CN102969300B - 套刻精度检测图形及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种套刻精度检测图形及其使用方法，用于设置在当前层的光刻图形中，所述套刻精度检测图形是由多个孔排列而成的外轮廓呈框形的图形，其包括至少一个第一区域和一个第二区域，所述第一区域的空间周期小于第二区域的空间周期，所述孔的尺寸等于当前层的光刻图形的特征尺寸。由于本发明采用套刻精度检测图形内嵌特征尺寸图形，本发明的优点是减少了芯片生产中特征尺寸和套刻精度检测图形所占用的面积，避免了特征尺寸检测图形受电子辐照损伤而影响特征尺寸检测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻技术，特别涉及一种套刻精度检测图形及其使用方法。
背景技术
随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小到纳米级，生产工艺也越来越复杂。在生产中各种元器件的三维结构被分解为几十层二维的光刻图形。为了达到良好的器件性能，各个光刻图形不但要有精准的特征尺寸线宽，还要保证层与层之间的精确套刻(对准)。
套刻精度检测通常是在上下两个光刻层的图形中各设置一个套刻精度检测图形，通过保持两个套刻精度检测图形的相对位置的对准，来保证两层光刻图形的对准。常用的套刻精度检测图形包括内外条型(bar-in-bar)、内外箱型(box-in-box)、和先进图像量度型(AIM)。为了减少化学机械研磨对套刻精度检测图形造成损伤的影响，还采用了由孔阵列构成的框式(box-in-frame，BIF)套刻精度检测图形，如图1所示，该框式套刻精度检测图形1是由孔11密集排列而成的外轮廓呈框形的阵列。孔的尺寸与当前层的特征尺寸无关，即框式套刻精度检测图形中各个孔的尺寸可以与当前层的特征尺寸不同。
除了套刻精度检测之外，另一种常用而重要的检测是特征尺寸线宽量测。在芯片的大规模生产中保证特征尺寸线宽均匀度和稳定度对稳定产品良率有十分重要的意义。特征尺寸线宽量测是确保生产出具有均匀和稳定的特征尺寸线宽的产品的重要手段。随着生产精度要求不断提高，用于特征尺寸线宽量测的特征尺寸检测图形包括孤立图形(单个的图形)、半密集图形(由孔排列成的二维阵列图形，其中，在一维方向上以较小的空间周期排列，在另一维方向上以较大的空间周期排列，或者在二维方向上都以较小的空间周期排列)、和密集图形(由孔排列成的二维阵列图形，在二维方向上都以较大的空间周期排列)，空间周期为图形尺寸与图形间隔的比例，即孔的尺寸与相邻孔之间间距的比例，空间周期越大，图形排得越紧密，空间周期越小，图形排得越松散，且特征尺寸检测图形中的孔的尺寸与当前层的特征尺寸相同。现有技术中，特征尺寸检测图形和套刻精度检测图形分别设置于当前层的光刻图形的不同区域，占用的面积较大。
扫描式电子显微镜是量测特征尺寸线宽的主要设备。其成像原理是电子束照射在被量测物体上，在不同形貌区域产生不同数量的二次电子。收集二次电子信号并转化成特征尺寸线宽的图像以实现特征尺寸线宽的量测。当电子束照射在光刻胶上时，会对光刻胶造成电子照射损伤，导致光刻胶图形变形，影响特征尺寸线宽的量测结果。为了减少对光刻胶的电子照射损伤，需要增加额外图形用于确定特征尺寸检测图形的位置，由此进一步造成图形占用面积的增加。而且每个特征尺寸检测图形的量测时间有限。当需要对特征尺寸检测图形重复量测时，量测结果会受到光刻胶的电子照射损伤的影响。现有技术的不足之处在于：由于特征尺寸检测图形和套刻精度检测图形分别放置于当层光刻图形的不同区域，图形所占面积大，特征尺寸量测时间过长，导致量测结果会受到光刻胶的电子照射损伤的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种内嵌有特征尺寸检测图形的套刻精度检测图形。
本发明的技术解决方案是一种套刻精度检测图形，用于设置在当前层的光刻图形中，其特殊之处在于，所述套刻精度检测图形是由多个孔排列而成的外轮廓呈框形的图形，其包括至少一个第一区域和一个第二区域，所述第一区域的空间周期小于第二区域的空间周期，所述孔的尺寸等于当前层的光刻图形的特征尺寸。
作为优选：还包括至少一个孤立孔，与所述第一区域间隔设置，且所述孤立孔的空间周期小于第一区域的空间周期。
作为优选：所述第二区域的空间周期为1∶1，所述第一区域的空间周期至少在一维方向上为1∶1-1∶5，所述孤立孔的空间周期为大于等于1∶5。
