TW200809392A - Overlay mark - Google Patents

Description

200809392 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 3本發明係關於-種疊對標記(〇ve物丽幻，特別 是，關於-種積體電路(IC)製程中 對時用於對準之疊對標記。 早卞且 【先前技術】 。微衫疋ic製程中最關鍵的一項製程，通常IC製 ^所需之光罩數目與微影次數代表了此晶片的複雜程 =。而1C疋否能變為更小的特徵尺寸，則有賴於微影 衣私技術的改良。曝光是微影製程中很重要的步驟， 但因為尺寸的微小與精確性的要求，使曝光製程在技 術亡來說較為困難。由於IC是以十幾層以上不同圖案 的光罩，經過數十次的曝光和疊置，因此每次曝光前 光罩對準(alignment)的動作，關係到光罩圖案轉移的 優劣，也直接影響到生產品質。 習知技術中’重覆且步進式(Step and Repeat)投影 曝光是將光罩上圖案縮小四至十倍而投影到晶圓表面 上，以多次的曝光動作完成曝光整片晶圓，如圖丨所 示。執行這種曝光方法的機器是稱為步進機(stepper)， 目萷大多以電射式(Charge Coupled Diode, CCD)攝影 機來進行對準。步進機曝光概略圖1中，光源11通常 可為汞弧燈管(Mercury Arc Lamp)所產生的紫外線 4NTC/05006TW ： 94087 200809392 (Ultra-Violet Light)或其他可達成類似效果之光源。光 罩12田具有衣&中之裂置圖案以及位於光罩12邊 緣之疊對標記13 ’在每次曝光前都需作對準的工作。 透過透鏡14 ’將光罩之|置圖案以及標記的圖案曝光 至曰曰圓15 _L。光罩12上之圖案是經過放大的，因此 在進行曝糾，經過魏14叫當關削、，才照射 在晶圓15之部分的位置上。之後隨著步進機的步進動 作’重覆上述步驟’完成整片晶圓之曝光。此方式為 熟此技藝者可輕易了解，在此則不加以贅述。 -般用於鮮圖案間疊對對準之疊對標記，例如 為盒内盒(B〇X-in_Box,BiB)標記、以及 AiM(Advanced

Imagmg Metrology)標記等。參考圖2a，為習知技術 中設計於-光罩上之盒内盒疊對標記2()，其具有第一 矩形！域2卜第二矩形區域22、第三矩形區域”、 以及第四矩形區域24。其中，第—矩形區域21之一 ，邊與第三矩形區域23之-長邊互相平行，第二矩形 區域22之長邊與第四矩形區域Μ之一長邊互相平 打，而第-矩形區域21之—長邊或第三矩形區域23 之-長邊之方向與第二矩形區域22之一長邊或第四 矩形區域24之-長邊之方向為互相垂直。意即，在垂 直方向與水平方向個別具有兩兩平行且對稱之兩矩形 區域。供選擇的’此四個矩形區域可為各自獨立之開 放區域或各端相連而成為一矩形框。 4NTC/05006TW ： 94087 .200809392 圖2B為一基材上已經形成之標 乂 製程完成後）。此妒#同安a人—系川(在月丨j 一 31a、第-斟2 弟一對準矩形區域 以1第；ΐίΓ區域32a、第三對準矩顧域仏、 及弟四對準矩形區域34a。

