CN104952844A - 测量标记结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测量标记结构，其包含有一记号图案以及一对设置于该记号图案两侧的辅助条。该记号图案还包含多个片段，该多个片段沿一第一方向排列，该对辅助条则沿该第一方向延伸。

Description

测量标记结构

技术领域

本发明涉及一种测量标记结构，特别是涉及一种整合于片段裁切(segment-cutting)制作工艺的测量标记结构。

背景技术

随着集成电路制作工艺的线宽持续缩小，决定晶片光刻制作工艺的关键因素，除了临界尺寸(critical dimension)之外，另一者即为对准精确度(alignment accuracy)。因为一旦对准精确度降低，将使得前层图案与当层图案无法连贯，而导致元件或整个集成电路的失效。因此，对准精确度的量测在半导体制作工艺中为极重要的一环。也因此，在半导体制作工艺中，多在晶片以及各材料层上设置各种适当的测量标记，例如对准测量标记(alignment measurement mark)或叠对测量标记(overlay measurement mark)等来增加对准精确度。

然而，测量标记本身的图案或结构也可能影响到对准精确度的测量结果。举例来说，在FinFET制作工艺中，在制作用以容置源极/漏极的鳍片层时，在晶片上同时形成的叠对标记常发生边缘粗糙(edge roughness)的问题，而此边缘粗糙的问题在进行叠对记号扫描时，常造成对准或叠对的测量偏差(measurement deviation)，而影响到对准精确度的测量结果。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种测量标记结构，可避免边缘粗糙，并提高对准精确度的测量结果。

本发明，提供一种测量标记结构，该测量标记结构包含有一记号图案(mark pattern)以及一对设置于该记号图案两侧的辅助条(assistant bar)。该记号图案还包含多个片段(segment)，该多个片段沿一第一方向排列，该对辅助条则沿该第一方向延伸。

本发明另提供一种测量标记结构，该测量标记结构包含有一基底、多个设置于该基底上的第一记号图案、以及多对设置于该基底上的第一辅助条。该多个第一记号图案分别夹设于一对第一辅助条之间，且分别包含有多个第一片段。该多个第一片段沿一第一方向排列，该多对第一辅助条则沿该第一方向延伸。

根据本发明所提供的测量标记结构，任一记号图案的两侧都分别设置有延伸方向与记号图案排列方向相同的辅助条。在扫描记号图案时，该多对辅助条可避免记号图案发生边缘粗糙的问题，故可提高对准精确度的测量结果。

附图说明

图1至图4为本发明所提供的一测量标记结构的一第一优选实施例的示意图。

图5为本发明所提供的测量标记结构的一第二优选实施例的示意图。

图6至图7分别为第二优选实施例的一变化型的示意图。

主要元件符号说明

100、100a、100b、100c   测量标记结构

102                     基底

110                     第一轴心图案

112                     第二轴心图案

120                     第一间隙壁

122                     第二间隙壁

130、140                记号图案

130a、140a              片段

132、142                辅助条

D1                      第一方向

D2                      第二方向

L1                      记号图案的长度

L2                      辅助条的长度

S1                      扫描方向

X                       X方向

Y                       Y方向

具体实施方式

请参阅图1至图4，图1至图4为本发明所提供的一测量标记结构的一第一优选实施例的示意图。如图1所示，本优选实施例提供一测量标记结构100，其制作方法首先提供一基底102，基底102上形成多个第一轴心(mandrel)图案110与多个第二轴心图案112。熟悉该项技术的人士应知，测量标记结构的制作与半导体制作工艺中某一特定材料层与元件的制作同步进行，以确保当层与前层以及后层电路图案的是否对准，而得以完成集成电路的建构。而在本优选实施例中，测量标记结构100与FinFET的鳍片层整合制作，故熟悉该项技术的人士应知，在制作第一轴心图案110与第二轴心图案112时，基底100的主动区域（有源区域）内还分别形成多个轴心图案（图未示）。也因此，在本优选实施例中，第一轴心图案110与第二轴心图案112可包含多晶硅，但不限于此。

请继续参阅图1。第一轴心图案110与第二轴心图案112都为长条状图案，且第一轴心图案110与第二轴心图案112交错设置。更重要的是，任一第一轴心图案110的两侧，必定分别设置一第二轴心图案112。另外需注意的是，第二轴心图案112的尺寸甚大于第一轴心图案110的尺寸。第一轴心图案110沿一第一方向D1排列，且各第一轴心图案110沿一第二方向D2延伸；而长条状的第二轴心图案112则沿第一方向D1延伸。如图1所示，第一方向D1与第二方向D2彼此垂直。

请参阅图2。接下来，在基底102上形成一间隙壁层（图未示），间隙壁可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和/或其他蚀刻率异于轴心图案110/112的合适材料。随后对间隙壁层进行一回蚀刻，而在第一轴心图案110与第二轴心图案112的侧壁分别形成第一间隙壁120与第二间隙壁122。如前所述，由于测量记号结构100与FinFET制作工艺整合，且是提供鳍片层与前、后层图案对准精确度的测量，故在形成第一间隙壁120与第二间隙壁122的同时，在基底102的主动区域内的轴心图案的侧壁也分别形成一间隙壁（图未示）。

