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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung
und einen Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau, welche den Wafer-Ausrichtungskontrast
gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 18 verbessern können.
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Typischerweise
wird die Ausrichtung des Wafers unter Verwendung einer Ausrichtungsmarkierung
auf dem Halbleiterwafer erzielt. Die Qualität der Ausrichtung hängt mit
dem Aufbau der Ausrichtungsmarkierung zusammen, wie z. B. dem Material,
der Stufenhöhe
oder der Abmessung der Markierung.
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Während der
Wafer verschiedene Prozesse durchläuft, bei denen Schaltkreismuster
auf ihm ausgebildet werden, wird die Integrität der Ausrichtungsmarkierung
auf dem Wafer beeinträchtigt.
Zum Beispiel kann die Stufenhöhe
der Ausrichtungsmarkierung verringert oder zerstört werden, oder die Ausrichtungsmarkierung
kann unsichtbar werden, nachdem undurchsichtige oder reflektierende
Schichten auf der Ausrichtungsmarkierung ausgebildet wurden.
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Wenn
die Ausrichtungsmarkierung einen geringen Reflektionsgrad und eine
unzureichende Stufenhöhe
aufweist, ist es schwierig, die Markierung zu erfassen. Die herkömmlichen
Lösungen,
um beschädigte
Ausrichtungsmarkierungen wiederherzustellen oder zu reparieren,
sind zeitaufwändig
und platzverschwendend.
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Deshalb
wäre es
wünschenswert,
den vergeudeten Platz auf dem Halbleiterwafer zu verringern und
den Bildkontrast der Ausrichtungsmarkierung zu erhöhen.
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Vor
diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine
Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung und einen Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau
bereitzustellen, welche den Bildkontrast der Ausrichtungsmarkierung
verbessern und den von der Ausrichtungsmarkierung belegten Platz verringern.
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Dieses
Ziel wird durch eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung und einen
Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau nach Anspruch 1 oder 18 gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
betreffen entsprechende Weiterentwicklungen und Verbesserungen.
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Wie
deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird,
umfasst die beanspruchte Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung einen
Aufbau, bei dem die Abmessung des Ausrichtungsmusters in der vorhergehenden
Schicht kleiner ist als die des Ausrichtungsmusters in der aktuellen
Schicht. Der beanspruchte Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau umfasst
eine reflektierende Schicht, die unter einem Ausrichtungsmuster
angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung weiter anhand eines Beispiels erläutert, wobei
auf die beigefügte
Zeichnung Bezug genommen wird, in der
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1 schematisch
eine Draufsicht auf eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung zeigt;
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2 schematisch
eine Seitenansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung entlang
einer Linie A-A in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 schematisch
eine Seitenansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung entlang
einer Linie A-A in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 schematisch
eine Schnittansicht des Ausrichtungsmarkierungs-Aufbaus gemäß einem dritten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 schematisch
eine Schnittansicht des Ausrichtungsmarkierungs-Aufbaus gemäß einem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung. 2 zeigt
schematisch eine Schnittansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung
entlang der Linie A-A in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst
eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung 10 ein erstes Ausrichtungsmuster 12 mit
einer Vielzahl von parallelen ersten Streifen 14, die auf einem
Substrat 20 angeordnet sind. Jeder der ersten Streifen 14 weist
eine erste Abmessung auf. Das erste Ausrichtungsmuster 12 und
die ersten Streifen 14 sind durch die gestrichelten Linien
in 1 angedeutet.
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Ein
zweites Ausrichtungsmuster 16 ist direkt über dem
ersten Ausrichtungsmuster 12 angeordnet und überlappt
dieses. Das zweite Ausrichtungsmuster 16 umfasst eine Vielzahl
von parallelen zweiten Streifen 18. Es ist wichtig anzumerken,
dass jeder der zweiten Streifen 18 des zweiten Ausrichtungsmusters 16 eine
zweite Abmessung aufweist, die größer als die erste Abmessung
der ersten Streifen 14 des ersten Ausrichtungsmusters 12 ist.
Gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beziehen sich die erste Abmessung und
die zweite Abmessung auf die Breite jedes ersten Streifens 14 bzw.
jedes zweiten Streifens 18.
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Im
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
jeder der ersten Streifen 14 und jeder der zweiten Streifen 18 rechteckig.
Für eine
genauere Darstellung der ersten Streifen 14 und der zweiten
Streifen 18 sei auf 2 verwiesen.
