專利名稱：一種提高曝光條件準確性的量測結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體光刻曝光技術，具體涉及一種用于確定曝光條件的量測結構， 屬于半導體技術領域。
背景技術：
在半導體芯片及器件的制造過程中，通常會在晶圓表面的切割道內設置包含量測 圖形的量測結構用以確定整片晶圓的光刻曝光條件?，F有技術中，在進行光刻時，可通過只 測量位于切割道內的量測圖形來定義整片晶圓的最佳曝光條件，以及判斷其工藝窗口?，F 有技術這種只測量位于切割道內的量測圖形就能定義整片晶圓曝光條件的方法，對于晶圓 表面的平坦度要求非常高，只有當晶圓表面具有良好的平坦度時，才能保證量測圖形與芯 片內部器件區(qū)域圖形的最佳成像焦點位于同一平面上，從而通過對量測圖形的測量定義芯 片的曝光條件。為保證晶圓表面具有良好的平坦度，在半導體加工過程中，通常需要對晶圓表面 進行化學機械研磨。然而，化學機械研磨對于晶圓表面不同圖形密度的區(qū)域有不同的研磨 速率?，F有技術中，位于切割道內的量測圖形處圖形密度往往較小，遠小于芯片內部器件區(qū) 域的圖形密度。由于兩者間較大的圖形密度差異，在對整片晶圓進行化學機械研磨過程中， 對量測圖形和芯片內部器件區(qū)域圖形的研磨速率會有所不同，從而導致量測圖形和芯片內 部器件區(qū)域圖形在化學機械研磨后具有一定的高度差異，光刻曝光時，量測圖形與芯片內 部器件區(qū)域圖形的最佳成像焦點并非在同一平面上，通過對量測圖形的測量定義出來的曝 光條件，對于芯片內部區(qū)域圖形而言，并非最佳曝光條件，如果仍以測量量測圖形所定義的 曝光條件對整片晶圓進行曝光，則將導致芯片內部區(qū)域的圖形成像失敗，發(fā)生位置偏移或 引起較大的尺寸誤差，對器件功能帶來很大影響，最終影響器件良率。為解決芯片內部器件區(qū)域圖形曝光條件的準確性問題，現有方案采取的措施是增 加量測點，除量測位于切割道的量測圖形外，額外量測芯片內部的SRAM、WAT等器件區(qū)域的 圖形，通過多測量點的測量確定最佳曝光條件。然而，增加量測點勢必需要在晶圓表面增加 用于測試的區(qū)域，對于高集成度的芯片及相關器件而言，很大程度上降低了產能，對芯片以 及器件的生產，特別是高集成度芯片及器件的生產，有較大的影響。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是在不增加量測點的情況下，進一步提高光刻曝光條 件的準確性，使量測區(qū)域的量測圖形能夠更準確的反映芯片內部器件區(qū)的情況，確定最佳 曝光條件。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種提高曝光條件準確性的量測結構，包括 主圖形和啞元圖形，其中，主圖形為位于切割道用于確定光刻曝光條件的量測圖形，其特征 尺寸與芯片內部器件區(qū)域圖形的特征尺寸基本一致，可正確反映芯片內部器件區(qū)域圖形的 形狀及尺寸特征，但主圖形的圖形密度小于芯片內部器件區(qū)的圖形密度。而啞元圖形位于主圖形旁側，為正方形結構或長方形結構，啞元圖形的特征尺寸及圖形密度取決于主圖形 的特征尺寸和芯片內部器件區(qū)域的圖形密度，啞元圖形與主圖形的間隔距離則與芯片內部 器件區(qū)域的圖形密度和啞元圖形的具體數量相關，且啞元圖形的圖形密度大于芯片內部器 件區(qū)域的圖形密度，由主圖形和啞元圖形組成的量測結構整體圖形密度與芯片內部器件區(qū) 的圖形密度相近。根據本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構，其中，主圖形和啞元圖形均 為凹陷的溝槽結構，芯片內部器件區(qū)域圖形也為凹陷的溝槽結構，且主圖形與啞元圖形的 深度與芯片內部器件區(qū)域圖形的溝槽深度基本一致。啞元圖形的引入，增加了量測區(qū)域的 量測結構整體圖形密度，使由主圖形和啞元圖形組成的量測結構整體圖形密度與芯片內部 器件區(qū)域的圖形密度很相近，從而改善了化學機械拋光后主圖形與芯片內部器件區(qū)域圖形 的高度差異，使整片晶圓更加平坦化。作為又一實施方案，主圖形和啞元圖形均為凸起的線條結構，芯片內部器件區(qū)域 圖形也為凸起的線條結構，且主圖形與啞元圖形的高度與芯片內部器件區(qū)域圖形的凸起高
