[發明專利]套刻精度檢測圖形及其使用方法

有效

• 申請號: 201110257277.9
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102969300A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 毛智彪;王劍;戴韞青
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及一種光刻技術，特別涉及一種套刻精度檢測圖形及其使用方法。

背景技術

隨著半導體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小到納米級，生產工藝也越來越復雜。在生產中各種元器件的三維結構被分解為幾十層二維的光刻圖形。為了達到良好的器件性能，各個光刻圖形不但要有精準的特征尺寸線寬，還要保證層與層之間的精確套刻(對準)。

套刻精度檢測通常是在上下兩個光刻層的圖形中各設置一個套刻精度檢測圖形，通過保持兩個套刻精度檢測圖形的相對位置的對準，來保證兩層光刻圖形的對準。常用的套刻精度檢測圖形包括內外條型(bar-in-bar)、內外箱型(box-in-box)、和先進圖像量度型(AIM)。為了減少化學機械研磨對套刻精度檢測圖形造成損傷的影響，還采用了由孔陣列構成的框式(box-in-frame，BIF)套刻精度檢測圖形，如圖1所示，該框式套刻精度檢測圖形1是由孔11密集排列而成的外輪廓呈框形的陣列。孔的尺寸與當前層的特征尺寸無關，即框式套刻精度檢測圖形中各個孔的尺寸可以與當前層的特征尺寸不同。

除了套刻精度檢測之外，另一種常用而重要的檢測是特征尺寸線寬量測。在芯片的大規模生產中保證特征尺寸線寬均勻度和穩定度對穩定產品良率有十分重要的意義。特征尺寸線寬量測是確保生產出具有均勻和穩定的特征尺寸線寬的產品的重要手段。隨著生產精度要求不斷提高，用于特征尺寸線寬量測的特征尺寸檢測圖形包括孤立圖形(單個的圖形)、半密集圖形(由孔排列成的二維陣列圖形，其中，在一維方向上以較小的空間周期排列，在另一維方向上以較大的空間周期排列，或者在二維方向上都以較小的空間周期排列)、和密集圖形(由孔排列成的二維陣列圖形，在二維方向上都以較大的空間周期排列)，空間周期為圖形尺寸與圖形間隔的比例，即孔的尺寸與相鄰孔之間間距的比例，空間周期越大，圖形排得越緊密，空間周期越小，圖形排得越松散，且特征尺寸檢測圖形中的孔的尺寸與當前層的特征尺寸相同。現有技術中，特征尺寸檢測圖形和套刻精度檢測圖形分別設置于當前層的光刻圖形的不同區域，占用的面積較大。

掃描式電子顯微鏡是量測特征尺寸線寬的主要設備。其成像原理是電子束照射在被量測物體上，在不同形貌區域產生不同數量的二次電子。收集二次電子信號并轉化成特征尺寸線寬的圖像以實現特征尺寸線寬的量測。當電子束照射在光刻膠上時，會對光刻膠造成電子照射損傷，導致光刻膠圖形變形，影響特征尺寸線寬的量測結果。為了減少對光刻膠的電子照射損傷，需要增加額外圖形用于確定特征尺寸檢測圖形的位置，由此進一步造成圖形占用面積的增加。而且每個特征尺寸檢測圖形的量測時間有限。當需要對特征尺寸檢測圖形重復量測時，量測結果會受到光刻膠的電子照射損傷的影響。現有技術的不足之處在于：由于特征尺寸檢測圖形和套刻精度檢測圖形分別放置于當層光刻圖形的不同區域，圖形所占面積大，特征尺寸量測時間過長，導致量測結果會受到光刻膠的電子照射損傷的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種內嵌有特征尺寸檢測圖形的套刻精度檢測圖形。

本發明的技術解決方案是一種套刻精度檢測圖形，用于設置在當前層的光刻圖形中，其特殊之處在于，所述套刻精度檢測圖形是由多個孔排列而成的外輪廓呈框形的圖形，其包括至少一個第一區域和一個第二區域，所述第一區域的空間周期小于第二區域的空間周期，所述孔的尺寸等于當前層的光刻圖形的特征尺寸。

作為優選：還包括至少一個孤立孔，與所述第一區域間隔設置，且所述孤立孔的空間周期小于第一區域的空間周期。

作為優選：所述第二區域的空間周期為1∶1，所述第一區域的空間周期至少在一維方向上為1∶1-1∶5，所述孤立孔的空間周期為大于等于1∶5。

作為優選：所述套刻精度檢測圖形包括兩個第一區域和一個第二區域，所述兩個第一區域分別位于所述第二區域的兩側。

作為優選：所述套刻精度檢測圖形的寬度大于2μm。

作為優選：所述當前層的光刻圖形的特征尺寸小于等于0.25μm。

作為優選：由四個所述套刻精度檢測圖形組成一個套刻精度檢測圖形組。

此外，本發明還提供了上述套刻精度檢測圖形的使用方法，包括：

使用套刻精度檢測圖形進行套刻精度檢測。

使用孤立孔、第一區域、第二區域分別作為孤立圖形、半密集圖形、密集圖形進行特征尺寸線寬量測。