TWI553815B - 重疊標記及其應用 - Google Patents

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

重疊標記及其應用
本發明是有關於IC(integrated circuit；IC)製程，且特別是關於一種用以檢查晶圓上前層與後層之間的對準度的重疊標記，以及一種利用此重疊標記檢查對準度的方法。
一般會在晶圓上形成重疊標記，以檢查前層與後層之間的對準度。目前，最受歡迎的重疊標記類型為所謂的盒中盒(box-in-box，BIB)式重疊標記。
圖1顯示習知一種BIB重疊標記與元件區圖形的上視圖。通常在半導體晶圓中的切割道區的重疊標記區14中，典型的BIB重疊標記包括為前層的一部分的方環狀圖形100b，以及盒狀圖形110b，其為用以定義後層的圖案化光阻層的一部分，而後層是在前層被圖案化後所形成。方環狀圖形100b和在元件區12中的前層之圖形100a一起被定義。盒狀圖形110b和在元件區12中的後層之圖形110a一起被定義，且被方環狀圖形100b圍繞。預期的狀況是，盒狀圖形110b相較於方環狀圖形100b的X方向偏移和Y方向偏移分別反應出元件區12中前層100a與後層110a之間在X方向和Y方向上的重疊誤差。
然而，當元件圖形不指向晶圓的X方向和Y方向時，傳統的重疊標記不具有和元件區圖形相同的回應，因此不再能反應元件圖案的行為。造成此問題的原因之一是，經旋轉的圖形與發光源的作用結合後引起各種相差，而元件圖形與上述重疊標記對這些相差有不同回應。例如，如圖1所示，相對於元件區12中後層的X方向偏離圖形110a，重疊標記區14中的盒狀圖形110b可能向X軸方向上的相反方向偏移。盒狀圖形110b在X方向或Y方向上的位置偏移，皆可能因相差而不同於元件區12中的圖形110a。
因此，本發明提供一種重疊標記，用以檢查晶圓上的前層與後層之間的對準度，其可在後層圖形不指向X或Y方向的情形下，準確地反應出相鄰元件區中的重疊誤差。
本發明又提供一種檢查對準度的方法，其利用所述重疊標記檢查晶圓上的前層與後層之間的對準度，且此方法可用於任意圖形的前層與後層。
本發明之重疊標記包括為前層的一部份的至少一前圖形，以及為一圖案化光阻層的一部份的至少一後圖形，此圖案化光阻層是用以定義後層的。在一實施例中，所述至少一前圖形具有兩個平行的相對邊，其中每一邊與晶圓的X軸夾銳角α。所述至少一後圖形亦具有兩個平行的相對邊，其中每一邊亦與晶圓的X軸形夾銳角α。依此想法，額外的線條、接觸窗開口或影像的圖形亦可使用。
在一實施例中，所述至少一前圖形與至少一後圖形中的至少一者具有指向為前述銳角α的長條形狀。
本發明之檢查對準度的方法包括以下步驟。在沿著垂直於所述至少一後圖形之兩個平行的相對邊之方向上，量測所述至少一後圖形自預定位置的偏移ΔL，此預定位置為所述至少一後圖形在沒有重疊誤差產生時所在。
自所量測的偏移ΔL，可計算X方向重疊誤差為ΔL‧sinα以及Y方向上的重疊誤差為ΔL‧cosα。
由於重疊標記包括皆非指向晶圓之X方向或Y方向的前圖形與後圖形，因此可較準確地反應出相鄰元件區中傾斜圖形的重疊誤差。此重疊標記也可應用於當X方向圖形與Y方向圖形產生於元件區的情況。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式，詳細說明如下。
以下將基於實施例並參照附圖進一步說明本發明，但其不限制本發明之範圍。例如，雖然以下實施例中重疊標記之前層與後層中的每個圖形皆具有長條形狀，但本發明之重疊標記的任何圖形可選擇性地具有短的形狀，只要所述任何圖形具有兩個平行的相對邊和晶圓的X軸夾銳角。
圖2A繪示本發明一實施例之重疊標記的上視圖，以及利用此相同重疊標記檢測對準度之方法原理。
請參照圖2A，用以檢查晶圓上前層與後層之間的對準度的重疊標記包括前長條圖形200及後長條圖形210，其中後層在前層圖案化之後形成。前長條圖形200為前層的一部份。後長條圖形210為用以定義後層的圖案化光阻層的一部分。前長條圖形200指向與晶圓20的X軸夾銳角α的方向，後長條圖形210亦指向此方向。
銳角α的值是根據位於元件區(未繪示)的所想要的圖形之指向而定。
以此重疊標記檢查前層與後層間的對準度時，是在沿著垂直於後長條圖形210指向的方向上，決定後長條圖形210相對於預定位置的為直線偏移ΔL。此預定位置是在沒有重疊誤差產生時後長條圖形210’(如虛線所示)之位置。
偏移ΔL可量測前長條圖形200及後長條圖形210的非相對邊202及212之間的距離L 1，並從此距離L 1減去預定距離L 0而決定，其中，預定距離L 0是當沒有重疊錯誤產生的時候，前長條圖形200及後長條圖形210’的非相對邊202及212’之間的距離。距離L1可以如下方法測得：以雷射光束沿著垂直於長條圖形200或210之指向的方向掃描，並從反射率變化決定前長條圖形200及後長條圖形210的非相對邊202及212的位置，據此計算前長條圖形200及後長條圖形210的非相對邊202及212的位置差異。
決定後長條圖形210相對於預定位置的偏移ΔL後，可計算X方向重疊誤差為ΔL‧sinα、Y方向重疊誤差為ΔL‧cosα,，如圖2B所示。依據遍佈全晶圓的多數個本發明之重疊標記之如此決定的X方向及Y方向的重疊誤差，即可調整曝光光學系統，以使後續晶圓有較佳的重疊準確度。
此外，雖然前述實施例中的重疊標記僅包括一個為前層的一部分的前圖形，以及一個為後層的一部分的後圖形，本發明之重疊標記亦可改包括多數個前圖形，包括多數個後圖形，或者包括多數個前圖形及多數個後圖形。例如，圖3繪示本發明另一實施例之重疊標記的上視圖，此重疊標記包括兩個前圖形及兩個後圖形。
請參照圖3，此重疊標記包括兩個前長條圖形300a與300b及兩個後長條圖形310a與310b，各個長條圖形300a與300b以及後線性圖形310a與310b的指向皆相同，且與晶圓20之X軸夾銳角α(圖2A)。前長條圖形300a及後長條圖形310a成對地配置。前長條圖形300b及後長條圖形310b成對地配置。兩個後長條圖形310a與310b配置於兩個前長條圖形300a與300b之間。
以此重疊標記檢查前後層之間的對準度時，例如，可決定後長條圖形310a在垂直於長條圖形300a、300b、310a或310b指向的方向上相對於無重疊誤差時的後線性圖形310a’的預定位置之偏移ΔL a，以及後長條圖形310b在該垂直方向上相對於無重疊誤差時的後線性圖形310b’的預定位置之偏移ΔL b，並計算ΔL a與ΔL b的平均值為重疊誤差ΔL。
由於重疊標記包括皆非指向晶圓之X方向或Y方向的前長條圖形與後長條圖形，因此可較準確地反應出在相鄰元件區之傾斜圖形的重疊誤差。
此外，本發明之重疊標記也可應用於當X方向圖形與Y方向圖形存在於元件區的情況。如上所述，X方向重疊誤差與Y方向重疊誤差可分別決定為ΔL‧sinα與ΔL‧cosα。
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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
12．．．元件區
14．．．重疊標記區
20．．．晶圓
100a．．．元件區中前層的圖形
100b．．．方環狀圖形
110a．．．元件區中後層的圖形
110b．．．盒狀圖形
200、300a、300b．．．前長條圖形
202、212、212’．．．邊
210、210’、310a、310a’、310b、310b’‧‧‧後長條圖形
α‧‧‧銳角
L 1‧‧‧距離
L 0‧‧‧預定距離
△L、△L a、△L b‧‧‧偏移
圖1繪示先前技術的一種盒中盒式重疊標記與位於元件區的圖形之上視圖，以及當重疊標記非準確地反應出元件區中的重疊誤差之情況。
圖2A繪示本發明一實施例之重疊標記的上視圖，以及以此重疊標記檢測對準度之方法的原理。
圖2B繪示從利用圖2A之重疊標記所決定的偏移ΔL求得X方向及Y方向的重疊誤差之方法。
圖3繪示本發明另一實施例之重疊標記的上視圖。
20．．．晶圓
200．．．前長條圖形
202、212、212’．．．邊
210、210’．．．後長條圖形
α．．．銳角
L 1．．．距離
L 0．．．預定距離
ΔL．．．偏移

