專(zhuān)利名稱(chēng):重疊對(duì)準(zhǔn)圖案及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請(qǐng)涉及一種半導(dǎo)體器件,且更具體而言,涉及一種重疊對(duì)準(zhǔn)圖案
(overlay vernier key )及其制造方法。
背景技術(shù):
在具有疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造中,重疊(overlay)是表明形成于 前一工藝中的層和形成于目前的工藝中的層的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的指標(biāo)。當(dāng)開(kāi)發(fā)高集 成度的半導(dǎo)體器件時(shí)重疊是非常重要的。為了探測(cè)和校正形成于前一工藝中 的層和形成于目前的工藝中的層的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài),層之間的重疊通過(guò)在劃線(xiàn)區(qū)中 形成重疊對(duì)準(zhǔn)圖案來(lái)測(cè)量。重疊對(duì)準(zhǔn)圖案是當(dāng)在半導(dǎo)體襯底上形成預(yù)定的圖 案時(shí)用于在精確的位置對(duì)準(zhǔn)曝光掩^^莫而形成的圖案。重疊對(duì)準(zhǔn)圖案與形成于 器件形成區(qū)的圖案同時(shí)形成。
圖1A是顯示了重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的常規(guī)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1B示出了當(dāng)測(cè) 量常規(guī)的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案時(shí)探測(cè)的重疊測(cè)量信號(hào)。
參考圖1A,重疊對(duì)準(zhǔn)圖案IO具有長(zhǎng)方形圖案。重疊對(duì)準(zhǔn)圖案10具有 比形成于單元區(qū)中的圖案更大的尺寸和節(jié)距。在高度集成的器件中,裕量減 小,且重疊對(duì)準(zhǔn)圖案IO不具有足夠的線(xiàn)寬。由此,難于采用光學(xué)重疊測(cè)量 設(shè)備測(cè)量重疊且在單元區(qū)中形成微圖案。
間隙壁雙曝光技術(shù)(Spacer Double Exposure Technique, SDET)是用于 在晶片"w"上形成在60nm以下的微圖案的方法。SDET方法包括步驟 在襯底上形成偽圖案、在偽圖案的側(cè)表面形成具有間隙壁形狀的蝕刻掩模、 去除偽圖案、和由蝕刻掩模形成微圖案和重疊對(duì)準(zhǔn)圖案。
如圖1B所示,當(dāng)利用SDET方法形成重疊對(duì)準(zhǔn)圖案時(shí),間隙壁形狀的 蝕刻掩模在劃線(xiàn)區(qū)形成于偽圖案(未示出)的側(cè)壁,劃線(xiàn)區(qū)大于單元區(qū)。在 劃線(xiàn)區(qū)中的蝕刻掩模的尺寸與單元區(qū)中的蝕刻掩模的尺寸相同。由使用蝕刻 掩模形成的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案20具有遠(yuǎn)大于適當(dāng)線(xiàn)寬的線(xiàn)寬。如圖1B所示,因 為重疊測(cè)量信號(hào)太弱而不能被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè),光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備不
能察覺(jué)對(duì)比度差異。如果重疊對(duì)準(zhǔn)圖案20形成以具有大到足以被光學(xué)重疊 測(cè)量設(shè)備測(cè)量的厚度,則存在由重疊對(duì)準(zhǔn)圖案20的尺寸和單元區(qū)中的圖案 的尺寸的差異所導(dǎo)致的問(wèn)題。因此,重疊對(duì)準(zhǔn)圖案被要求具有足夠的尺寸的 結(jié)構(gòu)以被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種重疊對(duì)準(zhǔn)圖案,且另一實(shí)施方式提供了一 種制造該重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的方法。本實(shí)施方式的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案提供了精確的重 疊測(cè)量和重疊一交正。
在一個(gè)實(shí)施方式中,提供了一種界定重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的半導(dǎo)體襯底,所述
襯底包括在村底上界定的單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū);和形成于襯底的劃線(xiàn)區(qū)且排列 以形成一形狀的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案,每個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案具有中空的形狀。
優(yōu)選地,多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案靠近排列以生成強(qiáng)到足以被重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的 信號(hào)。
