專利名稱：分析形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于制造微電子結(jié)構(gòu)的尺寸不穩(wěn)定層，例如但不局限于光刻膠層。更特別地，本發(fā)明涉及用于制造微電子結(jié)構(gòu)的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層，例如形成圖案的光刻膠層。
背景技術(shù)：
微電子結(jié)構(gòu)典型地當(dāng)使用形成圖案的光刻膠層作為掩模層時在襯底上制造。形成圖案的光刻膠層典型地掩蔽襯底(常常但不排他地半導(dǎo)體襯底)的部分，以允許襯底其他部分的區(qū)域選擇性處理。區(qū)域選擇性處理的非限制性實例包括刻蝕處理、沉積處理、等離子改性處理和離子注入處理。
隨著微電子結(jié)構(gòu)尺寸減小，在它們的制造中使用的形成圖案的光刻膠層的尺寸明顯地也必須減小。依次，隨著形成圖案的光刻膠層的尺寸減小，它們曝光所需的能量波長類似地也減小。這種減小通常是必需的，以避免當(dāng)曝光掩蓋光刻膠層并在其中形成潛影圖案時不期望的光學(xué)效應(yīng)。結(jié)果，高級光刻膠材料通常固有地對更高能量(也就是，更低波長，例如193nm)輻射源更敏感。
高級光刻膠材料對更高能量輻射源的增強(qiáng)敏感度的一個結(jié)果是，由那些材料組成的形成圖案的光刻膠層經(jīng)常也固有地對除了用于它們曝光的那些之外的更高能量輻射源更敏感。敏感度經(jīng)常表現(xiàn)為曝光于用于形成圖案的光刻膠層的掃描電子顯微線寬測量的更高能量輻射源例如電子束源時容易發(fā)生的形成圖案的光刻膠層的收縮或尺寸變化。收縮或尺寸變化可能對于包含各種類型光刻膠材料的形成圖案的光刻膠層而發(fā)生。
典型地，當(dāng)制造微電子結(jié)構(gòu)和器件時，形成圖案的光刻膠層線寬的準(zhǔn)確且有效測量的缺乏通常導(dǎo)致不可靠的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。它可能也導(dǎo)致非功能或不可靠的微電子結(jié)構(gòu)和器件。
幸運(yùn)地，抑制形成圖案的光刻膠層的收縮的方法在半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域中已知。
例如，Holscher等人在美國專利6,107,002中講授一種抑制具有也包含感光成酸劑材料的正光刻膠材料的形成圖案的光刻膠層收縮的方法。該方法規(guī)定在使用形成圖案的光刻膠層作為在那里它將另外收縮的反應(yīng)離子刻蝕掩模之前，光敏化并中和感光成酸劑材料。
另外，Ke等人在美國專利6,774,044號中講授一種在尺寸上穩(wěn)定形成圖案的光刻膠層以抑制在其掃描電子顯微線寬測量時容易發(fā)生的收縮的方法。該方法規(guī)定在其掃描電子顯微線寬測量之前形成圖案的光刻膠層的等離子處理。
盡管前述公開內(nèi)容，在某些備選環(huán)境下，形成圖案的光刻膠層使用等離子的固化可能引起固化處理期間的線寬收縮。
在半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域同樣已知的是可能在半導(dǎo)體器件制造和質(zhì)量保證時容易使用的光刻膠試驗結(jié)構(gòu)。
特別地，Seniuk等人在美國專利6,635,405號中講授一種形成圖案的光刻膠層試驗結(jié)構(gòu)，其允許處理效果例如過度曝光效果、曝光不足效果以及聚焦效果的深度的去耦。該試驗結(jié)構(gòu)包括一系列尺寸上進(jìn)展的形成圖案的光刻膠層斑，以及在另外的形成圖案的光刻膠層中相關(guān)且互補(bǔ)的一系列尺寸上進(jìn)展的孔。
微電子結(jié)構(gòu)尺寸和形成圖案的光刻膠層尺寸必然減小，作為其結(jié)果，形成圖案的光刻膠層對更高能量輻射源的敏感度也可能增加。期望的是允許形成圖案的光刻膠層尺寸的準(zhǔn)確確定而不管形成圖案的光刻膠層對更高能量輻射源的尺寸敏感度的結(jié)構(gòu)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)，一種分析該結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)以及一種分析該結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明也包括確實地包括一組指令以執(zhí)行該方法的計算機(jī)可讀介質(zhì)。結(jié)合適當(dāng)?shù)闹С炙惴?，該結(jié)構(gòu)用于當(dāng)使用引起形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化的測量裝置時確定形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸。
典型地，結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法的每個可以用于形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸的內(nèi)聯(lián)測量?！皟?nèi)聯(lián)測量”指可能直接在制造設(shè)施內(nèi)獲得的測量，而不需要略微阻止制造設(shè)施內(nèi)的工作生產(chǎn)流程。
形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層典型地是形成圖案的光刻膠層，但是本發(fā)明并不局限于此。相反地，形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層可能包括幾種尺寸不穩(wěn)定材料的任何一種。尺寸不穩(wěn)定材料的非限制性實例可能包括適當(dāng)導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料、介電材料、有機(jī)材料、無機(jī)材料和復(fù)合材料。特定材料對特定測量裝置或技術(shù)的尺寸不穩(wěn)定容易由本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒別。
