TWI835455B - 製程檢測方法、製程檢測圖案及形成方法，及光罩 - Google Patents

Abstract

一種製程檢測方法，適用於監控半導體圖案化製程，包含以下步驟：提供一具有至少一檢測圖案單元的半導體基材，該檢測圖案單元具有多數成陣列排列的檢測圖案；於該檢測圖案單元上形成至少一光阻層，將該檢測圖案單元定義出至少兩個未被該光阻層覆蓋的蝕刻區；蝕刻移除位於該等蝕刻區的檢測圖案以對應形成多數穿槽；取得該等蝕刻區的實際量測值，該實際量測值為該蝕刻區的尺寸範圍或是穿槽數量，即可依據該等蝕刻區的實際量測值評估該圖案化製程。此外，本發明還提供用於該製程檢測方法的製程檢測圖案及其形成方法，及光罩。

Description

製程檢測方法、製程檢測圖案及形成方法，及光罩

本發明是有關於一種製程檢測方法及製程檢測圖案，特別是指一種適用於半導體圖案化製程的製程檢測方法及製程檢測圖案。

隨著半導體製程的發展，半導體元件的積層密度以及線路圖案設計也朝高密集度的趨勢發展。其中，半導體線路的圖案化製程主要是利用微影方式將預設的製程圖案轉印至一半導體基材上，並經由蝕刻方式將對位於該製程圖案處的部分結構移除，以在預定位置形成多個具有預定形狀的導通孔或線路等，而可利用該等導通孔及線路進行後續積層的線路佈局。例如可透過微影、蝕刻製程於該半導體基材形成與位於該半導體基材下層的半導體元件的電連接位置對應的導通孔，之後，即可利用於該等導通孔中填置導電材料對應形成多個導電通道，而可令位於該半導體基材下層的半導體元件經由該等導電通道對外與其它電子構件電連接。前述的圖案化製程技術亦經常應用於記憶體元件(例如：動態隨機存取記憶 體(DRAM)，或是儲存型快閃記憶體(NAND Flash)等)，用以製得其線路間距約為數十奈米至數微米的線路圖案。

然而，隨著半導體元件的微型化以及結構複雜化的趨勢發展，用以對外電連接的半導體元件的線路圖案對於精確度的要求也愈來愈高，因此若因圖案化製程中發生誤差(例如微影過程中所形成的光阻位置發生偏移，或是蝕刻的穩定性不佳等)，而導致所形成的該線路圖案不符合預期，使其無法確實地與其它電子構件電連接，則容易使該半導體元件因電性連接上的異常而產生短路或斷路，使產品的良率下降。因此，如何監控該半導體元件的圖案化製程以提高其準確性，為本技術領域的重要課題之一。

因此，本發明的目的，即在提供一種用以監控半導體圖案化製程的製程檢測方法。

於是，本發明的該製程檢測方法包含一提供步驟、一光阻層形成步驟、一蝕刻步驟，及一資料取得步驟。

該提供步驟提供一具有至少一檢測圖案單元的半導體基材，該至少一檢測圖案單元位於該半導體基材的頂面，具有多數彼此間隔並成陣列間隔排列的檢測圖案，及一包覆該等檢測圖案的側周面並令該等檢測圖案的頂面對外裸露的隔離層。

該光阻層形成步驟是以微影方式於該至少一檢測圖案單元上形成至少一沿一第一方向延伸的光阻層，該至少一光阻層覆蓋該至少一檢測圖案單元的部分表面，並將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的非蝕刻區，及至少兩個未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，該等蝕刻區位於該至少一光阻層沿一與該第一方向相交的第二方向的相反側邊且該等蝕刻區分別具有多個檢測圖案。

該蝕刻步驟是以蝕刻方式移除該等蝕刻區的該等檢測圖案以對應形成多數穿槽，之後移除該至少一光阻層。

該資料取得步驟是取得該等蝕刻區沿該第二方向的至少兩個實際量測值，該至少兩個實際量測值可為該等蝕刻區沿該第二方向的尺寸範圍或是沿該第二方向的穿槽數量。

又，本發明的另一目的，即在提供一種適用於監控一半導體圖案化製程的製程檢測方法。

於是，本發明的該製程檢測方法包含一提供步驟、一光阻層形成步驟、一蝕刻步驟，及一資料取得步驟。

該提供步驟是提供一具有至少一檢測圖案單元的半導體基材，該至少一檢測圖案單元位於該半導體基材的頂面，具有多數成陣列間隔排列的檢測圖案、至少一沿一第二方向延伸的蝕刻檢測圖案，及一隔離層，該隔離層包覆該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢 測圖案的側周面並令該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案的頂面對外裸露。

該光阻層形成步驟是以微影方式於該至少一檢測圖案單元上形成至少一沿與該第二方向相交的一第一方向延伸的光阻層，該至少一光阻層覆蓋部分的該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案的部分表面，以將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的至少一非蝕刻區，及至少一未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，且該至少一蝕刻區具有多個檢測圖案。

