自对准多重图案化标记的制作方法

1.本发明涉及一种半导体工艺用的标记，尤其涉及一种自对准多重图案化(self-aligned multiple patterning)标记。


背景技术：

2.在半导体工艺中，对准标记是用以检查晶片或芯片的位置对准度，而叠合标记用以检查前层与当层之间的对准度。一般来说，对准标记或叠合标记形成在衬底的切割道区域中，且在形成对准标记或叠合标记之后，使用光学仪器进行测量，通过图像信号来判断对准度是否在容许的范围内。
3.在目前的自对准多重图案化工艺中，通常会同时于切割道区域中形成与元件区中的元件具有相同或相似图案的对准标记或叠合标记。例如，取决于自对准多重图案化工艺，设置于切割道区域中的对准标记或叠合标记通常包括多个条状图案以及部分地覆盖这些条状图案的覆盖层，且覆盖层具有暴露出条状图案的开口。位于元件区域中的覆盖层即为本领域中熟知的截断层(cut layer)。然而，在以光学仪器进行对准度测量时，往往因覆盖层的边界而造成图像信号不良，导致对准度测量失误。此外，对于对准标记或叠合标记来说，被覆盖层的开口暴露出的条状图案容易发生倾倒的问题。


技术实现要素：

4.本发明是针对一种自对准多重图案化标记，其可有效地避免图案倾倒的问题，且有利于提高对准度测量的准确性。
5.根据本发明的实施例，自对准多重图案化标记包括设置于衬底上的一组图案与覆盖层。所述一组图案包括在第一方向上延伸且彼此平行设置的多个条状图案，且相邻的两个条状图案的末端彼此连接以形成独立环形。所述覆盖层设置于所述衬底上且覆盖所述一组图案。所述覆盖层具有在与所述第一方向交错的第二方向上延伸的开口，且所述覆盖层覆盖每一个条状图案的相对的两个末端。
6.根据本发明的实施例，自对准多重图案化标记包括设置于衬底上的一组图案与覆盖层。所述一组图案包括在第一方向上延伸且彼此平行设置的多个条状图案，且相邻的两个条状图案的末端彼此连接以形成独立环形。所述覆盖层设置于所述衬底上且覆盖所述一组图案。所述覆盖层具有各自在与所述第一方向交错的第二方向上延伸的第一开口与第二开口，且所述第一开口与所述第二开口分别暴露每一个条状图案的相对的第一末端与第二末端。
7.基于上述，在本发明的一实施例中，自对准多重图案化标记的覆盖层覆盖每一个条状图案的末端，因此可有效地避免条状图案发生倾倒的问题。此外，覆盖层的开口暴露出条状图案的一部分，因此在以本实施例的自对准多重图案化标记来作为对准标记或叠合标记时，通过开口的边界以及开口所暴露出来的区域，可有效地提高光学仪器所得到的图像信号的分辨率，进而可增加对准度测量的准确性。
8.此外，在本发明的另一实施例中，自对准多重图案化标记的覆盖层覆盖每一个条状图案的末端之外的部分，因此可有效地避免条状图案发生倾倒的问题。此外，在以本实施例的自对准多重图案化标记来作为对准标记或叠合标记时，通过开口的边界以及开口所暴露出来的区域，可有效地提高光学仪器所得到的图像信号的分辨率，进而可增加对准度测量的准确性。
附图说明
9.图1a至图1b为依照本发明第一实施例的自对准多重图案化标记的制造流程上视示意图；
10.图2a至图2b为沿图1a至图1b中的i-i剖线的剖面示意图；
11.图3a至图3b为沿图1a至图1b中的ii-ii剖线的剖面示意图；
12.图4为依照本发明第二实施例的自对准多重图案化标记的上视示意图。
具体实施方式
13.下文列举实施例并配合附图来进行详细地说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为了方便理解，在下述说明中相同的元件将以相同的符号来说明。
14.本发明的自对准多重图案化标记形成于衬底的切割道区域中，其可作为用以检查晶片或芯片的位置对准度的对准标记，或可作为用以检查前层与当层之间的对准度的叠合标记，本发明不对此作限定。此外，本发明的标记可形成于各种自对准多重图案化工艺中，例如自对准双重图案化(self-aligned double patterning，sadp)工艺、自对准三重图案化(self-aligned triple patterning，satp)工艺以及自对准四重图案化(self-aligned quadruple patterning，saqp)工艺。以下将以sadp工艺为例来作说明，且在此情况下，本发明的标记可称为sadp标记，但本发明不限于此。
