專利名稱：用于改進的對準工藝集成的成角的細長特征部的制作方法
背景集成電路可通過形成一系列的圖案化層來制造?？捎糜诩呻娐返闹圃斓囊环N工藝是化學機械拋光(CMP)工藝?；瘜W機械拋光工藝利用拋光系統(tǒng)和襯底(例如，晶片)表面之間的化學和物理相互作用來改進表面的平面度。
CMP工藝中的一個關注點是將晶片在其整個表面上均勻地拋光，以獲得期望的平面度。然而，具有較多特征部的襯底的區(qū)域一般以不同于具有較少特征部的區(qū)域的速率拋光。
為了降低拋光不均勻性，可增加稱為“實體模型化(dummification)”特征部的特定特征部。圖1示出包括規(guī)則排列的正方形特征部120的實體模型化柵格110。這些特征部可提供更均勻的特征部密度，但對于實際的電路設計是不需要的。因此，實體模型化可提高CMP工藝的均勻性。例如，CMP工藝可通過將實體模型化區(qū)的密度與其周圍更精密地匹配來改進。然而，當在對準特征部附近使用時，證明特征部110是有問題的。
對準特征部一般是由平板印刷系統(tǒng)用于確定與前一層的適當對準，以用與前一圖案化層的正確空間關系來圖案化新層的一組平行線。利用明視場(視頻)對準或暗視場(衍射)對準來檢測對準特征部。采用這些方案中的任一種，位于對準特征部附近的特征部(諸如實體模型化特征部110)可與對準光相互作用，并阻止對準特征部的正確檢測。結果，一般在對準特征部附近的區(qū)域省略實體模型化。


圖1是實體模型化特征部的柵格。
圖2示出用于單軸對準的對準特征部。
圖3A示出具有諸如圖2所示的對準特征部的對準區(qū)，它具有包含于對準區(qū)中的正方形實體模型化特征部。
圖3B示出基于諸如圖3A所示的構造的歸一化模擬對比度的曲線圖。
圖4A示出根據現有技術的沒有實體模型化的區(qū)域中的對準特征部。
圖4B示出基于諸如圖4A所示的構造的歸一化模擬對比度的曲線圖。
圖5A示出根據一個實現的可提供對準和制造工藝的改進集成的六邊形特征部。
圖5B示出基于如圖5A所示的構造的歸一化模擬對比度的曲線圖。
圖6A示出包括成角的細長特征部的實現。
圖6B示出基于如圖6A所示的構造的歸一化模擬對比度的曲線圖。
圖7A示出對于不同密度的實體模型化的模擬明視場對比信號。
圖7B和7C示出結合于對準區(qū)中的不同密度的實體模型化特征部的兩個實現。
圖7D示出對于圖7B和7C的構造的模擬明視場對比信號。
圖8A和8B示出與對準特征部成不同的相對角度的實體模型化特征部的兩個實現。
圖8C示出用于圖8A和8B的構造的模擬明視場對比信號。
圖9示出雙軸對準標記的實現。
圖10示出至少部分地包含于對準區(qū)中的具有成角特征部的分區(qū)覆蓋標記。
在各個圖中相似的參考符號指的是相似的元素。
詳細描述此處描述的系統(tǒng)和技術可允許對準和制造工藝的改進的集成。
圖2示出位于正方形實體模型化特征部220附近的對準特征部230A到230C(例如，溝槽)的示例。對準特征部230A到230C可用于對準平板印刷系統(tǒng)，以使連續(xù)的層以正確的空間關系來圖案化。對準特征部230A到230C具有線寬L(它可在約0.1微米到0.4微米之間或更多)，并可由具有約4微米到約20微米的寬度的間隔分隔。當然，可采用很多種其它的線和間隔寬度。
在對準過程中，光沿一個或多個測量軸掃描。光與特征部230A到230C相互作用并在檢測器中檢測。在對準特征部附近的其它特征部也可與對準光相互作用，因此可使對準特征部的檢測更困難。
對準特征部230A到230C可限定一個對準區(qū)238，它橫跨由特征部230A和230C的外邊緣231A和231C限定，并由從特征部230A的頂部232A延伸到特征部230C的頂部232C的線和從特征部230A的底部233A延伸到特征部230C的底部233C的線進一步限定的區(qū)域。對準區(qū)238延伸到先前的層，以及其中形成對準特征部的層。位于對準區(qū)238內的除對準特征部外的特征部(在當前層，或在先前層)可與對準光相互作用，并因此在對準過程中干擾對準特征部的檢測。
