TW379398B - Measuring-pattern and measuring method for width of wire in semiconductor device - Google Patents

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公告本 斤(Γ年f月//日修正/吳必/補t 申請曰期 ―’ η，^ 案 號 f7 ί( 〇〇 3> j 類 別 H〇i l xl/a (以上各棚由本局填柱） A4 C4 379398 雲|專利説明書 經 t 央 襟 隼 員 工 消 費 人 4 杜 印 發明〜-一、新型名稱 中文 半導體元件中之配線寬度測定模型及測定方法(修正本） 英文 MEASURING-PATTERN AND MEASURING METHOD FOR WIDTH OF WIRE IN SEMICONDUCTOR DEVICE 姓 名 1. 金吉浩 2. 申講燮 3. 金鐘一 國 籍 _發明， 韓 國 一 ' 人 創作 住、居所 1. 韓國京畿道廣州郡草月面雙東里157-14 Sunkwang Villa Na棟 301 號 2. 韓國漢城市產原區上溪洞Boram Apt.107棟306號. 3 ·韓國全羅北道全州市完山區西棲鹤洞 Yegreen Apt. Da楝 207號 姓 名 (名稱） 現代電子產業股份有限公司 (現代電子產業株式會社） 國 籍 韓國 三、申請人 住、居所 (事務所） 韓國京畿道利川市夫鉢邑牙美里山136-1 代表人 姓 名 鄭東洙 1 訂 線 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 公告本 斤(Γ年f月//日修正/吳必/補t 申請曰期 ―’ η，^ 案 號 f7 ί( 〇〇 3> j 類 別 H〇i l xl/a (以上各棚由本局填柱） A4 C4 379398 雲|專利説明書 經 t 央 襟 隼 員 工 消 費 人 4 杜 印 發明〜-一、新型名稱 中文 半導體元件中之配線寬度測定模型及測定方法(修正本） 英文 MEASURING-PATTERN AND MEASURING METHOD FOR WIDTH OF WIRE IN SEMICONDUCTOR DEVICE 姓 名 1. 金吉浩 2. 申講燮 3. 金鐘一 國 籍 _發明， 韓 國 一 ' 人 創作 住、居所 1. 韓國京畿道廣州郡草月面雙東里157-14 Sunkwang Villa Na棟 301 號 2. 韓國漢城市產原區上溪洞Boram Apt.107棟306號. 3 ·韓國全羅北道全州市完山區西棲鹤洞 Yegreen Apt. Da楝 207號 姓 名 (名稱） 現代電子產業股份有限公司 (現代電子產業株式會社） 國 籍 韓國 三、申請人 住、居所 (事務所） 韓國京畿道利川市夫鉢邑牙美里山136-1 代表人 姓 名 鄭東洙 1 訂 線 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ Β7 五、發明説明（/ ) <發明背景> 本發明主要是針對半導體元件之配線技術，特別是關 於配線寬度之測定模型，以及使用該模型測定所述配線寬 度之方法。 半導體製程必須以相當高的精確度來進行，所以在每 一製程步驟後，都必須加以測試或測量。在半導體元件的 各項參數中，配線的線寬是影響元件效能與穩定度最重要 的因素，因此必須知道所製作出來的配線寬度是否和所設 計的寬度相同。 在多種量測配線寬度的方法中，有一種方式是直接以 掃描式電子顯微鏡量測配線寬度。另一種方式是利用量測 配線的電阻，以及配線材料之電阻係數，其中電阻係數是 經由四點探針測試法而求得。使用電子顯微鏡的方法，是 利用加速電子產生二次電子之信號，將信號加以放大而成 影像，來量測配線的寬度。但是，當掃描影像之視角沒有 垂直時，利用電子顯微鏡量到的寬度便不正確，而且電子 顯微鏡的體積龐大，在生產線上必須佔據較大的空間，且 成本也較高。 參照第1圖，一項量測有寬度W1與厚度tl之配線10 之技術如下所述：在配線10上有四支探針pi、p2、p3、 與p4，以相同間距S1排列。外側兩支探針pi和p4接到 電流源11，而内側兩支探針p2和p3接到伏特計12。當電 流I經由電流源11通過配線10時，探針p2和p3兩點間 之電壓便經由伏特計12量得。配線的電阻可以歐姆定律經 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1B1-1- vn m·—· S3HI tmv 1--^yv Km· mu mu n·— mV— am— 1 、 为 、\$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 -—~_ 發明説明) =崎的電壓求得，而配線的寬度可將電阻值代入下式得

Wl=(m)/(R*tl) 電阻2 P為配線1Q之電阻係數。也就是說，配吃1Ω沾 冤阻係數必須審丰4nLAt 1 此線10的 到標準的電阻=先才::定配線的寬度Wl。為了得 矩形，四支/ 部份設計成2之 探斜、鱼垃支1針放在矩形之四個角落。間隔為幻的料 =接;對間隔為以的探針則連 壓V，缺後;阻二流出通過配線，伏特計則量到電 說，電阻t㈣數便可由Vanderp讀法求得。詳細地 电丨且係數是以下列方裎式求得： ^ ^=(V/I) i{l\l I 2) 本直修正因子’由平均探針間距與樣 可能㈣姆來計算電阻餘，料算之電阻係數 的厚产r，的尺寸小時，量到的電阻係數誤差更= ^。k種里測方法不可避免地在量測配線寬度時可靠性較 <發明總論>

