TWI302341B - Improved overlay mark - Google Patents
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Description
% ^02341 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 對時用於對準之疊對標記 【先前技術】
影是IC製程中最關鍵的-項製程，通常1C製 而之光罩數目與微影:欠數代表了此⑼的複雜程 :=Ι(:7ζ:否能變為更小的特徵尺寸，則有賴於微影 衣私技術的改良。曝歧微影製程中很重要的步驟， ^因為尺寸的微小與精確性的要求，鶴光製程在技 付t來說較為困難。由於Ic是以十幾層以上不同圖案 的光罩’㈣數十次的曝光和疊置，因此每次曝光前 光罩對準(alignment)的動作，關係到光罩圖案轉移的 優劣’也直接影響到生產品質。
習知技術中，重覆且步進式(StepandRepeat)投影 曝光是將光罩上圖案縮小四至十倍而投影到晶圓表面 上’以多次的曝光動作完成曝光整片晶圓，如圖1所 示。執行這後曝光方法的機器是稱為步進機(Stepper)， 目箣大多以電射式(Charge Coupled Diode, CCD)攝影 機來進行對準。步進機曝光概略圖1中，光源U通常 可為汞弧燈管（Mercury Arc Lamp)所產生的紫外線 4NTC/05007TW ： 94088 1302341 (Ultra-Violet Light)或其他可達成類似效果之光源。光 罩12具有製程中特定之裝置圖案以及位於光罩η邊 緣之豐對樣記13，在每次曝光前都需作對準的工作。 透過透鏡14，將光罩之裝置圖案以及標記的圖案曝光 至晶圓15上。光罩12上之圖案是經過放大的，因此 在進行曝光時，經過透鏡14以適當比例縮小，才照射 在晶圓15之部分的位置上。之後隨著步進機的步進動 作，重覆上述步驟，完成整片晶圓之曝光。此方式為 熟此技藝者可輕易了解，在此則不加以贅述。 … 、-般用於料圖案間疊對對準之疊對標記，例如 為盒内盒(B〇X-in-Box，BiB)標記、以及趣⑽職μ Imaging Metrology)標記等。參考圖2八，為習知技術 中設計於-光罩上之盒内盒疊對標記2G，其具有第一 矩形區域2卜第二矩形區域22、第三矩形區域23、 ❿ 24〇 ^ 21 =第三矩|區域23之一長邊互相平行，第二矩形 H _四㈣區域24之—長邊互相平 二=一矩形區域21之-長邊或第三矩形區域23 之-長邊之方向與第二矩形區域22之—長邊或第四 矩形區域24之一長土蠢之古闩盔 一 直方向盘水平扣m向為互㈣直。意即’在垂 放上上匕 矩形區域可為各自獨立之開 放£域或各端相連而成為一矩形框。 4NTC/05007TW ： 94088 1302341 制J f ^&材上已經形成L案3 ο (在前一 標記圖案％包含第-對準矩形區域 弟一對準矩形區域32a、第三對準矩形 以及第四對準矩形區域34a。
9Λ /+考至圖2〇：為疊對圖案之對準結構40。將如圖 2Α所述之盒内盒叠對標記圖案化(包含曝光及顯影)至 二,上，形成標記圖案為第一矩形區域31b、第二矩 形區域32b、第三矩形區域现、以及第四矩形：域 3=。透過光阻所形成的矩形區域31b、32b、33b、34b 璺對基材上所具有之疊對標記圖案30(包含3ia、32a、 33a及34a)。將各矩形區域以特定之間距，各自對準 各個對準矩形區域，即可完成光罩圖案疊對之對準工 作。如果間距合於預定值，則圖案化成功，如果不合， 則將此層光阻去掉，重新執行一次圖案化，直到間距 合於預定值為止。 另外，相對於BiB疊對標記，AIM疊對標記具有 許多改良之特點。AIM疊對標記是利用光柵科技所設 计’而此AIM疊對標記遠比BiB疊對標記更密集，並 有效地降低製程上的誤差。並且，BiB疊對標記還有 個難遞’疋經過姓刻、化學機械研磨
