重合標記及其測量方法

重合標記及其測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有位于襯底上方的重合標記的器件，以及使用重合標記調節多層重合對準的方法。重合標記包括位于第一層中的第一部件，該第一部件具有僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分；在位于第一層上方的第二層中的第二部件，該第二部件具有沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分；在位于第二層上方的第三層中的第三部件，第三部件包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分，以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分。本發明還提供了重合標記的測量方法。
【專利說明】重合標記及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發明一般地涉半導體【技術領域】，更具體地涉及重合標記及其測量方法。
【背景技術】
[0002]半導體集成電路(IC)產業已經經歷了快速增長。IC材料和設計中的技術發展已經產生了多個IC時代，每個時代IC都比前一代具有更小和更復雜的電路。如今，半導體器件和集成電路包括具有小于一微米的尺寸的多層結構。如本領域已知的，光刻工藝是在半導體集成電路器件的制造中確定臨界尺寸(CD)的步驟。在光刻工藝中通過首先將光掩模上的圖案轉印至光刻膠層，然后將圖案從光刻膠層轉印至下面的材料層(例如，后續蝕刻工藝中的介電層或者金屬層)來形成電路圖案。
[0003]除了控制⑶以外，晶圓上的成功光刻工藝包括對準精度(AA)。隨著尺寸減小繼續至尤其低于20nm，精確對準多層已經變得越來越困難。因而，精度的測量(即，重合誤差的測量)對半導體制造工藝很至關重要。重合標記被用作用于測量重合誤差的工具并且在光刻工藝之后確定光刻膠圖案是否與晶圓上的之前的層精確對準。
[0004]如果所有或者部分掩模不完全對準，則生成的部件可以不與相鄰層準確對準。這可以導致降低器件性能或者徹底器件失效。盡管現有的重合標記已經用于防止這種不對準，但是它們不能完全滿足小尺寸器件。

【發明內容】

[0005]為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種重合標記，包括:第一部件，僅沿第一縱向延伸；第二部件，沿與所述第一縱向不同的第二縱向延伸；以及第三部件，沿所述第一縱向和所述第二縱向延伸；其中，所述第一部件位于第一層中，所述第二部件位于所述第一層上方的第二層中，并且所述第三部件位于所述第二層上方的
第三層中。
[0006]在該重合標記中，所述第一縱向與所述第二縱向基本垂直。
[0007]在該重合標記中，所述第一部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
[0008]在該重合標記中，所述第二部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
[0009]在該重合標記中，所述第三部件包括:沿所述第一縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分以及沿所述第二縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分。
[0010]在該重合標記中，所述第三部件包括形成矩形圖案或者正方形圖案的四個對準部分。
[0011 ] 在該重合標記中，所述第一部件包括隔離結構。
[0012]在該重合標記中，所述第二部件包括柵電極。
[0013]在該重合標記中，所述第三部件包括位于掩模中的開口。
[0014]根據本發明的另一方面，提供了一種器件，包括:襯底；以及重合標記，位于所述襯底上方，其中，所述重合標記包括:第一部件，僅沿第一縱向延伸；第二部件，沿與所述第一縱向不同的第二縱向延伸；和第三部件，沿所述第一縱向和所述第二縱向延伸；其中，所述第一部件位于第一層中，所述第二部件位于所述第一層上方的第二層中，并且所述第三部件位于所述第二層上方的第三層中。
[0015]在該器件中，所述第一縱向與所述第二縱向基本垂直。
[0016]在該器件中，所述第一部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
[0017]在該器件中，所述第二部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
[0018]在該器件中，所述第三部件包括:沿所述第一縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分以及沿所述第二縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分。
[0019]根據本發明的又一方面，提供了一種調節多層重合對準的方法，包括:提供位于襯底上方的第一層中的第一部件，其中，所述第一部件包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分；提供位于所述第一層上方的第二層中的第二部件，其中，所述第二部件包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分；提供位于所述第二層上方的第三層中的第三部件，其中，所述第三部件包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分；測量所述第四對準部分和所述第二對準部分之間的X方向偏差；通過所述X方向偏差計算X方向偏移值；測量所述第 三對準部分和所述第一對準部分之間的Y方向偏差；通過所述Y方向偏差計算Y方向偏移值；以及使用所述X方向偏移值或所述Y方向偏移值來補償重合誤差。
[0020]在該方法中，測量所述第四對準部分和所述第二對準部分之間的所述X方向偏差的步驟包括:限定與所述第四對準部分平行的中心線Xi;限定與所述第二對準部分平行的中心線X2 ;以及計算所述中心線Xl和所述中心線X2之間的所述X方向偏差。
[0021]在該方法中，測量所述第三對準部分和所述第一對準部分之間的所述Y方向偏差的步驟包括:限定與所述第三對準部分平行的中心線Yi;限定與所述第一對準部分平行的中心線Y2 ；以及計算所述中心線Yl和所述中心線Y2之間的所述Y方向偏差。
[0022]在該方法中，測量所述第四對準部分和所述第二對準部分之間的所述X方向偏差的步驟包括:檢測所述第四對準部分和所述第二對準部分的光柵上的正向一階衍射的強度I1;檢測所述第四對準部分和所述第二對準部分的光柵上的負向一階衍射的強度I2;計算所述第四對準部分和所述第二對準部分的光柵上的^和I2的強度差，其中，所述X方向偏差與所述強度差成比例。
[0023]在該方法中，測量所述第三對準部分和所述第一對準部分之間的所述Y方向偏差的步驟包括:檢測所述第三對準部分和所述第一對準部分的光柵上的正向一階衍射的強度I3;檢測所述第三對準部分和所述第一對準部分的光柵上的負向一階衍射的強度I4;計算所述第三對準部分和所述第一對準部分的光柵上的13和I4的強度差，其中，所述Y方向偏差與所述強度差成比例。
[0024]該方法進一步包括:如果所述重合誤差大于可接受的偏差，則重復光刻工藝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明的多個方面。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0026]圖1是根據本發明的各個方面示出重合標記的位置的晶圓的俯視圖。
[0027]圖2是圖1中的虛線區域的放大俯視圖。
