Тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии Советский патент 1982 года по МПК H01L21/00 

(54) ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ 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 и инте ральных микросхем в значительной мере определяются разрешгиквдей схюсобностью микролитографии. Это обуславливает необходимость контроля разрешакидей способности микролитографии с использованием тестовых структур, как на этапе отработки техно логии, так и на этапе изготовления приборов.

Известна тестовая структура для контроля разрешанадей способности микролитографнни, выполненная в виде шкалы из ряда элементов {1.

:Недостаткрм известной тестовой структуры является то, что минимальные 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 размещакяцей способности микролитографии, содержащая подложку с расположенным на ней измерительным участком в виде перпендикулярных пересекакяцихся цолосок {2 .

Иэвестнад,тестовая структура позволяет выделить малые измерительные

10 участки, однако- их размеры также определяются минимальнь1м масштабом используемого оборудования, что не позволяет определить минимальные размеры элементов, т.е. точно определить

15разрешающую способность микролитографии .

Цель изобретения - повышение точности контроля разрешающей- способности микролитографии.

20 Для достижения этой цели тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии, содержащая подложку с расположенны - на ней измерительным участком в виде 25 перпендикулярных пересекающихся полосок, снабжена дополнительными измерительными участками, выполненными также в виде перпендикулярных пересекающихся полосок, развернутых