該蝕刻步驟是以蝕刻方式移除位於該至少一蝕刻區的該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案，以對應形成多數穿槽及至少一蝕刻穿槽，且該至少一蝕刻穿槽具有位於該至少一非蝕刻區的至少一蝕刻檢測部，之後移除該至少一光阻層。

該資料取得步驟是取得該至少一蝕刻檢測部沿該第二方向的至少一實際量測值，該至少一實際量測值可為該至少一蝕刻檢測部沿該第二方向的長度、面積，及材料的殘留值的其中至少一者。

又，本發明的另一目的，即在提供一種製程檢測圖案。

於是，本發明的製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用於檢測該半導體基材的圖案化製程，包含至少一檢測圖案單元，及至少一光阻層。

該至少一檢測圖案單元具有多數成陣列間隔排列的檢測 圖案，及一隔離層，該隔離層包覆該等檢測圖案的側周面並令該等檢測圖案的頂面對外裸露。

該至少一光阻層覆蓋該至少一檢測圖案單元的部分表面並沿一第一方向延伸，而將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的至少一非蝕刻區，及至少兩個與該至少一非蝕刻區接續並未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，該等蝕刻區位於該至少一光阻層沿該第二方向的相反側邊且該等蝕刻區分別具有多個檢測圖案。

又，本發明的另一目的，即在提供一種製程檢測圖案。

於是，本發明的製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用於檢測該半導體基材的圖案化製程，並包含至少一檢測圖案單元。

該至少一檢測圖案單元包括至少一沿一第一方向延伸的非蝕刻區、至少兩個分別與該至少一非蝕刻區的相反兩側邊接續並沿一與該第一方向相交的第二方向延伸的蝕刻區、多數形成於該至少一非蝕刻區且成陣列間隔排列的檢測圖案、多數形成於該至少兩個蝕刻區的穿槽，及一隔離層，且該等檢測圖案及該等穿槽藉由該隔離層彼此隔離。

此外，本案的又一目的在於提供一種製程檢測圖案，供用於檢測一半導體基材之圖案化製程。

於是，本發明的製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用於檢測該半導體基材的圖案化製程，並包含至少一檢測圖案單元。

該至少一檢測圖案單元包括至少一檢測圖案單元，包括至少一沿一第一方向延伸的非蝕刻區、至少一與該非蝕刻區接續並沿一與該第一方向相交之第二方向延伸的蝕刻區、多數形成於該至少一非蝕刻區且成陣列間隔排列的檢測圖案、多數形成於該至少一蝕刻區且成陣列間隔排列的穿槽、至少一沿該第二方向朝向該非蝕刻區延伸且部分位於該非蝕刻區的蝕刻穿槽，及一隔離層，且該等檢測圖案、該等穿槽及該至少一蝕刻穿槽藉由該隔離層彼此分隔。

此外，本案的另一目的在於提供一種製程檢測圖案的形成方法。

於是，本發明製程檢測圖案的形成方法，包含以下步驟。

利用一第一光罩於一半導體元件的頂面形成至少一具有一隔離層，及多數藉由該隔離層成陣列間隔排列之檢測圖案的檢測圖案單元。

利用一第二光罩於該檢測圖案單元表面形成至少一光阻層。

其中，該第一光罩與該第二光罩於疊對後形成一對稱圖案。

此外，本案的又一目的在於提供一種光罩，供用於在一半導體元件的頂面形成至少一製程檢測圖案。

於是，本發明的光罩包含一第一光罩，及一第二光罩。

該第一光罩用於在該半導體元件的頂面形成至少一具有一隔離層，及多數藉由該隔離層成陣列間隔排列之檢測圖案的檢測圖案單元。

該第二光罩供用於在該至少一檢測圖案單元上形成至少一光阻層。

其中，該第一光罩與該第二光罩於疊對後形成一對稱圖案。

本發明的功效在於：利用於該至少一檢測圖案單元上定義出至少一非蝕刻區及位於該至少一非蝕刻區的相反側邊的蝕刻區，即可經由量測該等蝕刻區的實際量測值，據以評估圖案化製程是否偏離預期，而可監控該圖案化案製程的精確度。

21:提供步驟

22:光阻層形成步驟

23:蝕刻步驟

24:資料取得步驟

25:比對步驟

26:回饋步驟

100、200:製程檢測圖案

100’:經蝕刻後的製程檢測圖案

3:檢測圖案單元

31:檢測圖案

32:蝕刻檢測圖案

33:隔離層

4:光阻層

51:穿槽

52:蝕刻穿槽

521:蝕刻檢測部

11:第一方向

12:第二方向

EA:蝕刻區

CA:非蝕刻區

M:第一材料

B:基準線

R:蝕刻端點線

S:長度

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明製程檢測方法的一實施例；圖2是一俯視示意圖，說明該實施例中，於光阻層形成步驟後， 於理想情況下形成的一製程檢測圖案；圖3是一俯視示意圖，說明該實施例中，於該光阻層形成步驟後，實際形成的一製程檢測圖案；圖4是一俯視示意圖，說明該實施例的製程檢測圖案經過蝕刻步驟後的結構態樣；圖5是一局部剖視示意圖，輔助說明圖4說明蝕刻檢測部的第一材料的殘留情況；圖6是一俯視示意圖，說明該製程檢測圖案的另一實施態樣；圖7是一俯視示意圖，說明該製程檢測圖案的又一實施態樣；圖8是一俯視示意圖，說明該製程檢測圖案具有一對檢測圖案單元的實施態樣；及圖9是一俯視示意圖，說明該製程檢測圖案具有兩對檢測圖案單元的實施態樣。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。此外，要說明的是，本發明圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。