In 2 ist nur einer der ersten Streifen 14 des
ersten Ausrichtungsmusters 12 und einer der zweiten Streifen 18 des
zweiten Ausrichtungsmusters 16 dargestellt. Die anderen ersten
Streifen 14 und zweiten Streifen 18 wurden der
Einfachheit halber weggelassen. Es sollte klar sein, dass das erste
Ausrichtungsmuster 12 durch Wiederholen des einzelnen ersten,
in 2 gezeigten Streifens 14 gebildet wird,
und das zweite Ausrichtungsmuster 16 durch Wiederholen
des einzelnen zweiten, in 2 gezeigten
Streifens 18 gebildet wird.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der erste Streifen 14 auf
dem Substrat 20 angeordnet. Der erste Streifen 14 ist
vorzugsweise ein rechteckiger Vorsprung auf dem Substrat 20.
Der erste Streifen 14 ist mit einer reflektierenden Schicht 15 bedeckt,
und die reflektierende Schicht 15 erstreckt sich vom ersten
Streifen 14 zur Oberfläche
des Substrats 20. Außerdem
wird die reflektierende Schicht 15 aus zumindest einem Material
gefertigt, das aus der Gruppe bestehend aus Polysilizium, Metall,
Kohlenstoff, Metalsilicid und Siliziumnitrid ausgewählt wird.
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Eine
erste Materialschicht 17, die im Wesentlichen transparent
ist, ist auf der reflektierenden Schicht 15 angeordnet.
Die erste Materialschicht 17 kann aus irgendeinem Material
bestehen, das Licht, wie einen von einem Detektor ausgegebenen Laserstrahl,
hindurchtreten lässt.
Die erste Materialschicht 17 besteht vorzugsweise aus Siliziumoxid.
Der zweite Streifen 18 ist auf der ersten Materialschicht 17 angeordnet,
und der zweite Streifen 18 ist ebenfalls vorzugsweise ein
rechteckiger Vorsprung, der ein reflektierendes Material umfasst.
Zum Beispiel ist der zweite Streifen 18 aus einem Material
gefertigt, das aus der Gruppe bestehend aus Polysilizium, Metall,
Kohlenstoff, Metalsilicid und Siliziumnitrid ausgewählt wird
Der erste Streifen 14 hat eine erste Breite W1 und
der zweite Streifen 18 hat eine zweite Breite W2. Die zweite Breite W2 ist
größer als
die erste Breite W1. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die zweite Breite W2 auch größer als
die Summe der ersten Breite W1 und der Dicke
der reflektierenden Schicht 15. Weiterhin weist der erste
Streifen 14 eine erste Kante E1 auf und
der zweite Streifen 18 weist eine zweite Kante E2 auf, und die erste Kante E1 ist
von der zweiten Kante E2 beabstandet.
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Ein
Abstand D besteht zwischen der ersten Kante E1 und
der zweiten Kante E2. Mit anderen Worten
sind die erste Kante E1 und die zweite Kante
E2 um den Abstand D voneinander getrennt.
Weiterhin liegt der zweite Streifen 18 direkt über dem
ersten Streifen 14 und überlappt
den ersten Streifen 14 vollständig in der Richtung der Breite.
Der Abstand D beträgt
vorzugsweise nicht weniger als 200 nm, um ein möglichst großes Bearbeitungsfenster bereitzustellen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beträgt
die erste Breite W1 1,2 μm und die zweite Breite W2 beträgt
1,6 μm.
Wenn der Ausrichtungsvorgang durchgeführt wird, sind folglich die
Oberfläche
des zweiten Streifens 18 und die reflektierende Schicht 15 auf
dem Substrat 20 dem Licht, das von einem Detektor (nicht
gezeigt) eines Steppers ausgestrahlt wird, ausgesetzt, eine Stufenhöhe H1 zwischen der Oberfläche des zweiten Streifens 18 und
der Oberfläche
der reflektierenden Schicht 15 auf dem Substrat 20 wird
erfasst, und der Ausrichtungskontrast wird während des Vorgangs verbessert.
Die zweite Breite W2 muss größer als
die erste Breite W1 sein, um zu verhindern,
dass das von einem Detektor ausgestrahlte Licht durch die Topographie
des ersten Streifens 14 behindert wird.
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Auch
wenn der erste Streifen 14 im obigen Ausführungsbeispiel
beispielhaft als ein rechteckiger Vorsprung dargestellt ist, kann
der erste Streifen 14 in anderen Fällen ein Grabenmuster, das
im Substrat 20 ausgebildet ist, sein.
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3 zeigt
schematisch eine Schnittansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung entlang der
Linie A-A in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie vorher, sind nur einer der ersten
Streifen 14 des ersten Ausrichtungsmusters 12 und
einer der zweiten Streifen 18 des zweiten Ausrichtungsmusters 16 dargestellt.
