骤2还包括观察X方向第一基准图案和X方向第二基准图案中具有对正的对位标记的方框，该对正的方框所对应的偏移量为该对位图案结构的X方向偏移量；及步骤3还包括：观察Y方向第一基准图案和Y方向第二基准图案中具有对正的对位标记的方框，该对正的方框所对应的偏移量为该对位图案结构的Y方向偏移量。

其中，步骤2和步骤3通过拍摄工具或显微镜观察执行。

其中，对位图案结构的中间形成中心图案，步骤2之前还包括：利用检测量设备测量位于该第二堆叠层的中心图案的中心与该第一堆叠层的基准图案结构的中心之间的偏移量。

在LTPS的实际制造工艺，通常需要堆叠13层图案层，本实施方式中，堆叠的第1、4、7层上分布有多个基准图案结构，第2-13层上分布有1个对位图案结构。具体为：第1、4、7层上可分布有13个基准图案结构，第2层上具有1个对位图案结构，其与第1堆叠层的基准图案结构对应，将第2层堆叠至第1层上时，观察对位图案结构与基准图案结构的对位情况。接着堆叠第3层，其上具有与第1堆叠层的一基准图案结构对应的对位图案结构。接着堆叠第4层，其上不仅具有基准图案结构也具有1个对位图案结构。该1个对位图案结构与第1堆叠层的一基准图案结构对应。接着依次堆叠第5、6层，其上具有与第4堆叠层的一基准图案结构对应的对位图案结构。接着堆叠第7层，其上不仅具有基准图案结构也具有1个对位图案结构。该1个对位图案结构与第4堆叠层的一基准图案结构对应。接着依次堆叠第8-13层，其上具有与第7堆叠层的一基准图案结构对应的对位图案结构。

上述多层堆叠结构的工艺与现有工艺相同，然而通过利用本公开的多层结构偏移量的测量组件，在各堆叠层上形成标记，从而能够准确快速测量各层的偏移量，且不影响现有制程。并且，能够在利用现有的检测设备进行量测后，人员可使用拍摄到的照片观察各堆叠层上形成标记，判断检测设备的量测数据是否正确，并快速纠正检测设备可能存在的量测失误，避免对后续工艺带来不良影响。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应该理解，本公开不限于所公开的实施方式，相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。