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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung und einen Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau, welche den Wafer-Ausrichtungskontrast 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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Die US 2009 / 0 032 979 A1 offenbart eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung mit einem ersten Ausrichtungsmuster mit zwei ersten Streifen auf einem Substrat, wobei jeder der ersten Streifen eine erste Abmessung aufweist und mit einem zweiten Ausrichtungsmuster, das direkt über dem ersten Ausrichtungsmuster angeordnet ist und dieses überlappt, wobei das zweite Ausrichtungsmuster zwei zweite Streifen umfasst und jeder der zweiten Streifen des zweiten Ausrichtungsmusters eine zweite Abmessung aufweist, die größer als die erste Abmessung jedes ersten Streifens des ersten Ausrichtungsmusters ist.
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Die JP 2000- 2 52 190 A offenbart einen Ausrichtungsmarkierungs-Aufbau mit einer transparenten Schicht auf einem Substrat und einem Ausrichtungsmuster auf der transparenten Schicht.
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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 13 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
- 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung zeigt;
- 2 schematisch eine Seitenansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung entlang einer Linie A-A in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 schematisch eine Seitenansicht der Ausrichtungsmarkierungs-Anordnung entlang einer Linie A-A in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 4 schematisch eine Schnittansicht des Ausrichtungsmarkierungs-Aufbaus gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 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
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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.
