[發明專利]掩膜版及顯微鏡讀取關鍵尺寸的方法

有效

• 申請號: 201310392104.7
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN104423145B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 宋秀海
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: G03F1/44
• 分類號: G03F1/44;G03F1/84
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

本發明涉及半導體工藝技術領域，公開了一種掩膜版及顯微鏡讀取關鍵尺寸的方法，該掩膜版上具有多組圖形單元，其中，每組圖形單元包括第一圖形和第二圖形，并在第一圖形和第二圖形上分別設置一個待測基準點，在掩膜版上的圖案復制到半導體芯片上時，通過顯微鏡讀取兩個待測基準點復制到半導體芯片上形成的兩個特定基準點，一般為重合的兩個特定基準點，則根據重合的兩個特定基準點對應的兩個待測基準點之間的距離即可獲取CD的變化值，只引入一次讀取誤差，減小了獲取的CD變化值的誤差，而且采用普通的顯微鏡即可完成關鍵尺寸變化值的讀取，大大降低了成本。

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，特別是涉及一種掩膜版及顯微鏡讀取關鍵尺寸的方法。

背景技術

半導體高壓鋁柵MOS工藝通常包括7-10層光刻工藝，光刻的目的是將掩膜版里的邏輯電路圖形，通過曝光的方法，精確的復制在硅片表面，并通過多層光刻，最終實現產品電性功能。復制邏輯電路圖形的過程有兩項指標比較關鍵，一是圖像分辨率，二是關鍵尺寸（CD:Critical dimension）的控制。對于關鍵尺寸的監控通常是采用測量制作在硅片上的特定圖案（由掩膜版上的待測圖案形成）的關鍵尺寸來完成的。如圖1所示，傳統的待測圖案由三條直角圖形，按照相同寬度，相同間距排列組成，圖形的線寬與圖形之間的間距尺寸為關鍵尺寸。實際制造過程，將監控特定圖案的關鍵尺寸CD（一般為待測圖案中的圖形線寬）的變化程度，如能滿足控制范圍要求，即表明邏輯電路圖形的關鍵尺寸已滿足設計要求，精確的復制在硅片上。

傳統的用于測量特定圖案關鍵尺寸的工具有兩種，一是目鏡測微尺，二是掃描電子顯微鏡（Scanning Electronic Microscope，簡稱SEM）。目鏡測微尺測量關鍵尺寸的方法的具體步驟為：通過單眼目鏡，觀察硅片上特定圖案的關鍵尺寸,因目鏡的鏡頭里已刻有游標尺，可通過鏡外的旋鈕裝置，改變游標尺的距離，對應特定圖案中圖形的線寬，此距離即為特定圖案的關鍵尺寸，從而確定關鍵尺寸大小。此方法適合關鍵尺寸為3微米以上的產品使用。SEM測量關鍵尺寸的方法的具體步驟為：SEM設備精密，分辨率高，放大倍率在10000倍以上，而且景深大，適合觀察表面起伏的芯片。電子顯微鏡的介質為電子束，電子束和芯片作用，可將傳導能帶的電子轟擊出，此為二次電子，因二次電子產生的數量，會受到芯片表面起伏狀況影響，所以用二次電子影像可以觀察出芯片表面的形貌特征及尺寸的大小。關鍵尺寸為1微米以下的產品較適合此方法。

高壓鋁柵MOS工藝因其高壓應用要求，一般在18V-30V，所以其圖形線寬的設計尺寸相對較大，通常關鍵尺寸（即圖形線寬）在4-6微米。目鏡測微尺測量方法測量CD,雖然適合3微米以上產品，但其有兩步操作，一是目鏡讀值，二是手動旋轉微分尺，這樣就引入兩步誤差。SEM掃描電子顯微鏡測量CD的方法雖然測量準確，但使用成本較高，測量高壓大尺寸產品有大材小用之嫌。

發明內容

本發明提供一種掩膜版及顯微鏡讀取關鍵尺寸的方法，用以解決傳統采用目鏡測微尺測量半導體芯片關鍵尺寸時誤差大，而采用掃描電子顯微鏡測量關鍵尺寸時成本高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種掩膜版，其上具有多組待測圖形單元，所述待測圖形單元包括第一圖形和第二圖形；

所述第一圖形和第二圖形上分別設置有一個待測基準點，在掩膜版上的圖形復制到半導體芯片上時，根據所述待測圖形單元中兩個待測基準點之間的距離獲取關鍵尺寸的變化值。

同時，本發明還提供一種顯微鏡讀取關鍵尺寸的方法，其特征在于，包括：

步驟100、利用顯微鏡讀取半導體芯片上特定圖形單元中的兩個特定基準點，其中，所述特定圖形單元為如上所述的掩膜版上的待測圖形單元復制到半導體芯片上的圖案，所述兩個特定基準點分別對應所述待測圖形單元中的兩個待測基準點；

步驟101、根據所述兩個待測基準點之間的距離獲取關鍵尺寸的變化值。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：