15.参照图1a、图2a与图3a，于衬底100上形成多个条状的虚设图案102。衬底100为目标衬底，亦即待图案化衬底。例如，衬底100可以是硅衬底，且经图案化的衬底100例如可用以定义形成于衬底100中的沟槽图案。或者，衬底100可以是介电衬底，且经图案化的衬底100例如可用以定义形成于衬底100中的线路图案。或者，衬底100可以是导电衬底，且经图案化的衬底100例如可用以定义字线结构、位线结构等。然而，本发明中的衬底100不限于以上所述。
16.衬底100可划分为元件区100a与切割道区100b。切割道区100b围绕元件区100a。多个条状的虚设图案102分别形成于元件区100a与切割道区100b中的衬底100上。在本实施例中，在元件区100a中，每一个虚设图案102在x方向上延伸，且这些虚设图案102在y方向上彼此平行且以相同的间距连续地排列。此外，在本实施例中，为使对准标记或叠合标记的图像信号易于识别，在切割道区100b中，形成例如4组虚设图案，且所述4组虚设图案在y方向上彼此平行且间隔地排列，其中相邻的两组虚设图案的间距大于每一组中相邻的两个虚设图案102的间距。然而，本发明不限于上述的数量。在每一组中，每一个虚设图案102在x方向上延伸，且每一组的布局方式皆相同。
17.然后，于每一个虚设图案102的侧壁上形成间隔件104。从衬底100的上方的上视方
向来看，间隔件104围绕每一个虚设图案102。间隔件104的形成方法例如是先于衬底100上共形地形成一层间隔件材料层，然后进行各向异性蚀刻工艺，以移除部分的间隔件材料层。
18.参照图1b、图2b与图3b，移除虚设图案102。此时，在元件区100a中，保留于衬底100上的间隔件104可作为自对准双重图案化工艺的掩膜图案。详细来说，在移除虚设图案102后，在衬底100上形成了由间隔件104构成的平形排列的多个条状图案104a。相邻的两个条状图案104a的末端彼此连接而形成独立的环形图案。在本实施例中，在切割道区100b中形成有4组图案，每一组图案包括4个长条状的环形图案。此外，每一组图案彼此平行地设置于衬底100上，且每一组图案彼此相同。在每一组图案中相邻的两个条状图案104a之间的距离是相等的。相邻的两组图案之间的距离大于各组中相邻的两个条状图案104a之间的距离，使得相邻的两组图案可明显地区隔开来。
19.接着，于衬底100上形成覆盖层106。在本实施例中，覆盖层106例如为光阻层，但本发明不限于此。覆盖层106在元件区100a与切割道区100b中分别具有开口106a与开口106b，以暴露出由间隔件104构成的长条状的环形图案的一部分。详细地说，在元件区100a中，覆盖层106覆盖每一个由间隔件104构成的长条状的环形图案的末端，且开口106a暴露出条状图案104a。此外，在切割道区100b中，覆盖层106覆盖每一个由间隔件104构成的长条状的环形图案的末端，且开口106b暴露出条状图案104a。如此一来，在切割道区100b中形成了本实施例的sadp标记，其包括条状图案104a与覆盖层106。也就是说，本实施例的sadp标记的制造整合于元件区的自sadp工艺中。之后，可进行后续的工艺，例如以覆盖层106以及被暴露出来的条状图案104a作为蚀刻掩膜来进行各向异性蚀刻工艺，以完成对衬底100的自对准双重图案化工艺。