優(yōu)選地,由多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案形成的形狀為多邊形形狀,每個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案的中 空形狀為中空的多邊形形狀。
優(yōu)選地,對(duì)準(zhǔn)圖案具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。 在另一實(shí)施方式中,制造重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的方法包括在半導(dǎo)體襯底上順 序?qū)盈B圖案層和絕緣層,在半導(dǎo)體襯底上界定了單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū)。通過(guò)構(gòu)圖 絕緣層來(lái)部分地暴露圖案層來(lái)形成絕緣層圖案。間隙壁形狀的蝕刻掩模形 成,從而在絕緣層圖案的兩側(cè)表面形成絕緣層和蝕刻選擇性。絕緣層圖案被 移除。通過(guò)蝕刻圖案層并利用蝕刻掩模作為硬掩模,對(duì)準(zhǔn)圖案形成為中空的 多邊形形狀。
優(yōu)選地,對(duì)準(zhǔn)圖案在半導(dǎo)體襯底上彼此對(duì)準(zhǔn)排列以形成多邊形結(jié)構(gòu)的側(cè) 邊,且靠近排列從而生成強(qiáng)到足以被重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的信號(hào)。
優(yōu)選地,絕緣層可以包括氧化物層,且圖案層可以包括導(dǎo)電材料。 優(yōu)選地,絕緣層可以通過(guò)濕法蝕刻移除。
優(yōu)選地,蝕刻掩??梢孕纬梢栽趩卧獏^(qū)和劃線(xiàn)區(qū)中具有相同的厚度。
結(jié)合附圖,從以下詳細(xì)描述,本發(fā)明的以上和其它實(shí)施方式、特征和其
他優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚地被理解,在附圖中
圖1A是顯示常規(guī)的對(duì)準(zhǔn)圖案的結(jié)構(gòu)的示意圖IB是顯示當(dāng)測(cè)量常規(guī)的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案時(shí)探測(cè)的重疊測(cè)量信號(hào)的曲線(xiàn)
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的結(jié)構(gòu)的平面
圖3是顯示當(dāng)測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案時(shí)探測(cè)的 重疊測(cè)量信號(hào)的曲線(xiàn)圖;且
圖4A、 4B、 5A、 5B、 6A、 6B、 7A、 7B是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施方式的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的制造方法的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中,放大了層和區(qū)域 的厚度以提供清晰的圖示。在以下的描述中,相同或相似的元件由相同的參 考標(biāo)號(hào)指示,即使它們被繪制在不同的圖中。
參考圖2,本發(fā)明的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案具有長(zhǎng)方形圖案結(jié)構(gòu),其具有多個(gè)排 列為多邊形(例如矩形)形狀的對(duì)準(zhǔn)圖案112。
多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112彼此對(duì)準(zhǔn)排列,在其之間界定有間隙,從而形成多邊 形圖案結(jié)構(gòu)的側(cè)邊。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112可以形成為中空的矩形形狀。多個(gè)對(duì) 準(zhǔn)圖案112靠近排列以生成強(qiáng)到足以被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的信號(hào)。
對(duì)準(zhǔn)圖案112的接近排列是需要的,因?yàn)槊總€(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112具有小的尺 寸,從而信號(hào)不能被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備測(cè)量。在本發(fā)明中,因?yàn)槎鄠€(gè)對(duì)準(zhǔn)圖 案112被靠在一起排列,生成了強(qiáng)的信號(hào)(如圖3所示),從而可以測(cè)量重 疊對(duì)準(zhǔn)圖案的總體形狀。重疊測(cè)量設(shè)備的測(cè)量在多邊形圖案結(jié)構(gòu)側(cè)沿C-D 軸(如圖2所示)進(jìn)行。優(yōu)選地,對(duì)準(zhǔn)圖案112包括導(dǎo)電材料,從而容易被 重疊測(cè)量設(shè)備測(cè)量。優(yōu)選的是兩個(gè)相鄰的對(duì)準(zhǔn)圖案112之間的間隙被設(shè)定具 有一尺度,該尺度能夠在用于測(cè)量與各個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112相關(guān)的重疊的光之間 產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉。
