TWI715286B

TWI715286B - 微影製程的關鍵尺寸的監控結構

Info

Publication number: TWI715286B
Application number: TW108141204A
Authority: TW
Inventors: 王禮謙; 劉丞祥; 蔡孟弦
Original assignee: 華邦電子股份有限公司
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-01-01
Also published as: TW202119141A

Abstract

一種微影製程的關鍵尺寸的監控結構，包括虛擬圖案層與圖案化光阻層。虛擬圖案層包括虛擬圖案。圖案化光阻層包括位在虛擬圖案上方的至少一個監控標記。監控標記包括彼此相交的第一部分與第二部分。第一部分在第一方向延伸，第二部分在第二方向延伸，且第一方向與第二方向相交。

Description

微影製程的關鍵尺寸的監控結構

本發明是有關於一種監控結構，且特別是有關於一種微影製程的關鍵尺寸的監控結構。

關鍵尺寸(critical dimension)是微影製程(lithography process)中的關鍵參數(key parameter)。然而，在元件的目標尺寸遠大於微影製程的關鍵尺寸時，將無法準確地得知機台的製程能力是否產生變動。

因此，目前的做法是在晶圓上設置用以監控微影製程的關鍵尺寸的監控標記。由於監控標記的尺寸與微影製程的關鍵尺寸相近，藉此可得知機台(如，曝光機台)的製程能力是否產生變動。

然而，由於在晶圓的不同位置上的監控標記的關鍵尺寸的均勻性不佳，因此容易造成誤判(misjudgment)。

本發明提供一種微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其可有效地提升監控標記的關鍵尺寸的均勻性。

本發明提出一種微影製程的關鍵尺寸的監控結構，包括虛擬圖案層與圖案化光阻層。虛擬圖案層包括虛擬圖案。圖案化光阻層包括位在虛擬圖案上方的至少一個監控標記。監控標記包括彼此相交的第一部分與第二部分。第一部分在第一方向延伸，第二部分在第二方向延伸，且第一方向與第二方向相交。

基於上述，在本發明所提出的微影製程的關鍵尺寸的監控結構中，由於虛擬圖案位在監控標記下方，因此監控標記下方的環境可與晶片區的環境相似。藉此，可有效地提升位在晶圓的不同位置上的監控標記的關鍵尺寸的均勻性，且能夠防止因監控標記的關鍵尺寸的均勻性不佳而造成的誤判。如此一來，可有效地對微影製程的關鍵尺寸進行監控，且可得知機台(如，曝光機台)的製程能力是否產生變動。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1X為本發明一些實施例的微影製程的關鍵尺寸的監控結構的示意圖。圖2為本發明一實施例的晶圓的曝光區域圖。圖3為圖2中的曝光區的放大圖。

請參照圖1A至圖1X，微影製程的關鍵尺寸的監控結構100包括虛擬圖案層102與圖案化光阻層104。如圖2與圖3所示，在晶圓W上可劃分出多個曝光區S。每個曝光區S可包括九個晶片區R，但本發明並不以此為限。只要曝光區S包括至少一個晶片區R即屬於本發明所涵蓋的範圍。晶圓W可包括切割道SL。切割道SL可隔開相鄰的晶片區R。監控結構100可位在晶圓W的切割道SL上。

請參照圖1A至圖1L，虛擬圖案層102包括虛擬圖案106。虛擬圖案106可包括陣列圖案108。陣列圖案108可包括多個單元圖案110。虛擬圖案106可為虛擬圖案層102的實體部分或虛擬圖案層102中的開口。在本實施例中，虛擬圖案106是以虛擬圖案層102的實體部分為例來進行說明。亦即，在虛擬圖案層102中，虛擬圖案106以外的部分為虛擬圖案層102中的開口，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，虛擬圖案106可為虛擬圖案層102中的開口。亦即，在虛擬圖案層102中，虛擬圖案106以外的部分為虛擬圖案層102的實體部分。虛擬圖案層102的材料例如是導體材料(如，金屬)、半導體材料(如，多晶矽)或介電材料(如，氧化矽或氮化矽)。

在一些實施例中，如圖1A至圖1H所示，多個單元圖案110的長度可為相同。在一些實施例中，如圖1I至圖1L所示，多個單元圖案110可包括長度相同的部分與長度不同的部分。

