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Verschiedene Ausführungsformen betreffen Ausrichtungsmarken und ein Halbleiter-Werkstück.
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Moderne Halbleitervorrichtungen wie zum Beispiel integrierte Schaltungsvorrichtungen (IC-Vorrichtungen) oder Chips werden typischerweise durch Verarbeiten eines Halbleiterträgers, z. B. eines Wafers, hergestellt. Integrierte Schaltungen können mehrere Schichten aufweisen, z. B. eine oder mehrere halbleitende, isolierende und/oder leitende Schichten, die übereinander gestapelt sein können. In diesem Zusammenhang kann das Überlagern (Ausrichten) einer oberen Schicht auf einer unteren Schicht wichtig sein. Ausrichtungsmarken können typischerweise für die Ausrichtung verwendet werden, zum Beispiel beim lithografischen Ausrichten definierter Schichten, z. B. mittels eines Steppers oder Scanners.
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Eine Ausrichtungsmarke gemäß verschiedener Ausführungsformen kann ein längliches Muster aufweisen, das einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt und einen zentralen Abschnitt, der zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist, aufweist, wobei der erste Endabschnitt und/oder der zweite Endabschnitt eine größere Breite als der zentrale Abschnitt aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder des ersten Endabschnitt und zweiten Endabschnitts eine größere Breite als der zentrale Abschnitt auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine vertikale Abmessung auf, die größer als oder gleich etwa 0,2 μm ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine vertikale Abmessung in dem Bereich von etwa 0,2 μm bis etwa 2 μm auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine Länge auf, die größer als oder gleich etwa 20 μm ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine Länge in dem Bereich von etwa 20 μm bis etwa 40 μm auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der zentrale Abschnitt eine Breite in dem Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das längliche Muster als Steg konfiguriert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das längliche Muster als Graben konfiguriert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine H-Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine Seitenwand des länglichen Musters eine konkave Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine Endfläche des länglichen Musters eine konkave Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Endabschnitt, der eine größere Breite als der zentrale Abschnitt aufweist, erste und zweite seitliche Vorsprünge auf, die spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längsachse des länglichen Musters angeordnet sind.
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Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Ausrichtungsmarke bereit, die Folgendes aufweist: ein längliches Muster, das einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist und einen zentralen Abschnitt, der sich zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt erstreckt, wobei der erste Endabschnitt und/oder der zweite Endabschnitt eine Form aufweist, die zum Reduzieren einer Variation der Differenz zwischen einem Dickenprofil einer Resistschicht konfiguriert ist, die an dem länglichen Muster in dem zentralen Abschnitt abgeschieden werden soll, und einem Dickenprofil der Resistschicht, die an dem länglichen Muster in dem ersten Abschnitt und/oder dem zweiten Abschnitt abgeschieden werden soll.
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Verschiedene Ausführungsformen stellen ein Halbleiter-Werkstück bereit, das Folgendes aufweist: mindestens eine Ausrichtungsmarke, die ein längliches Muster aufweist, das einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist und einen zentralen Abschnitt, der zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist, wobei der erste Endabschnitt und/oder der zweite Endabschnitt eine größere Breite als der zentrale Abschnitt aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder des ersten Endabschnitts und zweiten Endabschnitts eine größere Breite als der zentrale Abschnitt auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das längliche Muster als Steg konfiguriert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das längliche Muster als Graben konfiguriert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das längliche Muster eine H-Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine Seitenwand des länglichen Musters eine konkave Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine Endfläche des länglichen Musters eine konkave Form auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Endabschnitt, der eine größere Breite als der zentrale Abschnitt aufweist, erste und zweite seitliche Vorsprünge auf, die spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längsachse des länglichen Musters angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Halbleiter-Werkstück ein Wafer.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Wafer einen Kerbbereich auf; und die mindestens eine Ausrichtungsmarke ist in dem Kerbbereich angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die mindestens eine Ausrichtungsmarke als Feinausrichtungsmarke des Wafers konfiguriert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Halbleiter-Werkstück mehrere Ausrichtungsmarken auf, wobei jede Ausrichtungsmarke der mehreren Ausrichtungsmarken ein längliches Muster aufweist, das einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist und einen zentralen Abschnitt, der zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist, wobei der erste Endabschnitt und/oder der zweite Endabschnitt eine größere Breite aufweist als der zentrale Abschnitt.
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In den Zeichnungen beziehen sich in den verschiedenen Ansichten ähnliche Bezugszeichen im Allgemeinen auf gleichen Elemente. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei der Schwerpunkt stattdessen im Allgemeinen auf der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung liegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1A eine Gruppe typischer Feinausrichtungsmarken;
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1B und 1C Querschnittansichten typischer Feinausrichtungsmarken;
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1D und 1E Draufsichten auf typische Feinausrichtungsmarken;
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1F eine Querschnittsansicht einer typischen Feinausrichtungsmarke;
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2A eine Draufsicht auf eine typische Feinausrichtungsmarke und ein Interferenzmuster;
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2B eine Feinausrichtungsmarke mit einheitlichem Interferenzmuster;
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3A eine Draufsicht auf eine typische Feinausrichtungsmarke;
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3B bis 3F Draufsichten auf Ausrichtungsmarken gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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4 eine Draufsicht auf eine Ausrichtungsmarke gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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5 eine Draufsicht auf ein Halbleiter-Werkstück, das mindestens eine Ausrichtungsmarke gemäß den verschiedenen Ausführungsformen aufweist;
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6 eine Darstellung eines Ausrichtungsverfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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7A eine Vorausrichtungsmarke;
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und 7B eine Feinausrichtungsmarke, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen gesetzt wurde.
