CN102810529A - 叠对标记组与定位两种布局图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠对标记组，包括第一叠对标记与第二叠对标记。位于基材上的第一叠对标记用来代表第一布局图案，同时位于基材上的第二叠对标记则用来代表第二布局图案，而且第一叠对标记直接接触第二叠对标记。

Description

叠对标记组与定位两种布局图案的方法

技术领域

本发明大致上涉及一种叠对标记组，和定位两个不同的布局图案的方法。特别是，本发明关于在一个叠对标记组之中，当用来定位同样位于基材相同表面上的两个不同布局图案时，其中的第一叠对标记会直接接触第二叠对标记。本发明还关于一种在相同基材表面上使用叠对标记组，其中第一叠对标记会直接接触第二叠对标记，来定位两个不同的布局图案。

背景技术

半导体集成电路在制造过程中，会进行各式各样的处理步骤，例如掩膜、光刻胶涂布，刻蚀和沉积等等。在许多的这些步骤中，在特定的位置需要叠上材料层或从现有的层上移除，以便形成集成电路所需的元件。因此，适当覆盖各种层的技术是关键。现代集成电路尺寸持续在缩小，而对图案转移步骤中的对准精度要求是越来越严格。如果不能符合预期的对准容忍度，不良的后果是产生有缺陷的装置或是有可靠性的问题。

配准（Registration）通常是使用叠对标记来衡量一个层在叠对过程中的准确性。配准涉及在现有的某一层中所预先形成的一个匹配记号（matchingpattern）上，再叠上另一个图案，并比较现有的层与后续的层之间位置的程序。叠层（overlay）偏离原始层位置的多寡可作为叠层对准精确度的量测基础。现有的配准结构包括框-套-框（box-in-box）的光标记号（verniers）来度量叠对偏移的量。传统框-套-框的叠对标记组包含两只不同的叠对标记。各别用来代表前程（previous layer）与当程（current layer）的内叠对标记和外叠对标记彼此并不互相接触。

传统的叠对标记组在使用时，传统叠对标记组中的第一叠对标记与第二叠对标记会分别位在基材上的两个不同层中。下部的叠对标记（例如第一叠对标记）与前程图案一起形成在第二叠对标记的下方。上部叠对标记（例如第二叠对标记）则与当程图案一起形成在第一叠对标记的上方，但又不直接接触第一叠对标记。两个叠对标记可能在垂直方向上形成了一种框-套-框的图形，用来指示前程图案和当程图案之间对准的误差。因此传统的叠对标记组并不适合用来作为位在相同的基材表面上的两个不同的布局图案间的定位之用。

因此，当涉及到定位两个位在相同的基材的不同布局图案时，仍然需要一种新颖的叠对标记组以及新颖的对位方法。

发明内容

有鉴于上述的问题，本发明在第一个方面，提出了一种新颖的叠对标记组，用来定位形成在相同的基材表面上的两个不同的布局图案。特别是，这两个叠对标记还会在使用时彼此直接接触。本发明另外还提出了一种用来定位在相同的基材表面上的两个不同的布局图案的方法，其中第一个叠对标记和第二个叠对标记会形成在基材的相同表面上。

本发明的叠对标记组，包括基材、第一叠对标记以及第二叠对标记。位于基材上的第一叠对标记，用来代表第一布局图案。亦同时位于基材上的第二叠对标记，则用来代表第二布局图案。特别是，第一叠对标记会直接接触第二叠对标记。

在本发明的一实施态样中，叠对标记组中的第一布局图案位于基材上，而第二布局图案亦同时位于相同基材上。

在本发明的另一实施态样中，第一布局图案包含多个第一区块而第二布局图案则包含多个第二区块，且第一区块与第二区块彼此交替排列。

在本发明的另一实施态样中，第一叠对标记代表一前程布局图案。

在本发明的另一实施态样中，第二叠对标记代表一当程布局图案。

在本发明的另一实施态样中，第二叠对标记会高于第一叠对标记。

在本发明的另一实施态样中，第一叠对标记是一多边形。

在本发明的另一实施态样中，第一叠对标记是一椭圆形。

在本发明的另一实施态样中，第二叠对标记是一多边形。

在本发明的另一实施态样中，第二叠对标记是一椭圆形。

本发明在第二个方面，另外提出了一种用来定位形成在基材的相同表面上，两种布局图案的新颖方法。首先，提供一基材。其次，形成位于基材上的第一布局图案与第一叠对标记。然后，处理第一叠对标记。继续，形成位于基材上的第二布局图案和第二叠对标记，其中第二叠对标记直接接触第一叠对标记。接下来，定位第二叠对标记。

