Тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280380 (21) 2899813/18-21 {S1 } М. Кл с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Н 01.1 21/00 (23) Приоритет

Опублнковано 020382. Бюллетень HP9

{S3} УДК 621 ° 382, .002(088.8) Дата опубликования описания 07.03.82 (22) Автор изобретения

В.ф.устинов (21) Заявитель (54) ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗРЕШАОЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ МИКРОЛИТОГРАФИИ

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и предназначено для контроля операций микролитографии, связанных с изменением геометрических размеров топологических элементов.

Работоспособность, надежность, эксплуатационные характеристики полупроводниковых приборов К интеГральных микросхем в значительной мере определяются разрешающей способностью микролитографии. Это обуславливает необходимость контроля разрешающей способности микролитогра-. фии с использованием тестовых структур, как на этапе отработки техно» логии, так и на этапе изготовления приборов.

Известна тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографини, выполненная в виде шкалы из ряда элементов fl).

:Недостатком известной тестовой структуры является то, что минималь ные размеры элементов шкалы определяются масштабом используемой координатной сетки, что не обеспечивает точного определения минимальных размеров работоспособных элементов.

Наиболее близкой к предлагаемой является тестовая структура для контроля размещающей способности микролитографии, содержащая подложку с расположенным на ней измерительным участком в виде перпендикулярных пересекающихся полосок (2) ..

Йзвестная тестовая структура позволяет выделить малые измерительные участки, однако их размеры также определяются минимальным масштабом используемого оборудования, что не позволяет определить минимальные размеры элементов, т.,е. точно определить

15 .разрешающую способность мнкролитографии.

Цель изобретения - повышение точности контроля разрешающей. способности микролитографии. . Для достижения этой цели тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии, содер« жащая подложку с расположенным на ней измерительным участком в виде перпендикулярных пересекающихся nîлосях, снабжена дополнительными измерительными участками, выполненными также в виде перпендикулярных пересекающихся полосок, развернутых относительно полосок основного иэ911653

4 размер стороны контакта

Я„,С„О "-О,В СОЗ (= М Соз1 размер стороны контакта

«2с202 =02 Î.Бс(2 ™ сОъ с(2 размер стороны контакта къСъОь ОРъсоьйь-1 псо8А ъ

На черетеже показаны углы

ЫS, 2 МО (6| и соответственно имеем:

С, Ол= 0,89 m

С202 = 0,71-m

СЪО = 0,45 m

Для с(л< oL2 d ъ в диапазоне

0 < с(- 90 имеем соэс(.л ) cos о(2

ОСОБ ot ъи СО Сл01 С20 Сз О те. контактам меньшего размера соответствует большйй угол их разворота на плоскости.

Тестовая структура получается следующим îбразом.

На поверхности слоя окисла 1 кремния (фиг. 1). изображают прямоугольную сетку с масштабом m осям х и у и узлами пересечения в точках О координатных линий, предназначенную для выполнения элементов приборов. Наряду с этим на той же поверхности изображают дополнительные прямоугольные координатные сетки с осями х„ у„, хйу р хЪУЪ, имеющими угловой разворот на выбранный угол с л, d<, ol относительно х и у соответственно, причем осями .Углового разворота линий дополнительной координатной сетки являются точки О исходной координатной сетки. Границы межслойных контактОВ Вк у Вкл р R « R< ъ выпОлняют пО линиям координатных сеток ху, х4у, х у2, и хЪуь. При этом точки О координатной сетки ху являются пункта-, ми трассировки границ элементов, а параллельные линиии координатных сеток хлУ, х У, х Уь, ОпРеДелЯют границы О„Л„, A„B„> „ф, С„О„,..., ОЪА ъ, Аъ Вэ, В Съ, СъОЪ межслойных кснтактов Вкл,..° .p,,, ККЪ, имеюЩих минимальные размеры, т.е. размеры меньше, чем единица масштаба m исходной координатной сетки ху. С планшетов графическую информацию переводят на машинный язык для управления автоматом, .изготавливающим фотошаблоны для контакной фотолитографии.

В электронной литографии такая машинная информация используется для управления электронным лучом. Применение тестовой структуры, содержащей дополнительные контакты R, Вк и Вкъ меньших размеров, чем единица масштаба m координатной сетки, позволяет расширить диапазон контро-. лируемых размеров контактов, т.е. повысить точность. контроля разрешающей способности, а также. определить технологические резервы при изготов лении контактов с помощью мнкролитографии. мерительного участка на угол

Кк (к= 1,2,..., n, где n - число дополнительных участков), монотонно изменяющийся в пределах ОС (к<90

На фиг. 1 показана тестовая струк-, тура для контроля разрешающей способ- 5 ,ности микролитографии при изготовлении межслойных контактов на фиг.

2 -разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии при изготовлении. Мдп-транэисто-i ров; на фиг. 4 - разрез Е-E на фиг.

2 °

На фигурах обозначены слой окисла 1 кремния на поверхности пласти- 15 ны, кремниевая пластина 2 р-типа проводимости, проводники 3 первого слоя — диффузионные области и-типа проводимости, проводники 4 второго слоя из поликристалического кремния межслойные контакты 5 проводников второго слоя к проводникам первого слоя ВК, ВКЛ, И К ВкЪ, области, тонкого окисла 6, отверстия 7 для снятия с поверхности тонкого окисла в 25. зоне, общая диффузионная область 8

+ и-типа проводимости — область истоков МДП-транзисторов, подзатворные: области 9 - рабочие каналы МДП-транзисторов.