[0028]圖3是根據本發明的各個方面用于對準襯底上方的不同層的重合標記的俯視圖。
[0029]圖4A是沿圖3的切線A-A’截取的截面圖。
[0030]圖4B是沿圖3的切線B-B’截取的截面圖。
[0031]圖5是根據本發明的各個方面用于對準襯底上方的不同層的重合標記的俯視圖。
[0032]圖6A是沿圖5的切線C-C’截取的截面圖。
[0033]圖6B是沿圖5的切線D-D’截取的截面圖。
[0034]圖6C是沿圖5的切線E-E’截取的截面圖。
[0035]圖6D是沿圖5的切線F-F’截取的截面圖。
[0036]圖7是根據本發明的各個方面用于對準襯底上方的不同層的重合標記的俯視圖。
[0037]圖8A是沿圖7的切線G-G’截取的截面圖。
[0038]圖8B是沿圖7的切線H-H’截取的截面圖。
[0039]圖9是根據本發明的各個方面用于對準襯底上方的不同層的重合標記的俯視圖。
[0040]圖1OA是沿圖9的切線K-K’截取的截面圖。
[0041]圖1OB是沿圖9的切線L-L’截取的截面圖。
[0042]圖11是根據本發明的各個方面調節多層重合對準的方法的流程圖。
[0043]圖12A是沿圖3的切線A-A’截取的包括兩條中心線Yl和Y2的截面圖。
[0044]圖12B是沿圖3的切線B-B’截取的包括兩條中心線Xl和X2的截面圖。
[0045]圖13A是從圖12A中的重合標記測量的信號波形。
[0046]圖13B是從圖12B中的重合標記測量的信號波形。
[0047]圖14A示出了圖11中的步驟412的子步驟412a、412b和412c的具體細節。
[0048]圖14B示出了圖11中步驟408的子步驟408a、408b和408c的具體細節。
[0049]圖15A是沿圖5中的切線C-C’截取的包括中心線Y2的截面圖。
[0050]圖15B是沿圖5中的切線D-D’截取的包括中心線X2的截面圖。
[0051]圖15C是沿圖5中的切線E-E’截取的包括中心線Yl的截面圖。
[0052]圖15D是沿圖5中的切線F-F’截取的包括中心線Xl的截面圖。
[0053]圖16A是從圖15A中的重合標記測量的信號波形。
[0054]圖16B是從圖15B中的重合標記測量的信號波形。
[0055]圖16C是從圖15C中的重合標記測量的信號波形。
[0056]圖16D是從圖MD中的重合標記測量的信號波形。
[0057]圖17A是沿圖7的切線G-G’截取的包括入射光的強度I以及一階衍射的強度I3和I4的截面圖。
[0058]圖17B是沿圖7的切線H-H’截取的包括入射光的強度I以及一階衍射的強度I1和I2的截面圖。
[0059]圖18A示出了圖11中的步驟412的子步驟412d、412e和412f的具體細節。
[0060]圖18B示出了圖11中的步驟408的子步驟408d、408e和408f的具體細節。【具體實施方式】
[0061 ] 本發明總體上涉及用于檢查對準精度的重合標記，并且更具體地涉及用于對準襯底上的不同層的重合標記以及用于調節多層重合對準的方法。
[0062]應該理解，以下本發明提供了用于實現各個實施例的不同特征的多個不同的實施例或實例。以下描述部件和布置的特定實例以簡化本發明。當然，這些僅是實例并且不旨在限制本發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括以直接接觸的方式形成第一部件和第二部件的實施例，并且也可以包括附加部件可以形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。另外，本發明可以在各種實例中重復標號和/或字符。這種重復是為了簡化和清楚目的，并且其本身并沒有指定所述各種實施例和/或結構之間的關系。
[0063]此外，為了容易描述，本文中可以使用諸如“在...之下”，“在...下面”，“下部的”、“在...上面”以及“上部的”等的空間相對位置的術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(一些)元件或部件的關系。除了附圖所示的定向之外，空間相對位置的術語旨在包括使用或操作的裝置的各種不同的定向。例如，如果翻轉圖中所示的裝置，則被描述為位于其他元件或部件“下面”或“之下”的元件將被定位為位于其他元件或部件的“上面”。因此，示例性術語“在...下面”可以包括在上面和在下面的定向。裝置可以以其它方式進行定向(旋轉90度或處于其他定向)，并且可以進行相應地解釋本文中使用的空間相對位置的描述符。
[0064]圖1是根據本發明的各個方面示出重合標記的位置的晶圓20的俯視圖。圖2是圖1中的虛線區域的放大俯視圖。如圖1和圖2所示，沿劃線60將晶圓20切割為多個芯片和管芯40。通常，重合標記80位于每個芯片40的邊緣的四個角部處的劃線60上或者位于每個芯片40內部以測量制造工藝中當前層(例如，光刻膠層的開口 )是否與前層精確對準。
[0065]盡管根據現有方法使用重合標記測量重合誤差，但是在重合標記的X方向上沿直線測量X方向的偏差。在重合標記的Y方向上沿直線進一步測量Y方向的偏差。一個單重合標記可以僅用于測量襯底上的兩層之間的一個X和一個Y方向的偏差。當使用該方法測量所有的重合標記時，可以根據X和Y方向偏差計算當前層和前層是否精確對準。
[0066]為了檢查三層之間的對準精度，現有方法使用襯底上的兩個分離的重合標記。根據現有方法，一個重合標記用于檢查第一前層和當前層之間的對準精度，并且其他重合標記用于檢查第二前層和當前層之間的對準精度。面積成本對于位于襯底的不同區域上的兩個重合標記很高。由于設計規則縮小以及集成電路的制造趨于使用多層設計，重合標記的面積成本問題變得很高。另外，為了檢查第一前層和當前層之間的對準精度，Y方向偏差可以比X方向偏差更相關。為了檢查第二前層和當前層之間的對準精度，X方向偏差可以比Y方向偏差更相關。然而，根據現有方法用于測量重合誤差的方法收集第一前層和當前層之間所有X方向偏差和Y方向偏差，以及第二前層和當前層之間的所有X方向偏差和Y方向偏差。收集和分析一些不相關的數據會耗費時間。
[0067]圖3是根據本發明的各個方面用于對準位于襯底160上方的不同層的重合標記100的俯視圖。如圖3所不,器件(未不出)包括位于襯底160上方的重合標記100。器件可以包括各種器件或者元件，例如，半導體器件、雙極結型晶體管、電阻器、電容器、二極管、熔絲等，但是為了更好理解本發明的概念，簡化了該器件。襯底160通常可以為硅襯底。根據如本領域中已知的設計要求，襯底160可以包括各種摻雜結構。襯底160還可以包括其他元素半導體，例如，鍺和金剛石。可選地，襯底160可以包括化合物半導體和/或合金半導體。此外，襯底160可以任選地包括外延層(epi層)，可以產生應變以增強性能，可以包括絕緣體上硅(SOI)結構，和/或具有其他合適的增強元件。重合標記100包括位于襯底160上方的各種部件，例如，第一部件130、第二部件140、第三部件120。第一部件130表示第一前層(下文中，第一層170)的圖案,第二部件140表不第二前層(下文中，第二層180)的圖案，并且第三部件120表示當前層(下文中，第三層190)的圖案，例如，掩模110的開□。
[0068]圖4A是沿圖3的切線A-A’截取的截面圖。如圖3和圖4A所示，第一部件130設置在襯底160上方的第一層170中，并且第一部件130僅沿第一縱向方向延伸。第一部件130包括基本上相互平行的多個對準部分130a、130b。第一部件130可以包括例如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離部件可以包括例如，二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料、它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向。
