專利名稱：利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路制程的方法，特別是涉及一種度量工具的次 納米級(jí)校準(zhǔn)的方法。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用于光掩模光掩模制程。
背景技術(shù)：
在集成電路(integrated circuit; IC)制造技術(shù)中， 一般先涂布光刻 膠層于半導(dǎo)體晶圓表面，接著透過(guò)掩模對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光步驟。然后，進(jìn) 行曝光后烘烤步驟，以改變光刻膠的物理性質(zhì)，進(jìn)而利于后續(xù)處理。之后， 進(jìn)4亍顯影后^r查(after development inspection; ADI),以利用度量系統(tǒng) 檢查光刻膠的關(guān)鍵尺寸，而判斷是否符合規(guī)格。如果光刻膠符合規(guī)格，接 著即蝕刻或轉(zhuǎn)移圖案，再剝除光刻膠。然后，在晶圓上進(jìn)行蝕刻后檢查 (after etching inspection; AEI)。由于縮小極大型集成電路(very-large-scale integration; VLSI)孩i型尺寸的需求日益增加。因此，微影制程必須準(zhǔn)確控制光刻膠圖案的關(guān)鍵 尺寸(critical dimension; CD)，以免臨界電壓(threshold vol tage)以及與圖案尺寸變異相關(guān)的線阻值發(fā)生變動(dòng)，最終降低電路效能。為了測(cè)量圖 案尺寸的變異，往往利用掃描式電子顯微J竟(scanning electron microscope; SEM)、 光學(xué)關(guān)鍵尺寸(optical critical dimension; 0CD)、 及其他測(cè)量步驟，以評(píng)估制造的工作部件的關(guān)^t尺寸。習(xí)知的度量技術(shù)利用具有測(cè)試間距(pitch)的測(cè)試工作部件，例如半導(dǎo) 體晶圓，以才交準(zhǔn)度量工具。這是利用度量工具測(cè)量測(cè)試晶圓的已知間距值 而達(dá)成校準(zhǔn)。如果測(cè)得間距與已知間距不同，此度量工具就需要進(jìn)行校準(zhǔn)。 測(cè)試晶圓的間距通常為數(shù)百納米(nanometer; nm)，例如180纟內(nèi)米?；诖?點(diǎn)而言，假設(shè)測(cè)得間距與已知間距之間的差距超過(guò)已知7>差(tolerance), 此度量工具就必須重新校準(zhǔn)，否則由此度量工具所得的任何測(cè)量結(jié)果會(huì)有 偏差。如上所述，已知測(cè)試晶圓已建構(gòu)具有間距的光刻膠線，其間距超過(guò)IOO 納米。就其本身而論，在低于1納米時(shí)，這些習(xí)知測(cè)試晶圓的校準(zhǔn)效果不 好。此外，度量步驟會(huì)傷及測(cè)試晶圓，從而需要制造并維持有數(shù)片測(cè)試晶 圓。雖有可能制造出具有次納米間距的測(cè)試晶圓，不過(guò)制程費(fèi)用十分高昂。有鑒于上述現(xiàn)有的校準(zhǔn)度量工具存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的度量工具的次納米級(jí)校準(zhǔn)的方法，能夠 改進(jìn)一般現(xiàn)有的校準(zhǔn)度量工具，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè) 計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的校準(zhǔn)度量工具存在的缺陷，而提 供一種利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題 是使其利用次納米級(jí)間距偏移量，進(jìn)而校準(zhǔn)度量工具，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其特征在于包括以下步驟測(cè)量一第一間距；測(cè)量一第二間距，其中該第二間距自該第 一間距偏移一間距偏移值；進(jìn)行一比較步驟，以比較該第一間距與該第二 間距；以及依據(jù)該比較步驟判斷度量準(zhǔn)確度。