電性對準標記組及其用法的製作方法

2023-06-07 10:26:26

專利名稱：電性對準標記組及其用法的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種對準標記組及其使用方法。本發明特別是關於一種使用電性特徵的對準標記組及其使用方法。
背景技術：
光刻技術是在半導體工藝中會影響關鍵尺寸(critical dimension)的關鍵步驟。 一般說來，電路圖案是在光刻過程中，通過將光罩上的圖案先轉移至一光致抗蝕劑層上，然後在後續蝕刻過程中，再將光致抗蝕劑層上的圖案轉移至下方的材料層中，例如介電層或是金屬層。因此，需要在晶圓或是在下方的材料層中安排有數個標記，以增加當程與前程間的迭對準確性。為了增加產率(yield)，對準標記與迭對標記(alignment and overlay marks)通常位會在晶圓上或在材料層上。舉例而言，在晶圓正式量產前，先會將具有對準標記的測試晶圓置於生產線中，用來測試對位的準確性。在光刻過程中，光罩與晶圓首先會使用一組通常是靠近邊緣或是位於晶圓表面切割道上的當程對準標記與前程對準標記，通過曝光機臺來對準。然後曝光機臺偵測當程對準標記與前程對準標記，並在實際曝光步驟前，由曝光機臺分析反射光訊號，以獲得所需的對準精確度。一般的對準標記包含一組蝕刻入晶圓表面材料層的溝渠。一方面，「前程」是指在前一個步驟中所處理的材料層或是晶圓。另一方面，「當程」 是指在當下的步驟中所處理的另一材料層或是另一片晶圓。在曝光後，在晶圓上的光致抗蝕劑層隨後進行顯影過程，而形成光致抗蝕劑圖案。 在實際將光致抗蝕劑圖案轉移至下方材料層的蝕刻操作前，重要的是要檢查由顯影過的光致抗蝕劑圖案所定義的電路圖案特徵，是否與先前已經形成在晶圓上的電路圖案特徵完美匹配(match)，否則，先前已經形成在晶圓上的電路圖案特徵就會失效。因此才必須要檢查對準的精確度。接著，當程對準標記與前程對準標記間的偏差距離(offset distances)，即可使用儀器來測量，藉此來調整曝光參數與顯影參數。然而，前述的現有技藝卻有一些致命的應用缺點。首先，因為對準標記與迭對標記是使用儀器，例如曝光機臺或是迭對儀器來偵測，此等對準標記與迭對標記應該算是一種 「光學」的標記，因此必須在尺寸上夠大或是數量上夠多，才會有實際上的效果。然而本領域技藝人員都知道，在半導體元件的臨界尺寸不斷被要求要持續縮小下，晶圓的表面越來越珍貴，所以能夠留給尺寸過大的對準標記與迭對標記的面積自然是越來越少。其次，由於對準標記與迭對標記算是一種光學的標記，所以只有在透明或是半透明的情況下才會有應用價值與實際上的效果。然而，若是有太多的層彼此層迭(stack)在一起，於是會造成對準標記與迭對標記有幾乎會不能偵測到的問題，特別是在基材或是彼此層迭的多層的透明程度很差時，也就是不透明的情況。因此，仍然需要一種新穎的對準標記或是迭對標記來克服目前這些限制或是問題。

發明內容
因此，本發明提出一種新穎的電性對準標記組(electrical alignment markset)，以取代傳統的光學對準標記組。本發明新穎的電性對準標記組特別適用於多個層迭物件間相對位置的偵測，例如層迭的晶圓。本發明新穎的電性對準標記組包含頂標記(top mark)、底標記(bottommark)與視情況需要的至少一個中介標記(middle mark)。頂標記位於頂晶圓上，並包含多個墊，例如第一墊、第二墊、第三墊與第四墊，頂標記還包含與位於頂晶圓中並與第一墊以及第二墊電連接的至少一監督介層道(monitoring via)。底標記位於底晶圓中，並包含彼此電連接的第一底墊與第二底墊。頂晶圓與底晶圓一起形成一晶圓組。一方面，第一底墊對應監督介層道，而另一方面，第二底墊對應第三墊與第四墊，使得當頂標記與底標記彼此對準時，監督介層道得以通過第一底墊以及第二底墊同時電連接至第三墊與第四墊。視情況需要的中介標記是位於至少一中介晶圓中，並包含一中介監督介層道 (middle monitoring via) >一第一中介層道(first middle via)與一第二中介層道 (second middle via) 0中介監督介層道對應於個別的監督介層道與第一底墊。第一中介層道對應於個別的第二底墊與第三墊。第二中介層道對應於個別的第二底墊與第四墊，使得當頂標記、中介標記與底標記彼此同時對準時，監督介層道得以通過中介標記同時電連接至第三墊與第四墊。本發明又提出一種使用電性對準標記組的方法。此方法適合用來對準晶圓層迭 (wafer stack)。首先，提供一晶圓層迭。晶圓層迭包含具有一頂標記的一頂晶圓與具有一底標記的一底晶圓。頂標記與底標記得以彼此對應。其次，調整頂晶圓與底晶圓間的相對位置，使得頂標記與底標記實質上彼此相互接觸。接著，在頂標記上施加一電性訊號 (electrical signal)，而獲得一電性讀數(electrical reading)。再來，最佳化電性讀數以實質上將晶圓層迭加以對準。於一優選實施例中，電性讀數是經由參考一資料庫而逐漸最佳化用以實質上對準晶圓層迭。另一方面，本發明方法亦可以用來決定晶圓層迭中是否遭受有生產上的問題，或是對準不良的問題。本發明其中一個特徵在於，使用對準標記來量測當程與前程間的電性讀數。再者， 是使用電性的方式而非光學的方式來進行量測。換句話說，本發明新穎的電性對準標記組對於需要對準的基材是不透明的或是有太多層的情況下依然適用。再來還有一點，本發明新穎的電性對準標記組，相較於傳統的對準標記組要小的多，因此可以節省下更多寶貴的面積供半導體元件使用。