本發明製程檢測方法是利用形成於一半導體基材的一製 程檢測圖案，以監控該半導體基材的圖案化製程。該圖案化製程可以是用於製備記憶體元件(例如：動態隨機存取記憶體(DRAM)，或是儲存型快閃記憶體(NAND Flash)等)，或是一般半導體線路圖案等的微影或蝕刻過程。

具體的說，以該圖案化製程是用於製備動態隨機存取記憶體(DRAM)為例，該半導體基材可以是一形成有多數成陣列排列的電晶體且頂面覆蓋有一覆蓋層的半導體基底(圖未示)，且該覆蓋層是由絕緣材料構成。該圖案化製程則是透過於該覆蓋層形成多數與該等電晶體(圖未示)的源極及/或閘極對應的陣列式穿槽，以令後續可透過該等陣列式穿槽形成可將該等電晶體對外電連接的導電通道。本發明該製程檢測方法為藉由在該半導體基材上形成該等陣列式穿槽之圖案化製程的過程中，同時形成該製程檢測圖案，而可利用該製程檢測圖案檢測該圖案化製程的對位精確度。

參閱圖1，說明本發明製程檢測方法的一實施例，包含一提供步驟21、一光阻層形成步驟22、一蝕刻步驟23、一資料取得步驟24、一比對步驟25，及一回饋步驟26。

配合參閱圖2，該提供步驟21是提供一頂面形成有至少一檢測圖案單元3的半導體基材。圖2中是以該半導體基材具有單一個檢測圖案單元3為例說明。然實際實施時並不以此為限。

詳細的說，該檢測圖案單元3具有多數沿一第一方向11 及一正交於該第一方向11的第二方向12成陣列間隔排列且尺寸相同的檢測圖案31、一個取代部分沿該第二方向12排列的該等檢測圖案31而位於該等檢測圖案31之間的蝕刻檢測圖案32，及一隔離層33。

其中，該蝕刻檢測圖案32沿該第二方向12的尺寸會大於該等檢測圖案31的其中任一者。該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32由一第一材料構成，該隔離層33由一不同於該第一材料的第二材料構成，填置於該等檢測圖案31之間並完全包覆該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32的側周面，而令該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32的表面(即頂面)對外裸露且彼此隔離。較佳地，該第一材料及該第二材料的其中至少一者為絕緣材料、半導體材料，或介電(dielectrics)材料。

在本實施例中，是以該第一方向11是Y方向、該第二方向12為X方向、該等檢測圖案31成正方形且具有相同尺寸、該蝕刻檢測圖案32沿該第二方向12延伸並成長條形，該第一材料為絕緣的氧化物，及該第二材料選自氮化物或氮氧化物為例，然實際實施時並不以此為限。

此外，要說明的是，前述該隔離層33還具有多數成陣列排列並由該第一材料構成並與該等電晶體的源極及/或閘極(圖未示)對應的第一氧化物圖案(圖未示)，以及一包覆該等第一氧化物 圖案並由該第二材料構成的第二氮化物層(圖未示)，且該等第一氧化物圖案及該第二氮化物層與該檢測圖案單元3是於相同的圖案化製程形成。詳細的說，以該半導體基材的頂面是覆蓋有一層由第一材料構成的覆蓋層為例，可以是先透過二次微影或是一次微影方式將位於該半導體基材頂面預定位置的該覆蓋層移除，令該覆蓋層形成該等成陣列間隔排列並由該第一材料構成的第一氧化物圖案、該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32，之後再將不同於該覆蓋層的氮化物或氮氧化物材料(第二材料)沉積於該等第一氧化物圖案、該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32之間的間隙，即可形成由氮化物或氮氧化物構成的該隔離層33及該第二氮化物層。由於微影製程為本技術領域所周知，故於此不再多加贅述。

續參閱圖2，該光阻層形成步驟22是以微影方式形成至少一個覆蓋該檢測圖案單元3的部分表面的光阻層4，以取得一如圖2所示的製程檢測圖案100。要說明的是，圖2所示的該製程檢測圖案100是以在一個檢測圖案單元3上形成一條光阻層4為例，然實際實施時不以此為限。

具體的說，該光阻層4沿該第一方向11延伸，覆蓋部分的檢測圖案31、該蝕刻檢測圖案32的部分表面，及部分該隔離層33，並將該檢測圖案單元3定義出一個被該光阻層4覆蓋的非蝕刻區CA，及兩個未被該光阻層4覆蓋，分別位於該光阻層4相對兩相 反側邊且理論上應彼此對應的蝕刻區EA，且該兩個蝕刻區EA分別具有多個成陣列排列的檢測圖案31。該蝕刻檢測圖案32被該光阻層4部分覆蓋，使該蝕刻檢測圖案32部分位於該非蝕刻區CA且其它部分位於該蝕刻區EA，且該蝕刻檢測圖案32位於該蝕刻區EA且沿該第二方向12的尺寸不小於其中任一個檢測圖案31沿該第二方向12的尺寸。