因此本發明的目的之一是精確地量測配線的寬度， 而不必使用配線的電阻係數。 X 以某一觀點而言，本發明為一量測配線寬度的模型， 包含有第-寬度之第’模型；第二模型連接在第—模型之 諳 先· 閔 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裴 訂 線 本紙張尺度適用中國國家榡準（CMS ) A4規格（2丨0X297公釐） 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 後，其第二寬度比第一寬度還寬；第三模型連接在第二模 型之後，其第三寬度比第一寬度還窄。第一模型、第二模 型、與第三模型皆由相同材質製成。第二寬度基本上為第 一寬度的十倍以上，第三寬度的寬度較窄使電流能均勻地 通過。第一模型、第二模型間之連接處與第二模型、第三 模型間之連接處皆以設計的角度傾斜，以避免電流產生亂 流現象。 以另一觀點來看本發明，為一配線寬度之量測模型。 >量測模型包含：有第一寬度之第一模型；第二模型連接在 第一模型之後.，其第二寬度比第一寬度還寬；第三模型連 接在第二模型之後，其第三寬度比第一寬度還窄。第一模 型、第二模型、與第三模型皆由相同材質製成。第一模型 經由電源與第三模型連接，第一對探針置於第一模型上， 而與第一伏特計連接。第一對探針間之距離為第一間距， 第一間距的距離大於第一寬度。第二對探針置於第二模型 上，而與第二伏特計連接。第二對探針間之距離為第二間 距，第二間距的距離大於第一寬度。然後，使用第一伏特 計與第二伏特計所量得的電壓，第一寬度便可決定。第一 寬度是由下式所決定： w=(W*s / S)*(V / v) 其中w為第一寬度，W為第二寬度，s為第一間距，S 為第二間距，v為第一伏特計所量得之電壓，V為第二伏 特計所量得之電壓。第二寬度基本上為第一寬彦的十倍以 上，第三寬度的寬度較窄使電流能均勻地通過。第一模型、 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--------裝---^---訂------線 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局'貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（I ) 第二模型間之連接處與第二模型、第三模型間之連接處皆 以設計的角度傾斜，以避免電流產生亂流現象。因為第一 寬度之值，只與探針間距、探針間電壓、以及第二寬度有 關，所量測之第一寬度也就不受待測物的橫截面是否為矩 形所影響。 並且，與四點探針測試法相比，因為本發明不用計算 配線材料之電阻係數，因電阻係數之不準確而導致配線寬 度誤差的情形，基本上也就不會發生了。 .. <圖示之簡單說明> 第1圖所示為使用四點探針量測配線寬度之方法。 第2圖所示為依據本發明量測配線寬度之方法。 <圖式中元件名稱與符號對煦照> 10 配線 11 電流源 12 :伏特計 21 電流源 2 2 a ·弟二伏特計 22b :第一伏特計 I .電流 pi、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8 ' p9 ' plO :探針 S卜S2、S3 :間距 W1、W2、W3、W4 :寬度 tl :厚度 <較佳具體實例之詳細描述> -------^----士衣------訂 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（Γ) 如第2圖所示，配線之量測模型有三部分。待測的配 線模型（第一模型）位於區域A，而輔助量測之配線模型 (第二模型與第三模型）則位於區域B與區域C。第一模 型、第二模型與第三模型都由相同材料所製作，且有相同 的厚度t。第一配線模型之寬度W2(第一寬度）為待測值， 而寬度為第一寬度十倍以上之寬度W3(第二寬度）可以改 善量測之準確度。寬度W4 (第三寬度）設計成較窄是為 了讓流過第二模型之電流I能分布均勻。第一模型與第二 >模型相連接，而第二模型與第三模型相連接。每一模型之 連接處都以設計之角度傾斜，可將電流之亂流現象降至最 低。 為量測第一寬度W2而使用上述之配線模型的量測方 法詳述如下：第一探針p6與第二探針p5分別置於第一模 型和第二模型上，並與電流源21相連接。第三探針p7與 第四探針p8.置於第一模型上，且與第一伏特計22b相連 接。第三探針p7與第四探針p8之間距S2比第一寬度還 大，且最好是第一寬度之十倍以上。第五探針p9與第六探 針pl〇置於第二模型上，且與第二伏特計22a相連接。第 五探針p9與第六探針plO之間距S3比第一寬度還大，且 最好是第一寬度之十倍以上。第三探針p7與第六探針pl〇 之距離最好短一些，以降低焦耳熱損失。由電流源21所提 供之電流I從第一模型流到第三模型，第三探針與第四探 針間之電壓V與第五探針與第六探針間之電壓v，都可由 第一伏特計22b與第二伏特計22a分別得到讀值。如果内 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 女衣· 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 〇 X 297公釐） A7 B7 五 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 、發明説明（ 部電阻所導致之損失可以忽略的話，通過第三模型的電 流、通過第二模型上第五探針與第六探針間之電流、和通 過第-模型上弟二減與第四探針間之電流，基本上是相 同的。