另外，雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施方案考慮使用掃描電子顯微裝置的測量容易發(fā)生的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸不穩(wěn)定，本發(fā)明也并不局限于此。引起尺寸不穩(wěn)定層內(nèi)尺寸變化的其他測量裝置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。非限制性實例包括紅外、可見、紫外、x射線、熱和機(jī)械測量裝置。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括位于襯底上的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層。它具有當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸的算法相關(guān)的圖案設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括當(dāng)測量尺寸時引起形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化的裝置。它也包括用與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定尺寸的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案設(shè)計相關(guān)的算法編程的計算機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括當(dāng)使用引起形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化的裝置時測量包括形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的結(jié)構(gòu)。它也包括將形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的圖案設(shè)計與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量結(jié)構(gòu)時用來確定尺寸的算法相關(guān)。該方法最終包括執(zhí)行算法以確定尺寸。
本發(fā)明也包括確實地包括一組可由機(jī)器讀取并執(zhí)行以實現(xiàn)用于分析形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的前述方法步驟的指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)。
本發(fā)明和實施方案考慮根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層試驗結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明也考慮根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)當(dāng)其尺寸變化(也就是典型地收縮)不損害結(jié)構(gòu)的功能效用時在某些環(huán)境下也可能為功能目的而制造。


本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點在下面陳述的優(yōu)選實施方案描述的范圍內(nèi)理解。優(yōu)選實施方案描述在形成該公開內(nèi)容材料部分的附隨附圖的范圍內(nèi)理解，其中圖1顯示說明根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的第一實施方案的示意橫截面圖。
圖2顯示與圖1的示意橫截面圖相對應(yīng)的示意平面視圖。
圖3和圖4顯示說明根據(jù)本發(fā)明的兩個另外結(jié)構(gòu)的兩種另外實施方案的一對示意橫截面圖。
圖5和圖6顯示說明根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的結(jié)構(gòu)中形成圖案的光刻膠層的兩種類型的收縮的一對示意橫截面圖。
圖7顯示根據(jù)圖1和圖5中所示本發(fā)明第一實施方案的結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微測量的線寬對比掃描電子顯微測量的線數(shù)的曲線圖。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實施方案描述本發(fā)明提供一種形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)，一種分析系統(tǒng)以及一種分析方法。該結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法針對當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置時形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸的準(zhǔn)確測量。為此目的，該結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法使用與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量時用來確定尺寸的算法相關(guān)的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案設(shè)計。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的結(jié)構(gòu)的示意橫截面圖。