對(duì)準(zhǔn)圖案112具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。因此, 這樣的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案結(jié)構(gòu)可以防止由對(duì)準(zhǔn)圖案112和形成于單元區(qū)中的圖案 的尺寸差異導(dǎo)致的讀取誤差。結(jié)果,可以實(shí)現(xiàn)更精確的重疊測(cè)量和重疊校正。圖4A到7B是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的重疊對(duì)準(zhǔn)圖 案的制造方法的視圖。具體而言,圖4B、 5B、 6B和7B分別是示出圖4A、 5A、 6A和7A中的劃線(xiàn)區(qū)的平面圖。
參考圖4A和4B,在晶片或半導(dǎo)體襯底100上方順序沉積圖案層102和 絕緣層104,在晶片或半導(dǎo)體襯底IOO上界定了單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū)。通過(guò)在絕 緣層104上涂布光致抗蝕劑層且對(duì)其構(gòu)圖,形成光致抗蝕劑層圖案106。光 致抗蝕劑層圖案106界定了在劃線(xiàn)區(qū)中形成重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的工藝過(guò)程中形成 對(duì)準(zhǔn)圖案的區(qū)域。圖案層102包括導(dǎo)電材料以容易被重疊測(cè)量設(shè)備測(cè)量。雖 然在圖中未示出,但是光致抗蝕劑層圖案沿單元區(qū)中的線(xiàn)排列。如圖4B所 示,光致抗蝕劑層圖案106在劃線(xiàn)區(qū)中排列為多邊形(例如,矩形)形狀。 在一個(gè)實(shí)施方式中,絕緣層104可以包括氧化物層。
參考圖5A和5B,利用光致抗蝕劑層圖案106作為掩模蝕刻絕緣層,以 形成絕緣層圖案108。圖案層102被絕緣層圖案108部分地暴露。蝕刻掩模 IIO形成為間隙壁形狀,其圍繞絕緣層圖案108的暴露的表面。蝕刻掩模110 包括絕緣層和具有蝕刻選擇性的材料(例如,氮化物層)。
蝕刻掩模110形成于包括絕緣層圖案108的半導(dǎo)體襯底100的前表面上。 通過(guò)進(jìn)行間隙壁蝕刻工藝,比如"回蝕刻",蝕刻掩模110形成為間隙壁形 狀,以圍繞絕緣層圖案108的暴露的表面。
蝕刻掩模110用作蝕刻工藝中的硬掩模層,用于形成對(duì)準(zhǔn)圖案。優(yōu)選的 是,蝕刻掩模IIO形成以在單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū)中具有相同的厚度。
參考圖6A和6B,除了蝕刻掩模110之外,絕緣層圖案108被移除。絕 緣層圖案108可以利用濕法蝕刻移除。因?yàn)槲g刻掩模IIO具有比絕緣層更高 的蝕刻選擇性,所以蝕刻掩模IIO沒(méi)有被移除。通過(guò)這樣的蝕刻工藝,如圖 6B所示,暴露了圖案層102,且蝕刻掩模IIO保留以形成中空的多邊形(例 如矩形)形狀。
參考圖7A和7B,通過(guò)蝕刻圖案層102同時(shí)使用蝕刻掩模110作為硬掩 模,重疊對(duì)準(zhǔn)圖案形成為多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112。重疊對(duì)準(zhǔn)圖案形成以具有長(zhǎng)方 形圖案結(jié)構(gòu)。換言之,如圖7B所示,多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112彼此對(duì)準(zhǔn)排列,在 其之間界定有間隙,以形成多邊形(例如矩形)圖案結(jié)構(gòu)的側(cè)邊。每個(gè)對(duì)準(zhǔn) 圖案112形成為中空多邊形(例如矩形)形狀。
多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112靠近設(shè)置以生成強(qiáng)到足以被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的信號(hào)。
對(duì)準(zhǔn)圖案112的接近排列是需要的,因?yàn)槊總€(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112具有太小的 尺寸,從而信號(hào)不能被光學(xué)重疊測(cè)量設(shè)備測(cè)量。在本發(fā)明中,因?yàn)槎鄠€(gè)對(duì)準(zhǔn)
圖案112被靠在一起排列,生成了可探測(cè)到的信號(hào)(如圖3所示),從而可 以由重疊測(cè)量設(shè)備在多邊形圖案結(jié)構(gòu)側(cè)沿C-D軸(如圖2所示)測(cè)量重疊 對(duì)準(zhǔn)圖案的總體形狀。
優(yōu)選的是,兩個(gè)相鄰的對(duì)準(zhǔn)圖案112之間的間隙被設(shè)定具有能夠在用于 測(cè)量與各個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案112相關(guān)的重疊的光之間產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉的尺度。對(duì)準(zhǔn)圖 案112具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。