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Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug, die beispielhaft spezifische Details und Ausführungsformen darstellen, durch welche die Erfindung ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsformen sind hinlänglich im Detail beschrieben, sodass ein Fachmann dazu in der Lage ist, die Erfindung auszuführen. Andere Ausführungsformen können benutzt werden und Veränderungen an Struktur, Logik und Elektrik vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen sich nicht unbedingt gegenseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu erzeugen.
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Das Wort „beispielhaft” soll hierin „als Beispiel, Exemplar oder Illustration dienend” bedeuten. Jede Ausführungsform oder Ausgestaltung, die hierin als „beispielhaft” beschrieben wird, ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft in Bezug auf andere Ausführungsformen oder Ausgestaltungen auszulegen.
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Das Wort „auf/über”, das hierin verwendet wird, um das Bilden eines Merkmals zu beschreiben, z. B. eine Schicht „auf einer Seite oder Oberfläche, kann hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, „direkt auf” etwas ausgebildet ist, z. B. in direktem Kontakt mit der besagten Seite oder Oberfläche. Das Wort „auf/über”, kann hierin auch verwendet werden, um das Bilden eines Merkmals zu beschreiben, z. B. eine Schicht „auf” einer Seite oder Oberfläche, und kann verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, „indirekt auf” der besagten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und der ausgebildeten Schicht angeordnet sein können.
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Auf die gleiche Weise kann das Wort „abdecken”, das hierin verwendet wird, ein Merkmal beschreiben, das über etwas angeordnet ist, z. B. eine Schicht, die eine Seite oder Oberfläche „abdeckt”, kann aber auch verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, über und in direktem Kontakt mit der besagten Seite oder Oberfläche angeordnet sein kann. Das Wort „abdecken”, kann hierin auch verwendet werden, um ein Merkmal zu beschreiben, das über einem anderen angeordnet ist, z. B. eine Schicht, die eine Seite oder Oberfläche, „abdeckt”, und kann verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Merkmal, z. B. die Schicht, über und in indirektem Kontakt mit der besagten Seite oder Oberfläche angeordnet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und der abdeckenden Schicht angeordnet sein können.
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Verschiedene Faktoren können zu verzerrten optischen Interferenzmustern führen, die während des Auslesens oder Erfassens der Ausrichtungsmarken bei der Ausrichtung von Lithografieschichten mit einem Stepper oder Scanner erzeugt werden. Diese Faktoren können von der Ausrichtungslampe oder dem Laser, der Ausrichtungsmarkengestaltung, Tiefe oder Ecken, Resistdicke und den darunter liegenden Schichten verursacht werden. Aufgrund der topologischen Unterschiede können Variationen der Resistdicke auf der Waferoberfläche und an den Rändern der topologischen Merkmale vorliegen, nämlich an den Rändern der Ausrichtungsmarken, was zu verzerrten optischen Interferenzmustern führen kann. Diese Verzerrungen können Ungenauigkeiten bei der Ausrichtung des Wafers während der litografischen Exposition verursachen.
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1A zeigt eine Draufsicht 110 auf eine typische Feinausrichtungsmarkensatzgestaltung 102, die zur Feinausrichtung verwendet werden kann. Der Feinausrichtungsmarkensatz 102 kann mehrere Ausrichtungsmarken 104 aufweisen, die jeweils im Wesentlichen rechteckig sein können. Der Feinausrichtungsmarkensatz 102 kann auf einem Halbleiter-Werkstück 106 ausgebildet sein, zum Beispiel in einem Rand- oder Grenzbereich 108 des Halbleiter-Werkstücks 106 oder in dem Rand- oder Kerbbereich eines Chips in einem Wafer. Das Halbleiter-Werkstück 106 kann ein Halbleiter-Wafersubstrat aufweisen oder sein, z. B. ein Silizium-Wafer.
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1B zeigt eine Querschnittsansicht 120 einer Ausrichtungsmarke 104. Die Ausrichtungsmarke 104 (auch als Fenstergestaltung bezeichnet) kann einen Ausrichtungsgraben 112 aufweisen, der in dem Halbleiter-Werkstück 106 ausgebildet sein kann. Für ein Ausrichtungsverfahren, z. B. in einem Stepper oder Scanner, kann die Resistschicht 114 an einer Oberfläche des Halbleiter-Werkstücks 106 abgeschieden sein und daher den Feinausrichtungsmarkensatz 102 und die Ausrichtungsmarken 104 abdecken. Wie in Ansicht 120 dargestellt, können Variationen der Dicke der Resistschicht 114 an den topologischen Rändern, z. B. an Rand 116 des Ausrichtungsgrabens 112, zu verschiedenen Interferenzen des Ausrichtungslichtes oder Lasers führen.
