专利名称：对准标记的位置设计的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种对准标记(Alignment Mark)的位置设计，且特别是有关于一种在对准标记下方设置金属图案层以反射对准光线，使对准标记具有优选对准稳定性的对准标记位置设计。
背景技术：
光刻(Photolithography)是制造半导体组件成败与否的关键步骤，因此在半导体制造工艺中占有着举足轻重的地位。而且，随着半导体组件的缩小化以及集成化，曝光、微影制造工艺的精密度、困难度、复杂度以及次数亦随之提高。在曝光、光刻制造工艺中，不当的图案转移轻则导致光致抗蚀剂层的重做(rework)，重则甚至会导致整个晶片的报废，因此为使光掩模的图案能正确的转移到晶片上，在半导体制作的过程中，在每一次执行光致抗蚀剂的曝光之前，都必须做好晶片的对准工作。
在传统的曝光制造工艺中，对准的方法是在欲形成半导体组件的晶片上形成与光掩模相对应的对准标记以进行对准，其中对准标记包括零层标记(Zero Mark)与浮置的非零层标记(Floating non-Zero Mark)，两者均是利用阶梯高度(Step Height)在进行对准时形成一散射场(Scattering Site)或衍射边缘(Diffraction Edge)。当所提供的光源照射于整个晶片时，投射在对准标记上的光所产生的衍射图形可以反射至对准传感器(Alignment Sensor)，或是第一阶衍射干涉仪对准系统(First Order Diffraction Interferometer AlignmentSystem)，而达到对准的目的。
其中的非零层对准标记是响应设置于基底的零层对准标记已无法提供对准的功能时，而形成在半导体基底上的一层具有平坦化的介电层中以供进行对准。非零层对准标记是在半导体基底上覆盖一层表面平坦的介电层中形成数个位置相近的口，在制作导电或金属插塞制造工艺时，一并在这些开口中填入金属材料以形成。由于金属材料不透光，而用以作为介电层的二氧化硅透光，因此金属材料与介电层交错分置就提供了类似光栅(reticle)的功能，藉此提供对准的功能。
图1所绘示为现有一种非零层对准标记的位置配置的剖面示意图。请参照图1，于图1中在半导体基底100有介电层102、104，对准标记106则是设置于介电层104中。其中介电层102的层数是依照半导体组件的实际制造工艺而有所不同，通常是由多层介电层所组成。且在进行对准时经由传感器(未图示)发出入射光108，并藉由前述的原理进行光掩模与晶片的对准。
然而，在上述结构中，由于在对准标记106的下方具有介电层102，因此穿过对准标记106的入射光108会继续穿透下层的介电层102到达基底100，并经由基底100反射再形成反射光。此时介电层102的厚度将会给予光线的行进路径相当程度的影响，此介电层102的厚度愈大的话，光线的行进路径将愈不稳定，进而影响到对准的稳定度。
针对上述的问题，亦有人提出在对准标记106的下一层介电层中设置金属平台以反射入射光的方法。然而，整块的金属平台在进行化学机械研磨制造工艺时具有产生碟化(dishing)现象的问题，产生碟化现象的金属平台会在中间部分形成凹陷，反而会影响到光线的正确反射路径，而同样会影响到对准的稳定度。
发明概述因此，本发明的任务是提出一种对准标记的位置设计，能够缩减介电层厚度对于对准光线路径的影响，具有较高的对准稳定性以及准确度。
本发明的另一任务是提出一种对准标记的位置设计，能够提供对准光线稳定的行进路径。
本发明提供一种对准标记的位置设计，应用在已具有多层结构之基底上，此对准标记的位置设计是将对准标记设置在基底上的第一介电层中，并在第一介电层下方的另一层介电层中设置金属图案层，其中金属图案层是由多条长条形金属线所构成，并且此些长条形金属线之间的一间距小于对准用光线的波长。
由上述之对准标记的位置设计可知，本发明在对准标记的下方提供金属图案层，藉由将金属图案层形成具有一定间距的多条金属导线，并将间距设置在小于感测波长的宽度。因此入射的对准光线能够确实的被金属图案层反射，而不会射至下方的介电层中，而能够使其光学路径的变动受到透明介电层厚度的影响减至最小，进而能够使光掩模与晶片确实的对准，以正确的进行微影、蚀刻制造工艺。
