专利名称：测试光掩模板及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种测试光掩模板及其应用。
背景技术：
随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小。进入到130纳米技术节点之后，受到铝的高电阻特性的限制，铜互连逐渐替代铝互连成为金属互连的主流。由于铜的干法刻蚀工艺不易实现，铜导线的制作方法不能像铝导线那样通过刻蚀金属层而获得。现在广泛采用的铜导线的制作方法是称作大马士革工艺的镶嵌技术。该工艺在硅片上首先沉积低k值介质层，然后通过光刻和刻蚀在介质层中形成金属导线槽，继续后续的金属层沉积和金属层化学机械研磨制成金属导线。化学机械研磨后的表面平坦度与金属图形密度关系密切。为了达到均勻的研磨效果，要求硅片上的金属图形密度尽可能均勻。而产品设计的金属图形密度常常不能满足化学机械研磨均勻度要求。解决的方法是在版图的空白区域填充冗余金属来使版形密度均勻化。传统的方法是利用人工填充冗余金属来提高版形密度的均勻度。这种方法效率不高。先进的方法是利用模拟软件来提高填充冗余金属图形设计的效率。但是现有方法在开发金属层化学机械研磨工艺的效率方面，以及在快速变化的客户产品图形密度情况下预测金属层化学机械研磨后的平坦度方面，成本较高，效率也不尽能满足设计和开发的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种测试光掩膜板版图及其应用，以提高填充冗余金属图形设计的效率、金属层化学机械研磨工艺开发的效率和预测经过化学机械研磨后的金属层平坦度和需要的图形密度调整的效率，降低测试光掩模的成本。本发明的技术解决方案是一种测试光掩模板，用于测试当前金属层，所述测试光掩模板的版图由nxm个区域构成，每个所述区域具有不同的图形密度，每个区域包括密集线条阵列和冗余图形阵列，其中η为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数。作为优选所述密集线条阵列的线条线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。作为优选所述冗余图形阵列由相同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。作为优选所述冗余图形阵列由不同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。本发明还提供一种所述测试光掩膜板的应用，包括以下步骤获取光掩模板版图中nxm个区域的图形密度和相邻区域的图形密度梯度；在衬底上沉积低介电常数薄膜；
在低介电常数薄膜上涂覆光刻胶，光刻形成测试光掩模板的图形；刻蚀低介电常数薄膜形成对应于密集线条的金属导线槽和对应于冗余图形的冗余金属槽；在上述结构表面沉积金属；化学机械研磨形成由导线金属和冗余金属组成的金属层；测量经过化学机械研磨后金属层的平坦度，建立金属层化学机械研磨的工艺菜获取nxm个区域的图形密度、相邻区域的图形密度梯度和各区域经过化学机械研磨后的平坦度之间关系。作为优选所述密集线条阵列的线条线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线
觅ο作为优选所述冗余图形阵列由相同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。作为优选所述冗余图形阵列由不同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。与现有技术相比，本发明通过使用具有金属层冗余金属填充应用功能和监测光刻工艺中产生缺陷功能的测试光掩模，有效地提高金属层冗余金属填充设计和金属层化学机械研磨工艺开发的效率，有效地提高预测经过化学机械研磨后的金属层平坦度和需要的图形密度调整的效率，同时可以减少光刻工艺模块中所使用测试光掩模的成本。
图1是本发明测试光掩膜板的版图示意图。图2是本发明测试光掩模板的示意图。图3a是本发明相同尺寸的冗余图形阵列示意图。图北是本发明不同尺寸的冗余图形阵列示意图。图4是本发明测试光掩模板的应用中金属层化学机械研磨后的剖面图。