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In einem anderen Beispiel, wie in der Querschnitt-Teilansicht 130 aus 1C, kann die Ausrichtungsmarke 104 (die auch als Inselausgestaltung bezeichnet wird) einen Ausrichtungspfosten 118 aufweisen. Wie in Ansicht 130 dargestellt, können Variationen der Dicke der Resistschicht 114 an den topologischen Rändern, z. B. an Rand 122 des Ausrichtungspfostens 118, ebenfalls zu verschiedenen Interferenzen des Ausrichtungslichtes oder Lasers führen.
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1D und 1E zeigen Draufsichten 140 bzw. 150 auf die Ausrichtungsmarke 104. 1F zeigt die Querschnittsansicht 160 der Ausrichtungsmarke 104, wobei die Resistschicht 114 über der Ausrichtungsmarke 104 angeordnet sein kann. Allgemein können die Variationen der Dicke von Resistschicht 114 an den Ecken 124A, 124B, 124C, 124D und/oder in der Nähe der Ecken 124A, 124B, 124C, 124D, d. h. den Randbereichen 128 der Ausrichtungsmarke 104, unterschiedlich zu der Dicke in der Mitte 126 der Ausrichtungsmarke 104 sein. Die Schwankungen der Dicke der Resistschicht 114 können von mindestens zwei Seiten in den Ecken jeder Ausrichtungsmarke 104 betroffen bzw. beeinflusst sein. Zum Beispiel kann die Dicke der Resistschicht 114 an der Ecke 124A von mindestens den Seiten 132 und 134 der Ausrichtungsmarke 104 beeinflusst sein. Die Dicke der Resistschicht 114 auf einer Oberfläche des Werkstücks 106, die mit „tr” in 1F angegeben ist, kann in dem Bereich zwischen etwa 0,5 μm bis etwa 3 μm liegen. Wie in 1E und 1F dargestellt, wird der Wert und/oder die Dicke der Resistschicht 114 im Mittenbereich 126 der Ausrichtungsmarke 104 mit der Linie 136 angezeigt. Der Wert und/oder die Dicke der Resistschicht 114 in dem Randbereich 128 der Ausrichtungsmarke 104 wird durch die gestachelte Linie 138 angezeigt. Wie dargestellt, kann in der Querschnitt-Teilansicht 160 aus 1F die Dicke der Resistschicht 114 in dem Mittenbereich (Linie 136) kleiner sein als in dem Randbereich (gestrichelte Linie 138).
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Die Auswirkung der Dickenvariationen, die in 1A bis 1E beschrieben sind, sind in 2A dargestellt. 2A zeigt eine Draufsicht 210 auf die Ausrichtungsmarke 104 und ein Inteferenzmuster 239 aufgrund der Dickenvariationen in der Resistschicht, die über der Ausrichtungsmarke 104 angeordnet ist. Aufgrund der Variation der Resistschichtdicke wird ein verzerrtes, elliptisches Interferenzmuster 239 erhalten, wenn die Ausrichtungsmarke 104 von einem Laser oder einer Ausrichtungslampe beleuchtet wird, z. B. einem HeNe-Laser oder einer Breitbandlampe. Derzeitige Systeme begnügen sich normalerweise mit den verzerrten Interferenzmustern während der Ausrichtung, die typischerweise zu großen Ausrichtungs- und Justierfehlern führt, insbesondere, wenn die Fehler bei vorherigen Werten für die künftige Justierung oder Ausrichtung verwendet werden.
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2B zeigt die Ausrichtungsmarke 204, wobei ein idealerweise einheitliches Interferenzmuster 241 von den Mittenbereichen der Ausrichtungsmarke bis zu den und einschließlich der Randbereiche der Ausrichtungsmarke erhalten werden kann. Zum Erreichen des idealen einheitlichen Interferenzmusters 241 wie in 2B dargestellt, können unterschiedliche Ausrichtungsmarken erforderlich sein.