在一些實現中，可限定延伸的對準區(qū)235。延伸的對準區(qū)235在底部和頂部以對準區(qū)238的頂部和底部邊界的延伸為邊界，而在左側以線236為邊界，在右側以線237為邊界。線236可以距離外邊緣231A約S到2S之間的距離，而線237可距離外邊緣231C約S到2S的距離。延伸的對準區(qū)235也延伸到先前的層。延伸的對準區(qū)235內的特征部也可與對準光相互作用并使檢測對準特征部更困難。例如，區(qū)域235中在線236和外邊緣231A之間的部分內的特征部可干擾對準標記的邊緣的檢測。
可采用明視場(視頻)或暗視場(衍射)對準來實現對準。在明視場對準中，對準特征部被照亮，且利用所檢測的圖像來確定對準。在暗視場對準中，相干光(例如，來自于激光源的光)入射到對準特征部上。檢測所得的衍射圖并利用它來確定平板印刷系統(tǒng)的對準。
對準標記可稱為單軸或雙軸對準標記。單軸標記用于在單一方向(例如，x或y方向)上對準平板印刷系統(tǒng)。為了在x和y兩個方向(或等效地，在兩個平行方向上，使得這兩個方向覆蓋對準平面)上對準系統(tǒng)，可采用兩個單軸標記。雙軸對準標記可用于在兩個方向(例如，x和y方向，或覆蓋對準平面的其它方向)上對準平板印刷系統(tǒng)。
圖3A示出一個示例，其中細長的對準特征部包括單軸明視場對準溝槽330A到330C，且其中在對準特征部附近使用實體模型化特征部320。在圖3A中，亮區(qū)表示線或高起區(qū)，而暗區(qū)表示諸如孔或溝槽等凹陷區(qū)。注意，術語“附近”不僅應用于與對準特征部相同的層上的實體模型化特征部，而且應用于先前的層中的實體模型化特征部。在對準過程中實體模型化特征部在對準特征部的附近(如果如此放置)，它與對準光相互作用并生成可由配置成檢測對準特征部的檢測器接收。
例如，實體模型化特征部320包含于對準區(qū)338中(以及區(qū)338的外部)。實體模型化特征部320可在與對準溝槽330A到330C相同的層上，或者在不同的(例如，先前的)層上。對準區(qū)338中的實體模型化特征部320可導致對比度改變，這干擾檢測對準特征部的能力。
上述的一個例子示于圖3B中。圖3B示出諸如疊加在50％密度的正方形實體模型化柵格上的圖3A的溝槽330A到330C之類的三個對準溝槽的明視場對比信號模擬。由實體模型化柵格生成的信號使檢測對準標記的位置比沒有實體模型化特征部的對準區(qū)更困難。
圖4A和4B示出解決上述問題的方案。圖4A示出沒有實體模型化特征部的延伸的對準區(qū)435。注意，在圖4A的實現中，區(qū)域435比類似于圖2的對準區(qū)238限定的對準區(qū)438大。即，對于比由對準特征部自身限定的區(qū)域大的區(qū)域省略實體模型化。圖4B示出通過在y方向上合并圖4A的圖像獲得的明視場對比信號模擬。如圖4B所示，可通過在對準特征部附近省略實體模型化區(qū)來減小或消除實體模型化區(qū)的影響。
雖然這允許更容易地檢測對準特征部，但它可形成由于工藝變化問題而引起的工藝集成問題。例如，CMP工藝可使區(qū)域435比周圍區(qū)域和在區(qū)域435和晶片的周圍部分之間的界面處拋光更多，導致區(qū)域435中的凹陷和其它缺陷。
圖5A示出一種實現，其中一般為六邊形的特征部522可用于實體模型化。利用六邊形特征部522而不是圖1的特征部110之類的正方形特征部可減小由實體模型化特征部而不是諸如溝槽530A、530B和530C之類的對準特征部生成的對比信號。圖5A示出63％圖案密度(示為白色)和37％孔密度(示為灰色)的六邊形實體模型化特征部。如圖5A所示，測量軸是x和y軸。
圖5B示出基于圖5A的構造的歸一化模擬對比度的曲線圖。圖5B與圖3B相比，所生成的交變信號小于以50％密度的正方形柵格生成的信號。因此，利用六邊形特征部而不是正方形特征部來檢測對準特征部可能更容易。然而，一些交變信號可利用六邊形特征部來生成。此外，隨著六邊形特征部的密度增加，所生成的交變信號的幅度可減小。因此，將六邊形特征部結合于對準區(qū)中在一些應用中是不理想的。
圖6A示出多個成角的細長特征部626的實現，它可在不過度地犧牲對準特征部的檢測的前提下提供改進的工藝集成。注意，雖然特征部626可用于實體模型化，但以下的描述應用于可位于對準特征部附近的其它特征部。然而，在以下的討論中，特征部626稱為實體模型化特征部，因為它們可用于實體模型化。
