[发明专利]倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法及系统

权利要求书

1.倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：包括步骤：

步骤S01，设计与目标图层对标的前层衍射套刻结构：所述前层衍射套刻结构包括水平方向排布的至少两组等周期光栅结构和垂直方向排布的至少两组等周期光栅结构，且所述前层衍射套刻结构采用两种等光栅图形结构交错排布；

设计目标图层的衍射套刻结构：所述目标图层的衍射套刻结构与该图层的倒梯形或T型结构设计完全相同；所述目标图层的衍射套刻结构包括第一衍射结构和第二衍射结构，其中所述第一衍射结构的周期为第一周期，第二衍射结构的周期为第二周期，所述第一周期与所述前层衍射套刻结构的等周期光栅结构的周期相同，所述第二周期为待测倒梯形或T型结构的周期；

步骤S02，所述目标图层的衍射套刻结构的中心坐标与所述前层衍射套刻结构相比，分别沿平行所述前层衍射套刻结构的各组等周期光栅结构的周期排布方向偏移相同的套刻偏移量；

步骤S03，对目标图层的所有图形结构进行光刻和刻蚀工艺，获取目标需要的倒梯形结构或T型结构；

步骤S04，在前层衍射套刻结构和目标层的衍射套刻结构组成的整体结构进行基于衍射的套刻标记测量，记录在前述套刻偏移量下的正负一级衍射光强差，计算光强差与套刻偏移量之间的斜率；

步骤S05，根据前层衍射套刻结构和目标图层衍射套刻结构的光刻薄膜结构信息，包括各个薄膜的厚度、折射率和吸光系数，再根据步骤S04得到的光强差与套刻偏移量之间的斜率建立光学仿真模型，计算待测结构尺寸变化与光强差之间的规律，绘制倒梯形或T型结构尺寸分布轮廓图，由此计算得到由于工艺所导致的倒梯形或T型结构的宽度偏差。

2.根据权利要求1所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：步骤S01中，所述前层衍射套刻结构中的等周期光栅结构周期为500纳米到100微米。

3.根据权利要求1所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：步骤S01中，所述等周期光栅结构包括水平方向周期排布的光栅结构和垂直方向周期排布的光栅结构两种图形结构。

4.根据权利要求3所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：步骤S01中，所述前层衍射套刻结构包括两组水平方向周期排布的光栅结构和两组垂直方向周期排布的光栅结构，并采用对角对称排布，即两组水平方向周期排布的光栅结构分别位于第一、第三象限，两组垂直方向周期排布的光栅结构分别位于第二、第四象限。

5.根据权利要求1所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：步骤S01中，若所述第二周期为1微米至10微米，则所述第一周期与所述第二周期相同，并将其作为所述前层衍射套刻结构中等周期光栅结构的周期；

若所述第二周期为10纳米至1微米，则所述第一衍射结构采用如下方式设计：所述倒梯形或T型结构按照所述第二周期排列，以5到20个第二周期为一组，作为第一周期的近似半周期，所述第一周期即为所述第二周期的10到40个周期。

6.根据权利要求1所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，其特征在于：步骤S04中，使用至少1种探测波长，分别记录各自探测波长下的正负一级衍射光强差，并计算光强与套刻偏移量的斜率。

7.一种应用权利要求1～6任一权利要求所述的倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法的工艺质量评估系统，其特征在于：包括光刻机、光刻薄膜结构、套刻量测模块以及工艺质量评估模块；

所述光刻薄膜结构包括覆盖在晶圆上的掩膜版及套刻标记结构，所述套刻标记结构包括前述前层衍射套刻结构和前述目标图层的衍射套刻结构；所述目标图层的衍射套刻结构的中心坐标与所述前层衍射套刻结构相比，分别沿平行所述前层衍射套刻结构的各组等周期光栅结构的周期排布方向偏移相同的套刻偏移量；

所述光刻机对晶圆目标图层进行光刻和刻蚀，获取目标需要的倒梯形或T型结构；

所述套刻量测模块采用的是光传感器，用于对整个光刻薄膜结构进行基于衍射的套刻标记测量；

所述工艺质量评估模块为计算机，用于记录所述套刻量测模块基于衍射的套刻标记测量得到的在固定套刻偏移量下的正负一级衍射光强差，并据此计算光强差-套刻斜率；然后根据所述光刻薄膜结构信息，包括各个薄膜的厚度、折射率和吸光系数，建立光学仿真模型，计算待测结构尺寸变化与光强差之间的规律，绘制倒梯形或T型结构尺寸分布轮廓图，由此计算得到由于工艺所导致的倒梯形或T型结构的宽度偏差。