重叠标记及其应用的制作方法

专利名称：重叠标记及其应用的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种IC制作工艺所用的重叠标记(overlay mark),特别是 关于可用以检查以两次曝光步骤定义的下晶圆层(lower layer)与定义上晶圆 层(upper layer)的光刻制作工艺(lithography process)之间的对准度(alignment accuracy)的重叠标记，以及其在对准度检查上的应用。
背景技术：
随着IC制作工艺的线宽持续縮小，元件的关键尺寸(CD : critical dimension)的控制愈加重要。当制作工艺须在一晶圆层上形成图案配置型态不 同的两区域时，常须对两区域的光刻胶层进行曝光条件不同的两次曝光，以 使各区域皆具有预定的关键尺寸。另一方面，当欲形成的图案的间距(pitch) 小于单一曝光的分辨率时，亦可利用两次曝光来达成。
为检查一晶圆层的由两次曝光所定义的两部分图案与后续另一晶圆层之 间的对准度，先前技术会在所述的另一晶圆层被图案化之前形成重叠标记， 其典型制作工艺如下所述。
请参照图l，在使用一掩膜对晶方(die)区作第一次曝光时，同时在非晶方 区的部分下晶圆层100上的正光刻胶层102中形成两Y向条状曝光区102a。接 着使用另一掩膜作第二次曝光时，同时在正光刻胶层102中形成两X向条状曝 光区102b。为简化起见，此图中掩膜、晶方区、非晶方区及上晶圆层皆省略 未绘出。
各曝光区102a、 102b中的光刻胶会在后续显影时与晶方区中的曝光区同 时被除去，故在后续用以形成晶方区的下晶圆层图案的蚀刻制作工艺中，会 有两Y向沟渠104a及两X向沟渠104b形成在下晶圆层100的所述的部分中。后 续在上晶圆层形成后，以一光刻制作工艺同时形成晶方区的光刻胶图案及作为重叠标记一部分的二X向及二Y向条状光刻胶图形106。
测量两Y向条状光刻胶图形106的中线与两Y向沟渠104a的中线之间的距 离，即可得知所述的光刻制作工艺与第一次曝光定义的图案之间的X方向对 准度。测量两X向条状光刻胶图形106的中线与两X向沟渠104b中线之间的距 离，即可得知所述的光刻制作工艺与第二次曝光定义的图案之间的Y方向对 准度。然而，此情形下并无法求得所述的光刻制作工艺与第一次曝光定义的 图案之间的Y方向对准度，以及其与第二次曝光定义的图案之间的X方向对准 度。因此，这种重叠标记在对准度检查上的功效并不完整。
另外，如果上述4沟渠皆是在第一次(或第二次)曝光时定义的，则虽然所 述的光刻制作工艺与第一次(或第二次)曝光定义的图案在X与Y两方向上的 对准度皆可估算，但与第二次(或第一次)曝光定义的图案间的对准度完全无 法估算。为同时估算第一、二次曝光定义的图案各自与所述的光刻制作工艺 在X与Y两方向上的对准度，可在第一次曝光时即定义上述4沟渠，并在第二 次曝光时在另一部分下晶圆层中形成上述4沟渠，但如此重叠标记会占用两倍 的面积。
再者，无论采用上述哪一种重叠标记，第一次曝光定义的下晶圆层图案 与第二次曝光定义的下晶圆层图案之间的X方向或Y方向对准度皆无法由其 估算而得。

发明内容
本发明提供一种重叠标记，用以检查由两次曝光步骤所定义的一下晶圆 层与用以定义一上晶圆层的光刻制作工艺之间的对准度。
本发明还提供一种检查对准度的方法，其形成上述重叠标记，以检查由 两次曝光制作工艺所定义的一下晶圆层和用以定义一上晶圆层的光刻制作工 艺之间的对准度。
在此须特别说明的是，下文中的形容词"第一"、"第二"有时只是用 来区分不同的对象或制作工艺/步骤，并不一定是用来表示其使用或进行的先后顺序。例如，第一曝光步骤可能在第二曝光步骤之前进行，也可能在其之 后进行。
本发明的重叠标记包括下晶圆层的一部分及其上方的光刻胶图案。下晶
圆层的所述的部分包括二第一X向、二第一Y向、二第二X向及二第二Y向条 状图形。第一X向、Y向条状图形由第一曝光步骤定义，且定义出第一矩形。 第二X向、Y向条状图形由第二曝光步骤定义，且定义出第二矩形，其X向尺 寸D2x大于第一矩形的X向尺寸D!x，但Y向尺寸D2Y小于第一矩形的Y向尺寸 D1Y。前述光刻胶图案位于下晶圆层的所述的部分上方而被前述条状图形所 围绕，且是由前述光刻制作工艺形成的。当下晶圆层与光刻制作工艺间完全 对准时，二第一X向条状图形的中线与二第一Y向条状图形的中线的交点、二 第二X向条状图形的中线与二第二Y向条状图形的中线的交点，以及光刻胶图 案的中心点三者重合。
