FI13744Y1 - Testirakenne - Google Patents

Abstract

Testirakenne, tunnettu siitä, että testirakenne käsittää kiillotetun pinnan (122), joka käsittää useita ryhmiä (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3), jotka käsittävät vähintään neljä viivaa (104C), joissa on vähintään kaksi erilaista toiminnallista materiaalikerrosta (110, 112, 114, 116), ja yhdessä ryhmässä useista ryhmistä (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3) kunkin mainitun neljän viivan (110,112, 114, 116) paksuus (T1) on välillä 5 nm ja 200 nm; viivojen (104C) ryhmät (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3) ovat 2 µm -10 µm etäisyydellä toisistaan; ja ainakin kahden eri toiminnallisen materiaalikerroksen (110, 112, 114, 116) viivat (104C) on sovitettu muodostamaan kiilan muotoisen poikkileikkauksen testirakenteessa (10), kiilan kulman seuratessa testirakenteen (10) substraatin (100) materiaalin tunnettua kidesuuntaa.

Description

Testirakenne

Ala

Keksintö liittyy testirakenteeseen.

Tausta

Alueselektiivistä pinnoitusmenetelmää (Area selective deposition eli

ASD) pidetään hyödyllisenä ohutkalvon valmistusmenetelmänä puolijohdelaitteille, erityisesti äärimmäisen pienillä viivanleveyksillä. Tyypillinen alueselektiivisyys tehdään kahden tai useamman materiaalin alustalla, jossa ohutkalvon kasvu tapahtuu valitulle materiaalille, mutta ei alustan muille materiaaleille. — Alueselektiivisyyttä voi toteuttaa muillakin tavoilla esim topografialla. Puolijohdekomponenttien mittojen pienenemisen jatkuessa litografia on hallinnut ylhäältä alaspäin suuntautuvaa valmistusmenetelmää, mutta kuviointi ja etsaus alkaa törmätä rajoituksiin 100 nm :n lähellä, 100 nm:ssä tai sitä pienemmissä Jleveyksissä piirteiden vahimmaiskokojen = toteuttamisessa.

Atomikerroskasvatusprosessin (atomic layer deposition eli ALD) kehittäminen sekä prekursorikehitys ovat kriittisiä vaiheita tällä hetkellä, ennen kuin ASD- prosessit tai -materiaalit voidaan mukauttaa kehittyneiden puolijohdelaitteiden olemassa olevaan prosessivirtaan. Siksi tarvitaan kapeilla viivanleveyksillä — varustettuja testisiruja ASD:n prosessivaiheiden kehittämiseksi ja testaamiseksi

ALD:n kanssa tai ilman.

LO

N

O

N Lyhyt kuvaus

LÖ

<Q

N Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu ratkaisu. Keksinnön

E 25 tavoite saavutetaan sillä, mitä sanotaan itsenäisissä suojavaatimuksissa.

W Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten suojavaatimusten

O x kohteena.

N

O

VN

> Luettelo piirustuksista

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvioissa 1-7B on esimerkkejä testirakenteesta peräkkäisissä valmistusvaiheissa;

Kuviossa 8 on esitetty testirakenne, jossa on neljä viiva-aluetta; ja

Kuvio 9 havainnollistaa katolla varustettua testirakennetta.

Suoritusmuotojen kuvaus

Seuraavat suoritusmuodot ovat vain esimerkkejä. Vaikka selitysosa voi — viitata "suoritusmuotoon" useissa paikoissa, tämä ei välttämättä tarkoita, että jokainen tällainen viittaus on samaan suoritusmuotoon tai että ominaisuus koskee vain yhtä suoritusmuotoa.

Testirakenteessa, joka voi olla testisiru tai testialusta, tulee olla eri materiaaleista valmistettuja kuvioita testirakenteen tasomaisella pinnalla.

Kuvioiden tulee olla viivoja, joiden viivan leveys on noin 200 nm tai vähemmän.

Pinnalla olevat materiaalit estävät tai hidastavat tiettyjen laskeumamateriaalien, kuten — titaanioksidin, TiO2:n, TiN:n, SiOz:n, SisNan jne, kasvua atomikerroskasvatuksen (ALD) avulla. Tyypilliset kapeiden viivakuvioiden valmistusmenetelmät vaativat siis äärimmäistä ultraviolettisäteilyä (extreme ultraviolet eli EUV), ebeam-litografiaa tai muita kehittyneitä kuviointimenetelmiä, jotka ovat erittäin hitaita ja kalliita menetelmiä. Siksi ASD:n kapean viivan

LO testirakenteet ovat huonosti saavutettavissa.

S Tyypilliset — valmistusmenetelmät — vaativat korkearesoluutioista 3 fotolitografiaa, jossa käytetään 193 nm:n optista säteilyä. Tällaisten

N 25 litografialaitteiden käyttö on mahdollista vain huippuluokan

E puolijohdevalmistusympäristöissä tai laboratorioissa. Lisäksi ALD-laitteet lisäävät

LO prosessin monimutkaisuutta ja kustannuksia. : Kuviot 1-7B havainnollistavat esimerkkejä testirakenteesta eri

O valmistusvaiheissa. Kuviossa 1 kova maskikerros 102 kerrostuu substraatin 100 > 30 — pinnalle. Substraatilla 100, joka on tyypillisesti piitä, on tunnettu kidesuunta. Piillä on samanlainen hilarakenne kuin timantilla. Kidesuunta voidaan määritellä Miller-

indekseillä, jotka sisältävät kolme numeroa. Kiteen suunta voidaan mitata röntgendiffraktiota käyttävällä järjestelmällä. Piimateriaali voidaan leikata haluttuun tasoon, kuten esimerkiksi <100>, <111> tai <110>. Pinta, jolle kova maskikerros 102 kerrostetaan, on kidetaso <100>. Substraattina voidaan käyttää myös muita materiaaleja, kuten galliumnitridiä (GaN) tai galliumarsenidia GaAs, rajoittamatta näihin. Niillä on myös tunnettu kidesuunta. Alan ammatti-ihminen tuntee piin ja muiden materiaalien kidesuunnat sinänsä.