[0069]圖4B是沿圖3的切線B-B’截取的截面圖。如圖3和圖4B所示，第二部件140設置在位于第一層170上方的第二層180中，并且第二部件140沿與第一縱向方向不同的第二縱向方向延伸。第二部件140包括基本上相互平行的多個對準部分140a、140b。第二部件140可以包括柵電極。柵電極可以為諸如在替換柵極工藝中形成犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。多晶硅可以由諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適沉積工藝形成。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，第二縱向方向為與X方向基本上垂直的Y方向。
[0070]如圖3、圖4A和圖4B所示的，第三部件120設置在位于第二層180上方的第三層190中，并且第三部件120沿第一縱向方向和第二縱向方向延伸。第三部件120包括沿第一縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分120a、120b以及沿第二縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分120c、120d。第三部件120可以包括位于掩模110中的連續開口或者多個開口 120a至120d。掩模110可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠或者諸如氮化硅或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用諸如如，形成光刻膠層，將光刻膠層曝光為圖案，烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層190以形成掩模110。然后掩模110可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層150 (例如，設置在掩模110下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，第三部件120包括形成矩形圖案或者正方形圖案的四個對準部分120a至120d。在一些實施例中，第一縱向方向與第二縱向方向基本上垂直。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向并且第二縱向方向為與X方向基本上垂直的Y方向。
[0071]圖5是根據本發明的各個方面用于對準襯底260上方的不同層的重合標記200的俯視圖。如圖5所示，器件(未示出)包括襯底260上方的重合標記200。該器件可以包括各種器件或者元件，例如，半導體器件、雙極結型晶體管、電阻器、電容器、二極管、熔絲等，但是為了更好理解本發明的內容，簡化了該器件。襯底260通常可以為硅襯底。根據如本領域中已知的設計要求，襯底260可以包括各種摻雜結構。襯底260還可以包括諸如鍺和金剛石的其他元素半導體。可選地，襯底260可以包括化合物半導體和/或合金半導體。此夕卜，襯底260可以任選地包括外延層(epi層)，可以產生應變以增強性能，可以包括絕緣體上硅(SOI)結構，和/或具有其他合適的增強元件。重合標記200包括位于襯底260上方的各種部件，例如，第一部件230、第二部件240、第三部件220。第一部件230表示第一前層(下文中，第一層270)的圖案，第二部件240表示第二前層(下文中，第二層280)的圖案，并且第三部件220表示當前層(下文中，第三層290)的圖案，例如，掩模210的開口。
[0072]圖6A是沿圖5的切線C-C’截取的截面圖。請注意，圖6A中的截面圖僅示出了圖5中的切線C-C’的虛線部分，而未示出點線部分。換句話說，切線C-C’的虛線部分的截面圖在圖6A中連接在一起。如圖5和圖6A所示，第一部件230設置在位于襯底260上方的第一層270中，并且第一部件230僅沿第一縱向方向延伸。第一部件230包括基本上相互平行的多個對準部分230a至230t。第一部件230可以包括例如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離部件可以包括諸如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料、它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向。
[0073]圖6B是沿圖5的切線D-D’截取的截面圖。類似地，6B中的截面圖僅示出了圖5中切線D-D’的虛線部分，而未示出點線部分。如圖5和圖6B所示，第二部件240設置在位于第一層270上方的第二層280中，并且第二部件240僅沿與第一縱向方向不同的第二縱向方向延伸。第二部件240包括基本上相互平行的多個對準部分240a至240t。第二部件240可以包括柵電極。柵電極可以為諸如在替換柵極工藝中形成的犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。多晶硅可以由諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適的沉積工藝形成。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，第二縱向方向為與X方向基本上垂直的Y方向。
[0074]圖6C是沿圖5的切線E-E’截取的截面圖。6C中的截面圖僅示出了圖5中的切線E-E’的虛線部分，而未示出點線部分。圖6D是沿圖5的切線F-F’截取的截面圖。6D中的截面圖僅不出了圖5中的切線F-F’的虛線部分，而未不出點線部分。如圖5、圖6C和6D所示，第三部件220設置在位于第二層280上方的第三層290中，并且第三部件220沿第一縱向方向和第二縱向方向延伸。第三部件220包括沿第一縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分220a至220t，以及沿第二縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分220a’至220t’。第三部件220可以包括位于掩模210中的多個開口 220a至220t和220a’至220t’。掩模210可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠,或者諸如氮化娃或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用諸如形成光刻膠層，將光刻膠層曝光為圖案，烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層290以形成掩模210。然后掩模210可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層250(例如，設置在掩模210下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，第一縱向方向與第二縱向方向基本上垂直。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向并且第二縱向方向為與X方向基本上垂直的Y方向。