Mechanical Planarization，CMP)、或離子植入等製程 4NTC/05007TW ： 94088 1302341 後，標記圖案可能會發生剝蝕，而AIM叠對標記有較 少之開放區域，因此較少機會發生損害，因此也提高 對準之準確性。 參考圖3A，為習知技術中設計於一馬罩上之 AIM(Advanced Imaging Metrology)疊對標記》〇，其罝 有第一矩形區域51、第二矩形區域52、第三矩形區域 53、以及第四矩形區域54。其中，第一矩形區域5ι 之一長邊與第二矩形區域53之一長邊互相平行，第二 矩形區域52之一長邊與第四矩形區域54之一長邊互 相平行’而第-矩形區或51之-長邊或第三矩形區域 53之-長邊之方向與第二矩形區域52之一長邊或 四矩形區域54之-長邊之方向為助垂直。意々，在 向與水平方向個別具有兩兩平行且對稱之兩矩 形(he域。 M L3二為:ί材上已經形成之標記圖案60。叫 區域62a、第三對準矩形β 弟一對丰矩ί 區域64a。 域咖、以及第四對準妇 參考至圖3C為疊對圖案之 3A所述之AIM疊對才 丁早4 70。將如 光阻上，形成標記圖案為° 0 :(包含曝光及顯影) 木局弟一矩形區域01b、第二: 4NTC/05007TW ： 94088 1302341 形區域02b、第三矩形區域63b、以及第四矩形區域 64b。透過光阻所形成的矩形區域61b、62b、6外、_ 豐對基材上所具有之疊對標記圖案6〇(包含6丨a、62a、 63a、及64a)。將各矩形區域以特定之間距，各自對準 各個對準矩形區域，即可完成光罩圖案疊對之對準工 作。如果間距合於預定值，則圖案化成功，如果不合， 則將此層光阻去掉，重新執行一次圖案化，直到間距 合於預定值為止。 然而’由於1C製程愈趨小型化’相對地，光罩圖 案之疊對誤差值之減小更為重要之議題。因此需提出 改進之疊對標記，以更精確對準，進而解決此問題。 【發明内容】 本發明之一較佳實施例中，有一種疊對標記 (overlay mark)，係形成於一光罩(mask)上，該疊對標 φ 記包含一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中該第一矩形區域 之一長邊與該第三矩形區域之一長邊互相平行，且該 兩矩形區域分別具有相同的一第一圖案安排，該第一 圖案安排具有一第一圖案元件，該第二矩形區域之一 長邊與该弟四矩形區域之一長邊互相平行，且該兩矩 形區域分別具有相同的一第二圖案安排，該第二圖案 安排具有一第二圖案元件，而該第一矩形區域之一長 4NTC/05007TW ： 94088 -10- 1302341 邊方向與5亥苐一矩形區域之一長邊方向為互相垂直； 其中，該第一圖案元件與該第二圖案元件不同，當製 程中於基材上的標記圖案之該第一圖案安排被損壞 時，尚有該第二圖案安棑可供對準。 本發明另一較佳實施例中，有一種光罩(niask)， 具有一疊對標記(overlay mark)，該疊對標記包含一第 一矩形區域、一苐二矩形區域、一第三矩形區域、以 及一第四矩形區域，其中該第一矩形區域之一長邊與 該第二矩形區域之一長邊互相平行，且該兩矩形區域 分別具有相同的一第一圖案安排，該第一圖案安排具 有一第一圖案元件，該第二矩形區域之一長邊與該第 四矩形區域之一長邊互相平行，且該兩矩形區域分別 具有相同的一第二圖案安排，該第二圖案安排具有一 ^二圖案元件，而該第一矩形區域之一長邊方向與該 第二矩形區域之一長邊方向為互相垂直；其中，該第 圖案元件與该弟二圖案元件不同，當製程中於基材 上的己圖案之該第一圖案安排被損壞時，尚有該第 二圖案安排可供對準。 【實施方式】 ^發明揭露一種疊對標記。為了使本發明之敘述 更加詳盡與完備，可參照下列描述並配合圖4至圖5 之圖式。 4NTC/05007TW ： 94088 -11 - 1302341 二考圖4，本貫施例為一 aim疊對標記之圖案疊對結 。相似於圖3C中所述，此疊對結構具有四個對 ^无區域81a、82a、83a、84a以及四個矩形區域 /2b、83b、及84b。各個矩形區域均具有平均分 方：第案兀件85。另-方面，如圖4中所示，X 。上之第一對準矩形區域和第四對準矩形區域 具有第二圖案元件86，並各自平均分布於此二 在形區域中；而5"方向上之第一對準矩形區域81a 對準矩形輯83a均具有第三圖案元件π，並 谷自平均分布於此二對準矩形區域中。此㈣案元件 :•、在光阻或基材上形成溝槽（trench)、孔洞 此第：、㈣案元件為 、在1C製程中，為了更精確的轉移光罩上之圖案， 避免圖案轉料角度上之誤差，财光罩對準時Γ更 =對標記在水平方向與垂直方向均以—預定之間距
