TWI392978B - 微影光罩、對準程序和檢驗對準精確度的方法 - Google Patents

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Description

微影光罩、對準程序和檢驗對準精確度的方法
本發明係有關於一種微影裝置之對準曝光(aligner)系統，特別是關於一種用於對準曝光系統之對位記號。
積體電路之製造中，微影製程是最重要的製程之一，其中微影製程可以由關鍵尺寸和對準之準確性進行評估。除了微影系統的表現和量測精確度(accuracy of metrology)外，光罩和晶圓上之對準記號是另一影響對準精確性之因素，對準記號對於電路精確度的影響相當大，特別是當製程發生錯誤時。
第1A圖~第1C圖顯示使用傳統對準曝光系統之對準步驟。首先，請參照第1A圖，一對準曝光(aligner)系統之電荷耦合元件[charge coupled device，CCD(未繪示)]搜尋一光罩上之十字型對準記號104，並對準之。請參照第1B圖，對準曝光系統之電荷耦合元件搜尋一晶圓上之對準記號102，並對準之。如第1C圖所示，在電荷耦合元件搜尋到光罩和晶圓上之對準記號102、104的位置後，對準曝光系統係將光罩上之十字型對準記號104對準到晶圓上之對準記號102，後續進行一曝光步驟。
第2A圖~第2C圖顯示傳統對準曝光系統常發生的錯誤。由於在製作一元件時，其製程通常包括許多步驟，有時之前使用過的曝光圖案會遺留在晶圓上，舉例來說，對負光阻進行曝光的圖案會遺留在晶圓上，特別是，請參照第2A圖，之前步驟所形成之十字型對準記號202係遺留在晶圓上。因此，當電荷耦合元件嘗試搜尋光罩上之對準記號206時會產生錯誤，理由是電荷耦合元件將晶圓上之十字型對準記號202誤認為光罩上之對準記號206，但事實上電荷耦合元件並未對準到光罩上之對準記號206。之後，請參照第2B圖，對準曝光系統之電荷耦合元件搜尋晶圓上之對準記號204，並和其對準。請參照第2C圖，對準曝光系統係將光罩上之十字型對準記號206對準到晶圓上之對準記號204，後續進行一曝光步驟。然而，由於電荷耦合元件並沒有找到光罩上對準記號206的真正位置，曝光時會產生偏差。因此，業界需要一方法解決上述的問題。
根據上述問題，本發明提供一種微影光罩，包括一對準記號，對準記號包括一第一長條形圖案、一與第一長條形圖案交錯之第二長條形圖案，及一連接第二長條形圖案之特定圖案，其中特定圖案具有與第一長條形圖案和第二長條形圖案不同的特徵。
本發明提供一種對準程序，包括以下步驟：提供一包括對準記號之晶圓，提供一包括對準記號之光罩，其中光罩之對準記號包括一第一長條形圖案、一與第一長條形圖案交錯之第二長條形圖案，及一連接第二長條形圖案之特定圖案，其中特定圖案具有與第一長條形圖案和第二長條形圖案不同的特徵。以光罩之對準記號對準至晶圓之對準記號，進行一第一層曝光步驟，將光罩之對準記號旋轉90°，對準晶圓之對準記號，進行一第二層曝光步驟。
本發明提供一種檢驗對準精確度的方法，包括以下步驟：提供一包括對準記號之光罩，其中光罩之對準記號包括一第一長條形圖案、一與第一長條形圖案交錯之第二長條形圖案，及一連接第二長條形圖案之特定圖案，其中特定圖案具有與第一長條形圖案和第二長條形圖案不同的特徵，量測光罩之對準記號的特定圖案和晶圓之對準記號間的距離。
為了讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下係描述本發明之實施範例，其係揭示本發明之主要技術特徵，但不用以限定本發明。
第3A圖顯示本發明一實施例微影光罩上之對準記號，請注意本實施例之特別適用於1倍(1×1)對準曝光(aligner)系統所使用之微影光罩上的對準記號。如圖所示，對準記號302包括一第一長條型圖案304、一具有與第一長條型圖案304交錯之第二長條型圖案306及一特定圖案308，其中特定圖案308之形狀與第一長條型圖案304和第二長條型圖案306不同，且連接到第二長條型圖案306。以下根據第3A圖更仔細的說明之，特定圖案308是一包括中空區域之中空長方形圖案，特定圖案308必須提供可供微影系統辨識之足夠圖案密度，以避免受到之前微影製程留下的圖案干擾。因此，本實施例微影光罩上之對準記號302可減少傳統方法留下來之圖案所造成的曝光偏差。舉例來說，以下以第3A圖輔助說明本發明一實施例使用本實施例對準記號之曝光程序：提供一包括對準記號311之晶圓300，且本實施例晶圓300上之對準記號311係為一沿四個方向延伸之燕尾形部分310。提供一光罩包括上述對準記號302(具有第一長條型圖案304、第二長條型圖案306和中空長方形圖案308)。
之後，將光罩上之對準記號302對準到晶圓300上之對準記號311，進行一第一層曝光步驟。接著，將光罩上之對準記號302旋轉90°，並對準到晶圓300上之對準記號311，進行一第二層曝光步驟。由於光罩上之對準記號302經過旋轉，第二層曝光步驟並不會被第一層曝光步驟遺留下來的圖案干擾，理由是微影機台可以根據上述中空長方形圖案308，辨識出旋轉後之光罩對準記號302與第一層曝光步驟遺留下來的圖案不同。此外，本實施例可將光罩上之對準記號302進一步再旋轉90°，對準到晶圓300上之對準記號311，進行一第三層曝光步驟，將光罩上之對準記號302再旋轉90°，對準到晶圓300上之對準記號311，進行一第四層曝光步驟。因此，本實施例光罩上的對準記號302可以重複使用至少四層之曝光製程。請參照第3B圖，本實施例之對準記號302以對應於晶圓300的兩相對邊緣較佳。