在一实施例中，上述D,x、 D1Y、 D2X、 D2Y之间的关系为D,j^D2,D2fD^。
在一实施例中，各第一X向条状图形的宽度与各第二X向条状图形不同， 且各第一Y向条状图形的宽度与各第二Y向条状图形不同。
在一实施例中，上述二第一X向与二第一Y向条状图形两两相连，且二第 二X向与二第二Y向条状图形两两相连。在另一实施例中，二第一X向与二第 一Y向条状图形互不相连，且二第二X向与二第二Y向条状图形互不相连。
在一实施例中，上述光刻胶图案包括一实心矩形光刻胶图形。在另一实 施例中，上述光刻胶图案包括二X向及二Y向条状光刻胶图形，其定义出第三 矩形。
在一实施例中，下晶圆层的所述的部分的条状图形皆为线图形，或皆为 形成在下晶圆层的所述的部分中的沟渠。
在一实施例中，上述第一第二曝光步骤属于同一道光刻制作工艺，而组 成一双重曝光(doubleexposure)制作工艺。在另一实施例中，所述的二曝光步 骤分别属于两道光刻制作工艺，而定义不同的光刻胶层。在一实施例中，上述第一第二曝光步骤二者中有一者使用X-偶极
(X-dipole)偏轴(off-axis)光源，另一者使用Y-偶极偏轴光源。在另一实施例中， 上述第一第二曝光步骤共同用以在下晶圆层中定义出间距(pitch)小于其各自 的分辨率的多个图形，其例如是多条线图形或多条沟渠。
在又一实施例中，上述第一第二曝光步骤共同用以定义间距小于其各自 的分辨率的多条平行导线，以及连接在这些导线末端的多个接触垫，其中第 一及二曝光步骤各自定义部分导线与部分接触垫。每一个接触垫与一导线相 连，且前者的宽度大于后者的宽度。分别与两相邻导线连接的两相邻接触垫 在上述导线的延伸方向上的位置错开，使得此两相邻接触垫不致重叠。
本发明的检查对准度的方法包括形成前述的重叠标记，再决定前述光 刻胶图案相对于下晶圆层的所述的部分的各条状图形的多个位置参数，以估 算第一曝光步骤定义的下晶圆层图案与光刻制作工艺之间的X方向与Y方向 对准度，以及第二曝光步骤定义的下晶圆层图案与光刻制作工艺之间的X方 向与Y方向对准度这四者中的至少一者。形成重叠标记的步骤包括在定义 下晶圆层时，在下晶圆层的一部分中形成由第一曝光步骤定义的前述二第一 X向及二第一Y向条状图形，以及由第二曝光步骤定义的前述二第二X向及二 第二Y向条状图形；且在进行光刻制作工艺时，在下晶圆层的所述的部分的 上方形成前述光刻胶图案。
上述检查对准度的方法还可包括决定第一X向条状图形相对于第二X
向条状图形的一位置参数及第一Y向条状图形相对于第二Y向条状图形的一 位置参数，以估算第一曝光步骤定义的下晶圆层图案与第二曝光步骤定义的 下晶圆层图案之间的Y方向与X方向对准度。
另外，当前述光刻胶图案包括一实心矩形光刻胶图形时，上述检査对准 度的方法可决定此矩形光刻胶图形的四边相对于下晶圆层的所述的部分的各 条状图形的多个位置参数。当前述光刻胶图案包括定义出第三矩形的二X向 及二Y向条状光刻胶图形时，上述检查对准度的方法可决定此二X向及二Y向条状光刻胶图形相对于上述各条状图形的多个位置参数。
利用上述本发明的重叠标记，即可检查第一曝光步骤定义的部分下晶圆
层与之后光刻制作工艺所定义的上晶圆层在X及Y两方向上的对准度，并检查 第二曝光步骤定义的另一部分下晶圆层与上晶圆层在X及Y两方向上的对准 度，还可以检査第一曝光步骤定义的下晶圆层图案与第二曝光步骤定义的下 晶圆层图案之间的X方向与Y方向对准度，而能提供更完整的对准度检査效 果。


图l绘示现有一种重叠标记的制造方法。 图2 图4绘示本发明的重叠标记的3个实施例。
图5A 图5C绘示图2的重叠标记的制作方法的一例，其中各条状图形皆是 形成在下晶圆层中的沟渠。
图6A绘示制作工艺上适用本发明的重叠标记，且适合以X偶极、Y偶极 偏轴光源曝光来定义的图案的一例，图6B与图6C分别绘示对应的X偶极偏轴 光源曝光用的掩膜图案与Y偶极偏轴光源曝光用的掩膜图案。