Hi完成光罩圖㈣狀鮮工作。本發明之 ’在水平x方向與垂直y方向 ”’以供兩方向上更精確之對準。另外，在IC 二程：二：於餘刻、CMP、離子植入、或其他類似過 二二Θ致基材上某些標記圖案遭到損害，因而 k成對準之誤差。本發明之疊對標記巾，若當X方向 4NTC/05007TW ： 94088 -12- ,1302341 上之第二圖案元件86被損害時，則 士 之亦然，备y方向上之第三圖案元 反 可_ X方向上H案元件86進^2時’則
圖5A為一實施例中疊對結構在 剖面圖90。在一基材93上具有根據本發明二最:二 記?如圖4)所形成之標記圖案，其為第一溝槽宜， 此第-溝槽是圖案元件(如86)所形成。接下9其 材93上塗底(Prim—)，此用來增加光阻盘盘義^土 之表面附著能力’通常為-化合物六甲基=/氮烧 (Hexamethyld1S1lazane，HMDS)92。之後則鋪上光 91，並將所f對準之光罩上的疊對標記圖案轉移(或稱 圖案化)至光阻91上，形成一第二標記圖案94。接下 來將第二標記圖案94以dl的間距對準第一溝槽％， 即可執行X方向上之對準工作。 曰
另一方面，圖5B為一實施例中疊對結構在y方 向其對準之剖面圖1〇〇。如上述在一基材93上具有根 據^發明一疊對標記(例如圖4)所形成之標記圖案，其 為第二溝槽102,此苐二溝槽是圖案元件(如87)所形 成。接下來，在基材93上塗底(Priming)，此用來增加 光阻與與基材93之表面附著能力，通常為一化合物六 甲基乙發氮貌(Hexamethyldisilazane，HMDS)92。之後 4NTC/05007TW ： 94088 -13- 1302341 則铺上光阻9卜並將所需對準之 〇 案化)至光阻91上，形成一;】= 案101。接下來將第二椤# R安Λ Μ 昂一U圖案101以d2的間距對準 弟一溝U2，即可執行y方向上之對準工作。 另外’如果钱刻、 過程導致X方向上第一 對準標記時，則可利用 可完成對準工作。
CMP、離子植入、或其他類似 溝槽95遭到損壞，而無法作為 乂方向上之第二溝槽102，亦 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用 謂定本發明之申料观圍；凡其它未脫離本發明 所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含 在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 • 圖1為重覆且步進式投影曝光概略示意圖； 圖2A為習知技術中設計於一光罩上之盒内盒疊 對標記； 且 圖2B為基材上形成之盒内盒對準標記圖案； 圖為BiB疊對標記形成之疊對圖案之對準結 構； 圖3A為習知技術中設計於一光罩上之aim疊對 標記； 4NTC/05007TW ： 94088 -14- 13023.41 · 圖3B為基材上形成之AIM對準標記圖案； 圖3C為AIM疊對標記形成之疊對圖案之對準結 構； 圖4為本發明AIM疊對標記之圖案疊對結構； 圖5A為本發明一實施例中疊對結構在X方向上 其對準之剖面圖。 圖5B為本發明一實施例中疊對結構在y方向上 其對準之剖面圖。
