专利名称：电性对准标记组及其用法的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种对准标记组及其使用方法。本发明特别是关于一种使用电性特征的对准标记组及其使用方法。
背景技术：
光刻技术是在半导体工艺中会影响关键尺寸(critical dimension)的关键步骤。 一般说来，电路图案是在光刻过程中，通过将光罩上的图案先转移至一光致抗蚀剂层上，然后在后续蚀刻过程中，再将光致抗蚀剂层上的图案转移至下方的材料层中，例如介电层或是金属层。因此，需要在晶圆或是在下方的材料层中安排有数个标记，以增加当程与前程间的迭对准确性。为了增加产率(yield)，对准标记与迭对标记(alignment and overlay marks)通常位会在晶圆上或在材料层上。举例而言，在晶圆正式量产前，先会将具有对准标记的测试晶圆置于生产线中，用来测试对位的准确性。在光刻过程中，光罩与晶圆首先会使用一组通常是靠近边缘或是位于晶圆表面切割道上的当程对准标记与前程对准标记，通过曝光机台来对准。然后曝光机台侦测当程对准标记与前程对准标记，并在实际曝光步骤前，由曝光机台分析反射光讯号，以获得所需的对准精确度。一般的对准标记包含一组蚀刻入晶圆表面材料层的沟渠。一方面，「前程」是指在前一个步骤中所处理的材料层或是晶圆。另一方面，「当程」 是指在当下的步骤中所处理的另一材料层或是另一片晶圆。在曝光后，在晶圆上的光致抗蚀剂层随后进行显影过程，而形成光致抗蚀剂图案。 在实际将光致抗蚀剂图案转移至下方材料层的蚀刻操作前，重要的是要检查由显影过的光致抗蚀剂图案所定义的电路图案特征，是否与先前已经形成在晶圆上的电路图案特征完美匹配(match)，否则，先前已经形成在晶圆上的电路图案特征就会失效。因此才必须要检查对准的精确度。接着，当程对准标记与前程对准标记间的偏差距离(offset distances)，即可使用仪器来测量，借此来调整曝光参数与显影参数。然而，前述的现有技艺却有一些致命的应用缺点。首先，因为对准标记与迭对标记是使用仪器，例如曝光机台或是迭对仪器来侦测，此等对准标记与迭对标记应该算是一种 「光学」的标记，因此必须在尺寸上够大或是数量上够多，才会有实际上的效果。然而本领域技艺人员都知道，在半导体元件的临界尺寸不断被要求要持续缩小下，晶圆的表面越来越珍贵，所以能够留给尺寸过大的对准标记与迭对标记的面积自然是越来越少。其次，由于对准标记与迭对标记算是一种光学的标记，所以只有在透明或是半透明的情况下才会有应用价值与实际上的效果。然而，若是有太多的层彼此层迭(stack)在一起，于是会造成对准标记与迭对标记有几乎会不能侦测到的问题，特别是在基材或是彼此层迭的多层的透明程度很差时，也就是不透明的情况。因此，仍然需要一种新颖的对准标记或是迭对标记来克服目前这些限制或是问题。
发明内容
因此，本发明提出一种新颖的电性对准标记组(electrical alignment markset)，以取代传统的光学对准标记组。本发明新颖的电性对准标记组特别适用于多个层迭物件间相对位置的侦测，例如层迭的晶圆。本发明新颖的电性对准标记组包含顶标记(top mark)、底标记(bottommark)与视情况需要的至少一个中介标记(middle mark)。顶标记位于顶晶圆上，并包含多个垫，例如第一垫、第二垫、第三垫与第四垫，顶标记还包含与位于顶晶圆中并与第一垫以及第二垫电连接的至少一监督介层道(monitoring via)。底标记位于底晶圆中，并包含彼此电连接的第一底垫与第二底垫。顶晶圆与底晶圆一起形成一晶圆组。一方面，第一底垫对应监督介层道，而另一方面，第二底垫对应第三垫与第四垫，使得当顶标记与底标记彼此对准时，监督介层道得以通过第一底垫以及第二底垫同时电连接至第三垫与第四垫。视情况需要的中介标记是位于至少一中介晶圆中，并包含一中介监督介层道 (middle monitoring via) >一第一中介层道(first middle via)与一第二中介层道 (second middle via) 0中介监督介层道对应于个别的监督介层道与第一底垫。第一中介层道对应于个别的第二底垫与第三垫。第二中介层道对应于个别的第二底垫与第四垫，使得当顶标记、中介标记与底标记彼此同时对准时，监督介层道得以通过中介标记同时电连接至第三垫与第四垫。本发明又提出一种使用电性对准标记组的方法。此方法适合用来对准晶圆层迭 (wafer stack)。首先，提供一晶圆层迭。晶圆层迭包含具有一顶标记的一顶晶圆与具有一底标记的一底晶圆。顶标记与底标记得以彼此对应。其次，调整顶晶圆与底晶圆间的相对位置，使得顶标记与底标记实质上彼此相互接触。接着，在顶标记上施加一电性讯号 (electrical signal)，而获得一电性读数(electrical reading)。再来，最佳化电性读数以实质上将晶圆层迭加以对准。于一优选实施例中，电性读数是经由参考一资料库而逐渐最佳化用以实质上对准晶圆层迭。另一方面，本发明方法亦可以用来决定晶圆层迭中是否遭受有生产上的问题，或是对准不良的问题。本发明其中一个特征在于，使用对准标记来量测当程与前程间的电性读数。再者， 是使用电性的方式而非光学的方式来进行量测。换句话说，本发明新颖的电性对准标记组对于需要对准的基材是不透明的或是有太多层的情况下依然适用。再来还有一点，本发明新颖的电性对准标记组，相较于传统的对准标记组要小的多，因此可以节省下更多宝贵的面积供半导体元件使用。