要說明的是，前述該至少一檢測圖案單元3及該至少一光阻層4，是分別利用一第一光罩(圖未示)及一第二光罩(圖未示)經過微影製程後形成。由於理論上是要利用該至少一光阻層4於該至少一檢測圖案單元3上定義出彼此對稱的該等蝕刻區EA，因此，用於形成該至少一檢測圖案單元3及該至少一光阻層4的該第一光罩及該第二光罩於疊對後也會形成一如圖2所示的對稱圖案。此外，因為該第一光罩及該第二光罩是依據存儲於光罩繪製系統的圖案格式，例如GDS、GDSII、OASIS、MEBES之數據資料繪製後而得，因此，用於產生該第一光罩及該第二光罩的圖案數據資料於疊對後也會形成如圖2所示的該對稱圖案。

配合參閱圖4，該蝕刻步驟23是以該光阻層4為遮罩，利用蝕刻方式移除位於該等蝕刻區EA的該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32，以在該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32的對應位置形成多數穿槽51及一蝕刻穿槽52，而取得如圖4所示經蝕刻後的製 程檢測圖案100’，之後移除該光阻層4。在本實施例，該蝕刻步驟23是以濕式蝕刻方式進行，其選用的蝕刻液對於該第一材料與該第二材料的蝕刻選擇比大於1，亦即該蝕刻液對該第一材料的蝕刻率較快於對該第二材料的蝕刻率，而可於該等蝕刻區EA的範圍內移除由該第一材料構成的該等檢測圖案31及該蝕刻檢測圖案32，以對應形成該等穿槽51及該蝕刻穿槽52，但不移除該隔離層33。

接著，進行該資料取得步驟24，取得該兩個蝕刻區EA沿該第二方向12的一實際量測值。該實際量測值依據量測方式不同可為該等蝕刻區EA沿該第二方向12的尺寸範圍或是沿該等穿槽51沿該第二方向12的排列數量。詳細的說，該資料取得步驟24可以透過一光學設備或掃描式電子顯微鏡(SEM)取得該等蝕刻區EA的影像，以此計算得出該兩個蝕刻區EA的實際量測值。

該比對步驟25執行於該資料取得步驟24後，是將自該資料取得步驟24取得的該兩個蝕刻區EA的實際量測值相互比對，以計算取得該兩個實際量測與該預設值的差值平均，或該兩個實際量測值的差值。

再參閱圖2、圖3，具體的說，經該光阻層形成步驟22形成的該光阻層4若對位精確，理論上由該至少一光阻層4定義而得的該兩個蝕刻區EA應彼此成鏡像對稱(見圖2，即該兩個蝕刻區EA沿該第二方向的尺寸相同且位於兩個蝕刻區EA沿該第二方向12排列 的該等檢測圖案31的數量會相同)，然而，實際會因為製程或是對位誤差，導致該光阻層4最終形成的位置會產生偏移(如圖3所示)。因此，該比對步驟25利用將該兩個蝕刻區EA沿該第二方向12的實際量測值相互比對，以取得一微影對位檢測結果。以圖3所示的製程檢測圖案100為例，該比對步驟25可比對該兩個蝕刻區EA沿該第二方向12的實際量測值，並計算出該兩個實際量測值的差值後，將該差值除以2，或是，分別計算出該兩個實際量測值與該預設值之間的差值，以取得該兩個差值的平均，即可得出該光阻層4沿該第二方向12的位置偏差值(微影對位檢測結果)。

此外，要說明的是，由於該蝕刻檢測圖案32部分位於被該光阻層4覆蓋的非蝕刻區CA，部分位於未被該光阻層4覆蓋的該蝕刻區EA，因此，執行該蝕刻步驟23時，位於該蝕刻區EA的該蝕刻檢測圖案32會先被移除，之後會再經由側向蝕刻移除被該光阻層4覆蓋的該蝕刻檢測圖案32，而於對應該蝕刻檢測圖案32的位置形成該蝕刻穿槽52。所以，本發明製程檢測方法的該實施例還可進一步透過檢測該蝕刻檢測圖案32經該蝕刻步驟23後的蝕刻資料，以取得與蝕刻製程相關的一蝕刻檢測結果。