圖1顯示襯底10。一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d(也就是，最典型地形成圖案的光刻膠層)位于并形成在襯底10上。
襯底10可能包括在微電子制造中使用的幾種襯底的任何一種。這種襯底的非限制性實例包括半導(dǎo)體襯底、陶瓷襯底、標(biāo)線襯底、平板襯底和太陽能電池襯底。本發(fā)明在半導(dǎo)體襯底的范圍內(nèi)是期望的。半導(dǎo)體襯底可能包括幾種半導(dǎo)體材料中任何一種。非限制性實例包括硅、鍺、硅鍺合金、碳化硅、碳化硅鍺合金和化合物(例如II-VI或III-V)半導(dǎo)體材料。
實施方案也考慮襯底10可能包括與由介電層分離的形成圖案導(dǎo)體層連接或互連的半導(dǎo)體或微電子器件。半導(dǎo)體或微電子器件可能包括，但不局限于晶體管、電阻器、二極管和電容器。形成圖案的導(dǎo)體層經(jīng)常包括，但不局限于金屬(最典型地但是不排他地，銅和/或鋁金屬)、金屬合金、金屬氮化物和金屬硅化物。介電層可能包括材料，包括但不局限于無機(jī)材料例如氧化物、氮化物、氮氧化合物；有機(jī)材料例如聚合物材料；以及混合的無機(jī)成分和有機(jī)成分的復(fù)合材料。
如上所述，該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d可能包括幾種材料的任何一種，但是特別典型地包括光刻膠材料。非限制性實例包括正、負(fù)以及混合光刻膠材料。雖然也沒有限制，當(dāng)該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d包括正光刻膠材料或者(在某些已限定環(huán)境下)也包括混合光刻膠材料時，本實施方案和本發(fā)明通常提供更大的優(yōu)點。關(guān)于前述兩種光刻膠材料的優(yōu)點來源于當(dāng)由負(fù)光刻膠材料組成的形成圖案的光刻膠層將要曝光時，包括正光刻膠材料以及(在某些環(huán)境下)也包括混合光刻膠材料的形成圖案的光刻膠層還沒有曝光的觀察。
如圖1中所示，形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的每個具有相應(yīng)的線寬V1，V2，V3或V4。線寬計劃在從形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a到12b到12c最后到12d的進(jìn)展(progression)中線性增加。該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的每個與相鄰的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c或12d相隔單個間距(也就是間隔)U。
雖然，如上所述，本發(fā)明可適用于幾種襯底的任何一種，本發(fā)明在形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案尺寸的測量裝置引起的變化(也就是，典型地收縮，但是也可能增寬)包括形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案尺寸的顯著尺寸部分的環(huán)境下提供更實際的價值。因此，期望設(shè)計如圖1中所示的一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d，使得該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d中至少一個的預(yù)計測量引起的收縮基本上在其額定或設(shè)計尺寸的范圍。所以，因為例如而不限制，形成圖案的正光刻膠層收縮可能預(yù)計在大約5至大約10納米范圍，該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的線寬的典型而不限制進(jìn)展在大約10納米的進(jìn)展中并且以從大約10至大約30納米的單個間距U以V1的大約10納米開始并且V4的大約40納米結(jié)束。該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的高度尺寸不變化。它們典型地從大約1000至大約15000埃。
圖2顯示與圖1相對應(yīng)的示意平面視圖。圖2顯示襯底10，以及該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d。圖2顯示典型地包括離散且獨立試驗結(jié)構(gòu)的該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d。但是本發(fā)明并不局限于此。該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的一個或多個也可以用于制造其示意橫截面圖在圖2中所示結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步處理中容易發(fā)生的功能微電子或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
圖3和4顯示說明根據(jù)本發(fā)明的試驗結(jié)構(gòu)的另外一對實施方案的一對示意橫截面圖。
如圖3中所示試驗結(jié)構(gòu)的第二實施方案通常與圖1中所示試驗結(jié)構(gòu)的第一實施方案相關(guān)，在第一實施方案和第二實施方案使用相同襯底10的范圍內(nèi)。但是，第二實施方案使用每個具有單個線寬V并且由漸進(jìn)的間距U1，U2，U3和U4分隔的一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層13a，13b，13c，13d和13e。