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3B bis 3F zeigen Ausrichtungsmarken 304, z. B. Ausrichtungsmarke 3041, z. B. Ausrichtungsmarke 3042, z. B. Ausrichtungsmarke 3043, z. B. Ausrichtungsmarke 3044, z. B. Ausrichtungsmarke 3045 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ausrichtungsmarken 304 die Verzerrung der Interferenzmuster während der Abbildung der Ausrichtungsmarken vermeiden oder verhindern und ein idealerweise einheitliches Interferenzmuster 241 erreichen, das gemäß 2B beschrieben wurde (oder ein Interferenzmuster, das wesentlich näher an dem idealerweise einheitlichen Muster ist als das Interferenzmuster, das mit den herkömmlichen Ausrichtungsmarken erhalten wird). 3A zeigt die Ausrichtungsmarke 104, die bereits zuvor beschrieben wurde, die zu ungleichmäßigen Interferenzmuster bei der Abbildung der Ausrichtungsmarke 104 führen kann, und soll hierin zum Vergleich dienen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede Ausrichtungsmarke 304, z. B. jede von Ausrichtungsmarke 3041, 3042, 3043, 3044, 3045 Folgendes einschließen: ein längliches Muster 342, das einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweist, und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Der erste Endabschnitt 344 und/oder der zweite Endabschnitt 346 kann eine Form aufweisen, die zum Reduzieren einer Differenz zwischen einem Dickenprofil einer auf das längliche Muster 342 abzuscheidenden Resistschicht 114 (nicht dargestellt) in dem zentralen Abschnitt 348 und einem Dickenprofil der auf das längliche Muster 342 abzuscheidenden Resistschicht 114 des einen ersten Endabschnitts 344 und/oder zweiten Endabschnitts 346 konfiguriert ist. Zum Beispiel können der erste Endabschnitt 344 und/oder der zweite Endabschnitt 346 eine Form aufweisen, die zum Reduzieren einer Differenz zwischen den Dickenprofilen 136 und 138 aus 1F konfiguriert ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ausrichtungsmarke 304, z. B. jede der Ausrichtungsmarken 3041, 3042, 3043, 3044, 3045 Folgendes einschließen: ein längliches Muster 342, das einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten 346 Endabschnitt und einen zentralen Abschnitt 348 aufweist, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Der erste Endabschnitt 344 und/oder der zweite Endabschnitt 346 kann eine größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen. Mit anderen Worten kann der erste Endabschnitt 344 die Breite w1, der zweite Endabschnitt 346 die Breite w2 und der zentrale Abschnitt 348 die Breite wc aufweisen, wobei w1 und/oder w2 größer als wc ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann jeder des ersten Endabschnitts 344 und zweiten Endabschnitts 346 einen größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen. Zum Beispiel können sowohl w1 als auch w2 größer als wc sein.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann das längliche Muster 342 eine vertikale Abmessung aufweisen, z. B. eine obere Abmessung oder unteren Abmessung des länglichen Musters 342 als Steg oder Pfosten, der sich von einer Oberfläche des Wafers erstreckt oder davon herausragt oder z. B. als Aussparung, die von der Waferoberfläche gemessen wird. Die vertikale Abmessung, z. B. eine Pfostenhöhe oder eine Tiefe der Aussparung können größer als oder gleich etwa 0,2 μm sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das längliche Muster 342 eine vertikale Abmessung in dem Bereich von etwa 0,2 μm bis etwa 2 μm aufweisen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann das längliche Muster 342 eine Länge le aufweisen, die größer oder gleich 20 μm sein kann, z. B. in dem Bereich von etwa 20 μm bis etwa 40 μm, z. B. etwa 25 μm bis etwa 35 μm, z. B. etwa 30 μm.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann der zentrale Abschnitt eine Breite wc in dem Bereich von etwa 3 μm bis etwa 5 μm aufweisen, z. B. in dem Bereich von etwa 3,5 μm bis etwa 4,5 μm, z. B. etwa 4 μm.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann der zentrale Bereich eine Länge aufweisen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen können sowohl der erste Endabschnitt 344 als auch der zweite Endabschnitt 346 eine Breite w1 bzw. w2 aufweisen, die jeweils in dem Bereich von 5 μm bis etwa 15 μm liegt, z. B. von etwa 8 μm bis etwa 15 μm, z. B. etwa 9 μm bis etwa 14 μm, z. B. von etwa 8 μm bis etwa 10 μm.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann das längliche Muster 342 als Steg konfiguriert sein, wie ein Vorsprung, z. B. ein Pfosten, wie in 118 in 1C dargestellt.
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Gemäß einigen Ausführungsformen, bei denen das das längliche Muster 342 als ein Steg konfiguriert ist, kann der Steg eine Länge le aufweisen, die größer oder gleich etwa 20 μm sein kann, z. B. in dem Bereich von etwa 20 μm bis etwa 40 μm, z. B. in dem Bereich von etwa 25 μm bis etwa 35 μm, z. B. etwa 30 μm. Der Steg kann eine Höhe, z. B. eine vertikale Abmessung, von größer als oder gleich etwa 0,2 μm aufweisen, z. B. in dem Bereich von etwa 0,2 μm bis etwa 2 μm.
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Gemäß anderen Ausführungsformen kann das längliche Muster 342 als Graben konfiguriert sein, z. B. als Aussparung, wie durch 112 in 1B dargestellt.
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Gemäß einigen Ausführungsformen, bei denen das das längliche Muster 342 als ein Graben konfiguriert ist, kann der Graben eine Länge le aufweisen, die größer oder gleich etwa 20 μm ist, z. B. in dem Bereich von etwa 20 μm bis etwa 40 μm, z. B. in dem Bereich von etwa 25 μm bis etwa 35 μm, z. B. etwa 30 μm. Der Graben kann eine Tiefe, z. B. eine vertikale Abmessung, von größer als oder gleich etwa 0,2 μm aufweisen, z. B. in dem Bereich von etwa 0,2 μm bis etwa 2 μm.
