專利名稱：疊對標記組與定位兩種布局圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致上涉及一種疊對標記組，和定位兩個不同的布局圖案的方法。特別是，本發(fā)明關(guān)于在一個疊對標記組之中，當用來定位同樣位于基材相同表面上的兩個不同布局圖案時，其中的第一疊對標記會直接接觸第二疊對標記。本發(fā)明還關(guān)于一種在相同基材表面上使用疊對標記組，其中第一疊對標記會直接接觸第二疊對標記，來定位兩個不同的布局圖案。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路在制造過程中，會進行各式各樣的處理步驟，例如掩膜、光刻膠涂布，刻蝕和沉積等等。在許多的這些步驟中，在特定的位置需要疊上材料層或從現(xiàn)有的層上移除，以便形成集成電路所需的元件。因此，適當覆蓋各種層的技術(shù)是關(guān)鍵?，F(xiàn)代集成電路尺寸持續(xù)在縮小，而對圖案轉(zhuǎn)移步驟中的對準精度要求是越來越嚴格。如果不能符合預(yù)期的對準容忍度，不良的后果是產(chǎn)生有缺陷的裝置或是有可靠性的問題。 配準(Registration )通常是使用疊對標記來衡量一個層在疊對過程中的準確性。配準涉及在現(xiàn)有的某一層中所預(yù)先形成的一個匹配記號(matching pattern)上,再疊上另一個圖案，并比較現(xiàn)有的層與后續(xù)的層之間位置的程序。疊層(overlay)偏離原始層位置的多寡可作為疊層對準精確度的量測基礎(chǔ)。現(xiàn)有的配準結(jié)構(gòu)包括框-套-框(box-in-box)的光標記號(verniers)來度量疊對偏移的量。傳統(tǒng)框-套-框的疊對標記組包含兩只不同的疊對標記。各別用來代表前程(previous layer)與當程(current layer)的內(nèi)疊對標記和外疊對標記彼此并不互相接觸。傳統(tǒng)的疊對標記組在使用時，傳統(tǒng)疊對標記組中的第一疊對標記與第二疊對標記會分別位在基材上的兩個不同層中。下部的疊對標記(例如第一疊對標記)與前程圖案一起形成在第二疊對標記的下方。上部疊對標記(例如第二疊對標記)則與當程圖案一起形成在第一疊對標記的上方，但又不直接接觸第一疊對標記。兩個疊對標記可能在垂直方向上形成了一種框-套-框的圖形，用來指示前程圖案和當程圖案之間對準的誤差。因此傳統(tǒng)的疊對標記組并不適合用來作為位在相同的基材表面上的兩個不同的布局圖案間的定位之用。因此，當涉及到定位兩個位在相同的基材的不同布局圖案時，仍然需要一種新穎的疊對標記組以及新穎的對位方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述的問題，本發(fā)明在第一個方面，提出了一種新穎的疊對標記組，用來定位形成在相同的基材表面上的兩個不同的布局圖案。特別是，這兩個疊對標記還會在使用時彼此直接接觸。本發(fā)明另外還提出了一種用來定位在相同的基材表面上的兩個不同的布局圖案的方法，其中第一個疊對標記和第二個疊對標記會形成在基材的相同表面上。本發(fā)明的疊對標記組，包括基材、第一疊對標記以及第二疊對標記。位于基材上的第一疊對標記，用來代表第一布局圖案。亦同時位于基材上的第二疊對標記，則用來代表第二布局圖案。特別是，第一疊對標記會直接接觸第二疊對標記。在本發(fā)明的一實施態(tài)樣中，疊對標記組中的第一布局圖案位于基材上，而第二布局圖案亦同時位于相同基材上。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第一布局圖案包含多個第一區(qū)塊而第二布局圖案則包含多個第二區(qū)塊，且第一區(qū)塊與第二區(qū)塊彼此交替排列。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第一疊對標記代表一前程布局圖案。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第二疊對標記代表一當程布局圖案。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第二疊對標記會高于第一疊對標記。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第一疊對標記是一多邊形。
在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第一疊對標記是一橢圓形。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第二疊對標記是一多邊形。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第二疊對標記是一橢圓形。本發(fā)明在第二個方面，另外提出了一種用來定位形成在基材的相同表面上，兩種布局圖案的新穎方法。首先，提供一基材。其次，形成位于基材上的第一布局圖案與第一疊對標記。然后，處理第一疊對標記。繼續(xù)，形成位于基材上的第二布局圖案和第二疊對標記，其中第二疊對標記直接接觸第一疊對標記。接下來，定位第二疊對標記。在本發(fā)明的一實施態(tài)樣中，形成位于基材上的第一布局圖案與第一疊對標記更包括以下步驟。首先，形成位于基材上的第一材料層。其次，通過曝光與顯影將第一布局圖案轉(zhuǎn)移至第一材料層中。