詳細的說，配合參閱圖4、圖5，其中，圖4是該圖2所示的製程檢測圖案100經過該蝕刻步驟23後(尚未移除該光阻層4)的結果，圖5是輔助說明圖4，說明該蝕刻穿槽52於該非蝕刻區CA及 該蝕刻區EA的交界區域沿該第二方向12的局部剖視圖。因此，前述該資料取得步驟24是先於該蝕刻穿槽52定義出一與該光阻層4同向延伸的基準線B，以及一如圖5所示的蝕刻端點線R。其中，該基準線B位於該非蝕刻區CA，並通過最鄰近該蝕刻區EA且沿該第一方向11排列的該等檢測圖案31的其中一側邊及該蝕刻穿槽52，該蝕刻端點線R為通過該蝕刻檢測圖案32經蝕刻移除該第一材料M後沿該第二方向12最遠離該基準線B的蝕刻端點位置。該比對步驟25即可據以比對自該基準線B沿蝕刻方向(即該第二方向12)至該蝕刻端點線R之間區域的蝕刻率，評估該蝕刻液的蝕刻率以得到該蝕刻檢測結果。

詳細的說，前述該資料取得步驟24是先定義出該基準線B及該蝕刻端點線R後，取得一介於該基準線B與該蝕刻端點線R之間的一蝕刻檢測部521，取得該蝕刻檢測部521的蝕刻資料。該比對步驟25則可依據該蝕刻資料得到與該蝕刻步驟23之蝕刻製程參數相關的蝕刻檢測結果。具體的說，該蝕刻檢測部521的蝕刻資料可以是於該蝕刻檢測部521沿該第二方向12且無第一材料M殘留的最大長度S(即該基準線B與該蝕刻端點線R沿該第二方向12之間的距離)、面積，或是該位於該蝕刻檢測部521的範圍內且沿該第二方向的第一材料M的殘留長度，或是第一材料M的殘留面積，該標準值為該蝕刻檢測部521的長度或該蝕刻檢測部521的第一材料M 的殘留量與蝕刻參數的對應關係。例如：可透過檢測不同批次之蝕刻製程所形成的該蝕刻檢測部521沿該第二方向12的長度S或面積確認蝕刻液狀況，透過比對不同批次之蝕刻製程蝕刻後形成的長度S，或長度S所包含的面積，即可用於檢測蝕刻液的狀況以確認是否需要進行蝕刻參數調整；或是透過檢測該蝕刻檢測部521範圍內的第一材料M的殘餘量，當該蝕刻檢測部521範圍內的第一材料M完全被蝕刻液移除，所測得的該第一材料M的殘留值為0，可得知其具有良好的蝕刻結果，無需進行蝕刻參數調整；而當經該蝕刻步驟23後，該蝕刻檢測部521範圍內仍殘留第一材料M(如圖5所示)，顯示該蝕刻步驟23的蝕刻結果不如預期，後續即可透過該第一材料M的殘留值的結果調整該蝕刻步驟23的蝕刻參數。

在其它實施例中，該基準線B也可以是該非蝕刻區CA與該蝕刻區EA間的分界線(即該光阻層4的邊緣)，或是該基準線B也可以是位於該蝕刻區EA，並通過最鄰近該非蝕刻區CA且沿該第一方向11排列的該等檢測圖案31的其中一側邊及該蝕刻穿槽52。

該回饋步驟26執行於該比對步驟25後，可依據該比對步驟25取得的該微影對位檢測結果發出一警示訊號以提醒操作者，或是將經由該比對步驟25取得的該微影對位檢測結果回饋至下一次微影製程的參數調整，對該微影製程進行對位校正，以提升該微影製程的對位準確度，以令藉由後續接續製程所形成的該等半導體元 件的對外電連接位置可符合預期，減少該等半導體元件因對外電連接位置發生偏差而導致電性連接異常的情形發生，以提升產品良率。此外，該回饋校正步驟26還可依據該蝕刻檢測結果評估是否更換於蝕刻製程中所選用的該蝕刻液，或是調整該蝕刻液的濃度，而可以穩定蝕刻製程。

要說明的是，前述該檢測圖案單元3也可具有多個該蝕刻檢測圖案32，並可具有相同或不同形狀；或是也可視需求而無需形成該蝕刻檢測圖案32；此外，該製程檢測圖案100的檢測圖案單元3和對應形成的光阻層4的數量、分布位置，以及所定義出的該蝕刻區EA的數量、尺寸範圍，可依製程需求而有不同，並不以前述之舉例為限。

例如，參閱圖6，也可利用該光阻層4的尺寸控制而同時對微影製程的兩個方向(即該第一方向11與該第二方向12)進行對位量測。具體的說，圖6所示的該製程檢測圖案100是將經該微影製程形成的該光阻層4沿該第一方向11及該第二方向12的尺寸範圍皆控制在小於該檢測圖案單元3的尺寸範圍，且設置於該製程檢測圖案100的中間位置，令藉由該光阻層4定義出的該等蝕刻區EA可同時分別位於該光阻層4沿該第一方向11及該第二方向12的相反兩側邊。據此，當該製程檢測圖案100經過蝕刻及移除該光阻層4後，該資料取得步驟24即可沿該第一方向11及該第二方向12排列 的該等蝕刻區EA的實際量測值。之後，即可透過該比對步驟25對沿同一方向分布的兩個蝕刻區EA的實際量測值相互比對，取得沿該第一方向11及該第二方向12的微影對位檢測結果，而可據以檢測於該微影製程沿該第一方向11及該第二方向12的對位偏差。