图7A 图7C绘示适用本发明的重叠标记的，利用两曝光步骤定义出间距 小于两曝光步骤各自的分辨率的多个图形的制作工艺的一例，其中的多个图 形为多条沟渠。
图8A 图8C绘示适用本发明的重叠标记的，利用两曝光步骤定义出间距 小于两曝光步骤各自的分辨率的多个图形的制作工艺的另一例，其中的多个 图形为多条线图形。
图9A绘示制作工艺上适用本发明的重叠标记，且适合以两次曝光步骤来 定义的图案的另一例，图9B与图9C分别绘示所述的两次曝光步骤所用的掩膜 图案。
附图标号-
10、 20: X偶极偏轴光源、Y偶极偏轴光源12、 22:发光区
50、 54、 58、 90、 91:掩膜
52、 56、 59、 62、 64、 66、 68、 92、 94、 96、 97、 98:掩膜上的图案
99:辅助图形
100、 200:部分的下晶圆层
102、 502:正光刻胶层
102a、 102b: Y向、X向条状曝光区
104a、 104b: Y向、X向沟渠
106: X向及Y向条状光刻胶图形
202、 204:第一矩形、第二矩形
202a、 202b:第一X向条状图形、第一Y向条状图形
204a、 204b:第二X向条状图形、第二Y向条状图形
206:光刻胶图案
502a、 502b:矩环状曝光区
600:导线图案
602、 604:导线图案600的不同部分 700、 800:基底 710、 810:下晶圆层
712:下晶圆层中的沟渠
720、 820:(第一)硬罩幕层 722、 724:硬罩幕层中的沟渠图案 730/840、 740/850:第一、第二光刻胶层 732、 742:第一、第二光刻胶层中的沟渠图案 810a:线图形
820a:图案化的第一硬罩幕层 830:第二硬罩幕层
ii900:导线加接触垫的图案
902a/b、 906:导线 904a/b:接触垫 D1X、 D1Y、 D2X、 D2Y:尺寸 pl、 p2、 p2，、 p2":间距
具体实施例方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图2 图4绘示本发明的重叠标记的3个实施例。此重叠标记是用以检查由 第一第二曝光步骤所定义的一下晶圆层与用以定义一上晶圆层的一光刻制作 工艺之间的对准度。
请参照图2，此重叠标记包括下晶圆层的一部分，以及位于下晶圆层的所 述的部分上的上晶圆层(未绘示)上的光刻胶图案206。下晶圆层的所述的部分 包括二第一X向条状图形202a、 二第一Y向条状图形202b、 二第二X向条状图 形204a及二第二Y向条状图形204b。其中，第一X向条状图形202a与第一Y向 条状图形202b由第一曝光步骤所定义，且定义出第一矩形202。第二X向条状 图形204a与第二Y向条状图形204b由第二曝光步骤所定义，且定义出第二矩 形204，其X向尺寸D2x大于第一矩形202的X向尺寸D!x，但Y向尺寸D2Y小于 后者的Y向尺寸DiY。
光刻胶图案206被条状图形202a、 202b、 204a、 204b所围绕，且是由前述 光刻制作工艺所形成的。光刻胶图案206与条状图形202a、 202b、 204a、 204b 的预设配置方式是当下晶圆层与光刻制作工艺之间完全对准时，二第一X 向条状图形202a的中线与二第一Y向条状图形202b的中线的交点、二第二X 向条状图形204a的中线与二第二Y向条状图形204b的中线的交点，以及光刻 胶图案206的中心点三者重合。
以上Djx、 D1Y、 D2X、 D2Y四值间的关系例如为Do^D2Y〈D2x-DtY。另外，第一X向条状图形202a的宽度与第二X向条状图形204a不同、第一Y向条状图 形202b的宽度与第二Y向条状图形204b不同亦可，因如此有助于在检查对准 度时区别202a与204a，并区别202b与204b。
再者，前述条状图形202a、 202b、 204a及204b例如是形成在下晶圆层的 所述的部分中的沟渠，或是构成下晶圆层的所述的部分的线图形。当下晶圆 层为介电层且条状图形202a、 202b、 204a及204b是形成在下晶圆层的所述的 部分中的沟渠时，上晶圆层例如是一导电层，此时各沟渠位置可以光反射率 的变化来测定。当下晶圆层为导电层且条状图形202a、 202b、 204a、 204b皆 为线图形时，上晶圆层例如是介电层，此时各线图形的位置亦可以光反射率 的变化来测定。
