專利名稱：測試光掩模板及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域，特別涉及一種測試光掩模板及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
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。進入到130納米技術(shù)節(jié)點之后，受到鋁的高電阻特性的限制，銅互連逐漸替代鋁互連成為金屬互連的主流。由于銅的干法刻蝕工藝不易實現(xiàn)，銅導線的制作方法不能像鋁導線那樣通過刻蝕金屬層而獲得?，F(xiàn)在廣泛采用的銅導線的制作方法是稱作大馬士革工藝的鑲嵌技術(shù)。該工藝在硅片上首先沉積低k值介質(zhì)層，然后通過光刻和刻蝕在介質(zhì)層中形成金屬導線槽，繼續(xù)后續(xù)的金屬層沉積和金屬層化學機械研磨制成金屬導線。化學機械研磨后的表面平坦度與金屬圖形密度關(guān)系密切。為了達到均勻的研磨效果，要求硅片上的金屬圖形密度盡可能均勻。而產(chǎn)品設(shè)計的金屬圖形密度常常不能滿足化學機械研磨均勻度要求。解決的方法是在版圖的空白區(qū)域填充冗余金屬來使版形密度均勻化。傳統(tǒng)的方法是利用人工填充冗余金屬來提高版形密度的均勻度。這種方法效率不高。先進的方法是利用模擬軟件來提高填充冗余金屬圖形設(shè)計的效率。但是現(xiàn)有方法在開發(fā)金屬層化學機械研磨工藝的效率方面，以及在快速變化的客戶產(chǎn)品圖形密度情況下預測金屬層化學機械研磨后的平坦度方面，成本較高，效率也不盡能滿足設(shè)計和開發(fā)的需求?？蛻舢a(chǎn)品圖形密度中，在給定線寬條件下，各種線條圖形的焦深工藝窗口有下列關(guān)系密集線條的焦深大于半密集線條的焦深，半密集線條的焦深大于孤立線條的焦深。 利用這個關(guān)系，在孤立線條旁邊增加輔助圖形可以擴大孤立線條的工藝窗口。為了擴大工藝窗口又不增加額外的圖形，通常會在光掩模中增加亞分辨率輔助圖形(sub-resolution assistant feature, SRAF)，亞分辨率輔助圖形在光刻膠中不形成圖形。為了減少額外的耦合電容帶給器件的負面影響，在設(shè)計冗余金屬填充時要盡可能減少冗余金屬的填充數(shù)量并且保持主圖形與冗余金屬間距盡可能大。比較大的主圖形與冗余金屬間距會導致局部區(qū)域的圖形密度不均勻，影響金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度。輔助圖形可以擴大孤立線條的光刻工藝窗口，改善金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度，但是會導致較大的額外的金屬間耦合電容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測試光掩模板及其應(yīng)用，以有效地擴大光刻工藝窗口、 提高填充冗余金屬圖形設(shè)計的效率、金屬層化學機械研磨工藝開發(fā)的效率和預測經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，降低測試光掩模的成本。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種測試光掩模板，用于測試當層金屬層的平坦度與圖形密度的關(guān)系，所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括孤立線條、孤立線條兩側(cè)的亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形、 半密集線條、密集線條和冗余圖形陣列，其中η為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。作為優(yōu)選所述孤立線條、半密集線條和密集線條的線條線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。本發(fā)明還提供一種上述測試光掩膜板的應(yīng)用，包括以下步驟獲取所述光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；通過對光刻膠中各種線條線寬的量測，獲取亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形對線條線寬影響的信息；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于半密集線條和密集線條的金屬導線槽、對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽和對應(yīng)于可分辨率輔助圖形的輔助圖形冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；化學機械研磨形成由導線金屬、冗余金屬和輔助圖形冗余金屬組成的金屬層；測量nxm個區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層的平坦度，建立金屬層化學機械研磨的工藝菜單；獲取nxm個區(qū)域的密度、相鄰區(qū)域的密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后的平坦度之間關(guān)系。作為優(yōu)選所述孤立線條、半密集線條和密集線條的線條線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能、擴大光刻工藝窗口功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模，有效地擴大光刻工藝窗口且改善金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度、有效地提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學機械研磨工藝開發(fā)的效率，有效地提高預測經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，同時可以減少光刻工藝模塊中所使用測試光掩模的成本。


圖1是本發(fā)明測試光掩模板的版圖示意圖。圖2是本發(fā)明測試光掩模板的示意圖。圖3a是本發(fā)明相同尺寸的冗余圖形陣列示意圖。
