TWI434135B - 光罩及利用該光罩形成疊對標記之方法 - Google Patents

Description

光罩及利用該光罩形成疊對標記之方法

本發明係關於一種光罩及疊對標記，特別是一種具有環狀區域之光罩及在二次圖案化製程中利用該光罩形成疊對標記於基板上之方法。

目前之IC製程使用二個以上具有不同圖案之光罩以進行二次圖案化。因此，該等光罩之對準決定了轉移至IC目標層及最終表現之品質。

參考圖1A，顯示習知光罩之圖案之俯視示意圖。該圖案1具有一第一矩形部份11、一第二矩形部份12、一第三矩形部份13及一第四矩形部份14。該第一矩形部份11之長邊係與該第三矩形部份13之長邊彼此平行，同時該第二矩形部份12之長邊係與該第四矩形部份14之長邊彼此平行。該第一矩形部份11之長邊或該第三矩形部份13之長邊係與該第二矩形部份12之長邊或該第四矩形部份14之長邊彼此垂直。因此，在垂直及水平方向分別具有二對平行且對稱之矩形部份。

參考圖1B，顯示習知基板上之疊對標記之俯視示意圖。該疊對標記2係在前一製程完成後形成於一基板上。該疊對標記2包括一第一對準矩形部份21、一第二對準矩形部份22、一第三對準矩形部份23及一第四對準矩形部份24。

參考圖1C，顯示習知對準結構之俯視示意圖。該圖1A之圖案1係被轉移至該基板上之光阻層，以形成一標記圖案1a。該標記圖案1a包括一第一矩形部份11a、一第二矩形部份12a、一第三矩形部份13a及一第四矩形部份14a。接著，進行量測，以根據該疊對標記2及該光阻層上之該標記圖案1a而決定對位精度。詳言之，該對準步驟係藉由量測該第一對準矩形部份21、該第二對準矩形部份22、該第三對準矩形部份23及該第四對準矩形部份24與該第一矩形部份11a、該第二矩形部份12a、該第三矩形部份13a及該第四矩形部份14a間之間距。如果量測到的間距符合預設的準則，此圖案化係為成功且可再進行接續之製程。然而，如果不符合預設的準則，此失敗的光阻層在此階段必須被移除，且重新進行該微影製程，直到符合該準則為止。

參考圖2A至2G，顯示習知在基板上形成疊對標記之方法。在另一習知技術中，該疊對標記2係由複數個中空圓柱體36(圖2G)所構成，其形成方式如下所述。參考圖2A，形成一光阻層31於一基板30上。參考圖2B，提供一光罩32。該光罩32包括複數個圖案，該等圖案包括複數個矩形區域33。每一矩形區域33具有相同之透光性，且該等矩形區域33之透光性係與該光罩32其他區域之透光性不同。通常，該等矩形區域33係為可透光，該光罩32其他區域係為不透光。

參考圖2C及圖2D，其中圖2C係為圖2D之俯視圖，進行一曝光顯影製程，使得該光阻層31具有複數個標記圖案。該標記圖案包括複數個孔洞34。參考圖2E，形成複數個側壁子(Spacer)35於該等孔洞34之側壁。

參考圖2F，移除該光阻層31，且該等側壁子35係被保留在該基板30。參考圖2G，蝕刻該基板30以形成一疊對標記2，該疊對標記2係對應該等側壁子35。該疊對標記2包含複數個中空圓柱體36。由於該等側壁子35之材質係為金屬氧化物，因此，在該蝕刻製程中，該等側壁子35可當作光罩。

參考圖2H，顯示圖2G之習知在基板上之疊對結構之剖視示意圖。進行塗底(Priming)製程，以形成一黏著層37於該基板30上。接著，形成一第二光阻層38於該黏著層37上以黏著於該基板30上。接著，進行一曝光顯影製程，使得該第二光阻層38具有複數個第二標記圖案39，其係與圖1C之標記圖案1a相同。

該等第二標記圖案39係位於該疊對標記2上方。因此，可進行量測，以根據該等第二標記圖案39及該疊對標記2而決定對位精度。如圖2H所示，由該等第二標記圖案39及該疊對標記2所量得之距離d₁ 可在對準過程中被使用。

圖2H之對準結構之缺點如下，該等側壁子35及該等中空圓柱體36具有相同之厚度T₁ ，其係為非常薄。因此，當進行量測時，其對比(Contrast)很低，且很難找到該疊對標記2。

本發明提供一種光罩，其包括複數個圖案。該等圖案至少其中之一包括複數個環狀區域及複數個內部區域，該等內部區域係被該等環狀區域所包圍，其中該等環狀區域之透光性係與該等內部區域之透光性不同。