在本发明的一实施态样中，形成位于基材上的第一布局图案与第一叠对标记更包括以下步骤。首先，形成位于基材上的第一材料层。其次，通过曝光与显影将第一布局图案转移至第一材料层中。

在本发明的另一实施态样中，处理第一叠对标记包括硬烘烤（hard-baking）第一叠对标记。

在本发明的另一实施态样中，形成位于基材上的第二布局图案与第二叠对标记更包括以下步骤。首先，形成位于基材上的第二材料层，使得第二材料层覆盖第一布局图案。其次，通过曝光与显影将第二布局图案转移至第二材料层中。

在本发明的另一实施态样中，第一布局图案与第二布局图案彼此交替排列。

在本发明的另一实施态样中，定位两种布局图案的方法更包括定位第一叠对标记。

在本发明的另一实施态样中，定位第一叠对标记包括数字地记录第一叠对标记的位置。

在本发明的另一实施态样中，定位第一叠对标记包括撷取第一叠对标记的影像。

在本发明的另一实施态样中，定位第一叠对标记又包括以下的步骤。首先，数字地记录第一叠对标记与第二叠对标记在一起的位置。其次，将第一叠对标记与第二叠对标记在一起的位置，与第一叠对标记单独的位置进行比较。

在本发明的另一实施态样中，定位第二叠对标记又包括以下的步骤。首先，撷取第一叠对标记与第二叠对标记在一起的影像。其次，将第一叠对标记与第二叠对标记在一起的影像，与第一叠对标记单独的影像进行比较。

在本发明的另一实施态样中，定位第二叠对标记又包括以下的步骤。首先，光学侦测在一起的第一叠对标记和第二叠对标记，而获得一光学数据。其次，解析此光学数据，而分别定位第一叠对标记与第二叠对标记。

附图说明

图1绘示出本发明的叠对标记组。

图2绘示出叠对标记是各种的形状。

图3至图11绘示出本发明定位两个不同的布局图案的方法。

其中，附图标记说明如下：

100  叠对标记组        135  第一材料层

101  基材              140  第二布局图案

102  表面              141  第二区块

110  第一叠对标记      145  第二材料层

120  第二叠对标记      160  计算机

130  第一布局图案      161  装置

131  第一区块

具体实施方式

本发明在第一个方面，首先提供一种新的叠对标记组。此叠对标记组是适合用来定位在相同的基材表面上的两个不同的布局图案，尤其是在使用节距倍减技术（pitch-doubling technique）时。图1至图2绘示出本发明的叠对标记组。请参考图1，本发明的叠对标记组100包括基材101，第一叠对标记110和第二叠对标记120。基材101可能是一种半导体基材，例如硅，或是多层的基材。多层的基材可能包含多种先前形成的元件，例如互补式金氧半导体（CMOS），接触插塞（contact plug）或层间互连结构（interconnection）。

第一叠对标记110位于基材101的表面102上。第一叠对标记110与第一布局图案130一起形成在基材101的表面102上，用来代表第一布局图案130的相对位置。因此，第一叠对标记110和第一布局图案130可能是相同的材料。

第二叠对标记120也位于相同基材101的表面102上。就像是第一叠对标记110一样，第二叠对标记120和第二布局图案140一起形成在基材101的表面102上，用来代表第二布局图案140的相对位置。同样地，第二叠对标记120和第二布局图案140也可能是相同的材料。

正如图1所绘示，本发明的其中一特征是在于，第一叠对标记110直接接触第二叠对标记120。例如，第一叠对标记110覆盖第二叠对标记120的一部分，所以第一叠对标记110会高于第二叠对标记120，或者是第二叠对标记120可能会覆盖第一叠对标记110的一部分，所以第二叠对标记120会高于第一叠对标记110，这取决于哪个是先形成的。正如图2所绘示，第一叠对标记110或是第二叠对标记120如果不是圆的，那他们可能是其它各种的形状，例如椭圆形，多边形或是十字形的。

在本发明的一个实施例中，第一叠对标记110是与先前所形成的布局图案一同形成的，用来代表位于基材101上前程布局图案的相对位置，而第二叠对标记120则是与当下所形成的布局图案所一起形成的，用来代表位于相同基材101上当程布局图案的相对位置。