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Wie in der Draufsicht 320 aus 3B dargestellt, kann das längliche Muster 3421 der Ausrichtungsmarke 3041 eine H-Form aufweisen. Mit anderen Worten kann das längliche Muster 3421 der Ausrichtungsmarke 3041 eine T-Form (oder Hammerkopfform) an jedem der gegenüberliegenden Enden aufweisen. Das längliche Muster 3421 der Ausrichtungsmarke 3041 kann einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweisen und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann eine größere Breite w1 bzw. w2 als der zentrale Abschnitt 348 wc aufweisen.
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Wie in der Draufsicht 330 aus 3C dargestellt, kann das längliche Muster 3422 der Ausrichtungsmarke 3042 ebenfalls eine H-Form aufweisen.
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Das längliche Muster 3422 der Ausrichtungsmarke 3042 kann ebenfalls einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweisen und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann eine größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen. Des Weiteren kann jeder Endabschnitt 344 der Ausrichtungsmarke 3042 erste seitliche Vorsprünge 352 und zweite seitliche Vorsprünge 354 aufweisen, die spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längsachse 356 des länglichen Musters 342 angeordnet sind. Sowohl der erste Endabschnitt 344 als auch der zweite Endabschnitt 346 können eine Kerbe 361 aufweisen. Die Kerbe 361 kann im Wesentlichen zentral in jedem der Endabschnitte 344 angeordnet sein, um einzelne Vorsprünge zu erzeugen, wie den ersten seitlichen Vorsprung 352 und den zweiten seitlichen Vorsprung 354, die sich weg von oder nach außen von dem zentralen Abschnitt 348 erstrecken können, so dass die Breite w1 bzw. w2 des Endabschnitts 344 bzw. 346, der die ersten seitlichen Vorsprünge 352 und die zweiten seitlichen Vorsprünge 354 aufweist, größer als die Breite wc des zentralen Abschnitts 348 sein kann. Der erste seitliche Vorsprung 352 und der zweite seitliche Vorsprung 354 kann zum Beispiel eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Form aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen können der erste Vorsprung 352 und der zweite Vorsprung 354 als Serifen konfiguriert sein, zum Beispiel wie Serifen, die für fotolithografische Maskenlinienmuster gemäß optischen Nahbereichskorrekturtechniken (OPC-Techniken) angewendet werden.
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Wie in der Draufsicht 340 aus 3D dargestellt, kann das längliche Muster 3423 der Ausrichtungsmarke 3043 eine Hundeknochen-Form aufweisen. Das längliche Muster 3423 der Ausrichtungsmarke 3043 kann einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweisen und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann abgerundete Ränder oder Flächen aufweisen und jeder Endabschnitt 344, 346 kann eine größere Breite w1 bzw. w2 als der zentrale Abschnitt 348, der die Breite wc aufweist, aufweisen.
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Wie in der Draufsicht 350 aus 3E dargestellt, kann das längliche Muster 3424 der Ausrichtungsmarke 3044 ebenfalls eine Hundeknochen-Form aufweisen. Das längliche Muster 3424 der Ausrichtungsmarke 3044 kann einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweisen und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann abgerundete Ränder oder Flächen aufweisen und jeder Endabschnitt 344, 346 kann eine größere Breite w1 bzw. w2 als der zentrale Abschnitt 348, der die Breite wc aufweist, aufweisen. Ähnlich wie bei dem länglichen Muster 3422 der Ausrichtungsmarke 3042 kann jeder Endabschnitt 344 der Ausrichtungsmarke 3044 erste seitliche Vorsprünge 352 und zweite seitliche Vorsprünge 354 aufweisen, die spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längsachse 356 des länglichen Musters 342 angeordnet sind. Sowohl der erste Endabschnitt 344 als auch der zweite Endabschnitt 346 können eine Kerbe 361 aufweisen. Die Kerbe 361 kann im Wesentlichen zentral in jedem der Endabschnitte 344 angeordnet sein, um einzelne Vorsprünge zu erzeugen, wie den ersten seitlichen Vorsprung 352 und den zweiten seitlichen Vorsprung 354, die sich weg von oder nach außen von dem zentralen Abschnitt 348 erstrecken können, so dass die Breite w1 bzw. w2 des Endabschnitts 344 bzw. 346, der die ersten seitlichen Vorsprünge 352 und die zweiten seitlichen Vorsprünge 354 aufweist, größer als die Breite wc des zentralen Abschnitts 348 sein kann. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann abgerundete Ränder oder Flächen aufweisen. Auf ähnliche Weise kann jeder erste seitliche Vorsprung 352 und zweite seitliche Vorsprung 354 abgerundete Ränder oder Flächen aufweisen.
