TW201516558A - 對位標識記號、對位方法，及疊對誤差量測方法和系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種對位標識記號，形成於一半導體基材，包含一利用不同對準製程形成於該半導體基材的同一積層的第一、二對位記號，其中，該等第一、二對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個次圖案，該每一個次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的間距大於該第一次圖案中該第一、二對位記號的間距，此外，本發明還同時提供一種利用該對位標識記號的對位方法、量測疊對誤差的方法及一種用於量測該疊對誤差的系統。

Description

對位標識記號、對位方法，及疊對誤差量測方法 和系統

本發明是有關於一種標識記號、對位方法、疊對誤差量測方法及系統，特別是指一種適用於半導體元件之對位標識記號、對位方法、疊對誤差量測方法、以及疊對誤差量測系統。

半導體製程主要是在晶圓上反覆的以半導體製程形成複雜且數量龐大的半導體元件，而在如此高密度積層化的製程過程中，若其中一積層的定位偏移時，會造成前、後積層電性連結上的異常，使得半導體元件或是層間的電性無法連結而斷路或短路，因此，控制每一個製程的精密度及穩定性以準確的控制層與層間的疊對(overlay)，確保後續製成之半導體元件的良率與生產效能，是半導體製程管理中相對重要的因素。尤其是進入先進製程後，因為解析度的需求大量使用雙重微影(Double patterning)或三重微影(Triple patterning)等多重微影(Multiple patterning)技術，這都使得半導體製程在前、後層疊對(overlay)上，對準(alignment)與量測(measurement)的不穩定性增加，也更增加了製程的難度。

為了確保每一道製程產生之積層圖案都必須確實對位，因此，都會在每一層基層上加入多個對位標記，以提供對位參考，然後藉由量測經由一特定製程前/後積層之間的對位標記差異，即可得到不同積層之間的對位誤差，以確保製程的穩定性。以微影製程為例，由於會在半導體晶圓表面重覆進行光阻塗佈/曝光/顯影的步驟，以形成具有內連接線的立體半導體元件結構，因此必須確保各積層間的層疊誤差須在一製程容許範圍內。而各積層間的對準檢查通常是在前/後積層的切割道上，形成對位符號，例如：box-in-box alignment mark或AIM mark，再藉由比對兩個對位符號的座標位置或相對位置即可得知該前/後積層之間的對位誤差。

然而，隨著半導體製程的技術提升，對疊對誤差的容忍度及疊對誤差量測的精準度也愈趨嚴苛，因此，如何提升積層間的對位精度及精確的量測積層間的疊對誤差，則是半導體技術業者不斷積極努力的方向。參閱圖1，例如美國專利第US7065737專利號揭示一種多層疊對誤差量測方法，其是利用在不同積層(例如三層不同的積層)分別形成類似光柵的疊對量測記號800、802、804，其中，圖1中800、802、804的斜線圖案及空白圖案分別形成於不同積層，利用量測該等位於不同積層的疊對量測記號，當其中一積層與另一積層的疊對量測記號的線中心或間距中心彼此重合時，由於對稱性，因此會產生相同的振幅，而有加成效果；當其中一積層與另一積層 的疊對量測記號的線中心或間距中心彼此有位移不重合時，對稱性會被破壞振福會產生變動，而振幅的變動/差異則與位移相關，因此，即可利用此得知位於該兩層積層之疊對量測記號的中心位置的疊對誤差結果。

美國專利2012/0033215號公開案，揭示另一種疊對量測方法，利用量測經由雙圖樣微影所產生的多個第一、二疊對標記，取具有最小的關鍵尺寸(CD)的疊對標記，及其相對的疊對偏移決定該等第一、二疊對標記之間的疊對誤差，其目的是將因為雙微影過程所產生之對位記號的關鍵尺寸(CD)變化所造成的疊對量測結果偏移的問題，所提出的一種疊對量測方法。

然而，無論是利用於不同積層形成光柵圖樣的疊對標示記號，再利用繞射的表現結果求得兩積層間的疊對誤差(DBO；Diffraction Based Overlay)，或是直接對位於該不同積層的對位標示記號影像進行量測(IBO；Image Based Overlay)，於擷取資料時均須分別對經由不同對準製程所形成的不同的對位記號進行資料的取得及運算，資料擷取較耗時，且因為該等對位記號是形成於不同位置，故無法避免製程過程中因為不同對準、蝕刻，或者是因為對位記記號的位置不同、CMP研磨不均勻，造成對位記號結構或形狀上有差異，所導致的疊對誤差結果量測偏移的問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種可減少疊對誤差量測的操作時程與量測步驟，並增加量測準確性的對位及疊對誤差量測的對位標識記號。