另外，在本实施例中，第一X向条状图形202a与第一Y向条状图形202b 两两相连、第二X向条状图形204a与第二Y向条状图形204b两两相连，且光刻 胶图案206包括一实心矩形光刻胶图形。此重叠标记的应用可以第一曝光步骤 所定义的下晶圆层图案与光刻制作工艺之间的Y方向对准度估算为例，其方 法例如是下述者首先以光学方式(例如是检测反射光强度的变化)测定两第 一X向条状图形202a与光刻胶图案206的上下两边线各自的位置，再据此计算 两第一X向条状图形202a的中线的位置与光刻胶图案206上下两边线的中线 的位置，此二位置的差即为欲估算的值。
另外，第一曝光步骤所定义的下晶圆层图案与第二曝光步骤所定义的下 晶圆层图案之间的X方向与Y方向对准度亦可以此重叠标记来估算。以Y方向 对准度为例，其估算方法例如是下述者首先测定两第一X向条状图形202a 与两第二X向条状图形204a各自的位置，再据此计算两第一X向条状图形202a 的中线的位置与两第二X向条状图形204a的中线的位置，此二位置的差即为 欲估算的值。
在其它实施例中，同时被定义的条状图形202a与202b互不相连且同时被 定义的条状图形204a与204b互不相连亦可，如图3所示。另外，光刻胶图案206可改为包括定义出第三矩形的二X向及二Y向条状光刻胶图形，如图4所示。
当光刻胶图案206包括二X向及二Y向条状光刻胶图形时，以第一曝光步 骤所定义的下晶圆层图案与光刻制作工艺之间的Y方向对准度为例，其估算 方法例如下述者首先以光学方式测定两第一X向条状图形202a与两X向条状 光刻胶图形各自的位置，再据此计算两第一X向条状图形202a的中线的位置 与两X向条状光刻胶图形的中线的位置，此二位置的差即为欲估算的值。
图5A 图5C绘示图2的重叠标记的制作方法的一例，其中各条状图形皆是 形成在下晶圆层中的沟渠，且第二曝光步骤在第一曝光步骤之前进行。请参 照图5A，下晶圆层200上已形成有正光刻胶层502。请同时参照图5A及图2， 第二曝光步骤使用的第二掩膜50上除具有对应晶方区的图案(未绘示)外，还 有对应部分非晶方区的用以定义第二X向条状图形204a与第二Y向条状图形 204b的沟渠图案52。因此，第二曝光步骤除了将预定图案转移到晶方区(未绘 示)之外，也会在部分非晶方区的正光刻胶层502中形成对应条状图形204a与 204b的矩环状曝光区502a。
请同时参照图5B及图2，第一曝光步骤所使用的第一掩膜54上除具有对 应晶方区的图案(未绘示)外，还有对应所述的部分非晶方区的用以定义第一X 向条状图形202a与第一Y向条状图形202b的沟渠图案56。因此，第一曝光步 骤除了将预定图案转移到晶方区(未绘示)之外，也会在正光刻胶层502中形成 对应条状图形202a与202b的矩环状曝光区502b。
矩环状曝光区502a与502b中的光刻胶材料会在后续的显影制作工艺中与 晶方区内的曝光区同时被除去，因此在其后用以形成晶方区的下晶圆层图案 的蚀刻制作工艺中，对应的二矩环状沟渠202、 204会形成在非晶方区内的部 分下晶圆层200中，如图5C所示。
请参照图5C，接着在一上晶圆层(未绘示)形成之后，使用掩膜58进行一 光刻制作工艺，此掩膜58上除具有欲转移到晶方区的上晶圆层的图案(未绘示) 外，还有对应所述的部分非晶方区的用以定义光刻胶图案206的图案59。因此，所述的光刻制作工艺除将预定图案转移到晶方区之外，也会在下晶圆层200 的所述的部分上方形成光刻胶图案206，其被矩环状沟渠202、 204(沟渠型态 的条状图形202a、 202b、 204a、 204b)围绕。另夕卜，图3及图4所示的重叠标记亦可以上述方法形成，只要将图案52/56 或图案59的形状改成对应者即可。除此之外，如果前述下晶圆层改为负光刻 胶层来定义，且第一掩膜54与第二掩膜50上用以形成重叠标记的图案56及52 不变，则所形成的条状图形202a/b及204a/b皆为线图形，其构成了作为重叠标 记的一部分的下晶圆层的所述的部分。