如果第三探針與^探針之距離夠短的話，第一模 型的電阻係數基本上與第二模型的電阻係數是相同的。 因此，根據歐姆定律第-模型之電阻係數^與第二 模型之電阻係數p 2可以方裎式（丨）來表示： p 1 = (W2*t*v) / (S2*I) = p 2 = (W3*t*V) / (S3*I)⑴ 方程式（1)可簡化成方程式(2): W2 = (W3*S2 / S3) * (V/v) ⑺ 在設計配線寬度之1測模型時，第二寬度W3、第五 才未針與第六探針之間距S3、第三探針與第四探針之間距α 如果足夠大的話，在製造配線寬度之量測模型時的可能誤 差便可忽略。所以，（W3*S2/S3)便可當做常數c，方程式 (2)變成W2 = c * (V/ v)。也就是說，第一寬度可以由第一 伏特計22b與第二伏特計22a之電壓而量得。 如上所述’第一寬度W2只與第三寬度、第—模型與 第二模型上之探針間距、探針所量得之電壓有關，在量^ 時，模型的截面形狀並不會影響配線的寬度量測-。並且 與四點探針法不同的是，在本發明中，配線之電jt且係數在 量測配線寬度時並不需要考慮，基本上將不會發生 U電ji且 係數的誤差而導致配線寬度的誤差。 再者，在決定第一寬度W2時，配線的厚度t也不兩 考慮’所以也不會發生因厚度量測的誤差’導致量剛配j 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) Α4規格（210Χ：297公釐） ----------,±·衣---^---II-------^ (請先閔讀背面之注意事項再_填寫本頁) ΑΊ Β7 五、發明説明（7 ) 之可靠性降低。 按，以上所述，僅為本創作之一具體實施例，惟本創 作之構造並不侷限於此，任何熟悉此項技藝者在本創作之 領域内，所實施之變化或修飾皆被涵蓋在本案之專利範圍 内。 I--------^--去水------訂------東 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印- 六、申請專利範圍 1. 一種配線寬度之測定模型，包含： 一個有第一寬度之第一模型； 一個連接在所述第一模型後之第二模型，有比所述第 一寬度還寬之第二寬度；以及 一個連接在所述第二模型後之第三模型，有比所述第 一寬度還窄之第三寬度；其中所述之第一模型、第二 模型、和第三模型皆由相同#料所製作。 2. 如申請專利範圍第1項所述之測定模型，其中所述第 二寬度大體上為所述第一寬度之十倍以上。 3. 如申請專利範圍第1項所述之測定模型，其中所述之 第三寬度的寬度足夠窄，使得流經之電流能均勻通過。 4. 如申請專利範圍第1項所述之測定模型，其中所述之 第一模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第 三模型$連接處，皆以選定的角度傾斜，以避免電流 產生亂流之現象。 5. 如申請專利範圍第2項所述之測定模型，其中所述之 •第一模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第 三模型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電流 產生亂流之現象。 6. 如申請專利範圍第3項所述之測定模型，其中所述之 第一模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第 三模型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電流 產生亂流之現象。 7. 一種配線寬度之測定模型，包含： ---.、裝------訂------ .線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（210 X 297公釐） :·. 六、申請專利範圍 ABCD

   中 央 榇 準 局 Ά 工 消 費 合 作 社 印 製 一個有第一寬度之第一模型 一個連接在所述第一模型後之第二模裂，有比所述第 一寬度還寬十倍以上之第二寬度；以及 一個連接在所述第二模型後之第三模蜇，且有寬度足 夠窄的第三寬度，使得流經之電流能均勻通過； 其中所述之第一模型、第二模型、和第二模型皆由相 同材料所製作。 如申請專利範圍第7項所述之測定模蜇’其中所述之 第一模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第 二楔型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電 產生IL流之現象。 一種配線寬度之測定方法，包含下列步驟： 有配線見度之測定模型，所述之測定模型包含： (a) —個有第一寬度之第一模型； ⑻-個連接在所述第—模型後之第三模型 述第一寬度還寬之第二寬度；以及 匕所 -個連接在所述第二_叙第三 述第一寬度還寬之第三寬度，比所…型、f二模型、和第三模型皆由_#二^模 接； _奴第三模型相連 將第一對探針接在所述之第一模型上 一對探針與第一伏特計相連接；、其，且將所述之第 針間之距離為第一間距，所述=所述之第—對探 弟—間距比所述之第 L~~~--~_____ 】2 本纸炫尺度) a娜(17^^ /；IL , -.