於是本發明的對位標識記號，包含一第一圖案及一第二圖案，該第一圖案形成於一半導體基材的第一線路圖案區，該第二圖案形成於該半導體基材的第二線路圖案區，該第一、二圖案是經由不同對準製程形成於該半導體基材的同一積層，並共同定義出一第一對位標識符號，其中，該第一圖案具有多個間隔的第一對位記號，該第二圖案具有多個間隔的第二對位記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的間距大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的間距。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該第一對位標識符號的第一個及最後一個對位記號是選自相異的對位記號。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該第一、二圖案係用於該第一、二線路圖案彼此對位的對位符號，且該等第一、二對位記號為金屬、金屬化合物、矽、 矽化物、氧化物、氮化物，或介電材料構成。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該每一個第一次圖案的第一、二對位記號的數量相等，彼此交錯排列，且該等第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相同。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該每一個第一次圖案的第一、二對位記號的數量相等，交錯排列，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。

較佳地，前述該對位標識記號，還包含一由該等第一、二對位記號組成，且排列順序與該第一對位標識符號相反的第二對位標識符號，該第二對位標識符號的該等第一、二對位記號可分成多組與該等第一重複記號組對應的第一第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案，該每一個第二次圖案的第一、二對位記號的數量相等，且該兩個第二次圖案的距離大於該每一個第二次圖案中該第一、二對位記號的距離。

較佳地，前述該對位標識記號，還包含一第三圖案，該半導體基材還具有一形成於該第一、二線路圖案區上的第三線路圖案，該第三圖案形成於該第三線路圖案區，具有多個第三對位記號並位於該等第一、二對位記號的上方，該第一對位標識符號的該等第一、二對位記號與形成於該第一對位標識記號上方的第三對位記號沿同一預定方向呈一間隙排列，並共同構成該等具有相同排列規則 的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有至少一個第三對位記號及兩個第一次圖案，且該每一個第一次圖案的第一、二對位記號的數量相等。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該第一、二、三圖案用於量測該第三線路圖案區的第三線路圖案與該第一、二線路圖案區之第一、二線路圖案整體的疊對誤差，且該第三圖案為光阻層。

較佳地，前述該對位標識記號，還包含一由該等第一、二對位記號組成，且排列方式與該第一對位標識符號相反的第二對位標識符號，該等第三對位記號同時位於該第一、二對位標識符號上方，該第二對位標識符號的該等第一、二對位記號及位於該第二對位標識符號上方的第三對位記號可分成多組與該第一重複記號組對應但排列順序相反的第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案及至少一個第三對位記號，該每一個第二次圖案的第一、二對位記號的數量相等，且該兩個第二次圖案的距離大於該每一個第二次圖案中該第一、二對位記號的距離。

較佳地，前述該對位標識記號，其中，該兩個第二次圖案的間距大於該300nm，且該兩個第二次圖案的第一、二對位記號的間距不大於100nm。

此外，本發明之另一目的，即在於提供一種用於量測一半導體基材於不同製程中產生之線路圖案之相對位置誤差的疊對誤差量測方法。

於是，本發明的疊對誤差量測方法，包含：

(a)於該半導體基材的一第一線路圖案區上形成一具有多個第一對位記號的第一圖案，並於一第二線路圖案區形成一具有多個第二對位記號的第二圖案，該第一、二圖案是經由不同次對準形成在同一積層，且該第一、二圖案共同定義出一第一標識記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的間距大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的間距；

(b)於該第一標識記號上方形成一個具有多個第三對位記號的第三圖案，該第一標識記號的該等第一、二對位記號與位於該第一標識記號上的該等第三對位記號沿同一預定方向呈一間隙排列，並共同構成該等具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有至少一個第三對位記號及兩個第一次圖案。

(c)量測任一個第三對位記號與相鄰的第一次圖案的疊對誤差、或是該第三對位記號與相鄰的其中一個第一次圖案，或是該等第一次圖案整體的平均疊對誤差，或是該兩個第一次圖案與該第三對位記號的關鍵尺寸差值。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，該步驟(a)還包含形成一第二對位標識符號，該第二對位標識符號由該等第一、二對位記號所組成，與該第一對位標識符號沿相同方向平行或接續排列，但排列順序與該第一對位標識符號相反，該步驟(b)的該第三圖案同時形成於該第一、二標識記號上，該第二對位標識符號的第一、二對位記號與形成於該第二對位標識符號上的該等第三對位記號可分成多組具有與該第一重複記號組對應的第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案，及至少一個第三對位記號，該每一個第二次圖案由至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號交錯排列構成，且該第二次圖案的第一、二對位記號與相對應的該第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，其中，該步驟(a)，該每一組第一重複記號組的該兩個第一次圖案是由數量相同且交錯排列的第一、二對位記號所構成，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列方式相同。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，其中，該步驟(a)，該每一組第一重複記號組的該兩個第一次圖案是由數量相同、交錯排列的第一、二對位記號所構成，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，其中，該步驟(c)還包含計算該等第一、二對位記號的關鍵尺寸變異量的差值。

