專利名稱：重疊對準(zhǔn)圖案及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種半導(dǎo)體器件，且更具體而言，涉及一種重疊對準(zhǔn)圖案
(overlay vernier key )及其制造方法。
背景技術(shù)：
在具有疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造中，重疊(overlay)是表明形成于 前一工藝中的層和形成于目前的工藝中的層的對準(zhǔn)狀態(tài)的指標(biāo)。當(dāng)開發(fā)高集 成度的半導(dǎo)體器件時重疊是非常重要的。為了探測和校正形成于前一工藝中 的層和形成于目前的工藝中的層的對準(zhǔn)狀態(tài)，層之間的重疊通過在劃線區(qū)中 形成重疊對準(zhǔn)圖案來測量。重疊對準(zhǔn)圖案是當(dāng)在半導(dǎo)體襯底上形成預(yù)定的圖 案時用于在精確的位置對準(zhǔn)曝光掩^^莫而形成的圖案。重疊對準(zhǔn)圖案與形成于 器件形成區(qū)的圖案同時形成。
圖1A是顯示了重疊對準(zhǔn)圖案的常規(guī)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1B示出了當(dāng)測 量常規(guī)的重疊對準(zhǔn)圖案時探測的重疊測量信號。
參考圖1A,重疊對準(zhǔn)圖案IO具有長方形圖案。重疊對準(zhǔn)圖案10具有 比形成于單元區(qū)中的圖案更大的尺寸和節(jié)距。在高度集成的器件中，裕量減 小，且重疊對準(zhǔn)圖案IO不具有足夠的線寬。由此，難于采用光學(xué)重疊測量 設(shè)備測量重疊且在單元區(qū)中形成微圖案。
間隙壁雙曝光技術(shù)(Spacer Double Exposure Technique, SDET)是用于 在晶片"w"上形成在60nm以下的微圖案的方法。SDET方法包括步驟 在襯底上形成偽圖案、在偽圖案的側(cè)表面形成具有間隙壁形狀的蝕刻掩模、 去除偽圖案、和由蝕刻掩模形成微圖案和重疊對準(zhǔn)圖案。
如圖1B所示，當(dāng)利用SDET方法形成重疊對準(zhǔn)圖案時，間隙壁形狀的 蝕刻掩模在劃線區(qū)形成于偽圖案(未示出)的側(cè)壁，劃線區(qū)大于單元區(qū)。在 劃線區(qū)中的蝕刻掩模的尺寸與單元區(qū)中的蝕刻掩模的尺寸相同。由使用蝕刻 掩模形成的重疊對準(zhǔn)圖案20具有遠(yuǎn)大于適當(dāng)線寬的線寬。如圖1B所示，因 為重疊測量信號太弱而不能被光學(xué)重疊測量設(shè)備探測，光學(xué)重疊測量設(shè)備不
能察覺對比度差異。如果重疊對準(zhǔn)圖案20形成以具有大到足以被光學(xué)重疊 測量設(shè)備測量的厚度，則存在由重疊對準(zhǔn)圖案20的尺寸和單元區(qū)中的圖案 的尺寸的差異所導(dǎo)致的問題。因此，重疊對準(zhǔn)圖案被要求具有足夠的尺寸的 結(jié)構(gòu)以被光學(xué)重疊測量設(shè)備測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式提供了一種重疊對準(zhǔn)圖案，且另一實施方式提供了一 種制造該重疊對準(zhǔn)圖案的方法。本實施方式的重疊對準(zhǔn)圖案提供了精確的重 疊測量和重疊一交正。
在一個實施方式中，提供了一種界定重疊對準(zhǔn)圖案的半導(dǎo)體襯底，所述
襯底包括在村底上界定的單元區(qū)和劃線區(qū)；和形成于襯底的劃線區(qū)且排列 以形成一形狀的多個對準(zhǔn)圖案，每個對準(zhǔn)圖案具有中空的形狀。
優(yōu)選地，多個對準(zhǔn)圖案靠近排列以生成強(qiáng)到足以被重疊測量設(shè)備探測的 信號。
優(yōu)選地，由多個對準(zhǔn)圖案形成的形狀為多邊形形狀，每個對準(zhǔn)圖案的中 空形狀為中空的多邊形形狀。