Die anderen ersten Streifen 14 und zweiten Streifen 18 wurden
der Einfachheit halber weggelassen. Es sollte klar sein, dass das
erste Ausrichtungsmuster 12 durch Wiederholen des einzelnen
ersten, in 3 gezeigten Streifens 14 gebildet
wird, und das zweite Ausrichtungsmuster 16 durch Wiederholen
des einzelnen zweiten, in 3 gezeigten
Streifens 18 gebildet wird. Der Hauptunterschied zwischen
dem ersten Ausführungsbeispiel
und dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, dass der erste Streifen 14 und der zweite Streifen 18 im
zweiten Ausführungsbeispiel
Grabenmuster statt rechteckige Vorsprünge sind.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der erste Streifen 14 ein
vertieftes Grabenmuster, das in das Substrat 20 geätzt wird.
Der erste Streifen 14 ist mit einer reflektierenden Schicht 15 bedeckt,
und die reflektierende Schicht 15 erstreckt sich vom ersten
Streifen 14 zur Oberfläche
des Substrats außerhalb
des ersten Streifens 14. Eine erste Materialschicht 17,
die im Wesentlichen transparent ist, ist auf dem ersten Streifen 14 und
auf der reflektierenden Schicht 15 angeordnet. Vorzugsweise
besteht die erste Materialschicht 17 aus Siliziumoxid.
Eine zweite Materialschicht 21 ist auf der ersten Materialschicht 17 angeordnet.
Der zweite Streifen 18 ist ein Grabenmuster, das in der
zweiten Materialschicht 21 ausgebildet ist, und die erste
Materialschicht 17 wird durch den zweiten Streifen 18 freigelegt.
Die zweite Materialschicht 21 ist aus einem Material mit
reflektierenden Eigenschaften, wie Polysilizium, Metall, Kohlenstoff,
Metalsilicid oder Siliziumnitrid, gefertigt. Der erste Streifen 14 hat
eine erste Breite W1 und der zweite Streifen 18 hat
eine zweite Breite W2. Die zweite Breite
W2 ist größer als die erste Breite W1. Weiterhin weist der erste Streifen 14 eine
erste Kante E1 auf und der zweite Streifen 18 weist
eine zweite Kante E2 auf, und die erste
Kante E1 ist von der zweiten Kante E2 beabstandet. Ein Abstand D besteht zwischen
der ersten Kante E1 und der zweiten Kante
E2. Mit anderen Worten sind die erste Kante
E1 und die zweite Kante E2 um
den Abstand D voneinander getrennt. Weiterhin beträgt der Abstand
D vorzugsweise nicht weniger als 200 nm, um ein möglichst
großes
Bearbeitungsfenster bereitzustellen. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beträgt
die erste Breite W1 1,2 μm und die zweite Breite W2 beträgt
1,6 μm.
Wenn der Ausrichtungsvorgang durchgeführt wird, sind folglich die
Oberfläche
der zweiten Materialschicht 21 und die reflektierende Schicht 15 auf
dem Substrat 20 dem Licht, das von einem Detektor (nicht
gezeigt) eines Steppers ausgestrahlt wird, ausgesetzt, so dass eine
Stufenhöhe
H2 zwischen der Oberfläche der zweiten Materialschicht 21 und
der Oberfläche
der reflektierenden Schicht 15 auf dem Substrat 20 erfasst
wird, und der Ausrichtungskontrast wird während des Vorgangs verbessert.
Auch wenn der erste Streifen 14 beispielhaft als ein im
Substrat 20 ausgebildetes Grabenmuster dargestellt ist,
kann der erste Streifen 14 in einem anderen Fall ein rechteckiger Vorsprung
auf dem Substrat sein.
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4 zeigt
schematisch eine Schnittansicht eines Ausrichtungsmarkierungs-Aufbaus
gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 gezeigt,
ist der Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau 50 auf einem Substrat 60 mit
einer reflektierenden Schicht 55 darauf ausgebildet. Eine
transparente Schicht 57 ist auf der reflektierenden Schicht 55 ausgebildet.
Ein Ausrichtungsmuster, das zumindest einen rechteckigen Vorsprung 58 umfasst,
ist auf der transparenten Schicht 57 angeordnet. Das Ausrichtungsmuster
kann durch Wiederholen des in 4 gezeigten
rechteckigen Vorsprungs 58 gebildet werden. Die reflektierende Schicht 55 besteht
aus zumindest einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polysilizium, Metal, Kohlenstoff, Metallsilicid und Siliziumnitrid.
Die transparente Schicht 57 kann aus jedem beliebigen Material
bestehen, das Licht, wie ein von einem Detektor ausgestrahlter Laserstrahl,
hindurchtreten lässt.
