[发明专利]重叠标记及其应用

说明书

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(alignmentaccuracy)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缩小，元件的关键尺寸(CD：criticaldimension)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1，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D_2X大于第一矩形的X向尺寸D_1X，但Y向尺寸D_2Y小于第一矩形的Y向尺寸D_1Y。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。