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的比較 步驟包括判斷該第 一 間距與該第二間距之間的 一 間距差。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的間距 偏移值少于或等于一納米。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的間距 偏移值為0. 25納米。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的第一 間距從一 第 一 晶圓測(cè)得，而該第二間距由 一 第二晶圓測(cè)得。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中還包括以下 步驟利用具有一掩模間距的一校準(zhǔn)掩模，在一測(cè)試晶圓上形成一已知間 距，其中該已知間距選自于該第一間距及該第二間距二者之一，而該掩模 間距為多個(gè)該已知間距，且借由該校準(zhǔn)掩模于一縮放數(shù)下圖案化該測(cè)試晶 圓，以提供該已知間距。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的縮放 系數(shù)為4。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的每一 測(cè)量步驟利用 一掃描式電子顯樣t鏡進(jìn)行。前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其中所述的每一 測(cè)量步驟利用 一光學(xué)關(guān)^t尺寸步驟進(jìn)行。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的一種利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，包括以下步驟形成一 圖案層，圖案層具有一第一光刻膠線及一第二光刻膠線，其中該第一光刻膠線與該第二光刻膠線之間的 一 已知間距包括一次納米偏移值；測(cè)量該圖案層以判斷該第一光刻膠線與該第二光刻膠線之間的一測(cè)得間距；判斷該 測(cè)得間距與該已知間距之間的一差距；以及判斷用于該測(cè)量步驟之一度量 工具所需之校準(zhǔn)，以縮短該測(cè)得間距與該已知間距之間的該差距。前述的利用間距:移量的度i校準(zhǔn)口方:，i中所述的測(cè)量步驟l括利用一光學(xué)關(guān)鍵尺寸步驟。前述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其中所述的測(cè)量步驟包括在 一半導(dǎo)體晶圓中確認(rèn)多個(gè)校準(zhǔn)區(qū)域，并測(cè)量每一校準(zhǔn)區(qū)域的間距。前述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其中所述的測(cè)量步驟包括利 用 一掃描式電子顯微鏡步驟，以在上述的校準(zhǔn)區(qū)域中算出多個(gè)測(cè)得間距的 平均值。前述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其中形成該圖案層的步驟包 括提供具有一掩模間距的一校準(zhǔn)掩模，其中該掩模間距為多個(gè)該已知間 距；以及利用縮放該掩模間距以掩?；摪雽?dǎo)體晶圓，使該半導(dǎo)體晶圓具 有該已知間距。前述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其中所述的圖案層的材質(zhì)由 光刻膠、多晶硅及氧化物所組成的物質(zhì)組中選擇的一種物質(zhì)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題另外還釆用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依 據(jù)本發(fā)明提出的 一種利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的裝置，包括多 個(gè)第一組光刻膠線，前述的第一組光刻膠線具有一基準(zhǔn)間距；以及多個(gè)第 二組光刻膠線，前述的第二組光刻膠線具有一第二間距，其中該第二間距包括該基準(zhǔn)間距以及小于該基準(zhǔn)間距的一間距偏移量。