CN1612055A - 具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法 - Google Patents

具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法，其利用形成于光刻上的四个检测图案来对第一层光阻的曝光情况进行光刻置放判断，其克服了传统程中需要完成第一层与第二层微影光阻图案化后才能对第一光刻置放进行校对的缺陷，进而避免制程成本上的浪费，且根据检测图案的图形的扭曲位置可提供工程师获得更多制程失效的相关信息。

Description

具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法，尤其涉及一种可对第一光阻层进行微影后的光阻检测图案的光刻与其检测方法。
背景技术
目前商业上的微影制程，都是采用步进机来进行光刻图案的转移，来获得较佳的分辨率与较佳的微粒容忍度。但是这种方式最主要的问题是需将一芯片采分区曝光方式，来完成单一层图案化的制作，因此需要进行数十次的曝光，才能完成一晶片上的单一光阻层的制程，因此为了让各层光刻之间的图案的叠放能够准确无误，在微影制程完成后必须对芯片进行一显微镜目检(after develop inspection，ADI)动作，以确保该光刻层次的微影制程合乎规格需求，但在传统的制程里对于光刻是否对准的判断是利用各层光刻间的检测图案叠放结果来作对准的判断，然而，这种方法无法对第一层的图案化曝光状态作监控，易造成当第一层的图案化曝光已有误差，而没有发觉，进而导致制程上的时间浪费，与成本上的耗费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法，其可对第一层的图案化曝光状态作监控。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有微影光阻检测图案的光刻，其包括一布局图案区；以及一位于布局图案区外围的外部图案区，其中该外部图案区上可形成一第一/第二/第三/第四校准图案区，而第一校准图案区的检测图形排列是以第一校准图案区中心为一坐标中心，依序在该区取坐标点(1+4a，0)，(-1-4b，0)，(0，1+4c)，(0，-1-4d)，(1+4e，1+4e)，(-1-4f，-1-4f)，(1+4g，-1-4g)，与(-1-4h，1+4h)，其中a、b、c、d、e、f、g、与h为自然数；第二校准图案区，其检测图形取点的排列是以第二校准图案区中心为一坐标轴中心，在第二校准图案区取点(2+4i，0)，(-2-4j，0)，(0，2+4k)，(0，-2-41)，(2+4m，2+4m)，(-2-4n，-2-4n)，(1+4p，-1-4p)，与(-2-4q，2+4q)，其中i、j、k、l、m、n、p与q为自然数；第三校准图案区，其检测图形取点的排列是以该第三校准图案区中心为一坐标轴中心，在第三校准图案区取点(3+4r，0)，(-3-4s，0)，(0，3+4t)，(0，-3-4u)，(3+4v，3+4v)，(-3-4w，-3-4w)，(3+4z，-3-4z)，(-3-4A，3+4A)，其中r、s、t、u、v、w、z与A为自然数；以及第四校准图案区，其检测图形取点的排列是该第四校准图案区中心为一坐标轴中心，在第四校准图案区取点(4+4B，0)，(-4-4C，0)，(0，4+4D)，(0，-4-4E)，(4+4F，1+4F)，(-4-4G，-4-4G)，(4+4H，-4-4H)，(-4-4I，4+4I)，其中B、C、D、E、F、G、H与I为自然数。
本发明的还提供一种微影光阻检测图案的检测方法，其包括下列步骤：提供一表面具有一光阻层的硅基底；然后使用一由布局图案区与一位于布局图案区外围的外部图案区所构成的光刻，对光阻层进行步进式曝光，其中在外部图案区包含一第一/第二/第三/第四校准图案区，而第一校准图案区，其图形的排列是以第一校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(1+4a，0)，(-1-4b，0)，(0，1+4c)，(0，-1-4d)，(1+4e，1+4e)，(-1-4f，-1-4f)，(1+4g，-1-4g)，(-1-4h，1+4h)在第一校准图案区选取检测图形点，其中a、b、c、d、e、f、g与h为自然数；第二校准图案区，其检测图形排列以第二校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，在第二校准图案区以(2+4i，0)，(-2-4j，0)，(0，2+4k)，(0，-2-4l)，(2+4m，2+4m)，(-2-4n，-2-4n)，(1+4p，-1-4p)，(-2-4q，2+4q)为坐标来进行检测图形取点，其中i、j、k、l、m、n、p与q为自然数；第三校准图案区，其检测图形的排列以第三校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