作为优选：所述套刻精度检测图形包括两个第一区域和一个第二区域，所述两个第一区域分别位于所述第二区域的两侧。
作为优选：所述套刻精度检测图形的宽度大于2μm。
作为优选：所述当前层的光刻图形的特征尺寸小于等于0.25μm。
作为优选：由四个所述套刻精度检测图形组成一个套刻精度检测图形组。
此外，本发明还提供了上述套刻精度检测图形的使用方法，包括：
使用套刻精度检测图形进行套刻精度检测。
使用孤立孔、第一区域、第二区域分别作为孤立图形、半密集图形、密集图形进行特征尺寸线宽量测。
与现有技术相比，由于本发明在套刻精度检测图形中加入了特征尺寸检测图形的设计元素，使得该图形既能作为套刻精度检测图形使用，又能作为特征尺寸检测图形使用，因而本发明的优点是减少了芯片生产中特征尺寸检测图形和套刻精度检测图形所占用的面积，节省的面积可用于放置其他的监测和测试图形，避免了特征尺寸检测图形受电子辐照损伤而影响特征尺寸检测的问题。
附图说明
图1是现有技术套刻精度检测图形的结构。
图2是本发明套刻精度检测图形的结构。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
图2示出了本发明的较佳实施例的套刻精度检测图形结构，该套刻精度检测图形设置在当前层的光刻图形中，所述套刻精度检测图形5是由多个孔排列而成的外轮廓呈框形的图形，其包括至少一个第一区域3和一个第二区域4，所述第一区域3的空间周期小于第二区域4的空间周期，所述孔的尺寸等于当前层的光刻图形的特征尺寸。与本实施例中，所述套刻精度检测图形5包括两个第一区域3和一个第二区域4，所述两个第一区域3分别位于第二区域4的两侧。此外，该套刻精度检测图形还包括至少一个孤立孔2，与所述第一区域3间隔设置，且所述孤立孔2的空间周期小于第一区域3的空间周期。
所述套刻精度检测图形5宽度大于2μm。所述当前层的光刻图形的特征尺寸小于等于0.25μm。所述第二区域4的空间周期为1∶1，所述第一区域3的空间周期至少在一维方向上为1∶1-1∶5(例如，可以在一维方向上是1∶2，在另一维方向上是1∶1，或者在二维方向上都是1∶2)，所述孤立孔2的空间周期为大于等于1∶5。
由于套刻精度检测图形5作为整体具有BIF图形的特征，而其内部结构又具有半密集图形、密集图形等特征尺寸检测图形的特征，从而构成了内嵌有特征尺寸检测图形的套刻精度检测图形。
如图2所示，还可以由四个所述套刻精度检测图形5组成一个套刻精度检测图形组。
在本发明中，可以使用套刻精度检测图形5进行套刻精度检测。使用孤立孔2、第一区域3、第二区域4分别作为孤立图形、半密集图形、密集图形通过扫描式电子显微镜进行特征尺寸线宽量测。上述套刻精度检测方法、特征尺寸线宽量测方法可以通过本领域公知的方法来完成，在此不加以展开。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种套刻精度检测图形，用于设置在当前层的光刻图形中，其特征在于：所述套刻精度检测图形是由多个孔排列而成的外轮廓呈框形的图形，其包括至少一个第一区域和一个第二区域，所述第一区域的空间周期小于第二区域的空间周期，所述孔的尺寸等于当前层的光刻图形的特征尺寸；以及至少一个孤立孔，与所述第一区域间隔设置，且所述孤立孔的空间周期小于所述第一区域的空间周期。
2.根据权利要求1所述的套刻精度检测图形，其特征在于：所述第二区域的空间周期为1:1，所述第一区域的空间周期至少在一维方向上为1:1-1:5，所述孤立孔的空间周期为大于等于1:5。
3.根据权利要求1所述的套刻精度检测图形，其特征在于：所述套刻精度检测图形包括两个第一区域和一个第二区域，所述两个第一区域分别位于所述第二区域的两侧。
4.根据权利要求1所述的套刻精度检测图形，其特征在于：所述套刻精度检测图形的宽度大于2μm。
5.根据权利要求1所述的套刻精度检测图形，其特征在于：所述当前层的光刻图形的特征尺寸小于等于0.25μm。
6.根据权利要求1所述的套刻精度检测图形，其特征在于：由四个所述套刻精度检测图形组成一个套刻精度检测图形组。
7.一种根据权利要求1所述套刻精度检测图形的使用方法，其特征在于：使用框式套刻精度检测图形进行套刻精度检测。
8.一种根据权利要求1所述套刻精度检测图形的使用方法，其特征在于：使用孤立孔、第一区域、第二区域分别作为孤立图形、半密集图形、密集图形进行特征尺寸线宽量测。
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