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的裝置，其中所述的第一 組光刻膠線及第二組光刻膠線均位于一共同測(cè)試晶圓上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方 案，本發(fā)明提供了一種利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法及裝置， 可有效校準(zhǔn)度量工具至次納米級(jí)。綜上所述，本發(fā)明具有上述優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在方法或功能上 皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果， 且較現(xiàn)有的校準(zhǔn)度量工具的制程及設(shè)備具有增進(jìn)的突出功效，從而更加適 于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法的一種例示 微影制程系統(tǒng)的示意圖。圖2A至圖2E是本發(fā)明利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法用 于次納米級(jí)評(píng)估的例示差值關(guān)鍵尺寸(delta CD)尺規(guī)的示意圖。圖3是本發(fā)明利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)^:尺寸的方法的一種具有一系列CD尺規(guī)的校準(zhǔn)晶圓的示意圖。圖4是本發(fā)明利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法的一種例示 產(chǎn)品晶圓進(jìn)行以O(shè)CD為主的散射度量技術(shù)的示意圖。圖5至圖12是本發(fā)明利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法的由 例示校準(zhǔn)晶圓的度量結(jié)果的曲線圖。1:微影制程系統(tǒng) 16:單一測(cè)試晶圓2:晶圓供應(yīng)架 18/20/22/24: CD尺規(guī)3:光刻膠旋涂座臺(tái)26主動(dòng)區(qū)4:軟烤座臺(tái)30晶圓5:曝光座臺(tái)32第一層6:曝光后烘烤座臺(tái)34第二層7:顯影座臺(tái)36多晶珪層8:潤(rùn)洗/干燥座臺(tái)38抗反射層9:控制器40圖案層10:光學(xué)度量座臺(tái)42入射光1Wllb/llc/lld/lle:光刻膠一各柵44部分入射光12a/12b/12c/12d/12e:光刻爿交線46光刻膠部分14a/14b/14c/14d/14e:光刻力交線48散射光具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效, 以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的利用間距偏移量校準(zhǔn)次 納米關(guān)鍵尺寸的方法其具體實(shí)施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì) 說(shuō)明如后。為了方便說(shuō)明，在以下的實(shí)施例中，相同的元件以相同的編號(hào)表示。本發(fā)明提供一種用于校準(zhǔn)度量工具或系統(tǒng)的方法。在一例示實(shí)施例中， 形成圖案層，使所形成的光閘圖案具有已知間距外加偏移值，其中圖案層 材料可包括但不限于光刻膠、多晶硅、氧化物等。在一例示實(shí)施例中，間距值小于1納米。本發(fā)明借由形成具有間距外加次納米偏移量的半導(dǎo)體層 (或部分的半導(dǎo)體層)，以利于在次納米級(jí)校準(zhǔn)度量工具。在本發(fā)明的一例示實(shí)施例中，制得一個(gè)以上的測(cè)試或校準(zhǔn)晶圓并用來(lái)校準(zhǔn)度量工具，例如用于OCD或SEM測(cè)量法的度量工具。請(qǐng)參閱圖l所示， 是制造上述測(cè)試晶圓的一例示孩i影制程系統(tǒng)(lithography process track) 的示意圖。微影制程系統(tǒng)l包括晶圓供應(yīng)架2、光刻膠旋涂座臺(tái)3、軟烤座 臺(tái)4、曝光座臺(tái)5、曝光后烘烤座臺(tái)6、顯影座臺(tái)7及潤(rùn)洗/干燥座臺(tái)8?？?