專利名稱：光刻套刻精度的測試圖形及測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻工藝在線監(jiān)控圖形，具體涉及一種光刻套刻精 度的測試圖形。本發(fā)明還涉及一種上述測試圖形所采用的光刻套刻精度的
背景技術：
在半導體制造中，通常都會有大于一個的光刻層次，而各光刻層次間 的套刻精度的高低極大制約了最終生產(chǎn)的器件的特性和生產(chǎn)線的能力，而 在實際生產(chǎn)中為了測量而各光刻層次間的套刻精度，通常采用在兩個光刻 層次各產(chǎn)生一個矩形(通常為正方形)，然后測量兩個矩形的中心偏差來 表征光刻套刻精度。
現(xiàn)有的測量圖形主要基于光學宏觀測量，當前光刻層用光阻產(chǎn)生一個 圖形，然后前層利用臺階差或材料差產(chǎn)生另一個圖形，然后通過光學顯微 鏡放大后拍照然后進行圖形處理來測量。這種方法主要依賴于測量圖形的 對比度來進行測量。然而圖形的對比度受臺階深度，臺階形貌，形成測量 圖形的材料等等變化很大，導致測量的精度很差，極大的制約了光刻套刻 測量的精度，從而使提高光刻套刻精度，不斷縮小芯片尺寸受到嚴重阻礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種光刻套刻精度的測試圖形， 它可以降低測量信號強度和測量圖形制造工藝的相關性，從而提高測量對測量圖形的物理特征容忍度。為此，本發(fā)明還要提供一種上述測試圖形所 采用的光刻套刻精度的測量方法。
為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供了一種光刻套刻精度的測試圖 形，其被對準層的測試圖形是由多個長條組成的矩形圖形，各個長條內(nèi)部 由多個小矩形構(gòu)成。
本發(fā)明還提供了一種上述測試圖形所采用的光刻套刻精度的測量方 法，包括如下步驟
(1) 利用激光掃描；
(2) 探測衍射光。
本發(fā)明采用衍射原理測量圖形，和普通的測量圖形相比，衍射光的 分布只和整個圖形的空間周期和測量光的波長相關，而強度與圖形的反射 率、圖形形狀、臺階深度、探測光波長等相關。通過使用不同波長的激光 進行掃描，可以降低測量信號強度和測量圖形制造工藝的相關性，最終提 高測量對測量圖形的物理特征容忍度。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明的測量圖形示意圖； 圖2是本發(fā)明的測量原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的光刻套刻精度的測試圖形，如圖1的右圖所示，從宏觀上 看測量圖形與普通的套刻精度測量圖形相同，其被對準層的測試圖形是由 多個長條組成的矩形圖形。圖1的中圖是光學顯微鏡下一個長條的放大示意圖，由于光學顯微鏡的分辨率不足以分辨這些微小圖形，因此看到的仍 是一個長條。但微觀上測量圖形由一系列小矩形組成(如圖1的左圖所 示)，且矩形圖形的空間周期不小于生成該圖形的光刻層的最小設計空間 周期。
本發(fā)明的小矩形的長度應大于光刻套刻精度測量設備的極限分辨
值，且小于硅片的劃片槽寬度，其值在0.5微米到10微米之間。小矩形 的寬度應大于光刻層光刻工藝的極限分辨值，且小于光刻套刻精度測量設 備的極限分辨值，其值在0. 01微米到1微米之間。小矩形的空間周期應 大于光刻層光刻工藝的極限分辨值，且小于光刻套刻精度測量設備的極限 分辨值，其值在0.01微米到1微米之間。
本發(fā)明的測量圖形基于衍射原理進行測量，測量原理如圖2所示。和 普通的基于光學對比度進行拍照的原理不同，利用光學衍射原理，把普通 測量圖形的一個寬條分解為許多細小的矩性，從而形成衍射光柵。
本發(fā)明的光刻套刻精度的測量方法包括用激光進行掃描，然后探測 衍射光進行測量。
使用如圖1所表示的測量圖形進行測量。當前光刻層次利用光阻生成 其中一個圖形，被對準的光刻層次生成另一個對準圖形，此圖形由一系列 微小的矩形組成。測量時，可使用單波長的激光或多波長的激光對測量圖 形進行掃描,也可以使用固定波長的激光或不同波長的激光對測量圖形進 行掃描，然后收集衍射光進行測量。衍射光可以是零級衍射光，也可以是 高級衍射光。
本發(fā)明在現(xiàn)有的光學宏觀測量基礎上，當測量圖形的形貌，臺階深度發(fā)生變化時，利用衍射只和圖形周期相關的特性，利用單波長或多波長 的激光進行掃描，可以得到相對光學宏觀測量更穩(wěn)定的測量信號。
使用了本發(fā)明的測量圖形后，可以增強測量圖形對工藝的容忍度。 對于臺階深度很淺、薄膜淀積均勻性差和小線寬高對準精度的鋁布線等工 藝比普通測量圖形的精確度和穩(wěn)定性更好。
權(quán)利要求
1、一種光刻套刻精度的測試圖形，其被對準層的測試圖形是由多個長條組成的矩形圖形；其特征在于，所述的各個長條內(nèi)部由多個小矩形構(gòu)成。
2、 如權(quán)利要求1所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的長度大于光刻套刻精度測量設備的極限分辨值，且小于硅片的 劃片槽寬度。
3、 如權(quán)利要求2所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的長度在0. 5微米到10微米之間。
4、 如權(quán)利要求1所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的寬度大于光刻層光刻工藝的極限分辨值，且小于光刻套刻精度 測量設備的極限分辨值。
5、 如權(quán)利要求4所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的寬度在0. 01微米到1微米之間。
6、 如權(quán)利要求1所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的空間周期大于光刻層光刻工藝的極限分辨值，且小于光刻套刻 精度測量設備的極限分辨值。
7、 如權(quán)利要求6所述的光刻套刻精度的測試圖形，其特征在于，所 述小矩形的空間周期在0. 01微米到1微米之間。
8、 一種如權(quán)利要求1所述光刻套刻精度的測試圖形所采用的光刻 套刻精度的測量方法，其特征在于，包括如下步驟(1)利用激光掃描；(2)探測衍射光。
9、 如權(quán)利要求8所述的光刻套刻精度的測量方法，其特征在于，步 驟(1)所述的激光是單波長或多波長的激光。
10、 如權(quán)利要求8所述的光刻套刻精度的測量方法，其特征在于， 步驟(1)所述的激光是固定波長或不同波長的激光。
11、 如權(quán)利要求8所述的光刻套刻精度的測量方法，其特征在于， 步驟(1)所述的衍射光是零級衍射光或高級衍射光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光刻套刻精度的測試圖形，是由多個長條組成的矩形圖形；各個長條內(nèi)部由多個小矩形構(gòu)成。本發(fā)明還公開了一種光刻套刻精度的測量方法，包括如下步驟利用激光掃描；探測衍射光。本發(fā)明采用衍射原理測量圖形，和普通的測量圖形相比，衍射光的分布只和整個圖形的空間周期相關，而強度與圖形的反射率、圖形形狀、臺階深度、探測光波長等相關。通過使用不同波長的激光進行掃描，可以降低測量信號強度和測量圖形制造工藝的相關性，最終提高測量對測量圖形的物理特征容忍度。
文檔編號H01L21/66GK101435997SQ20071009423
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者雷 王 申請人:上海華虹Nec電子有限公司