[發明專利]倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法及系統

有效

• 申請號: 201910993367.0
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110728097B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 張利斌;韋亞一;董立松;粟雅娟
• 申請（專利權）人: 南京誠芯集成電路技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/33
• 分類號: G06F30/33
• 代理公司: 南京中盟科創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 唐紹焜

1.倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：包括步驟：

步驟S01，設計與目標圖層對標的前層衍射套刻結構：所述前層衍射套刻結構包括水平方向排布的至少兩組等周期光柵結構和垂直方向排布的至少兩組等周期光柵結構，且所述前層衍射套刻結構采用兩種等光柵圖形結構交錯排布；

設計目標圖層的衍射套刻結構：所述目標圖層的衍射套刻結構與該圖層的倒梯形或T型結構設計完全相同；所述目標圖層的衍射套刻結構包括第一衍射結構和第二衍射結構，其中所述第一衍射結構的周期為第一周期，第二衍射結構的周期為第二周期，所述第一周期與所述前層衍射套刻結構的等周期光柵結構的周期相同，所述第二周期為待測倒梯形或T型結構的周期；

步驟S02，所述目標圖層的衍射套刻結構的中心坐標與所述前層衍射套刻結構相比，分別沿平行所述前層衍射套刻結構的各組等周期光柵結構的周期排布方向偏移相同的套刻偏移量；

步驟S03，對目標圖層的所有圖形結構進行光刻和刻蝕工藝，獲取目標需要的倒梯形結構或T型結構；

步驟S04，在前層衍射套刻結構和目標層的衍射套刻結構組成的整體結構進行基于衍射的套刻標記測量，記錄在前述套刻偏移量下的正負一級衍射光強差，計算光強差與套刻偏移量之間的斜率；

步驟S05，根據前層衍射套刻結構和目標圖層衍射套刻結構的光刻薄膜結構信息，包括各個薄膜的厚度、折射率和吸光系數，再根據步驟S04得到的光強差與套刻偏移量之間的斜率建立光學仿真模型，計算待測結構尺寸變化與光強差之間的規律，繪制倒梯形或T型結構尺寸分布輪廓圖，由此計算得到由于工藝所導致的倒梯形或T型結構的寬度偏差。

2.根據權利要求1所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：步驟S01中，所述前層衍射套刻結構中的等周期光柵結構周期為500納米到100微米。

3.根據權利要求1所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：步驟S01中，所述等周期光柵結構包括水平方向周期排布的光柵結構和垂直方向周期排布的光柵結構兩種圖形結構。

4.根據權利要求3所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：步驟S01中，所述前層衍射套刻結構包括兩組水平方向周期排布的光柵結構和兩組垂直方向周期排布的光柵結構，并采用對角對稱排布，即兩組水平方向周期排布的光柵結構分別位于第一、第三象限，兩組垂直方向周期排布的光柵結構分別位于第二、第四象限。

5.根據權利要求1所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：步驟S01中，若所述第二周期為1微米至10微米，則所述第一周期與所述第二周期相同，并將其作為所述前層衍射套刻結構中等周期光柵結構的周期；

若所述第二周期為10納米至1微米，則所述第一衍射結構采用如下方式設計：所述倒梯形或T型結構按照所述第二周期排列，以5到20個第二周期為一組，作為第一周期的近似半周期，所述第一周期即為所述第二周期的10到40個周期。

6.根據權利要求1所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法，其特征在于：步驟S04中，使用至少1種探測波長，分別記錄各自探測波長下的正負一級衍射光強差，并計算光強與套刻偏移量的斜率。

7.一種應用權利要求1～6任一權利要求所述的倒梯形或T型結構的工藝質量評估方法的工藝質量評估系統，其特征在于：包括光刻機、光刻薄膜結構、套刻量測模塊以及工藝質量評估模塊；

所述光刻薄膜結構包括覆蓋在晶圓上的掩膜版及套刻標記結構，所述套刻標記結構包括前述前層衍射套刻結構和前述目標圖層的衍射套刻結構；所述目標圖層的衍射套刻結構的中心坐標與所述前層衍射套刻結構相比，分別沿平行所述前層衍射套刻結構的各組等周期光柵結構的周期排布方向偏移相同的套刻偏移量；

所述光刻機對晶圓目標圖層進行光刻和刻蝕，獲取目標需要的倒梯形或T型結構；

所述套刻量測模塊采用的是光傳感器，用于對整個光刻薄膜結構進行基于衍射的套刻標記測量；

所述工藝質量評估模塊為計算機，用于記錄所述套刻量測模塊基于衍射的套刻標記測量得到的在固定套刻偏移量下的正負一級衍射光強差，并據此計算光強差-套刻斜率；然后根據所述光刻薄膜結構信息，包括各個薄膜的厚度、折射率和吸光系數，建立光學仿真模型，計算待測結構尺寸變化與光強差之間的規律，繪制倒梯形或T型結構尺寸分布輪廓圖，由此計算得到由于工藝所導致的倒梯形或T型結構的寬度偏差。