尚且，由于将金属图案层形成多条具有一定间距的金属导线，因此金属图案层在制作时不会因为化学机械研磨而产生碟化现象，所形成的金属图案层具有良好的平坦性，进而能够提供入射的对准光线稳定的行进路径，提高对准步骤的稳定性。
为使本发明之上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。
附图的简单说明图1所绘示为现有一种非零层对准标记的位置配置的剖面示意图；图2所绘示为本发明优选实施例的非零层对准标记的位置设计的立体结构分解示意图；以及图3所绘示为本发明优选实施例的非零层对准标记的位置设计的剖面示意图。
附图标记说明100、200基底；102、104、202、204、206介电层；106、208对准标记；108、212入射光；210金属图案层；d间距。
具体实施例方式
请同时参照图2以及图3，图2所绘示为本发明优选实施例之非零层对准标记的位置设计之立体结构分解示意图，且图3所绘示为本发明优选实施例之非零层对准标记的位置设计之剖面示意图。
由图2与图3可知，对准标记208是设置于半导体基底200上的一层平坦化的介电层206中，此对准标记208的形成方法例如是首先是在介电层206中形成数个位置相近的长条形开口(未图示)，并在长条形开口中填充金属材料，以形成由多条金属线所构成的非零层对准标记。通常此对准标记制造工艺能够与半导体组件的金属导线制造工艺一起完成，所使用的金属材料则能够与金属导线制造工艺相同，例如是铝、钨、铜等。
由于作为对准标记208的金属材料不透光，而用以作为介电层206的二氧化硅透光，因此交错分置的对准标记208与介电层206就能够提供类似光栅的功能，进而藉此提供对准的功能。
金属图案层210则形成于介电层204之中，其中此介电层204为相邻于介电层206的下一层介电层。并且，此金属图案层210是由彼此之间互相平行的长条形金属线所构成，并与上层介电层206中的对准标记208具有相同的延伸方向。其形成的方法与对准标记208相同，是在介电层204中形成多个平行的长条形开口(未图示)，再将金属材料填入介电层204的长条形开口中，同样的，此处的制造工艺亦能够与半导体组件的金属导线制造工艺一起完成，所使用的金属材料则与金属导线制造工艺相同，例如是铝、钨、铜等。
此处金属图案层210的长条形金属线之间的间距d，设定为小于对准光线的波长。现今一般对准步骤所使用的对准光线，通常是使用氦-氖激光(He-Ne Laser，632.8nm)的红光，因此将间距d设定为小于氦-氖激光的波长。做此设定的原因是由于只要将长条形金属线的间距d设置为小于氦-氖激光的波长，就能够将穿过对准标记208之间射至下方介电层204的入射光212，确实的由金属图案层210加以反射。因此，藉由此种金属图案层210的设计，能够使介电层的厚度影响限制在一层介电层(介电层206)的厚度。
此外，由于金属图案层210是以图案较为密集的多数条平行金属线的方式配置，因此在进行化学机械研磨的时候不会使金属图案层210产生碟化的现象，而能够确保金属图案层210维持在相同的平坦度。在对准光线入射时，不会由于金属图案层210的表面凹凸不平，反而导致光线路径不稳定的情况发生，而能够提供稳定的对准光线行进路径。
由于氦-氖激光的波长为632.8nm，相当于0.6μm，因此本发明的金属图案层210能够具有相当高的制造工艺裕度，只要所形成金属图案层210的面积区域能够涵盖对准标记208的面积区域，并且使金属图案层210的间距小于氦-氖激光的波长，就能够确实的以稳定的光线路径反射对准光线，达成本发明提高对准稳定性的目的。
而且，在上述优选实施例中，所举的例子是以氦-氖激光作为对准光线，因此金属图案层的间距是采用小于氦-氖激光的距离，然而本发明并不限定于此，本发明之金属图案层间距的充要条件只要设定为小于对准光线的波长，即可以达成确实反射对准光线的目的。
尚且，于上述实施例中，对准标记与金属图案层与金属导线的制造工艺一起制作，然而本发明并不限定于此，亦可以与介层窗或是双金属镶嵌等其它制造工艺一起制作。
根据本发明的一个方面，提供一种对准标记的位置设计结构，应用在已具有多层结构之一基底200上，并使用一光线以进行对准，该对准标记的位置设计结构包括一第三介电层202，位于该基底200之上；一金属图案层210，位于一第二介电层204中，其中该金属图案层210是由多条长条形金属线所构成，并且该些长条形金属线之间的一间距d小于该光线的波长；一第一介电层206，位于该第三介电层202与该金属图案层210之上；以及一对准标记208，位于该第一介电层206中。