Claims (2)

  1. 一種檢查對準度的方法，用以檢查一晶圓上的一前層與一後層之間的對準度，包括：提供一重疊標記，該重疊標記包括：至少一前圖形，為該前層的一部份，具有兩個平行的相對邊，其中每一邊與該晶圓的X軸形成一銳角α；以及至少一後圖形，為一圖案化光阻層的一部份，該圖案化光阻層用以定義該後層，且該後圖形具有兩個平行的相對邊，其中每一邊與該晶圓的該X軸形成該銳角α，其中，該至少一前圖形與該至少一後圖形彼此不重疊，且該至少一前圖形與該至少一後圖形平行；在沿著垂直於該至少一後圖形之平行的相對邊之方向上，決定該至少一後圖形自一預定位置的一偏移△L，該預定位置為該至少一後圖形在沒有重疊誤差產生時所在；以及自該偏移△L計算一X方向重疊誤差為△L．sinα，以及一Y方向重疊誤差為△L．cosα，其中該至少一前圖形包括兩個前圖形，該些前圖形包括一第一圖形以及一第二圖形，該至少一後圖形包括兩個後圖形，該些後圖形包括一第三圖形以及一第四圖形，該第一圖形以及該第三圖形成對地配置，該第二圖形以及該第四圖形成對地配置，以及 該第三圖形以及該第四圖形配置於該第一圖形以及該第二圖形之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之檢查對準度的方法，其中該至少一前圖形與該至少一後圖形中的至少一者具有指向為該銳角α的長條形狀。
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