優(yōu)選地，對準(zhǔn)圖案具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。 在另一實施方式中，制造重疊對準(zhǔn)圖案的方法包括在半導(dǎo)體襯底上順 序?qū)盈B圖案層和絕緣層，在半導(dǎo)體襯底上界定了單元區(qū)和劃線區(qū)。通過構(gòu)圖 絕緣層來部分地暴露圖案層來形成絕緣層圖案。間隙壁形狀的蝕刻掩模形 成，從而在絕緣層圖案的兩側(cè)表面形成絕緣層和蝕刻選擇性。絕緣層圖案被 移除。通過蝕刻圖案層并利用蝕刻掩模作為硬掩模，對準(zhǔn)圖案形成為中空的 多邊形形狀。
優(yōu)選地，對準(zhǔn)圖案在半導(dǎo)體襯底上彼此對準(zhǔn)排列以形成多邊形結(jié)構(gòu)的側(cè) 邊，且靠近排列從而生成強(qiáng)到足以被重疊測量設(shè)備探測的信號。
優(yōu)選地，絕緣層可以包括氧化物層，且圖案層可以包括導(dǎo)電材料。 優(yōu)選地，絕緣層可以通過濕法蝕刻移除。
優(yōu)選地，蝕刻掩?？梢孕纬梢栽趩卧獏^(qū)和劃線區(qū)中具有相同的厚度。


結(jié)合附圖，從以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它實施方式、特征和其
他優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚地被理解，在附圖中
圖1A是顯示常規(guī)的對準(zhǔn)圖案的結(jié)構(gòu)的示意圖IB是顯示當(dāng)測量常規(guī)的重疊對準(zhǔn)圖案時探測的重疊測量信號的曲線
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的重疊對準(zhǔn)圖案的結(jié)構(gòu)的平面
圖3是顯示當(dāng)測量根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的重疊對準(zhǔn)圖案時探測的 重疊測量信號的曲線圖；且
圖4A、 4B、 5A、 5B、 6A、 6B、 7A、 7B是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的 優(yōu)選實施方式的重疊對準(zhǔn)圖案的制造方法的視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式。在附圖中，放大了層和區(qū)域 的厚度以提供清晰的圖示。在以下的描述中，相同或相似的元件由相同的參 考標(biāo)號指示，即使它們被繪制在不同的圖中。
參考圖2,本發(fā)明的重疊對準(zhǔn)圖案具有長方形圖案結(jié)構(gòu)，其具有多個排 列為多邊形(例如矩形)形狀的對準(zhǔn)圖案112。
多個對準(zhǔn)圖案112彼此對準(zhǔn)排列，在其之間界定有間隙，從而形成多邊 形圖案結(jié)構(gòu)的側(cè)邊。每個對準(zhǔn)圖案112可以形成為中空的矩形形狀。多個對 準(zhǔn)圖案112靠近排列以生成強(qiáng)到足以被光學(xué)重疊測量設(shè)備探測的信號。
對準(zhǔn)圖案112的接近排列是需要的，因為每個對準(zhǔn)圖案112具有小的尺 寸，從而信號不能被光學(xué)重疊測量設(shè)備測量。在本發(fā)明中，因為多個對準(zhǔn)圖 案112被靠在一起排列，生成了強(qiáng)的信號(如圖3所示)，從而可以測量重 疊對準(zhǔn)圖案的總體形狀。重疊測量設(shè)備的測量在多邊形圖案結(jié)構(gòu)側(cè)沿C-D 軸(如圖2所示)進(jìn)行。優(yōu)選地，對準(zhǔn)圖案112包括導(dǎo)電材料，從而容易被 重疊測量設(shè)備測量。優(yōu)選的是兩個相鄰的對準(zhǔn)圖案112之間的間隙被設(shè)定具 有一尺度，該尺度能夠在用于測量與各個對準(zhǔn)圖案112相關(guān)的重疊的光之間 產(chǎn)生相長干涉。