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Wie in der Draufsicht 360 aus 3F dargestellt, kann die Ausrichtungsmarke 3045 eine Sanduhrform aufweisen. Das längliche Muster 3425 der Ausrichtungsmarke 3045 kann auch einen ersten Endabschnitt 344 und einen zweiten Endabschnitt 346 aufweisen und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Jeder Endabschnitt 344, 346 kann eine größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen. Mindestens eine Seitenwand 358 des länglichen Musters 342 kann eine konkave Form aufweisen, z. B. eine gekrümmte Seitenwand. Des Weiteren kann mindestens eine Endfläche 362 des länglichen Musters 342 eine konkave Form aufweisen, z. B. eine gekrümmte Endfläche. Anschaulich kann die Ausrichtungsmarke 3045 eine Form aufweisen, die entgegengesetzt zu den Verzerrungen des Interferenzmusters 239 aus 2A sein kann.
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4 zeigt eine Draufsicht 410 auf die Ausrichtungsmarke 404 gemäß einer Ausführungsform. Die Ausrichtungsmarke 404 kann eine Länge la aufweisen, die länger als eine Länge der typischen Ausrichtungsmarken sein kann, z. B. länger als die Länge der Ausrichtungsmarken 104 aus 1A. Die Ausrichtungsmarke 404 kann eine rechteckige Form aufweisen und kann ein Steg oder eine Aussparung sein. Die Länge la kann in dem Bereich von etwa 30 μm bis etwa 40 μm liegen, zum Beispiel etwa 35 μm bis etwa 40 μm.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kamt die Ausrichtungsmarke 304, z. B. jede der Ausrichtungsmarken 3041, 3042, 3043, 3044, 3045 und/oder Ausrichtungsmarke 404 ein Teil einer Gruppe von Ausrichtungsmarken (z. B. Feinausrichtungsmarken) sein, die auch als Ausrichtungsmarkensatz oder Multimarke bezeichnet werden.
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5 in Ansicht 510 zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiter-Werkstück 106, das ein Halbleiter-Wafer sein kann, der mehrere Chipbereiche 564 enthält. Ein Chipbereich 564 kann einen Bereich eines Halbleiter-Werkstücks 106 betreffen, bei dem z. B. durch lithografische Musterung, z. B. Exposition, und Halbleiterherstellungsverfahren eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen gebildet werden können. Das Halbleiter-Werkstück 106 kann mindestens eine Ausrichtungsmarke 304 aufweisen, die ein längliches Muster 342 mit einen ersten Endabschnitt 344 und zweiten Endabschnitt 346 aufweist und einen zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist. Der erste Endabschnitt 344 und/oder der zweite Endabschnitt 346 kann eine größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen.
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Das Halbleiter-Werkstück 106 kann mehrere Ausrichtungsmarken 304 aufweisen, wobei jede Ausrichtungsmarke 304 der mehreren Ausrichtungsmarken ein längliches Muster 342 mit einem ersten Endabschnitt 344 und zweiten Endabschnitt 346 und einem zentralen Abschnitt 348, der zwischen dem ersten Endabschnitt 344 und dem zweiten Endabschnitt 346 angeordnet ist, aufweisen kann. Der erste Endabschnitt 344 und/oder der zweite Endabschnitt 346 kann eine größere Breite als der zentrale Abschnitt 348 aufweisen.
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Eine Gruppe von Ausrichtungsmarken kann als Ausrichtungsmarkensatz 502 oder Multimarke bezeichnet werden, wie in Ansicht 510 dargestellt. Der Ausrichtungsmarkensatz 502 kann mehrere Ausrichtungsmarken 304 aufweisen, z. B. zwei oder mehr, z. B. sechs, acht oder zehn Ausrichtungsmarken 304 und kann in einem Kerbabschnitt 565 benachbart zu einem Chipbereich 564 auf einer oberen Oberfläche des Halbleiter-Werkstücks 106 ausgebildet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Ausrichtungsmarke 304 als Feinausrichtungsmarke konfiguriert sein. In diesem Fall kann der Ausrichtungsmarkensatz 502 auch als Feinausrichtungsmarkensatz bezeichnet werden.
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Mindestens zwei TV-Vorausrichtungsmarken (TV-PA) 566 können auf der oberen Oberfläche des Halbleiter-Werkstücks 106 ausgebildet sein. Wie in Ansicht 510 dargestellt, sind der Einfachheit halber nur vier Chipbereiche 564 in dem Halbleiter-Werkstück 106 dargestellt. Man wird jedoch verstehen, dass Halbleiter-Werkstücke 106 gewöhnlich mehrere Chips aufweisen können, z. B. mehre zehn, hunderte oder sogar tausende von Chips. Jeder Chipbereich 564 kann von einem Fallkerben- oder Randbereich 565 umgeben sein, worin Feinausrichtungsmarkensätze 502 und/oder TV-Vorausrichtungsmarken 566 ausgebildet sein können.
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6 ist eine Darstellung 600 eines Ausrichtungsverfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Bei der Vorbereitung auf die fotolithografische Exposition kann die Resistschicht 114 auf der oberen Oberfläche des Halbleiter-Werkstückes 106 ausgebildet sein, wie in 5 dargestellt. Des Weiteren kann ein Fadenkreuz oder eine Fotomaske mit dem Stepper oder mit einer optischen Säule des Steppers ausgerichtet sein und Referenzpunkt-Fadenkreuzmarkierungen verwenden, die an den Randbereichen des Fadenkreuzes angeordnet sind.