如圖4中所示試驗結(jié)構(gòu)的第三實施方案通常也與圖1中所示試驗結(jié)構(gòu)的第一實施方案，以及如圖3中所示試驗結(jié)構(gòu)的第二實施方案相關(guān)，同樣在第三實施方案使用相同襯底10的范圍內(nèi)。另外，它也組合來自第一實施方案和第二實施方案的特征。它包括位于并形成在襯底10上的一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層14a，14b，14c和14d。該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層14a，14b，14c和14d具有與如圖1中所示一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d相對應(yīng)的一系列漸進(jìn)線寬V1，V2，V3和V4。它也具有與如圖3中所示第二實施方案內(nèi)的間距相對應(yīng)的一系列漸進(jìn)間距U1，U2和U3。
實施方案因此包括具有一系列線和一系列間隔的圖像形成尺寸不穩(wěn)定層，其中(1)該系列線；和(2)該系列間隔，中至少一個具有尺寸進(jìn)展(dimensional progression)。優(yōu)選地，尺寸進(jìn)展是線性尺寸進(jìn)展。而且根據(jù)本發(fā)明，以及如下面更詳細(xì)說明的，該系列線和該系列間隔包括與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定圖像形成尺寸不穩(wěn)定層尺寸的算法相關(guān)的圖案設(shè)計。
本發(fā)明因此也需要試驗結(jié)構(gòu)與基于形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化的特定約束預(yù)測的算法的匹配。
圖5和圖6顯示說明圖1的試驗結(jié)構(gòu)中一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d內(nèi)可能測量引起的收縮輪廓的一對示意橫截面圖。雖然圖5和圖6因此針對圖1試驗結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步處理(也就是掃描電子顯微線寬尺寸測量)的結(jié)果，類似的結(jié)果可以對于圖3和圖4的試驗結(jié)構(gòu)的類似進(jìn)一步處理而期望。但是，沒有說明圖3和圖4的試驗結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步處理的另外說明。
圖5顯示可能由圖1中所示一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d尺寸測量引起的收縮產(chǎn)生的一系列收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a′，12b′，12c′和12d′。在圖5中，收縮相對于每個形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a′，12b′，12c′或12d′在尺寸上是一致的。因此，如圖1中所示一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的每個的線寬尺寸減小收縮層厚度的兩倍。從而，收縮層厚度的兩倍增加到間距U的每個上。如圖5中所示，收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a′，12b′，12c′和12d′的每個具有相應(yīng)的線寬W1，W2，W3或W4。間距的每個具有相應(yīng)的間隔寬度Y1，Y2或Y3，當(dāng)相應(yīng)初始間距U也恒定時其在一致收縮條件下是常數(shù)。
圖6顯示可能作為選擇由圖1中所示一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d尺寸測量引起的收縮產(chǎn)生的另外一系列收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a″，12b ″，12c″和12d″。在圖6中，收縮不是一致且獨立于線寬的，相反地，收縮與形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c或12d的每個的尺寸成比例。在圖6中，收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a″，12b″，12c″和12d″的每個具有相應(yīng)的線寬W1′，W2′，W3′或W4′，并且前述收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的相應(yīng)對相隔間距Y1′，Y2′和Y3′。
本發(fā)明目的在于提供準(zhǔn)確的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸(也就是，典型地線寬)測量而不管圖5或圖6中所示形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的收縮。本發(fā)明通過結(jié)合(1)試驗結(jié)構(gòu)，例如但是不局限于圖1、圖3和圖4的試驗結(jié)構(gòu)；和(2)測量引起的尺寸變化，例如但是不局限于圖5和圖6中所示的那些；以及(3)當(dāng)考慮測量引起的尺寸變化特性時從測量的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸(以及可能地間距尺寸)中計算原始(也就是未測量)形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層線寬(以及可能地間距)的適當(dāng)算法來這樣做。