1На поверхности слоя окисла 1 (фиг.

1) кремниевой пластины 2 р-типа проводимосги выполнена тестовая структура, содержащая проводники 3 первого слоя в виде диффузионных областей З5 и -типа проводимости, проводники 4 второго слоя из поликристаллического кремния, образующие при пересечении с проводниками 3 межслойные контакты 5 НК, Й кЛ Н кйр R к3 ° При этОМ в 4() зоне контактов 5 проводники 3, покрытые слоем тонкого окисла 6 кремния (фиг. 1 и фиг. 2), имеют электрическое соединение с проводниками 4через отверстия 7. в тонком окисле. Межслойный контакт 5 R в виде квадрата со стороной размером m совмещен с прямоугольной координатной сеткой х, у с масштабом в и узлами пересечения в точках О координатных линий.

Межслойные контакты 5 Икл, Rgy u

R g являются дополнительными измерйтельными участками, одинаковыми по форме с исходным контактом R и развернутыми относительно него на углы d q,dg, ъ соответственно 55 (О< сФ qä ЪС90 ), при этом размеры сторон дополнитЕльных контактов Нкл, R g и R < относительно размеров исходного контакта R< уменьшены по закону косинуса угла разворота каждого 60 контакта. Из прямоугольных треугольника в О„C Д,, О СэД2 и ОЯС Д для контактов R „, Кя и Rgq соответственно имеем в масштабе исходной координатной сетки х, у: 65

911653 торов относительно длины и ширины эО .основного исходного МДП-транзистора Формула изобретения уменьшены.по закону косинуса угла

На поверхности окисла 1 кремния . )лежуточные размеры в.долях единицы (фиг.2) кремниевой пластины 2 Р-типа масштаба (наприм апример, для ширины канапроводимости выполйена тестовая струк- ла Ил И2 Х3)

21 3 ° тура, содержащая диффузионные области Применение тестовой структуры, со3 и-типа проводимости — стоки МДПтранзисторов ЧТ, ЧТл, ЧТ, ЧТз, 5 тРанзистоРы ЧТл, VT2 и VT c меньшими проводники 4 из полик ликристаллического размерами канала, чем единица масштаТ и 9 с меньшими кремния — затворы тех же МДП-транзи- ба m исходной координатной сетки,поэсторов, расположенные на о иг. 3 р ые на областях воляет расширить диапазон контролиру(фиг.З, фиг.4) тонкого окисла 6 крем- емых размеров рабочей зоны МДП-транзи;ния — подзатворного диэлектрика, à g сторов, точнее определить минимальный также общая диффузиой лая область 8 размер работоспособного (по отсутствии и -типа проводимости, образующая ис- .электрического смыкания между стоком токи МДП-транзисторов. Подзатворные и и током) МДП-транзистора, т.е. области кремния являются рабочими повысить точность контроля раэрешеканалами МДП-транзисторов VT, ЧТл, ния способности при изготовлении МДПVT> длиной, ), ., ЬЛ, L д, 4 . - транзисторов с применением микролии шиРиной W, Ил, Wz, W3 соответствен- тогРафии. но. Тестовый МДП-транзистор VT сов- Величина угла с выбирается исхомещен с прямоугольной координатной дя иэ.требований к минимальным разсеткой х, у с масштабом m и точками мерам элемента, и определяется воэпересечения координатных линий, Тес- 20 можностью использования конкретного товые МДП-транзисторы ЧТ, VT и машинного оборудования для обработЧТЗ являются дополнительными изме- ки топологической информации. рительными участками, одинаковыми по Предлагаемая тестовая структура форме с исходным МДП-транзистором обеспечивает повышение точности

VT и развернутыми относительно пос- )$ контроля разрешающей способности леднего на плоскости х у на углы микролитографии с применением машине(л, с(г,(.э соответственно(Оса,y <9d), ных-методов проектирования и изпри этом длина и ширина канала каж- готовления приборов. дого иэ дополнительных МДП-транзисраэворота дополнительного МДП-тран- Тестовая структура для контроля зистора аналогично примеру, описан- разрешающей способности микролитоному выше (фиг.l}. графин, содержащая подложку c расТестовая структура получаетая положейным на ней измерительным . следующим образом. участком в виде перпендикулярных пеНа поверхности слоя окисла 1 (фиг.3} ресекающихся полосок, о т л и ч аиэображают прямоугольную координат- ю щ а я с я тем, что, с целью rioную сетку х, у, а также дополнитель- выаения точности контроля разрешаные прямоугольные координатные сетки 4() ющей способности микролитографии, хл ул, х у2 и х®у, развериутЫе отио- она снабжена дополнительными измесительно исходной сетки ху на углы рительными участкамй, выполненными

aLq, Аа, (з соответственно (0у» соответственно анало- нительных участков), монотонно иэ.ф, Ф гично вышеописанному примеру (фиг.1) -. меняющийся в пределах 0 « к < 90 ..

В результате изготовления тестовой gg. структуры с йрименени м микролито- Источники информации, графин получают размеры дополнитель- принятые во внимание при экспертизе ных МДП-транзисторов VTz, VT, ЧТ9 1. Авторское свидетельство СССР меньше, чем единица масштаба исход- 9 533250, кл. Н 01 L 21/22, 1979. ной координатной сетки ху (например, 2. Патент США 9 3713911, для длины канала ьл, La, 4ъ ), или про- . кл. 148-187, 1977 (прототип) .