制器9借著與晶圓供應(yīng)架2、軟烤座臺(tái)4、曝光后烘烤座臺(tái)6及光學(xué)度量座 臺(tái)IO聯(lián)系，l吏微影制程系統(tǒng)l自動(dòng)化運(yùn)作。首先，由晶圓供應(yīng)架2將產(chǎn)品晶圓提供于光刻膠旋涂座臺(tái)3處，以在 晶圓表面涂布光刻膠。隨后，晶圓在軟烤座臺(tái)4處經(jīng)軟烤后，即轉(zhuǎn)移至曝 光座臺(tái)5處以對(duì)晶圓進(jìn)行曝光。之后，晶圓在曝光后烘烤座臺(tái)6進(jìn)行曝光 后烘烤步驟后，即轉(zhuǎn)移至顯影座臺(tái)7處。經(jīng)顯影步驟后，晶圓隨即轉(zhuǎn)移至 光學(xué)度量座臺(tái)10處，或者在轉(zhuǎn)移至光學(xué)度量座臺(tái)10前先經(jīng)過(guò)潤(rùn)洗/干燥座 臺(tái)8處理。光學(xué)度量座臺(tái)10包括分光光度計(jì)，其中分光光度計(jì)可將自光刻 膠散射的光的光譜以數(shù)位格式收集?？刂破?處理收集到的散射光光譜并 進(jìn)行繞射分析。在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的內(nèi)容可實(shí)施于控制器9、 光學(xué)度量座臺(tái)IO或微影制程系統(tǒng)1的其他部分。如上所述，在曝光后烘烤后，利用光學(xué)度量座臺(tái)IO測(cè)量(一或多個(gè))產(chǎn) 品晶圓或工作部件的各種特征。為使上述測(cè)量更加準(zhǔn)確，度量工具必須經(jīng) 過(guò)校準(zhǔn)。以下將陳述用來(lái)校準(zhǔn)度量工具的例示結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖2A至圖2E所示，是以不同間距值的光刻膠形式呈現(xiàn)的一系 列CD尺規(guī)的示意圖，其中不同間距值如下所述，可利用圖l所述的微影制 程系統(tǒng)或其相等物制得，且此CD尺規(guī)可用于0CD、 SEM或其他度量系統(tǒng)的 次納米級(jí)校準(zhǔn)。本發(fā)明內(nèi)容思忖CD尺規(guī)可用于校準(zhǔn)與制造CD尺規(guī)的同一 生產(chǎn)線的光學(xué)度量系統(tǒng)，或用于校準(zhǔn)其他生產(chǎn)線的度量系統(tǒng)。在圖2A中， 光刻膠格柵lla的基準(zhǔn)間距為零間距或?yàn)榱鉉D偏移量。舉例而言，光刻膠 線12a與光刻膠線14a之間的間距為180. 00納米。在圖2B中，光刻膠格 柵lib的基準(zhǔn)間距為正0. 25納米偏移量。就其本身而言，假設(shè)基準(zhǔn)間距為 180. 00納米，則光刻膠線12b與光刻膠線14b之間的間距為180. 25納米。 圖2C的間距偏移量為圖2B的間距偏移量的2倍，而圖2D的間距偏移量為 圖2B的間距偏移量的3倍。因此，假設(shè)基準(zhǔn)間距為180. 00納米，則光刻 膠線12c與光刻膠線14c之間的間距偏移量為0. 5納米，而光刻膠線12d 與光刻膠線14d之間的間距偏移量為0. 75納米。圖2E的間距偏移量為圖 2B的間距偏移量的4倍。因此，假設(shè)基準(zhǔn)間距為180. 00納米，而光刻膠線 12e與光刻膠線14e之間的間距為181. 00納米。此系列的光刻膠格柵lla至光刻膠格柵11 e提供連續(xù)(cont inu咖)的間距或差值(de Ua) CD尺規(guī)，以 用于次納米級(jí)的校準(zhǔn)及數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)。如上所述，CD尺規(guī)或多系列的校準(zhǔn)光刻膠線可形成于單一晶圓或多個(gè) 晶圓上。基于此點(diǎn)，光刻膠格柵11c與光刻膠格柵lid可例如設(shè)于同一測(cè) 試晶圓上并相互對(duì)照其間距。如前例所述，光刻膠4各4冊(cè)11c的間距為180. 50 納米，而光刻膠格柵lid的間距為180. 75納米，其中光刻膠格柵llc與光 刻膠格柵lid提供0. 25納米的差別測(cè)試值。光刻膠格柵11c之間的光刻膠 線間距應(yīng)可測(cè)得，光刻膠沖各柵lid之間的光刻膠線間距應(yīng)可測(cè)得，而前述 二種光刻膠格柵測(cè)得的間距相減或相比后，可得出間距差，理論上其值應(yīng) 為O. 25納米。