[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1A和1B，将描述关于转写电路图案的对准工艺。

图1A和1B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P10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P10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μm到10μm)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P10为10μm到100μm，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(宽度：几μm到10μm)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P20为10μm到100μm，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1μm)。

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：

[专利文献1]：JP 2000-252203A

[专利文献2]：JP 2000-306822A

[专利文献3]：JP 2001-44105A

[专利文献4]：JP 2001-102285A

[专利文献5]：JP 2003-209037A

[专利文献6]：JP 2005-31681A

[专利文献7]：JP 2007-73970A

[专利文献8]：JP 2004-507901A

发明内容

本申请的发明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1μm，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。