圖北是本發(fā)明不同尺寸的冗余圖形陣列示意圖。圖4是本發(fā)明測試光掩模板的應(yīng)用中金屬層化學機械研磨后的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進一步詳述在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參閱圖1所示，在本實施例中，用于測試當層金屬層的平坦度與圖形密度的關(guān)系，所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域(D11、D12、D21、D22. . . Dnm)構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括孤立線條1、孤立線條兩側(cè)的亞分辨率輔助圖形11和可分辨率輔助圖形12、半密集線條2、密集線條3和冗余圖形陣列4，所述半密集線條2和密集線條3作為監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷的監(jiān)測圖形。所述孤立線條1兩側(cè)的亞分辨率輔助圖形11和可分辨率輔助圖形12用于擴大光刻工藝窗口且改善金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度，所述孤立線條1、半密集線條2和密集線條3的線條線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。如圖3a和圖北所示，所述冗余圖形陣列4由相同尺寸或不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。上述測試光掩模板的應(yīng)用，包括以下步驟獲取所述光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；通過對光刻膠中各種線條線寬的量測，建立亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形對線條線寬影響的數(shù)據(jù)庫；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于半密集線條和密集線條的金屬導線槽、對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽和對應(yīng)于可分辨率輔助圖形的輔助圖形冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；化學機械研磨形成由導線金屬、冗余金屬和輔助圖形冗余金屬組成的金屬層，研磨后的剖面圖如圖4所示，具體為低介電常數(shù)薄膜5、導線金屬6、冗余金屬7和輔助圖形冗余金屬8 ；測量nxm個區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層的平坦度，建立金屬層化學機械研磨的工藝菜單；建立nxm個區(qū)域的密度、相鄰區(qū)域的密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后的平坦度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)客戶產(chǎn)品的圖形密度以及相鄰區(qū)域的圖形密度梯度，利用上述數(shù)據(jù)庫預測經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層平坦度和做出圖形密度調(diào)整的冗余金屬填充的設(shè)計。本發(fā)明通過使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能、擴大光刻工藝窗口功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模，有效地提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學機械研磨工藝開發(fā)的效率，有效地擴大光刻工藝窗口且改善金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度，有效地提高預測經(jīng)過化學機械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，同時可以減少光刻工藝模塊中所使用測試光掩模的成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種測試光掩模板，用于測試當層金屬層的平坦度與圖形密度的關(guān)系，其特征在于 所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括孤立線條、孤立線條兩側(cè)的亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形、半密集線條、密集線條和冗余圖形陣列，其中η為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述孤立線條、半密集線條和密集線條的線條線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟獲取所述光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；通過對光刻膠中各種線條線寬的量測，獲取亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形對線條線寬影響的信息；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于半密集線條和密集線條的金屬導線槽、對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽和對應(yīng)于可分辨率輔助圖形的輔助圖形冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；化學機械研磨形成由導線金屬、冗余金屬和輔助圖形冗余金屬組成的金屬層；測量nxm個區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后金屬層的平坦度，建立金屬層化學機械研磨的工藝菜單；獲取nxm個區(qū)域的密度、相鄰區(qū)域的密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學機械研磨后的平坦度之間關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述孤立線條、半密集線條和密集線條的線條線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當層金屬層的最小可分辨線寬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測試光掩模板，用于測試當前金屬層的平坦度與圖形密度的關(guān)系，所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括孤立線條、孤立線條兩側(cè)的亞分辨率輔助圖形和可分辨率輔助圖形、半密集線條、密集線條和冗余圖形陣列。本發(fā)明使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能、擴大光刻工藝窗口功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模板，有效的擴大光刻工藝窗口且改善金屬層化學機械研磨的局部區(qū)域平坦度、提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學機械研磨工藝開發(fā)的效率，提高預測經(jīng)過化學機械研磨后金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，同時減少光刻工藝中所使用測試光掩模的成本。
文檔編號G03F1/44GK102520578SQ20111035546
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者戴韞青, 毛智彪, 王劍 申請人:上海華力微電子有限公司