本發明另提供一種在基板上形成疊對標記之方法，其包括以下步驟：形成一光阻層於一基板上；提供一光罩，該光罩包括複數個圖案，該等圖案至少其中之一包括複數個環狀區域及複數個內部區域，該等內部區域係被該等環狀區域所包圍，其中該等環狀區域之透光性係與該等內部區域之透光性不同；進行一曝光顯影製程，使得該光阻層具有複數個標記圖案，該等標記圖案包括複數個孔洞及複數個柱體，該等柱體係位於該等孔洞之內，且每一孔洞之側壁與該柱體之側壁之間具有一間隙；形成複數個側壁子(Spacer)於該等孔洞之側壁及該等柱體之側壁，其中位於該等間隙內之側壁子之底部結合在一起而形成複數個厚側壁子；移除該光阻層，其中該等厚側壁子係被保留：及　蝕刻該基板以形成一疊對標記，該疊對標記係對應該等厚側壁子。

本發明另提供一種確保二次圖案化製程中對位精度之方法，其包括以下步驟：形成一第一光阻層於一基板上；提供一光罩，該光罩包括複數個圖案，該等圖案至少其中之一包括複數個環狀區域及複數個內部區域，該等內部區域係被該等環狀區域所包圍，其中該等環狀區域之透光性係與該等內部區域之透光性不同；進行一曝光顯影製程，使得該第一光阻層具有複數個第一標記圖案，該等第一標記圖案至少其中之一包括複數個孔洞及複數個柱體，該等柱體係位於該等孔洞之內，且每一孔洞之側壁與該柱體之側壁之間具有一間隙；形成複數個側壁子於該等孔洞之側壁及該等柱體之側壁，其中位於該等間隙內之側壁子之底部結合在一起而形成複數個厚側壁子；移除該第一光阻層，其中該等厚側壁子係被保留：蝕刻該基板以形成一疊對標記，該疊對標記係對應該等厚側壁子；形成一第二光阻層於該基板上；進行一曝光顯影製程，使得該第二光阻層具有複數個第二標記圖案，其中該等第二標記圖案係位於該疊對標記上方；及進行量測，以根據該等第二標記圖案及該疊對標記而決定對位精度。

在本發明中，由於該疊對標記之厚度較大。因此，當進行量測時，其對比(Contrast)較高，且很容易找到該疊對標記。

上文已相當廣泛地概述本發明之技術特徵，俾使下文之本發明詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本發明之申請專利範圍標的之其它技術特徵將描述於下文。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本發明相同之目的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本發明的精神和範圍。

參考圖3A至3G，顯示本發明在基板上形成疊對標記之方法之一實施例。在本發明中，該疊對標記6包括複數個中空圓柱體46(圖3G)，其形成方式如下所述。參考圖3A，形成一第一光阻層41於一基板40(例如一晶圓)上。參考圖3B，提供一光罩42。該光罩42包括一第一矩形部份、一與該第一矩形部份相鄰之第二矩形部份、一與該第一矩形部份位於相對角且與該第二矩形部份相鄰之第三矩形部份、及一與該第二矩形部份位於相對角且與該第一矩形部份及第三矩形部份相鄰之第四矩形部份。該第一矩形部份係與該第三矩形部份平行，同時該第二矩形部份係與該第一矩形部份垂直且與該第四矩形部份平行。

該光罩42包括一位於該第一矩形部份之第一圖案、一位於該第二矩形部份之第二圖案、一位於該第三矩形部份之第三圖案、及一位於該第四矩形部份之第四圖案。該第一圖案、該第二圖案、該第三圖案及該第四圖案至少其中之一包括複數個環狀區域43及複數個內部區域431，該等內部區域431係被該等環狀區域43所包圍。該等環狀區域43之透光性係與該等內部區域431之透光性不同。較佳地，該等內部區域431之透光性係與該光罩42其他區域之透光性相同。在本實施例中，該等環狀區域43係為可透光，且該等內部區域431及該光罩42其他區域係為不透光。該環狀區域43之外圍係為矩形，且該內部區域431亦為矩形。

在另一實施例中，其他圖案至少其中之一包括複數個條狀區域，其中每一該等條狀區域具有相同之透光性。

參考圖3C及圖3D，其中圖3C係為圖3D之俯視圖，進行一曝光顯影製程，使得該第一光阻層41具有複數個第一標記圖案。該第一標記圖案包括複數個孔洞44及複數個柱體(Pillar)441，該等柱體441係位於該等孔洞44之內，且每一孔洞44之側壁與該柱體441之側壁之間具有一間隙442。該間隙442之寬度係定義為G，其中T1＜G＜2T1，T1係為該等側壁子35及該等中空圓柱體36之厚度，如圖2H所示。