倘若個(gè)別間距的測(cè)得結(jié)果確實(shí)為前述間距差，則認(rèn)為度量系 統(tǒng)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)。所以，此非提供校準(zhǔn)指示的絕對(duì)間距值，而是測(cè)得的次納米 級(jí)差，以提供次納米級(jí)效能的衡量尺度。此外，就任何預(yù)定的格柵而言，應(yīng)能想到，可以測(cè)得兩個(gè)光刻膠線之 間的間距且用于校準(zhǔn)，或是可以測(cè)得多個(gè)光刻膠線之間的間距，經(jīng)平均后 的測(cè)得間距值可用于校準(zhǔn)特定CD尺規(guī)?？梢岳斫獾氖牵骄g距值呈現(xiàn)的 是可推導(dǎo)出且可應(yīng)用的諸多例示統(tǒng)計(jì):街量尺度(statistical me tries)之 一。舉例而言，可利用間距中間值。對(duì)單一光刻膠圖案具有多個(gè)CD尺規(guī)、 且每一CD尺規(guī)具有相同間距而言，亦能想到，可從所有光刻膠線、或從一 個(gè)以上CD尺規(guī)中選定一組光刻膠線，取其平均值、中位數(shù)、或其他統(tǒng)計(jì)衡 量尺度，而判斷單一圖案間距值。綜上所述，可以考慮到，多組光刻膠線得形成于單一晶圓上，或者多 組光刻膠線(CD尺規(guī))可形成于一系列的測(cè)試晶圓上，利用各組光刻膠線間 的間距偏移量，以校準(zhǔn)度量系統(tǒng)。圖3是具有多組CD尺規(guī)的單一測(cè)試晶圓 16的示意圖。如圖3所示，測(cè)試晶圓16具有4組光刻膠線或CD尺規(guī)，分 別為CD尺規(guī)18、 CD尺規(guī)20、 CD尺規(guī)22及CD尺規(guī)24。在這個(gè)例子中，CD 尺規(guī)18具有基準(zhǔn)間距，而CD尺規(guī)20、 CD尺規(guī)22及CD尺規(guī)24各具有間 距，其中此間距與基準(zhǔn)間距相差的偏移值可為已知間距偏移值，例如0.25 納米的倍數(shù)。習(xí)知測(cè)試晶圓僅能以1納米的間距偏移值進(jìn)行校準(zhǔn)，而1納 米為硅原子尺寸(約0.29納米)的約3.5倍。相比之下，本發(fā)明可利用小于 硅原子尺寸(約0. 29納米)，即例如0. 25納米、或0. 25納米的倍數(shù)的間距 偏移值，進(jìn)行一系列的校準(zhǔn)。由于可以想到，CD尺規(guī)能選擇性形成于產(chǎn)品 晶圓而非測(cè)試晶圓上，因此CD尺規(guī)18、 CD尺規(guī)20、 CD尺規(guī)22及CD尺規(guī) 24以形成于晶圓外圍為較佳，借此避開(kāi)晶圓上包含任何已形成線路的主動(dòng) 區(qū)26。由于晶圓包括具有各種間距偏移量的多個(gè)CD尺規(guī)18、 CD尺規(guī)2 0、 CD尺規(guī)22及CD尺規(guī)24,因此單獨(dú)使用此晶圓即可用于評(píng)估度量效能。然 而，可以理解的是，需要進(jìn)行多次重復(fù)校準(zhǔn)，以測(cè)試多組測(cè)試晶圓或校準(zhǔn)晶圓?？梢钥紤]到，單一測(cè)試晶圓可具有多個(gè)具有相同間距的CD尺規(guī)。就這 一點(diǎn)而言，單一晶圓提供多個(gè)取樣區(qū)，借此獲得間距值。隨后，此間距值■trr b P _ .'n，l :丄、曰向么A t、rTl t c 二扭《二 i_U :t八 計(jì)士巧 一、'm、1 :丄、曰 T^l厶厶i、^T| 乂七"^TT丄，'m'1試晶圓的多個(gè)取樣區(qū)經(jīng)過(guò)平均或以其他方式統(tǒng)計(jì)而得。在這個(gè)例子中，測(cè)試晶圓16上每一 CD尺規(guī)得具有相同間距，不過(guò)另一測(cè)試晶圓(圖未繪示) 的另一組CD尺規(guī)可具有間距值外加間距偏移量。之后，前二組CD尺規(guī)的 間距差可用于評(píng)估度量效能。諸多度量技術(shù)可用于測(cè)量取樣區(qū)或校準(zhǔn)區(qū)之間的間距。茲以SEM及0CD 為二個(gè)例示技術(shù)。以下陳述例示的0CD制程，可理解的是，SEM及其他已知 或未來(lái)的度量工具均可根據(jù)本發(fā)明揭露的內(nèi)容而予以校準(zhǔn)。圖4是一例示產(chǎn)品晶圓進(jìn)行以O(shè)CD為主的散射度量技術(shù)的示意圖。