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，處理第一疊對標記包括硬烘烤(hard-baking)第一疊對標記。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，形成位于基材上的第二布局圖案與第二疊對標記更包括以下步驟。首先，形成位于基材上的第二材料層，使得第二材料層覆蓋第一布局圖案。其次，通過曝光與顯影將第二布局圖案轉(zhuǎn)移至第二材料層中。 在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，第一布局圖案與第二布局圖案彼此交替排列。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位兩種布局圖案的方法更包括定位第一疊對標記。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位第一疊對標記包括數(shù)字地記錄第一疊對標記的位置。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位第一疊對標記包括擷取第一疊對標記的影像。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位第一疊對標記又包括以下的步驟。首先，數(shù)字地記錄第一疊對標記與第二疊對標記在一起的位置。其次，將第一疊對標記與第二疊對標記在一起的位置，與第一疊對標記單獨的位置進行比較。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位第二疊對標記又包括以下的步驟。首先，擷取第一疊對標記與第二疊對標記在一起的影像。其次，將第一疊對標記與第二疊對標記在一起的影像，與第一疊對標記單獨的影像進行比較。在本發(fā)明的另一實施態(tài)樣中，定位第二疊對標記又包括以下的步驟。首先，光學(xué)偵測在一起的第一疊對標記和第二疊對標記，而獲得一光學(xué)數(shù)據(jù)。其次，解析此光學(xué)數(shù)據(jù)，而分別定位第一疊對標記與第二疊對標記。


圖I繪示出本發(fā)明的疊對標記組。圖2繪示出疊對標記是各種的形狀。圖3至圖11繪示出本發(fā)明定位兩個不同的布局圖案的方法。其中，附圖標記說明如下100疊對標記組135第一材料層101基材140第二布局圖案102表面141第二區(qū)塊

110第一疊對標記 145第二材料層120第二疊對標記 160計算機130第一布局圖案161裝置131 第一區(qū)塊
具體實施例方式本發(fā)明在第一個方面，首先提供一種新的疊對標記組。此疊對標記組是適合用來定位在相同的基材表面上的兩個不同的布局圖案，尤其是在使用節(jié)距倍減技術(shù)(pitch-doubling technique)時。圖I至圖2繪示出本發(fā)明的疊對標記組。請參考圖1，本發(fā)明的疊對標記組100包括基材101，第一疊對標記110和第二疊對標記120?；?01可能是一種半導(dǎo)體基材，例如硅，或是多層的基材。多層的基材可能包含多種先前形成的元件，例如互補式金氧半導(dǎo)體(CMOS),接觸插塞(contact plug)或?qū)娱g互連結(jié)構(gòu)(interconnection)。第一疊對標記110位于基材101的表面102上。第一疊對標記110與第一布局圖案130 —起形成在基材101的表面102上，用來代表第一布局圖案130的相對位置。因此，第一疊對標記110和第一布局圖案130可能是相同的材料。第二疊對標記120也位于相同基材101的表面102上。就像是第一疊對標記110一樣，第二疊對標記120和第二布局圖案140 —起形成在基材101的表面102上,用來代表第二布局圖案140的相對位置。同樣地，第二疊對標記120和第二布局圖案140也可能是相同的材料。正如圖I所繪示，本發(fā)明的其中一特征是在于，第一疊對標記110直接接觸第二疊對標記120。例如,第一疊對標記110覆蓋第二疊對標記120的一部分，所以第一疊對標記110會高于第二疊對標記120，或者是第二疊對標記120可能會覆蓋第一疊對標記110的一部分，所以第二疊對標記120會高于第一疊對標記110，這取決于哪個是先形成的。正如圖2所繪示，第一疊對標記110或是第二疊對標記120如果不是圓的，那他們可能是其它各種的形狀，例如橢圓形，多邊形或是十字形的。在本發(fā)明的一個實施例中，第一疊對標記110是與先前所形成的布局圖案一同形成的，用來代表位于基材101上前程布局圖案的相對位置，而第二疊對標記120則是與當下所形成的布局圖案所一起形成的，用來代表位于相同基材101上當程布局圖案的相對位置。
在節(jié)距倍減方法中，后來所形成的布局圖案，是形成在先前所形成的布局圖案的附近，而且后來所形成的布局圖案，必須與先前所形成的布局圖案，以非常高的精確度彼此對齊。在這種情況下，本發(fā)明的疊對標記組100即展現(xiàn)出良好的實用性。在本發(fā)明的另一個實施例中，第一布局圖案130和第二布局圖案140，可能會彼此交替排列。例如，如圖I所繪示，第一布局圖案130可能會包含多個第一區(qū)塊131而第二布局圖案140則可能會包含多個第二區(qū)塊141，且第一區(qū)塊131與第二區(qū)塊141彼此交替排列。這樣的排列方式在節(jié)距倍減方法中是特別常見的。本發(fā)明在第二個方面中，還提供了一種定位在同一基材上的兩個不同的布局圖案的方法，特別是在當使用節(jié)距倍減技術(shù)時。圖3-11圖繪示出本發(fā)明定位兩個不同的布局圖案的方法。