實體模型化特征部626是細長的即，其長尺寸(例如，長度)大于其短尺寸(例如，寬度)。例如，細長的實體模形化特征部的長度至少是其寬度的三倍。當然，長尺寸和短尺寸之比可以更大，例如，10比1。實體模型化特征部可以是線形的；因此，實體模型化可稱為線/間隔實體模型化。
多個細長特征部中的一個的至少一部分可包含于對準區(qū)中。即，實體模型化特征部626的至少一部分可包含于諸如類似于圖2的區(qū)域238來定義的圖6的區(qū)域638之類的對準特征部中。對準區(qū)638包括諸如所示的具有長軸的特征部630A到630C等多個細長(例如，線形)對準特征部。對準特征部630A到630C可用于在平板印刷過程中對準平板印刷系統(tǒng)，或者用于確定覆蓋參數。如圖6A所示，測量軸是x和y軸。
對準特征部的長軸和細長特征部的長軸關于彼此成角度θ。角度θ既不是零也不是九十度即，對準特征部的長軸和細長特征部的長軸彼此間既不垂直也不平行。
隨著θ接近零或九十度，所檢測的信噪比減小。對于最小可接受的信噪比，可接受的值θ取決于視場和線或間隔寬度。對于特定的期望信噪比S、特定的線寬L和特定的視場高度H，與零或九十度的最小可接受的差Δθm由下式給出Δθm＝cos-1(LS/H)。一般而言，在約二度到約八十八度之間的相對角度(Δθm約為二度)可提供可接受的信噪比。然而，對于一些實現，可使用更大范圍的角度。
圖6B示出以對準特征部630A到630C和如圖6A所示的成角實體模型化特征部626獲得的模擬明視場對比信號。與以正方形實體模型哈特征部生成的間歇信號相反，從實體模型化生成的背景對比信號一般是恒定的。因此可將信號在不過度地犧牲信號質量的前提下顯著放大。這允許使用生成相對弱的信號的對準特征部。
再次參考圖6A，所示的實體模型化特征部626中的一個的寬度表示為L，而兩個接連的實體模型化特征部626之間的特定間隔的寬度表示為S。雖然圖6A示出的線寬全部相等，但它們不必如此(例如，對于i條線，可將不同的值Li用于不同的線)。類似地，間隔的寬度可以改變。雖然線和間隔的寬度可以改變，但一般選擇線的密度以提供期望的特征部密度。例如，可選擇線密度，以使對準特征部附近的總特征部密度更精確地匹配該層周圍的圖案密度，足以獲得期望的平面度級別。
注意，對準特征部附近的特征部密度和圖案密度兩者一般按照特定的窗口尺寸來討論。即，特征部密度是由特征部(而不是特征部之間的間隔)覆蓋的窗口的百分比。窗口尺寸被選為足夠大以使所確定的密度提供總密度的正確反映，同時足夠小以反映特征部密度的空間變化。
圖7A示出在沒有對準特征部的情況下，以具有不同的線/間隔密度(17、33、50、67和83％的線密度)的諸如圖6A的特征部626之類的成角細長特征部獲得的模擬明視場對比信號。圖7A示出在對準過程中由成角細長特征部生成的信號一般是恒定的信號。因此可放大信號而不顯著破壞檢測對準特征部的能力。
圖7B示出具有17％線密度的實現，而圖7C示出具有83％線密度的實現。圖7D示出對于圖7C和7D的實現的模擬明視場對比信號。雖然對準特征部的歸一化信號振幅隨者線密度的增加而減小，但因為實體模型化特征部的影響一般是恒定的，所以可將信號放大以增大信號電平。因此，檢測對準特征部的能力沒有被過度地犧牲。
可采用不同的相對角度。圖8A和8B示出其中對準特征部的長軸和細長特征部的長軸之間的相對角度分別是63.4和26.6度的實現。圖8C示出兩個實現產生由于細長特征部引起的基本類似的對比信號。此外，盡管x位置移位了，但對準特征部的歸一化信號振幅是相同的。
在一些實現中，可采用雙軸標記。雙軸標記一般允許利用相同的標記來確定覆蓋對準平面的兩個軸中的對準。圖9示出具有成角的實體模型化特征部926的Nikon雙軸x/y標記的示例。圖9包括多個垂直對準特征部930V和多個水平對準特征部930H。例如，對準區(qū)938從對準特征部930V的第一外邊緣延伸到對準特征部930V的第二外邊緣。對準區(qū)938從包括對準特征部的當前層向下延伸到一個或多個先前層。成角特征部926對于特征部930V成角度θ，并對于特征部930H成角度(90-θ)。角度θ既不是零也不是九十度；即成角細長特征部的長軸既不平行于特征部930V或930H的長軸也不垂直于特征部930V或930H長軸。注意，術語“平行”意思是向量叉積基本是零，而術語“垂直”意思是向量點積基本是零。如以上所討論的，該特征部不必在同一平面中。