關(guān)于包括與形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層線寬無關(guān)的收縮常量(也就是圖5中所示)的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化，下面的分析是適當(dāng)?shù)?。首先假設(shè)根據(jù)圖1的試驗結(jié)構(gòu)，原始形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的線寬是V1，V2，V3和V4。它們?nèi)缦掠稍O(shè)計常數(shù)敘述V1＝K1V；V2＝K2V；V3＝K3V；以及V4＝K4V，其中V是期望確定的線寬且Kn(n＝1，2，3，4…)是設(shè)計系數(shù)線數(shù)。設(shè)計系數(shù)典型地提供從V1到V4增加的且整體遞增的線寬大小。典型地，K1等于一，并且在這種環(huán)境下，因此希望確定該系列中第一形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a的原始線寬V＝V1。
在如圖5中所示引起線寬變化的裝置中線寬測量之后，作為結(jié)果的線寬Wn(n＝1，2，3，4…)是W1＝K1V-S；W2＝K2V-S；W3＝K3V-S；以及W4＝K4V-S，其中S等于收縮。
根據(jù)上面的尺寸符號表示，收縮S通常可以如下計算。
S＝(Kn Wm-Km Wn)/(Km-Kn) (1)其中n和m目的在于表示一對特定的線，其可能不一定最緊密相鄰。
另外，期望確定的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的線寬V的值可以如下計算。
V＝(Wm-Wn)/(Km-Kn) (2)從實際觀點，形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層光刻法和掃描電子顯微測量法都易受處理和操作變化的影響。因此，線性回歸分析作為選擇是用于分析根據(jù)圖1和圖5的試驗結(jié)構(gòu)的收縮的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層測量數(shù)據(jù)的期望方法。實例數(shù)據(jù)的線性回歸分析在圖7中顯示。
圖7顯示圖5中所示試驗結(jié)構(gòu)的預(yù)期一致尺寸不穩(wěn)定收縮的掃描電子顯微測量的線寬對比線數(shù)的假設(shè)曲線圖。該系列測量線寬數(shù)據(jù)點線性回歸以產(chǎn)生斜率和截距。斜率與V(也就是期望測量的特征的線寬)相對應(yīng)，而截距與收縮S相對應(yīng)。如圖7中所示，對于等于10納米的額定設(shè)計線寬V1，計算的線寬V是9.91納米。另外，截距提供-7.75納米的收縮S。統(tǒng)計擬合優(yōu)度指定為R平方。它具有值0.9995，表示前述線性回歸算法與測量的收縮形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層數(shù)據(jù)點的非常好的擬合。
雖然前述實例分析從圖1的試驗結(jié)構(gòu)獲得，相關(guān)分析也可適用于圖2或圖3的試驗結(jié)構(gòu)。前述分析僅需要試驗結(jié)構(gòu)具有尺寸線性變化的至少一系列結(jié)構(gòu)(也就是線寬或間距)。
與圖6的測量試驗結(jié)構(gòu)中說明的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層比例收縮機(jī)制相關(guān)的算法的推導(dǎo)略微復(fù)雜。但是，推導(dǎo)仍然從如圖1中所示一系列增量遞增原始形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d的寬度是V1，V2，V3和V4的假設(shè)開始。它們也可能與期望測量為K1V，K2V，K3V和K4V的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的線寬V相關(guān)。對于瞬時分析，遞增線寬的該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層12a，12b，12c和12d由一系列恒定間隔寬度U的間隔分隔。因此，圖1的試驗結(jié)構(gòu)可適用于瞬時分析，但是圖3或圖4的試驗結(jié)構(gòu)不適用，因為它們都不具有恒定的間距間隔寬度U。
通常，在線寬測量之后，該系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層再次具有一系列線寬W1，W2，W3和W4(也就是，一般地Wn，其中n＝1，2，3，4…)以及一系列間隔寬度Y1，Y2，Y3和Y4(也就是，一般地Yn，其中n＝1，2，3，4…)。另外，任何特定線寬根據(jù)等式Wn＝(1-B)Vn與線寬比例收縮系數(shù)B相關(guān)。另外，相鄰形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層之間的最初恒定間距U變大，但不是線性地。根據(jù)前述定義，限定比例收縮系數(shù)B、線寬V以及恒定間距U的等式可以使用下面的數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出。首先如下定義三個連續(xù)線的測量寬度Wn，Wn+1和Wn+2，以及兩個插入間隔Yn和Yn+1。
Wn＝Vn-BVn＝(1-B)Vn＝KnV-BKnV (3)Wn+1＝(1-B)Vn+1＝Vn+1-BVn+1＝Kn+1V-BKn+1V (4)Wn+2＝(1-B)Vn+2＝Vn+2-BVn+2＝Kn+2V-BKn+2V (5)Yn＝U+_(BVn+BVn+1)＝U+_VB(Kn+Kn+1)(6)Yn+1＝U+_(BVn+1+BVn+2)＝U+_VB(Kn+1+Kn+2) (7)然后可以導(dǎo)出等式8為等式3加上等式6的兩倍；以及等式9為等式4加上等式7的兩倍，如下。
