CN205645764U

CN205645764U - 多图形光刻的检测结构

Info

Publication number: CN205645764U
Application number: CN201620541929.XU
Authority: CN
Inventors: 张步新; 冯光涛
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Tianjin Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Corp; Semiconductor Manufacturing International Tianjin Corp
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2026-06-02

Abstract

本实用新型揭示了一种多图形光刻的检测结构。所述多图形光刻的检测结构包括第一金属条及间隔围绕在所述第一金属条两端的n个第二金属条；所述第一金属条及第二金属条皆引出至检测端，所述第一金属条与所述n个第二金属条构成n个独立的电容，n为大于等于2的整数。利用上述多图形光刻的检测结构，通过对n个电容进行测量，再比较测量结果，就能够得知是否精确对准，若出现交叠错误，根据测得的结果，能够具体分析出是何种原因。

Description

多图形光刻的检测结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种多图形光刻的检测结构。

背景技术

随着在28nm及以下技术节点中，远紫外(EUV)光刻技术在批量生产中被搁置，多图形光刻技术(例如双重图形(double patterning)，可适用于14nm技术节点；三重图形(triple patterning)，可适用于10nm技术节点等)成为保持28nm及以下工艺节点技术进程的最被认可的图形化解决方案。举例而言，双重图形技术是通过两个独立的曝光步骤来对同一膜层进行图案化，可以获得更小的图案间距。图1A至图1D示意了一种典型的双重图形技术方案，其中，图1A为拟实现的图案，图1B示意了将拟实现的图案分成两组的情况，图1C示意了通过第一次曝光实现的第一组图案，图1D示意了通过第二次曝光实现第二组图案，第一组图案和第二组图案共同构成了拟实现的图案。

交叠(overlay)，一般是指一个图案形成于在晶圆上已经存在的另一个图案之上，它会影响到图案(尤其后形成的图案)位置的准确度。在传统的单次曝光光刻工艺中，交叠错误(overlay error)发生在不同膜层的图案之间。通过定义层间交互关系的设计规则(例如：金属延伸到过孔的规则)，可以保证交叠错误这一问题不是十分严重，并能减少对交叠控制的需求。

对于多图形光刻过程，交叠错误也可以发生在同一个膜层的图案之间。这样的交叠错误将会被传递到关键尺寸(CD)，而关键尺寸(CD)的异常会改变器件和布线的电学特性。在这种情况下，通过设计规则无法减轻这一问题，因为关键尺寸的可接受误差已经非常小(仅为CD的7％)。因而如何实现对交叠的监控，成为了多图形光刻过程的重大挑战之一。

由于设计规则缩减(shrink)，对连续的晶圆级特征(features)和单一水平的独立特征的对准(例如：交叠和间距)的准确度的要求不断增长。为满足这些要求，需要对交叠和间距(spacing)进行监测和控制。现有技术中存在着各种用于对不同图案之间是否存在交叠进行检测的电学测试结构和方法，其中，电阻和范德堡桥(Resistive and van der Pauw bridges)是一种常用的方法。在该方法中，为测试图案是否对准，需要形成桥(bridge)的元素。桥的结构被设计成当图案间精确对准时，测试的结果为空(null)。例如：当被比较的特征(指图案)上具有相等的电压时，即为图案间精确对准，不存在overlay的问题。然而，在这一方法中，特征(图案)上的待测的电压常常比较小，尤其当特征本身的电阻比较小的情况。由于特征上的用于检测特征的微小的误对准的电压通常比较小，因此，往往需要特别的设备(例如对电压敏感度高的设备)和技术来实现对电压的测量。此外，为了从测得的电压中获取特征(图案)误对准的数值，还需要大量的测试结构、测试程序和运算法则。

由此可见，现有技术中的对图案是否存在交叠或间距是否发生变化进行测试的方法，往往比较复杂，而且难以保证测试结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多图形光刻的检测结构，以对多图形光刻过程进行检测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多图形光刻的检测结构，包括第一金属条及间隔围绕在所述第一金属条两端的n个第二金属条；所述第一金属条及第二金属条皆引出至检测端，所述第一金属条与所述n个第二金属条构成n个独立的电容，n为大于等于2的整数。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第一金属条和第二金属条为经过至少两次光刻后的同层金属。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第一金属条呈“H”状结构。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述“H”的一个竖部的长度为0.1μm-80μm。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第二金属条的数量为四个，分别对应所述“H”状结构的四端。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，在精确对准时，所述多图形光刻的检测结构呈上下左右对称。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第二金属条平行所述第一金属条的“H”状的竖部。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第一金属条与其临侧的第二金属条的间距为5nm-100nm。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，所述第二金属条的长度为0.05μm-40μm。

可选的，对于所述的多图形光刻的检测结构，位于所述第一金属条同侧的两个第二金属条的间距为0.1μm-80μm。

本实用新型提供的多图形光刻的检测结构，包括第一金属条及间隔围绕在所述第一金属条两端的n个第二金属条；所述第一金属条及第二金属条皆引出至检测端，所述第一金属条与所述n个第二金属条构成n个独立的电容，n为大于等于2的整数。利用上述多图形光刻的检测结构，通过对n个电容进行测量，再比较测量结果，就能够得知是否精确对准，若出现交叠错误，根据测得的结果，能够具体分析出是何种原因。于是，实现了对多图形光刻过程的检测和把控，有利于提高多图形光刻过程的质量。