請參考圖3，首先，提供基材101。基材101可能是一種半導(dǎo)體材料，例如硅，而可能使用于節(jié)距倍減技術(shù)中。其次，第一布局圖案130和第一疊對標記110 —起形成在基材101上。第一疊對標記110通常作為第一布局圖案130的位置參考之用。在基材101上形成第一布局圖案130和第一疊對標記110的步驟可能如下。首先，在基材101上形成第 一材料層135。第一材料層135可能是光刻膠。然后,將第一布局圖案130通過曝光與顯影轉(zhuǎn)移到第一材料層135中。顯影后，第一材料層135變成具有特定節(jié)距(pitch)，例如兩倍所需的節(jié)距，與多個第一區(qū)塊131的第一布局圖案130。視情況需要，如圖4所繪示，要處理第一疊對標記110。例如，第一疊對標記110的處理會將第一疊對標記110的第一材料層135變性，使得第一材料層135和第一疊對標記110的性質(zhì)不再相同。在本發(fā)明的一個實施例中，第一疊對標記110的處理可以是硬烘烤。在本發(fā)明的另一個實施例中，本發(fā)明定位兩種布局圖案的方法，還可以包括視情況需要，預(yù)先進行定位第一疊對標記110的步驟。舉例而言，如圖5所繪示，定位疊對標記110的步驟可能包括以數(shù)字化方式記錄第一疊對標記110的位置。例如，是由計算機160依照其坐標來數(shù)字化地記錄第一疊對標記110的位置。在另一個例子中，如圖6所繪示，定位疊對標記110的步驟，可能包括經(jīng)由裝置161來擷取第一疊對標記110的影像。例如，在顯影或硬烘烤后，經(jīng)由裝置161拍攝的圖片來記錄第一疊對標記110的形狀和位置。接著，在基材101上一起形成第二布局圖案140和第二疊對標記120，使得第二疊對標記120能夠直接接觸第一疊對標記110。在基材101上一起形成第二布局圖案140和第二疊對標記120的步驟可能如下。首先，如圖7所繪示，將第二材料層145形成在基材101上，使得第二材料層145覆蓋第一布局圖案130。第二材料層145,也可能是一種光刻膠。然后，如圖8所繪示，將第二布局圖案140通過曝光與顯影轉(zhuǎn)移到第二材料層145中。在顯影后，第二材料層145變成具有特定節(jié)距與多個第二區(qū)塊141的第二布局圖案140。第二疊對標記120會直接接觸第一迭對標記110。例如，第二疊對標記120可能會覆蓋第一疊對標記110的一部分。同樣地，第二布局圖案140具有相隔特定節(jié)距的多個第二區(qū)塊141，使得兩個相鄰的第一區(qū)塊131和第二區(qū)塊141之間的節(jié)距是符合需要而且是相同的，然而第二布局圖案140并不需要變性。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖8所繪示，第一布局圖案130和第二布局圖案140彼此交替排列。例如，第一區(qū)塊131和第二區(qū)塊141彼此交替排列。
第一疊對標記110和第二疊對標記120的高度可能不會相同。例如，如圖8所繪示，第二疊對標記120可能會覆蓋第一疊對標記110的一部分，所以第二疊對標記120會高于第一疊對標記110。又請參考圖2，其繪示出第一疊對標記110或是第二疊對標記120如果不是圓的，他們可能是其它各種的形狀，例如橢圓形，多邊形或是十字形的。如圖9所繪示，定位第二疊對標記120，并和第一疊對標記110進行比較。進行定位和比較可能有多種不同的方式。在本發(fā)明的第一個實例中，定位第二疊對標記120的方式可能包括以下幾個步驟。使用計算機160以數(shù)碼的方式(digita ly)記錄第二疊對標記120和第一疊對標記110在一起的位置,所以此數(shù)字信息即同時代表第二疊對標記120和第一疊對標記110兩者在一起。然后，第二疊對標記120和第一疊對標記110的位置(也就是說，第二疊對標記120和第一疊對標記110兩者在一起的數(shù)字信息)，與先前計算機160所數(shù)字化記錄的第一疊對標記110的數(shù)字信息相比較。在減去第一疊對標記110后,第二布局圖案140相對于第一布局圖案130的疊對結(jié)果即顯露出來。一般來說，剩下的第二布局圖案140的量越少，疊對的結(jié)果越好。在本發(fā)明的第二個實例中，第二疊對標記120的定位可能會包括以下幾個步驟。首先，如圖6所繪示，先由裝置161來單獨擷取第一疊對標記110的影像。然后，如圖10所繪示，再次經(jīng)由裝置161來擷取第一疊對標記110和第二疊對標記120在一起的影像，并和第一疊對標記110的單獨影像相比。通過這樣的比對，第二布局圖案140相對于第一布局圖案130的疊對結(jié)果即顯露出來。一般來說，第二布局圖案140與第一疊對標記110重疊的量越多，疊對的結(jié)果越好。在本發(fā)明的第三個實例中，第二疊對標記120的定位可能會包括以下幾個步驟。首先，如圖11所繪示，如果第一疊對標記110經(jīng)過先前的處理過程時，經(jīng)由光學(xué)裝置161使用光學(xué)的方法來偵測在一起的第一疊對標記110和第二疊對標記120，而獲得了第一疊對標記110和第二疊對標記120在一起的光學(xué)數(shù)據(jù)。由于第一疊對標記110可能有經(jīng)過先前的處理過程，但是第二疊對標記120 —定沒有，所以第一疊對標記110和第二疊對標記120在光學(xué)上的性質(zhì)應(yīng)該是截然不同的。然后，解析此光學(xué)數(shù)據(jù)，即可將第一疊對標記110和第二疊對標記120分別定位，并決定第二疊對標記120相對于第一疊對標記110的疊對狀況。