Тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11911653(22) Заявлено 280380 (21) 2899813/18-21 131) М. Кл.з . с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.03,82.Устино зобрет 1) Заявите СТРУКТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗРПОСОВНОСТИ МИКРОЛИТОГРАФИИ ТЕС аемойля комик- Изобретение отгии микроэлектронно для контроля ографин, связанныхметрических размеэлементов. техноло" наэначе- кролитоием гео- гических осится к ки и пре ераций м изменетопол с 5 5 О Работоспособность, надежность, эксплуатационные характеристики полупроводниковых приборов и 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 микролитографиии, выполненная в виде шкалы из ряда элементов 1.: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 предлагявляется тестовая структура д нтроля размещающей способности ро"литографии, содержащая подложку срасположенным на ней измерительнымучастком в виде перпендикулярных пересекающихся полосок 21Йзвестная тестовая структура позволяет выделить малые измерительныеучастки, однако их размеры также определяются минимальным масштабомиспользуемого оборудования, что не позволяет определить минимальные размеры элементов, т.,е. точно определить разрешающую способность микролито" графин.Цель изобретения - повышение точности контроля разрешающей. способности микролитографии.Для достижения этой цели тестовая структура для контроля разрешающейспособности микролитографии, содер жащая подложку с расположенным на ней измерительным участком в ниде перпендикулярных пересекающихся полосок, снабжена дополнительными измерительными участками, выполненны" ми также в виде перпендикулярных пересекающихся полосок, развернутых относительно полосок основного иэразмер стороны контактаЙ,СО"-О,ВСОЭ (- .М Соы,размер стороны контактаС О О Ъ Саэс( п 1 СОЪс(размер стороны контактакъСъОь ОРъсоь Йъ-и 1 с 05 А ьНа черетеже показаны углыа( -26,5; А 2 =45,0 с(Ъ 63,5и соответственно имеем:С,О = 0,89 вСг 01 = Ог 71.п 1СЪО = 0,45 п 1Для с(Ы д, ъ в диапазонЕ0с(,90 имеем соэс(.л ) соэ 0(2асов аСъи СО г СО СОт,СОз т.е.контактам меньшего размера соответствует большйй угол их разворота наплоскости,Тестовая структура получается1 следующнм Образом.На поверхности слоя окисла 1 кремния (Фиг. 1), изображают прямоугольную сетку с масштабом в осям х и уи узлами пересечения в точках О координатных линий, предназначенную длявыполнения элементов приборов. Наряду с этим на той же поверхностиизображают дополнительные прямоугольные координатные сетки с осями х у,хйу; хэуЪ, имеющими угловой разворот на выбранный угол с, д, Иъотносительно х и у соответственно,причем осями .углового разворота линийдополнительной координатной сеткиявляются точки О исходной координатной сетки, Границы межслойных контактов Вк, Вк., Вкд и Въ выОлнют пОлиниям координатных сеток ху, ху,ку , и хЪуь. При этом точки О координатной сетки ху являются пункта-,ми трассировки границ элементов, апараллельные линиии координатныхсеток ху, ху, хъуь, Определяютграницы ОА, А 1 Ву ВС, С,ООЗАъ АъВЗ В. СъСъОЪ межслойныхконтактов Вк, ,Вкь, имеющих минимальные размеры, т.е. Размеры меньше, чем единица масштаба п 1 исходной координатной сетки ху. С планшетов графическую информацию переводят на машинный язык для управленияавтоматом, .изготавливающим фотошаблоны для контакной фотолитографии.В электронной литографии такая машинная информация используется дляуправления электронным лучом. Применение тестовой структуры, содер"жащей дополнительные контакты ВК,Вки Вкъ меньших РазмеРов, чем единица масштаба в координатной сетки,позволяет расширить диапазон контролируемых размеров контактов, т.е.повысить точность, контроля разрешающей способности, а также. определитьтехнологические резервы при изготовлении контактов с помощью микролитографии. мерительного участка на угол Кк (к= 1,2 и, где и - число дополнительных участков), монотонно изменяющийся в пределах ОСЫ 90На фиг. 1 показана тестовая струк-, тура для контроля разрешающей способ ,ности микролитографии при изготовлении межслойных контактов на Фиг.2 -разрез Д-Д на Фиг, 1; на фиг, 3- тестовая структура для контроля разрешающей способности микролитографии при изготовлении Мдп-транэисторов; на фиг, 4 - разрез Е-Е на фиг.2На фигурах обозначены слой окисла 1 кремния на поверхности пласти 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, ЙК, ВК 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.