在一些實施例中，如圖1A、圖1E與圖1I所示，陣列圖案108可為水平線陣列，但本發明並不以此為限。水平線陣列中的單元圖案110的延伸方向與第一方向D1平行。

在一些實施例中，如圖1B、圖1F與圖1J所示，陣列圖案108可為垂直線陣列，但本發明並不以此為限。垂直線陣列中的單元圖案110的延伸方向與第一方向D1垂直。

在一些實施例中，如圖1C、圖1D、圖1G、圖1H、圖1K與圖1L所示，陣列圖案108可為斜線陣列，但本發明並不以此為限。斜線陣列中的單元圖案110的延伸方向以非正交的方式與第一方向D1相交。

請參照圖1A至圖1L，圖案化光阻層104包括位在虛擬圖案106上方的至少一個監控標記112。圖案化光阻層104與虛擬圖案層102可為直接相鄰或可間隔其他模層。監控標記112可覆蓋虛擬圖案106的一部分。在本實施例中，監控標記112的數量是以一個為例來進行說明，但本發明並不以此為限。只要監控標記112的數量為至少一個即屬於本發明所涵蓋的範圍。

監控標記112包括彼此相交的第一部分P1與第二部分P2。第一部分P1在第一方向D1延伸，第二部分P2在第二方向D2延伸，且第一方向D1與第二方向D2相交。第一部分P1的寬度與第二部分P2的寬度例如是大於單元圖案110的寬度。舉例來說，第一方向D1與第二方向D2可垂直相交。在本實施例中，監控標記112的形狀例如是十字形，但本發明並不以此為限。在一些實施例中，監控標記112更可包括除了第一部分P1與第二部分P2以外的其他部分(未示出)。只要監控標記112的形狀的至少一部分包括由第一部分P1與第二部分P2所組成的形狀即屬於本發明所涵蓋的範圍。

監控標記112可為圖案化光阻層104的實體部分或圖案化光阻層104中的開口。在本實施例中，監控標記112是以圖案化光阻層104的實體部分為例來進行說明。亦即，在圖案化光阻層104中，監控標記112以外的部分為圖案化光阻層104中的開口，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，監控標記112可為圖案化光阻層104中的開口。亦即，在圖案化光阻層104中，監控標記112以外的部分為圖案化光阻層104的實體部分。

請參照圖1A至圖1X，圖1M至圖1X的監控結構100與圖1A至圖1L的監控結構100的差異如下。在圖1M至圖1X的監控結構100中，虛擬圖案106更包括襯墊圖案114。襯墊圖案114的尺寸可大於監控標記112的尺寸。監控標記112可位在襯墊圖案114的正上方，且監控標記112的投影可完全落在襯墊圖案114上，藉此可提升監控標記112的關鍵尺寸的量測準確度。襯墊圖案114與監控標記112可具有相同的形狀(如，十字形)。襯墊圖案114與陣列圖案108的一部分可相互連接。除此之外，圖1M至圖1X的監控結構100與圖1A至圖1L的監控結構100中的相同構件以相同的符號表示並省略其說明。

基於上述實施例可知，在微影製程的關鍵尺寸的監控結構100中，由於虛擬圖案106位在監控標記112下方，因此監控標記112下方的環境可與晶片區R的環境相似。藉此，可有效地提升位在晶圓W的不同位置上的監控標記112的關鍵尺寸的均勻性，且能夠防止因監控標記112的關鍵尺寸的均勻性不佳而造成的誤判。如此一來，可有效地對微影製程的關鍵尺寸進行監控，且可得知機台(如，曝光機台)的製程能力是否產生變動。

圖4A至圖4X為本發明另一些實施例的微影製程的關鍵尺寸的監控結構的示意圖。

請參照圖4A至圖4X與圖1A至圖1X，圖4A至圖4X的監控結構100a分別對應於圖1A至圖1X的監控結構100。圖4A至圖4X的監控結構100a與圖1A至圖1X的監控結構100的差異如下。在圖4A至圖4X的監控結構100a中，監控標記112a的數量可為多個。多個監控標記112a的多個第一部分P1可彼此平行，且多個監控標記112a的多個第二部分P2可彼此平行。圖4A至圖4X中的監控標記112a的形狀例如是L形，且圖4M至圖4X中的襯墊圖案114a的形狀例如是L形，但本發明並不以此為限。除此之外，圖4A至圖4X的監控結構100a與圖1A至圖1X的監控結構100中的相同或相似構件以相同或相似的符號表示並省略其說明。