較佳地，前述該疊對誤差量測方法，其中，該步驟(c)是利用直接影像或是繞射方式量測該等第三對位記號與第一次圖案的疊對誤差。

此外，本發明的又一目的，即在於提供一種用於量測一半導體基材於不同製程中產生之線路圖案的相對位置誤差的疊對誤差量測系統。

於是，本發明的疊對誤差量測系統包含一量測單元，及一資料處理單元。

該量測單元是用於量測形成於一半導體基材的不同積層的對位標識符號，該半導體基材具有利用不同對準製程形成於同一積層之一第一線路圖案區的第一線路圖案、一第二線路圖案區的第二線路圖案，及一形成於該第一、二線路圖案區上的第三線路圖案區的第三線路圖案，該對位標識符號具有於該不同對準製程分別形成於該第一、二線路圖案區的一第一圖案及一第二圖案，以及一形成於該第三線路圖案區的第三圖案，該第一、二、三圖案分別具有多個第一對位記號、第二對位記號，及第三對位記號，該等第一、二、三對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案及至少一個第三對位記號，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的距離大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的距離，該量測單元係用於量測該等第一次圖案與該第三對位記號的相 對位置差異或是該等第一次圖案的相對位置差異，而量得該第三線路圖案與第一、二線路圖案的疊對誤差，或該等第一次圖案的關鍵尺寸差值。

該資料處理單元可存取自該量測單元量測而得的該等第一次圖案與該第三對位記號疊對誤差的資料，或是該兩個第一次圖案的關鍵尺寸差值，或是計算該等第一、二對位記號關鍵尺寸變異量差值。

較佳地，該資料處理單元可計算該等第一、二對位記號的關鍵尺寸變異量的差值。

存取自該量測單元量測而得的該等第一次圖案與該第三對位記號疊對誤差的計算資料，或是該兩個第一次圖案的關鍵尺寸差值。

此外，本發明的再一目的，即在於提供一種用於一半導體基材於不同製程中產生之線路圖案的對位方法。

該對位方法包含步驟(a)，於一半導體基材上形成一對位標識記號，該對位標識記號具有多個利用不同對準製程而形成於該半導體積材的同一積層的第一對位記號及第二對位記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的距離大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的距離，以及步驟(b)於該對位標 識記號上方形成一光阻層，利用該對位標識記號做為該光阻層顯影曝光的對位符號。

較佳地，前述該對位方法，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。

本發明之功效在於：於一半導體元件的同一積層形成彼此交錯的第一、二對位記號，並令該等第一、二對位記號的間距彼此不對稱，而作為量測疊對誤差的對位標識記號。

21-23‧‧‧步驟

100‧‧‧半導體基材

200‧‧‧第一對位標識符號

200’‧‧‧第一對位標識符號

300‧‧‧第一重複記號組

301‧‧‧第一次圖案

400‧‧‧第二對位標識符號

401‧‧‧第二重複記號組

402‧‧‧第二次圖案

303‧‧‧第二對位標識符號

A、B‧‧‧第一次圖案

PR‧‧‧光阻

31‧‧‧第一圖案

311‧‧‧第一對位記號

32‧‧‧第二圖案

321‧‧‧第二對位記號

33‧‧‧第三圖案

331‧‧‧第三對位記號

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，顯示習知形成於不同積層之疊對標記；圖2是一流程圖，說明本發明疊對誤差量測方法的該較佳實施例；圖3是一側視示意圖，說明該較佳實施例的第一、二、三對位記號；圖4是圖3的俯視示意圖，說明該較佳實施例的第一、二、三對位標示記號；圖5是一側視示意圖，說明該第一、二對位記號的另一態樣；圖6是一輔視示意圖，說明該較佳實施例還包含一第二對位標識符號的態樣； 圖7是一輔視示意圖，說明該第一次圖案的排列順序彼此相反的態樣；及圖8是一側視示意圖，說明該等第一、二對位記號為對位符號的態樣。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2至圖4，本發明疊對誤差量測方法的一較佳實施例是利用一疊對誤差量測系統進行該疊對誤差的量測。

該疊對誤差量測系統包含一量測單元，及一資料處理單元。

該量測單元是用於量測形成於一半導體基材100上之第一、二、三對位記號311、321、331的疊對誤差值。具體的說，該量測單元可以是步進機、掃描機、疊對誤差量測機台，或繞射儀、掃瞄式電子顯微鏡，或光學顯微鏡。