[0075]圖7是根據本發明的各個方面用于對準位于襯底360上方的不同層的重合標記300的俯視圖。如圖7所不,器件(未不出)包括位于襯底360上方的重合標記300。該器件可以包括各種器件或者元件，例如，半導體器件、雙極結型晶體管、電阻器、電容器、二極管、熔絲等，但是為了更好理解本發明的內容，簡化了該器件。襯底360通常可以為硅襯底。根據如本領域中已知的設計要求，襯底360可以包括各種摻雜結構。襯底360還可以包括諸如鍺和金剛石的其他元素半導體。可選地，襯底360可以包括化合物半導體和/或合金半導體。此外，襯底360可以任選地包括外延層(epi層)，可以產生應變以增強性能，可以包括絕緣體上硅(SOI)結構，和/或具有其他合適的增強元件。重合標記300包括位于襯底360上方的各種部件，例如，第一部件330、第二部件340、第三部件320。第一部件330表示第一前層(下文中，第一層370)的圖案,第二部件340表不第二前層(下文中，第二層380)的圖案，并且第三部件320表示當前層(下文中，第三層390)的圖案，例如，掩模310的開□。
[0076]圖8A是沿圖7的切線G-G’截取的截面圖。8A中的截面圖僅示出了圖7中的切線G-G’的虛線部分，而未示出點線部分。如圖7和圖8A所示，第一部件330設置在位于襯底360上方的第一層370中，并且第一部件330僅沿第一縱向方向延伸。第一部件330包括基本上相互平行的多個對準部分330a至330j。第一部件330可以包括例如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離結構可以包括例如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料，它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向。
[0077]圖8B是沿圖7的切線H-H’截取的截面圖。8B中的截面圖僅示出了圖7中切線H-H’的虛線部分，而未示出點線部分。如圖7和圖SB所示，第二部件340設置在位于第一層370上方的第二層380中，并且第二部件340沿與第一縱向方向不同的第二縱向方向延伸。第二部件340包括基本上相互平行的多個對準部分340a至340j。第二部件340可以包括柵電極。該柵電極可以為諸如在替換柵極工藝中形成的犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。該多晶硅可以由諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適的沉積工藝形成。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，第二縱向方向為與X方向基本上垂直的Y方向。
[0078]如圖7、圖8A和圖8B所示的，第三部件320設置在位于第二層380上方的第三層390中，并且第三部件320沿第一縱向方向和第二縱向方向延伸。第三部件320包括沿第一縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分320a至320j以及沿第二縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分320a’至320j’。第三部件320可以包括位于掩模310中的多個開口 320a至320j和320a’至320j’。掩模310可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠或者諸如氮化硅或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用諸如形成光刻膠層、將光刻膠層曝光為圖案、烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層390以形成掩模330。然后掩模310可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層350 (例如，設置在掩模310下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，第一縱向方向與第二縱向方向基本上垂直。在一些實施例中，第一縱向方向為X方向并且第二縱向方向為與X方向基本垂直的Y方向。
[0079]本發明的重合標記并不限于上述的實施例，并且可以具有其他不同的實施例。為了簡化說明和便于本發明的每個實施例之間的比較，以下實施例的每個中的相同部件標記有相同的標號。為了更容易比較實施例之間的區別，下面的說明書將詳細描述不同實施例中的不同點并且相同的部件不再贅述。
[0080]圖9是根據本發明的各個方面用于對準位于襯底360上方的不同層的重合標記305的俯視圖。除了與重合標記300的形狀為正方形相比，重合標記305的形狀為矩形之夕卜，圖9類似于圖7。重合標記305可以位于在每個芯片邊緣的四個角部處的劃線上以節省面積，或者位于每個芯片內。圖1OA是沿圖9的切線K-K’截取的截面圖。圖1OA類似于圖8A,并且圖1OA中的截面圖僅僅不出了圖9中的切線K-K’的虛線部分,而未不出點線部分。圖1OB是沿圖9的切線L-L’截取的截面圖。圖1OB類似于圖8B，并且圖1OB中的截面圖僅示出了圖9中的切線L-L’的虛線部分，而未示出點線部分。用于重合標記305的圖9、圖1OA和圖1OB的詳細描述可以參考用于重合標記300的圖7、圖8A和圖8B的詳細描述。
[0081]圖11是根據本發明的各個方面調節多層重合對準的方法400的流程圖。應該理解，可以在方法400之前、期間以及之后，提供附加步驟并且對于方法的其他實施例，可以替換或者去掉所述的一些步驟。方法400開始于步驟402，在該步驟中提供了在位于襯底上方的第一層中的第一部件，其中，第一部件包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分。方法400進行到步驟404，在該步驟中提供了在位于第一層上方的第二層中的第二部件，其中，第二部件包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分。方法400進行到步驟406，在該步驟中提供了在位于第二層上方的第三層中的第三部件，其中，第三部件包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分。方法400進行到步驟408，在該步驟中測量第四對準部分和第二對準部分之間的X方向偏差。方法400進行到步驟410，在該步驟中根據X方向偏差計算X方向偏移值。方法400進行到步驟412，在該步驟中測量第三對準部分和第一對準部分之間的Y方向偏差。方法400進行到步驟414，在步驟414中根據Y方向偏差計算Y方向偏移值。方法400進行到步驟416，在該步驟中X方向偏移值或者Y方向偏移值用于補償重合誤差。如果重合誤差大于可接受的偏差，則方法400進一步包括重復光刻工藝。下面的論述示出了可以根據圖11的方法400測量的重合標記的實施例。
[0082]如圖3和圖4A以及圖11中的步驟402所示，方法400開始于步驟402，在該步驟中提供位于在襯底160上方的第一層170中的第一部件130，其中，第一部件130包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分130a、130b。第一部件130可以包括例如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離結構可以包括例如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料、它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。
