TWI817438B - 重疊標記 - Google Patents

Abstract

一種重疊標記包括：第一圖案與第二圖案。第一圖案包括：多個第一條狀與多個第一點狀。多個第一條狀沿著第一方向延伸且沿著第二方向平行排列。多個第一點狀分別配置在多個第一條狀之間。第二圖案包括：多個第二條狀與多個第二點狀。多個第二條狀沿著第二方向延伸且沿著第一方向平行排列。多個第二點狀，分別配置在多個第二條狀之間。

Description

重疊標記

本發明是有關於一種用於形成主動區圖案的重疊標記。

在半導體製程中，微影製程是將積體電路佈局圖轉移至半導體晶圓上的重要步驟。一般而言，在半導體製程中，由積體電路設計公司(IC design house)所提供之電路佈局圖必須先被分割成多層的設計佈局，並被分別製作在對應的光罩上以形成光罩佈局圖。各光罩佈局圖的圖案可通過微影製程而被轉移到半導體晶圓上的光阻層內，並經由相對應的蝕刻、沉積、摻雜等製程，以製得所需的半導體元件。

隨著積體電路的積集度(integration)不斷提升，關於各光罩佈局圖間的疊對(overlay)量測也愈加受到重視。舉例來說，為了形成記憶體元件的主動區，一般會利用形成主動條圖案與切割主動條圖案的兩道不同微影製程來達成。為了使切割主動條圖案的隔離結構能精確地對準在預定位置處，因此在微影製程時必須進行主動條圖案與隔離結構的疊對步驟。

然而，現行的主動條圖案是介於X方向與Y方向之間的 傾斜延伸方向。因此，光是量測晶粒內的經蝕刻的主動區圖案是無法直接得知主動條圖案與隔離結構之間的疊對偏移(overlay shift)量並進一步調整製程參數。

本發明提供一種重疊標記，其可精準量測主動條圖案與隔離結構之間的疊對偏移量，以調整製程參數，進而提升製程良率並降低製造成本。

本發明提供一種重疊標記包括：第一圖案與第二圖案。第一圖案包括：多個第一條狀與多個第一點狀。多個第一條狀沿著第一方向延伸且沿著第二方向平行排列。多個第一點狀分別配置在多個第一條狀之間。第二圖案包括：多個第二條狀與多個第二點狀。多個第二條狀沿著第二方向延伸且沿著第一方向平行排列。多個第二點狀，分別配置在多個第二條狀之間。

10:晶圓

12:切割道

14:第一切割道

16:第二切割道

20:晶粒

30:區域

50:主動區圖案層

52:主動條圖案

52w:寬度

54:主動區

56:隔離結構

100:重疊標記

110:第一圖案

112:第一條狀

112d:距離

112w:寬度

114:第一點狀

114d:直徑

120:第二圖案

122:第二條狀

122d:距離

122w:寬度

124:第二點狀

124d:直徑

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:傾斜延伸方向

P1x、P2x、P1y、P2y:間距

X、Y:方向

θ:夾角

圖1是依照本發明一實施例的一種具有重疊標記的晶圓的上視示意圖。

圖2是圖1的區域的放大示意圖。

圖3是依照本發明一實施例的一種用於形成主動區圖案的重疊標記的上視示意圖。

圖4是依照本發明一實施例的主動區圖案的上視示意圖。

圖1是依照本發明一實施例的一種具有重疊標記的晶圓10的上視示意圖。圖2是圖1的區域30的放大示意圖。以下實施例說明的重疊標記是用以形成記憶體元件的基底中的主動區圖案。此記憶體元件可以是動態隨機存取記憶體(DRAM)，但本發明不以此為限。

請參照圖1與圖2，本實施例提供一種具有重疊標記100的晶圓10。具體來說，晶圓10可包括半導體晶圓，例如矽晶圓。晶圓10可被多個切割道12劃分為多個晶粒20。在一實施例中，切割道12可包括多個第一切割道14與多個第二切割道16。第一切割道14可沿著第一方向D1延伸且沿著第二方向D2平行排列。第二切割道16則可沿著第二方向D2延伸且沿著第一方向D1平行排列。第一方向D1可實質上垂直於第二方向D2。在此情況下，晶粒20可排列成具有多個行與多個列的陣列，如圖1所示。

如圖2所示，重疊標記100可配置在切割道12上或是配置在每一個晶粒20的內部，以量測製造過程中當層(例如光阻層的開口)與前層的疊對。目前記憶體元件的主動區圖案是通過形成主動條圖案與切割主動條圖案的兩道不同微影製程來達成。在形成隔離結構以切割主動條圖案並在基底中形成多個主動區的製程中，隔離結構的重心(center of gravity，COG)會與主動條圖 案的重心對齊，以完全切割主動條圖案，進而形成彼此分隔的多個主動區。也就是說，此隔離結構可物理分隔或電性分隔主動區，以避免相鄰主動區之間的電性干擾問題。接著，可通過量測晶粒內的主動區圖案來得知主動條圖案與隔離結構之間的重心偏移程度，進而調整製程參數。然而，目前的量測方法僅可得知主動條圖案與隔離結構的重心偏移情況，卻無法得知此偏移在X方向(亦即第二方向D2)以及/或Y方向(亦即第一方向D1)上的偏移量。因此，目前的量測方法無法進一步調整製程參數，以達到提升製程良率的目的。