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種疊對標記組，其特征在于，包含 基材； 第一疊對標記，其代表一第一布局圖案并位于所述基材上；以及 第二疊對標記，其代表一第二布局圖案并位于所述基材上，其中所述 第一疊對標記直接接觸所述第二疊對標記。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，另包含 所述第一布局圖案，其位于所述基材上；以及 所述第二布局圖案，其位于所述基材上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的疊對標記組，其特征在于，所述第一布局圖案與所述第二布局圖案彼此交替排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第一疊對標記代表一前程布局圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊對標記組，其特征在于，所述第二疊對標記代表一當程布局圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第二疊對標記高于所述第一疊對標記。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第一疊對標記是一多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第一疊對標記是一橢圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第二疊對標記是一多邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊對標記組，其特征在于，所述第二疊對標記是一橢圓形。
11.一種定位兩種布局圖案的方法,其特征在于,包含 提供基材； 形成位于所述基材上的一第一布局圖案與一第一疊對標記； 處理所述第一疊對標記； 形成位于所述基材上的一第二布局圖案和一第二疊對標記，其中所述第二疊對標記直接接觸所述第一疊對標記；以及定位所述第二疊對標記。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，形成位于所述基材上的所述第一布局圖案與所述第一疊對標記的步驟更包括 形成位于所述基材上的一第一材料層；以及 通過曝光與顯影轉(zhuǎn)移所述第一布局圖案至所述第一材料層中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，處理所述第一疊對標記的步驟更包括 硬烘烤所述第一疊對標記。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，形成位于所述基材上的所述第二布局圖案與所述第二疊對標記的步驟更包括 形成位于所述基材上的一第二材料層，其中所述第二材料層覆蓋所述第一布局圖案；以及 通過曝光與顯影轉(zhuǎn)移所述第二布局圖案至所述第二材料層中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，所述第一布局圖案與所述第二布局圖案彼此交替排列。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，更包括定位所述第一疊對標記。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，定位所述第一疊對標記的步驟包括以數(shù)碼的方式記錄所述第一疊對標記單獨的一位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，定位所述第一疊對標記的步驟包括擷取所述第一疊對標記單獨的一影像。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，定位所述第二疊對標記的步驟包括 以數(shù)碼的方式記錄所述第一疊對標記與所述第二疊對標記一起的一位置；以及將所述第一疊對標記與所述第二疊對標記一起的所述位置，與所述第一疊對標記單獨的所述位置進行比較。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，定位所述第二疊對標記的步驟包括 擷取所述第一疊對標記與所述第二疊對標記一起的一影像；以及將所述第一疊對標記與所述第二疊對標記一起的所述影像，與所述第一疊對標記單獨的所述影像進行比較。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位兩種布局圖案的方法，其特征在于，定位所述第二疊對標記的步驟包括 一起光學(xué)偵測所述第一疊對標記和第二疊對標記而獲得一光學(xué)數(shù)據(jù)；以及 解析所述光學(xué)數(shù)據(jù)，而分別定位所述第一疊對標記與所述第二疊對標記。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疊對標記組，包括第一疊對標記與第二疊對標記。位于基材上的第一疊對標記用來代表第一布局圖案，同時位于基材上的第二疊對標記則用來代表第二布局圖案，而且第一疊對標記直接接觸第二疊對標記。
文檔編號H01L23/544GK102810529SQ20121016915
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者邱垂福, 黃浚彥 申請人:南亞科技股份有限公司