專利名稱：測試光掩模板及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種測試光掩模板及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小。進(jìn)入到130納米技術(shù)節(jié)點之后，受到鋁的高電阻特性的限制，銅互連逐漸替代鋁互連成為金屬互連的主流。由于銅的干法刻蝕工藝不易實現(xiàn)，銅導(dǎo)線的制作方法不能像鋁導(dǎo)線那樣通過刻蝕金屬層而獲得?，F(xiàn)在廣泛采用的銅導(dǎo)線的制作方法是稱作大馬士革工藝的鑲嵌技術(shù)。該工藝在硅片上首先沉積低k值介質(zhì)層，然后通過光刻和刻蝕在介質(zhì)層中形成金屬導(dǎo)線槽，繼續(xù)后續(xù)的金屬層沉積和金屬層化學(xué)機(jī)械研磨制成金屬導(dǎo)線?；瘜W(xué)機(jī)械研磨后的表面平坦度與金屬圖形密度關(guān)系密切。為了達(dá)到均勻的研磨效果，要求硅片上的金屬圖形密度盡可能均勻。而產(chǎn)品設(shè)計的金屬圖形密度常常不能滿足化學(xué)機(jī)械研磨均勻度要求。解決的方法是在版圖的空白區(qū)域填充冗余金屬來使版形密度均勻化。傳統(tǒng)的方法是利用人工填充冗余金屬來提高版形密度的均勻度。這種方法效率不高。先進(jìn)的方法是利用模擬軟件來提高填充冗余金屬圖形設(shè)計的效率。但是現(xiàn)有方法在開發(fā)金屬層化學(xué)機(jī)械研磨工藝的效率方面，以及在快速變化的客戶產(chǎn)品圖形密度情況下預(yù)測金屬層化學(xué)機(jī)械研磨后的平坦度方面，成本較高，效率也不盡能滿足設(shè)計和開發(fā)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測試光掩膜板版圖及其應(yīng)用，以提高填充冗余金屬圖形設(shè)計的效率、金屬層化學(xué)機(jī)械研磨工藝開發(fā)的效率和預(yù)測經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，降低測試光掩模的成本。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種測試光掩模板，用于測試當(dāng)前金屬層，所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括密集線條陣列和冗余圖形陣列，其中η為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。作為優(yōu)選所述密集線條陣列的線條線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。本發(fā)明還提供一種所述測試光掩膜板的應(yīng)用，包括以下步驟獲取光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；
在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于密集線條的金屬導(dǎo)線槽和對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；化學(xué)機(jī)械研磨形成由導(dǎo)線金屬和冗余金屬組成的金屬層；測量經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后金屬層的平坦度，建立金屬層化學(xué)機(jī)械研磨的工藝菜獲取nxm個區(qū)域的圖形密度、相鄰區(qū)域的圖形密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的平坦度之間關(guān)系。作為優(yōu)選所述密集線條陣列的線條線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線
覓ο作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。作為優(yōu)選所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模，有效地提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學(xué)機(jī)械研磨工藝開發(fā)的效率，有效地提高預(yù)測經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，同時可以減少光刻工藝模塊中所使用測試光掩模的成本。


圖1是本發(fā)明測試光掩膜板的版圖示意圖。圖2是本發(fā)明測試光掩模板的示意圖。圖3a是本發(fā)明相同尺寸的冗余圖形陣列示意圖。圖北是本發(fā)明不同尺寸的冗余圖形陣列示意圖。圖4是本發(fā)明測試光掩模板的應(yīng)用中金屬層化學(xué)機(jī)械研磨后的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參閱圖1和圖2所示，在本實施例中，一種測試光掩模板，用于測試當(dāng)前金屬層， 所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域(Dll、D12、D21、D22...Dnm)構(gòu)成，所述每個區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括密集線條陣列1和冗余圖形陣列2，其中η為大于等于1 的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。所述密集線條陣列1的線條線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。如圖3a和北所示，所述冗余圖形陣列2由相同尺寸的或不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。上述測試光掩模板的應(yīng)用，包括以下步驟建立光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度的數(shù)據(jù)庫；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于密集線條的金屬導(dǎo)線槽和對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；
化學(xué)機(jī)械研磨形成由導(dǎo)線金屬和冗余金屬組成的金屬層；研磨后的剖面圖如圖4所示，具體為低介電常數(shù)薄膜3、導(dǎo)線金屬4、冗余金屬5 ；測量經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后金屬層的平坦度，建立金屬層化學(xué)機(jī)械研磨的工藝菜建立nxm個區(qū)域的密度、相鄰區(qū)域的密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的平坦度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)客戶產(chǎn)品的圖形密度，及其相鄰的圖形密度梯度，利用上述數(shù)據(jù)庫預(yù)測經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的金屬層的平坦度和做出圖形密度調(diào)整的冗余金屬填充的設(shè)計。通過使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模，有效地提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學(xué)機(jī)械研磨工藝開發(fā)的效率，有效地提高預(yù)測經(jīng)過金屬層化學(xué)機(jī)械研磨后的平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率， 同時可以減少光刻工藝模塊中所使用測試光掩模的成本。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種測試光掩模板，用于測試當(dāng)前金屬層的平坦度與圖形密度的關(guān)系，其特征在于 所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，每個所述區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括密集線條陣列和冗余圖形陣列，其中η為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述密集線條陣列的線條線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板，其特征在于所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟獲取光掩模板版圖中nxm個區(qū)域的圖形密度和相鄰區(qū)域的圖形密度梯度；在襯底上沉積低介電常數(shù)薄膜；在低介電常數(shù)薄膜上涂覆光刻膠，光刻形成測試光掩模板的圖形；刻蝕低介電常數(shù)薄膜形成對應(yīng)于密集線條的金屬導(dǎo)線槽和對應(yīng)于冗余圖形的冗余金屬槽；在上述結(jié)構(gòu)表面沉積金屬；化學(xué)機(jī)械研磨形成由導(dǎo)線金屬和冗余金屬組成的金屬層；測量經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后金屬層的平坦度，建立金屬層化學(xué)機(jī)械研磨的工藝菜單；獲取nxm個區(qū)域的圖形密度、相鄰區(qū)域的圖形密度梯度和各區(qū)域經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的平坦度之間關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述密集線條陣列的線條線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述冗余圖形陣列由相同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試光掩模板的應(yīng)用，其特征在于所述冗余圖形陣列由不同尺寸的冗余圖形構(gòu)成，冗余圖形的線寬大于等于當(dāng)層金屬層的最小可分辨線寬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測試光掩模板及其應(yīng)用，所述測試光掩模板用于測試當(dāng)前金屬層，所述測試光掩模板的版圖由nxm個區(qū)域構(gòu)成，所述每個區(qū)域具有不同的圖形密度，每個區(qū)域包括密集線條陣列和冗余圖形陣列，其中n為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。本發(fā)明通過使用具有金屬層冗余金屬填充應(yīng)用功能和監(jiān)測光刻工藝中產(chǎn)生缺陷功能的測試光掩模板，有效地提高金屬層冗余金屬填充設(shè)計和金屬層化學(xué)機(jī)械研磨工藝開發(fā)的效率，有效地提高預(yù)測經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的金屬層平坦度和需要的圖形密度調(diào)整的效率，同時可以減少光刻工藝模塊中所使用測試光掩模的成本。
文檔編號H01L21/66GK102375328SQ201110355639
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者毛智彪, 魏芳 申請人:上海華力微電子有限公司