要注意的是，如果該光罩42之圖案包含複數個平行之條狀區域，該第一光阻層41之第一標記圖案會包括複數個溝渠(Trench)。

參考圖3E，形成複數個側壁子(Spacer)於該等孔洞44之側壁及該等柱體441之側壁。在本實施例中，位於該等間隙442內之側壁子之底部結合在一起而形成複數個厚側壁子45。每一厚側壁子45之頂面具有一凹槽。該厚側壁子45之底部之厚度係與該間隙442之寬度G相同。或者，該厚側壁子45可以填滿該間隙442，且該厚側壁子45具有均一厚度，其係與該間隙442之寬度G相同。

參考圖3F，移除該第一光阻層41，且該等厚側壁子45係被保留在該基板40上。參考圖3G，蝕刻該基板40以形成一疊對標記6，該疊對標記6係對應該等厚側壁子45。該疊對標記6包含複數個中空圓柱體46。由於該等厚側壁子45之材質係為金屬氧化物，因此，在該蝕刻製程中，該等厚側壁子45可當作光罩。

參考圖3H，顯示圖3G之在基板上之疊對結構之剖視示意圖。當於該基板40上進行確保二次圖案化製程中對位精度之方法時，必須再進行以下步驟。進行塗底(Priming)製程，以形成一黏著層47於該基板40上。在本實施例中，該黏著層47之材質係為一化合物六甲基乙矽氮烷(Hexamethyldisilazane,HMDS)。接著，形成一第二光阻層48於該黏著層47上以黏著於該基板40上。接著，進行一曝光顯影製程，使得該第二光阻層48具有複數個第二標記圖案49。

該等第二標記圖案49係位於該疊對標記6上方。因此，可進行量測，以根據該等第二標記圖案49及該疊對標記6而決定對位精度。如圖3H所示，.由該等第二標記圖案49及該疊對標記6所量得之距離d2可在對準過程中被使用。

參考圖4，顯示本發明對準結構之一實施例之俯視示意圖。在本實施例中，該疊對標記6包括一第一對準矩形部份61、一第二對準矩形部份62、一第三對準矩形部份63及一第四對準矩形部份64。由於該疊對標記6是根據該光罩42所形成，因此該疊對標記6會對應該光罩42之圖案。

該第二光阻層48之標記圖案5a包括一第一矩形部份51a、一第二矩形部份52a、一第三矩形部份53a及一第四矩形部份54a。該標記圖案5a係與圖3H之第二標記圖案49相同。在本實施例中，該第二標記圖案49包括複數個溝渠。然而，可以理解的是，該第二光阻層之第二標記圖案49可以包括複數個孔洞34及側壁子35(圖2E)或複數個孔洞44、柱體441及厚側壁子45(圖3E)。

藉由量測該第一對準矩形部份61、該第二對準矩形部份62、該第三對準矩形部份63及該第四對準矩形部份64與該第一矩形部份51a、該第二矩形部份52a、該第三矩形部份53a及該第四矩形部份54a間之距離d2後，可進行對準步驟。如果量測到的距離d2符合預設的準則，此圖案化係為成功且可再進行接續之製程。然而，如果不符合預設的準則，此失敗的光阻層在此階段必須被移除，且重新進行該微影製程，直到符合該準則為止。

在本發明中，如圖3H所示，該等中空圓柱體46之厚度T2係與該間隙442之寬度G相同，因此T1＜T2＜2T1。

由於該等中空圓柱體46之厚度較大。因此，當進行量測時，其對比(Contrast)較高，且很容易找到該疊對標記6。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本發明精神和範圍內，本發明之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。

此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本發明教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本發明。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。

