Комплект фотошаблонов Советский патент 1981 года по МПК H01L21/00 

(54) КОМПЛЕКТ ФОТОШАБЛОНОВ

Изобретение отнооится к технолог электронной техники, в частности к контролю качества совмещения слоев при производстве интегральных микро схем. Известен комплект фотошаблонов, содержащий реперные знаки в виде взаимно вписывающихся при совмещении плоских рисунков 1. Однако эти реперные знаки не обе спечивают достаточной точности контроля совмещения ввиду малой величи контролируемого зазора между контурами реперов и его непостоянства в зависимости.от величины растрава при фотолитографии. Кроме того, визульный метод контроля по известным реперным знакам является трудоемким и малопроизводительным. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является комплект фотошаблонов, содержащий подложки с топологическими слоями, реперные знаки для контроля совмещения, расположенные на подложках и выполненные в виде координатно сопряженных элементов, .причем на од ном из шаблонов они выполнены в виде прямоугольника, а на другом в виде пересекающих этот прямоугольник под острым углом полосок 2. Однако визуальный контроль совмещения с помощью известного комплекта шаблонов трудоемок и малопроизводителен, причем в условиях малой контрастности изображения реперных знаков на поверхности фотолитографических слоев он не обеспечивает точности контроля совмещения. Цель изобретения - повышение производительности и точности контроля совмещения шаблонов. Поставленная цель достигается тем, что в комплекте шаблонов, содержащем подложки с топологическими слоями, реперные знаки для контроля совмещения, расположенные на подложках и выполненные в виде координатно сопряженных элементов, причем на одном из шаблонов они выполнены в виде прямоугольника, а на другом - в виде пересекакицих этот прямоугольник под острым углом полосок, по крайней мере на одном из шаблонов колшлекта выполнены эле;менты в виде контактных площадок, координатно сопряженных с концами прямоугольника и полосок и расположенных за пределами их взаимного

перекрытия. При этом контактные площадки размещены с одной стороны прямоугольника и боковых полосок, В другом варианте контактные площадки размещены с обеих сторон прямоугольника и боковых полосок.

На фиг, 1 приведены топологические слои комплекта шаблонов с реперными знаками для контроля совмещения и с контактными площадками, размещенные с одной стороны прямоугольника и боковых полосок; на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1 структуры реперных знаков, выполненной с помощью комплекта шаблонов на полупроводниковой пластине; на фиг.-З смещенное положение для фиг. 1 первого шаблона.относительно второго вправо по оси 00 на величину Дх; на фиг. 4 - топологические слои комплекта шаблонов с реперными знаками для контроля совмещения и с контактными площадками, размещенными с обеих с-горон прямоугольника и боковых полосок; на фиг. 5 - разр Б-Б на фиг, 4 структуры реперных знаков, выполненной с помощью комплекта шаблонов на полупроводниковой пластине.

Комплект шаблонов (фиг. 1) содержит координатно сопряженные реперные знаки в виде прямоугольника 1 и боковых полосок 2 и 3, расположенные на второй и первой подложках комплекта шаблонов (не показаны). Полоски 2 и 3 пересекают при наложении слоев прямоугольник 1 под острым углом об . Второй шаблон комплекта содержит также злементы в виде контактной площадки 4 и контактных площадок 5, координатно сопряженных с концами прямоугольника и боковых полосок соответственно и расположенных за пределами областей б и 7 взаимного перекрытия полосок 2 и 3 и прямоугольника 1. При этом контактные площадки расположены с одной стороны областей взаимного перекрытия прямоугольника и боковых полосок. Комплект шаблонов используется следующим образом.

При технологической обработке полупроводниковой пластины 8, покрытой слоем окисла 9, с применением фотолитографии топологической послойный рисунок шаблонов переводится на полупроводниковую подложку образуя электропроводную структуру (фиг. 1 и 2). Боковые полоски 2 и 3 выполнены из слоя поликристалличеекого кремния, прямоугольник 1 и контактные площадки 4 и 5 выполнены из слоя алюминия. Через контактные площадки 4 и 5 проводятся зондовые измерения электросопротивления полученной резисти ной структуры. .Боковые полоски 2 и 3имеют электрическое смыкание с прямоугольником

1 в областях б и 7 их взаимного перекрытия.

