CN102681330B - 光掩模、利用该光掩模形成叠对标记的方法及二次图案化工艺的对位精度提高方法 - Google Patents

光掩模、利用该光掩模形成叠对标记的方法及二次图案化工艺的对位精度提高方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光掩模、利用该光掩模形成叠对标记的方法及一种二次图案化工艺的对位精度提高方法，该光掩模包括多个图案，所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同。当该光掩模应用于光刻工艺，其所形成的叠对标记具有较大的厚度。因此，测量时，其对比较高，且较容易找到该叠对标记。

Description

光掩模、利用该光掩模形成叠对标记的方法及二次图案化工艺的对位精度提高方法
技术领域
本发明涉及一种光掩模及叠对标记，特别是一种具有环状区域的光掩模及在二次图案化工艺中利用该光掩模形成叠对标记于基板上的方法。
背景技术
目前的IC工艺使用两个以上具有不同图案的光掩模以进行二次图案化。因此，所述多个光掩模的对准决定了转移至IC目标层及最终表现的品质。
参考图1A，其为公知光掩模的图案的俯视示意图。该图案1具有一第一矩形部分11、一第二矩形部分12、一第三矩形部分13及一第四矩形部分14。该第一矩形部分11的长边与该第三矩形部分13的长边彼此平行，同时该第二矩形部分12的长边与该第四矩形部分14的长边彼此平行。该第一矩形部分11的长边或该第三矩形部分13的长边与该第二矩形部分12的长边或该第四矩形部分14的长边彼此垂直。因此，在垂直及水平方向分别具有两对平行且对称的矩形部分。
参考图1B，其为公知基板上的叠对标记(overlay mark)的俯视示意图。该叠对标记2在前一工艺完成后形成于一基板上。该叠对标记2包括一第一对准矩形部分21、一第二对准矩形部分22、一第三对准矩形部分23及一第四对准矩形部分24。
参考图1C，其为公知对准结构的俯视示意图。该图1A的图案1被转移至该基板上的光阻层，以形成一标记图案1a。该标记图案1a包括一第一矩形部分11a、一第二矩形部分12a、一第三矩形部分13a及一第四矩形部分14a。接着，进行测量，以根据该叠对标记2及该光阻层上的该标记图案1a而决定对位精度。详言之，该对准步骤通过测量该第一对准矩形部分21、该第二对准矩形部分22、该第三对准矩形部分23及该第四对准矩形部分24与该第一矩形部分11a、该第二矩形部分12a、该第三矩形部分13a及该第四矩形部分14a间的间距，如果测量到的间距符合预设的准则，此图案化为成功且可再进行后续的工艺。然而，如果不符合预设的准则，此失败的光阻层在此阶段必须被移除，且重新进行该光刻工艺，直到符合该准则为止。
参考图2A至图2G，其为公知在基板上形成叠对标记的方法。在另一公知技术中，该叠对标记2由多个中空圆柱体36(图2G)所构成，其形成方式如下所述。参考图2A，形成一光阻层31于一基板30上。参考图2B，提供一光掩模32。该光掩模32包括多个图案，所述多个图案包括多个矩形区域33。每一矩形区域33具有相同的透光性，且所述多个矩形区域33的透光性与该光掩模32其他区域的透光性不同。通常，所述多个矩形区域33为可透光，该光掩模32其他区域为不透光。
参考图2C及图2D，其中图2C为图2D的俯视图，进行一曝光显影工艺，使得该光阻层31具有多个标记图案。该标记图案包括多个孔洞34。参考图2E，形成多个侧壁子(Spacer)35于所述多个孔洞34的侧壁。
参考图2F，移除该光阻层31，且所述多个侧壁子35被保留在该基板30。参考图2G，蚀刻该基板30以形成一叠对标记2，该叠对标记2对应所述多个侧壁子35。该叠对标记2包含多个中空圆柱体36。由于所述多个侧壁子35的材质为金属氧化物，因此，在该蚀刻工艺中，所述多个侧壁子35可当作光掩模。
参考图2H，显示图2G的公知在基板上的叠对结构的剖视示意图。进行涂底(Priming)工艺，以形成一粘着层37于该基板30上。接着，形成一第二光阻层38于该粘着层37上以粘着于该基板30上。接着，进行一曝光显影工艺，使得该第二光阻层38具有多个第二标记图案39，其与图1C的标记图案1a相同。
所述多个第二标记图案39位于该叠对标记2上方。因此，可进行测量，以根据所述多个第二标记图案39及该叠对标记2而决定对位精度。如图2H所示，由所述多个第二标记图案39及该叠对标记2所量得的距离d1可在对准过程中被使用。