20.在本实施例中，在切割道区100b中，覆盖层106覆盖每一个由间隔件104构成的长条状的环形图案的末端，因此可有效地避免这些长条状的环形图案发生倾倒的问题。此外，覆盖层106的开口106b暴露出条状图案104a。根据本发明的一实施例，在x方向(即条状图案104a的延伸方向)上，条状图案104a的长度l1与被覆盖层106覆盖的环形图案的末端的长度l2的比值(l1/l2)大于18。根据本发明的一实施例，在y方向(即开口106b的延伸方向)上，相邻的两组虚设图案的距离d2与开口106b的边界与邻近的条状图案104a之间的距离d1的比值(d2/d1)大于1且小于5。根据本发明的一实施例，开口106b的边界与邻近的条状图案104a之间的距离d1与被覆盖层106覆盖的环形图案的末端的长度l2的比值(d1/l2)大于2。如此一来，在以本实施例的标记来作为对准标记或叠合标记时，可有效地提高光学仪器所得到的图像信号的分辨率，进而可增加对准度测量的准确性。
21.图4为依照本发明第二实施例的自对准多重图案化标记的上视示意图。本实施例与第一实施例的差异在于切割道区中的长条状的环形图案的排列方式以及覆盖层的开口的设置方式。因此，在本实施例中，与第一实施例相同的元件以及工艺将不再另外说明。
22.参照图4，在本实施例中，从衬底100的上方的上视方向来看，每一个由间隔件104构成的长条状的环形图案在y方向上延伸。也就是说，条状图案104a在y方向上延伸，且相邻的两个条状图案104a的末端彼此连接而形成独立环形。此外，多个条状图案104a在x方向上彼此平行且连续地排列，以构成一组图案。
23.本实施例的标记包括5组图案，其在y方向上彼此平行排列，且每一组的布局方式皆相同。每一组图案包括10个长条状的环形图案，亦即每一组图案包括20个条状图案104a
且相邻的两个条状图案104a的末端彼此连接而形成独立环形。然而，本发明不限于上述的数量。在每一组图案中，相邻的两个条状图案104a之间的距离是相等的。
24.此外，在本实施例中，在切割道区100b中，覆盖层106具有多个开口106b。这些开口106b在y方向上彼此平行排列，且每一个开口106b在x方向上延伸。这些开口106b分别暴露出每一个条状图案104a的相对的两个末端，亦即暴露出相邻的两个条状图案104a彼此连接的部分。在这些开口106b中，一个开口106b可暴露出相邻的两组图案中彼此相对的条状图案104a的末端。换句话说，如图所示，对于相邻的两组图案来说，一组图案中的条状图案104a的末端与另一组图案中的条状图案104a的邻近其的末端可通过同一个开口106b暴露出来。在本实施例中，从衬底100的上方的上视方向来看，在y方向(即条状图案104a的延伸方向)上相邻的两组图案之间的距离d4与开口106b的边界与邻近的间隙壁104之间的距离d3的比值(d4/d3)大于1且小于5，使得相邻的两组图案可明显地区隔开来。
25.在本实施例中，覆盖层106覆盖每一组图案的中的条状图案104a的末端之外的部分。在本实施例中，环形图案的长度l3与被覆盖层106覆盖的条状图案104a的长度l4的比值(l3/l4)大于1且小于2。如此一来，可有效地避免这些长条状的环形图案发生倾倒的问题。特别是，对于长度较短(例如小于800nm)的环形图案来说，由于覆盖层106覆盖于其上，因此还可有效地防止倾倒。
26.在本实施例中，由于覆盖层106具有平形排列的多个开口106b且这些开口106b分别暴露出每一个条状图案104a的相对的两个末端，而覆盖层106覆盖每一组图案中的条状图案104a的末端之外的部分，因此在以本实施例的标记来作为对准标记或叠合标记时，通过这些开口106b的边界以及开口106b所暴露出来的区域，可有效地提高光学仪器所得到的图像信号的分辨率，进而可增加对准度测量的准确性。