2A所參十ϋ圖％ f疊對圖案之對準結構40。將如圖 #阳^ W盒4對標案化（包含曝光及顯影)至 ,、，形成標記圖案為第一矩形區域31b、第二矩 二孤$二矩形區域33b、以及第四矩形區域 。透過光阻所形成的矩形區域31b、32b、33b、34b 豐對基材上所具有之疊對標記圖案30(包含31a、32a、 33a、及34a)。將各矩形區域以特定之間距，各自對準 各個對準矩形區域，即可完成光罩圖案疊對之對準工 作。如果間距合於預定值，則圖案化成功，如果不合， 則將此層光阻去掉，重新執行一次圖案化，直到間距 合於預定值為止。 另外’相對於BiB疊對楳記，AIM疊對標記具有 許多改良之特點。AIM疊對標記是利用光柵科技所設 計’而此AIM疊對標記遠比BiB鲞對標記更密集，並 有效地降低製程上的誤差。並且，BiB疊對標記還有 一個難題’是經過#刻、化學機械研磨（Chemical Mechanical Planarization，CMP)、或離子植入等製程 4NTC/05006TW ： 94087 200809392 後，標記圖案可能會發生剝敍，而AIM疊對標記有較 少之開放區域，因此較少機會發生損害，因此也提高 對準之準確性。 參考圖3A ’為習知技術中設計於一光罩上之 AIM(Advanced Imaging Metrology)疊對標記 50，其具 有第一矩形區域51、第二矩形區域52、第三矩形區域 53、以及第四矩形區域54。其中，第一矩形區域51 之一長邊與第三矩形區域53之一長邊互相平行，第二 矩形區域52之一長邊與第四矩形區域54之一長邊互 相平行，而第一矩形區域51之一長邊或第三矩形區域 53之一長邊之方向與第二矩形區域52之一長邊或第 四矩形區域54之一長邊之方向為互相垂直。意即，在 垂直方向與水平方向個別具有兩兩平行且對稱之兩矩 形區域。 3B為一基材上已經形成之標記圖案00(在前一 製私=成後）。此標記圖案6〇包含第一對準矩形區域 61a第一對準矩形區域62a、第三對準矩形區域、 以及第四對準矩形區域64a。 參考至圖3C為疊對圖案之對準結構％。將如圖 所边之aim $對標記圖案化（包含曝光及顯影）i 光阻上，形成標記圖案為第一矩形區域61b、第二矩 4NTC/05006TW : 94087 -9- 200809392 形區域62b、第三矩形區域63b、以及第四矩形區域 64b。透過光阻所形成的矩形區域61b、62b、_、6仙 疊對基材上所具有之疊對標記圖案6〇(包含61a、62a、 63a、及64a)。將各矩形區域以特定之間距，各自對準 各個對準矩形區域，即可完成光罩圖案疊對之對準工 作。如果間距合於預定值，則圖案化成功，如果不合， 則將此層光阻去掉，重新執行一次圖案化，直到間距 合於預定值為止。 然而，由於1C製程愈趨小型化，相對地，光罩圖 案之疊對誤差值之減小更為重要之議題。因此需提出 改進之疊對標記，以更精確對準，進而解決此問題。 【發明内容】 本發明之一較佳實施例中，有一種疊對標記 (overlay mark)，係形成於一光罩扣⑽幻上，該疊對標 記包含一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中每一矩形區域具 有相同之圖案安排，並且此第一矩形區域之一長邊與 第三矩形區域之一長邊互相平行，此第二矩形區域之 一長邊與第四矩形區域之一長邊互相平行，而此第一 矩形區域之一長邊方向與此第二矩形區域之一長邊方 向為互相垂直；其中，每一個矩形區域之圖案安排具 有至少二個相異之圖案元件，供用來當製程中於基材 4NTC/05006TW : 94087 -10- 200809392 上任一標記圖案被損壞時’尚有其他圖案元件可供對 準。 ' 本發明另一較佳實施例中，有一種光罩，具有一 疊對標記，該疊對標記包含一第一矩形區域、二第二 矩形區域、一第三矩形區域、以及一第四矩形區域， 其中每一矩形區域具有相同之圖案安排，並且此第一 矩形區域之一長邊與第三矩形區域之一長邊互相平 行，此第二矩形區域之一長邊與第四矩形區域之一長 邊互相平行，而此第一矩形區域之一長邊方向與此第 二矩形區域之一長邊方向為互相垂直；其中，每一個 矩形區域之圖案安排具有至少二個相異之圖案元件， 供用來當製程中於基材上任一標記圖案被損壞時，尚 有其他圖案元件可供對準。 【實施方式】 本發明揭露一種疊對標記。為了使本發明之敘述 更加詳盡與完備，可參照下列描述並配合圖4至圖5 之圓式。 芩考圖4，本實施例為一 aim疊對標記之圖案疊 對結構80。相似於圖3C中所述，此疊對結構具有四 個對準矩形區域81a、82a、83a、84a以及四個矩形區 域81b、82b、83b、及84b。將此疊對結構80之第四 4NTC/05006TW ： 94087 -11 - 200809392 矩形區域84b和第四對準矩形區域恤放大來看，第 四對準矩形區域84a具有複數個第一圖案元件85，其 平均分布於此第四對準矩形區域84a内。第四矩形區 或84b具有複數個苐一圖案元件％以及複數個第三圖 f元件87一，亦平均分布於此第四矩形區域84b内。此 等圖案兀件可用以在光阻或基材上形成溝槽 french)、孔洞(void)、或其他結構。在另一實施例中， 第四矩形區域84b更可具有三種以上之圖案元件。 在1C製程中’由於蝕刻、CMp、離子植入、或其 他類似過程，可能會導致基材上某些標記圖案遭到損 害’因而造成鮮之誤差。本發明之對準標記，由於 具有兩種以上之圖案元件可在基材或光阻上形成兩種 以上之標記11案，當其中—種標記圖案被損害時，亦 可對準其他種類之標記圖案，而達到對準之目的。 一圖5為一實施例中疊對結構其對準之剖面圖90。 在/基材93上具有根據本發明一疊對標記(例如圖4) 所形成之標記圖案，如第一溝槽95、以及第二溝槽 % ’、此兩種溝槽是由〗同標記圖t元件(如86、87)所 ^接下來，在基材93上塗底(priming)，此用來增 :"阻與與基材93之表面附著能力，通常為一化合物 甲 土乙石夕氮烧(Hexamethyldisilazane，HMDS192。之 後則舖上轨91，並將所需鮮之光罩上的疊)對標記 4NTC/05006TW ： 94087 -12- 200809392 ^轉移(或稱圖案化)至光阻91上，形成一第十? 第1槽95 標記圖案94心1的間距對準 U執行對準工作。而如果钱刻、CMP、 摔，或其他類似過程導致第一溝槽95遭到損 的門、、、法作，，準標記時，可將第三標記圖案94以 2、曰距對準第二溝槽96，則亦可完成對準工作。 ★ 士 ^上所捕為本發明之較佳實施例，並非用以限 ^本备明之巾請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭 [I精神下所元成之等效改變或修飾，均應包含在下 述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1為重覆且步進式投影曝光概略示意圖； 圖2A為習知技術中設計於一光罩上之盒内盒疊 對標記； 圖2B為基材上形成之盒内盒對準標記圖案; 圖2C為BiB疊對標記形成之疊對圖案之對準結 構； 圖3A為習知技術中設計於一光罩上之aim疊對 標記； 圖3B為基材上形成之AIM對準標記圖案； 圖3 C為AIM ®對標記形成之疊對圖案之對準結 構； 4NTC/05006TW : 94087 -13- 200809392 圖4為本發明AIM疊對標記之圖案疊對結構； 圖5為本發明一實施例中疊對結構其對準之剖面 【主要元件符號說明】 11、 光源 12、 光罩 13、 疊對標記 14、 透鏡 15、 晶圓 20、 盒内盒疊對標記 21、 第一矩形區域 22、 第二矩形區域 23、 第三矩形區域 24、 第四矩形區域 30、對準標記圖案 31a、第一對準矩形區域 32a、第二對準矩形區域 33a、第三對準矩形區域 34a、第四對準矩形區域 31b、第一矩形區域 32b、第二矩形區域 33b、第三矩形區域 34b、第四矩形區域 4NTC/05006TW ： 94087 -14- 200809392 40、疊對圖案之對準結構 50、 AIM疊對標記 51、 第一矩形區域 52、 第二矩形區域 53、 第三矩形區域 54、 第四矩形區域 60、對準標記圖案 61a、第一對準矩形區域 62a、第二對準矩形區域 63a、第三對準矩形區域 64a、第四對準矩形區域 61b、第一矩形區域 62b、第二矩形區域 63b、第三矩形區域 64b、第四矩形區域 70、疊對圖案之對準結構 80、疊對圖案之對準結構 81a、第一對準矩形區域 82a、第二對準矩形區域 83a、第三對準矩形區域 84a、第四對準矩形區域 81b、第一矩形區域 82b、第二矩形區域 83b、第三矩形區域 4NTC/05006TW ： 94087 -15 - 200809392 84b 85、 86 > 87、 90、 9卜 92、 93、 94、 95、 96、 弟四矩區域 第一圖案元件 第二圖案元件 第三圖案元件 疊對結構其對準之剖面圖 光阻