在节距倍减方法中，后来所形成的布局图案，是形成在先前所形成的布局图案的附近，而且后来所形成的布局图案，必须与先前所形成的布局图案，以非常高的精确度彼此对齐。在这种情况下，本发明的叠对标记组100即展现出良好的实用性。

在本发明的另一个实施例中，第一布局图案130和第二布局图案140，可能会彼此交替排列。例如，如图1所绘示，第一布局图案130可能会包含多个第一区块131而第二布局图案140则可能会包含多个第二区块141，且第一区块131与第二区块141彼此交替排列。这样的排列方式在节距倍减方法中是特别常见的。

本发明在第二个方面中，还提供了一种定位在同一基材上的两个不同的布局图案的方法，特别是在当使用节距倍减技术时。图3-11图绘示出本发明定位两个不同的布局图案的方法。请参考图3，首先，提供基材101。基材101可能是一种半导体材料，例如硅，而可能使用于节距倍减技术中。其次，第一布局图案130和第一叠对标记110一起形成在基材101上。第一叠对标记110通常作为第一布局图案130的位置参考之用。在基材101上形成第一布局图案130和第一叠对标记110的步骤可能如下。首先，在基材101上形成第一材料层135。第一材料层135可能是光刻胶。然后，将第一布局图案130通过曝光与显影转移到第一材料层135中。显影后，第一材料层135变成具有特定节距（pitch），例如两倍所需的节距，与多个第一区块131的第一布局图案130。

视情况需要，如图4所绘示，要处理第一叠对标记110。例如，第一叠对标记110的处理会将第一叠对标记110的第一材料层135变性，使得第一材料层135和第一叠对标记110的性质不再相同。在本发明的一个实施例中，第一叠对标记110的处理可以是硬烘烤。

在本发明的另一个实施例中，本发明定位两种布局图案的方法，还可以包括视情况需要，预先进行定位第一叠对标记110的步骤。

举例而言，如图5所绘示，定位叠对标记110的步骤可能包括以数字化方式记录第一叠对标记110的位置。例如，是由计算机160依照其坐标来数字化地记录第一叠对标记110的位置。

在另一个例子中，如图6所绘示，定位叠对标记110的步骤，可能包括经由装置161来撷取第一叠对标记110的影像。例如，在显影或硬烘烤后，经由装置161拍摄的图片来记录第一叠对标记110的形状和位置。

接着，在基材101上一起形成第二布局图案140和第二叠对标记120，使得第二叠对标记120能够直接接触第一叠对标记110。在基材101上一起形成第二布局图案140和第二叠对标记120的步骤可能如下。首先，如图7所绘示，将第二材料层145形成在基材101上，使得第二材料层145覆盖第一布局图案130。第二材料层145，也可能是一种光刻胶。然后，如图8所绘示，将第二布局图案140通过曝光与显影转移到第二材料层145中。在显影后，第二材料层145变成具有特定节距与多个第二区块141的第二布局图案140。第二叠对标记120会直接接触第一迭对标记110。例如，第二叠对标记120可能会覆盖第一叠对标记110的一部分。同样地，第二布局图案140具有相隔特定节距的多个第二区块141，使得两个相邻的第一区块131和第二区块141之间的节距是符合需要而且是相同的，然而第二布局图案140并不需要变性。

在本发明的一个实施例中，如图8所绘示，第一布局图案130和第二布局图案140彼此交替排列。例如，第一区块131和第二区块141彼此交替排列。

第一叠对标记110和第二叠对标记120的高度可能不会相同。例如，如图8所绘示，第二叠对标记120可能会覆盖第一叠对标记110的一部分，所以第二叠对标记120会高于第一叠对标记110。又请参考图2，其绘示出第一叠对标记110或是第二叠对标记120如果不是圆的，他们可能是其它各种的形状，例如椭圆形，多边形或是十字形的。

如图9所绘示，定位第二叠对标记120，并和第一叠对标记110进行比较。进行定位和比较可能有多种不同的方式。在本发明的第一个实例中，定位第二叠对标记120的方式可能包括以下几个步骤。

使用计算机160以数码的方式(digitally)记录第二叠对标记120和第一叠对标记110在一起的位置，所以此数字信息即同时代表第二叠对标记120和第一叠对标记110两者在一起。然后，第二叠对标记120和第一叠对标记110的位置（也就是说，第二叠对标记120和第一叠对标记110两者在一起的数字信息），与先前计算机160所数字化记录的第一叠对标记110的数字信息相比较。在减去第一叠对标记110后，第二布局图案140相对于第一布局图案130的叠对结果即显露出来。一般来说，剩下的第二布局图案140的量越少，叠对的结果越好。