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Bei 610 kann die grundlegende Waferausrichtung ausgeführt werden und das Halbleiter-Werkstück 106 kann auf einem beweglichen Objektträger angeordnet werden.
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Das Halbleiter-Werkstück 106 kann in Bezug auf einen Stepper oder Scanner durch Verwenden unterschiedlicher Sätze oder Typen oder Gruppen von Ausrichtungsmarken ausgerichtet werden. Entsprechend kann bei 620 die Vorausrichtung durch Verwenden einer ersten Gruppe von Ausrichtungsmarken ausgeführt werden, z. B. TV-Vorausrichtungsmarken 566. Mindestens zwei TV-Vorausrichtungsmarken 566, wie in den abgedunkelten Chipbereichen des Halbleiter-Werkstücks 102 dargestellt, können zur Drehausrichtung verwendet werden und zum Ausführen der Ausrichtung mit geringerer Präzision verwendet werden. Die TV-Vorausrichtungsmarken 566 können mit geringerer Vergrößerung erfasst werden und durch Bewegen oder Drehen eines Objektträgers in x-(horizontaler) oder y-(vertikaler)Richtung vorausgerichtet werden, um die X-Y-Vorausrichtung zu blockieren. Die Ausrichtung mithilfe der TV-Vorausrichtungsmarken 566 kann nur eine Präzision von zwischen etwa 2 μm bis etwa 4 μm bereitstellen und kann mithilfe eines Bereichs außerhalb der Achsen ausgeführt werden.
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Bei 630 kann eine zweite Gruppe von Ausrichtungsmarken, z. B. die Feinausrichtungsmarkensätze 502, z. B. 502x, 502y nacheinander verwendet werden, um die Ausrichtung zu verfeinern, vorausgesetzt, dass diese zuvor von TV-Vorausrichtungsmarken bereitgestellt wurden, und zwar in einem autoglobalen Ausrichtungsverfahren (AGA-Verfahren). Jeder Feinausrichtungsmarkensatz 502 kann mehrere Ausrichtungsmarken 304 aufweisen. Jede Ausrichtungsmarke 304 kann als Feinausrichtungsmarke des Halbleiter-Werkstücks 106 konfiguriert sein.
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Ein Ausrichtungslicht, z. B. Breitband (612 +/– 35 nm) oder ein HeNe-Laser (612 nm) kann verwendet werden, um den Feinausrichtungsmarkensatz 502 auszuleuchten. Jeder Kerbbereich 565 kann einen ersten Feinausrichtungsmarkensatz 502x der Ausrichtungsmarken in x-Richtung aufweisen, und einen zweiten Feinausrichtungsmarkensatz 502y der Ausrichtungsmarken in y-Richtung. Der erste Satz 502x kann angeordnet sein, wobei die Ausrichtungsmarken 304x in x-Richtung zueinander angeordnet sein können. Der zweite Satz 502y kann angeordnet sein, wobei die Ausrichtungsmarken 304y in y-Richtung zueinander angeordnet sein können. Die Ausrichtungsmarken 304x und die Ausrichtungsmarken 304y können in Richtungen weisen, die im Wesentlichen senkrecht zueinander sind. Zum Beispiel kann eine Längsachse 356x der Ausrichtungsmarke 304x senkrecht zu einer x-Richtung sein und eine Längsachse 356y der Ausrichtungsmarke 304y kann parallel zu der x-Richtung sein.
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Sowohl der erste Satz 502x als auch der zweite Satz 502y können benötigt werden, um die Mitte 568 der Sätze 502x und 502y anzuordnen. Ein Bild der Feinausrichtungsmarkensätze 502x und 502y kann betrachtet und analysiert werden. Ein beweglicher Objektträger, der das Halbleiter-Werkstück 106 trägt, kann sich in x-y-Richtung bewegen und den ersten Satz 502x unter einem ersten Ausrichtungsmikroskop, z. B. C-Skop anordnen. Das Bild des Feinausrichtungsmarkensatzes kann analysiert werden, um die Korrektur in x-Ausrichtung zu bestimmen, mit anderen Worten, um eine x-Blockposition zu bestimmen. Der Objektträger, der das Halbleiter-Werkstück 106 trägt, kann sich in x-y-Richtung zum Anordnen des zweiten Satzes 502y unter einem zweiten Ausrichtungsmikroskop, z. B. B-Skop bewegen. Das Bild des Feinausrichtungsmarkensatzes kann analysiert werden, um die Korrektur in y-Ausrichtung zu bestimmen, mit anderen Worten, um eine y-Blockposition zu bestimmen. Die Steppermaschine kann dann die Objektträgerposition berechnen, um den Chipbereich 564 des Halbleiter-Werkstückes 106 in der optischen Säule des Steppers zu zentrieren, wobei die lokalisierte Mitte 568 verwendet wird. Der Objektträger kann das Halbleiter-Werkstück 106 bewegen, sodass der Chipbereich 564 direkt in der optischen Säule zentriert wird.