Wn+2Yn＝KnV+2U+BVKn+1 (8)Wn+1+2Yn+1＝Kn+1V+2U+BVKn+2 (9)然后可以進(jìn)一步導(dǎo)出等式10為等式4加上等式8；以及等式11為等式5加上等式9，如下。
Wn+1+Wn+2Yn＝(Kn+Kn+1)V+2U (10)Wn+2+Wn+1+2Yn+1＝(Kn+1+Kn+2)V+2U (11)然后可以最終進(jìn)一步導(dǎo)出等式12為等式10減去等式11，如下。
Wn-Wn+2+2(Yn-Yn+1)＝(Kn-Kn+2)V (12)B的值直接從等式3導(dǎo)出。V的值直接從等式12導(dǎo)出。U的值直接從等式6導(dǎo)出。它們?nèi)缦翨＝1-(Wn/(KnV)V＝(Wn-Wn+2)+2(Yn-Yn+1)/(Kn-Kn+2)U＝Y(jié)n-(0.5VB(Kn+Kn+1)其中B＝待確定的比例收縮系數(shù)；V＝待確定的線寬；U＝待確定的固定間距；Yn＝間隔n的測量間距，(n＝1，2，3，4…)；Yn+1＝間隔n+1的測量間距；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；Wn+2＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn+2的測量線寬；Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4…)；Kn+1＝線數(shù)n+1；以及Kn+2＝線數(shù)n+2。
前述分析提供三個等式和三個未知變量。解需要任何一組四個測量數(shù)據(jù)點，包括Wn，Wn+2，Yn和Yn+1。
作為假設(shè)實例，對于Kn＝2，Kn+1＝3以及Kn+2＝4，Wn＝18納米，Wn+2＝36納米，Yn＝22.5納米以及Yn+1＝23.5納米的測量值，將產(chǎn)生B＝0.1，V＝10納米以及U＝20納米的值。
前述分析針對與本發(fā)明實施方案相關(guān)的兩個實例。一個實例假設(shè)測量的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的線寬獨立恒定收縮，而另一個實例假設(shè)測量的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的線寬相關(guān)比例收縮。
本發(fā)明并不局限于圖1和3-4中說明的試驗結(jié)構(gòu)的實施方案，也不局限于上面的兩個相關(guān)算法實例。相反地，本發(fā)明也考慮測量的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的備選物理收縮特性可以認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些備選物理收縮特性可以在又與公開或作為選擇設(shè)計的試驗結(jié)構(gòu)相關(guān)的范圍另外算法中估計。給定形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的另外理論收縮機(jī)制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采取導(dǎo)致適當(dāng)算法的分析，該適當(dāng)算法又導(dǎo)致特定的試驗結(jié)構(gòu)圖案設(shè)計。
本發(fā)明也考慮任何實施方案的掃描電子顯微測量(或備選測量)方面，以及任何實施方案的算法分析方面可以在計算機(jī)輔助發(fā)明的范圍內(nèi)簡化。
在這一點上，本發(fā)明的前述計算機(jī)輔助方面可以采取完全硬件實施方案，完全軟件實施方案或即包含硬件也包含軟件元素的實施方案的形式。在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明以軟件實現(xiàn)，其包括但不局限于固件、駐留軟件、微碼等。
此外，本發(fā)明的一些方面采取可從提供程序代碼的計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)中訪問的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該介質(zhì)由計算機(jī)或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與其連接。為了該描述的目的，計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可以包含、存儲、通信、傳播或傳送程序供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與其連接的任何裝置。
介質(zhì)可以是電、磁、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的實例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計算機(jī)磁盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤和光盤。光盤的當(dāng)前實例包括壓縮盤-只讀存儲器(CD-ROM)、壓縮盤-讀/寫(CD-R/W)和DVD。
適合于存儲和/或執(zhí)行程序代碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將包括直接或通過系統(tǒng)總線間接連接到存儲元件的至少一個處理器。存儲元件可以包括在程序代碼的實際執(zhí)行期間使用的本地存儲器、大容量存儲器以及提供至少一些程序代碼的臨時存儲以便減少代碼在執(zhí)行期間必須從大容量存儲器中取回的次數(shù)的高速緩沖存儲器。