27.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种自对准多重图案化标记，其特征在于，包括：第一组图案，设置于衬底上，包括在第一方向上延伸且彼此平行设置的多个条状图案，且相邻的两个条状图案的末端彼此连接以形成独立环形；以及覆盖层，设置于所述衬底上且覆盖所述第一组图案，其中所述覆盖层具有开口，所述开口在与所述第一方向交错的第二方向上延伸，且所述覆盖层覆盖每一个条状图案的相对的两个末端。2.根据权利要求1所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，在所述第一组图案中相邻的两个条状图案之间的距离是相等的。3.根据权利要求1所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，在所述第一方向上，所述条状图案的长度与被所述覆盖层覆盖的所述末端的长度的比值大于18。4.根据权利要求1所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，还包括第二组图案，其中所述第一组图案与所述第二组图案在所述第二方向上彼此平行地设置于所述衬底上，所述第二组图案与所述第一组图案相同，且所述覆盖层覆盖所述第二组图案中的每一个条状图案的相对的两个末端。5.根据权利要求4所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，所述第一组图案与所述第二组图案之间的距离大于所述第一组图案中相邻的两个条状图案之间的距离。6.根据权利要求5所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，所述第一组图案与所述第二组图案之间的距离与所述开口的边界与邻近的所述条状图案之间的距离的比值大于1且小于5。7.根据权利要求6所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，所述开口的边界与邻近的所述条状图案之间的距离与被所述覆盖层覆盖的所述末端的长度的比值大于2。8.一种自对准多重图案化标记，其特征在于，包括：第一组图案，设置于衬底上，包括在第一方向上延伸且彼此平行设置的多个条状图案，且相邻的两个条状图案的末端彼此连接以形成独立环形；以及覆盖层，设置于所述衬底上且覆盖所述第一组图案，其中所述覆盖层具有第一开口与第二开口，所述第一开口与所述第二开口各自在与所述第一方向交错的第二方向上延伸，且所述第一开口与所述第二开口分别暴露每一个条状图案的相对的第一末端与第二末端。9.根据权利要求8所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，在所述第一组图案中相邻的两个条状图案之间的距离是相等的。10.根据权利要求8所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，还包括第二组图案，其中所述第一组图案与所述第二组图案在所述第一方向上彼此平行地设置于所述衬底上，所述第二组图案与所述第一组图案相同，且所述覆盖层还具有第三开口，其中所述第一开口暴露所述第一组图案中每一个条状图案的所述第一末端，所述第二开口暴露所述第一组图案中每一个条状图案的所述第二末端与所述第二组图案中每一个条状图案的一个末端，且所述第三开口暴露所述第二组图案中每一个条状图案的另一个末端。11.根据权利要求10所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一组图案与所述第二组图案之间的距离与所述开口的边界与邻近的所述独立环形之间的距离的比值大于1且小于5。12.根据权利要求11所述的自对准多重图案化标记，其特征在于，所述独立环形的长度
与被所述覆盖层覆盖的所述条状图案的长度的比值大于1且小于2。

技术总结
本发明提供一种自对准多重图案化标记。所述标记包括设置于衬底上的一组图案与覆盖层。所述一组图案包括在第一方向上延伸且彼此平行设置的多个条状图案，且相邻的两个条状图案的末端彼此连接以形成独立环形。所述覆盖层设置于所述衬底上且覆盖所述一组图案。所述覆盖层具有在与所述第一方向交错的第二方向上延伸的开口，且所述覆盖层覆盖每一个条状图案的相对的两个末端。相对的两个末端。相对的两个末端。


技术研发人员：徐巧玲 王礼谦
受保护的技术使用者：华邦电子股份有限公司
技术研发日：2022.03.24
技术公布日：2023/10/7