在半导体制造期间确定叠对误差的方法与流程

本技术案主张美国第17/672,862及17/673,155号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年2月16日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。本公开是关于一种用于检查对准精度的叠对标记。特别是有关于一种在半导体制造期间确定一叠对误差的方法。

背景技术：

1、半导体集成电路产业已经经历快速增长。在集成电路材料与设计方面的技术进步已经产生了数个世代的集成电路，其中每一世代的电路都比上一代更小、更复杂。如今，半导体元件以及集成电路包括具有小于一微米的尺寸的多个多层结构。

2、如所属技术领域中所已知的，一微影制程是在制造半导体集成电路元件期间确定临界尺寸的一步骤。借由首先使用微影制程将一光罩(reticle)上的一图案转移到一光阻层而形成一电子电路图案，然后，在一后续的蚀刻制程中，将该图案从该光阻层转移到一下层材料层，例如一介电层或一金属层。

3、在一晶圆上的成功的一微影制程取决于对临界尺寸以及对准精度的控制。随着集成电路规模的不断缩小，尤其是在20纳米以下，精确对准多个层已变得越来越困难。因此，精度的一测量，意即叠对误差的测量，对半导体制造程序至关重要。一叠对遮罩用来当作测量叠对误差的一工具，并在微影制程之后确定一光阻图案是否与一芯片上的前一层精确对齐。

4、若是全部或部分的叠对遮罩并未正确对准的话，则结果的特征可能无法与相邻各层正确对准。这可能会导致元件性能降低或元件完全故障。虽然现有的叠对(测量)标记已用于防止不正确的对准，但这种方法对于小尺寸元件而言并不完全令人满意。

5、上文的“先前技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

技术实现思路

1、本公开的一实施例提供一种确认一基底的二连续层之间的一叠对误差的叠对测量标记。该叠对测量标记包括一第一轴、一第二轴、一目标特征、一第一对准特征以及一第二对准特征。该第二轴与该第一轴交叉。该目标特征设置在该第一轴与该第二轴的一交叉处。该第一对准特征设置在该第一轴上，该第二对准特征设置在该第二轴上，且该第一对准特征与该第二对准特征是成对设置。

2、在一些实施例中，该第一轴、该第二轴、该目标特征、该第一对准特征以及该第二对准特征设置在该基底的至少一切割线中。

3、在一些实施例中，该第一轴与该第二对准特征之间的一最短距离等于该第二轴与该第一对准特征之间的一最短距离。

4、在一些实施例中，该目标特征设置在该基底的一第一层上，而该第一轴、该第二轴、该第一对准特征以及该第二对准特征设置在该第一层上方或下方的一第二层上。

5、在一些实施例中，该目标特征包括二线区段，而当该第一层与该第二层正确对准时，则该第一轴与该第二轴分别与该等线区段重叠。

6、在一些实施例中，该第一轴与该第二轴正交。

7、在一些实施例中，该目标特征具有一十字形状。

8、在一些实施例中，该第一对准特征与该第二对准特征分别由多个重复的微结构(repetitious micro-structures)所构成。

9、在一些实施例中，该第一对准特征与该第二对准特征分别具有一正方形轮廓，并由多个正方形微结构所构成。

10、在一些实施例中，该等微结构经由一对空缺区而相互分隔开。

11、在一些实施例中，该等空缺区具有一第一宽度，而该等微结构具有一第二宽度，该第二宽度大于该第一宽度。

12、在一些实施例中，该对空缺区包括一水平空缺区以及一纵向空缺区，该第一轴延伸经过位在该第一轴处的该第一对准特征的该水平空缺区，而该第二轴延伸经过位在该第二轴处的该第二对准特征的该纵向空缺区。

13、本公开的一实施例提供一种确认一基底的多个连续图案化层的多个相对位置的叠对测量标记。该叠对测量标记包括一第一轴、一第二轴、一目标特征以及多个对准特征。该第二轴与该第一轴正交且交叉。该目标特征设置在该第一轴与该第二轴的一交叉处。该多个对准特征沿着该第一轴与该第二轴设置。

14、在一些实施例中，相邻对的对准特征之间的一距离是固定的。

15、在一些实施例中，该相邻对的对准特征借由一相等距离而与该第一轴及该第二轴的该交叉处分隔开，且该相邻对的对准特征经配置以确定该多个连续图案化层的该等相对位置。

16、在一些实施例中，该第一轴将该第二轴分隔成一上区段以及一下区段；该第二轴将该第一轴分隔成一左区段以及一右区段；提供设置在该上区段与该下区段处的该多个对准特征以确定在该基底的一阵列区中的该多个连续图案化层的该等相对位置；且提供设置在该下区段与该上区段处的该多个对准特征以确定在邻近该阵列区的一周围区中的该多个连续图案化层的该等相对位置。

17、在一些实施例中，在制造该多个对准特征靠近该目标特征的其中一个是在制造远离该目标特征设置的该多个对准特征中的另一个之前进行制造。

18、在一些实施例中，该第一轴、该第二轴、该目标特征以及该多个对准特征设置在该基底的多个切割线中。

19、在一些实施例中，该第一轴与该第二轴具有大约15纳米的一长度。

20、在一些实施例中，该目标特征设置在该基底的一第一结构层上，且该第一轴、该第二轴以及该多个对准特征设置在位在该第一结构层上方或下方的一第二结构层上。

21、在一些实施例中，该多个对准特征经由一对空缺区而分割成四等分，且该第一轴或该第二轴延伸经过其中一个空缺区。

22、在一些实施例中，该叠对测量标记具有一反射对称(reflectional symmetry)或是旋转对称(rotational symmetry)。

23、本公开的一实施例提供一种确认在一半导体制造期间的一叠对误差的方法。该方法包括形成一第一结构层在一晶圆上，该第一结构层包括一目标特征；形成一第二结构层在该第一结构层上，该第二结构层包括一第一轴、一第二轴以及一对对准特征，其中该对对准特征设置在该第一轴与该第二轴处；以及使用该第一轴相对于该目标特征的一位置以及该第二轴相对于该目标特征的一位置来确定该第一结构层与该第二结构层的一相对位移。

24、在一些实施例中，该方法还包括记录一基底的一影像，该基底包括该晶圆、该第一结构层以及该第二结构层；其中依据该至少一影像而确定该第一结构层与该第二结构层的该相对位移。

25、在一些实施例中，形成该第一轴以平分该对对准特征的其中一个；形成与该第一轴交叉的该第二轴以平分该对对准特征中的另一个；且当该第一轴与该第二轴的一交叉处与该目标特征重叠时，该第一结构层与该第二结构层正确地对准。

26、在一些实施例中，形成该第一轴以平分该对对准特征的其中一个；形成与该第一轴交叉的该第二轴以平分该对对准特征中的另一个；而当该第一轴与该第二轴的一交叉处偏离该目标特征时，该第一结构层与该第二结构层并未正确地对准。

27、在一些实施例中，当该第一轴与该第二轴的其中一个偏离该目标特征时，则该第一结构层与该第二结构层并未正确地对准。

28、在一些实施例中，使用一微影制程而形成该第二结构层。

29、在一些实施例中，该第二结构层包括光阻材料。

30、在一些实施例中，该第一轴、该第二轴、该对对准特征以及该目标特征位在该晶圆上的至少一切割线中。

31、由于上述包括相互交叉并延伸穿经该对准特征的各中心的该第一轴与该第二轴的该叠对测量标记的配置，所以可有效且快速地完成用于校正该制程以将该叠对误差保持在多个期望限制内的该叠对测量。

32、上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。