半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括对准标记。在对准标记上扫描探测束，以检测对准标记的位置坐标，并且该对准标记包括以第一预定间隔、沿扫描检测束的第一方向布置的多个条标记。多个条标记中的每个包括沿与第一方向正交的第二方向布置的多个互连标记，并且在设计限制的范围内，多个互连标记中的相邻两个互连标记之间的第一空隙比所述检测束的波长更短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有用于光刻工艺、光刻方法的对准标记的半导体器件，以及制 造半导体器件的方法。
技术介绍
当制造具有多层结构的半导体器件时，各个层之间的对准精度大大地影响半导体 器件的性能和质量。为此，在制造工艺、生产工程发展及生产线的技术发展中，对准精度的 改善和处理是重要的问题。在光刻工艺中，形成的具有不同元件的各个层需要相互对准。在 光刻工艺中，通过使用具有照射系统、驱动系统及传送系统的曝光设备，基于在光敏树脂层 (在下文中，称为光致抗蚀剂层)上转写的期望电路图案来曝光硅晶片。当将下一个电路图 案转写在曝光层上时，曝光设备需要以高精度将下一个电路图案与曝光层对准。该曝光设 备使用先前形成在硅晶片上的对准标记来对准下一个电路图案。参考图IA和1B，将描述关 于转写电路图案的对准工艺。图IA和IB是示出在光刻工艺中的曝光工艺的构思示意图。参考图1A，曝光设备 将探测束扫描到硅晶片上，以检测在硅晶片上形成的对准标记的位置。该曝光设备根据对 准标记的检测位置来确定转写在硅晶片上的第一层(在下文中，称为对准目标层)电路图 案的位置。参考图1B，该曝光设备在对准目标层上曝光并转写第二层(在下文中，称为对准 层)电路图案。如所述的，在光刻工艺中，基于对准目标层的检测位置来对准该对准层，并通过定 量地检查对准精度，制造期望的电路。对准精度很大程度上取决于曝光设备确定对准目标 层的位置时的精度。即，对准精度很大程度上取决于曝光设备将探测束扫描到对准标记上 以检测对准标记的位置时的对准标记的检测精度。就曝光设备来说，该精度被称为对准测 量精度。虽然对准测量精度取决于曝光设备的对准测量机构的精度，但是它在很大程度上 也取决于对准标记本身的结构。参考图2和3，将描述用于对准电路图案的对准标记的示例。图2是示出用于检 测转写的电路图案的X坐标的对准标记100的结构示例的图。参考图2，对准标记100具 有以预定间隔PlO布置的多个条标记101。曝光设备在X测量方向上扫描探测束，并且指 定对准标记的位置，以检测转写电路图案的X坐标。探测束的扫描方向在下文中被称为测 量方向。多个条标记101以预定间隔PlO沿X测量方向布置。条标记101的形状为具有在 X测量方向上的短边(宽度几ym到 ομπι)和在与X测量方向垂直的非测量方向上的长 边的长方形。此外，相邻条标记101之间的间隔PlO为10 μ m到100 μ m,并且对准标记100 的条标记101的数目为几个到几十个。图3是示出用于检测转写电路图案的Y坐标的对准标记200的示例的示意图。参 考图3，对准标记200具有以预定间隔P20布置的多个条标记201。曝光设备在Y测量方向 上扫描探测束，并且指定对准标记的位置，以检测转写电路图案的Y坐标。多个条标记201 以预定间隔P20沿Y测量方向布置。条标记201的形状为具有在Y测量方向上的短边(宽4度几ym到ΙΟμπι)和在与Y测量方向垂直的非测量方向上的长边的长方形。此外，相邻 两个条标记201之间的间隔Ρ20为10 μ m到100 μ m,对准标记200的条标记201的数目为 几个到几十个。近年来，随着半导体器件的小型化，形成为电路图案的图案尺寸被限制(设计限 制)，以便避免在诸如干法蚀刻和化学机械抛光(CMP)的制造方法中的缺陷。在干法蚀刻时 的蚀刻速率和在CMP中的抛光量根据图案尺寸而改变。为此，如果对准标记的图案尺寸不 同于其他电路元件的图案尺寸，则由于对准标记与普通图案之间的蚀刻速率或者在CMP中 的抛光量不同而产生缺陷。为了避免这种缺陷，对准标记需要具有受到设计限制的图案尺 寸(例如，标记宽度小于ι μ m)。在专利文献1到专利文献8中，将描述与对准标记有关的技术。引用列表JP2000--252203AJP2000--306822AJP2001--44105AJP2001--102285AJP2003--209037AJP2005--31681AJP2007--73970AJP2004--507901A