本發明一實施例之微影機台可根據特定的對準記號302檢視對準的精確度，請再參照第3A圖，在本發明一實施範例中，第一條狀圖案304之長度為200μm，寬度為10μm，第二條狀圖案306之長度為125μm，寬度為10μm，中空長方形圖案308之長度為70μm，寬度為25μm。本範例在對準時，中空長方形圖案308之中空區域的兩相對邊緣係對準晶圓300上對準記號311燕尾形部分310之邊緣。因此，當光罩上對準記號302相對於晶圓300上對準記號311偏移時，可量測光罩上對準記號302之中空長方形圖案308與晶圓300上對準記號311之燕尾形部分310間的距離，得到偏移的程度。
第4圖顯示本發明另一實施例微影光罩上之對準記號，為簡潔，第4圖和第3A圖實施例間相類似的部份在此不描述之，說明書僅描述第4圖和第3A圖不同之部份，且相類似的單元使用相同標號。在第3A圖中，光罩上對準記號302之特定圖案是中空長方形圖案308，第4圖實施例光罩上對準記號404之特定圖案410是ㄇ字型圖案。同樣的，本實施例包括連接第二條狀圖案408之ㄇ字型圖案410的對準記號404可減少傳統方法因為之前曝光製程遺留下來圖案所造成之曝光偏差，且本實施例光罩上的對準記號404同樣可重複使用至少四層之曝光製程。此外，本實施例之微影機台可根據特定的對準記號檢視對準的精確度。請參照第4圖，在本發明一實施範例中，第一條狀圖案406之長度為200μm，寬度為10μm，第二條狀圖案408之長度為125μm，寬度為10μm，ㄇ字型圖案410之長度為70μm，寬度為25μm。在對準時，ㄇ字型圖案410的兩內部邊緣係對準晶圓402上對準記號燕尾形部分412之外部邊緣。因此，當光罩上對準記號404相對於晶圓402上對準記號411偏移時，可量測光罩上對準記號之ㄇ字型圖案410與晶圓402上對準記號411之燕尾形部分412間的距離，得到偏移的程度。
第5圖顯示本發明另一實施例微影光罩上之對準記號，為簡潔，第5圖和第4圖實施例間相類似的部份在此不描述之，說明書僅描述第5圖和第4圖不同之部份。在第4圖中，ㄇ字型圖案的兩內部邊緣係對準晶圓上對準記號燕尾形部分之外部邊緣，不同於第4圖之實施例，第5圖實施例ㄇ字型圖案的兩外部邊緣係對準晶圓402上對準記號411燕尾形部分412之外部邊緣。在本發明一實施範例中，第一條狀圖案406之長度為200μm，寬度為10μm，第二條狀圖案408之長度為70μm，寬度為10μm，ㄇ字型圖案502之長度為50μm，寬度為25μm。特別需注意的是，本實施例ㄇ字型圖案502的兩外部邊緣係對準晶圓402上對準記號411燕尾形部分412之外部邊緣。因此，當光罩上對準記號404相對於晶圓402上對準記號411偏移時，可量測光罩上對準記號404之ㄇ字型圖案502外部邊緣與晶圓402上對準記號411之燕尾形部分412外部邊緣間的距離，得到偏移的程度。
第6圖顯示本發明又另一實施例微影光罩上之對準記號，為簡潔，本實施例與第5圖實施例間相類似的部份在此不描述之，說明書僅描述不同之部份。在第5圖中，ㄇ字型圖案502的兩外部邊緣係對準晶圓上對準記號燕尾形部分412之外部邊緣，不同於第5圖之實施例，第6圖實施例ㄇ字型圖案602具有相對較小的尺寸，更仔細的來說，第6圖實施例ㄇ字型圖案長度約為第5圖實施例ㄇ字型圖案的3/5。請參照第6圖，在本發明一實施範例中，第一條狀圖案406之長度為200μm，寬度為10μm，第二條狀圖案408之長度為70μm，寬度為10μm，ㄇ字型圖案602之長度為30μm，寬度為25μm。特別需注意的是，本實施例ㄇ字型圖案602係位於對準晶圓402上對準記號燕尾形部分412之區域範圍中。當光罩上對準記號404相對於晶圓402上對準記號411偏移時，同樣可量測光罩上對準記號411之ㄇ字型圖案602與晶圓402上對準記號411之燕尾形部分412間的距離，得到偏移的程度。
雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
102．．．晶圓上之對準記號
104．．．光罩上十字型對準記號
202．．．十字型對準記號
204．．．晶圓上之對準記號
206．．．光罩上之對準記號
300．．．晶圓
302．．．對準記號
304．．．第一長條型圖案
306．．．第二長條型圖案
308‧‧‧特定圖案/中空長方形圖案
310‧‧‧燕尾形部分
311‧‧‧對準記號
402‧‧‧晶圓
404‧‧‧光罩上對準記號
406‧‧‧第一條狀圖案
408‧‧‧第二條狀圖案
410‧‧‧特定圖案/ㄇ字型圖案
411‧‧‧晶圓上對準記號
412‧‧‧燕尾形部分
502‧‧‧ㄇ字型圖案
602‧‧‧ㄇ字型圖案
第1A圖~第1C圖顯示使用傳統對準曝光系統之對準步驟。
第2A圖~第2C圖顯示傳統對準曝光系統常發生的錯誤。
第3A圖顯示本發明一實施例微影光罩上之對準記號。
第3B圖顯示本發明一實施例之對準記號之配置。
第4圖顯示本發明另一實施例微影光罩上之對準記號。
第5圖顯示本發明另一實施例微影光罩上之對準記號。
第6圖顯示本發明又另一實施例微影光罩上之對準記號。
300．．．晶圓
302．．．對準記號
304．．．第一長條型圖案
306．．．第二長條型圖案
308．．．特定圖案/中空長方形圖案
310．．．燕尾形部分
311．．．對準記號

Claims (20)