該半導體基材100具有形成於一第一線路圖案區的第一圖案31、形成於一第二線路圖案區之第二圖案32，以及一形成於該第一、二圖案31、32上之第三圖案33，該第一、二、三圖案31、32、33分別具有多個第一對位記號311、第二對位記號321，及第三對位記號331，且該等第一、二、三對位記號311、321、331為彼此交 雜排列。該第一、二圖案31、32是經由不同對準製程形成於該半導體基材100的同一積層，並共同定義出一第一對位標識符號200，其中，該等第一、二、三對位記號311、321、331為沿同一方向並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組300，該每一組第一重複記號組300具有兩個第一次圖案301及至少一個第三對位記號331，該每一個第一次圖案301具有至少一個第一對位記號311及至少一個第二對位記號321，且該兩個第一次圖案301的距離大於該每一個第一次圖案301中該第一、二對位記號311、321的距離。

該量測單元用於量測該等第一次圖案301與該第三對位記號331的相對位置差異、或是該等第一次圖案301的相對位置差異，而量得該第三線路圖案與第一、二線路圖案的疊對誤差，或該等第一次圖案301的關鍵尺寸差值。

該資料處理單元可存取自該量測單元量測而得的該等第一次圖案與該第三對位記號疊對誤差的計算資料，或是該兩個第一次圖案的關鍵尺寸差值。

詳細的說，本發明疊對誤差量測方法的該較佳實施例包含以下步驟：步驟21，於該半導體基材100的第一線路圖案區(圖未示)形成一具有多個第一對位記號311的第一圖案31，再於該第二線路圖案區(圖未示)形成一具有多個第二對位記號321的第二圖案32。

該半導體基材100可為晶圓，該第一、二線路圖案區則具有預定於該晶圓上形成的第一、二線路圖案，且該等第一、二線路圖案是經由雙重曝光(double patterning)或三重曝光(Triple patterning)等多重曝光(rnultiple patterning)的不同對準製程後形成於相同積層，而該等第一、二對位記號311、321則於形成該第一、二線路圖案的同時形成，且該等第一、二對位記號311、321構成材料可以是金屬、金屬化合物、矽、矽化物、氧化物、氮化物，或介電材料。

該第一、二圖案31、32的該等第一、二對位記號311、321共同定義出一第一對位標識符號200，且該等第一、二對位記號311、321為沿同一方向規則排列並可分成多組第一重複記號組300，該每一組第一重複記號組300具有兩個第一次圖案301。該每一個第一次圖案301具有至少一個第一對位記號311及至少一個第二對位記號321，該第一對位記號311及第二對位記號321的數量相同，且該兩個第一次圖案301之間的距離不小於該每一個第一次圖案301中的該第一、二對位記號311、321的距離。

要說明的是，當進行疊對誤差量測時，該第一對位標識符號200的第一個及最後一個對位記號是選自相異的對位記號，也就是說，當該第一對位標識符號200的第一個對位記號是第一對位記號311，最後一個則是第二對位記號321；而當該對位標識符號200的第一個對位記 號是第二對位記號321，則最後一個會是第一對位記號311，據此，利用該等第一、二對位記號311、321所求得的相關資料，則會是該等第一、二對位記號311、321所共同產生的平均值。於圖3中是以該對位標識符號200的第一個對位記號是第一對位記號311，最後一個對位記號是第二對位記號321為例做說明。

步驟22，於該等第一、二對位記號311、321上方形成一具有多個第三對位記號331的第三圖案33。具體的說，該第三圖案33是將一光阻材料利用微影方式形成於該第一、二圖案31、32的上方，該第三圖案33具有多個第三對位記號331，而該等第三對位記號331可形成於該等第一、二對位記號311、321之間，或是對應形成於該等第一、二對位記號311、321上。該等第一、二、三對位記號311、321、331係沿同一預定方向規則排列，且該等第一、二、三對位記號311、321、331則會進一步共同構成該些具有相同排列規則的第一重複記號組300。圖3是以該每一組第一重複記號組300的每一個次圖案301均具有兩個交錯排列的第一、二對位記號311、321，且該第三對位記號331是形成於該兩組次圖案301之間為例。

而參閱圖5，該每一個次圖案301也可以是如圖5所示具有多個彼此交錯排列的第一、二對位記號311、321所構成。

步驟23，量測任一個第三對位記號331與相鄰 的第一次圖案301的疊對誤差或是相鄰兩個第一次圖案301的疊對，或是兩個第一次圖案301與第三對位記號331的疊對誤差。

要說明的是，由於目前量測疊對的光源多為可見光，波長介於390nm-790nm，假設解析度為波長1/2，因此，利用將該等第一次圖案301中的第一、二次記號312、322沿該排列方向的線寬及線距均控制在不大於1/4波長，可以減低利用光學影像或是利用可見光進行光學繞射方式量測該第三對位記號331與該等第一次圖案301之間的疊對誤差時，該等第一、二對位記號311、321之間的間隙對量測結果造成干擾的問題。也就是說，因為量測波長解析度的關係，當將該每一個第一次圖案301中的該等第一、二對位記號311、321的距離控制在小於1/4波長時，則該每一個第一次圖案301的整體即可視為量測時的一個對位記號；較佳地，該兩個第一次圖案301之間的距離不小於300nm，且該每一個第一次圖案301的該等第一、二對位記號311、321的距離不大於100nm。