技术实现思路
本申请的专利技术人已经认识到如下情况。如果将对准标记的标记宽度限制为小于 1 μ m，则会使标记的光学图像的分辨率劣化以及在对准测量中增加误差。为此，对准测量精 度和对准精度的劣化使得难以实现半导体器件的性能改善及高质量保证。本申请的专利技术人研究了形成的具有基于设计限制(规则)确定的标记宽度的对准 标记的问题。参考图4至7，将描述具有标记宽度小于1 μ m的标记的分辨率检查结果。图 4和6示出用于实验测定的对准标记。图5和7示出基于图4和6示出的对准标记的对准 测量精度的实验测定的结果。在这里，检查不具有基于设计限制确定的标记宽度的对准标记100 (见图4)的对 准测量精度和具有基于设计限制确定的标记宽度的对准标记300的(见图6)对准测量精 度。参考图4，在对准标记100中，在测量方向上具有标记宽度为6 μ m的九个条标记101在 测量方向上以20 μ m的间隔布置。图5示出用于对准标记100的对准测量残差3 σ值的研 究结果。另一方面，参考图6，在对准标记300中，在测量方向上具有标记宽度为0. 3μπι的 九个条标记301在测量方向上以20 μ m的间隔布置。图7示出用于对准标记300的对准测 量残差3σ值的检查结果。通常，如果对准测量残差3σ值接近于根据曝光设备的台性能(stage performance)计算的适当值，则确定测量误差为最小(在该实验中，适当值为20到25nm)。 比较图5和7示出的结果，用于对准标记300的测量残差3 σ值为50nm，并且与用于对准标 记100的值(大约25nm)相比，精度低几乎两倍。如上所述，如果将标记的标记宽度限制为小于1 μ m，则对准测量精度低，这会导致 低对准精度。因此，在遵守设计限制时，需要改善并确保对准精度。因此，本专利技术的目的在于提供一种，其中，在遵守设计限 制时，能够改善测量精度或对准精度。在本专利技术的一方面中，半导体器件包括对准标记。将探测束扫描到对准标记上，以 便检测对准标记的位置坐标，并且对准标记包括以第一预定间隔沿扫描检测束的第一方向 布置的多个条标记。多个条标记中的每个包括沿与第一方向正交的第二方向布置的多个互 连标记，并且在设计限制的范围内多个互连标记中的相邻两个之间的第一空隙短于检测束 的波长。在本专利技术的另一方面，通过以下方法来实现半导体器件的制造方法在具有光致 抗蚀剂层的半导体衬底上形成的第一对准标记上照射并扫描检测束；由检测束的反射强度 来检测第一对准标记的坐标位置；基于检测到的坐标位置来调整半导体衬底的位置；在第 一对准标记和包括第二对准标记的具有预定电路图案的掩模上形成的第二对准标记上，照 射并扫描探测束；由检测束的反射强度来检测第一和第二对准标记的坐标位置；基于检测 到的坐标位置来调整半导体衬底和掩模的相对位置；以及对在半导体衬底的光致抗蚀剂层 上的电路图案进行曝光。第一对准标记包括以第一预定间隔沿扫描检测束的第一方向布置 的多个第一条标记，并且多个第一条标记中的每个包括沿与第一方向正交的第二方向布置 的多个第一互连标记。在设计限制的范围内多个第一互连标记中的相邻两个之间的第一空 隙短于检测束的波长。根据本专利技术，在遵守设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括对准标记的半导体器件，其中，在所述对准标记上扫描检测束，以便检测所述对准标记的位置坐标，其中，所述对准标记包括以第一预定间隔、沿扫描所述检测束的第一方向布置的多个第一条标记，其中，所述多个第一条标记中的每个包括沿与所述第一方向正交的第二方向布置的多个第一互连标记，以及其中，在设计限制的范围内，所述多个第一互连标记中的相邻两个第一互连标记之间的第一空隙比所述检测束的波长短。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫坂满美，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]