图2H的对准结构的缺点如下，所述多个侧壁子35及所述多个中空圆柱体36具有相同的厚度T1，其非常薄。因此，当进行测量时，其对比(Contrast)很不明显，且很难找到该叠对标记2。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光掩模，其包括多个图案。所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同。
本发明另提供一种在基板上形成叠对标记的方法，其包括以下步骤：形成一光阻层于一基板上；提供一光掩模，该光掩模包括多个图案，所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同；进行一曝光显影工艺，使得该光阻层具有多个标记图案，所述多个标记图案包括多个孔洞及多个柱体，所述多个柱体位于所述多个孔洞之内，且每一孔洞的侧壁与该柱体的侧壁之间具有一间隙；形成多个侧壁子(Spacer)于所述多个孔洞的侧壁及所述多个柱体的侧壁，其中位于所述多个间隙内的侧壁子的底部结合在一起而形成多个厚侧壁子；移除该光阻层，其中所述多个厚侧壁子被保留：及蚀刻该基板以形成一叠对标记，该叠对标记对应所述多个厚侧壁子。
本发明另提供一种二次图案化工艺的对位精度提高方法，其包括以下步骤：形成一第一光阻层于一基板上；提供一光掩模，该光掩模包括多个图案，所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同；进行一曝光显影工艺，使得该第一光阻层具有多个第一标记图案，所述多个第一标记图案至少其中之一包括多个孔洞及多个柱体，所述多个柱体位于所述多个孔洞之内，且每一孔洞的侧壁与该柱体的侧壁之间具有一间隙；形成多个侧壁子于所述多个孔洞的侧壁及所述多个柱体的侧壁，其中位于所述多个间隙内的侧壁子的底部结合在一起而形成多个厚侧壁子；移除该第一光阻层，其中所述多个厚侧壁子被保留：蚀刻该基板以形成一叠对标记，该叠对标记对应所述多个厚侧壁子；形成一第二光阻层于该基板上；进行一曝光显影工艺，使得该第二光阻层具有多个第二标记图案，其中所述多个第二标记图案位于该叠对标记上方；及进行测量，以根据所述多个第二标记图案及该叠对标记而决定对位精度。
在本发明中，由于该叠对标记的厚度较大。因此，当进行测量时，其对比(Contrast)明显，且很容易找到该叠对标记。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求标的的其它技术特征将描述于下文。本发明所属技术领域中的技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中的技术人员亦应了解，这类等同建构无法脱离后附的权利要求所界定的本发明的精神和范围。
附图说明
图1A为公知光掩模的图案的俯视示意图；
图1B为公知基板上的叠对标记的俯视示意图；
图1C为公知对准结构的俯视示意图；
图2A至图2G为公知在基板上形成叠对标记的方法；
图2H为图2G的公知在基板上的叠对结构的剖视示意图；
图3A至图3G为本发明在基板上形成叠对标记的方法的一实施例；
图3H为图3G的在基板上的叠对结构的剖视示意图；及
图4为本发明对准结构的一实施例的俯视示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 公知光掩模的图案
1a 标记图案
2 公知叠对标记
5a 标记图案
6 本发明的叠对标记
11 第一矩形部分
11a 第一矩形部分
12 第二矩形部分
12a 第二矩形部分
13 第三矩形部分
13a 第三矩形部分
14 第四矩形部分
14a 第四矩形部分
21 第一对准矩形部分
22 第二对准矩形部分
23 第三对准矩形部分
24 第四对准矩形部分
30 基板
31 光阻层
32 光掩模
33 矩形区域
34 孔洞
35 侧壁子
36 中空圆柱体
37 粘着层
38 第二光阻层
39 第二标记图案
40 基板
41 第一光阻层
42 光掩模
43 环状区域
44 孔洞
45 厚侧壁子
46 中空圆柱体
47 粘着层
48 第二光阻层
49 第二标记图案
51a 第一矩形部分
52a 第二矩形部分
53a 第三矩形部分
54a 第四矩形部分
61 第一对准矩形部分
62 第二对准矩形部分
63 第三对准矩形部分
64 第四对准矩形部分
431 内部区域
441 柱体
442 间隙
具体实施方式