度基本一致。本發(fā)明的技術效果是，通過在主圖形附近引入圖形密度較大的啞元圖形來增加量 測結構的整體圖形密度，使量測結構能夠更準確的反映芯片內部的情況，保證了由主圖形 和啞元圖形組成的量測結構與芯片內部器件區(qū)域圖形具有相近的圖形密度，在化學機械拋 光過程中，對量測圖形和芯片內部器件區(qū)域圖形的研磨速率大致保持一致，化學機械拋光 后，二者擁有良好的平坦度，沒有明顯的高度差異，光刻曝光時，量測圖形與芯片內部器件 區(qū)域圖形的最佳成像焦點在同一平面上，量測圖形能夠更加精確的反映芯片內部器件區(qū)域 圖形的情況，通過測量量測圖形定義出來的曝光條件，即為芯片內部器件區(qū)域圖形的最佳 曝光條件，從而在不影響產能的情況下，無需增加量測點，即有效提高光刻曝光條件的準確 性。
圖1為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第一具體實施方式
結構示 意圖；圖2為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第二具體實施方式
結構示 意圖；圖3為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第三具體實施方式
結構示 意具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步 的詳細描述。圖1為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第一具體實施方式
結構示 意圖。如圖1所示，該提高曝光條件準確性的量測結構包括主圖形101和啞元圖形102。 其中，主圖形101為位于切割道的用于確定光刻曝光條件的量測圖形，其特征尺寸與芯片內部器件區(qū)103圖形的特征尺寸基本一致，可正確反映芯片內部器件區(qū)103圖形的形狀及 尺寸特征，但主圖形101的圖形密度小于芯片內部器件區(qū)域103的圖形密度。而啞元圖形 102位于主圖形101旁側，為正方形結構或長方形結構，啞元圖形102的特征尺寸及圖形密 度取決于主圖形101的特征尺寸和芯片內部器件區(qū)域103的圖形密度，啞元圖形102與主 圖形101的間距范圍則與芯片內部器件區(qū)域103的圖形密度和啞元圖形101的具體數量相 關，且啞元圖形102的圖形密度大于芯片內部器件區(qū)域103的圖形密度。由主圖形101和 啞元圖形102組成的量測結構整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)103的圖形密度相近。在本具體實施方式
中，主圖形101和 元圖形102均為凹陷的溝槽結構，芯片內部 器件區(qū)域103圖形也為凹陷的溝槽結構，且主圖形101與啞元圖形102的深度與芯片內部 器件區(qū)103圖形的溝槽深度基本一致，啞元圖形102為正方形結構，與主圖形101的間距大 致為2 μ m。啞元圖形102的引入，增加了量測區(qū)域的量測結構整體圖形密度，使由主圖形101 和啞元圖形102組成的量測結構的整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)域103的圖形密度很相 近，從而改善了化學機械拋光后主圖形101與芯片內部器件區(qū)域103圖形的高度差異，使整 片晶圓更加平坦化，在確定曝光條件時，由主圖形101和啞元圖形102組成的量測結構能 夠更準確的反映芯片內部器件區(qū)域103的圖形情況，保證了由主圖形101和啞元圖形102 組成的量測結構與芯片內部器件區(qū)域103圖形具有相近的圖形密度，在化學機械拋光過程 中，對由主圖形101和啞元圖形102組成的量測結構和芯片內部器件區(qū)域103圖形的研磨 速率大致保持一致，化學機械拋光后，二者具有良好的平坦度，沒有明顯的高度差異，光刻 曝光時，切割道內用于量測的主圖形101與芯片內部器件區(qū)域103圖形的最佳成像焦點在 同一平面上，量測圖形能夠更加準確的反映芯片內部器件區(qū)域103圖形情況，通過量測主 圖形101定義出來的曝光條件，即為芯片內部器件區(qū)域103圖形的最佳曝光條件，從而在不 影響產能的情況下，無需增加量測點，即有效提高光刻曝光條件的準確性。圖2為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第二具體實施方式
