Способ измерения линейного размера элементов топологического рисунка микросхем

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО РАЗМЕРА ЭЛЕМЕНТОВ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО РИСУНКА МИКРОСХЕМ, заключающийся в том,что на однородной подложке формируют тестовзпо ячейку,освещают ее параллельным пучком монохроматического света под углом к плоскости подложки, регистрируют параметры отраженных пучков света и определяют контролируемый параметр, отличающийс я тем, что, с целью повьппения точности измерений, формируют тестовую ячейку в виде трех участков, первый из которых представляет собой участок поверхности исходной подложки , второй - участок поверхности непрозрачного материала на подложке, а третий - дифракционную решетку прямоугольного профиля, выполненную в виде полосок непрозрачного материала на подложке с фиксированным расстоянием между полосками, последовательно освещают участки тестовой ячейки так, что плоскость падения света параллельна штрихам решетки, угол падения света выбирают в диапазоне 60-70 , определяют, для каж-i СО доге участка эллипсометрические раметры отраженного света, по котог рым вычисляют контролируемый параметр . .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (II) 4(5!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3578283/25-28 (22) 08.04.83 (46) 23.03.85. Бюп. № 11 (72) Г.А.Егорова„ 3.С.Лонский, E.Â.Ïîòàïîâ и А.В.Раков (53) 531.717 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 669991, кл. Н 01 Т 21/00, 1979.

2.Патент СИА ¹ 4200396, кл. 356-384, 1980 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО

РАЗМЕРА ЭЛЕМЕНТОВ ТОПОЛОГИЧЕС КОГО

РИСУНКА МИКРОСХЕМ, заключающийся в том,что на однородной подложке формируют тестовую ячейку, освещают ее параллельным пучком монохроматического света под углом к плоскости подложки, регистрируют параметры отраженных пучков света и определяют контролируемый параметр, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности измерений, формируют тестовую ячейку в виде трех участков, первый из которых представляет собой участок поверхности исходной подложки, второй — участок поверхности непрозрачного материала иа подложке, а третий — дифракционную рещетку прямоугольного профиля, выполненную в виде полосок непрозрачного материала на подложке с фиксированным расстоянием между полосками, последовательно освещают участки тестовой ячейки так, что плоскость падения света параллельна втрихам решетки, угол падения света выбирают в диапазоне 60-70, определяют. для как-i о дого участка эллипсометрические па раметры отраженного света, по кото-. рым вычисляют контролируемый параметр.

4 1146

Изобретение относится к контроль- но"измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров элементов топологического рисунка интегральных микросхем, состоящего из участков непро"зрачного материала на однородной подложке.

Известен способ контроля размерных погрешностей фотошаблонов, за- 10, ключающийся в том, что формируют тестовую ячейку, освещают ее пучком света и определяют контролируемый параметр по значению светового потока в дифракционных максимумах, в 15 которых при сохранении заданных размеров должна быть нулевая интенсивность (11 .

Недостатком способа является узкий диапазон контролируемых размеров, ограниченных номинальными значениями тестовой решетки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ из- 25 мерения линейного размера элементов топологического рисунка микросхем, заключающийся в том, что на однородной подложке формируют тестовую ячейку, освещают ее параллельным пучком монохроматического света под углом к плоскости подложки, регист рируют параметры отраженных пучков света и определяют контролируемый параметр (2) .

Недостатком известного способа является невысокая точность измерения, поскольку контролируемый параметр определяют по значениям интенсивности света в дифракционных порядках, точность измерения которой не-, велика.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается 45 тем, что согласно способу измерения линейного размера элементов топологического рисунка микросхем, заключающемуся в том, что на однородной подложке формируют тестовую ячейку, 50 освещают ее параллельным пучком монохроматического света под углом к плоскости подложки, регистрируют параметры отраженных пучков света и определяют контролируемый параметр,55 фермируют тестовую ячейку в виде трех участков, первый из которых представляет собой участок поверх549 ности исходной подложки, второй— участок поверхности непрозрачного материала на подложке, а третий— дифракционную решетку прямоугольного профиля, выполненную в виде полосок непрозрачного материала на подложке с фиксированным расстоянием между полосками, последовательно освещают участки тестовой ячейки так, что плоскость падения света параллельна штрихам решетки, угол падения света выбирают в диапазоне о

60-70, определяют для каждого участка эллипсометрические параметры отраженного света, по которым вычисляют контролируемый параметр.