图1所示为本发明电性对准标记组的示意图。图2所示为本发明具有中介标记的电性对准标记组的示意图。图3A-图5所示为本发明用来对准晶圆层迭的方法。其中，附图标记说明如下
权利要求
1.一种电性对准标记组，其特征在于包含一顶标记，其包含一起位于一顶晶圆的一第一垫、一第二垫、一第三垫与一第四垫，与位于该顶晶圆中并与该第一垫以及该第二垫电连接的至少一监督介层道；以及位于一底晶圆的一底标记，其包含彼此电连接的一第一底垫与一第二底垫，其中该顶晶圆与该底晶圆一起形成一晶圆层迭，而该第一底垫对应该监督介层道，而该第二底垫对应该第三垫与该第四垫。
2.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该顶标记包含多个监督介层道。
3.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该监督介层道位于该第一垫、该第二垫、该第三垫与该第四垫其中至少两个间。
4.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该监督介层道的直径实质上为15 微米-50微米。
5.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该第一底垫在形状上对应该监督介层道。
6.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该第二底垫的面积大于该第三垫与该第四垫的任何一个。
7.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于更包含位于至少一中介晶圆中的一中介标记，其包含一中介监督介层道、一第一中介层道与一第二中介层道，其中该中介监督介层道对应于个别的该监督介层道与该第一底垫、该第一中介层道对应于个别的该第二底垫与该第三垫、该第二中介层道对应于个别的该第二底垫与该第四垫，使得当该顶标记、该至少一中介标记与该底标记彼此对准时，该监督介层道得以通过该中介标记同时电连接至该第三垫与该第四垫。
8.如权利要求7所述的电性对准标记组，其特征在于该中介监督介层道、该第一中介层道与该第二中介层道其中至少一个具有多个导电通道。
9.如权利要求7所述的电性对准标记组，其特征在于该晶圆层迭包含多个该中介晶圆。
10.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于该晶圆层迭包含一硅通孔。
11.如权利要求1所述的电性对准标记组，其特征在于当该顶标记与该底标记彼此对准时，该监督介层道得以通过该第一底垫同时电连接至该第三垫与该第四垫。
12.—种用来对准一晶圆层迭的方法，其特征在于包含提供一晶圆层迭，其包含具有一顶标记的一顶晶圆与具有一底标记的一底晶圆，其中该顶标记与该底标记彼此对应；调整该顶晶圆与该底晶圆间的一相对位置，使得该顶标记与该底标记彼此接触；在该顶标记上施加一电性讯号，而获得一电性读数；以及最佳化该电性读数以实质上对准该晶圆组。
13.如权利要求12所述的用来对准一晶圆层迭的方法，其特征在于该顶标记包含位于该顶晶圆的一第一垫、一第二垫、一第三垫与一第四垫，以及包含位于该顶晶圆中并与该第一垫以及该第二垫电连接的至少一监督介层道，该底标记包含彼此电连接的一第一底垫与一第二底垫，其中该第一底垫对应该监督介层道，而该第二底垫对应该第三垫与该第四垫， 使得当该顶标记与该底标记彼此对准时，该监督介层道得以通过该第一底垫同时电连接至该第三垫与该第四垫以得到该电性读数。
14.如权利要求12所述的用来对准一晶圆层迭的方法，其特征在于更包含提供具有一中介标记的至少一中介晶圆，该中介标记包含一中介监督介层道、一第一中介层道与一第二中介层道，其中该中介监督介层道对应于个别的该监督介层道与该第一底垫、该第一中介层道对应于该第二底垫与该第三垫、该第二中介层道对应于个别的该第二底垫与该第四垫，使得当该顶标记、该至少一中介标记与该底标记彼此对准时，该监督介层道得以通过该至少一中介标记同时电连接至该第三垫与该第四垫以得到该电性读数。
15.如权利要求12所述的用来对准一晶圆层迭的方法，其特征在于更包含当该电性读数无法通过调整该晶圆层迭中的该相对位置而最佳化时，判定该晶圆层迭中的至少一晶圆遭受一生产问题。
16.如权利要求12所述的用来对准一晶圆层迭的方法，其特征在于更包含当该电性读数得以通过调整该晶圆层迭中的该相对位置而最佳化时，排除该晶圆层迭有一生产问题。
全文摘要
本发明公开了一种电性对准标记组及其使用方法。此电性对准标记组包含一顶标记与一底标记。顶标记包含位于顶晶圆的多个垫，以及与这些垫所电连接的监督介层道。底标记包含多个底垫，有的与监督介层道对应，而有的与此等垫对应。多个底垫彼此电连接，使得当顶标记与底标记彼此对准时，监督介层道得以通过此等底垫同时电连接多个垫。
文档编号H01L21/68GK102222661SQ20111008670
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月8日
发明者任兴华 申请人:南亚科技股份有限公司