Vorzugsweise besteht die transparente Schicht 57 aus Siliziumoxid.
Der rechteckige Vorsprung 58 hat eine reflektierende Eigenschaft,
was bedeutet, dass der rechteckige Vorsprung 58 den Laserstrahl
vom Detektor reflektieren kann. Unter bestimmten Umständen kann
die Kante des rechteckigen Vorsprungs 58 den Laserstrahl
ablenken.
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Während des
Ausrichtungsvorgangs werden der rechteckige Vorsprung 58 und
die reflektierende Schicht 55 auf dem Substrat 60 dem
Licht ausgesetzt, das von einem Detektor (nicht gezeigt) eines Steppers
ausgestrahlt wird, so dass eine Stufenhöhe H3 zwischen
der Oberfläche
des rechteckigen Vorsprungs 58 und der Oberfläche der
reflektierenden Schicht 55 auf dem Substrat erfasst wird,
und der Ausrichtungskontrast wird somit verbessert.
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5 zeigt
schematisch eine Schnittansicht des Ausrichtungsmarkierungs-Aufbaus
gemäß einem
vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
und dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
liegt darin, dass das Ausrichtungsmuster eine Vielzahl von Grabenmustern
anstelle der rechteckigen Vorsprünge
im dritten Ausführungsbeispiel
umfasst. Materialien mit ähnlichen
Eigenschaften in 5 werden mit den gleichen Bezugszeichen
wie in 4 bezeichnet. Für genauere Einzelheiten sei
auf 4 verwiesen. Wie in 5 gezeigt,
ist eine reflektierende Schicht 62 auf der transparenten
Schicht 57 angeordnet. Die reflektierende Schicht 62 ist
aus zumindest einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polysilizium, Metal, Kohlenstoff, Metallsilicid und Siliziumnitrid,
gefertigt. Ein Ausrichtungsmuster mit zumindest einem Grabenmuster 58 ist
in einer reflektierenden Schicht 62 auf der transparenten
Schicht 57 ausgebildet. Das Ausrichtungsmuster kann durch
Wiederholen des in 5 gezeigten Grabenmusters 58 ausgebildet
werden.
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Während des
Ausrichtungsvorgangs werden die Oberfläche der reflektierenden Schicht 62 und
die reflektierende Schicht 55 auf dem Substrat 60 dem Licht,
das von einem Detektor (nicht gezeigt) eines Steppers ausgestrahlt
wird, ausgesetzt, und eine Stufenhöhe H4 zwischen
der Oberfläche
der reflektierenden Schicht 62 und der Oberfläche der
reflektierenden Schicht 55 auf dem Substrat 60 wird
erfasst, um so den Ausrichtungskontrast während des Ausrichtungsvorgangs
zu verbessern.
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Gemäß dem ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Breite des ersten Ausrichtungsmusters
kleiner als die des zweiten Ausrichtungsmusters. Auf diese Weise
kann die Stufenhöhe
zwischen der Oberfläche
des zweiten Ausrichtungsmusters und der reflektierenden Schicht auf
dem Substrat von einem Detektor erfasst werden. Außerdem wird
das von einem Detektor ausgestrahlte Licht nicht durch die Topographie
des ersten Ausrichtungsmusters behindert.
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Gemäß dem dritten
und vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gibt es nur ein Ausrichtungsmuster auf
der aktuellen Schicht. Das Ausrichtungsmuster in der vorherigen
Schicht ist optional. Die Stufenhöhe zwischen dem Ausrichtungsmuster
und der reflektierenden Schicht auf dem Substrat kann von einem
Detektor erfasst werden, und der Ausrichtungskontrast kann somit
verbessert werden.
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Alle
Kombinationen und Unterkombinationen der oben beschriebenen Merkmale
fallen ebenfalls unter diese Erfindung.
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Zusammenfassend
offenbart die vorliegende Erfindung eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung,
umfassend: ein erstes Ausrichtungsmuster 12 mit einer Vielzahl
von parallelen ersten Streifen 14 auf einem Substrat 20,
wobei jeder der ersten Streifen 14 eine erste Abmessung
aufweist; und ein zweites Ausrichtungsmuster 16, das direkt über dem
ersten Ausrichtungsmuster 12 angeordnet ist und dieses überlappt,
wobei das zweite Ausrichtungsmuster 16 eine Vielzahl von
zweiten Streifen 18 umfasst, wobei jeder der zweiten Streifen 18 des
zweiten Ausrichtungsmusters 16 eine zweite Abmessung aufweist, die
größer als
die erste Abmessung jedes ersten Streifens 14 des ersten
Ausrichtungsmusters 12 ist.