请参阅图3。在形成第一间隙壁120与第二间隙壁122之后，本优选实施例还移除第一轴心图案110与第二轴心图案112。这样，基底102上剩下空心环状的第一间隙壁120与第二间隙壁122。当然，本优选实施例同时移除主动区域内的轴心图案，故主动区域内也剩下空心环状的间隙壁（图未示）。

请参阅图4。在移除基底102上所有的轴心图案（包含第一轴心图案110、第二轴心图案112与主动区域内未示的轴心图案）之后，还进行一鳍片制作工艺(fin-cutting)步骤。鳍片裁切制作工艺将主动区域内非必要的间隙壁移除，这样主动区域内剩余的间隙壁定义用以形成元件如源极/漏极的鳍片层的位置、宽度与间隔(pitch)等特征。值得注意的是，此一鳍片裁切步骤同时移除部分第一间隙壁120与部分第二间隙壁122，而在基底100上形成如图4所示的多个记号图案130与多个辅助条132，而记号图案130与辅助条132即构成本优选实施例所提供的测量标记结构100。

请再参阅图4。需注意的是，本优选实施例所提供的测量标记结构100包含多个记号图案130与多对辅助条132。记号图案130分别包含多个片段130a，而辅助条132与各记号图案130的片段130a都包含长条状图形，各片段130a沿第一方向D1排列，并沿第二方向D2延伸；而各辅助条132则沿第一方向D1延伸。如前所述，第一方向D1与第二方向D2彼此垂直。各记号图案130具有一长度L1，该长度L1为其片段130a的宽度与片段130a的间隔宽度的总和；而辅助条132则具有一长度L2。如图4所示，辅助条132的长度L2大于记号图案130的长度L1。

请继续参阅图4。根据本优选实施例，各对辅助条132设置于记号图案130的两侧。换句话说，各记号图案130分别夹设于一对辅助条132之间。因此，各记号图案130通过二个分属不同对的辅助条132与基底102彼此分离；而此二个不同对的辅助条132则通过基底102彼此分离。如图4所示，任一记号图案130与其两侧的一对辅助条132构成一梯状(ladder)图形：记号图案130的片段130a构成梯状图形的梯级，而该对辅助条132该梯状图形的梯架。另外需注意的是，记号图案130的各片段130a与记号图案130两侧的该对辅助条132实体上彼此分离，并不接触。

根据本优选实施例，第一方向D1垂直一扫描方向S1，而第二方向D2平行扫描方向S1。因此，任一记号图案130内的各片段130a都平行扫描方向S1，而各辅助条132都垂直扫描方向S1。另外需注意的是，在本优选实施例中，记号图案130为在扫描测量标记结构100具有实际意义的结构。举例来说，在测量叠对精确度时，即是扫描记号图案130并将其与前层或后层的测量标记比对。更重要的是，由于本优选实施例所提供的测量标记结构100中，任一记号图案130的两侧都设置有垂直于扫描方向S1的辅助条132。也就是说，凡是延伸方向平行于扫描方向S1的片段130a的两端，都设置有垂直于扫描方向S1的辅助条132。而辅助条132的设置可避免记号图案130两侧发生边缘粗糙的问题，故可有效地提高对准精确度的测量结果。

请参阅图5，图5为本发明所提供的测量标记结构的一第二优选实施例的示意图。首先需注意的是，第二优选实施例中与第一优选实施例相同的组成元件包含相同的符号说明，以及相同的空间关系，且可通过相同的制作工艺步骤形成于基底102上，故在此不再赘述。第二优选实施例与第一优选实施例不同之处在于，第二优选实施例所提供的测量标记结构100a还包含多个记号图案140与多对辅助条142设置于基底102上，且记号图案140分别夹设于一对辅助条142之间。记号图案140分别包含多个片段140a，且片段140a与辅助条142都为长条形图形。更重要的是，记号图案140的片段140a沿第二方向D2排列，而辅助条142则沿第二方向D2延伸。另外，记号图案140的各片段140a沿第一方向D1延伸。另外，辅助条142的长度大于记号图案140的长度（片段140a的宽度与片段140a的间隔宽度的总和）。任一记号图案140与其两侧的辅助条142也构成一梯状图形：记号图案140的片段140a构成梯状图形的梯级，而该对辅助条142则构成梯状图形的梯架。另外需注意的是，记号图案140的各片段140a、辅助条142、记号图案130的各片段130a与辅助条132实体上彼此分离并不接触。

在本优选实施例中，第一方向D1平行Y方向；而第二方向D2则平行X方向。故本优选实施例提供了排列方向平行Y方向的记号图案130，以及排列方向平行X方向的记号图案140。同理，本优选实施例还提供了延伸方向平行Y方向的辅助条132，以及延伸方向平行X方向的辅助条142，且任一记号图案130/140的两侧都分别设置有辅助条132/142。因此，不论是在X方向或Y方向上，本优选实施例都可通过记号图案130/140两侧的辅助条132/142避免记号图案130/140发生边缘粗糙的问题，故可有效地改善对准精确度的测量结果。