附图说明

图1A-图1D为一种典型的双重图形技术方案的示意图；

图2为本实用新型中的多图形光刻的检测结构的示意图；

图3-图6为本实用新型中的多图形光刻的检测结构发生交叠错误时的示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的多图形光刻的检测结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图2，本实用新型的多图形光刻的检测结构，包括：第一金属条10及间隔围绕在所述第一金属条10两端的n个第二金属条；所述第一金属条10及第二金属条皆引出至检测端，所述第一金属条10与所述n个第二金属条构成n个独立的电容，n为大于等于2的整数。所述第一金属条10和第二金属条为经过至少两次光刻后的同层金属，例如，对双重图形光刻而言，可以是所述第一金属条10经过第一次光刻形成，所述第二金属条经过第二次光刻形成。

例如，在本实用新型的较佳选择中，所述第二金属条的数量为4个，分别是第二金属条21、22、23、24，所述第二金属条21、22、23、24分别引出至检测端211、221、231、241。所述第一金属条10引出至检测端101，所述第一金属条10呈“H”状结构，从而所述第二金属条21、22、23、24分位于所述“H”状的上下两端四个方位处，当然，所述第一金属条10还可以是其他形状，例如U型等。进而每个第二金属条都能与第一金属条10之间构成电容。具体的，设定第一金属条10与第二金属条21之间的电容为C1，第一金属条10与第二金属条22之间的电容为C2，第一金属条10与第二金属条23之间的电容为C3，第一金属条10与第二金属条24之间的电容为C4，这些电容可以通过检测端检测后获得具体数值。

为了获得较佳的检测效果，如图2所示，所述第二金属条21、22、23、24采取平行于所述第一金属条10的“H”状的竖部。并且在精确对准时，所述多图形光刻的检测结构呈上下左右对称，由此可知，精确对准时C1＝C2＝C3＝C4。其中，所述第二金属条21、22、23、24长度L1相同，为0.05μm-40μm，例如0.2μm、5μm、20μm等，在同侧的相邻第二金属条的间隔L3为0.1μm-80μm，例如0.5μm、5μm、10μm、50μm等，第一金属条10的“H”状的竖部的长度L2为0.1μm-80μm，例如1μm、10μm、30μm、60μm等。所述第一金属条10与其临侧的第二金属条的间距D为5nm-100nm，例如10nm、20nm、50nm等。

下面对本实用新型的多图形光刻的检测结构如何进行对准检测进行说明。

请参考图3，如若多图形光刻时，产生了X方向的偏移ΔX，则经过测量后，电容C1、C2、C3及C4就会发生变动。在实际测量中，如若C1＝C3，C2＝C4，C1＞C2，由此可以确定产生了X方向的偏移，可算得ΔX＝[(C1-C2)/(C1+C2)]*D。当然，在测量中如若是C2>C1，则只是表面朝另一方向偏移，计算公式不变。

请参考图4，如若多图形光刻时，产生了Y方向的偏移ΔY，则经过测量后，电容C1、C2、C3及C4就会发生变动。在实际测量中，如若C1＝C2，C3＝C4，C2>C3，由此可以确定产生了Y方向的偏移，可算得ΔY＝[(C1-C3)/(C1+C3)]*L，其中L为第一金属条10与一个第二金属条在精确对准时在Y方向的相对长度。当然，在测量中如若是C3>C2，则只是表面朝另一方向偏移，计算公式不变。

此外，本实用新型的多图形光刻的检测结构还可以检测出是否发生旋转(rotation)，例如图5所示，如若发生旋转，则经过测量后，电容C1、C2、C3及C4就会发生变动。在实际测量中，如若C1<C2，C3>C4，则可以确定第一金属条10相对第二金属条产生了顺时针方向的旋转，进一步的，如若测得C1＝C4，C2＝C3，则可以确定仅产生了顺时针方向的旋转，并未发生X、Y方向的偏移。

同理，请参考图6，如若发生旋转，在实际测量中，如若C1>C2，C3<C4，则可以确定第一金属条10相对第二金属条产生了逆时针方向的旋转，进一步的，如若测得C1＝C4，C2＝C3，则可以确定仅产生了逆时针方向的旋转，并未发生X、Y方向的偏移。

上述过程以4个第二金属条为例进行了说明，当然，所述第二金属条的数量还可以是其他，例如是2个，3个，6个，8个等，例如更多的第二金属条能够更为精细的实现交叠错误或者是曝光异常错误的检测。然而在更小尺寸的情况下，设置更多的第二金属条复杂性还是需要考虑的，故本领域技术人员应当依据实际需求对第二金属条的数量进行灵活的选择。

综上所述，本实用新型的多图形光刻的检测结构，通过对电容进行测量，再比较测量结果，就能够得知是否精确对准，若出现交叠错误，根据测得的结果，能够具体分析出是何种原因。于是，实现了对多图形光刻过程的检测和把控，有利于提高多图形光刻过程的质量。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种多图形光刻的检测结构，其特征在于，包括第一金属条及间隔围绕在所述第一金属条两端的n个第二金属条；所述第一金属条及第二金属条皆引出至检测端，所述第一金属条与所述n个第二金属条构成n个独立的电容，n为大于等于2的整数。

2.如权利要求1所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第一金属条和第二金属条为经过至少两次光刻后的同层金属。

3.如权利要求1所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第一金属条呈“H”状结构。

4.如权利要求3所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述“H”的一个竖部的长度为0.1μm-80μm。

5.如权利要求3所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第二金属条的数量为四个，分别对应所述“H”状结构的四端。

6.如权利要求5所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，在精确对准时，所述多图形光刻的检测结构呈上下左右对称。

7.如权利要求1或5所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第二金属条平行所述第一金属条的“H”状的竖部。

8.如权利要求7所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第一金属条与其临侧的第二金属条的间距为5nm-100nm。

9.如权利要求1或5所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，所述第二金属条的长度为0.05μm-40μm。

10.如权利要求9所述的多图形光刻的检测结构，其特征在于，位于所述第一金属条同侧的两个第二金属条的间距为0.1μm-80μm。