另一種類型的對準特征部是覆蓋特征部。覆蓋測量的目的是確定連續(xù)層對準的良好程度。除對準平板印刷系統(tǒng)外，諸如圖6A的特征部626之類的成角實體模型化特征部可用于覆蓋測量。覆蓋測量一般利用諸如由KLA-Tencor制造的配準工具之類的配準工具來獲得。
圖10示出采用諸如KLA-Tencor高級成像計量學(AIM)覆蓋標記之類的覆蓋標記的實現。覆蓋標記包括對準區(qū)1038中的多個對準特征部1030，且可在包括成角細長特征部1026的層以上的不同層中圖案化。
成角細長特征部可與其它類型的對準特征部一起使用。例如，成角細長特征部可與雙軸分區(qū)對準方案一起使用。
類似于圖6A的特征部626，特征部1026是成角的。非成角特征部可用于具有單軸標記的實體模型化，并可與類似于圖10所示的覆蓋標記的分區(qū)標記一起使用。然而，與如圖10所示的分區(qū)覆蓋標記或與分區(qū)對準標記一起使用成角特征部可消除或減小在分區(qū)邊界生成的假信號，這在非成角特征部中可能發(fā)生。
如上所述的對準特征部可如下使用。對于其中對準特征部用于對準平板印刷系統(tǒng)的實現，光可被發(fā)射到一個或多個細長對準特征部(例如，多個線形對準特征部)，其中成角細長模型特征部位于對準特征部的附近。光與對準特征部和實體模型化特征部相互作用。然而，由于對準和實體模型化特征部的形狀和相對方向，對應于實體模型化特征部的接收的光一般是恒定的背景信號。
然后分析所接收的光以確定平板印刷系統(tǒng)的對準狀態(tài)。一部分平板印刷系統(tǒng)相對于襯底上的對準標記的位置誤差可由平板印刷系統(tǒng)在晶片的曝光期間確定并校正到可接受的限度內。
對于其中對準特征部用于確定覆蓋的實現，可將光發(fā)射到一個或多個細長對準特征部(例如，包含于覆蓋標記中的細長對準特征部)，其中成角細長模型特征部位于對準特征部的附近。此外，光與對準特征部和實體模型化特征部相互作用，但實體模型化特征部的影響是恒定的?？煞治鏊邮盏墓獠⒖纱_定覆蓋。
已描述了多個應用，然而，應該理解，可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下進行各種修改。例如，可使用實體模型化特征部的角度和形狀方面的一些變體。一般而言，有一個期望的信噪比，且可容許由于實體模型化特征部引起的一些噪聲。此外，對于特定的層設計有可接受的線/間隔密度范圍。
同樣，盡管以上描述了與特定的“實體模型化”特征部一起使用的技術，但應該理解這些技術可與任何半導體特征部一起使用。此外，雖然以上描述討論了在晶片上圖案化的實體模型化和對準特征部，但它們可結合于諸如掩模、光罩、襯底等一個或多個半導體部件中。在一些實現中，成角實體模型化特征部可與暗視場對準方案一起使用。因此，其它實現落入所附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種方法，包括在一個或多個半導體部件上形成多個細長特征部，所述細長特征部各自具有基本沿長軸的相關聯的長尺寸以及相關聯的短尺寸，所述相關聯的長尺寸大于所述相關聯的短尺寸；以及在所述一個或多個半導體部件中的至少一個上形成多個對準特征部，所述多個對準特征部基本沿長軸對準，所述多個對準特征部限定一對準區(qū)，所述對準區(qū)以第一外部對準特征部和第二外部對準特征部為邊界且向下延伸，其中所述多個細長特征部中的至少一個的一部分包含于所述對準區(qū)中；以及其中所述多個細長特征部的長軸和所述對準特征部的長軸彼此既不平行也不垂直。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述細長特征部包括形成于襯底上的實體模型化特征部。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個細長特征部中的一個或多個至少部分地位于第一對準特征部和第二對準特征部之間。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個對準特征部形成于當前層中，且其中所述多個細長特征部中的一個或多個形成于先前層中。