另外请参阅图6至图7，图6至图7分别为第二优选实施例的一变化型的示意图。如图6与图7所示，本优选实施例所提供的测量标记结构100b与测量标记结构100c都包含多个记号图案130与记号图案140，记号图案130沿Y方向排列，记号图案140则沿X方向排列。各记号图案130包含多个片段130a，同理各记号图案140包含多个片段140a。更重要的是，任一记号图案130夹设于一对辅助条132之间，任一记号图案140则夹设于一对辅助条142之间。辅助条132沿Y方向延伸，而辅助条142则沿X方向延伸。另外需注意的是，辅助条132的长度大于记号图案130的长度（包含片段130a的宽度与片段130a的间隔宽度），同理辅助条142的长度大于记号图案140的长度（包含片段140a的宽度与片段140a的间隔宽度）。

熟悉该项技术的人士应知，在半导体制作工艺中，测量标记优选为能同时提供X方向与Y方向的对准精确度，故第二优选实施例及其变化型所提供的测量标记结构100a、100b与100c可满足X方向与Y方向对准需求。且根据记号图案130、辅助条132、记号图案140与辅助条142的排列组合，本发明所提供测量标记结构100a～100c可包含不同的图形，且不限于测量标记结构100a～100c所例示的图形。也就是说，本优选实施例可满足各种测量标记的需求。

根据本发明所提供的测量标记结构，无论在X方向或Y方向上，凡是有测量意义的记号图案的两侧都分别设置有延伸方向与记号图案排列方向相同的辅助条。在扫描测量标记结构时，该多对辅助条可避免记号图案发生边缘粗糙的提高，故可提高对准精确度的测量结果。此外，本发明所提供的测量标记结构更不限于FinFET的鳍片层制作工艺，凡采用片段裁切(segment-cutting)方法的半导体制作工艺都可形成如本发明所提供的测量标记结构，故本发明所提供的测量标记结构还具有极佳的制作工艺弹性与应用性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种测量标记结构，包含有：

记号图案(mark pattern)，包含有多个片段(segment)，且该多个片段沿一第一方向排列；以及

一对辅助条(assistant bar)，设置于该记号图案的两侧，且该对辅助条沿该第一方向延伸。

2.如权利要求1所述的测量标记结构，其中该第一方向与一扫描方向垂直。

3.如权利要求2所述的测量标记结构，其中该多个片段沿一第二方向延伸，且该第二方向垂直于该第一方向。

4.如权利要求1所述的测量标记结构，其中该记号图案与该对辅助条形成一梯状图形。

5.如权利要求4所述的测量标记结构，其中该记号图案的该多个片段构成该梯状图形的梯级，而该对辅助条构成该梯状图形的梯架。

6.如权利要求1所述的测量标记结构，其中该记号图案的该多个片段与该对辅助条彼此分离。

7.如权利要求1所述的测量标记结构，其该对辅助条的一长度大于该记号图案的一长度。

8.一种测量标记结构，包含有：

基底；

多个第一记号图案，设置于该基底上，该多个第一记号图案分别包含有多个第一片段，该多个第一片段沿一第一方向排列；以及

多对第一辅助条，设置于该基底上，该多个第一记号图案分别夹设于一对第一辅助条之间，且该多对第一辅助条沿该第一方向延伸。

9.如权利要求8所述的测量标记结构，其中该第一方向垂直一扫描方向。

10.如权利要求8所述的测量标记结构，其中各该第一记号图案的该多个第一片段都沿一第二方向延伸，且该第二方向垂直于该第一方向。

11.如权利要求10所述的测量标记结构，还包含：

多个第二记号图案，设置于该基底上，该多个第二记号图案分别包含有多个第二片段，且该多个第二片段沿该第二方向排列；以及

多对第二辅助条，设置于该基底上，该多个第二记号图案分别夹设于一对第二辅助条之间，且该多对第二辅助条沿该第二方向延伸。

12.如权利要求11所述的测量标记结构，其中该多个第一记号图案、该多对第一辅助条、该多个第二记号图案与该多对第二辅助条彼此分离。

13.如权利要求8所述的测量标记结构，其中各该第一记号图案通过二个不同对的第一辅助条与该基底彼此分离。

14.如权利要求13所述的测量标记结构，其中不同对的该多个第一辅助条通过该基底彼此分离。

15.如权利要求8所述的测量标记结构，其中任一该第一记号图案与该第一记号图案两侧的该对第一辅助条形成一梯状图形。

16.如权利要求15所述的测量标记结构，其中该多个第一记号图案的该多个第一片段构成该梯状图形的梯级，而该多对第一辅助条构成该梯状图形的梯架。

17.如权利要求16所述的测量标记结构，其中该多个第一记号图案的该多个第一片段与该多对第一辅助条彼此分离。

18.如权利要求8所述的测量标记结构，其中该多对第一辅助条的一长度大于该多个第一记号图案的一长度。