或是，配合參閱圖7，也可在該檢測圖案單元3上形成兩條沿該第二方向12間隔設置的光阻層4，而在該檢測圖案單元3上定義出位於該兩條光阻層4的相反側邊的蝕刻區EA(即位於最左側及最右側的蝕刻區EA)，以取得如圖7所示的一製程檢測圖案100(圖7是以該兩條光阻層4的對位精確，因此，該製程檢測圖案100為成對稱圖案)，此時，該資料取得步驟24則是可利用將該兩個蝕刻區EA沿該第二方向12的該等實際量測值相互比對，以產生該微影對位檢測結果。

參閱圖1及圖8，於另一實施例中，該提供步驟21所提供的該半導體基材也可以是一具有一對檢測圖案單元3的製程檢測圖案200，且該對檢測圖案單元3彼此成對且沿該第一方向11或該第二方向12的其中一者間隔設置。

參閱圖8，具體的說，該製程檢測圖案200包含兩個(一對)沿該第二方向12間隔設置且彼此對應的檢測圖案單元3及各自形成於該兩個檢測圖案單3元上且沿該第一方向11延伸的光阻層4，以及由該兩個光阻層4分別在相應的該檢測圖案單元3上定義形 成且分別位於該兩條光阻層4的相反側邊的蝕刻區EA。該製程檢測圖案200經過蝕刻、以及移除該等光阻層4後，經由該資料取得步驟24取得該對蝕刻區EA沿該第二方向12的實際量測值。之後，即可透過該比對步驟25取得該微影對位檢測結果。

配合參閱圖9，在其它實施例中，該製程檢測圖案200也可以包含兩對分別沿該第一方向11及該第二方向12間隔設置的檢測圖案單元3、兩對形成於該等檢測圖案單元3並沿著與相應的該等檢測圖案單元3的間隔方向不同的方向延伸的光阻層4，以及兩對分別沿該第一方向11及該第二方向12排列並位於相應的該等光阻層4的相反側邊的蝕刻區EA。該資料取得步驟24是分別自相對應的該等蝕刻區EA取得與相應的該光阻層4之間隔方向同向的實際量測值，之後，即可藉由該比對步驟25同時取得沿該第一方向11及該第二方向12的該微影對位檢測結果。

綜上所述，本發明製程檢測方法藉由形成該製程檢測圖案100、200，並透過量測取得相應的該等蝕刻區EA的實際量測值，而可據以評估該光阻層4是否產生偏差，而可作為下一次微影製程參數調整的依據，進而使對應該等檢測圖案31形成的該等穿槽51的對外電連接位置符合預期，減少該等半導體元件電性連接異常的情形發生，此外，經由比對自該蝕刻穿槽52量測取得的蝕刻資料則可據以得知該蝕刻檢測結果，而可做為蝕刻製程所選用之蝕刻液 的參數調整依據，而可維持半導體製程中該蝕刻步驟23的穩定性，故確實可達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

21:提供步驟

22:光阻層形成步驟

23:蝕刻步驟

24:資料取得步驟

25:比對步驟

26:回饋步驟

Claims (24)