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述細長特征部是線形的。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對準特征部被構造成確定平板印刷系統(tǒng)的對準參數。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述對準特征部包含于雙軸對準標記中。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對準特征部包含于單軸對準標記中。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對準特征部被構造成確定覆蓋參數。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個或多個半導體部件包括掩模、光罩和襯底中的至少一個。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個對準特征部的長軸對于所述多個細長特征部的長軸成角度θ，且其中θ包含于從約二度到約八十八度的范圍中。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個對準特征部具有平均線寬L，且其中所述多個對準特征部的長軸對于所述多個細長特征部的長軸成角度θ，且其中對于特定的信噪比S、特定的視場高度H，θ在度加Δθm和九十度減Δθm之間，其中Δθm＝cos-1(LS/H)。
13.一種方法，包括將光發(fā)射到具有沿第一軸的長尺寸和短尺寸的多個細長對準特征部，其中發(fā)射的光在對準過程中與所述多個對準特征部相互作用；將光發(fā)射到各自具有沿長軸的相關聯的長尺寸和相關聯的短尺寸的多個細長特征部，其中所述光在對準過程中與所述多個細長特征部中的至少一個相互作用，其中所述細長特征部的長軸和所述第一軸彼此既不平行也不垂直；接收與所述多個對準特征部相互作用的光以及與所述多個細長特征部相互作用的光作為接收光；以及基于所述接收光確定對準參數。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述接收光從所述多個對準特征部中的至少一個反射。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述接收光包括由所述多個對準特征部中的至少一個散射的衍射光。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述衍射光包括至少一個非零階衍射光。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一軸和所述多個細長特征部的長軸彼此成角度θ，且其中θ在約二度到約八十八度之間。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述多個細長特征部形成于集成電路中比所述多個對準特征部低的層中。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述對準參數表示平板印刷系統(tǒng)的對準。
20.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述對準參數表示電路結構的第一層和第二層之間的覆蓋。
21.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述細長特征部包括實體模型化特征部。
22.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述對準特征部包含于對準標記和覆蓋結構中的至少一個中。
23.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述多個對準特征部具有平均線寬L，且其中所述第一軸對于所述多個細長特征部的長軸成角度θ，且其中對于特定的信噪比S、特定的視場高度H，θ在度加Δθm和九十度減Δθm之間，其中Δθm＝cos-1(LS/H)。