参考图3A至图3G，其为本发明在基板上形成叠对标记的方法的一实施例。在本发明中，该叠对标记6包括多个中空圆柱体46(图3G)，其形成方式如下所述。参考图3A，形成一第一光阻层41于一基板40(例如一晶片)上。参考图3B，提供一光掩模42。该光掩模42包括一第一矩形部分、一与该第一矩形部分相邻的第二矩形部分、一与该第一矩形部分位于相对角且与该第二矩形部分相邻的第三矩形部分、及一与该第二矩形部分位于相对角且与该第一矩形部分及第三矩形部分相邻的第四矩形部分。该第一矩形部分与该第三矩形部分平行，同时该第二矩形部分与该第一矩形部分垂直且与该第四矩形部分平行。
该光掩模42包括一位于该第一矩形部分的第一图案、一位于该第二矩形部分的第二图案、一位于该第三矩形部分的第三图案、及一位于该第四矩形部分的第四图案。该第一图案、该第二图案、该第三图案及该第四图案至少其中之一包括多个环状区域43及多个内部区域431，所述多个内部区域431被所述多个环状区域43所包围。所述多个环状区域43的透光性与所述多个内部区域431的透光性不同。较佳地，所述多个内部区域431的透光性与该光掩模42其他区域的透光性相同。在本实施例中，所述多个环状区域43为可透光，且所述多个内部区域431及该光掩模42其他区域为不透光。该环状区域43的外围为矩形，且该内部区域431亦为矩形。
在另一实施例中，该光掩模42包括多个条状区域，其中每一所述多个条状区域具有相同的透光性。
参考图3C及图3D，其中图3C为图3D的俯视图，进行一曝光显影工艺，使得该第一光阻层41具有多个第一标记图案。该第一标记图案包括多个孔洞44及多个柱体(Pillar)441，所述多个柱体441位于所述多个孔洞44之内，且每一孔洞44的侧壁与该柱体441的侧壁之间具有一间隙442。该间隙442的宽度定义为G，其中T1＜G＜2T1，T1为所述多个侧壁子35及所述多个中空圆柱体36的厚度，如图2H所示。
要注意的是，如果该光掩模42的图案包含多个平行的条状区域，该第一光阻层41的第一标记图案会包括多个沟渠(Trench)。
参考图3E，形成多个侧壁子(Spacer)于所述多个孔洞44的侧壁及所述多个柱体441的侧壁。在本实施例中，位于所述多个间隙442内的侧壁子的底部结合在一起而形成多个厚侧壁子45。每一厚侧壁子45的顶面具有一凹槽。该厚侧壁子45的底部的厚度与该间隙442的宽度G相同。或者，该厚侧壁子45可以填满该间隙442，且该厚侧壁子45具有均一厚度，其与该间隙442的宽度G相同。
参考图3F，移除该第一光阻层41，且所述多个厚侧壁子45被保留在该基板40上。参考图3G，蚀刻该基板40以形成一叠对标记6，该叠对标记6对应所述多个厚侧壁子45。该叠对标记6包含多个中空圆柱体46。由于所述多个厚侧壁子45的材质为金属氧化物，因此，在该蚀刻工艺中，所述多个厚侧壁子45可当作光掩模。
参考图3H，其为图3G的在基板上的叠对结构的剖视示意图。当于该基板40上进行二次图案化工艺的对位精度提高方法时，必须再进行以下步骤。进行涂底(Priming)工艺，以形成一粘着层47于该基板40上。在本实施例中，该粘着层47的材质为一化合物六甲基乙硅氮烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)。接着，形成一第二光阻层48于该粘着层47上以粘着于该基板40上。接着，进行一曝光显影工艺，使得该第二光阻层48具有多个第二标记图案49。
所述多个第二标记图案49位于该叠对标记6上方。因此，可进行测量，以根据所述多个第二标记图案49及该叠对标记6而决定对位精度。如图3H所示，由所述多个第二标记图案49及该叠对标记6所量得的距离d2可在对准过程中被使用。
参考图4，显示本发明对准结构的一实施例的俯视示意图。在本实施例中，该叠对标记6包括一第一对准矩形部分61、一第二对准矩形部分62、一第三对准矩形部分63及一第四对准矩形部分64。由于该叠对标记6是根据该光掩模42所形成，因此该叠对标记6会对应该光掩模42的图案。
该第二光阻层48的标记图案5a包括一第一矩形部分51a、一第二矩形部分52a、一第三矩形部分53a及一第四矩形部分54a。该标记图案5a与图3H的第二标记图案49相同。在本实施例中，该第二标记图案49包括多个沟渠。然而，可以理解的是，该第二光阻层的第二标记图案49可以包括多个孔洞34及侧壁子35(图2E)或多个孔洞44、柱体441及厚侧壁子45(图3E)。
通过测量该第一对准矩形部分61、该第二对准矩形部分62、该第三对准矩形部分63及该第四对准矩形部分64与该第一矩形部分51a、该第二矩形部分52a、该第三矩形部分53a及该第四矩形部分54a间的距离d2后，可进行对准步骤。如果测量到的距离d2符合预设的准则，此图案化为成功且可再进行后续的工艺。然而，如果不符合预设的准则，此失败的光阻层在此阶段必须被移除，且重新进行该光刻工艺，直到符合该准则为止。