再者，适用本发明的重叠标记的包含两次曝光步骤的同一下晶圆层的图 案化制作工艺，其两次曝光步骤例如是属于同一道光刻制作工艺；或是分别 属于两道光刻制作工艺，而对不同的光刻胶层曝光。当两曝光步骤属于同一 道光刻制作工艺时，此二曝光步骤即组成所谓的双重曝光制作工艺。图6A绘示制作工艺上适用本发明的重叠标记，且适合以X偶极、Y偶极 偏轴光源进行双重曝光制作工艺来定义的图案的一例，图6B与图6C分别绘示 对应的X偶极偏轴光源曝光用的掩膜图案与Y偶极偏轴光源曝光用的掩膜图 案。请参照图6A，此例所举的图案为可见于动态随机存取内存(DRAM)元件 中的导线图案600，包括X方向尺寸须精确控制，故较佳以X偶极偏轴光源定 义的部分导线图案604;并包括Y方向尺寸须精确控制，而较佳以Y偶极偏轴 光源定义的另一部分导线图案602。此例中对应的上晶圆层为覆盖导线图案 600的介电层，上晶圆层的图案则为接触窗开口的图案，而包含所述的双重曝 光制作工艺的光刻制作工艺是使用正光刻胶。请参照图6B， X偶极偏轴光源10具有以轴心为对称中心而在X方向上排 列的两发光区12，其对应的掩膜上具有对应所述的部分导线图案604的图案 62，以及遮蔽所述的另一部分导线图案602的预定形成区域的块状图案64。请 参照图6C， Y偶极偏轴光源20与有以轴心为对称中心而在Y方向上排列的两 发光区22，其对应的掩膜上具有对应所述的另一部分导线图案602的图案66，以及遮蔽所述的部分导线图案604预定形成区域的块状图案68。此二掩膜分别 用于第一第二曝光步骤中，且在其对应非晶方区的区域中，形成有前述用以 定义属于重叠标记的一部分的部分下晶圆层的图案(未绘示)，例如是图5A、 5B所示者。另外，此二掩膜的使用顺序并无限制。
图7A 图7C绘示适用本发明的重叠标记的，利用两曝光步骤定义出间距 小于两曝光步骤各自的分辨率的多个图形的制作工艺的一例。此例中两次曝 光步骤分属两道光刻制作工艺，而对不同的光刻胶层曝光，且欲定义的多个 图形为形成在下晶圆层中的沟渠。
请参照图7A，在下晶圆层710与硬罩幕层720形成在基底700上之后，进 行含第一曝光步骤在内的第一光刻制作工艺，以形成具有沟渠图案732的图案 化光刻胶层730，其中相邻沟渠图案732的间隔为pl，其值为两次曝光步骤各 自的分辨率所能达成者。然后以光刻胶层730为罩幕蚀刻硬罩幕层720，以在 其中形成间隔为pl的沟渠图案722。
请参照图7B，在去除光刻胶层730后，进行含第二曝光步骤在内的第二 光刻制作工艺，以形成具有间隔pl的沟渠图案742的图案化光刻胶层740，其 中一沟渠图案742和与其相邻的硬罩幕层720中的沟渠图案722间的间隔为p2， 其值为pl的一半，而是两次曝光步骤各自的分辨率无法达成者。
请参照图7C，然后以光刻胶层740为罩幕蚀刻硬罩幕层720，以在其中形 成沟渠图案724 ，其中 一沟渠图案724和与其相邻的沟渠图案722之间的间隔为 p2。待除去光刻胶层740后，再以具沟渠图案722与724的硬罩幕层720为罩幕 蚀刻下晶圆层710，以形成间隔为p2的多条沟渠712。
图8A 图8C绘示适用本发明的重叠标记的，利用两曝光步骤定义出间距 小于两曝光步骤各自的分辨率的多个图形的制作工艺的另一例，其中两次曝 光步骤分属两道光刻制作工艺，而对不同的光刻胶层曝光，且欲定义的多个 图形皆为线图形。
请参照图8A，在下晶圆层810、第一硬罩幕层820与第二硬罩幕层830依序形成在基底800上之后，进行含第一曝光步骤在内的第一光刻制作工艺，以 形成具多条线图形的图案化光刻胶层840，其中相邻线图形的间隔为pl，其为 两次曝光步骤各自的分辨率所能达成者。然后以光刻胶层840为罩幕蚀刻第二 硬罩幕层830，以形成对应的多条线图形。请参照图8B，在去除光刻胶层840之后，进行含第二曝光步骤在内的第 二光刻制作工艺，以形成具多条线图形的图案化光刻胶层850，其中一线图形 和与其相邻的第二硬罩幕层830的线图形之间的间隔为p2，其值为pl的一半， 而是两次曝光步骤各自的分辨率所无法达成者。接着以图案化光刻胶层850 与图案化的第二硬罩幕层830为罩幕蚀刻第一硬罩幕层820，以得图案化的第 一硬罩幕层820a，其包括间隔为p2的多条线图形。