ICS31.030 L90 中华人民共和国国家标准 GB/T29844—2013 用 于先进集成电路光刻工艺综合 评估的图形规范 Specificationsformetrologypatternsforthe evaluationofadvancedphotolithgraphy 2013-11-12发布 2014-04-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布中华人民共和国 国家标准 用于先进集成电路光刻工艺综合 评估的图形规范 GB/T29844—2013 * 中国标准出版社出版发行 北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013) 北京市西城区三里河北街16号(100045) 网址:www.gb168.cn 服务热线:010-51780168 010-68522006 2014年1月第一版 * 书号:155066·1-47943 版权专有 侵权必究 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)提出并归口。 本标准起草单位:上海华虹NEC电子有限公司。 本标准主要起草人:王雷、伍强、朱骏、陈宝钦。 ⅠGB/T29844—2013 用于先进集成电路光刻工艺综合 评估的图形规范 1 范围 本标准规定了用于先进集成电路光刻工艺综合评估的标准测试图形单元的形状、一般尺寸,以及推 荐的布局和设计规则,这些标准测试图形包括可供光学显微镜和扫描电子显微镜用的各种图形单元。 本标准适用集成电路的工艺、常规掩模版、光致抗蚀剂和光刻机的特征和能力作出评价及交替移相 掩模版相位测量,适用于g线、i线、KrF、ArF等波长的光刻设备及相应的光刻工艺。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T16878—1997 用于集成电路制造技术的检测图形单元规范 SJ/T10584—1994 微电子学光掩蔽技术术语 3 术语和定义 GB/T16878—1997和SJ/T10584—1994界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 掩模版误差因子 maskerrorfactor;MEF 把掩模版上的图形转移到硅片上时,硅片上图形线宽对掩模版线宽的偏导数。 注:影响掩模版误差因子的因素有曝光条件、光刻胶性能、光刻机透镜像差、后烘温度等。对远大于曝光波长的图 形,掩模版误差因子通常非常接近1。对接近或者小于波长的图形,掩模版误差因子会显著增加。而使用交替 相移掩模版的线条光刻可以产生显著小于1的掩模板误差因子。在光学邻近效应校正中细小补偿结构附近会 显著小于1。 3.2 移相掩模版 phaseshiftmask 在光刻掩模的不同区域上制作出特定的光学厚度,使得光透过不同区域产生相位差,以达到提高成 像对比度和光刻工艺窗口的掩模版。 3.3 离轴照明 off-axisillumination 为进一步提高投影光刻机的光刻分辨率,让照明光束以偏离透镜对称轴方向斜入射的照明方法。 3.4 光酸分子有效扩散长度 effectivediffusionlengthofphoto-generatedacid 化学放大光致抗蚀剂在曝光后的烘烤过程中光酸分子在光致抗蚀剂聚合物中的随机扩散形成的扩 散长度。 3.5 交替移相掩模版 alternatingphaseshiftingmask 由常规的透光区和能使光产生180°相移的石英移相器区交替排列的移相掩模,也称为Levenson 1GB/T29844—2013 型移相掩模。 4 概述 4.1 本标准中所规定的标准测试图形单元可以采用光刻方法或者其他在硅片上直接形成图形的方法 做在半导体基片的光掩蔽层上,用于集成电路(IC)生产或研发过程中光刻工艺综合评估。 4.2 除非特殊说明,本标准中所述标准测试图形单元的具体细节,如取向、大小、线宽范围、明暗特性 (选择亮场或者暗场)等,一般均由用户确定。采用本标准中所述基本图形单元进行测试,出具结果报告 时,应说明基本图形单元的细节。 5 要求 5.1 总则 5.1.1 本标准中所规定的每一种标准测试图形单元是由若干个基本测试图形组成的。标准测试图形 单元可以用来组成复合图形。由于集成电路版图大部分是由横平竖直的大大小小矩形组成的,对于由 线条组成的基本测试图形,需要增加一组旋转90°的标准测试图形单元形来组成复合图形。特殊情况 下,可由用户确定增加不同旋转角度的若干组基本测试图形来组成复合图形。 