0CD 用于收集通過(guò)光刻膠格柵的一種以上散射光譜，并進(jìn)行繞射(diffraction) 分析，如此一來(lái)，可收集一致的測(cè)量結(jié)果及額外的信息。晶圓30至少包含 第一層32及第二層34。第一層32為以硅或多晶硅制成的基材。第一層" 亦指作為光學(xué)尺寸(optical dimension; 0D)層。另一種方式，第一層32 可為淺溝渠隔離(shallow trench isolation; STI)層或主動(dòng)區(qū)(active area; AA)。在一個(gè)例子中，第二層34包括多晶硅層36、抗反射層38、以 及圖案化圖案層40。然而，可以思及的是，本揭露內(nèi)容可應(yīng)用至與上述構(gòu) 想不同的晶圓。分光計(jì)的探測(cè)光源射出的入射光42指向圖案層40的探測(cè)區(qū)，其中入 射光42相對(duì)于圖案層40表面形成的入射角6介于0度至90度間。入射光 42的一部分44會(huì)從圖案層40表面散射，而其余的入射光42在通過(guò)光刻膠 部分46后，會(huì)產(chǎn)生可檢測(cè)的散射光48。由習(xí)知的檢測(cè)儀，例如二極管陣列 檢測(cè)計(jì)(diode array detector),以不同波長(zhǎng)接收散射光48。隨后，對(duì)散 射光48進(jìn)行繞射分析，以獲得圖案層40的三維(three dimensional)信息及其他信息，其中有部分信息用于校準(zhǔn)此處所指的度量系統(tǒng)。請(qǐng)參閱圖5至圖12，是以0CD及SEM測(cè)量法進(jìn)行0. 25納米、0. 50納 米及1. 00納米校準(zhǔn)的曲線圖。圖中，Y軸表示測(cè)得間距，而X軸則表示已 知間距。圖5是以1. 00納米校準(zhǔn)掩模進(jìn)行SEM測(cè)量法的結(jié)果。在這個(gè)例子 中，1. 00納米校準(zhǔn)掩模的CD修正判定系數(shù)(R2)值為約0.9985。由CD修正 判定系數(shù)值證明，在1.00納米的程度上，測(cè)得掩模間距非常接近已知掩模 間距。根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，習(xí)知縮倍技術(shù)可用于制造具有次納米級(jí)偏移 量的晶圓。在這個(gè)例子中，1. 00納米校準(zhǔn)掩模使用4倍的縮倍系數(shù)，可于 晶圓中產(chǎn)生0. 25納米的間距偏移量。換言之，180. 25納米的間距使用4倍的縮倍系數(shù)，所得的掩模間距為721. 00納米。正如圖6所示，利用0CD測(cè)量法時(shí)，測(cè)得的晶圓間距十分接近已知的 晶圓間距O. 25納米。在這個(gè)例子中，CD修正判定系數(shù)為0.9986。另一方 面，正如圖6所示，盡管SEM測(cè)量法取自于9個(gè)采樣點(diǎn)或采樣區(qū)，但SEM 測(cè)量法仍不如OCD測(cè)量法準(zhǔn)確。在圖7的例子中，CD修正判定系數(shù)為0. 9729。 本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可體會(huì)，對(duì)SEM而言，在多個(gè)取樣區(qū)測(cè)量 間距為較佳。舉例而言，如圖8所示，單點(diǎn)SEM測(cè)得的CD修正判定系數(shù)為 0.9129,然而九點(diǎn)SEM測(cè)得的CD修正判定系數(shù)為0. 9729。因此，九點(diǎn)SEM 測(cè)得平均值比OCD測(cè)得值更準(zhǔn)確，而OCD測(cè)得值又比單點(diǎn)SEM測(cè)得值更準(zhǔn) 確。可以理解的是，借由單一測(cè)試晶圓的多個(gè)取樣區(qū)或多個(gè)晶圓上的單一 取樣區(qū)，可測(cè)得多個(gè)測(cè)得值。圖9是以單點(diǎn)SEM的例示測(cè)量法進(jìn)4亍0. 5納米間距一交準(zhǔn)的曲線圖。在 這個(gè)例子中，CD^f奮正判定系數(shù)為0.9768。然而，在圖IO的例子中，利用 SEM測(cè)量并以九個(gè)樣本平均后，CD修正判定系數(shù)為0.996。在此例中，由于 增加SEM檢查的取樣區(qū)數(shù)目，所以降低CD修正判定系數(shù)的誤差。如圖11及圖12的例子所示，以單點(diǎn)SEM進(jìn)行1. 0納米校準(zhǔn)(圖11)與 單點(diǎn)SEM進(jìn)行1. 