[0083]如圖3和圖4B以及圖11中的步驟404所示，方法400進行到步驟404，在該步驟中提供了在位于第一層170上方的第二層180中的第二部件140，其中，第二部件140包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分140a、140b。第二部件140可以包括柵電極。柵電極可以為諸如在替換柵極工藝中形成的犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。多晶硅可以通過諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適的沉積工藝形成。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，Y方向與X方向基本上垂直。
[0084]如圖3A、圖4A和圖4B以及圖11中的步驟406所示，方法400進行到步驟406，在該步驟中提供了在位于第二層180上方的第三層190中的第三部件120，其中，第三部件120包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分120a、120b以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分120c、120d。第三部件120可以包括位于掩模110中的連續開口或者多個開口 120a至120d。掩模110可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠或者諸如氮化硅或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用例如形成光刻膠層、將光刻膠層曝光為圖案、烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層190以形成掩模110。然后掩模110可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層150 (例如，設置在掩模110下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，第三部件120包括形成矩形圖案或者正方形圖案的四個對準部分120a至120d。在一些實施例中，X方向與Y方向基本上垂直。
[0085]圖12B是沿圖3的切線B-B’截取的包括兩條中心線Xl和X2的截面圖。圖13B是從圖12B中的重合標記100測量的信號波形。如圖12B和圖13B以及圖11中的步驟408所示，方法400進行到步驟408，其中，測量第四對準部分120c、120d和第二對準部分140a、140b之間的X方向偏差(ΛΧ)。圖12B中的第二對準部分140a、140b的峰值信號在圖13B中表示為142a和142b，并且圖12B中的第四對準部分120c、120d的峰值信號在圖13B中表示為122c、122d。使用重合標記100來測量對準精度，獲得峰值信號122c、122d的第一平均值122’。還獲得峰值信號142a和142b的第二平均值142。計算第一平均值122’和第二平均值142之間的差值作為第四對準部分120c、120d和第二對準部分140a、140b之間的X方向偏差(Δ X)。
[0086]在一些實施例中，步驟408可以包括若干子步驟408a、408b和408c。圖14B示出了圖11中的步驟408的子步驟408a、408b和408c的具體細節。如圖12B和圖13B以及圖14B中的子步驟408a-408c所示，第一平均值122’限定與第四對準部分120c，120d平行的中心線XI。第二平均值142限定與第二對準部分140a，140b平行的中心線X2。計算第一平均值122’和第二平均值142之間的差值作為中心線Xl和中心線X2之間的X方向偏差(ΛΧ)。如圖11中的步驟410所示，方法400進行到步驟410，其中，通過X方向偏差(ΛΧ)計算X方向偏移值。X方向偏移值與X方向偏差(ΛΧ)反向，或者適于調節X方向偏差(ΛΧ)的任何數值。
[0087]圖12A是沿圖3的切線A-A’截取的包括兩條中心線Yl和Y2的截面圖。圖13A是從圖12A中的重合標記100測量的信號波形。如圖12A和圖13A以及圖11中的步驟412所示，方法400進行到步驟412，其中，測量第三對準部分120a、120b和第一對準部分130a、130b之間的Y方向偏差(ΛΥ)。圖12A中的第一對準部分130a、130b的峰值信號在圖13A中表示為132a和132b，并且圖12A中的第三對準部分120a、120b的峰值信號在圖13A中表示為122a和122b。使用重合標記100來測量對準精度，獲得峰值信號122a、122b的第三平均值122。還獲得峰值信號132a和132b的第四平均值132。計算第三平均值122和第四平均值132之間的差值作為第三對準部分120a、120b和第一對準部分130a、130b之間的Y方向偏差(Δ Y) ο
[0088]在一些實施例中，步驟412可以包括若干子步驟412a、412b和412c。圖14A示出了圖11中的步驟412的子步驟412a至412c的具體細節。如圖12A和圖13A，以及圖14A中的子步驟412a至412c所示，第三平均值122限定平行于第三對準部分120a、120b的中心線Y1。第四平均值132限定平行于第一對準部分130a、130b的中心線Y2。計算第三平均值122和第四平均值132之間的差值作為中心線Yl和中心線Y2之間的Y方向偏差(Λ Y)。如圖11中的步驟414中所示，方法400進行到步驟414，其中，通過Y方向偏差(ΛΥ)計算Y方向偏移值。Y方向偏移值與Y方向偏差(ΛΥ)反向，或者適于調節Y方向偏差(ΛΥ)的任何數值。[0089]如圖11中的步驟416所示，方法400進行到步驟416，其中，使用X方向偏移值和/或Y方向偏移值來補償重合誤差。重合誤差可以包括X方向偏差(ΔΧ)、Υ方向偏差(ΔΥ)或者它們的組合。在補償重合誤差之后，在下一次光刻工藝中調節和實施多層重合對準精度(AA)。在一些實施例中，如果重合誤差大于可接受的偏差，則方法400可以進一步包括重復光刻工藝。如果重合誤差大于可接受的偏差，則第三部件120和第一部件130之間的對準，和/或第三部件120和第二部件140之間的對準達不到要求的精度。因而，必須去除第三部件120，并且必須重復光刻工藝直到重合誤差不大于可接受的偏差。
[0090]在各種實施例中，可以通過圖5和圖6Α至圖6D的重合標記200使用方法400。如圖5和圖6Α以及圖11中的步驟402所示，方法400開始于步驟402，在該步驟中提供在位于襯底260上方的第一層270中的第一部件230，其中，第一部件230包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分230a至230t。第一部件230可以包括諸如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離結構可以包括例如的二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料、它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。
[0091]如圖5和圖6B以及圖11中的步驟404所示，該方法400進行到步驟404，在該步驟中提供在位于第一層270上方的第二層280中的第二部件240，其中，第二部件240包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分240a至240t。第二部件240可以包括柵電極。柵電極可以為諸如在替換柵極工藝中形成的犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。可以通過諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適的沉積工藝形成多晶硅。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，Y方向與X方向基本上垂直。
