[发明专利]倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法及系统

说明书

本发明公开了倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法及系统，设计与目标图层对标的前层衍射套刻结构和目标图层的衍射套刻结构，目标图层的衍射套刻结构沿平行前层衍射套刻结构方向偏移相同的套刻偏移量；光刻和刻蚀获取目标需要的倒梯形结构或T型结构；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；计算待测结构尺寸变化与光强差之间的规律，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。本发明能够有效避免切片等测量方法对微纳结构的损伤，弥补俯视电子束成像测量方法无法准确呈现底部特征的缺陷，提升了现有系统的整体测量性能，并且在成本和良率控制上得到了提升。

技术领域

本发明涉及集成电路工艺领域，尤其涉及倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法及系统。

背景技术

倒梯形结构或T型结构是集成电路工艺制作的一个难点，多用于MEMS结构、特殊芯片结构的工艺过程。测量倒梯形或T型结构是目前测量的难点，特别是传统的电子束俯视成像技术则很难观测到底部信息，而且电子束成像技术，特别是CDSEM技术，需要较强的电子束流，并控制电子束成像焦点，才能穿透顶层结构而观察到底层结构。而倒梯形或T型结构的侧壁信息和尺寸可以通过切片等方法，观察截面尺寸来测量。但是，这种切片技术是一种不可逆技术，对器件结构造成损伤。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法及系统。

技术方案：

倒梯形或T型结构的工艺质量评估方法，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；

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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，步骤S01中，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。

进一步地，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。