На фиг. 1 представлена тестовая ячейка, вид сверху; на фиг. 2 — то же, разрез.

Первый участок тестовой ячейки A представляет дифракционную решетку, состоящую из полосок 1 непрозрачного материала, например. металла, на однородной подложке, например стекле. Расстояние о между полосками равно измеряемому размеру элемента схемы. Размер участка должен быть больше диаметра пучка света, которым освещается решетка. Ширина cl поло— сок должна удовлетворять условию

0 Ъ . Размах Х участка определяется неравенством )< I3 !cos 9, где D — диаметр пучка света; & угол падения света на плоскость решетки. Общий размер дифракционной решетки должен быть немного больше светового пятна, освещающего решетку. Это условие необходимо соблюдать, чтобы при падении света на решетку он не попадал на участки, не занятые решеткой. Второй участок тесто-! вой решетки — поле непрозрачного материала, нанесенного на подложку.

Третий участок тестовой ячейки — поле чистого исходного материала однородной подложки, которое остается после вытравливания непрозрачного слоя.

Общие размеры полей B и С такие же, как и размер дифракционной решетки.

Способ осуществляют следующим образом.

Сформированную на однородной подложке в соответствии с фиг. 1 и 2 тестовую ячейку освещают параллельным пучком монохроматического о света под углом 60-?О к поверхности подложки последовательно на участках 4, 6 и С . При этом плос!!46549 4 поля подложки. Измеренные значения и g; подставляют в формулу (1), по которой вычисляют отношение конт-. ролируемого параметра b решетки к ее периоду 3

Ь/а

1 + b/а!

О где со5 о1 (1(Qg n 2 QVo in о !

1 з! =

За счет ориентации плоскости падения света параллепьно штрихам решетки в меньшей мере сказываются

25 так называемые, теневые эффекты (луч света при наклонном падении

Ф перпендикулярно штрихам решетки освещает не всю канавку равномерно), которые .не учитываются в формуле (1), что приводит к уменьшению

30 ошибки в определении b/J Если используемые подложки и наносимые непрозрачные пленки характеризуются постоянными параметрами и < имеющими малый разброс (не более ЗО и 15 угловых минут для Ь и Q соответственно), то необходимость в измерении Д и на полях б и С для каждого образца отпадает и при расчете Могут использоваться и (, 40 измеренные для одного какого-либо образца из такой партии.

Измерение Ь и рекомендуется проводить при углах падения в интера вале бр-70, так как при этих углах 45 ошибка в определении Ь /4, как показали сравнительные измерения Этого параметра другими способами, наименьшая.

В случае, когда используется про- 5О зрачная подложка (например, стекло

J(sing Йа ящ !п Ъ, (2) кость падения света ориентирована параллельно штрихам решетки. Для каждого, участка тестовой ячейки определяют эллипсометрические параметры, характеризующие состояние поляризации отраженного света:

Ь ЦО- для решетки в .нулевом порядке дифракции; Ь,,(— для непрозрачного слоя и Ь, Va — для однородного при изготовлении фотошаблонов), необходимо следить sa тем, чтобы отраженный от задней поверхности подложки свет не попадал на измерительное устройство,для чего можно использовать, к примеру, диафрагмы для выделения только полезного пучка света.

Период J решетки обычно известен.

Он задается перед изготовлением тестовой структуры и практически не ме" няется в процессе формирования решетки. При необходимости J можно определить с достаточно большой точностью на гониометре, измеряя угол дифракции какого-либо порядка и используя формулу где п1 — порядок дифракции; с щ — угол дифракции а -го порядка;

8. — угол падения света на ре» шетку.

Таким образом, формирование тестовой ячейки описанным образом и использование эллипсометрических пара" метров для вычисления контролируемого параметра позволяет повысить точность измерения..

1146549 аа ееКЛа

Составитель Б.Потапов

Редактор А.Шишкина ТехредМ.Гергель Корректор Г.Решетник

Заказ 1351/31 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4!5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная,4