30 относительно полосок основного иэмерительного участка на угол utit (к 1,2,,.., п, где п - число дополнительньис участков), монотонно изменяющийся в пределах 0 о ц 90. На фиг. 1 показана тестовая струн тура для контроля разрешающей способ .ности микролитографйи при изготовлении межслойных контактов; на фиг. 2 -разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3 тестовая структура для контроля разрешанвдей способности микролитографии при изготовлении- МДП-транзисторов; на фиг. 4 - разрез Е-Е на фиг. 2. , . На фигурах обозначены слой окисла 1 кремния на поверхности пластины, кремниевая пластина 2 р-типа проводимости, проводники 3 первого слоя - диффузионные области п-типа проводимости, проводники 4 второго слоя из поликристалического кремния межслойные контакты 5 проводников второго слоя к проводникам первого слоя %, R,(, къ области, тонкого окисла 6, отверстия 7 для снятия с поверхности тонкого окисла в , общая диффузионная область 8 проводимости - область истоков МДП-транзисторов, подзатворные области 9 рабочие каналы МДП-транзисторов. На поверхности слоя окисла I (фиг 1) кремниевой пластины 2 р-типа проводимости выполнена тестовая структура, содержащая проводники 3 перво слоя в виде диффузионных областей п -типа проводимости, проводники 4 второго слоя из поликристаллическог кремния, образующие при пересечени с проводниками 3 межслойные контакты 5 %, RKH, При эт° зоне контактов 5 проводники 3, покрытые слоем тонкого окисла 6 кремни (фиг. 1 и фиг. 2), имеют электричес кое соединение с проводниками 4 чере отверстия 7 в тонкбм окисле. Межсло ный контакт 5 RH в виде квадрата со стороной размером т совмещен с прямоугольной координатной сеткой х, у с масштабом m и узлами пересечения в точках О координатных линий Межслойные контакты 5 RK RRSL и являются дополнительными измерительными участкёши, одинаковыми по форме с исходным контактом RK и развернутыми / относительно него на углы e(4,o(i,eil соответственно (0 i,2, 90° ) , при этом размеры сторон дополнительных контактов RK и R к- относительно размеров исходного контакта Ry уменьшены по за кону косинуса угла разворота каждог контакта. Из прямоугольных треуголь ников О О, Д , О.С2.Д2. и контактов R , КщИ ь соответстве но имеем в мас1т1табе исходной координатной сетки х, у: , размер стороны контакта R - О, t hi-cosot; размер стороны контакта Q DjCOStA -№ cos olj {эазмер стороны контакта -,,, dl, г mccsc. j Ha черетеже показаны углы .,5; C3l2--45,0,o(.i 63,5 и соответственно имеем: 0,89in Cjipi 0,71-m 0,45 -m Для 3 в диапазоне О ct 90 имеем cosdL 7 cos :os CO -7 C2O 7CjOj т.е. контактам меньшего размера соответствует больший -угол их разворота на плоскости. Тестовая структура получается следующим оёразом. На поверхности слоя окисла 1 кремния (фиг. 1). изображают прямоугольную сетку с масштабом m осямх и у и узлами пересечения в точках О координатных линий, предназначенную для выполнения элементов приборов. Наряду с зтим на той же поверхности изображают дополнительные прямоугольные координатные сетки с осями х у, , 2.2. УЪ имеющими угловой разворот на выбранный yronci-i,d , о1-, относительно х и у соответственно, причем осями углового разворота линий дополнительной координатной сетки являются точки О исходной координатной сетки. Границы межслойных контактов RK, Rit-t, RKS. и выполняют по линиям координатных сеток ху, , гУа. и . При этом точки О координатной сетки ху являются пункта-, ми трассировки границ элементов, а параллельные линиии координатных сеток , ., , определяют границы О А , , , , ..., OjA,, АЗ В), В С, , СэОз межслойных контактов Rj- ,..., Якъ, 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 К, кг R(jq меньших размеров, чем единица масштаба m координатной сетки, позволяет расширить диапазон контролируемых размеров контактов, т.е. повысить точность,контроля разрешающей способности, а также определить технологические резервы при изготовлении контактов с помощью микролитографии. На поверхности окисла 1 кремния (фиг.2) кремниевой пластины 2 р-тип проводимости выполнена тестовая стр тура, содержащая диффузионные облас 3 п-тйпа проводимости - стоки МДПтранзисторов VT, VTx , VTz, VTs, проводники 4 из поликристаллическог кремния - затворы тех же МДП-транзи сторов, расположенные на областях |(фиг.З, фиг.,4) тонкого окисла б кре ния - подзатворного диэлектрика, а также общая диффуэиой ная область 8 п -типа проводимости, образуняцая ис токи МДП-транзисторов. Подзатворные области кремния являются рабочими каналами МДП-т анзис.торов VT, VT, VTi, VTj, длиной L., Ь/f, I 2, г и шириной W, W, Wj, Wj соответств но. Тестовый МДП-транзистор VT совмещен с прямоугольной координатной сеткой X, у с ма:сштабом m и точками пересечения координатных линий. Тестовые МДП-транзисторы VT, VTj и VT3 являются дополнительными измерительными участками, одинаковыми по форме с исходным МДП-транзистором VT и развернутыми относительно последнего на плоскости х у на углы 3t-, А2,Яз соответственно() 9(f) , при этом длина и ширина канала каждого из дополнительных МДП-транзисторов отнорительно длины и ширины .основного исходного МДП-транзистора уменьшены, по закону косинуса .угла разворота дополнительного МДП-транзистора аналогично примеру, описанному вьвие {Фиг.1. Тестовая структура получается следующим образом. На поверхности слоя окисла 1 (фиг изображают прямоугольную координатную сетку х,у, а также дополнительные прямоугольные коордиматиые сетки х у, , .и , развернутые относительно исходной сетки ху на углы сС, соответственно ( 90°) и выполняют границы рабочей части ВДП-траизистора VT, а также МДП-транзисторов VT , VT. и VT по линиям координатных сеток ху, ./ 54зУ$ соответственно аналогично вышеописаниому примеру {фиг.1) В результате -изготовления тестовой структуры с применение микролитографии получают размеры дополнительных МДП-транзисторов VT, VT, VTj меньше, чем единица масштаба исходной координатной сетки ху (например, для длины канала L-, ь2, 1«% ), или про межуточные размеры в долях единицы масштаба (например, для ширины канала W,.W2,. Wj) . Применение тестовой структуры, содержащей дополнительные тестовые МДПтранзисторы VT , VT и VT с меньшими размерами канала, чем единица масштаба m исходной координатной сетки,позволяет расширить диапазон контролируемых размеров рабочей зоны МДП-траизисторов, точнее определить минимальный размер работоспособного (по отсутствии -электрического смыкания меЖДУ стоком и истоком) МДП-транзистора, т.е. повысить точность контроля разрешения способности при изготовлении МДПтранзисторов с применением микролитографии. Величина угла of- выбирается исходя из требований к минимальным размерам элемента, и определяется возможностью использования конкретиого машинного оборудования для обработки топологической информации. Предлагаемая тестовая структура обеспечивает повышение точности контроля разрешающей способности микролитографии с применением машинных методов проектирования и изготовления приборов. Фогшула изобретения Тестовая структура для контр|Оля разрешающей способности микролитоГ{ афйи, содержащая подложку с расположеннъам на ней измерительным . участком в виде перпендикулярных пересекающихся полосок, о т л и чающаяся тем, что, с целью по- вьвиения точности контроля разрешакщей способности микролитографии, она снабжена дополнительными измерительными участками, выполненными также в виде перпендикулярных пересекающихся полосок, развернутых относительно полосок основного измерительного участка на угол (к 1,2,...,п, где п - число дополнительных участков), монотонно изеняющийся в п|ределах 90.. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 533250, кл. Н 01 Г. 21/22, 1979. 2.Патент США 3713911, л. 148-187, 1977 (прототип).

X

ЛДЛ