圖1所示為本發明電性對準標記組的示意圖。圖2所示為本發明具有中介標記的電性對準標記組的示意圖。圖3A-圖5所示為本發明用來對準晶圓層迭的方法。其中，附圖標記說明如下
權利要求
1.一種電性對準標記組，其特徵在於包含一頂標記，其包含一起位於一頂晶圓的一第一墊、一第二墊、一第三墊與一第四墊，與位於該頂晶圓中並與該第一墊以及該第二墊電連接的至少一監督介層道；以及位於一底晶圓的一底標記，其包含彼此電連接的一第一底墊與一第二底墊，其中該頂晶圓與該底晶圓一起形成一晶圓層迭，而該第一底墊對應該監督介層道，而該第二底墊對應該第三墊與該第四墊。
2.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該頂標記包含多個監督介層道。
3.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該監督介層道位於該第一墊、該第二墊、該第三墊與該第四墊其中至少兩個間。
4.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該監督介層道的直徑實質上為15 微米-50微米。
5.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該第一底墊在形狀上對應該監督介層道。
6.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該第二底墊的面積大於該第三墊與該第四墊的任何一個。
7.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於更包含位於至少一中介晶圓中的一中介標記，其包含一中介監督介層道、一第一中介層道與一第二中介層道，其中該中介監督介層道對應於個別的該監督介層道與該第一底墊、該第一中介層道對應於個別的該第二底墊與該第三墊、該第二中介層道對應於個別的該第二底墊與該第四墊，使得當該頂標記、該至少一中介標記與該底標記彼此對準時，該監督介層道得以通過該中介標記同時電連接至該第三墊與該第四墊。
8.如權利要求7所述的電性對準標記組，其特徵在於該中介監督介層道、該第一中介層道與該第二中介層道其中至少一個具有多個導電通道。
9.如權利要求7所述的電性對準標記組，其特徵在於該晶圓層迭包含多個該中介晶圓。
10.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於該晶圓層迭包含一矽通孔。
11.如權利要求1所述的電性對準標記組，其特徵在於當該頂標記與該底標記彼此對準時，該監督介層道得以通過該第一底墊同時電連接至該第三墊與該第四墊。
12.—種用來對準一晶圓層迭的方法，其特徵在於包含提供一晶圓層迭，其包含具有一頂標記的一頂晶圓與具有一底標記的一底晶圓，其中該頂標記與該底標記彼此對應；調整該頂晶圓與該底晶圓間的一相對位置，使得該頂標記與該底標記彼此接觸；在該頂標記上施加一電性訊號，而獲得一電性讀數；以及最佳化該電性讀數以實質上對準該晶圓組。
13.如權利要求12所述的用來對準一晶圓層迭的方法，其特徵在於該頂標記包含位於該頂晶圓的一第一墊、一第二墊、一第三墊與一第四墊，以及包含位於該頂晶圓中並與該第一墊以及該第二墊電連接的至少一監督介層道，該底標記包含彼此電連接的一第一底墊與一第二底墊，其中該第一底墊對應該監督介層道，而該第二底墊對應該第三墊與該第四墊， 使得當該頂標記與該底標記彼此對準時，該監督介層道得以通過該第一底墊同時電連接至該第三墊與該第四墊以得到該電性讀數。
14.如權利要求12所述的用來對準一晶圓層迭的方法，其特徵在於更包含提供具有一中介標記的至少一中介晶圓，該中介標記包含一中介監督介層道、一第一中介層道與一第二中介層道，其中該中介監督介層道對應於個別的該監督介層道與該第一底墊、該第一中介層道對應於該第二底墊與該第三墊、該第二中介層道對應於個別的該第二底墊與該第四墊，使得當該頂標記、該至少一中介標記與該底標記彼此對準時，該監督介層道得以通過該至少一中介標記同時電連接至該第三墊與該第四墊以得到該電性讀數。
15.如權利要求12所述的用來對準一晶圓層迭的方法，其特徵在於更包含當該電性讀數無法通過調整該晶圓層迭中的該相對位置而最佳化時，判定該晶圓層迭中的至少一晶圓遭受一生產問題。
16.如權利要求12所述的用來對準一晶圓層迭的方法，其特徵在於更包含當該電性讀數得以通過調整該晶圓層迭中的該相對位置而最佳化時，排除該晶圓層迭有一生產問題。
全文摘要
本發明公開了一種電性對準標記組及其使用方法。此電性對準標記組包含一頂標記與一底標記。頂標記包含位於頂晶圓的多個墊，以及與這些墊所電連接的監督介層道。底標記包含多個底墊，有的與監督介層道對應，而有的與此等墊對應。多個底墊彼此電連接，使得當頂標記與底標記彼此對準時，監督介層道得以通過此等底墊同時電連接多個墊。
文檔編號H01L21/68GK102222661SQ20111008670
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月7日 優先權日2010年4月8日
發明者任興華 申請人:南亞科技股份有限公司