在本发明的第二个实例中，第二叠对标记120的定位可能会包括以下几个步骤。首先，如图6所绘示，先由装置161来单独撷取第一叠对标记110的影像。然后，如图10所绘示，再次经由装置161来撷取第一叠对标记110和第二叠对标记120在一起的影像，并和第一叠对标记110的单独影像相比。通过这样的比对，第二布局图案140相对于第一布局图案130的叠对结果即显露出来。一般来说，第二布局图案140与第一叠对标记110重叠的量越多，叠对的结果越好。

在本发明的第三个实例中，第二叠对标记120的定位可能会包括以下几个步骤。首先，如图11所绘示，如果第一叠对标记110经过先前的处理过程时，经由光学装置161使用光学的方法来侦测在一起的第一叠对标记110和第二叠对标记120，而获得了第一叠对标记110和第二叠对标记120在一起的光学数据。由于第一叠对标记110可能有经过先前的处理过程，但是第二叠对标记120一定没有，所以第一叠对标记110和第二叠对标记120在光学上的性质应该是截然不同的。然后，解析此光学数据，即可将第一叠对标记110和第二叠对标记120分别定位，并决定第二叠对标记120相对于第一叠对标记110的叠对状况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种叠对标记组，其特征在于，包含：

基材；

第一叠对标记，其代表一第一布局图案并位于所述基材上；以及

第二叠对标记，其代表一第二布局图案并位于所述基材上，其中所述

第一叠对标记直接接触所述第二叠对标记。

2.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，另包含：

所述第一布局图案，其位于所述基材上;以及

所述第二布局图案，其位于所述基材上。

3.根据权利要求2所述的叠对标记组，其特征在于，所述第一布局图案与所述第二布局图案彼此交替排列。

4.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第一叠对标记代表一前程布局图案。

5.根据权利要求4所述的叠对标记组，其特征在于，所述第二叠对标记代表一当程布局图案。

6.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第二叠对标记高于所述第一叠对标记。

7.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第一叠对标记是一多边形。

8.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第一叠对标记是一椭圆形。

9.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第二叠对标记是一多边形。

10.根据权利要求1所述的叠对标记组，其特征在于，所述第二叠对标记是一椭圆形。

11.一种定位两种布局图案的方法，其特征在于，包含：

提供基材；

形成位于所述基材上的一第一布局图案与一第一叠对标记；

处理所述第一叠对标记；

形成位于所述基材上的一第二布局图案和一第二叠对标记，其中所述第二叠对标记直接接触所述第一叠对标记；以及

定位所述第二叠对标记。

12.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，形成位于所述基材上的所述第一布局图案与所述第一叠对标记的步骤更包括：

形成位于所述基材上的一第一材料层；以及

通过曝光与显影转移所述第一布局图案至所述第一材料层中。

13.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，处理所述第一叠对标记的步骤更包括：

硬烘烤所述第一叠对标记。

14.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，形成位于所述基材上的所述第二布局图案与所述第二叠对标记的步骤更包括：

形成位于所述基材上的一第二材料层，其中所述第二材料层覆盖所述第一布局图案；以及

通过曝光与显影转移所述第二布局图案至所述第二材料层中。

15.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，所述第一布局图案与所述第二布局图案彼此交替排列。

16.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，更包括定位所述第一叠对标记。

17.根据权利要求16所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，定位所述第一叠对标记的步骤包括以数码的方式记录所述第一叠对标记单独的一位置。

18.根据权利要求16所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，定位所述第一叠对标记的步骤包括撷取所述第一叠对标记单独的一影像。

19.根据权利要求17所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，定位所述第二叠对标记的步骤包括：

以数码的方式记录所述第一叠对标记与所述第二叠对标记一起的一位置；以及

将所述第一叠对标记与所述第二叠对标记一起的所述位置，与所述第一叠对标记单独的所述位置进行比较。

20.根据权利要求18所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，定位所述第二叠对标记的步骤包括：

撷取所述第一叠对标记与所述第二叠对标记一起的一影像；以及

将所述第一叠对标记与所述第二叠对标记一起的所述影像，与所述第一叠对标记单独的所述影像进行比较。

21.根据权利要求11所述的定位两种布局图案的方法，其特征在于，定位所述第二叠对标记的步骤包括：

一起光学侦测所述第一叠对标记和第二叠对标记而获得一光学数据；以及

解析所述光学数据，而分别定位所述第一叠对标记与所述第二叠对标记。

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