1．．．習知光罩之圖案

1a．．．標記圖案

2．．．習知疊對標記

5a．．．標記圖案

6．．．本發明之疊對標記

11．．．第一矩形部份

11a．．．第一矩形部份

12．．．第二矩形部份

12a．．．第二矩形部份

13．．．第三矩形部份

13a．．．第三矩形部份

14．．．第四矩形部份

14a．．．第四矩形部份

21．．．第一對準矩形部份

22．．．第二對準矩形部份

23．．．第三對準矩形部份

24．．．第四對準矩形部份

30．．．基板

31．．．光阻層

32．．．光罩

33．．．矩形區域

34．．．孔洞

35．．．側壁子

36．．．中空圓柱體

37．．．黏著層

38．．．第二光阻層

39．．．第二標記圖案

40．．．基板

41．．．第一光阻層

42．．．光罩

43．．．環狀區域

44．．．孔洞

45．．．厚側壁子

46．．．中空圓柱體

47．．．黏著層

48．．．第二光阻層

49．．．第二標記圖案

51a．．．第一矩形部份

52a．．．第二矩形部份

53a．．．第三矩形部份

54a．．．第四矩形部份

61．．．第一對準矩形部份

62．．．第二對準矩形部份

63．．．第三對準矩形部份

64．．．第四對準矩形部份

431．．．內部區域

441．．．柱體

442．．．間隙

藉由參照前述說明及下列圖式，本發明之技術特徵得以獲得完全瞭解。

圖1A顯示習知光罩之圖案之俯視示意圖；

圖1B顯示習知基板上之疊對標記之俯視示意圖；

圖1C顯示習知對準結構之俯視示意圖；

圖2A至2G顯示習知在基板上形成疊對標記之方法；

圖2H顯示圖2G之習知在基板上之疊對結構之剖視示意圖；

圖3A至3G顯示本發明在基板上形成疊對標記之方法之一實施例；

圖3H顯示圖3G之在基板上之疊對結構之剖視示意圖；及

圖4顯示本發明對準結構之一實施例之俯視示意圖。

5a．．．標記圖案

6．．．本發明之疊對標記

40．．．基板

45．．．厚側壁子

46．．．中空圓柱體

47．．．黏著層

48．．．第二光阻層

49．．．第二標記圖案

Claims (10)

1. 一種在基板上形成疊對標記之方法，包括以下步驟：形成一光阻層於一基板上；提供一光罩，該光罩包括複數個圖案，該等圖案至少其中之一包括複數個環狀區域及複數個內部區域，該等內部區域係被該等環狀區域所包圍，其中該等環狀區域之透光性係與該等內部區域之透光性不同；進行一曝光顯影製程，使得該光阻層具有複數個標記圖案，該等標記圖案包括複數個孔洞及複數個柱體，該等柱體係位於該等孔洞之內，且每一孔洞之側壁與該柱體之側壁之間具有一間隙；形成複數個側壁子(Spacer)於該等孔洞之側壁及該等柱體之側壁，其中位於該等間隙內之側壁子之底部結合在一起而形成複數個厚側壁子；移除該光阻層，其中該等厚側壁子係被保留；及蝕刻該基板以形成一疊對標記，該疊對標記係對應該等厚側壁子。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光罩之該環狀區域之外圍係為矩形，且該光罩之該內部區域亦為矩形。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光罩之該等內部區域係為不透光，且該光罩之該等環狀區域係為可透光。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光罩之其他 圖案至少其中之一包括複數個條狀區域，且每一該等條狀區域具有相同之透光性。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光阻層之其他標記圖案至少其中之一包括複數個溝渠(Trench)。
6. 一種確保二次圖案化製程中對位精度之方法，包括以下步驟：形成一第一光阻層於一基板上；提供一光罩，該光罩包括複數個圖案，該等圖案至少其中之一包括複數個環狀區域及複數個內部區域，該等內部區域係被該等環狀區域所包圍，其中該等環狀區域之透光性係與該等內部區域之透光性不同；進行一曝光顯影製程，使得該第一光阻層具有複數個第一標記圖案，該等第一標記圖案至少其中之一包括複數個孔洞及複數個柱體，該等柱體係位於該等孔洞之內，且每一孔洞之側壁與該柱體之側壁之間具有一間隙；形成複數個側壁子於該等孔洞之側壁及該等柱體之側壁，其中位於該等間隙內之側壁子之底部結合在一起而形成複數個厚側壁子；移除該第一光阻層，其中該等厚側壁子係被保留：蝕刻該基板以形成一疊對標記，該疊對標記係對應該等厚側壁子；形成一第二光阻層於該基板上；進行一曝光顯影製程，使得該第二光阻層具有複數個第二標記圖案，其中該等第二標記圖案係位於該疊對標 記上方；及進行量測，以根據該等第二標記圖案及該疊對標記而決定對位精度。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光罩之其他圖案至少其中之一包括複數個條狀區域，且每一該等條狀區域具有相同之透光性。
8. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一光阻層之其他標記圖案至少其中之一包括複數個溝渠。
9. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第二光阻層之第二標記圖案包括複數個孔洞。
10. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第二光阻層之第二標記圖案包括複數個溝渠。