本發明利用雙重曝光(double patterning)或多重曝光(multiple patterning)的不同對準製程，令該等第一、二對位記號311、321形成於同一積層，並將該每一個第一次圖案301中該等第一、二對位記號311、321的間距控制在小於100nm，因此，利用該步驟23量測疊對誤差時可將該每一個第一次圖案301視為同一個對位記號， 而可減低該等第一次圖案301中該等第一、二對位記號311、321之間的間隙對量測結果造成干擾的問題，並可藉由同時量測該兩個第一次圖案301之間或是量測任一個第一次圖案301與第三對位記號331之間的疊對誤差，而可同時量測前層(即該等第一次圖案301)的互相疊對(overlay)，或是特定前層(其中一個第一次圖案301)對當層(第三對位記號331)的疊對，或是前層(兩個第一次圖案301)互混疊對當層的前層整體平均疊對誤差資料，而得以監控該等第一、二線路圖案局部或整體的疊對誤差。此外，該疊對誤差值還可進一步與平均疊對誤差值做變異係數(S)或標準差(σ)的運算，可對該等第一次圖案301進行疊對誤差的變異性監控。

又，要說明的是，本發明該疊對誤差量測也可於進行其它製程形成多層積層結構後，再進行該步驟23，重新量測一次該等第一次圖案301的疊對誤差，之後再將經過不同製程前/後量測而得的疊對誤差值進行比對，即可得知該些製程對前/後層結構的對位影響。

本發明利用將不同次對準並形成於同一積層的第一、二對位記號311、321以交錯的方式排列，並同時控制讓該每一個第一重複記號組300的兩個第一次圖案301的間距大於300nm，且該每一個第一次圖案301的第一、二對位記號311、321的間距均不大於100nm，因為該等第一、二對位記號311、321形成於同一積層會被視為相同，且因為間距控制的關係，該等第一次圖案301的 整體可視為量測時的一個對位記號，故量測的結果即會是該等該等第一、二對位記號311、321之整體平均值，而不會是僅是單一種對位記號的偏移量。而且，利用形成於上層的第三對位記號331可同時量測該等第一次圖案301的疊對資料，還可有效減少量測次數，增加輸出的疊對誤差量測資料量，並可利用該等疊對誤差資訊進行該等第一、二線路圖案之疊對誤差的監控。

值得一提的是，本發明該疊對誤差量測方法還可利用一組第二對位標示符號400，減低經由不同對準製程產生之第一、二對位記號311、321因為關鍵尺寸變異(CD variation)所造成的疊對誤差量測結果偏移的問題。無論是IBO(Image-based overlay)，或是DBO(Diffraction-based overlay)均可搭配一組排列順序與一具有關鍵尺寸變異的第一對位標識符號200’相反的第二標識符號400，以減低關鍵尺寸變異的影響。該第二標識符號400也是由該等第一、二對位記號311、321構成，與具有關鍵尺寸變異的第一對位標識符號200’沿相同方向平行或接續排列，利用該排列方向相反的第一、二標示符號200’、400，可以使得該第一、二標示符號200’、400的第一、二對位記號311、321的中心點均同時往內或往外移動，可用於抵銷因為該等第一、二對位記號311、321本身的關鍵尺寸變異(CD variation)所造成的疊對誤差量測結果偏移的問題。

詳細的說，參閱圖6，圖6上排是原始規劃， 由沒有關鍵尺寸變異的第一、二對位記號311、321、331所組成的第一對位標識符號200，經由實際製程後產生關鍵尺寸變異的第一、二對位記號311、321所組成的第一對位標識符號則以200’表示，而排列順序與該第一標識符號200’相反的第二標識符號400則是與該第一標識符號200’接續排列。該第一標識符號200’與形成於該第一標識符號200’上的第三對位記號331會分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組300，且該每一組第一重複記號組300具有兩個排列順序相同的第一次圖案301；該第二對位標識符號400的該等第一、二、三對位記號311、321、331則可分成多組與該等第一重複記號組300對應的第二重複記號組401，該每一組第二重複記號組401具有兩個第二次圖案402，且與相對應的該等第一次圖案301排列順序相反。