На поверхности слоя окисла 1 (фиг.1) кремниевой пластины 2 р-типа проводимосги выполнена тестовая структура, содержащая проводники 3 первого слоя в виде диффузионных областей З 5 д "типа проводимости, проводники 4 второго слоя из поликристаллического кремния, образующие при пересечении с проводниками 3 межслойные контакты 5 ВК, Вк, ВкйрВк 3, При этОм в 40 зоне контактов 5 проводники 3, покРытые слоем тонкого окисла 6 кремния (Фиг. 1 ифиг. 2), имеют электричес" кое соединение с проводниками 4 через отвеРстия 7. в тонком окисле. Межслойный контакт 5 Вк в виде квадрата со стороной размером в совмещен с прямоугольной координатной сеткой х, у с масштабом в и узлами пересечения в точках 0 координатных линий. Межслойные контакты 5 Вк , Вк и Вкъ являются дополнительными измерительными участками, одинаковыми по форме с исходным контактом Вк и развернутыми относительно него на углы ы ,м, (ъ соответственно 55 (0 с 5.АЪс 90 ), при этом размеры сторон дополнитЕльных контактов Вк, В и В кЗотносительно размеров ис- ходного контакта В(, уменьшены по закону косинуса угла разворота каждого 60 контакта. Из прямоугольных треугольникав ОС Д О СэДд и ОяС Д для контактов й , ВК 1 и Вкъ соответственно имеем в масштабе исходной координатной сетки х, у: 65торов относительно длины и ширины у.основного исходного МДП-транзистора формула изобретения уменьшены,по закону косинуса угла На поверхности окисла 1 кремния . юежуточные размеры в.долях единицы (фиг.2) кремниевой пластины 2 р-типа масштаба (напримапример, для ширины кана- проводимости выполйена тестовая струк- ла И 1 И 2 Хз)Фк 2 р 3тура, содержащая диффузионные области Применение тестовОй структуры, со и-типа проводимости - стоки МДПтранзисторов ЧТ, ЧТ, ЧТаЧТэ, 5 транзисторы ЧТ., Чт-и ЧТ с меньшими проводники 4 из поликликристаллического размерами канала, чем единица масштаб- и 9 с меньшими кремния - затворы тех же МДП-транзи- ба щ исходной координатной сетки,поэсторов, расположенные на оиг.Зр ые на областях воляет расширить диапазон контролиру(фиг.З, фиг,4) тонкого окисла б крем- емых размеров рабочей зоны МДП-транзи;ния - подзатворного диэлектрика, а 10 сторов, точнее определить минимальный также общая диффузиой(ая область 8 размер работоспособного (по отсутствии и -типа проводимости, образующая ис- .электрического смыкания между стоком токи МДП-транзисторов. Подзатворные и итоком) МдП-транзистора, т.е. области кРемния являются рабочими повысить точность контроля раэреше" каналами МДП-транзисторов ЧТ, ЧТ, ния способностн при изготовлении МДПЧТ 5, длиной, 1,., Ь,д, 1 . - транзисторов с применением микролии шириной И, И, Х, Ю 3 соответствен- тографии.но. Тестовый МДП-транзистор ЧТ сов- Величина углавыбирается исхомещен с прямоугольной координатной дя иэ.требований к минимальным разсеткой х, у с масштабом щ и точками мерам элемента, и определяется воэпересечения координатных линий, Тес можностью использования конкретного товые МДП"транзисторы ЧТ, ЧТ и машинного оборудования для обработ- ЧТЗ являются дополнительными изме" ки топологической информации. рительными участками, одинаковыми по Предлагаемая тестовая структура Форме с исходным МДП-транзистором обеспечивает повышение точности ЧТ и развернутыми относительно пос- р 5 контроля разрешающей способности леднего на плоскости х у на углы микролитографии с применением машине(,о(2,4.э соответственно(0 сА(,9), 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.1). графин, содержащая подложку с расТестоваяструктура 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 поную сетку х, у, а также дополнитель- вькаения точности контроля разрешаные прямоугольные координатные сетки 4 ф ющей способности микролитографии, х У, х 2 У 2 и хЗУз, РазвериутЫе ство- она снабжена дополнительными изме- сительно исходной сетки ху на углы рительными участкамй, выполненными сС, а, Ыз соответственно (0 а(. .также в виде перпендикулярных пере-90 ) и выполняют границы рабочей секающихся полосок, развернутых отчасти МдП-транзистора ЧТ, а тзкже . 45 носительно полосок основного изме- МДП-транзисторов ЧТ ЧТз и УТэ . рительного участка на угол ю(,к по линиям координатйых сеток ху, х, у , (к = 1,2,п, где и - число дополхз у хэуз, соответственно анало- нительных участков), монотонно иэф, Фгично вышеописанному примеру (фиг,1) меняющийся в пределах 0(к90., В результате изготовления тестовой 5 рструктуры с йримененим микролито- Источники инФормации, графин получают размеры дополнитель- принятые во внимание при экспертизе ных МДП-транзисторов ЧТ ЧТ, УТ 9 1. Авторское свидетельство СССР меньше, чем единица масштаба исход 533250, кл.Н 01 Ь 21/22, 1979. ной координатной сетки ху (например, 55 2. Патент США Р 3713911, для длины канала Ъ, Ьа, Ьъ ), или про- кл. 148-187, 1977 (прототип),