1. 一種製程檢測方法，適用於監控一半導體圖案化製程，包含：一提供步驟，提供一具有至少一檢測圖案單元的半導體基材，該至少一檢測圖案單元位於該半導體基材的頂面，具有多數成陣列間隔排列的檢測圖案，及一包覆該等檢測圖案的側周面並令該等檢測圖案的頂面對外裸露的隔離層；一光阻層形成步驟，以微影方式於該至少一檢測圖案單元上形成至少一沿一第一方向延伸的光阻層，該至少一光阻層覆蓋該至少一檢測圖案單元的部分表面，並將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的非蝕刻區，及至少兩個未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，該等蝕刻區位於該至少一光阻層沿一與該第一方向相交的第二方向的相反側邊且該等蝕刻區分別具有多個檢測圖案；一蝕刻步驟，以蝕刻方式移除該等蝕刻區的該等檢測圖案以對應形成多數穿槽，之後移除該至少一光阻層；及一資料取得步驟，取得該等蝕刻區沿該第二方向的至少兩個實際量測值，該至少兩個實際量測值可為該等蝕刻區沿該第二方向的尺寸範圍或是沿該第二方向的穿槽數量。
2. 如請求項1所述的製程檢測方法，還包含一執行於該資料取得步驟後的比對步驟，將該至少兩個蝕刻區沿該第二方 向的該至少兩個實際量測值相互比對，以計算取得該至少兩個實際量測值與一預設值的差值平均，或該至少兩個實際量測值的差值，以產生一微影對位檢測結果。
3. 如請求項2所述的製程檢測方法，還包含一執行於該比對步驟後的回饋步驟，將該微影對位檢測結果回饋至一微影製程，以進行下一次微影製程參數調整，及/或產生一警示訊號。
4. 如請求項2所述的製程檢測方法，其中，該等檢測圖案由一第一材料構成，該隔離層由一第二材料構成，且該第一材料及該第二材料的其中至少一者為絕緣材料、半導體材料，或介電材料。
5. 如請求項4所述的製程檢測方法，其中，該提供步驟提供的該至少一檢測圖案單元還包括至少一由該第一材料構成且沿該第二方向延伸的蝕刻檢測圖案，該光阻層形成步驟形成的該至少一光阻層會部分覆蓋該至少一蝕刻檢測圖案的表面，該蝕刻步驟會經由側向蝕刻移除至少部分位於該非蝕刻區的該蝕刻檢測圖案，對應形成至少一位於該非蝕刻區且最鄰近該蝕刻區的蝕刻檢測部，該資料取得步驟是取得該蝕刻檢測部的蝕刻資料，該比對步驟還依據該蝕刻資料得到與蝕刻製程相關的一蝕刻檢測結果。
6. 如請求項5所述的製程檢測方法，其中，該蝕刻資料是該至少一蝕刻檢測部沿該第二方向的長度、面積，及該至少一蝕刻檢測部中該第一材料的殘留值的其中至少一者，該比對步驟是將該蝕刻資料與一比對值進行比對，以得到該 蝕刻檢測結果。
7. 如請求項5所述的製程檢測方法，其中，該至少一蝕刻檢測圖案沿該第二方向的尺寸大於該等檢測圖案的其中一者沿該第二方向的尺寸。
8. 如請求項2所述的製程檢測方法，其中，該光阻層形成步驟是形成兩條沿該第二方向間隔設置的光阻層，該兩條光阻層會定義出兩個位於該兩條光阻層沿該第二方向的兩相反側邊的蝕刻區，該資料取得步驟是取得該等蝕刻區沿該第二方向的尺寸範圍或是沿該第二方向排列的穿槽數量，以取得該兩個蝕刻區沿該第二方向的兩個實際量測值，該比對步驟是將該兩個蝕刻區的實際量測值相互比對，以計算取得該兩個實際量測值與該預設值的差值平均，或該兩個實際量測值的差值，以產生該微影對位檢測結果。
9. 如請求項8所述的製程檢測方法，其中，該提供步驟是提供具有至少一對沿該第一方向或該第二方向的其中一者間隔設置之檢測圖案單元的該半導體基材，該光阻層形成步驟是於每一個檢測圖案單元對應形成一光阻層，以於該至少一對檢測圖案單元定義出該等沿該第一方向或該第二方向分布的蝕刻區。
10. 如請求項2所述的製程檢測方法，其中，該至少一光阻層沿該第一方向及該第二方向的尺寸範圍皆小於相應的該檢測圖案單元的尺寸範圍，而定義出分別位於該至少一光阻層沿該第一方向及該第二方向的相反兩側邊的該等 蝕刻區，該資料取得步驟可分別取得該等蝕刻區沿該第一方向以及該第二方向的至少兩個實際量測值，該比對步驟是將該等蝕刻區的實際量測值相互比對，計算取得該至少兩個實際量測值與該預設值的差值平均，或該至少兩個實際量測值的差值，以產生該第一方向以及該第二方向的微影對位檢測結果。
11. 如請求項9所述的製程檢測方法，其中，該提供步驟是提供具有二對分別沿該第一方向及該第二方向間隔設置之檢測圖案單元的半導體基材，該光阻層形成步驟是於每一檢測圖案單元形成一與相應的該檢測圖案單元的間隔方向相交的方向延伸的光阻層，以分別於該等檢測圖案單元定義出沿該第一方向及該第二方向分布的兩對蝕刻區，該資料取得步驟是分別沿該第一方向及/或該第二方向取得該兩對蝕刻區的實際量測值。