輸入/輸出或I/O設(shè)備(包括但不局限于鍵盤、顯示器、定點設(shè)備等)可以直接或通過插入I/O控制器連接到系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)適配器也可以連接到系統(tǒng)以使得數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠通過插入私有或公用網(wǎng)絡(luò)連接到其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遠(yuǎn)程打印機(jī)或存儲設(shè)備。調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器和以太網(wǎng)卡僅是當(dāng)前可用類型的網(wǎng)絡(luò)適配器的一些。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的集成計算機(jī)輔助系統(tǒng)的示意圖。集成計算機(jī)輔助系統(tǒng)包括連接到工作站84的掃描電子顯微測量裝置83。工作站84包括處理單元80、圖形用戶接口81(也就是視頻終端)以及輸入設(shè)備82(也就是鍵盤)。如圖8中所示，位于襯底10上的一系列形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層(沒有顯示)在使用掃描電子顯微裝置83時測量。根據(jù)上面的實施方案和實例，適當(dāng)算法可以存儲在處理單元80中并且當(dāng)形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層測量數(shù)據(jù)可用時自動執(zhí)行。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案和實例是本發(fā)明的說明而不是本發(fā)明的限制?？梢詫Ω鶕?jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案和實例的方法、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸和裝置進(jìn)行修正和修改，而仍然提供根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步根據(jù)附加權(quán)利要求的實施方案或?qū)嵗?br> 權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，包括形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層，其位于襯底上，并具有與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定該形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸的算法相關(guān)的圖案設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層是形成圖案的光刻膠層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中變化是與尺寸無關(guān)的常數(shù)；以及圖案設(shè)計包括由多個間隔分隔的多個線，其中多個線和多個間隔中至少之一具有線性尺寸進(jìn)展。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)，其中算法是線性回歸算法Wn＝V Kn-S其中S＝待確定的實際一致收縮；V＝待確定的實際線寬；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；以及Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其中變化成比例地依賴于尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的結(jié)構(gòu)，其中圖案設(shè)計包括由具有單個間距尺寸的多個間隔分隔的、具有線性線寬尺寸進(jìn)展的多個線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的結(jié)構(gòu)，其中算法提供當(dāng)使用指定測量線寬對Wn和Wn+2以及指定測量間距對Yn和Yn+1時下面三個等式的解B＝1-(Wn/(KnV)V＝(Wn-Wn+2)+2(Yn-Yn+1)/(Kn-Kn+2)U＝Y(jié)n-(0.5VB(Kn+Kn+1)其中B＝待確定的實際比例收縮系數(shù)；V＝待確定的實際線寬；U＝待確定的實際間距；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；Wn+2＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn+2的測量線寬；Yn＝間隔n的測量間距，(n＝1，2，3，4...)；Yn+1＝間隔n+1的測量間距；Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)；Kn+1＝線數(shù)n+1；以及Kn+2＝線數(shù)n+2。
8.一種系統(tǒng)，包括當(dāng)測量尺寸時引起形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的尺寸變化的裝置；以及用與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定尺寸的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案設(shè)計相關(guān)的算法編程的計算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中裝置包括掃描電子顯微鏡；以及形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層包括光刻膠層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中變化是與尺寸無關(guān)的常數(shù)；以及圖案設(shè)計包括由多個間隔分隔的多個線，其中多個線和多個間隔中至少之一具有線性尺寸進(jìn)展。