[发明专利]一种测试装置和使用该测试装置测量对准偏差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种测试装置和使用该测试装置测量对准偏差的方法。

背景技术

集成电路制造过程中，通常包含十几次甚至几十次光刻工艺，每一次光刻都会形成一个光刻工艺层，不同光刻工艺层的对准精度极为重要。目前，通常会在每一层光刻版设计一套游标尺和对准记号，其中对准记号用于光刻之前的对版，即将上一次光刻、刻蚀之后留下的在硅片上留下的对准记号与这一次光刻时的光刻版上的记号对准，而游标尺用于在光刻、刻蚀之后，通过专门的测量机台或直接在显微镜下读数来判断对准是否在标准范围以内，如果在光刻之后，发现对准不在标准范围之内，那么可以洗掉光刻胶，重新进行光刻，而如果在刻蚀或者注入之后，发现对准不在标准范围内，那么只能将采用一些纠正的方法或停止后续工艺。

在集成电路制造中，通常在主要基片的外围设计各种测试装置在芯片出货之前通过电性能测试来监控制造工艺和器件性能的好坏。集成电路制造领域中，现有的测试装置只能用来测量和监控各层次的掺杂浓度，金属线与器件的连接状况，芯片所包含器件的各种电学性能等等。

对于一些没有在硅片上留下可见标记的掺杂层次，例如，对硅片中的某个区域进行掺杂，由于掺杂之后的区域的表面与未掺杂的区域的表面在显微镜下看时没有任何区别，因此在对硅片中的该区域进行掺杂后并去掉光刻胶以后，不会在硅片上留下任何可见的标记，无法判断两次掺杂的相对位置是否符合标准。即使后面的电性测试中发现器件失效时，也无法通过机器测量或者显微镜 读数的方法来确定对准偏差。现有的分析方法只能通过断面切割，并用化学试剂染色，在扫描隧道显微镜下测量对准偏差，并且测量出的准确率还不太高。

综上所述，现有技术中，如果集成电路制造工艺中包含一些不能留下可见标记的光刻工艺层，那么后面电性测试中发现器件失效时，如果需要测量这些没有留下可见标记的光刻工艺层的对准偏差时，只能通过断面切割，并用化学试剂染色，在扫描隧道显微镜下测量对准偏差。

发明内容

本发明实施例提供了一种测试装置和使用该测试装置测量对准偏差的方法，用以解决现有技术中在测量没有留下可见标记的光刻工艺层的对准偏差时，只能通过破坏性的分析方法来测量的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种测试装置，包括：基片，以及位于基片的光刻工艺层上的至少一个第一对称图形，以及位于基片的光刻工艺层上的至少一个第二对称图形，所述第一对称图形和所述第二对称图形的数量相同，一个第一对称图形与一个第二对称图形组成一组，同组中的第一对称图形与第二对称图形位于不同的光刻工艺层，由不同组中的第二对称图形形成的区域相互之间不重叠，由不同组中的第一对称图形形成的区域和由不同组中的第二对称图形形成的区域相互之间不重叠；

由每组中的第二对称图形形成的区域沿着该组中的第一对称图形的第一对称轴方向将由该组中的第一对称图形形成的区域分隔为两个部分，所述两个部分沿着该组中的第一对称图形的第一对称轴方向上的两端中最多有一端相连；每组中的第二对称图形的一个对称轴和该组中的第一对称图形的第一对称轴平行。

本发明实施例还提供一种使用本发明实施例提供的测试装置测量对准偏差的方法，包括：

针对同一组中的第一对称图形和第二对称图；若将由该第一对称图形形成 的区域分隔得到的两个部分不相连，则分别测量这两个部分沿着该组中的第一对称图形的第一对称轴方向的电阻；

若将由该第一对称图形形成的区域分隔得到的两个部分沿着该第一对称图形的第一对称轴方向上的两端中有一端相连，测量这两个部分中的第一部分的不相连端与第一测量点之间沿着该第一对称图形的第一对称轴方向上的电阻，所述第一测量点沿着该方向与第一部分中的不相连端的距离不小于该第一对称图形与该第二对称图形的重叠区域沿着该方向的长度，不大于由该第一对称图形形成的区域沿着该方向的长度；并测量两个部分中的第二部分的不相连端与第二测量点之间沿着该第一对称图形的第一对称轴方向上的电阻，所述第二测量点沿着该方向与第二部分中的不相连端的距离不小于该第一对称图形与该第二对称图形的重叠区域沿着该方向的长度，不大于由该第一对称图形形成的区域沿着该方向的长度；所述第一测量点沿着该方向与第一部分中的不相连端的距离等于所述第二测量点沿着该方向与第二部分中的不相连端的距离；

根据测量得到的电阻的差值，确定该第一对称图形所在的光刻工艺层与该第二对称图形所在的光刻工艺层沿着垂直于该第一对称图形的第一对称轴方向的对准偏差。