進一步說，假設該經製程後形成的第一對位標示符號200’中的第一對位記號311的關鍵尺寸增加a(nm)，而第二對位記號321的關鍵尺寸減少b(nm)，則該具有關鍵尺寸變化的第一、二對位記號311、321的中心相對原始沒有關鍵尺寸變化第一、二對位記號311、321的中心會偏移(a+b)4(nm)，因此，以圖6所示的第一、二對位標識符號200’、400而言，該第一對位標識符號200’的中心相對原始的該第一、二對位記號311、321的中心會向左偏移(a+b)/4(nm)，而該第二對位標識符號400的中心相對原始的該第一、二對位記號311、321的 中心則會向右偏移(a+b)/4(nm)，即該第一標識符號200’與該第二對位標識符號400的中心相對位移距離為(a+b)/2(nm)，因此，藉由量測當層(具有該等第三對位記號331的積層)與該第一、二標示符號200’、400的對位誤差，或者是當層與該第一、二標示符號200’、400的繞射量測，即可抵銷因為該等第一、二對位記號311、321經過製程後發生關鍵尺寸變異(CD variation)所造成的疊對誤差量測結果偏移的問題。而為了避免該等第一、二對位記號311、321因為關鍵尺寸差異過大，而導致無法彌補該等關鍵尺寸變異所造成的疊對誤差量測結果偏移的問題，該原始規劃的第一、二對位記號311、321的關鍵尺寸實質相同。另外，當比較或比對當層(第三對位記號331)與該第一、二標示符號200’、400的對位誤差時，也可以藉由兩組疊對誤差值相減，來加以監控第一、二對位記號311、321的製程關鍵尺寸相對變異量差值變化趨勢。

此外，值得一提的是，當經過製程產生的該等第一、二對位記號311、321本身發生關鍵尺寸變異時，也可藉由讓該每一組第一重複對位記號組300自身的兩組第一次圖案301的排列方式相反，而消除因為關鍵尺寸變異所造成的疊位誤差偏移。也就是說，當利用將該每一組第一重複對位記號組300的兩個第一次圖案301以順序相反的方式排列，以消除該等第一、二對位記號311、321因為關鍵尺寸變異所造成的疊位誤差偏移時，則可不需要再另外產生該第二對位標識符號400。

詳細的說，參閱圖7，圖7上排是原始規劃，由沒有關鍵尺寸變異的第一、二對位記號311、321所組成的第一重複記號組300，而經由實際製程後產生關鍵尺寸變異的第一、二對位記號311、321所組成的每一個重複記號組300的兩個第一次圖案則以A、B表示，利用令該兩組第一次圖案A、B的第一、二對位記號311、321排列順序為彼此反向排列，如此，即可藉由該兩組排列順序相反的第一次圖案A、B，使得該第一次圖案A、B的中心點(圖7中以虛線表示)相對原始沒有關鍵尺寸變異的第一、二對位記號311、321的中心點(圖7中以實線表示)均同時往內或往外移動，可用於抵銷因為該等第一、二對位記號311、321經過製程後關鍵尺寸變異(CD variation)所造成的該每一組重複對位記號組300所產生的疊位誤差偏移的問題；此外，藉由分別量測該第三對位記號331與該第一次圖案A、B的疊對誤差，也可分別得到該第一次圖案A或該第一次圖案B的疊對誤差值或是該等次第一圖案A、B整體的疊對誤差值，或是也可直接量測該兩個第一次圖案A、B的距離差，也可以得知該等第一、二對位記號311、321的CD偏移值。另外，量測當層分別與該第一次圖案A及該第一次圖案B的疊對誤差值後，也可以藉由將兩組疊對誤差值相減，來加以監控第一、二對位記號311、321的製程關鍵尺寸相對變異量差值變化趨勢。

此外，要再說明的是，本發明該等第一、二對 位符號311、321也可做為該半導體基材100的前層(pre-layer)與當層(current layer)對位(alignment)的對位符號(alignment marks)。該等第一、二對位記號311、321是分別伴隨該第一、二線路圖案同時形成於該同一積層(在此指該前層)，且共同構成一第一對位標識符號200。該等第一、二對位記號311、321的構成材料及相關排列方式如前述該步驟21所述，所以不再多加贅述。

參閱圖8，當利用該等第一、二對位記號311、321做為該前層與當層的對位時，則是於具有該等第一、二對位記號311、321的晶圓(wafer)100上形成一層覆蓋該前層的光阻PR，因此，當欲利用該光阻PR曝光形成線路圖案，即可利用該等第一、二對位記號311、321進行對位，而減少前層與當層線路結構的對位誤差。較佳地，任一個第二對位記號321與相鄰的兩個第一對位記號311的距離不同，且該第一、二對位記號311、321最小距離不大於100nm。更佳地，該對位符號還包含一第二標識符號，該第二對位標示符號是由該等第一、二對位記號311、321所組成，與該第一對位標識符號沿相同方向平行或接續排列，但排列順序與該第一對位標識符號200相反。