基於上述實施例可知，在微影製程的關鍵尺寸的監控結構100a中，由於虛擬圖案106位在監控標記112a下方，因此監控標記112a下方的環境可與晶片區R的環境相似。藉此，可有效地提升位在晶圓W的不同位置上的監控標記112a的關鍵尺寸的均勻性，且能夠防止因監控標記112a的關鍵尺寸的均勻性不佳而造成的誤判。如此一來，可有效地對微影製程的關鍵尺寸進行監控，且可得知機台(如，曝光機台)的製程能力是否產生變動。

綜上所述，上述實施例的微影製程的關鍵尺寸的監控結構可有效地提升監控標記的關鍵尺寸的均勻性，進而可有效地對微影製程的關鍵尺寸進行監控，且可得知機台的製程能力是否產生變動。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100a:監控結構 102:虛擬圖案層 104:圖案化光阻層 106:虛擬圖案 108:陣列圖案 110:單元圖案 112、112a:監控標記 114、114a:襯墊圖案 D1:第一方向 D2:第二方向 P1:第一部分 P2:第二部分 R:晶片區 S:曝光區 SL:切割道 W:晶圓

圖1A至圖1X為本發明一些實施例的微影製程的關鍵尺寸的監控結構的示意圖。圖2為本發明一實施例的晶圓的曝光區域圖(shop map)。圖3為圖2中的曝光區的放大圖。圖4A至圖4X為本發明另一些實施例的微影製程的關鍵尺寸的監控結構的示意圖。

100:監控結構

102:虛擬圖案層

104:圖案化光阻層

106:虛擬圖案

108:陣列圖案

110:單元圖案

112:監控標記

D1:第一方向

D2:第二方向

P1:第一部分

P2:第二部分

Claims

一種微影製程的關鍵尺寸的監控結構，包括：虛擬圖案層，包括虛擬圖案；以及圖案化光阻層，包括位在所述虛擬圖案上方的至少一個監控標記，其中所述至少一個監控標記包括彼此相交的第一部分與第二部分，所述第一部分在第一方向延伸，所述第二部分在第二方向延伸，且所述第一方向與所述第二方向相交。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述虛擬圖案包括所述虛擬圖案層的實體部分或所述虛擬圖案層中的開口。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述虛擬圖案包括陣列圖案，且所述陣列圖案包括多個單元圖案。
如申請專利範圍第3項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述多個單元圖案的長度相同。
如申請專利範圍第3項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述多個單元圖案包括長度相同的部分與長度不同的部分。
如申請專利範圍第3項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述陣列圖案包括水平線陣列，且所述水平線陣列中的所述多個單元圖案的延伸方向與所述第一方向平行。
如申請專利範圍第3項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述陣列圖案包括垂直線陣列，且所述垂直線陣列中的所述多個單元圖案的延伸方向與所述第一方向垂直。
如申請專利範圍第3項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述陣列圖案包括斜線陣列，且所述斜線陣列中的所述多個單元圖案的延伸方向以非正交的方式與所述第一方向相交。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述虛擬圖案更包括襯墊圖案，所述襯墊圖案的尺寸大於所述至少一個監控標記的尺寸，所述至少一個監控標記位在所述襯墊圖案的正上方，且所述至少一個監控標記的投影完全落在所述襯墊圖案上。
如申請專利範圍第9項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述襯墊圖案與所述至少一個監控標記具有相同的形狀。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述至少一個監控標記的形狀包括十字形或L形。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述至少一個監控標記包括所述圖案化光阻層的實體部分或所述圖案化光阻層中的開口。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述至少一個監控標記的數量為多個，所述多個監控標記的所述多個第一部分彼此平行，且所述多個監控標記的所述多個第二部分彼此平行。
如申請專利範圍第1項所述的微影製程的關鍵尺寸的監控結構，其中所述第一方向與所述第二方向垂直相交。