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Da dieses Verfahren das Halbleiter-Werkstück 106 in Bezug auf die optische Säule ausrichtet, und da das Fadenkreuz bereits in Bezug auf die optische Säule ausgerichtet wurde, kann die Exposition über das Fadenkreuz ausgeführt werden, wodurch ausgewählte Abschnitte der Resistschicht 114, die auf dem Halbleiter-Werkstück 106 ausgebildet sind, exponiert werden. Insbesondere können ausgewählte Resistschichtabschnitte 114, die auf den Chipbereichen 564 ausgebildet sind, wie die ausgewählten Abschnitte, die nicht von dem Fadenkreuz geblockt werden, Licht ausgesetzt werden, z. B. UV-Licht.
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7A zeigt eine Draufsicht 710 auf eine TV-Vorausrichtungsmarke 566. Wie in Ansicht 710 dargestellt, kann die Vorausrichtungsmarke 566 allgemein eine Ausgangslaststruktur aufweisen, z. B. eine Querschnittsstruktur 566c. Jede TV-Vorausrichtungsmarke 566 kann im Allgemeinen recht groß sein und eine Breite wp oder Länge lp aufweisen, die in dem Bereich zwischen etwa 40 μm bis etwa 100 μm liegt, z. B. von etwa 50 μm bis etwa 80 μm, z. B. von etwa 55 μm bis etwa 65 μm, z. B. etwa 60 μm. Die Breite lw der Querschnittsstruktur 566c kann in einem Bereich von etwa 5 μm bis etwa 10 μm liegen, z. B. etwa 6 μm sein.
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7B zeigt eine Draufsicht 710 auf den Ausrichtungsmarkensatz 502 gemäß einer Ausführungsform. Wie in Ansicht 720 dargestellt, kann der Feinausrichtungsmarkensatz 502 mehrere Ausrichtungsmarken 304 aufweisen. Zum Beispiel kann der Feinausrichtungsmarkensatz 502 sechs Ausrichtungsmarken aufweisen, z. B. sechs Ausrichtungsmarken 304a, 304b, 304c, 304d, 304e, 304f. Man wird verstehen, dass die Anzahl von Ausrichtungsmarken 304 pro Ausrichtungsmarkensatz 502 gemäß anderen Ausführungsformen variieren kann, z. B. mehr oder weniger als sechs sein kann. Jede Ausrichtungsmarke 304 kann von einer benachbarten Ausrichtungsmarke 304 um einen Abstand p von etwa 20 μm getrennt sein, z. B. in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 30 μm, z. B. von etwa 15 μm bis etwa 25 μm. Der Abstand p kann als ein Abstand zwischen Stegen bezeichnet werden, z. B. zwischen einem ersten Rand einer ersten Ausrichtungsmarke 304a und einem analogen Rand einer zweiten Ausrichtungsmarke 304b, wobei die zweite Ausrichtungsmarke 304b neben oder direkt benachbart zu der ersten Ausrichtungsmarke 304a angeordnet ist. Ein halber Abstand ph kann den halben Abstand zwischen nebeneinander befindlichen Ausrichtungsmarken betreffen, z. B. den halben Abstand zwischen der ersten Ausrichtungsmarke 304a und der zweiten Ausrichtungsmarke 304b, z. B. der Hälfte des Abstands p.
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Jede Ausrichtungsmarke 304 kann von einer daneben liegenden Ausrichtungsmarke um einen Abstand eines leeren Bereichs pb von etwa 20 μm getrennt sein, z. B. in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 30 μm, z. B. von etwa 15 μm bis etwa 25 μm. Wie in 7B dargestellt, kann der Abstand des leeren Bereichs pb einen Abstand zwischen einem Mittenbereich eines Raums zwischen der ersten Ausrichtungsmarke 304a und der zweiten Ausrichtungsmarke 304b betreffen, und einen analogen Mittenbereich eines Raums zwischen der zweiten Ausrichtungsmarke 304b und der dritten Ausrichtungsmarke 304c. Jeder Feinausrichtungsmarkensatz 502 kann eine Länge lf aufweisen, die in dem Bereich von etwa 100 μm bis etwa 600 μm liegt, z. B. von etwa 150 μm bis etwa 300 μm, z. B. von etwa 150 μm bis etwa 200 μm. Jeder Feinausrichtungsmarkensatz 502 kann eine Weite bf aufweisen, die in dem Bereich von etwa 25 μm bis etwa 50 μm liegt, z. B. von etwa 30 μm bis etwa 45 μm, z. B. von etwa 35 μm bis etwa 40 μm.
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Wenngleich verschiedene Aspekte dieser Offenbarung insbesondere in Bezug auf die Aspekte dieser Offenbarung dargestellt und beschrieben wurden, wird ein Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert abzuweichen. Der Schutzbereich der Offenbarung ist daher durch die beiliegenden Ansprüche angegeben, wobei sämtliche Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, eingeschlossen sein sollen.