24.一種裝置，包括沿位于一個或多個半導體部件上的第一軸對準的多個對準特征部；位于由所述多個對準特征部限定的對準區(qū)中的多個細長特征部，所述細長特征部具有長軸，所述長軸既不平行于所述第一軸也不垂直于所述第一軸。
25.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，還包括沿第二軸對準的另外的多個對準特征部，所述第二軸既不平行于第一軸也不垂直于所述第一軸。
26.如權利要求25所述的裝置，其特征在于，所述第二軸還既不平行于所述長軸也不垂直于所述長軸。
27.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述對準區(qū)從當前層上的第一外部對準特征部的外邊緣延伸到第二外部對準特征部的外邊緣，所述對準區(qū)向下延伸到一個或多個先前層。
28.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個細長特征部至少部分地包含于當前層上的對準區(qū)中。
29.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個細長特征部至少部分地包含于先前層上的對準區(qū)中。
30.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個細長特征部具有長度和寬度，所述長度至少是所述寬度的三倍。
31.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個細長特征部是線形的。
32.如權利要求31所述的裝置，其特征在于，所述多個對準特征部是線形的。
33.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述細長特征部的長軸和所述第一軸成角度θ，且其中θ在約二度到約八十八度之間。
34.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述多個對準特征部具有平均線寬L，且其中所述第一軸對于所述多個細長特征部的長軸成角度θ，且其中對于特定的信噪比S、特定的視場高度H，θ在零度加Δθm和九十度減Δθm之間，其中Δθm＝cos-1(LS/H)。
35.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述多個對準特征部包含于對準標記中。
36.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述多個對準特征部包含于覆蓋結構中。
37.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個半導體部件包括掩模、光罩和半導體襯底中的至少一個。
38.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，還包括平板印刷系統(tǒng)，且其中所述一個或多個半導體部件包含于平板印刷系統(tǒng)中。
39.一種裝置，包括限定對準區(qū)的多個對準特征部；多個基本為六邊形的特征部，所述基本為六邊形的特征部中的一個的至少一部分位于所述對準區(qū)中。
40.如權利要求39所述的裝置，其特征在于，所述對準區(qū)從第一對準特征部的外邊緣延伸到第二對準特征部的外邊緣，并進一步向下延伸到一個或多個先前層。
41.如權利要求39所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個基本為六邊形的特征部是實體模型化特征部。
全文摘要
細長特征部可至少部分地結合于對準區(qū)中。該對準區(qū)可由沿第一軸對準的多個對準特征部來限定。細長特征部的長軸可以既不平行于第一軸也不垂直于第一軸。對準特征部對準不平行于第一軸的第二軸。第二軸可以既不平行于長軸也不垂直于長軸。
文檔編號H01L23/544GK1973370SQ200580021087
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權日2004年6月23日
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