При смещении первого шаблона комплекта относительно второго (фиг.З) по оси 00 на величину дх расхождение вверх и вниз областей смыкания боковых полосок с прямоугольником I приведет к появлению разности ДК сопротивлений между правым и левым плечами резистивной структуры, причем

(,L

2дх/ ОС V d D /

удельные сопротивления боковых полосок и прямоугольника;

ширина боковых полосок и прямоугольника соответственно.

AR oL

ДХ

I(Pi.P4

Id 04

Из этих выражений видно, что при малом угле об даже при малых относительных смещениях дх шаблонов разность сопротивлений ДК будет достаточно велика, что обеспечивает высокую чувствительность контроля совмещения с предлагаемым комплектом фотошаблонов. Так, например, для боковых полосок из .поликристаллического кремния р 30 Ом, d 12 мкм и Для прямоугольника из алюминия

2 0,03 Ом с углом между ними оС 11°30 , при смещении дх 1 мкмразность сопротивлений составит около 50 Ом.

Погрешности измерений из-за разброса ширины прямоугольника и полосок; а также их удельных сопротивлений Могут быть уменьшены за счет калибровочных измерений суммы сопротивлений плеч резистивной структуры.

Возможен также следующий вариант использования предлагаемого комплекта фотошаблонов. При технологической обработке полупроводниковой пластины с применением комплекта фотошаблонов образуется тестовая электропроводная структура (фиг. 4 и 5) . При этом прямоугольник 1 может быть выполнен из диффузионного слоя п типа проводимости в подложке 8 птипа проводимости. Боковые полоски 2 и 3, пересекающие прямоугольник 1 под острым углом 00 , выполнены из диффузионного слоя р-типа проводимости, контакные площадки 4 к боков|лм полоскам выполнены из слоя

0 алюминия, покрывающего через отверстия 10 в защитном слое окисла 9 поверхность полупроводника. Таким образом, диффузионные боковые полосой 2 и 3 изолированы р-п переходом

5 11 от прямоугольника 1 другого типа

проводимости в областях б и 7 их взаимного перекрытия,

В областях б и 7 электросопротивление боковых полосок относительно контактных площадок 4 изменяется из-за частичной перекомпенсации примеси в полупроводнике. При рассовмещении фотошаблонов по 00 происх дит увеличение для одной и соответствующее уменьшение для другой боковой полоски длины Я области перекрытия прямоугольника 1, т.е. сгоотве ственно изменяется сопротивление боковых полосок между контактными площадками 5.- В данном случае в областях перекрытия б и 7 имеет место увеличение сопротивления боковых полосок, поэтому эффект разбаланса резистивнаго моста определяется величиной изменения длины Д высокоомной части плеч моста в областях перекрытия б и 7.

Элементы в виде прямоугольника и боковых полосок могут быть выполнены из других электропроводных материалов, полупроводников и межэлементной изоляции, применяемых при изготовлении интегральных микросхем с условием изменения проводимости боковых полосок в областях их перекрытия с прямоугольником.

Данный вариант комплекта фотошаблонов предназначен для контроля, совмещения слоев в тех случаях, когда согласно технологическому маршруту основного изделия имеется межслойная изоляция между элементами.

Применение в микролитографии: предлагаемого комплекта фотошаблонов обеспечивает высокую производительность и точность контроля совмещения слоев при,производстве интегральных микросхем, позволяет автоматизировать контроль,что приведет в свою о.чередь к снижению трудоемкости и повышению объективности контроля массовых операций совмещения слоев при фотолйтогра фии, позволяет обеспечить набор статистики по параметрам систем совмещения, что позволит оперативно определять причины ненадежности интегральных микросхем, вызванные рассовмещением слоев.

Формула изобретения

чем .на одном из шаблонов они выполнены в виде прямоугольника, а на другом в виде пересекающих этот прямоугольник под острым углом полосок, отличающийся тем, что,

0 с целью повышения производительности и точности контроля совмещения шаблонов, по крайней мере в одном из шаблонов комплекта выполнены элементы в виде контактных площадок, коор5динатно сопряженных с концами прямоугольника и полосок и расположенных- за пределами их взаимного перекрытия,

0 площадки размещены с одной стороны прямоугольника и боковых полосок,

5 прямоугольника и боковых полосок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5