请参照图8C，然后以皆经过图案化的第一硬罩幕层820a、第二硬罩幕层 830及光刻胶层850为罩幕蚀刻下晶圆层810，以将其定义成多条线图形810a， 其间隔为p2。在图7A 图7C及图8A 图8C所示的两例中，第一第二曝光步骤所分别使 用的两掩膜在其对应非晶方区的区域中，形成有前述用以定义属于重叠标记 的一部分的部分下晶圆层的图案，其例如是图5A、图5B所示者。另外，此二 掩膜的使用顺序并无限制。如果上述属于第二光刻制作工艺的第二曝光步骤的定位产生偏移，如虚 线所示的情形，则所形成的多条沟渠712或多条线图形810a之间会有两种间隔 p2'与p2"，如图7C或图8C所示。本发明的重叠标记在此种偏移产生时的变化 举例说明如下请参照图2，当前述第一曝光步骤定义出重叠标记的第一矩形 202、第二曝光步骤定义出第二矩形204，且上述偏移方向为-X方向时，第二 矩形204即会朝-X方向偏移同样的距离，从而反映出第二曝光步骤的定位偏 移程度。图9A绘示制作工艺上适用本发明的重叠标记，且适合以两次曝光步骤来 定义的图案的另一例，图9B与图9C分别绘示两次曝光步骤所用的掩膜图案。在此例中，两次曝光步骤分别属于两道光刻制作工艺，而对不同的光刻胶层
曝光，且整个下晶圆层图案化制作工艺类似图8A 图8C所示者。
请参照图9A，此图案900为导线加接触垫的图案，其包括间距小于所述 的二曝光步骤各自的分辨率的多条平行导线卯2a/b，以及连接在这些导线902 末端的多个接触垫904a/b，其中每一接触垫904与一导线902a/b相连，且前者 的宽度大于后者。另外，分别与两相邻导线902a与902b连接的两相邻接触垫 904a与904b在导线902a/b延伸方向上的位置错开，使此二相邻接触垫904a与 904b不致重叠。此图案卯0更包括位在两群导线902中间较粗的导线906。
由于导线902a/b间距小于两曝光步骤各自的分辨率，所以将部分导线 902a及与其相连的接触垫904a制作在第一曝光步骤所用的掩膜上，并将另一 部分导线902b及与其相连的接触垫904b作在第二曝光步骤用的另一掩膜上。 其中，导线902a与导线902b交替排列，使得任一掩膜上图案的间距变成两倍， 而可在曝光步骤分辨率允许的情形下进行图案转移。另导线906因靠近导线 卯2b，故其图案与导线902a及接触垫904a的图案制作在同一掩膜上。
请参照图9B，第一曝光步骤所用的掩膜90上有用以定义导线902a的图案 92，与图案92相连而用以定义接触垫904a的图案94，以及用以定义导线906 的图案96。请参照图9C，第二曝光步骤所使用的掩膜91上有用以定义导线 902b的图案97,以及与图案97相连用以定义接触垫904b的图案98。各掩膜上 更可加上一些辅助图案99及光学近接修正(OPC)，以定义出形状较佳的导线 902a、 906及接触垫904a。
上述第一第二曝光步骤分别使用的两掩膜90与91在其对应部分非晶方区 的区域中，形成有前述用以定义属于重叠标记的一部分的部分下晶圆层的图 案，例如图5A、图5B所示者。另外，此二掩膜90与91的使用顺序并无限制。
如以上实施例所述，利用本发明的重叠标记，即可检查第一曝光步骤定 义的下晶圆层图案与之后光刻制作工艺所定义的上晶圆层在X及Y两方向上 的对准度，并检查第二曝光制作工艺步骤的下晶圆层图案与上晶圆层在X及Y两方向上的对准度，还可以检查第一曝光步骤定义的下晶圆层图案与第二曝光步骤定义的下晶圆层图案之间的X方向与Y方向对准度，而能提供更完整的 对准度检查效果。
权利要求
1.一种重叠标记，用以检查由第一与第二曝光步骤所定义的一下晶圆层与用以定义一上晶圆层的光刻制作工艺之间的对准度，包括所述的下晶圆层的一部分，包括二第一X向条状图形、二第一Y向条状图形、二第二X向条状图形以及二第二Y向条状图形，其中所述的二第一X向与所述的二第一Y向条状图形是由所述的第一曝光步骤所定义的，且定义出一第一矩形，并且所述的二第二X向与所述的二第二Y向条状图形是由所述的第二曝光步骤所定义的，且定义出一第二矩形，其X向尺寸D2X大于所述的第一矩形的X向尺寸D1X，但Y向尺寸D2Y小于所述的第一矩形的Y向尺寸D1Y；以及一光刻胶图案，位于所述的下晶圆层的所述的部分的上方而被所述的这些条状图形所围绕，且是由所述的光刻制作工艺所形成的，其中当所述的下晶圆层与所述的光刻制作工艺完全对准时，所述的二第一X向条状图形的中线与所述的二第一Y向条状图形的中线的交点、所述的二第二X向条状图形的中线与所述的二第二Y向条状图形的中线的交点，以及所述的光刻胶图案的中心点三者重合。
2. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，D1X、 D1Y、 D2X、 D2Y 之间的关系为Du-D2,D2x-Di Y 。
3. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，各第一X向条状图形的 宽度与各第二X向条状图形不同，且各第一Y向条状图形的宽度与各第二Y向 条状图形不同。
4. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，所述的光刻胶图案包 括一实心矩形光刻胶图形，或是包括定义出一第三矩形的二X向条状光刻胶 图形及二Y向条状光刻胶图形。
5. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，所述的这些条状图形皆为线图形，或是形成在下晶圆层的所述的部分中的沟渠。
6. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，所述的第一曝光步骤与所述的第二曝光步骤属于同一道光刻制作工艺，而组成一双重曝光制作工 艺，或分别属于两道光刻制作工艺，而定义不同的光刻胶层。
7. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，所述的第一曝光步骤 与所述的第二曝光步骤二者中有一者使用X-偶极偏轴光源，另一者使用Y-偶 极偏轴光源。
8. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于，所述的第一及所述的 第二曝光步骤共同用以在所述的下晶圆层中定义出间距小于所述的二曝光步 骤各自的分辨率的多个图形。
9. 根据权利要求8所述的重叠标记，其特征在于，所述的这些图形包括 多条线图形或多条沟渠。
10. 根据权利要求l所述的重叠标记，其特征在于， 所述的第一及所述的第二曝光步骤共同用以定义间距小于所述的二曝光步骤各自的分辨率的多条平行导线，以及连接在所述的这些导线末端的多个接触垫，其中所述的第一及所述的第二曝光步骤各自在其分辨率允许的范围内定义部分导线与部分接触垫；每一个接触垫与一导线相连，且前者的宽度大于后者的宽度；并且 分别与两相邻导线连接的两相邻接触垫在所述的这些导线延伸方向上的位置错开，使得所述的两相邻接触垫不致重叠。
11. 一种检查对准度的方法，用以检查由第一与第二曝光步骤所定义的一 下晶圆层与用以定义一上晶圆层的光刻制作工艺之间的对准度，包括形成一重叠标记，其步骤包括在定义所述的下晶圆层时，在所述的下晶圆层的一部分中形成由所述的 第一曝光步骤定义的二第一X向及二第一Y向条状图形，以及由所述的第二曝 光步骤定义的二第二X向及二第二Y向条状图形，其中所述的二第一X向与所述的二第一Y向条状图形定义出一第一矩形，且所述的二第二X向与所述的二 第二Y向条状图形定义出一第二矩形，其X向尺寸D2x大于所述的第一矩形的 X向尺寸D,x，但Y向尺寸d2y小于所述的第一矩形的Y向尺寸D,y;以及在进行所述的光刻制作工艺时，在所述的下晶圆层的所述的部分的上方 形成一光刻胶图案，其被所述的这些条状图形所围绕，而当所述的下晶圆层 与所述的光刻制作工艺完全对准时，所述的二第一X向条状图形的中线与所 述的二第一Y向条状图形的中线的交点、所述的二第二X向条状图形的中线与 所述的二第二Y向条状图形的中线的交点，以及所述的光刻胶图案的中心点 三者重合；以及决定所述的光刻胶图案相对于所述的下晶圆层的各所述的条状图形的多 个位置参数，以估算所述的第一曝光步骤所定义的所述的下晶圆层的图案与 所述的光刻制作工艺之间的X方向对准度与Y方向对准度，以及所述的第二曝 光步骤所定义的所述的下晶圆层的图案与所述的光刻制作工艺之间的X方向 对准度与Y方向对准度这四者中的至少一者。
12. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，还包括决定所述的二第 一X向条状图形相对于所述的二第二X向条状图形的一位置参数以及所述的 二第一Y向条状图形相对于所述的二第二Y向条状图形的一位置参数，以估算所述的第一曝光步骤所定义的所述的下晶圆层的图案与所述的第二曝光步骤 所定义的所述的下晶圆层的图案之间的X方向与Y方向对准度。
13. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其中D,x、 D1Y、 D2X、 D2Y之间的关系为D,fD2,D2x -D、 Y 。
14. 根据权利要求ll所述的检査对准度的方法，其特征在于，各第一X 向条状图形的宽度与各第二X向条状图形不同，且各第一Y向条状图形的宽度 与各第二Y向条状图形不同。
15. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的光 刻胶图案包括一实心矩形光刻胶图形，且是决定所述的矩形光刻胶图形的四边相对于所述的下晶圆层的所述的部分的各所述的条状图形的多个位置参数。
16. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的光 刻胶图案包括定义出一第三矩形的二X向及二Y向条状光刻胶图形，且是决定 所述的二X向及所述的二Y向条状光刻胶图形相对于所述的下晶圆层的所述 的部分的各所述的条状图形的多个位置参数。
17. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的这 些条状图形皆为线图形，或是形成在所述的下晶圆层的所述的部分中的沟渠。
18. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的第 一与所述的第二曝光步骤属于同一道光刻制作工艺，而组成一双重曝光制作 工艺，或分别属于两道光刻制作工艺，而定义不同的光刻胶层。
19. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的第 一曝光步骤与所述的第二曝光步骤二者中有一者使用X-偶极偏轴光源，另一 者使用Y-偶极偏轴光源。
20. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的第 一第二曝光步骤共同用以在所述的下晶圆层中定义出间距小于所述的二曝光 步骤各自的分辨率的多个图形。
21. 根据权利要求20所述的检查对准度的方法，其特征在于，所述的这 些图形包括多条线图形或多条沟渠。
22. 根据权利要求ll所述的检查对准度的方法，其特征在于， 所述的第一及所述的第二曝光步骤共同用以定义间距小于所述的二曝光步骤各自的分辨率的多条平行导线，以及连接在所述的这些导线末端的多个接触垫，其中所述的第一及所述的第二曝光步骤各自在其分辨率允许的范围内定义部分导线与部分接触垫；每一个接触垫与一导线相连，且前者的宽度大于后者的宽度；并且 分别与两相邻导线连接的两相邻接触垫在所述的这些导线延伸方向上的位置错开，使得所述的两相邻接触垫不致重叠。
全文摘要
本发明是关于一种重叠标记，用以检查由两次曝光步骤所定义的下晶圆层与用以定义上晶圆层的光刻制作工艺间的对准度，包括下晶圆层的一部分及一光刻胶图案。前者包括二第一X向、二第一Y向、二第二X向及二第二Y向条状图形。第一X向与第一Y向条状图形由一曝光步骤所定义，且定义出第一矩形。第二X向与第二Y向条状图形由另一曝光步骤所定义，且定义出第二矩形，其X向宽度大于第一矩形但Y向宽度小于第一矩形。前述光刻胶图案位于下晶圆层的所述的部分上方而被前述条状图形围绕，且是由前述光刻制作工艺形成的。
文档编号G03F7/00GK101320206SQ20071010896
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者杨金成 申请人:旺宏电子股份有限公司