  1. 一種微影光罩，包括：一對準記號，包括：一第一長條形圖案；一第二長條形圖案，與該第一長條形圖案交錯，其中該第二長條形圖案包括一第一端和一第二端；一特定圖案，位於該第二長條形圖案外，且直接接觸該第二長條形圖案之第二端，其中該特定圖案具有與該第一長條形圖案和該第二長條形圖案不同的特徵。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微影光罩，其中該特定圖案是中空長方形。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微影光罩，其中該特定圖案是ㄇ字型。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之微影光罩，其中該微影光罩之對準記號係用以對準一晶圓之對準記號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之微影光罩，其中該晶圓上之對準記號之圖案為包括四個燕尾形部份，且該些燕尾形部分係沿四個不同方向延伸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之微影光罩，其中該特定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案之內緣對準該晶圓上之對準記號的該些燕尾形部份之一的外緣。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之微影光罩，其中該特定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案之外緣對準該晶圓上之對準記號的該些燕尾形部份之一的外緣。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之微影光罩，其中該特 定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案係位於該些燕尾形部份之一的範圍中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之微影光罩，其中該微影光罩係為使用於對準曝光(aligner)系統之一倍(1×1)光罩。
  10. 一種對準程序，包括：提供一晶圓，包括一對準記號；提供一光罩，包括一對準記號，其中該光罩之對準記號包括：一第一長條形圖案；一第二長條形圖案與該第一長條形圖案交錯；一特定圖案，連接該第二長條形圖案，其中該特定圖案具有與該第一長條形圖案和該第二長條形圖案不同的特徵；以該光罩之對準記號對準該晶圓之對準記號，進行一第一層曝光步驟；及將該光罩之對準記號旋轉90°，對準該晶圓之對準記號，進行一第二層曝光步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，其中該特定圖案是中空長方形。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，其中該特定圖案是ㄇ字型。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，其中該晶圓上之對準記號之圖案為包括四個燕尾形之部份，且該些燕尾形部分係沿四個不同方向延伸。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之對準程序，其中該特定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案之內緣對準該晶圓上之對準記號的該些燕尾形部份之一的外緣。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之對準程序，其中該特定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案之外緣對準該晶圓上之對準記號的該些燕尾形部份之一的外緣。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之對準程序，其中該特定圖案是ㄇ字型圖案，且該ㄇ字型圖案係位於該燕尾形部份之一的範圍中。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，其中該微影光罩係為使用於對準曝光(aligner)系統之一倍(1×1)光罩。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，更包括將該光罩之對準記號旋轉90°，對準該晶圓之對準記號，進行一第三層曝光步驟。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之對準程序，更包括將該光罩之對準記號旋轉90°，對準該晶圓之對準記號，進行一第四層曝光步驟。
  20. 一種檢驗對準精確度的方法，包括：提供一晶圓，包括一對準記號；提供一光罩，包括一對準記號，其中該光罩之對準記號包括：一第一長條形圖案；一第二長條形圖案與該第一長條形圖案交錯，其中該第二長條形圖案包括一第一端和一第二端； 一特定圖案，位於該第二長條形圖案外，且直接接觸該第二長條形圖案之第二端，其中該特定圖案具有與該第一長條形圖案和該第二長條形圖案不同的特徵；及量測該光罩之對準記號的特定圖案和該晶圓之對準記號間的距離。
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