TWI463530B

Trench structure and method for co-alignment of mixed optical and electron beam lithographic fabrication levels

Abstract

A method for aligning a first set of features of a fabrication level of an integrated circuit chip to an electron beam alignment target formed in a substrate and forming the first set of features using electron beam lithography and for aligning a second set of features of the same fabrication level of the integrated circuit chip to an optical alignment target formed in the substrate and forming the second set of features using photolithography, the optical alignment target itself is aligned to the electron beam alignment target. Also a method of forming and a structure of the electron beam alignment target.

TWI463530B, drawing sheet 1
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32 claims: 4 independent, 28 dependent

  1. 1
    一種混合光學與電子束微影製造層級之共對準的方法,包含形成一電子束對準目標於一基材中;在形成該電子束對準目標之後,形成一光學對準目標於該基材中,相對於該基材中之該電子束對準目標之一位置,該光學對準目標位於該基材中之一預定位置;形成一阻劑層(resist layer)於該基材上;將一光罩對準該光學對準目標或該電子束對準目標,該光罩具有透光及不透光區域之一第一圖案,該第一圖案代表一積體電路之一製造層級之一第一組特徵;將該阻劑層透過該光罩而暴露於光化輻射,以形成選擇性曝光區域於該阻劑層中,該不透光區域實質上阻擋該光化輻射,及該透光區域實質上傳送該光化輻射;相對於該電子束對準目標之該位置而設置一電子束之一起始位置(home position);將該阻劑層以一第二圖案暴露於該電子束,以形成電子束曝光區域於該阻劑層中,該第二圖案代表該積體電路之該製造層級之一第二組特徵;顯影該阻劑層,以轉移該第一及第二圖案至該阻劑層中之一阻劑圖案;分割該基材的表面為實質電子束曝光域(virtual electron exposure field);以及僅在包含特徵的該基材之每一區域中形成額外電子 束對準目標,該特徵為該第二組特徵的成員並位於在該基材之對應該實質電子束曝光域中之位置上。
  2. 2
    如請求項1所述之方法,其中沿該基材之一頂表面所測量的由該電子束對準目標佔用的一面積係沿該基材之該頂表面所測量的由該光學對準目標佔用的一面積之25至100倍。
  3. 3
    一種製造一積體電路晶片之方法,包含:形成一第一墊層於一半導體基材之一頂表面上;形成一硬遮罩層在該第一墊層之一頂表面上;於該硬遮罩層蝕刻一開口,該第一墊層之該頂表面暴露於該開口之一底部;相對於該積體電路晶片之一平面佈局,設置一第一溝渠於該基板上之一第一位置,及蝕刻該第一溝渠穿過該第一墊層至該基材中;移除該硬遮罩層與該第一墊層;形成一第二墊層於該基材之該頂表面上,及該第一溝渠之側壁與一底表面上;相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置一或多個第二溝渠分別於該基材上之一或多個第二位置,及蝕刻該一或多個第二溝渠穿過該第二墊層至該基材中;以一絕緣物至少部份填充該第一溝渠及完全填充該一或多個第二溝渠;以及 從該第一溝渠移除該絕緣物。
  4. 4
    如請求項3所述之方法,更包含:該設置該一或多第二溝渠的同時,相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置一第三溝渠於該基板上之一第三位置;該蝕刻該第一溝渠的同時,蝕刻該第三溝渠穿過該第三墊層至該基材中;以及該填充該一或多個第二溝渠的同時,以該絕緣物完全填充該第三溝渠。
  5. 5
    如請求項4所述之方法,更包含:形成一額外層於該第二墊層之頂上;相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第四位置於該額外層上;以及形成圖案於該額外層中之各該第四位置。
  6. 6
    如請求項5所述之方法,其中該形成圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於紫外光。
  7. 7
    如請求項5所述之方法,其中該形成圖案於該額外層中包含暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於電子束輻射。
  8. 8
    如請求項5所述之方法,更包含:相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第五位置於該額外層上;以及形成額外圖案於該額外層中之各該第五位置。
  9. 9
    如請求項8所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於紫外光。
  10. 10
    如請求項8所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於電子束輻射。
  11. 11