，在第三校准图案区以(3+4r，0)，(-3-4s，0)，(0，3+4t)，(0，-3-4u)，(3+4v，3+4v)，(-3-4w，-3-4w)，(3+4z，-3-4z)，(-3-4A，3+4A)为坐标来进行取点，其中r、s、t、u、v、w、z与A为自然数；以及第四校准图案区，其检测图形的排列以第四校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，在第四校准图案区以(4+4B，0)，(-4-4C，0)，(0，4+4D)，(0，-4-4E)，(4+4F，1+4F)，(-4-4G，-4-4G)，(4+4H，-4-4H)，(-4-4I，4+4I)为坐标来进行取点，其中B、C、D、E、F、G、H与I为自然数；以及最后对该光阻层实施显影，以及同时形成布局图案与光阻检测图案，如此，即可随着步进式曝光的完成，形成用来检测第一层曝光状态监控的检测图形。
本发明可对第一层的图案化曝光状态作监控，其能够提供制程工程师产生对准失效的相关的信息，且此时工程师透过检测图案扭曲的部分，将可判断出哪一步骤(step)产生对准失误，而可进行机台调整动作，因此其能够避免传统制程下因第一层图案化曝光失误所导致后续曝光对准失效所需承担的成本损失。
下面结合附图及较佳的具体实施例对本发明进行进一步的阐明。
附图说明
图1为本发明的光刻区域分布图。
图2至图5为本发明的第一/第二/第三/第四校准图案。
图6至图7为本发明在最佳曝光状态下第一/第二/第三/第四检测图案呈现最佳校准图案。
图8至图9是本发明应用于当右上方的光刻有叠制曝光状态下，检测图案将呈现的状况。
标号说明：
10光刻
12布局图案区
14外部图案区
16第一校准图案区
18第二校准图案区
20第三校准图案区
22第四校准图案区
24第一检测图案
26第二检测图案
28第三检测图案
30第四检测图案
具体实施方式
本发明利用设计于光刻外部图案区的四个校准图案区的不同检测图案来对第一光阻层进行微影后的光刻对准检测，以侦测曝光制程中的光刻的叠置误差情况。
本发明提供一种微影光阻检测图案的光刻10，如图1所示，该光刻10主要分为两个部分，一为位于中央的布局图案区12，与一位于布局图案区12外围的外部图案区14，其中外部图案区14包含有第一校准图案区16、第二校准图案区18、第三校准图案区20与第四校准图案区22，而第一校准图案区16位于图1中，其以点状表示其区域位置，而该区的检测图案可形成一如图2所示的第一检测图案24，其中为方便辨识将该图案24与区域16以相同的点状来表示，且以下各校准区域与检测图案均按照该表示方式，而第一检测图案24的排列是以第一校准图案区16为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(1+4a，0)，(-1-4b，0)，(0，1+4c)，(0，-1-4d)，(1+4e，1+4e)，(-1-4f，-1-4f)，(1+4g，-1-4g)，(-1-4h，1+4h)，为其取图形点的依据，其中a、b、c、d、e、f、g与h为自然数，当a＝b＝c＝d＝e＝f＝g＝h＝0时，其检测图形的图形点为(0，0)，(1，0)，(-1，0)，(0，1)，(0，-1)，(1，1)，(-1，-1)，(1，-1)，(-1，1)。
第二校准图案区18可形成一如图3所示的第二检测图案26，且其图形的排列是以第二校准图案区18为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(2+4i，0)，(-2-4j，0)，(0，2+4k)，(0，-2-4l)，(2+4m，2+4m)，(-2-4n，-2-4n)，(1+4p，-1-4p)，(-2-4q，2+4q)，为其取图形点的依据，其中i、j、k、l、m、n、p与q为自然数，当i＝j＝k＝l＝m＝n＝p＝q＝0时，其检测图形的图形点为(2，0)，(-2，0)，(0，2)，(0，-2)，(2，2)，(-2，-2)，(1，-1)，(-2，2)。
第三校准图案区20可形成一如图4所示的第三检测图案28，且其图形的排列是以第三校准图案区20为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(3+4r，0)，(-3-4s，0)，(0，3+4t)，(0，-3-4u)，(3+4v，3+4v)，(-3-4w，-3-4w)，(3+4z，-3-4z)，(-3-4A，3+4A)，为其取图形点的依据，其中r、s、t、u、v、w、z与A为自然数，当r＝s＝t＝u＝v＝w＝z＝A＝0，其检测图形的图形点为(3，0)，(-3，0)，(0，3)，(0，-3)，(3，3)，(-3，-3)，(3，-3)，(-3，3)。