[0092]如圖5、圖6C和圖6D，以及圖11中的步驟406所示，方法400進行到步驟406，在該步驟中提供在位于第二層280上方的第三層290中的第三部件220，其中，第三部件220包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分220a至220t以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分220a’至220t’。第三部件220可以包括位于掩模210中的多個開口 220a至220t和220a’至220t’。掩模210可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠或者諸如氮化硅或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用例如形成光刻膠層、將光刻膠層曝光為圖案、烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層290以形成掩模210。然后掩模210可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層250 (例如，設置在掩模210下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，X方向與Y方向基本上垂直。
[0093]圖15B是沿圖5中的切線D-D’截取的包括中心線X2的截面圖，并且圖16B是從圖15B中的重合標記200測量的信號波形。圖15D是沿圖5中切線F-F’截取的包括中心線Xl的截面圖，并且圖16D是從圖15D中的重合標記200測量的信號波形。如圖15B、圖15D、圖16B和圖16D，以及圖11中的步驟408所示，方法400進行到步驟408，其中，測量第四對準部分220a’ -220t’和第二對準部分240a至240t之間的X方向偏差(ΛΧ)。圖15B中的第二對準部分240a至240t的峰值信號在圖16B中表示為242a至242t，并且圖1?中的第四對準部分220a’至220t’的峰值信號在圖16D中表示為222a’至222t’。使用重合標記200來測量對準精度，獲得峰值信號222a’至222t’的第一平均值222’。還獲得峰值信號242a至242t的第二平均值242。計算第一平均值222’和第二平均值242之間的差值作為第四對準部分220a’至220t’和第二對準部分240a至240t之間的X方向偏差(ΛΧ)。
[0094]在一些實施例中，步驟408可以包括若干子步驟408a、408b和408c。圖14B示出了圖11中的步驟408的子步驟408a至408c的具體細節。如圖15B、圖15D、圖16B和圖16D，以及圖14B中的子步驟408a至408c所示，第一平均值222’限定平行于第四對準部分220a’至220t’的中心線XI。第二平均值242限定平行于第二對準部分240a_240t的中心線X2。計算第一平均值222’和第二平均值242之間的差值作為中心線Xl和中心線X2之間的X方向偏差(ΛΧ)。如圖11中的步驟410中所示，方法400進行到步驟410，其中，通過X方向偏差(ΛΧ)計算X方向偏移值。X方向偏移值與X方向偏差(ΛΧ)反向，或者適于調節X方向偏差(ΛΧ)的任何數值。
[0095]圖15A是沿圖5中切線C-C’截取的包括中心線Y2的截面圖，并且圖16A是從圖15A中的重合標記200測量的信號波形。圖15C是沿圖5中的切線E-E’截取的包括中心線Yl的截面圖，并且圖16C是從圖15C中的重合標記200測量的信號波形。如圖15A、圖15C、圖16A和圖16C所示，方法400進行到步驟412，其中，測量第三對準部分220a至220t和第一對準部分230a至230t之間的Y方向偏差(ΛΥ)。圖15A中的第一對準部分230a至230t的峰值信號在圖16A中表示為232a至232t，并且圖15C中的第三對準部分220a至220t的峰值信號在圖16C中表示為222a至222t。使用重合標記200來測量對準精度，獲得峰值信號222a至222t的第三平均值222。還獲得峰值信號232a至232t的第四平均值232。計算第三平均值222和第四平均值232之間的差值作為第三對準部分220a至220t和第一對準部分230a至230t之間的Y方向偏差(ΛΥ)。
[0096]在一些實施例中，步驟412可以包括若干子步驟412a、412b和412c。圖14A表示圖11中步驟412的子步驟412a-412c的具體細節。如圖15A、圖15C、圖16A和圖16C以及圖14A中的子步驟412a-412c所示，第三平均值222限定平行于第三對準部分220a至220t的中心線Y1。第四平均值232限定平行于第一對準部分230a至230t的中心線Y2。計算第三平均值222和第四平均值232之間的差值作為中心線Yl和中心線Y2之間的Y方向偏差(ΛΥ)。如圖11中的步驟414中所示，方法400進行到步驟414，其中，通過Y方向偏差(ΔΥ)計算Y方向偏移值。Y方向偏移值與Y方向偏差(ΛΥ)反向，或者適于調節Y方向偏差(ΛΥ)的任何數值。
[0097]如圖11中的步驟416所示，方法400進行到步驟416，其中，使用X方向偏移值和/或Y方向偏移值來補償重合誤差。重合誤差可以包括X方向偏差(ΔΧ)、Υ方向偏差(ΔΥ)或者它們的組合。在補償重合誤差之后，在下一次光刻工藝中調節和實施多層重合對準精度(AA)。在一些實施例中，如果重合誤差大于可接受的偏差，則方法400可以進一步包括重復光刻工藝。如果重合誤差大于可接受的偏差，則第三部件220和第一部件230之間的對準和/或第三部件220和第二部件240之間的對準達不到要求的精度。因而，必須去除第三部件220，并且必須重復光刻工藝直到重合誤差不大于可接受的偏差。
[0098]在各種實施例中，可以通過圖7、圖8Α和8Β的重合標記300使用方法400。如圖7和圖8Α，以及圖11中的步驟402所示，方法400開始于步驟402，在該步驟中提供在位于襯底360上方的第一層370中的第一部件330，其中，第一部件330包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分330a至330j。第一部件330可以包括諸如淺溝槽隔離件(STI)、場氧化層(F0X)、局部硅氧化(LOCOS)部件的隔離結構和/或其他合適的隔離元件。隔離結構可以包括諸如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、低k介電材料、它們的組合的介電材料和/或其他合適的材料。
[0099]如圖7和圖8B，以及圖11中的步驟404所示，方法400進行到步驟404，在該步驟中，提供在位于第一層370上方的第二層380中的第二部件340，其中，第二部件340包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分340a至340j。第二部件340可以包括柵電極。柵電極可為諸如在替換柵極工藝中形成的犧牲柵電極。在一些實施例中，柵電極包括多晶硅。可以通過諸如低壓化學汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)的合適的沉積工藝形成多晶硅。在一些實施例中，柵電極包括諸如金屬的導電材料。在一些實施例中，Y方向與X方向基本上垂直。