結構示 意圖。如圖2所示，該提高曝光條件準確性的量測結構包括主圖形201和啞元圖形202。 其中，主圖形201為位于切割道的用于確定光刻曝光條件的量測圖形，其特征尺寸與芯片 內部器件區(qū)203圖形的特征尺寸基本一致，可正確反映芯片內部器件區(qū)203圖形的形狀及 尺寸特征，但主圖形201的圖形密度小于芯片內部器件區(qū)域203的圖形密度。而啞元圖形 202位于主圖形201旁側，為正方形結構或長方形結構，啞元圖形202的特征尺寸及圖形密 度取決于主圖形201的特征尺寸和芯片內部器件區(qū)域203的圖形密度，啞元圖形202與主 圖形201的間距范圍則與芯片內部器件區(qū)域203的圖形密度和啞元圖形201的具體數量相 關，且啞元圖形202的圖形密度大于芯片內部器件區(qū)域203的圖形密度。由主圖形201和 啞元圖形202組成的量測結構整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)203的圖形密度相近。在本具體實施方式
中，主圖形201和 元圖形202均為凸起的線條結構，芯片內部 器件區(qū)域203圖形也為凸起的線條結構，且主圖形201與啞元圖形202的高度與芯片內部 器件區(qū)域203圖形的凸起高度基本一致，啞元圖形202為正方形結構，與主圖形201的間距 大致為3. 5 μ m。啞元圖形202的引入，增加了量測區(qū)域的量測結構整體圖形密度，使由主圖形201和啞元圖形202組成的量測結構的整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)域203的圖形密度很相 近，從而改善了化學機械拋光后主圖形201與芯片內部器件區(qū)域203圖形的高度差異，使整 片晶圓更加平坦化，在確定曝光條件時，由主圖形201和啞元圖形202組成的量測結構能夠 更準確的反映芯片內部器件區(qū)域203的情況，保證了由主圖形201和啞元圖形202組成的 量測結構與芯片內部器件區(qū)域203圖形具有相近的圖形密度，在化學機械拋光過程中，對 由主圖形201和啞元圖形202組成的量測結構和芯片內部器件區(qū)域203圖形的研磨速率大 致保持一致，化學機械拋光后，二者具有良好的平坦度，沒有明顯的高度差異，光刻曝光時， 切割道內用于量測的主圖形201與芯片內部器件區(qū)域203圖形的最佳成像焦點在同一平面 上，量測圖形能夠更加準確的反映芯片內部器件區(qū)域203的圖形情況，通過量測主圖形201 定義出來的曝光條件，即為芯片內部器件區(qū)域203圖形的最佳曝光條件，從而在不影響產 能的情況下，無需增加量測點，即有效提高光刻曝光條件的準確性。圖3為本發(fā)明提供的提高曝光條件準確性的量測結構第三具體實施方式
結構示 意圖。如圖3所示，該提高曝光條件準確性的量測結構包括主圖形301和啞元圖形302。 其中，主圖形301為位于切割道的用于確定光刻曝光條件的量測圖形，其特征尺寸與芯片 內部器件區(qū)303圖形的特征尺寸基本一致，可正確反映芯片內部器件區(qū)303圖形的形狀及 尺寸特征，但主圖形301的圖形密度小于芯片內部器件區(qū)域303的圖形密度。而啞元圖形 302位于主圖形301旁側，為正方形或長方形結構，啞元圖形302的特征尺寸及圖形密度取 決于主圖形301的特征尺寸和芯片內部器件區(qū)域303的圖形密度，啞元圖形302與主圖形 301的間距范圍則與芯片內部器件區(qū)域303的圖形密度和啞元圖形301的具體數量相關，且 啞元圖形302的圖形密度大于芯片內部器件區(qū)域303的圖形密度。由主圖形301和啞元圖 形302組成的量測結構整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)303的圖形密度相近。在本具體實施方式
中，主圖形301和 元圖形302均為凹陷的溝槽結構，芯片內部 器件區(qū)域303圖形也為凹陷的溝槽結構，且主圖形301與啞元圖形302的深度與芯片內部 器件區(qū)域303圖形的溝槽深度基本一致，啞元圖形302為長方形結構，與主圖形301的間距 大致為5 μ m。