    如請求項5所述之方法,更包含:相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第五位置於該額外層上;以及形成額外圖案於該額外層中之各該第五位置。
  12. 12
    如請求項11所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於紫外光。
  13. 13
    如請求項3所述之方法,更包含:在形成該第二墊層之後與形成該一或多個第二溝渠 之前,形成一第三溝渠於該基材中,相對於該第一溝渠之該第一位置,該第三溝渠位於一第三預定位置中。
  14. 14
    如請求項13所述之方法,更包含:形成一額外層於該第二墊層之頂上;相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第四位置於該額外層上;以及形成圖案於該額外層中之各該第四位置。
  15. 15
    如請求項14所述之方法,其中該形成圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於紫外光。
  16. 16
    如請求項14所述之方法,其中該形成圖案於該額外層中包含暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於電子束輻射。
  17. 17
    如請求項14所述之方法,更包含:相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第五位置於該額外層上;以及形成額外圖案於該額外層中之各該第五位置。
  18. 18
    如請求項17所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻 劑層於紫外光。
  19. 19
    如請求項17所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於電子束輻射。
  20. 20
    如請求項14所述之方法,更包含:相對於該積體電路晶片之該平面佈局,設置第五位置於該額外層上;以及形成額外圖案於該額外層中之各該第五位置。
  21. 21
    如請求項20所述之方法,其中該形成額外圖案於該額外層中包含透過一光罩暴露該額外層之一頂表面上之一阻劑層於紫外光。
  22. 22
    如請求項3所述之方法,其中該第一溝渠從該基材之該頂表面延伸之一第一距離大於該一或多個第二溝渠從該基材之該頂表面延伸至該基材中之一第二距離。
  23. 23
    如請求項3所述之方法,更包含:該基材包含一埋藏氧化層、一矽層、及一主體,該埋藏氧化層位於該矽層與該主體之間,該矽層之一頂表面係該基材之該頂表面;該第一溝渠延伸穿過該矽層、穿過該埋藏氧化層及至 該主體中;以及該一或多個第二溝渠之每一個僅延伸穿過該矽層,以接觸該埋藏氧化層。
  24. 24
    一種積體電路結構,包含:一半導體基材;一電子束對準目標設於該基材中之一第一位置中,該第一位置定義於該積體電路之一平面設計中,該電子束對準目標包含形成於該基材中之一第一溝渠;一光學對準目標於該基材中,該光學對準目標設置於該基材中之一第二位置,該第二位置定義於該積體電路之該平面設計中,該光學對準目標包含形成於該基材中之一第二溝渠;一層於該基材中;於該層中之一第一開口設置於一第三位置中,該第三位置定義於該積體電路之該平面設計中;以及於該層中之一第二開口設置於一第四位置中,該第四位置定義於該積體電路之該平面設計中。
  25. 25
    如請求項24所述之結構,其中該第一溝渠從該基材之一頂表面延伸之一第一距離至該基材中,該第二溝渠從該基材之該頂表面延伸一第二距離至該基材中,且該第二距離係大於該第一距離。
  26. 26
    如請求項25所述之結構,其中該第一距離係大約1微米或更大,以及該第二距離係從大約10奈米至大約500奈米。
  27. 27
    如請求項25所述之結構,其中沿著該基材之該頂表面所測量的由該電子束對準目標佔用的一面積係沿該基材之該頂表面所測量的由該光學對準目標佔用之一面積的25至100倍。
  28. 28
    如請求項25所述之結構,更包含:一保護層,形成於該第一溝渠之側壁及一底部上。
  29. 29
    如請求項25所述之結構,更包含:該基材包含一埋藏氧化層於一矽層及一主體之間,該矽層之一頂表面係該基材之一頂表面;該第一溝渠延伸穿過該矽層、穿過該埋藏氧化層及至該主體中;以及該第二溝渠延伸僅穿過該矽層,且未接觸該埋藏氧化層。
  30. 30
    如請求項25所述之結構,更包含:該基材包含一埋藏氧化層、一矽層、及一主體,該埋藏氧化層位於該矽層與該主體之間,該矽層之一頂表面係該基材之該頂表面; 該第一溝渠延伸穿過該矽層、穿過該埋藏氧化層及至該主體中;以及該第二溝渠僅延伸穿過該矽層,以接觸該埋藏氧化層。
  31. 31
    一種混合光學與電子束微影製造層級之共對準的方法,包含:形成一電子束對準目標於一基材中;在形成該電子束對準目標之後,形成一光學對準目標於該基材中,相對該電子束對準目標於該基材中之一位置,該光學對準目標位於該基材中之一預定位置;形成一光阻層(photoresist layer)於該基材上;將一光罩對準該光學對準目標或該電子束對準目標,該光罩具有透光及不透光區域之一第一圖案,該第一圖案代表一積體電路之一製造層級之一第一組特徵;透過該光罩而暴露該光阻層於光化輻射,以形成具有曝光及未曝光區域之一曝光光阻層,該不透光區域實質上阻擋該光化輻射,及該透光區域實質上傳送該光化輻射;顯影該曝光光阻層,以轉移該第一圖案至該曝光光阻層;形成一電子束阻劑層於該基材上;相對於該電子束對準目標之該位置而設置一電子束之一起始位置;將該電子束阻劑層以一第二圖案暴露於該電子束,以 形成具有曝光及未曝光區域之一曝光電子束阻劑層,該第二圖案代表該積體電路之該製造層級之一第二組特徵;以及顯影該曝光電子束阻劑層,以轉移該第二圖案至該曝光電子束阻劑層。
  32. 32
    如請求項31所述之方法,其中該光學對準目標為該第一組特徵之一特徵。
Independent claims32