[0100]如圖7、圖8A和圖8B以及圖11中的步驟406所示，方法400進行到步驟406，提供在位于第二層380上方的第三層390中的第三部件320，其中，第三部件320包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分320a至320 j以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分320a’至320j’。第三部件320可以包括位于掩模310中的多個開口 320a至320j和320a’至320j’。掩模310可以包括諸如聚合物的正性或者負性光刻膠或者諸如氮化硅或者氮氧化硅的硬掩模。可以使用例如形成光刻膠層、將光刻膠層曝光到圖案、烘焙和顯影光刻膠的合適的光刻工藝來圖案化第三層390以形成掩模310。然后掩模310可以用于將圖案(例如，接觸件)蝕刻到介電層350 (例如，設置在掩模310下面的二氧化硅)中。在一些實施例中，X方向與Y方向基本上垂直。
[0101]圖17B是沿圖7的切線H-H’截取的包括入射光的強度I以及一階衍射的強度I1和I2的截面圖。如圖17B以及圖11中的步驟408所示，方法400進行到步驟408，其中，測量第四對準部分320a’至320j’和第二對準部分340a至340j之間的X方向偏差(ΛΧ)。這里使用的重合測量原理基于經由一階或者更高階衍射檢測測量非對稱性。在一些實施例中，步驟408可以包括若干個子步驟408d、408e和408f。圖18B示出了圖11中的步驟408的子步驟408d至408f的具體細節。如圖17B以及圖18B中的子步驟408d至408f所示，檢測第四對準部分320a’-320j’`和第二對準部分340a_340j的光柵上的正向一階衍射的強度I。也檢測第四對準部分320a’至320j’和第二對準部分340a至340j的光柵上的負向一階衍射的強度12。計算第四對準部分320a’至320j’和第二對準部分340a至340j的光柵上的I1和I2的強度差，其中，X方向偏差(ΛΧ)與強度差成比例。
[0102]如果第四對準部分320a’至320j’和第二對準部分340a至340j的光柵在彼此的頂部上形成一個光柵，正向一階衍射的強度I1和負向一階衍射的強度I2相同，則在第四對準部分320a’至320j’和第二對準部分340a至340j之間不存在X方向偏差(ΛΧ)。如果在這些兩個光柵之間存在任何不對準，則這會導致強度I1和I2之間的非對稱性A ( 即，強度差)，該非對稱性A與X方向偏差(ΛΧ)成比例。這種關系可以表示為一個方程A = I1-12= Κ*ΛΧ。為了確定ΛΧ，需要首先確定比例因子K。為了解決這個問題，光柵相對于彼此平移距離d。如果不存在Λ X，則具有相對位移+d的光柵產生非對稱性A1 = K*d以及具有相對的位移-d的光柵產生非對稱性A2 = _K*d。在Λ X存在的情況下，光柵的相對位移量Δ X+d和Δ X-d產生非對稱性A1 = K* ( Λ X+d)和A2 = K* ( Λ X_d)。通過這兩個方程，可以發現ΛΧ = (^(AJA2V(A1-A2)t5因此獲得X方向偏差(ΛΧ)。如圖11中的步驟410中所示，方法400進行到步驟410，其中，通過X方向偏差(ΛΧ)計算X方向偏移值。X方向偏移值與X方向偏差(ΛΧ)反向，或者為適于調節X方向偏差(ΛΧ)的任何數值。
[0103]圖17A是沿圖7的切線G-G’截取的包括入射光的強度I以及一階衍射的強度I3和I4的截面圖。如圖17A和圖11中的步驟412所示，方法400進行到步驟412，其中，測量第三對準部分320a至320j和第一對準部分330a至330j之間的Y方向偏差(ΛΥ)。這里使用的重合測量原理基于經由一階或者更高階衍射的檢測的測量非對稱性。在一些實施例中，步驟412包括若干個子步驟412d、412e和412f。圖18A示出了圖11中的步驟412的子步驟412d至412f的具體細節。如圖17A以及圖18A中的子步驟412d_412f所示，檢測第三對準部分320a至320 j和第一對準部分330a至330 j的光柵上的正向一階衍射的強度I3O還檢測第三對準部分320a至320j和第一對準部分330a至330j的光柵上的負向一階衍射的強度I4。計算第三對準部分320a至320 j和第一對準部分330a至330 j的光柵上的I3和I4的強度差，其中，Y方向偏差(ΛΥ)與強度差成比例。
[0104]如果第三對準部分320a至320 j和第一對準部分330a至330 j的光柵在彼此的頂部上形成一個光柵，正向一階衍射的強度13和負向一階衍射的強度I4相同，則在第三對準部分320a至320 j和第一對準部分330a至330 j之間沒有Y方向偏差(ΛΥ)。如果在這些兩個光柵之間存在任何非對準，則這將導致強度I3和I4之間的非對稱性A’ (即，強度差)，該非對稱性A’與Y方向偏差(ΛΥ)成比例。這種關系可以表示為一個方程A’ = I3-14 =Κ*ΛΥ。為了確定ΛΥ，需要首先確定比例因子K’。為了解決這個問題，光柵相對于彼此平移距離d’。如果不存在Λ Y，將會具有相對位移+d’的光柵產生非對稱性A3 = K’ *d’以及具有相對位移-d的光柵產生非對稱性的A4 = -K’ *d’。在Λ Y存在的情況下，光柵的相對位移量Λ Y+d’和Λ Y-d’產生非對稱性A3 = K’ * ( Λ Y+d’)和A4 = K’ * ( Λ Y_d’ )。通過這兩個方程，可以發現AY = d’ *(A3+A4)/(A3-A4)。因此獲得Y方向偏差(ΛΥ)。如圖11中的步驟414中所示，方法400進行到步驟414，其中，通過Y方向偏差(Λ Y)計算Y方向偏移值。Y方向偏移值與Y方向偏差(ΛΥ)反向，或者為適于調節Y方向偏差(ΛΥ)的任何數值。
[0105]如圖11中的步驟416所示，方法400進行到步驟416，其中，使用X方向偏移值和/或Y方向偏移值來補償重合誤差。重合誤差可以包括X方向偏差(ΔΧ)、Υ方向偏差(ΔΥ)或者它們的組合。在補償重合誤差之后，在下一次光刻工藝中調節和實施多層重合對準精度(AA)。在一些實施例中，如果重合誤差大于可接受的偏差，則方法400可以進一步包括重復光刻工藝。如果重合誤差大于可接受的偏差，則第三部件320和第一部件330之間的對準和/或第三部件320和第二部件340之間的對準達不到要求的精度。因此，必須去除第三部件320，并且必須重復光刻工藝直到重合誤差不大于可接受的偏差。
[0106]在各種實施例中，可以通過圖9、圖1OA和圖1OB的重合標記305使用方法400。如稍前所述的，用于重合標記305的圖9、圖1OA和圖1OB的詳細描述可以參考用于重合標記300的圖7、圖8Α和圖8Β的詳細描述，因此，通過重合標記305使用的方法400還可以參考通過重合標記300使用的方法400。
[0107]本發明的重合標記和方法不限于用于襯底上的平面器件并且還可應用于非平面器件，例如，鰭式場效應晶體管(FinFET)。通過使用本發明的重合標記和方法，提高了多層重合對準的精度。由于用于檢查對準精度的不同層的部件位于襯底的相同區域上，所以本發明重合標記所需要的面積成本低于現有方法的面積成本。此外，因此該方法收集和分析真正相關的數據，本發明的方法所消耗的時間小于現有方法所消耗的時間。例如，對于檢查第一層和第三層之間的對準精度，Y方向偏差可以比X方向偏差更相關，而對于檢查第二層和第三層之間的對準精度，X方向偏差可以比Y方向偏差更相關。因此，該方法更趨于集中于第二層和第三層之間的X方向偏差，以及第一層和第三層之間的Y方向偏差。結果，可以通過使用本發明的重合標記和方法降低面積成本和時間消耗。
[0108]本發明的一種更廣泛的形式涉及一種重合標記。該重合標記包括僅沿第一縱向方向延伸的第一部件；沿與第一縱向方向不同的第二縱向方向延伸的第二部件；以及沿與所述第一縱向方向和所述第二縱向方向延伸的第三部件；其中，所述第一部件位于第一層中，所述第二部件在位于所述第一層上方的第二層中，并且所述第三部件在位于所述第二層上方的第三層中。
[0109]在一些實施例中，第一縱向方向與所述第二縱向方向基本上垂直。
[0110]在一些實施例中，第一部件包括基本上相互平行的多個對準部分。
[0111]在一些實施例中，第二部件包括基本上相互平行的多個對準部分。