啞元圖形302的引入，增加了量測區(qū)域的量測結構整體圖形密度，使由主圖形301 和啞元圖形302組成的量測結構的整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)域303的圖形密度很相 近，從而改善了化學機械拋光后主圖形301與芯片內部器件區(qū)域303圖形的高度差異，使整 片晶圓更加平坦化，在確定光刻曝光條件時，由主圖形301和啞元圖形302組成的量測結 構能夠更準確的反映芯片內部器件區(qū)域303的圖形情況，保證了由主圖形301和啞元圖形 302組成的量測結構與芯片內部器件區(qū)303圖形具有相近的圖形密度，在化學機械拋光過 程中，對由主圖形301和啞元圖形302組成的量測結構和芯片內部器件區(qū)域303圖形的研 磨速率大致保持一致，化學機械拋光后，二者具有良好的平坦度，沒有明顯的高度差異，光 刻曝光時，切割道內用于量測的主圖形301與芯片內部器件區(qū)域303圖形的最佳成像焦點 在同一平面上，量測圖形能夠更加準確的反映芯片內部器件區(qū)域303的圖形情況，通過量 測主圖形301定義出來的曝光條件，即為芯片內部器件區(qū)域303圖形的最佳曝光條件，從而 在不影響產能的情況下，無需增加量測點，即有效提高光刻曝光條件的準確性。本發(fā)明所涉及的啞元圖形數量及其在主圖形旁側的分布方式可根據實際工藝需
6要具體設定，啞元圖形以及主圖形的刻蝕深度、圖形形狀及所使用光刻掩膜版的明、暗選擇 可根據實驗條件及工藝需要任意選擇，作為較佳實施方案， 元圖形及主圖形均為被刻蝕 的凹陷的溝槽結構或窗口，啞元圖形均勻的分布在主圖形旁側。 在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施例。應 當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權利要求
1.一種提高曝光條件準確性的量測結構，其包括主圖形，其特征在于，所述量測結構還 包括位于主圖形旁側的啞元圖形，且所述主圖形與啞元圖形組成的量測結構整體圖形密度 與芯片內部器件區(qū)域的圖形密度相近。
2.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述主圖形 為位于切割道內的量測圖形，用以確定整片晶圓的光刻曝光條件。
3.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述主圖形 特征尺寸與芯片內部器件區(qū)域圖形的特征尺寸基本一致。
4.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述 元圖 形為正方形結構，其特征尺寸及圖形密度取決于芯片內部器件區(qū)域的圖形密度。
5.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述 元圖 形為長方形結構，其特征尺寸及圖形密度取決于芯片內部器件區(qū)域的圖形密度。
6.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述主圖形 的圖形密度小于芯片內部器件區(qū)域的圖形密度，所述啞元圖形的圖形密度大于芯片內部器 件區(qū)域的圖形密度。
7.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述主圖形 和啞元圖形均為凹陷的溝槽結構，芯片內部器件區(qū)域圖形也為凹陷的溝槽結構，且所述主 圖形與啞元圖形的深度與芯片內部器件區(qū)域圖形的溝槽深度基本一致。
8.根據權利要求1所述的提高曝光條件準確性的量測結構，其特征在于，所述主圖形 和啞元圖形均為凸起的線條結構，芯片內部器件區(qū)域圖形也為凸起的線條結構，且所述主 圖形與啞元圖形的高度與芯片內部器件區(qū)域圖形的凸起高度基本一致。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高曝光條件準確性的量測結構，屬于半導體技術領域。該量測結構包括主圖形和啞元圖形，其中，啞元圖形位于主圖形旁側，且量測結構的整體圖形密度與芯片內部器件區(qū)域的圖形密度相近，從而保證了化學機械拋光過程中量測圖形和芯片內部器件區(qū)域圖形具有大致相同的研磨速率，使整片晶圓更加平坦化，光刻曝光時，量測圖形與芯片內部器件區(qū)域的最佳成像焦點在同一平面上，通過測量量測圖形定義出來的曝光條件即為芯片內部器件區(qū)域圖形的最佳曝光條件，從而在不影響產能的情況下，有效提高光刻曝光條件的準確性。
文檔編號G03F7/20GK102004397SQ200910195030
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權日2009年9月2日
發(fā)明者劉志成, 張辰明, 楊耀華, 胡俊 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司