12. 一種製程檢測方法，適用於監控一半導體圖案化製程，包含：一提供步驟，提供一具有至少一檢測圖案單元的半導體基材，該至少一檢測圖案單元位於該半導體基材的頂面，具有多數成陣列間隔排列的檢測圖案、至少一沿一第二方向延伸的蝕刻檢測圖案，及一隔離層，該隔離層包覆該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案的側周面並令該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案的頂面對外裸露；一光阻層形成步驟，以微影方式於該至少一檢測圖案單元上形成至少一沿與該第二方向相交的一第一方向延 伸的光阻層，該至少一光阻層覆蓋部分的該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案的部分表面，並將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的至少一非蝕刻區，及至少一個未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，且該至少一蝕刻區具有多個檢測圖案；一蝕刻步驟，以蝕刻方式移除位於該至少一蝕刻區的該等檢測圖案及該至少一蝕刻檢測圖案以對應形成多數穿槽及至少一蝕刻穿槽，且該至少一蝕刻穿槽具有延伸至該至少一非蝕刻區的至少一蝕刻檢測部，之後移除該至少一光阻層；及一資料取得步驟，取得該至少一蝕刻檢測部沿該第二方向的至少一實際量測值，該至少一實際量測值可為該至少一蝕刻檢測部沿該第二方向的長度、面積，及材料的殘留值的其中至少一者。
13. 如請求項12所述的製程檢測方法，還包含一比對步驟，其中，該資料取得步驟是定義一條沿該第一方向延伸並通過該至少一非蝕刻區的邊緣或通過沿該第一方向排列之該等檢測圖案最鄰近該至少一非蝕刻區之邊緣的基準線，以及一通過該至少一蝕刻檢測圖案經蝕刻後形成的該蝕刻穿槽位於該至少一非蝕刻區且最遠離該基準線的蝕刻端點線，該蝕刻檢測部是介於該基準線與該蝕刻端點線之間，該比對步驟是將該蝕刻檢測部的該實際量測值與一比對值進行比對，以得到一蝕刻檢測結果。
14. 一種製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用 於檢測該半導體基材的圖案化製程，包含：至少一檢測圖案單元，具有多數成陣列間隔排列的檢測圖案，及一隔離層，該隔離層包覆該等檢測圖案的側周面並令該等檢測圖案的頂面對外裸露；及至少一光阻層，覆蓋該至少一檢測圖案單元的部分表面並沿一第一方向延伸，而將該至少一檢測圖案單元定義出被該至少一光阻層覆蓋的至少一非蝕刻區，及至少兩個與該至少一非蝕刻區接續且未被該至少一光阻層覆蓋的蝕刻區，該等蝕刻區位於該至少一光阻層沿該第二方向的相反側邊且該等蝕刻區分別具有多個檢測圖案。
15. 如請求項14所述的製程檢測圖案，其中，該至少一檢測圖案單元還包括至少一由與該等檢測圖案相同之材料構成且沿該第二方向延伸的蝕刻檢測圖案，該至少一光阻層部分覆蓋該至少一蝕刻檢測圖案，使該至少一蝕刻檢測圖案的其它部分位於該蝕刻區。
16. 如請求項14所述的製程檢測圖案，其中，該等檢測圖案由第一材料構成，該隔離層由一第二材料構成，且該第一材料及該第二材料的其中至少一者為絕緣材料、半導體材料，或介電材料。
17. 如請求項14所述的製程檢測圖案，其中，該製程檢測圖案包含一沿該第一方向延伸的光阻層，該光阻層將該至少一檢測圖案單元定義出兩個位於該光阻層沿該第二方向的相反兩側邊的蝕刻區。
18. 如請求項14所述的製程檢測圖案，其中，該至少一光阻 層沿該第一方向及沿該第二方向的尺寸範圍皆小於相應的該檢測圖案單元的尺寸範圍，而分別定義出位於該至少一光阻層沿該第一方向及沿該第二方向的相反兩側邊的該等蝕刻區。
19. 如請求項14所述的製程檢測圖案，其中，該製程檢測圖案包含兩條沿該第二方向間隔設置的光阻層，以定義出兩個分別位於該兩條光阻層的相反側邊的蝕刻區。
20. 如請求項19所述的製程檢測圖案，其中，該製程檢測圖案包含至少一對沿該第一方向或第二方向的其中一者間隔設置的檢測圖案單元，該兩條光阻層分別對應形成於該對檢測圖案單元表面，以於該對檢測圖案單元定義出分別位於該兩條光阻層的相反側邊的蝕刻區。
21. 如請求項20所述的製程檢測圖案，其中，該製程檢測圖案包含兩對分別沿該第一方向及第二方向間隔設置的檢測圖案單元，以及兩對分別對應形成於該等檢測圖案單元且沿著與相應的該對檢測圖案單元的間隔方向不同的延伸方向延伸的光阻層，以分別沿該第一方向及該第二方向定義出位於該等光阻層的反向側邊的該等蝕刻區。
22. 一種製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用於檢測該半導體基材的圖案化製程，包含：至少一檢測圖案單元，包括至少一沿一第一方向延伸的非蝕刻區、至少兩個分別與該至少一非蝕刻區的相反兩側邊接續並沿一與該第一方向相交的第二方向延伸的蝕刻區、多數形成於該至少一非蝕刻區且成陣列間隔排列的 檢測圖案、多數形成於該至少兩個蝕刻區的穿槽，及一隔離層，且該等檢測圖案及該等穿槽藉由該隔離層彼此隔離。
23. 如請求項22所述的製程檢測圖案，其中，該至少一檢測圖案單元還包括至少一沿該第二方向延伸的蝕刻檢測圖案，該至少一蝕刻檢測圖案具有位於該等蝕刻區的至少一蝕刻穿槽，及自該至少一蝕刻穿槽與該至少一非蝕刻區鄰接的一端朝向該至少一非蝕刻區延伸的至少一蝕刻檢測部。
24. 一種製程檢測圖案，形成在一半導體基材的頂面，供用於檢測該半導體基材的圖案化製程，包含：至少一檢測圖案單元，包括至少一沿一第一方向延伸的非蝕刻區、至少一與該非蝕刻區接續並沿一與該第一方向相交之第二方向延伸的蝕刻區、多數形成於該至少一非蝕刻區且成陣列間隔排列的檢測圖案、多數形成於該至少一蝕刻區且成陣列間隔排列的穿槽、至少一沿該第二方向朝向該非蝕刻區延伸且部分位於該非蝕刻區的蝕刻穿槽，及一隔離層，且該等檢測圖案、該等穿槽及該至少一蝕刻穿槽藉由該隔離層彼此分隔。

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