根据本发明的另一方面，提供一种对准标记的位置设计结构，适用于使用一光线进行对准，该对准标记的位置设计包括一对准标记208，设置于一第一介电层206中；以及多条第一金属线210，设置于一第二介电层204中，其中该些第一金属线210设置于该金属材料层下方，且该些第一金属线210的面积区域涵盖该对准标记208的面积区域，并且该些第一金属线210之间的一间距小于该光线的波长。
综上所述，由上述之对准标记的位置设计可知，本发明在对准标记的下方提供金属图案层，藉由将金属图案层形成具有间距的多条金属导线，并将间距设置为小于对准光线的波长。因此入射的对准光线能够确实的被金属图案层反射，而不会射至下方的介电层中，因而能够降低介电层厚度对光线路径变动的影响以提高对准稳定度，进而能够使光掩模与晶片确实的对准，以正确的进行微影、蚀刻制造工艺。
尚且，由于将金属图案层形成多条具有一定间距的金属导线，因此金属图案层在制作时不会因为化学机械研磨而产生碟化现象，所形成的金属图案层具有良好的平坦性，而能够提供入射的对准光线稳定的行进路径，提高对准步骤的稳定性。
虽然本发明已结合一优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求的范围所界定者为准。
权利要求
1.一种对准标记的位置设计结构，应用在已具有多层结构之一基底上，并使用一光线以进行对准，该对准标记的位置设计结构包括一第三介电层，位于该基底之上；一金属图案层，位于一第二介电层中，其中该金属图案层是由多条长条形金属线所构成，并且该些长条形金属线之间的一间距小于该光线的波长；一第一介电层，位于该第三介电层与该金属图案层之上；以及一对准标记，位于该第一介电层中。
2.如权利要求1所述的对准标记的位置设计结构，其中该对准标记位于该金属图案层之上方。
3.如权利要求1所述的对准标记的位置设计结构，其中该对准标记包括多条金属线，并且该些金属线与该第二介电层交错配置。
4.如权利要求3所述的对准标记的位置设计结构，其中该些长条形金属线互相平行，且该些长条形金属线的延伸方向与该对准标记的延伸方向平行。
5.如权利要求1所述的对准标记的位置设计结构，其中该对准标记的材质选自铝、钨、铜所组之族群其中之一。
6.如权利要求1所述的对准标记的位置设计结构，其中该金属图案层的材质选自铝、钨、铜所组之族群其中之一。
7.如权利要求1所述的对准标记的位置设计结构，其中该光线包括氦-氖激光。
8.一种对准标记的位置设计结构，适用于使用一光线进行对准，该对准标记的位置设计包括一对准标记，设置于一第一介电层中；以及多条第一金属线，设置于一第二介电层中，其中该些第一金属线设置于该金属材料层下方，且该些第一金属线的面积区域涵盖该对准标记的面积区域，并且该些第一金属线之间的一间距小于该光线的波长。
9.如权利要求8所述的对准标记的位置设计结构，其中该对准标记包括多条第二金属线，并且该些第二金属线与该第一介电层交错配置。
10.如权利要求9所述的对准标记的位置设计结构，其中该些第一金属线互相平行，且延伸方向与该对准标记之延伸方向平行。
11.如权利要求8所述的对准标记的位置设计结构，其中该对准标记的材质选自铝、钨、铜所组之族群其中之一。
12.如权利要求8所述的对准标记的位置设计结构，其中该些第一金属线的材质选自铝、钨、铜所组之族群其中之一。
13.如权利要求8所述的对准标记的位置设计结构，其中该光线包括氦-氖激光。
全文摘要
一种对准标记的位置设计，应用在已具有多层结构之基底上，此对准标记的位置设计是将对准标记设置在基底上的第一介电层中，并在第一介电层下方的另一层介电层中设置金属图案层，其中金属图案层是由多条长条形金属线所构成，并且此些长条形金属线之间的一间距小于对准用光线的波长。
文档编号H01L21/027GK1505100SQ0215846
公开日2004年6月16日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月5日
发明者刘家助, 林思闽 申请人:联华电子股份有限公司