對準(zhǔn)圖案112具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。因此， 這樣的重疊對準(zhǔn)圖案結(jié)構(gòu)可以防止由對準(zhǔn)圖案112和形成于單元區(qū)中的圖案 的尺寸差異導(dǎo)致的讀取誤差。結(jié)果，可以實現(xiàn)更精確的重疊測量和重疊校正。圖4A到7B是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的重疊對準(zhǔn)圖 案的制造方法的視圖。具體而言，圖4B、 5B、 6B和7B分別是示出圖4A、 5A、 6A和7A中的劃線區(qū)的平面圖。
參考圖4A和4B,在晶片或半導(dǎo)體襯底100上方順序沉積圖案層102和 絕緣層104,在晶片或半導(dǎo)體襯底IOO上界定了單元區(qū)和劃線區(qū)。通過在絕 緣層104上涂布光致抗蝕劑層且對其構(gòu)圖，形成光致抗蝕劑層圖案106。光 致抗蝕劑層圖案106界定了在劃線區(qū)中形成重疊對準(zhǔn)圖案的工藝過程中形成 對準(zhǔn)圖案的區(qū)域。圖案層102包括導(dǎo)電材料以容易被重疊測量設(shè)備測量。雖 然在圖中未示出，但是光致抗蝕劑層圖案沿單元區(qū)中的線排列。如圖4B所 示，光致抗蝕劑層圖案106在劃線區(qū)中排列為多邊形(例如，矩形)形狀。 在一個實施方式中，絕緣層104可以包括氧化物層。
參考圖5A和5B，利用光致抗蝕劑層圖案106作為掩模蝕刻絕緣層，以 形成絕緣層圖案108。圖案層102被絕緣層圖案108部分地暴露。蝕刻掩模 IIO形成為間隙壁形狀，其圍繞絕緣層圖案108的暴露的表面。蝕刻掩模110 包括絕緣層和具有蝕刻選擇性的材料(例如，氮化物層)。
蝕刻掩模110形成于包括絕緣層圖案108的半導(dǎo)體襯底100的前表面上。 通過進(jìn)行間隙壁蝕刻工藝，比如"回蝕刻"，蝕刻掩模110形成為間隙壁形 狀，以圍繞絕緣層圖案108的暴露的表面。
蝕刻掩模110用作蝕刻工藝中的硬掩模層，用于形成對準(zhǔn)圖案。優(yōu)選的 是，蝕刻掩模IIO形成以在單元區(qū)和劃線區(qū)中具有相同的厚度。
參考圖6A和6B，除了蝕刻掩模110之外，絕緣層圖案108被移除。絕 緣層圖案108可以利用濕法蝕刻移除。因為蝕刻掩模IIO具有比絕緣層更高 的蝕刻選擇性，所以蝕刻掩模IIO沒有被移除。通過這樣的蝕刻工藝，如圖 6B所示，暴露了圖案層102，且蝕刻掩模IIO保留以形成中空的多邊形(例 如矩形)形狀。
參考圖7A和7B,通過蝕刻圖案層102同時使用蝕刻掩模110作為硬掩 模，重疊對準(zhǔn)圖案形成為多個對準(zhǔn)圖案112。重疊對準(zhǔn)圖案形成以具有長方 形圖案結(jié)構(gòu)。換言之，如圖7B所示，多個對準(zhǔn)圖案112彼此對準(zhǔn)排列，在 其之間界定有間隙，以形成多邊形(例如矩形)圖案結(jié)構(gòu)的側(cè)邊。每個對準(zhǔn) 圖案112形成為中空多邊形(例如矩形)形狀。
多個對準(zhǔn)圖案112靠近設(shè)置以生成強(qiáng)到足以被光學(xué)重疊測量設(shè)備探測的信號。
對準(zhǔn)圖案112的接近排列是需要的，因為每個對準(zhǔn)圖案112具有太小的 尺寸，從而信號不能被光學(xué)重疊測量設(shè)備測量。在本發(fā)明中，因為多個對準(zhǔn)
圖案112被靠在一起排列，生成了可探測到的信號(如圖3所示)，從而可 以由重疊測量設(shè)備在多邊形圖案結(jié)構(gòu)側(cè)沿C-D軸(如圖2所示)測量重疊 對準(zhǔn)圖案的總體形狀。
優(yōu)選的是，兩個相鄰的對準(zhǔn)圖案112之間的間隙被設(shè)定具有能夠在用于 測量與各個對準(zhǔn)圖案112相關(guān)的重疊的光之間產(chǎn)生相長干涉的尺度。對準(zhǔn)圖 案112具有與形成于單元區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。
如從以上的描述中明顯的，根據(jù)本發(fā)明的重疊對準(zhǔn)圖案及其制造方法， 防止了由對準(zhǔn)圖案和形成于單元區(qū)中的圖案的尺寸差異導(dǎo)致的讀取誤差。因 此，可以實現(xiàn)更精確的重疊測量和重疊校正。