另一方面，相似於圖4的設置方式，現行的主動條圖案52是沿著介於X方向與Y方向之間的傾斜延伸方向D3延伸(例如，此傾斜延伸方向與X方向之間夾角θ可為21.04度)。在此情況下，當隔離結構56的重心是沿著此傾斜延伸方向D3偏移時，目前的量測方法也無法得知主動條圖案52與隔離結構56的重心偏移情況，進而導致部分主動條圖案52的切割不完全，使得相鄰主動區54之間產生電性干擾情況。

為了解決上述先前技術問題，本發明實施例提供一種用於形成主動區圖案的重疊標記。如圖3所示，重疊標記100包括第一圖案110與第二圖案120。第一圖案110包括：多個第一條狀112與多個第一點狀114。在一實施例中，多個第一條狀112可沿著第一方向D1延伸且沿著第二方向D2平行排列。從另一角度來看，第一條狀112的延伸方向可平行於圖1的第一切割道14的延 伸方向，且垂直於第二切割道16的延伸方向。在一實施例中，第一條狀112在第二方向D2上的寬度112w可介於18nm至22nm之間，例如20nm。相鄰第一條狀112之間的距離112d可以是相同或是不同。在一實施例中，相鄰第一條狀112之間的距離112d可大於等於120nm，例如介於120nm至140nm之間。距離112d與寬度112w之間的比(亦即112d/112w)可介於5.5至7.8之間。

多個第一點狀114可分別配置在多個第一條狀112之間，且彼此交錯排列。在一實施例中，第一點狀114的直徑114d可介於50nm至70nm之間，例如60nm。第一點狀114在第一方向D1上的間距P1y大於等於120nm，例如介於120nm至140nm之間；而第一點狀114在第二方向D2上的間距P1x大於等於240nm，例如介於240nm至280nm之間。間距P1x與直徑114d之間的比(亦即P1x/114d)可介於3.4至5.6之間；間距P1y與直徑114d之間的比(亦即P1y/114d)可介於1.7至2.8之間；而間距P1x與寬度112w之間的比(亦即P1x/112w)可介於10.9至15.6之間。

值得注意的是，本實施例可將對應於多個主動條的第一條狀112調整成沿著第一方向D1(例如Y方向)延伸並將對應於多個隔離結構的第一點狀114配置在第一條狀112之間，以量測主動條與隔離結構在第二方向D2(例如X方向)上的重心偏移量，進而調整第二方向D2上的製程參數。在一些實施例中，第一點狀114應配置在相鄰第一條狀112之間的距離112d的正中心，以確 保理想狀況下的主動條與隔離結構在第二方向D2(例如X方向)上是沒有偏移的。也就是說，倘若量測重疊標記100中的第一點狀114偏移距離112d的正中心時，則表示主動條與隔離結構在第二方向D2(例如X方向)上具有重心偏移情況，需要重做(rework)或是調整第二方向D2上的製程參數。

相似地，第二圖案120包括：多個第二條狀122與多個第二點狀124。多個第二條狀122沿著第二方向D2延伸且沿著第一方向D1平行排列。從另一角度來看，第二條狀122的延伸方向可平行於圖1的第二切割道16的延伸方向，且垂直於第一切割道14的延伸方向。在一實施例中，第二條狀122在第一方向D1上的寬度122w可介於18nm至22nm之間，例如20nm。相鄰第二條狀122之間的距離122d可以是相同或是不同。在一實施例中，相鄰第二條狀122之間的距離122d可大於等於120nm，例如介於120nm至140nm之間。距離122d與寬度122w之間的比(亦即122d/122w)可介於5.5至7.8之間。

多個第二點狀124可分別配置在多個第二條狀122之間，且彼此交錯排列。在一實施例中，第二點狀124的直徑124d可介於50nm至70nm之間，例如60nm。第二點狀124在第一方向D1上的間距P2y大於等於240nm，例如介於240nm至280nm之間；而第二點狀124在第二方向D2上的間距P2x大於等於120nm，例如介於120nm至140nm之間。間距P2x與直徑124d之間的比(亦即P2x/124d)可介於1.7至2.8之間；間距P2y與直徑 124d之間的比(亦即P2y/124d)可介於3.4至5.6之間；而間距P2y與寬度122w之間的比(亦即P2y/122w)可介於10.9至15.6之間。