I 【主要元件符號說明】 11、 光源 12、 光罩 13、 疊對標記 14、 透鏡 15、 晶圓 20、盒内盒疊對標記 | 21、第一矩形區域 22、 第二矩形區域 23、 第三矩形區域 24、 第四矩形區域 30、對準標記圖案 31a、第一對準矩形區域 32a、第二對準矩形區域 33a、第三對準矩形區域 4NTC/05007TW ： 94088 -15- 1302341 34a、第四對準矩形區域 31b、第一矩形區域 32b、第二矩形區域 33b、第三矩形區域 34b、第四矩形區域 40、疊對圖案之對準結構 50、 AIM疊對標記 51、 第一矩形區域 > 52、第二矩形區域 53、 第三矩形區域 54、 第四矩形區域 60、對準標記圖案 61a、第一對準矩形區域 62a、第二對準矩形區域 63a、第三對準矩形區域 64a、第四對準矩形區域 | 61b、第一矩形區域 62b、第二矩形區域 63b、第三矩形區域 64b、第四矩形區域 70、疊對圖案之對準結構 80、疊對圖案之對準結構 81a、第一對準矩形區域 82a、第二對準矩形區域 4NTC/05007TW ： 94088 -16- 1302341 83a、第三對準矩形區域 84a、第四對準矩形區域 81b、第一矩形區域 82b、第二矩形區域 83b、第三矩形區域 84b、第四矩形區域 85、 第一圖案元件 86、 第二圖案元件 87、 第三圖案元件 90、 疊對結構X方向上其對準之剖面圖 91、 光阻
92、 HMDS 93、 基材 94、 第二標記圖案 95、 第一溝槽 100、 疊對結構y方向上其對準之剖面圖 101、 第三標記圖案 102、 第二溝槽 4NTC/05007TW ： 94088 -17-
Claims (1)
- 申請專利範圍： 一種疊對標記(overlay mark)，係形成於一光罩 (mask)上，該疊對標記包含： 一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中該第一矩形區 域之一長邊與該第三矩形區域之一長邊互相平 行’且該兩矩形區域分別具有相同的一第一圖案安 排，該第一圖案安排具有一第一圖案元件，該第二 矩形區域之一長邊與該第四矩形區域之一長邊互 相平行，且該兩矩形區域分別具有相同的一第二圖 案安排，該第二圖案安排具有一第二圖案元件，而 該第一矩形區域之一長邊方向與該第二矩形區域 之一長邊方向為互相垂直； 其中，該第一圖案元件與該第二圖案元件不 同’當製程中於基材上的標記圖案之該第一圖案安 排被損壞時，尚有該第二圓案安排可供對準。 如睛求項1所述之疊對標記，其中該疊對標記為盒 内益（Box in-Βοχ)標吕己或 AIM(Advanced Imaging Metrology)標記。 =請求項1所述之疊對標記’其中該第一圖案元件 是用以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其他結構。 4NTC/05007TW ： 94088 -18- 如晴求項1所述之疊對標記，其中該第二圖案元件 疋用以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其他結構。 種光罩(mask)，具有一疊對標B(〇verlaymark)， 該疊對標記包含： 一第一矩形區域、一第二矩形區域、一第三矩 形區域、以及一第四矩形區域，其中該第一矩形區 域之一長邊與該第三矩形區域之一長邊互相平 行’且该兩矩形區域分別具有相同的一第一圖案安 排，該第一圖案安排具有一第一圖案元件，該第二 矩形區域之一長邊與該第四矩形區域之一長邊互 相平行’且該兩矩形區域分別具有相同的一第二圖 案安排，該第二圖案安排具有一第二圖案元件，而 该第一矩形區域之一長邊方向與該第二矩形區域 之一長邊方向為互相垂直； 其中，該第一圖案元件與該第二圖案元件不 同’當製程中於基材上的標記圖案之該第一圖案安 排被損壞時，尚有該第二圖案安排可供對準。 如請求項5所述之光罩，其中該疊對標記為盒内盒 (Box-m_Box)標記或 AIM(Advanced Imaging Metrology)標記。 如請求項5所述之光罩，其中該第一圖案元件是用 4NTC/05007TW ： 94088 -19- 1302341 I * 以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其他結構。 8.如請求項5所述之光罩，其中該第二圖案元件是用 以形成溝槽(trench)、孔洞(void)、或其他結構。 4NTC/05007TW ： 94088 -20-
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