0納米校準(zhǔn)相比，增加取樣數(shù)(圖U)對(duì)于改善CD修正判定 系數(shù)的誤差并無(wú)顯著成效。就此而言，在單一校準(zhǔn)區(qū)或單一取樣區(qū)進(jìn)行取 樣就足以進(jìn)行1. 0納米校準(zhǔn)。據(jù)此，借由本發(fā)明揭露內(nèi)容，圖1所述的微影制程系統(tǒng)或其等同物可 用于制造具有一個(gè)以上光刻膠格柵(CD尺規(guī))的測(cè)試晶圓或校準(zhǔn)晶圓；其光 刻膠格柵(CD尺規(guī))的間距可用于測(cè)量并校準(zhǔn)度量工具。借由測(cè)量測(cè)試晶圓 上形成的 一個(gè)以上取樣區(qū)的光刻膠線的間距，可評(píng)估度量工具于次納米級(jí) 的效能。易言之，借由建構(gòu)具有已知間距的第一系列校準(zhǔn)線，并建構(gòu)具有 已知間距外加次納米級(jí)間距偏移量的第二系列校準(zhǔn)線，再測(cè)量其間距差， 就可以判斷度量系統(tǒng)在進(jìn)行次納米級(jí)效能校準(zhǔn)時(shí)所需適當(dāng)調(diào)整的程度。承上，在一例示實(shí)施例中，具有已知間距的第一系列校準(zhǔn)線以及具有 已知間距外加間距偏移量的第二系列校準(zhǔn)線，形成于一個(gè)或多個(gè)測(cè)試晶圓 上。上述間距經(jīng)過(guò)測(cè)量，并判斷測(cè)得的間距差后，可采取適當(dāng)?shù)男?zhǔn)動(dòng)作， 借以減少測(cè)得差值與已知差值之間的任何差異。就其本身而言，本發(fā)明能有效評(píng)估需進(jìn)行何種調(diào)整，以校準(zhǔn)度量系統(tǒng)。 可以理解的是，第一系列校準(zhǔn)線以及第二系列校準(zhǔn)線可形成于相同或不同 測(cè)試晶圓上。以前者為例，在單一測(cè)試晶圓上的光刻膠線可用于提供區(qū)別 性測(cè)量值，以評(píng)估度量效能。以后者為例，可由多個(gè)測(cè)試晶圓或校準(zhǔn)晶圓 上的光刻膠線得到前述區(qū)別性測(cè)量值。可以進(jìn)一步考慮到， 一個(gè)以上的差 值可用于評(píng)估度量系統(tǒng)的效能。換言之，在前述例子中，經(jīng)過(guò)測(cè)量此二種系列的校準(zhǔn)線后，由第二系列校準(zhǔn)線的平均間距值減去第一系列校準(zhǔn)線的 平均間距值，可得出間距差值或偏移量。然而亦可考慮的是，可形成三、 四、五組等的校準(zhǔn)線，以提供連續(xù)的測(cè)試圖案，借由測(cè)量測(cè)試圖案以評(píng)估 度量系統(tǒng)的效能。筒言之，本發(fā)明提供測(cè)量次納米間距步驟的掩模及技術(shù)。此掩模至少包含圖案，其中圖案包括放大的間距或CD偏移量，透過(guò)習(xí)知的縮倍技術(shù)，可將圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠上，以提供次納米級(jí)間距偏移量，經(jīng)由測(cè)量此些次 納米級(jí)間距偏移量，可進(jìn)而校準(zhǔn)度量系統(tǒng)?？v然本發(fā)明已陳述特定的次納 米級(jí)尺寸，然而本發(fā)明并非限定于此，可以理解的是，本發(fā)明可用于評(píng)估在其他關(guān)鍵尺寸方面的度量效能。再者，此處所述的CD尺規(guī)及其使用方法 使用間距而非線寬。因?yàn)榫€寬易受制程或工具效能所影響，所以本揭露內(nèi) 容使用間距而非線寬，作為效能衡量尺度。上述CD尺規(guī)可用于測(cè)試晶圓或 產(chǎn)品晶圓上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，其特征在于包括以下步驟測(cè)量一第一間距；測(cè)量一第二間距，其中該第二間距自該第一間距偏移一間距偏移值；進(jìn)行一比較步驟，以比較該第一間距與該第二間距；以及依據(jù)該比較步驟判斷度量準(zhǔn)確度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的比較步驟包括判斷該第一間距與該第二間距之間的 一間距差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的間距偏移值少于或等于一納米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的間距偏移值為0. 