-^-- (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 9. (c) 訂 ·"---- I - IJI 1.....1 I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 risi cfs* · 一見度見， 將第二對探針接在所述之第二模型上，且將所述之第 二對探針與第二伏特計相連接；其中所述之第二對探 針間之距離為第二間距，所述之第二間距比所述之第 一寬度寬； 由所述之第一伏特計與第二伏特計所量得之電壓，可 決定所述之第一寬度。 10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中所述之第一 寬度是由下列方程式所決定： w = (W * s / S) * (V / v) 其中w為所述之第一寬度，W為所述之第二寬度，s 為所述之第一間距，S為所述之第二間距，v為所述之 第一伏特計之電壓讀值，V為所述之第二伏特計之電壓 讀值。 11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述第二寬 度大體上為所述第一寬度之十倍以上。 1.2.如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述之第三 寬度的寬度足夠窄，使得流經之電流能均勻通過。 13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述之第一 模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第三模 型之連接處，’皆以選定的角度傾斜，以降低電流產生 亂流之現象。 14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中所述之第一 模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第三模 .· r -裝〆 訂 '-'^ (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸疚尺度速用中國國家標準（CNS ) ΑΊ規格（210Χ 297公釐） 8 S ABCD 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裂 六、申請專利範圍 型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電流產生 亂流之現象。 15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中所述之第一 模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第三模 型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電流產生 亂流之現象。 16. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述之第一 間距大約為所述第一寬度之十倍以上。 Π.如申請專利範圍第Γ0項所述之方法，其中所述之第二 間距大約為所述第一寬度之十倍以上。 18. —種配線寬度之測定方法，包含下列步驟： 準備有配線寬度之測定模型，所述之測定模型包含： (a) —個有第一寬度之第一模型； (b) —個連接在所述第一模型後之第二模型，有比所 述第一寬度寬十倍以上之第二寬度；以及 (c) 一個連接在所述第二模型後之第三模型，有寬度 足夠窄之第三寬度，使流過所述之第三模型之電 流能均句通過；並且 其中所述之第一模型、第二模型、和第三模型皆由相 同材料所製作； 將所述之第一模型經由一電源與所述之第三模型相連 接； 將第一對探針接在所述之第一模型上，且將所述之第 一對探針與第一伏特計相連接；其中所述之第一對探 ^ I .裝 訂 —，- (請先"讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中囷国家標準（CNS ) Λ4現格（210X297公釐） δ 8 S 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 六、申請專利範圍 針間之距離為第一間距，所述之第一間距為所述第一 寬度之十倍以上； 將第二對探針接在所述之第二模型上，且將所述之第 二對探針與第二伏特計相連接；其中所述之第二對探 針間之距離為第二間距，所述之第二間距為所述第一 寬度之十倍以上；並且 由所述之第一伏特計與第二伏特計所量得之電壓，可 決定所述之第一寬度。 19. 如申請專利範圍第1’8項所述之方法，其中所述之第一 寬度是由下列方程式所決定： w = (W * s / S) * (V / v) 其中w為所述之第一寬度，W為所述之第二寬度，s 為所述之第一間距，S為所述之第二間距，v為所述之 第一伏特計之電塵讀值，V為所述之第二伏特計之電壓 讀值。 20. 如申請寻利範圍第18項所述之方法，其中所述之第一 .模型與第二模型之連接處及所述之第二模型與第三模 型之連接處，皆以選定的角度傾斜，以降低電流產生 亂流之現象。 . , 、裝 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) *1Τ 本紙汝尺度適用中國國家標4M CNS ) Λ4現格（210X297公釐）