在本发明中，如图3H所示，所述多个中空圆柱体46的厚度T2与该间隙442的宽度G相同，因此T1＜T2＜2T1。
由于所述多个中空圆柱体46的厚度较大。因此，当进行测量时，其对比(Contrast)明显，且很容易找到该叠对标记6。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中的技术人员应了解，在不背离后附权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述两种方式的组合。
此外，本发明的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、制造、物质的成分、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中的技术人员应了解，基于本发明教示及揭示工艺、机台、制造、物质的成分、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的申请专利范围用以涵盖用以此类工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。

Claims (10)

1.一种在基板上形成叠对标记的方法，包括以下步骤：
形成一光阻层于一基板上；
提供一光掩模，该光掩模包括多个图案，所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同；
进行一曝光显影工艺，使得该光阻层具有多个标记图案，所述多个标记图案包括多个孔洞及多个柱体，所述多个柱体位于所述多个孔洞之内，且每一孔洞的侧壁与该柱体的侧壁之间具有一间隙；
形成多个侧壁子于所述多个孔洞的侧壁及所述多个柱体的侧壁，其中位于所述间隙内的侧壁子的底部结合在一起而形成多个厚侧壁子；
移除该光阻层，其中所述多个厚侧壁子被保留；及
蚀刻该基板以形成一叠对标记，该叠对标记对应所述多个厚侧壁子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光掩模的该环状区域的外围为矩形，且该光掩模的该内部区域亦为矩形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光掩模的所述多个内部区域为不透光，且该光掩模的所述多个环状区域为可透光。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光掩模包括多个条状区域，且每一所述多个条状区域具有相同的透光性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光阻层的标记图案包括多个沟渠。
6.一种二次图案化工艺的对位精度提高方法，包括以下步骤：
形成一第一光阻层于一基板上；
提供一光掩模，该光掩模包括多个图案，所述多个图案至少其中之一包括多个环状区域及多个内部区域，所述多个内部区域被所述多个环状区域所包围，其中所述多个环状区域的透光性与所述多个内部区域的透光性不同；
进行一曝光显影工艺，使得该第一光阻层具有多个第一标记图案，所述多个第一标记图案至少其中之一包括多个孔洞及多个柱体，所述多个柱体位于所述多个孔洞之内，且每一孔洞的侧壁与该柱体的侧壁之间具有一间隙；
形成多个侧壁子于所述多个孔洞的侧壁及所述多个柱体的侧壁，其中位于所述间隙内的侧壁子的底部结合在一起而形成多个厚侧壁子；
移除该第一光阻层，其中所述多个厚侧壁子被保留：
蚀刻该基板以形成一叠对标记，该叠对标记对应所述多个厚侧壁子；
形成一第二光阻层于该基板上；
进行一曝光显影工艺，使得该第二光阻层具有多个第二标记图案，其中所述多个第二标记图案位于该叠对标记上方；及
进行测量，以根据所述多个第二标记图案及该叠对标记而决定对位精度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该光掩模包括多个条状区域，且每一所述多个条状区域具有相同的透光性。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该第一光阻层的包括多个沟渠。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该第二光阻层的第二标记图案包括多个孔洞。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该第二光阻层的第二标记图案包括多个沟渠。
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