第四校准图案区22可形成一如图5所示的第四检测图案30，且其图形的排列是以第四校准图案区22为一坐标轴(0，0)中心，以(4+4B，0)，(-4-4C，0)，(0，4+4D)，(0，-4-4E)，(4+4F，4+4F)，(-4-4G，-4-4G)，(4+4H，-4-4H)，(-4-4I，4+4I)，为其取图形点的依据，其中B、C、D、E、F、G、H与I为自然数，当B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I＝0，其检测图形的图形点为(4，0)，(-4，0)，(0，4)，(0，-4)，(4，4)，(-4，-4)，(4，-4)，(-4，4)。
现就本发明所示的光刻来说明本发明在进行微影光阻检测图案的具体实施例，请参阅图6与图7，其为本发明的一最佳实施例，其包括下列步骤：
首先，提供一表面涂布有一光阻层的硅基底，接着使用本发明的光刻10来进行步进式的曝光，现有技术进行步进式的曝光动作时，其用来进行曝光检测的图形会在切割道(scribeline)产生，本发明依照该方法，最佳的曝光结果将如图6所示其外部图案区14将会在切割道(scribe line)叠放，因此随着步进式曝光的进行，第一校准图案区16、第二校准图案区18、第三校准图案区20与第四校准图案区22的图形坐标将重叠而形成依照坐标(0，0)，(1，0)，(-1，0)，(0，1)，(0，-1)，(1，1)，(-1，-1)，(1，-1)，(-1，1)，(2，0)，(-2，0)，(0，2)，(0，-2)，(2，2)，(-2，-2)，(1，-1)，(-2，2)，(3，0)，(-3，0)，(0，3)，(0，-3)，(3，3)，(-3，-3)，(3，-3)，(-3，3)，(4，0)，(-4，0)，(0，4)，(0，-4)，(4，4)，(-4，-4)，(4，-4)，(-4，4)所构成如图7所示的图形，如同”米”字体的对准量测图案。
当对准量测图案的”米”的字体因光刻的叠放有误差而形成如图8所示的检测点(3，0)，(-3，0)，(0，3)，(0，-3)，(3，3)，(-3，-3)，(3，-3)，(-3，3)产生扭曲的情况时，可通过其检测点的坐标推论出该系列检测点是由第三校准图案区所产生的，因而得知其右上角的光刻叠放有了误差，如图9所示光刻叠放情况。
其中为方便说明在图6与图8有产生校准图案区叠置的部分，在图中用编织的网状图形显示。
综上所述，本发明提供一种具有微影光阻检测图案的光刻及其检测方法，其是在光刻的外部图案区形成检测图案，在步进式曝光制程后，对光阻显影后的检测图形进行外观检查(ADI)，以获得制程时第一层光阻层是否有光刻叠制误差，来避免传统制程中因第一光阻层的光刻叠制误差而造成后续制程的成本浪费，且此时工程师可透过检测图案扭曲的部分，将可判断出哪一步骤(step)产生对准失误，而可进行机台调整动作。
以上所述的仅为本发明一较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，凡本领域技术人员所熟知的对本发明等同变化与修饰，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，其包括：
一布局图案区；以及
一外部图案区，其位于该布局图案区的外围，且其上可形成：
一第一校准图案区，其检测图案的排列是以该第一校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(1+4a，0)，(-1-4b，0)，(0，1+4c)，(0，-1-4d)，(1+4e，1+4e)，(-1-4f，-1-4f)，(1+4g，-1-4g)，与(-1-4h，1+4h)在第一校准图案区取检测图形点，其中a、b、c、d、e、f g、与h为自然数；
一第二校准图案区，其检测图形取点的排列是以该第二校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(2+4i，0)，(-2-4j，0)，(0，2+4k)，(0，-2-4l)，(2+4m，2+4m)，(-2-4n，-2-4n)，(1+4p，-1-4p)，与(-2-4q，2+4q)在第二校准图案区取检测图形点，其中i、j、k、l、m、n、p与q为自然数；
一第三校准图案区，其检测图形取点的排列是以该第三校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(3+4r，0)，(-3-4s，0)，(0，3+4t)，(0，-3-4u)，(3+4v，3+4v)，(-3-4w，-3-4w)，(3+4z，-3-4z)，与(-3-4A，3+4A)在第三校准图案区取检测图形点，其中r、s、t、u、v、w、z与A为自然数；以及
一第四校准图案区，其检测图形取点的排列是以该第四图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(4+4B，0)，(-4-4C，0)，(0，4+4D)，(0，-4-4E)，(4+4F，1+4F)，(-4-4G，-4-4G)，(4+4H，-4-4H)，与(-4-4I，4+4I)在第四校准图案区取检测图形点，其中B、C、D、E、F、G、H与I为自然数。