雖然為了說明的目的披露了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員可以理解，在不脫離由權(quán)利要求所披露的本發(fā)明的精神和范圍的情況 下，可以作出各種修改、添加和替換。
本申請要求于2006年6月28日提交的韓國專利申請No. 10-2006-58932 的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容引入于此作為參考。
權(quán)利要求
1、一種界定重疊對準(zhǔn)圖案的半導(dǎo)體襯底，包括在所述襯底上界定的單元區(qū)和劃線區(qū)；和形成于所述襯底的劃線區(qū)且排列以形成一形狀的多個對準(zhǔn)圖案，每個所述對準(zhǔn)圖案具有中空的形狀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中所述多個對準(zhǔn)圖案靠近排列以生成強(qiáng) 到足以被重疊測量設(shè)備探測的信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的襯底，其中由所述多個對準(zhǔn)圖案形成的形狀為多 邊形形狀，每個所述對準(zhǔn)圖案的中空形狀為中空的多邊形形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中所述對準(zhǔn)圖案具有與形成于所述單元 區(qū)中的圖案相同的尺寸和節(jié)距。
5、 一種制造重疊對準(zhǔn)圖案的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成圖案層和絕緣層，在所述半導(dǎo)體襯底上界定了單元 區(qū)和劃線區(qū)；蝕刻所述絕緣層來形成絕緣層圖案以部分地暴露所述圖案層； 在所述絕緣層圖案的側(cè)壁上形成間隙壁；選擇性移除所述絕緣層圖案同時留下所述間隙壁，以獲得間隙壁形狀的 蝕刻〗奄4莫；和利用所述間隙壁形狀的蝕刻掩模來蝕刻所述圖案層，從而形成具有中空 形狀的對準(zhǔn)圖案。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中每個所述對準(zhǔn)圖案具有中空的多邊形 形狀，并且所述對準(zhǔn)圖案在所述半導(dǎo)體襯底上;f皮此對準(zhǔn)排列以形成多邊形結(jié) 構(gòu)的側(cè)邊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述對準(zhǔn)圖案靠近排列從而生成強(qiáng)到 足以被重疊測量設(shè)備探測的信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述絕緣層包括氧化物層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述圖案層包括導(dǎo)電材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述絕緣層通過濕法蝕刻移除。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述間隙壁形狀蝕刻掩模形成以在所 述單元區(qū)和所述劃線區(qū)中具有相同的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種重疊對準(zhǔn)圖案(overlay vernier key)及其制造方法。重疊對準(zhǔn)圖案包括半導(dǎo)體襯底，所述襯底包括在襯底上界定的單元區(qū)和劃線區(qū)；和形成于半導(dǎo)體襯底的劃線區(qū)中且排列為多邊形形狀的多個對準(zhǔn)圖案。每個對準(zhǔn)圖案具有中空的多邊形形狀。
文檔編號H01L21/00GK101097903SQ20071010346
公開日2008年1月2日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者趙炳浩, 高晟瑀 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司