歸納上述，本發明之疊對誤差量測方法，利用將不同次對準並形成於同一積層的第一次圖案301的第一、二對位記號311、321以交錯的方式排列，並同時控制該兩個第一次圖案301的距離大於該每一個第一次圖案 301中該第一、二對位記號311、321的距離，且該每一個第一次圖案301的第一、二對位記號311、321的間距均不大於100nm；因為該等第一、二對位記號311、321形成於同一積層會被視為相同，如此，可解決習知因為不同對準、蝕刻，或者是因為對位記記號的位置不同、CMP研磨不均勻、或者製程均勻度不佳，而造成對位記號結構或形狀上有差異所導致的疊對誤差結果量測偏移的問題；且因為間距控制的關係，該每一個第一次圖案301的整體可視為量測時的一個對位記號，故量測的結果即會是該等該等第一、二對位記號311、321之整體平均值，而不會是僅是單一種對位記號的偏移量；此外，利用形成於上層的第三對位記號331可同時量測該等第一次圖案301、的疊對資料，還可有效減少量測次數，增加輸出的疊對誤差量測資料量，並可利用該等疊對誤差資訊進行該等第一、二電路圖案之疊對誤差的監控，而利用排列方式與第一對位標示符號200’反向之第二對位標示符號400的設置，則可進一步減少因為該等第一、二對位符號311、321本身所產生的關鍵尺寸變異(CD variation)所造成的疊對誤差量測結果偏移的問題；此外，該等交錯排列並形成於同一積層(前層)的第一、二對位記號311、321也可作為當層與前層對準的對位記號，而減少前層與當層線路結構的對位誤差，故確實達到了本發明的創作目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明 申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

31‧‧‧第一圖案

311‧‧‧第一對位記號

32‧‧‧第二圖案

321‧‧‧第二對位記號

33‧‧‧第三圖案

331‧‧‧第三對位記號

100‧‧‧半導體基材

200‧‧‧第一對位標識符號

Claims (22)