具体实施例方式本发明下面将结合附图作进一步详述在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参阅图1和图2所示，在本实施例中，一种测试光掩模板，用于测试当前金属层， 所述测试光掩模板的版图由nxm个区域(Dll、D12、D21、D22...Dnm)构成，所述每个区域具有不同的图形密度，每个区域包括密集线条阵列1和冗余图形阵列2，其中η为大于等于1 的整数，m为大于等于1的整数。所述密集线条阵列1的线条线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。如图3a和北所示，所述冗余图形阵列2由相同尺寸的或不同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。上述测试光掩模板的应用，包括以下步骤建立光掩模板版图中nxm个区域的图形密度和相邻区域的图形密度梯度的数据库；在衬底上沉积低介电常数薄膜；在低介电常数薄膜上涂覆光刻胶，光刻形成测试光掩模板的图形；刻蚀低介电常数薄膜形成对应于密集线条的金属导线槽和对应于冗余图形的冗余金属槽；在上述结构表面沉积金属；
化学机械研磨形成由导线金属和冗余金属组成的金属层；研磨后的剖面图如图4所示，具体为低介电常数薄膜3、导线金属4、冗余金属5 ；测量经过化学机械研磨后金属层的平坦度，建立金属层化学机械研磨的工艺菜建立nxm个区域的密度、相邻区域的密度梯度和各区域经过化学机械研磨后的平坦度之间关系的数据库。根据客户产品的图形密度，及其相邻的图形密度梯度，利用上述数据库预测经过化学机械研磨后的金属层的平坦度和做出图形密度调整的冗余金属填充的设计。通过使用具有金属层冗余金属填充应用功能和监测光刻工艺中产生缺陷功能的测试光掩模，有效地提高金属层冗余金属填充设计和金属层化学机械研磨工艺开发的效率，有效地提高预测经过金属层化学机械研磨后的平坦度和需要的图形密度调整的效率， 同时可以减少光刻工艺模块中所使用测试光掩模的成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
1.一种测试光掩模板，用于测试当前金属层的平坦度与图形密度的关系，其特征在于 所述测试光掩模板的版图由nxm个区域构成，每个所述区域具有不同的图形密度，每个区域包括密集线条阵列和冗余图形阵列，其中η为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的测试光掩模板，其特征在于所述密集线条阵列的线条线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
3.根据权利要求1所述的测试光掩模板，其特征在于所述冗余图形阵列由相同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
4.根据权利要求1所述的测试光掩模板，其特征在于所述冗余图形阵列由不同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
5.一种根据权利要求1所述的测试光掩模板的应用，其特征在于，包括以下步骤获取光掩模板版图中nxm个区域的图形密度和相邻区域的图形密度梯度；在衬底上沉积低介电常数薄膜；在低介电常数薄膜上涂覆光刻胶，光刻形成测试光掩模板的图形；刻蚀低介电常数薄膜形成对应于密集线条的金属导线槽和对应于冗余图形的冗余金属槽；在上述结构表面沉积金属；化学机械研磨形成由导线金属和冗余金属组成的金属层；测量经过化学机械研磨后金属层的平坦度，建立金属层化学机械研磨的工艺菜单；获取nxm个区域的图形密度、相邻区域的图形密度梯度和各区域经过化学机械研磨后的平坦度之间关系。
6.根据权利要求5所述的测试光掩模板的应用，其特征在于所述密集线条阵列的线条线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
7.根据权利要求5所述的测试光掩模板的应用，其特征在于所述冗余图形阵列由相同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
8.根据权利要求5所述的测试光掩模板的应用，其特征在于所述冗余图形阵列由不同尺寸的冗余图形构成，冗余图形的线宽大于等于当层金属层的最小可分辨线宽。
全文摘要
本发明涉及一种测试光掩模板及其应用，所述测试光掩模板用于测试当前金属层，所述测试光掩模板的版图由nxm个区域构成，所述每个区域具有不同的图形密度，每个区域包括密集线条阵列和冗余图形阵列，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数。本发明通过使用具有金属层冗余金属填充应用功能和监测光刻工艺中产生缺陷功能的测试光掩模板，有效地提高金属层冗余金属填充设计和金属层化学机械研磨工艺开发的效率，有效地提高预测经过化学机械研磨后的金属层平坦度和需要的图形密度调整的效率，同时可以减少光刻工艺模块中所使用测试光掩模的成本。
文档编号H01L21/66GK102375328SQ201110355639
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者毛智彪, 魏芳 申请人:上海华力微电子有限公司