如從以上的描述中明顯的,根據(jù)本發(fā)明的重疊對(duì)準(zhǔn)圖案及其制造方法, 防止了由對(duì)準(zhǔn)圖案和形成于單元區(qū)中的圖案的尺寸差異導(dǎo)致的讀取誤差。因 此,可以實(shí)現(xiàn)更精確的重疊測(cè)量和重疊校正。
雖然為了說(shuō)明的目的披露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
,但是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員可以理解,在不脫離由權(quán)利要求所披露的本發(fā)明的精神和范圍的情況 下,可以作出各種修改、添加和替換。
本申請(qǐng)要求于2006年6月28日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10-2006-58932 的優(yōu)先權(quán),其全部?jī)?nèi)容引入于此作為參考。
權(quán)利要求
1、一種界定重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的半導(dǎo)體襯底,包括在所述襯底上界定的單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū);和形成于所述襯底的劃線(xiàn)區(qū)且排列以形成一形狀的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案,每個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)圖案具有中空的形狀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的襯底,其中所述多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案靠近排列以生成強(qiáng) 到足以被重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的襯底,其中由所述多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案形成的形狀為多 邊形形狀,每個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)圖案的中空形狀為中空的多邊形形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的襯底,其中所述對(duì)準(zhǔn)圖案具有與形成于所述單元 區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。
5、 一種制造重疊對(duì)準(zhǔn)圖案的方法,包括在半導(dǎo)體襯底上形成圖案層和絕緣層,在所述半導(dǎo)體襯底上界定了單元 區(qū)和劃線(xiàn)區(qū);蝕刻所述絕緣層來(lái)形成絕緣層圖案以部分地暴露所述圖案層; 在所述絕緣層圖案的側(cè)壁上形成間隙壁;選擇性移除所述絕緣層圖案同時(shí)留下所述間隙壁,以獲得間隙壁形狀的 蝕刻〗奄4莫;和利用所述間隙壁形狀的蝕刻掩模來(lái)蝕刻所述圖案層,從而形成具有中空 形狀的對(duì)準(zhǔn)圖案。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中每個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)圖案具有中空的多邊形 形狀,并且所述對(duì)準(zhǔn)圖案在所述半導(dǎo)體襯底上;f皮此對(duì)準(zhǔn)排列以形成多邊形結(jié) 構(gòu)的側(cè)邊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中所述對(duì)準(zhǔn)圖案靠近排列從而生成強(qiáng)到 足以被重疊測(cè)量設(shè)備探測(cè)的信號(hào)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中所述絕緣層包括氧化物層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中所述圖案層包括導(dǎo)電材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中所述絕緣層通過(guò)濕法蝕刻移除。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中所述間隙壁形狀蝕刻掩模形成以在所 述單元區(qū)和所述劃線(xiàn)區(qū)中具有相同的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種重疊對(duì)準(zhǔn)圖案(overlay vernier key)及其制造方法。重疊對(duì)準(zhǔn)圖案包括半導(dǎo)體襯底,所述襯底包括在襯底上界定的單元區(qū)和劃線(xiàn)區(qū);和形成于半導(dǎo)體襯底的劃線(xiàn)區(qū)中且排列為多邊形形狀的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)圖案具有中空的多邊形形狀。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101097903SQ20071010346
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者趙炳浩, 高晟瑀 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司