HMDS 基材 第三標記圖案 第一溝槽 第二溝槽 4NTC/05006TW ： 94087 -16-

Claims (1)

1. 申請專利範圍： 一種疊對標記(overlay mark)，係形成於一光罩 (mask)上，該疊對標記包含： 一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中每一矩形區域 具有相同之圖案安排，並且該第一矩形區域之一長 邊與該第三矩形區域之一長邊互相平行，該第二矩 形區域之一長邊與該第四矩形區域之一長邊互相 平行，而該第一矩形區域之一長邊方向與該第二矩 形區域之一長邊方向為互相垂直； 其中，每一個矩形區域之圖案安排具有至少二 個相異之圖案元件，供用來當製程中於基材上任一 標記圖案被損壞時，尚有其他圖案元件可供對準。 如請求項1所述之璺對標記，其中該疊對標記為盒 内盒(Box-in-Box)}示 a己或 AIM(Advanced Imaging Metrology)標記。 如請求項1所述之疊對標記，其中該至少二個之圖 案元件是用以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其 他結構。 一種光罩(mask) ’具有一疊對標記(overiay mark)， 該疊對標記包含： 4NTC/05006TW ： 94087 -17- 一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中每一矩形區域 具有相同之圖案安排，並且該第一矩形區域之一長 邊與該第二矩形區域之一長邊互相平行，該第二矩 形區域之一長邊與該第四矩形區域之一長邊互相 平行’而該第一矩形區域之一長邊方向與該第二矩 形區域之一長邊方向為互相垂直； 其中，每一個矩形區域之圖案安排具有至少二 個相異之圖案元件，供用來當製程中於基材上任一 標記圖案被損壞時’尚有其他圖案元件可供對準。 如請求項5所述之光罩，其中該疊對標記為盒内盒 (Box_in_Box)標記或 AIM(Advanced Imaging Metrology)標記。 如請求項5所述之光罩，其中該至少二個之圖案元 件是用以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其他結 構0 4NTC/05006TW ： 94087 -18-