5.1.2 一组复合图形可以由若干数量的标准测试图形单元组成,只要每个标准测试图形单元遵守相应 的设计规则,则该复合图形符合本标准。 5.1.3 每一种基本测试图形含有一种基本图形元素,图形元素在相应的设计规则允许的范围内按某种 步距分布重复构成一组基本测试图形,步距可由用户确定,用户根据具体的工艺和设备条件确定图形的 所有尺寸。 5.1.4 本标准中所提供的图详细地说明了该标准测试图形单元内部基本测试图形的合理布局,并规定 了每个基本测试图形的设计参数。 5.1.5 为了保证本应互不相干的图形在曝光过程中尽量减少邻近效应的影响,所有基本测试图形组应 彼此分开,基本测试图形组与基本测试图形组之间的间距以互不干涉为限。 5.1.6 本标准中所提及有关线条的要求,若不做特殊说明,也适用于透明线。 5.2 线宽均匀性测试图形单元 5.2.1 每个线宽均匀性基本测试图形包含一个含有至少5根等间距线条的图形,其中中间的线条比其 他线条要长一些,可以把它看作孤立线,其每端突出的长度应该由线宽决定,一般为线宽的5倍~ 10倍。其他线的长度通常为线宽的10倍或者更长。 5.2.2 每个线宽均匀性测试图形单元包含2个线宽均匀性基本测试图形,取向互成90°,构成图形对。 5.2.3 每个线宽均匀性测试图形单元可以用来测量掩模版或者硅片上某一区域线宽的值,如果将线宽 均匀性测试图形单元均匀分布在掩模版曝光区域上,曝光区域上的线宽均匀性便可以通过测量每一个 线宽均匀性测试图形所在处的线宽来获得。本标准所设计的线宽均匀性测试图形可以用来同时测量密 集和孤立线条的线宽均匀性,并且可以得到两个正交方向上的线宽均匀性。 5.2.4 线宽和线间距的具体尺寸由用户根据所评价或者开发的工艺要求来确定。 5.2.5 对均匀分布在掩模版曝光区域上线宽均匀性测试图形的孤立线条的对焦深度测量,可得到光刻 机像面平整度的信息。 5.2.6 每一个线宽均匀性测试图形单元可以包括供扫描电子显微镜便于辨认测试图形的标识图形, 如图1所示的两个小方块。 2GB/T29844—2013 图1 线宽均匀性测试图形单元 5.3 掩模版误差因子测试图形单元 5.3.1 每一个掩模版误差因子基本测试图形单元包含一个含有至少9根等间距线条的图形,其中中间 的线条比其他线条要长一些,可以把它看作孤立线,其每端突出的长度应该由线宽决定,一般为线宽的 5倍~10倍。其他线的长度通常为线宽的10倍或者更长。 5.3.2 每个掩模版误差因子测试图形单元至少包含5组2个取向互成90°的掩模版误差因子基本测试 图形对。 5.3.3 5对掩模版误差因子基本测试图形拥有相同的线条空间周期,即所有线条图形在空间上等间距 的分布。但每对掩模版误差因子基本测试图形之间的线宽是变化的,呈递增或者递减分布,邻近两对测 试图形的线宽差值应是固定的,具体的差值由用户根据所评价或者开发的工艺要求来定。一般 为5nm~10nm。 5.3.4 掩模版误差因子测试图形单元可以用来测量光刻工艺的综合性能,如果加上空间像的计算或者 模拟能力,对掩模版误差因子的测量可以得出有关光致抗蚀剂的重要参数及光致抗蚀剂的光酸分子的 有效扩散长度(见参考文献[1])。 5.3.5 掩模版误差因子测试图形单元可以通过使用已知性能的光致抗蚀剂来对光刻机成像性能进行 评价。也可以通过测量曝光区域上不同位置上的掩模版误差因子来测量光刻机成像性能在整个曝光区 域上的均匀性。 5.3.6 每一个掩模版误差因子测试图形单元包括供扫描电子显微镜便于辨认测试图形的标识图形,如 图2所示的一个小长方形。 图2 掩模版误差因子测试图形单元 3GB/T29844—2013 5.4 光学邻近效应测试图形1:线宽随空间周期变化测试图形单元 5.4.1 每一个线宽随空间周期变化测试图形单元包括一组空间周期不断递增的等间距、等长度密集线 条组和一根孤立线图形。线条的长度至少为线宽的10倍。 5.4.2 密集的图形应该至少包含5根等间距、等长度线条,每一组线宽随空间周期变化的测试图形单 元应至少包含1根孤立线。 5.4.3 空间周期的递增步长和线条的宽度由用户根据所评价或者开发的工艺要求来确定。根据工艺 需要可以由若干组不同线条宽度的线宽随空间周期变化测试图形单元构成复合测试图形。 5.4.4 线宽随空间周期变化测试图形可以用来测试光致抗蚀剂的性能,线宽越是不随空间周期的变化 而变化的光致抗蚀剂应该被认为是一种反差性能比较好的抗蚀剂。 注:线宽随空间周期变化除了由于光学邻近效应的影响外,还有一部分原因是来自光刻成像系统本身,它可以通过 调节光刻工艺条件和调整成像系统来改善。 5.4.5 线条的线宽和最小间距由用户根据所评价或者开发的工艺要求来确定。 5.4.6 每一个线宽随空间周期变化测试图形单元包括供扫描电子