2.根据权利要求1所述的具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，所述a＝b＝c＝d＝e＝f＝g＝h。
3.根据权利要求1所述的具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，其特征在于，所述i＝j＝k＝l＝m＝n＝p＝q。
4.根据权利要求1所述的具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，所述r＝s＝t＝u＝v＝w＝z＝A。
5.根据权利要求1所述的具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，所述B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I。
6.根据权利要求1所述的具有微影光阻检测图案的光刻，其特征在于，所述a＝b＝c＝d＝e＝f＝g＝h＝i＝j＝k＝l＝m＝n＝p＝q＝r＝s＝t＝u＝v＝w＝z＝A＝B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I。
7.一种微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，其包括下列步骤：
提供一硅基底，其上具有一光阻层；
使用一包含有布局图案区与一外部图案区的光刻对该光阻层进行步进式曝光，其中该外部图案区位于该布局图案区的外围，且其上可形成：
一第一校准图案区，其检测图形的排列以该第一校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(1+4a，0)，(-1-4b，0)，(0，1+4c)，(0，-1-4d)，(1+4e，1+4e)，(-1-4f，-1-4f)，(1+4g，-1-4g)，与(-1-4h，1+4h)在第一校准图案区取检测图形点，其中a、b、c、d、e、f、g与h为自然数；
一第二校准图案区，其检测图形排列以该第二校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(2+4i，0)，(-2-4j，0)，(0，2+4k)，(0，-2-4l)，(2+4m，2+4m)，(-2-4n，-2-4n)，(1+4p，-1-4p)，(-2-4q，2+4q)在第二校准图案区取检测图形点，其中i、j、k、l、m、n、p与q为自然数；
一第三校准图案区，其检测图形的排列以该第三校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以坐标(3+4r，0)，(-3-4s，0)，(0，3+4t)，(0，-3-4u)，(3+4v，3+4v)，(-3-4w，-3-4w)，(3+4z，-3-4z)，(-3-4A，3+4A)在第三校准图案区取检测图形点，其中r、s、t、u、v、w、z与A为自然数；以及
一第四校准图案区，其检测图形的排列以该第四校准图案区中心为一坐标轴(0，0)中心，以(4+4B，0)，(-4-4C，0)，(0，4+4D)，(0，-4-4E)，(4+4F，1+4F)，(-4-4G，-4-4G)，(4+4H，-4-4H)，(-4-4I，4+4I)在第四校准图案区取检测图形点，其中B、C、D、E、F、G、H与I为自然数；以及
对该光阻层实施显影，以同时形成布局图案与光阻检测图案。
8.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述a＝b＝c＝d＝e＝f＝g＝h。
9.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述i＝j＝k＝l＝m＝n＝p＝q。
10.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述r＝s＝t＝u＝v＝w＝z＝A。
11.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I。
12.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述a＝b＝c＝d＝e＝f＝g＝h＝i＝j＝k＝l＝m＝n＝p＝q＝r＝s＝t＝u＝v＝w＝z＝A＝B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I。
13.根据权利要求7所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述的检测图案通过一光学仪器检测，用以确定光刻的对准与叠置是否正确。
14.根据权利要求13所述的微影光阻检测图案的检测方法，其特征在于，所述的检测图案将呈现”米”字图案。
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