值得注意的是，本實施例可將對應於多個主動條的第二條狀122調整成沿著第二方向D2(例如X方向)延伸並將對應於多個隔離結構的第二點狀124配置在第二條狀122之間，以量測主動條與隔離結構在第一方向D1(例如Y方向)上的重心偏移量，進而調整第一方向D1上的製程參數。在一些實施例中，第二點狀124應配置在相鄰第二條狀122之間的距離122d的正中心，以確保理想狀況下的主動條與隔離結構在第一方向D1(例如Y方向)上是沒有偏移的。也就是說，倘若量測重疊標記100中的第二點狀124偏移距離122d的正中心時，則表示主動條與隔離結構在第一方向D1(例如Y方向)上具有重心偏移情況，需要重做或是調整第一方向D1上的製程參數。

另外，第一條狀112與第二條狀122可對應於基底中的多個主動條(例如，圖4的標號52所示)，而第一點狀114與第二條狀122可對應於切割主動條的多個隔離結構(例如，圖4的標號56所示)。也就是說，第一圖案110與第二圖案120可位於同一膜層中，例如是基底中的主動區圖案層(例如，圖4的標號50所示)。

在技術節點愈來愈微縮的情況下，適用於形成元件區中的具有傾斜延伸方向(例如，圖4的標號D3所示)的主動條圖案 52的微影製程並無法顯影出相同節點的重疊標記100內的第一圖案110與第二圖案120。此傾斜延伸方向D3可介於第一方向D1與第二方向D2之間。因此，本實施例可增加第一點狀114在第二方向D2上的間距P1x為大於等於240nm以及第二點狀124在第一方向D1上的間距P2y大於等於240nm，以確保第一圖案110與第二圖案120的圖案解析度，亦可稱為圖案健康度(pattern healthy)。另一方面，為了確保重疊標記100的量測數量夠多以準確監測製程變化，本實施例可將間距P1x控制在240nm至280nm之間，並將間距P2y控制在240nm至280nm之間。在此情況下，在具備重疊標記100的圖案健康度的同時，本實施例可量測較多的疊對偏移量的數據，進而達到提升製程良率並降低製造成本的目的。

在一實施例中，元件區中的主動條圖案52的寬度52w可介於18nm至22nm之間，例如20nm。重疊標記100中的寬度112w與寬度52w之間的比(亦即112w/52w)可介於0.9至1.1之間；而重疊標記100中的寬度122w與寬度52w之間的比(亦即122w/52w)可介於0.9至1.1之間。

綜上所述，本發明實施例可將重疊標記的對應於多個主動條的第一條狀調整成沿著Y方向延伸並將對應於多個隔離結構的第一點狀配置在第一條狀之間，以量測主動條與隔離結構在X方向上的重心偏移量，進而調整X方向上的製程參數。另外，本發明實施例還可將重疊標記的對應於多個主動條的第二條狀調整 成沿著X方向延伸並將對應於多個隔離結構的第二點狀配置在第二條狀之間，以量測主動條與隔離結構在Y方向上的重心偏移量，進而調整Y方向上的製程參數。此外，本發明實施例還可增加第一點狀與第二點狀的間距，以確保第一圖案與第二圖案的圖案健康度。因此，本發明實施例之重疊標記在具備圖案健康度的同時，還可量測較多疊對偏移量的數據，進而達到提升製程良率並降低製造成本的目的。

100:重疊標記

110:第一圖案

112:第一條狀

112d:距離

112w:寬度

114:第一點狀

114d:直徑

120:第二圖案

122:第二條狀

122d:距離

122w:寬度

124:第二點狀

124d:直徑

D1:第一方向

D2:第二方向

P1x、P2x、P1y、P2y:間距

Claims (9)

1. 一種重疊標記，包括：第一圖案，包括：多個第一條狀，沿著第一方向延伸且沿著第二方向平行排列；以及多個第一點狀，分別配置在所述多個第一條狀之間；以及第二圖案，包括：多個第二條狀，沿著所述第二方向延伸且沿著所述第一方向平行排列；以及多個第二點狀，分別配置在所述多個第二條狀之間，其中所述多個第一條狀與所述多個第二條狀對應於基底中的多個主動條。
2. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第一點狀彼此交錯排列，且所述多個第二點狀彼此交錯排列。
3. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第一點狀在所述第一方向上的間距大於等於120nm，且所述多個第一點狀在所述第二方向上的間距大於等於240nm。
4. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第二點狀在所述第一方向上的間距大於等於240nm，且所述多個第二點狀在所述第二方向上的間距大於等於120nm。
5. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第一條狀的延伸方向平行於第一切割道的延伸方向且垂直於第二切割道的延伸方向。
6. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第二條狀的延伸方向垂直於第一切割道的延伸方向且平行於第二切割道的延伸方向。
7. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述第一圖案與所述第二圖案位於同一膜層中。
8. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個第一點狀與所述多個第二點狀對應於切割所述多個主動條的多個隔離結構。
9. 如請求項1所述的重疊標記，其中所述多個主動條的延伸方向介於所述多個第一條狀的延伸方向與所述多個第二條狀的延伸方向之間。

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