1. 一種對位標識記號，包含一第一圖案及一第二圖案，該第一圖案形成於一半導體基材的第一線路圖案區，該第二圖案形成於該半導體基材的第二線路圖案區，該第一、二圖案是經由不同對準製程形成於該半導體基材的同一積層，並共同定義出一第一對位標識符號，其中，該第一圖案具有多個間隔的第一對位記號，該第二圖案具有多個間隔的第二對位記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的間距大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的間距。
2. 根據請求項1所述的對位標識記號，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。
3. 根據請求項1所述的對位標識記號，其中，該第一對位標識符號的第一個及最後一個對位記號是選自相異的對位記號。
4. 根據請求項1所述的對位標識記號，其中，該第一、二圖案係用於該第一、二線路圖案彼此對位的對位符號，且該等第一、二對位記號為金屬、金屬化合物、矽、矽化物、氧化物、氮化物，或介電材料構成。
5. 根據請求項1所述的對位標識記號，其中，該每一個第一次圖案的第一、二對位記號的數量相等，彼此交錯排列，且該等第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相同。
6. 根據請求項1所述的對位標識記號，其中，該每一個第一次圖案的第一、二對位記號為彼此交錯排列，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。
7. 根據請求項5所述的對位標識記號，還包含一由該等第一、二對位記號組成，且排列順序與該第一對位標識符號相反的第二對位標識符號，該第二對位標識符號的該等第一、二對位記號可分成多組與該等第一重複記號組對應的第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案，該每一個第二次圖案的第一、二對位記號的數量相等，且該兩個第二次圖案的距離大於該每一個第二次圖案中該第一、二對位記號的距離。
8. 根據請求項1所述的對位標識記號，還包含一第三圖案，該半導體基材還具有一形成於該第一、二線路圖案區上的第三線路圖案，該第三圖案形成於該第三線路圖案區，具有多個第三對位記號並位於該等第一、二對位記號的上方，該第一對位標識符號的該等第一、二對位記號與形成於該第一對位標識記號上方的第三對位記號沿同一預定方向呈一間隙排列，並共同構成該等具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有至少一個第三對位記號及兩個第一次圖案，且 該每一個第一次圖案的第一、二對位記號的數量相等。
9. 根據請求項8所述的對位標識記號，其中，該第一、二、三圖案用於量測該第三線路圖案區的第三線路圖案與該第一、二線路圖案區之第一、二線路圖案整體的疊對誤差，且該第三圖案為光阻層。
10. 根據請求項8所述的對位標識記號，還包含一由該等第一、二對位記號組成，且排列方式與該第一對位標識符號相反的第二對位標識符號，該等第三對位記號同時位於該第一、二對位標識符號上方，該第二對位標識符號的該等第一、二對位記號及位於該第二對位標識符號上方的第三對位記號可分成多組與該第一重複記號組對應但排列順序相反的第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案及至少一個第三對位記號，該每一個第二次圖案的第一、二對位記號的數量相等，且該兩個第二次圖案的距離大於該每一個第二次圖案中該第一、二對位記號的距離。
11. 根據請求項7或10所述的對位標識記號，其中，該兩個第二次圖案的間距大於該300nm且該兩個第二次圖案的第一、二對位記號的間距不大於100nm。
12. 一種疊對誤差量測方法，用於量測一半導體基材於不同製程產生之線路圖案的相對位置誤差，包含：(a)於該半導體基材的一第一線路圖案區上形成一具有多個第一對位記號的第一圖案，並於一第二線路圖案區形成一具有多個第二對位記號的第二圖案，該第一、 二圖案是經由不同次對準形成在同一積層，且該第一、二圖案共同定義出一第一標識記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的間距大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的間距；(b)於該第一標識記號上方形成一個具有多個第三對位記號的第三圖案，該第一標識記號的該等第一、二對位記號與位於該第一標識記號上的該等第三對位記號沿同一預定方向呈一間隙排列，並共同構成該等具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有至少一個第三對位記號及兩個第一次圖案；及(c)量測任一個第三對位記號與相鄰的第一次圖案的疊對誤差、或是該第三對位記號與相鄰的其中一個第一次圖案、或是該等第一次圖案整體的平均疊對誤差，或是該兩個第一次圖案與該第三對位記號的關鍵尺寸差值。
13. 根據請求項12所述的疊對誤差量測方法，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。
14. 根據請求項12所述的疊對誤差量測方法，該步驟(a)還包含形成一第二對位標識符號，該第二對位標識符號由 該等第一、二對位記號所組成，與該第一對位標識符號沿相同方向平行或接續排列，但排列順序與該第一對位標識符號相反，該步驟(b)的該第三圖案同時形成於該第一、二標識記號上，該第二對位標識符號的第一、二對位記號與形成於該第二對位標識符號上的該等第三對位記號可分成多組具有與該第一重複記號組對應的第二重複記號組，該每一組第二重複記號組具有兩個第二次圖案，及至少一個第三對位記號，該每一個第二次圖案由至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號交錯排列構成，且該第二次圖案的第一、二對位記號與相對應的該第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。
15. 根據請求項12所述的疊對誤差量測方法，其中，該步驟(a)，該每一組第一重複記號組的該兩個第一次圖案是由數量相同且交錯排列的第一、二對位記號所構成，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列方式相同。
16. 根據請求項12所述的疊對誤差量測方法，其中，該步驟(a)，該每一組第一重複記號組的該兩個第一次圖案是由數量相同、交錯排列的第一、二對位記號所構成，且該兩個第一次圖案的第一、二對位記號的排列順序相反。
17. 根據請求項14或16所述的疊對誤差量測方法，其中，該步驟(c)還包含計算該等第一、二對位記號的關鍵尺寸 變異量的差值。
18. 根據請求項12所述的疊對誤差量測方法，其中，該步驟(c)是利用直接影像或是繞射方式量測該等第三對位記號與第一次圖案的疊對誤差。
19. 一種疊對誤差量測系統，包含：一量測單元，用於量測形成於一半導體基材的不同積層的對位標識符號，該半導體基材具有利用不同對準製程形成於同一積層之一第一線路圖案區的第一線路圖案、一第二線路圖案區的第二線路圖案，及一形成於該第一、二線路圖案區上的第三線路圖案區的第三線路圖案，該對位標識符號具有於該不同對準製程分別形成於該第一、二線路圖案區的一第一圖案、一第二圖案，以及一形成於該第三線路圖案區的第三圖案，該第一、二、三圖案分別具有多個第一對位記號、第二對位記號，及第三對位記號，該等第一、二、三對位記號為沿同一方向排列並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案及至少一個第三對位記號，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的距離大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的距離，該量測單元係用於量測該等第一次圖案與該第三對位記號的相對位置差異或是該等第一次圖案的相對位置差異，而量得該第三線路圖案與第一、二線路圖案的疊對誤差，或該等第一次圖案 的關鍵尺寸差值；一資料處理單元，存取自該量測單元量測而得的該等第一次圖案與該第三對位記號疊對誤差的資料，或是該等第一次圖案的關鍵尺寸差值，或是計算該等第一、二對位記號關鍵尺寸變異量差值。
20. 根據請求項19所述的疊對誤差量測系統，其中，該量測單元選自步進機、掃描機、疊對誤差量測機台，或是繞射儀。
21. 一種對位方法，包含：(a)於一半導體基材上形成一對位標識記號，該對位標識記號具有多個利用不同對準製程而形成於該半導體積材的同一積層的第一對位記號及第二對位記號，該等第一、二對位記號為沿同一方向並可分成多組具有相同排列規則的第一重複記號組，該每一組第一重複記號組具有兩個第一次圖案，該每一個第一次圖案具有至少一個第一對位記號及至少一個第二對位記號，且該兩個第一次圖案的距離大於該每一個第一次圖案中該第一、二對位記號的距離；(b)於該對位標識記號上方形成一光阻層，利用該對位標識記號做為該光阻層顯影曝光的對位符號。
22. 根據請求項21所述的對位方法，其中，該兩個第一次圖案的間距大於300nm，該每一個第一次圖案的該第一、二對位記號的間距不大於100nm。