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中算法是線性回歸算法Wn＝V Kn-S其中S＝待確定的實際一致收縮；V＝待確定的實際線寬；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；以及Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中變化與尺寸成比例；以及圖案設(shè)計包括由具有單個尺寸的多個間隔分隔的、具有線性尺寸進(jìn)展的多個線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中算法提供當(dāng)使用指定測量線寬對Wn和Wn+2以及指定測量間距對Yn和Yn+1時下面三個等式的解B＝1-(Wn/(KnV)V＝(Wn-Wn+2)+2(Yn-Yn+1)/(Kn-Kn+2)U＝Y(jié)n-(0.5VB(Kn+Kn+1)其中B＝待確定的實際比例收縮系數(shù)；V＝待確定的實際線寬；U＝待確定的實際間距；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；Wn+2＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn+2的測量線寬；Yn＝間隔n的測量間距，(n＝1，2，3，4...)；Yn+1＝間隔n+1的測量間距；Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)；Kn+1＝線數(shù)n+1；以及Kn+2＝線數(shù)n+2。
14.一種用于分析形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的方法，包括當(dāng)使用引起形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸變化的裝置時測量包括形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的結(jié)構(gòu)；將形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層的圖案設(shè)計與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量結(jié)構(gòu)時用來確定尺寸的算法相關(guān)；以及執(zhí)行該算法以確定尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中測量包括利用掃描電子顯微鏡裝置，該形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層包括形成圖案的光刻膠層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中測量包括測量其中變化與尺寸無關(guān)的該結(jié)構(gòu)；所述與圖案設(shè)計相關(guān)利用包括由多個間隔分隔的多個線的圖案設(shè)計，其中多個線和多個間隔中至少之一具有線性尺寸進(jìn)展。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中與圖案設(shè)計相關(guān)包括利用線性回歸算法Wn＝V Kn-S其中S＝待確定的實際一致收縮；V＝待確定的實際線寬；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；以及Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中測量包括測量其中變化與尺寸成比例的該結(jié)構(gòu)；所述與圖案設(shè)計相關(guān)利用包括由具有單個尺寸的多個間隔分隔的、具有線性尺寸進(jìn)展的多個線的圖案設(shè)計。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中執(zhí)行該算法提供當(dāng)使用指定測量線寬對Wn和Wn+2以及指定測量間距對Yn和Yn+1時下面三個等式的解B＝1-(Wn/(KnV)V＝(Wn-Wn+2)+2(Yn-Yn+1)/(Kn-Kn+2)U＝Y(jié)n-(0.5VB(Kn+Kn+1)其中B＝待確定的實際比例收縮系數(shù)；V＝待確定的實際線寬；U＝待確定的實際間距；Wn＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn的測量線寬；Wn+2＝形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層Kn+2的測量線寬；Yn＝間隔n的測量間距，(n＝1，2，3，4...)；Yn+1＝間隔n+1的測量間距；Kn＝線數(shù)n，(n＝1，2，3，4...)；Kn+1＝線數(shù)n+1；以及Kn+2＝線數(shù)n+2。
全文摘要
一種結(jié)構(gòu)、一種系統(tǒng)和一種方法涉及當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層尺寸的確定。該結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法使用與當(dāng)使用引起尺寸變化的裝置測量尺寸時用來確定尺寸的算法相關(guān)的形成圖案的尺寸不穩(wěn)定層圖案設(shè)計。
文檔編號H01L21/027GK1975584SQ20061014467
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者周琳, 埃里克·P.·索雷克 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司