[0112]在一些實施例中，第三部件包括沿所述第一縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分以及沿第二縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分。
[0113]在一些實施例中，第三部件包括形成矩形圖案或者正方形圖案的四個對準部分。
[0114]在一些實施例中，第一部件包括隔離結構。
[0115]在一些實施例中，第二部件包括柵電極。
[0116]在一些實施例中，第三部件包括位于掩模中的開口。
[0117]本發明另一種更廣泛的形式涉及一種器件。器件包括襯底；以及位于襯底上方的重合標記，其中所述重合標記包括:僅沿第一縱向方向延伸第一部件；沿與第一縱向方向不同的第二縱向方向延伸的第二部件；以及沿第一縱向方向和第二縱向方向延伸的第三部件；其中，第一部件位于第一層中，第二部件在位于第一層上方的第二層中，并且第三部件在位于第二層上方的第三層中。
[0118]在一些實施例中，第一縱向方向與第二縱向方向基本上垂直。
[0119]在一些實施例中，第一部件包括基本上相互平行的多個對準部分。
[0120]在一些實施例中，第二部件包括基本上相互平行的多個對準部分。
[0121]在一些實施例中，第三部件包括沿第一縱向方向延伸的基本相互平行的多個對準部分以及沿所述第二縱向方向延伸的基本上相互平行的多個對準部分。
[0122]本發明又一種更廣泛的形式涉及一種調節多層重合對準的方法。方法包括:提供在位于襯底上方的第一層中的第一部件，其中，第一部件包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分；提供在位于第一層上方的第二層中的第二部件，其中，第二部件包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分；提供在位于第二層上方的第三層中的第三部件，其中，第三部件包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分，以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分；測量第四對準部分和第二對準部分之間的X方向偏差；通過X-方向偏差計算X-方向偏移值；測量第三對準部分和第一對準部分之間的Y-方向偏差；通過Y-方向偏差計算Y-方向偏移值；以及使用X-方向偏移值或者Y-方向偏移值來補償重合誤差。
[0123]在一些實施例中，測量第四對準部分和第二對準部分之間的X-方向偏差的步驟包括:限定平行于第四對準部分的中心線Xl ;限定平行于所述第二對準部分的中心線X2 ；以及計算中心線Xl和X2之間的X-方向偏差。
[0124]在一些實施例中，測量第三對準部分和第一對準部分之間的Y-方向偏差的步驟包括:限定平行于第三對準部分的中心線Yl ;限定平行于第一對準部分的中心線Y2;以及計算中心線Yl和Y2之間的Y-方向偏差。
[0125]在一些實施例中，測量第四對準部分和第二對準部分之間的X-方向偏差的步驟包括:檢測第四對準部分和第二對準部分的光柵上的正向一階衍射的強度I1 ;檢測第四對準部分和第二對準部分的光柵上的負向一階衍射的強度I2 ;以及計算第四對準部分和第二對準部分的光柵上的I1和I2的強度差，其中，X-方向偏差與強度差成比例。
[0126]在一些實施例中，測量第三對準部分和第一對準部分之間的Y-方向偏差的步驟包括:檢測第三對準部分和第一對準部分的光柵上的正向一階衍射的強度I3;檢測第三對準部分和第一對準部分的光柵上的負向一階衍射的強度I4 ;以及計算第三對準部分和第一對準部分的光柵上的I3和I4強度差，其中，所述Y-方向偏差與強度差成比例。
[0127]在一些實施例中，方法進一步包括:如果重合誤差大于可接受的偏差，則重復光刻工藝。
[0128]上文概述了若干實施例的部件，使得本領域普通技術人員可以更好地理解本發明的各個方面。本領域普通技術人員應該理解，可以很容易地使用本發明作為基礎來設計或修改用于達到與這里所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優點的其他工藝和結構。本領域普通技術人員也應該意識到，這種等效構造并沒有背離本發明的精神和范圍，并且在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以進行各種變化、替換以及改變。
【權利要求】
1.一種重合標記，包括: 第一部件，僅沿第一縱向延伸； 第二部件，沿與所述第一縱向不同的第二縱向延伸；以及 第三部件，沿所述第一縱向和所述第二縱向延伸； 其中，所述第一部件位于第一層中，所述第二部件位于所述第一層上方的第二層中，并且所述第三部件位于所述第二層上方的第三層中。
2.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第一縱向與所述第二縱向基本垂直。
3.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第一部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
4.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第二部件包括:基本上相互平行的多個對準部分。
5.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第三部件包括:沿所述第一縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分以及沿所述第二縱向延伸的基本上相互平行的多個對準部分。
6.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第三部件包括形成矩形圖案或者正方形圖案的四個對準部分。
7.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第一部件包括隔離結構。
8.根據權利要求1所述的重合標記，其中，所述第二部件包括柵電極。
9.一種器件，包括: 襯底；以及 重合標記，位于所述襯底上方，其中，所述重合標記包括: 第一部件，僅沿第一縱向延伸； 第二部件，沿與所述第一縱向不同的第二縱向延伸；和 第三部件，沿所述第一縱向和所述第二縱向延伸； 其中，所述第一部件位于第一層中，所述第二部件位于所述第一層上方的第二層中，并且所述第三部件位于所述第二層上方的第三層中。
10.一種調節多層重合對準的方法，包括: 提供位于襯底上方的第一層中的第一部件，其中，所述第一部件包括僅沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第一對準部分； 提供位于所述第一層上方的第二層中的第二部件，其中，所述第二部件包括沿與X方向不同的Y方向延伸的基本上相互平行的多個第二對準部分； 提供位于所述第二層上方的第三層中的第三部件，其中，所述第三部件包括沿X方向延伸的基本上相互平行的多個第三對準部分以及沿Y方向延伸的基本上相互平行的多個第四對準部分； 測量所述第四對準部分和所述第二對準部分之間的X方向偏差； 通過所述X方向偏差計算X方向偏移值； 測量所述第三對準部分和所述第一對準部分之間的Y方向偏差； 通過所述Y方向偏差計算Y方向偏移值；以及 使用所述X方向偏移值或所述Y方向偏移值來補償重合誤差。
【文檔編號】H01L21/66GK103515357SQ201210350981
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年9月19日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】陳貞妤, 謝銘峰, 張慶裕 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司