25納米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的第 一間距從一第 一晶圓測(cè)得，而該第二間距由 一第 二晶圓測(cè)得。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于還包括以下步驟利用具有一掩;漠間距的一校準(zhǔn)掩模，在一測(cè)試晶圓上形成一已知間距， 其中該已知間距選自于該第 一 間距及該第二間距二者之一 ，而該掩才莫間距為多個(gè)該已知間距，且借由該校準(zhǔn)掩模于一縮放系數(shù)下圖案化該測(cè)試晶圓，以提供該已知間距。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的縮放系數(shù)為4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的每一測(cè)量步驟利用一掃描式電子顯微鏡進(jìn)行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法， 其特征在于其中所述的每一測(cè)量步驟利用一光學(xué)關(guān)鍵尺寸步驟進(jìn)行。
10. —種利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征在于包括以下步驟 形成一圖案層，該圖案層具有一第一圖案線及一第二圖案線，其中該第一圖案線與該第二圖案線之間的 一 已知間距包括一次納米偏移值；測(cè)量該圖案層以判斷該第一圖案線與該第二圖案線之間的一測(cè)得間距；判斷該測(cè)得間距與該已知間距之間的一差距；以及判斷用于該測(cè)量步驟的一度量工具所需的校準(zhǔn)，以縮短該測(cè)得間距與 該已知間距之間的該差距。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征 在于其中所述的測(cè)量步驟包括利用 一光學(xué)關(guān)鍵尺寸步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征在于其中所述的測(cè)量步驟包括在一半導(dǎo)體晶圓中確認(rèn)多個(gè)校準(zhǔn)區(qū)域，并測(cè) 量每一校準(zhǔn)區(qū)域的間距。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征在于其中所述的測(cè)量步驟包括利用一掃描式電子顯微鏡步驟，以在上述校 準(zhǔn)區(qū)域中算出多個(gè)測(cè)得間距的平均值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征 在于其中形成該圖案層的步驟包括提供具有一掩模間距的一校準(zhǔn)掩模，其中該掩模間距為多個(gè)該已知間 距；以及利用縮放該掩模間距以掩?；摪雽?dǎo)體晶圓，使該半導(dǎo)體晶圓具有該 已知間距。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的利用間距偏移量的度量校準(zhǔn)方法，其特征 在于其中所述的圖案層的材質(zhì)由光刻膠、多晶硅及氧化物所組成的物質(zhì)組 中選#^的一種物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法，借此校準(zhǔn)用于測(cè)量半導(dǎo)體元件特征的度量工具。利用間距偏移量校準(zhǔn)次納米關(guān)鍵尺寸的方法包括以下步驟測(cè)量一第一間距；測(cè)量一第二間距，其中該第二間距自該第一間距偏移一間距偏移值；進(jìn)行一比較該第一間距與該第二間距的比較步驟；以及依據(jù)該比較步驟判斷度量準(zhǔn)確度。經(jīng)由前述比較，可采取適當(dāng)?shù)男?zhǔn)步驟，以縮短已知間距與測(cè)得間距之間的差距。本發(fā)明提供的方法，利用次納米級(jí)間距偏移量，可有效校準(zhǔn)度量工具至次納米級(jí)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101241309SQ20081000416
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者柯志明, 游信勝, 王育溪, 高蔡勝, 黃國(guó)駿, 黃得智 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司