Kova maskikerros 102 piisubstraatilla 100 kuvioidaan litografisesti piisubstraatin 100 pinnan paljastamiseksi kovan maskikerroksen 102 useiden — viivojen 104A muodoissa, kuten kuvissa 2A ja 2B on esitetty, jossa kuva 2A kuvaa piisubstraattia 100 sivulta katsottuna ja kuva 2B kuvaa piisubstraattia 100 ylhäältä katsottuna. Alan ammatti-ihminen tuntee litografian sinänsä. Kovan maskikerroksen 102 kunkin viivan 104A leveys on noin 1 um tai enemmän ja viivojen 104A ollessa noin 1 um tai enemmän erillään toisistaan. Kova maski on etsausmaski, joka ei ole valmistettu polymeeristä (polymeerimaskia kutsutaan pehmeäksi maskiksi). Kova maski voi olla valmistettu piidioksidista, piinitridistä, kullasta, hopeasta ja/tai tantaalista tai vastaavasta. Alan ammatti-ihminen tuntee kovan maskin.

Urat 106 on etsattu piisubstraatin 100 pintaan viivojen 104A kohdille, niin, että kova maskikerros 102 ei peitä viivoja 104A, kuten kuvassa 3 on esitetty.

Etsausta ohjaa piimateriaalin tunnettu kidesuunta. Jokaisella uralla 106 on kiilan poikkileikkauksen muoto. Kiilan muoto johtuu piin kidetasojen <100> ja <111>

O välisestä kulmasta, kulman ollessa 35.3” suhteessa piisubstraatin 100 pinnan s normaaliin N1. Urien syvyydet D voivat olla esimerkiksi noin 1 um - noin 2 pm. ? 25 Kiilan kulma noudattaa substraatin 100 materiaalin tunnettua kidesuuntaa.

N Kiilan muoto tarkoittaa, että jokainen ura 106 on levein piisubstraatin

E 100 pinnan tasolla ja kapenee uran 106 toista päätä kohti. Uran 106 pohjassa voi 3 olla V-muotoinen poikkileikkaus, jossa on terävä kulma, tai uralla 106 voi olla © tasainen pohja. Molemmissa tapauksissa uran 106 seinät ovat sitä lähempänä

N 30 toisiaan, mitä syvemmälle urassa 106 mitataan seinien välinen etäisyys. Urien 106 syvyys voi olla esimerkiksi noin 1 um - noin 2 um.

Suorittamalla valmistus tällä tavalla, poikkeava suuntakuvio (off- orientation pattern) ja viivan reunan karheus korjataan alle leikkauksella (undercut), katso kuvio 3, mahdollinen alle syövytys. Tämä johtaa leveämpään uraan kuin kovamaskikerroksen 102 viivan 104A leveys. Silti uralla 106 on tarkasti muodostetut seinät, koska piitä on syövytetty kidesuuntaan.

Kova maskikerros 102 poistetaan kuvioissa 4A ja 4B esitetyllä tavalla, jossa kuvio 4A esittää piisubstraattia 100 sivulta katsottuna ja kuvio 4B kuvaa piisubstraattia 100 ylhäältä katsottuna. Piisubstraatin 100 pinnalla on urien 106 viivat 104B, joita ympäröi kiillotettu pinta-ala 108 urien 104B viivojen 106 — vieressä. Kiillotettu alue 108 on tasomainen. Urien 106 viivat 104B ovat samanlaisia kuin kovamaskikerroksen 102 viivat 104A. Kunkin viivan 104B leveys on noin 1 um - noin 5 um, viivojen 104B ollessa noin 2 um - noin 10 um etäisyydellä toisistaan. Kovan maskin poisto tekee tätä seuraavan ohutkalvokerrostuksen tarkemmaksi piisubstraatin 100 sivuseinämälle.

Vähintään kaksi erilaista toimintamateriaalikerrosta 110, 112 kerrostetaan substraatille 100. Tarkemmin sanottuna ensimmäinen kerros 110 kerrostetaan suoraan piisubstraatille 100, jossa on urien 106 viivat, ja toinen kerros 112 kerrostetaan ensimmäiselle kerrokselle 110. Mikä tahansa toiminnallinen materiaalikerros ensimmäisen toiminnallisen materiaalikerroksen 110 jälkeen kerrostetaan edelliselle toiminnalliselle materiaalikerrokselle. Kuten kuviosta 5 näkyy, vähintään kahden toimintamateriaalikerroksen 110, 112, 114, 116 yhdistetty materiaalipaksuus T1 on pienempi kuin minkään uran 106 syvyys.

O Yhden kerroksen 110, 112, 114 ja 116 paksuus T2 voi olla välillä 5 nm - 200 nm.

N Kaikilla kerroksilla 110, 112, 114, 116 voi olla sama paksuus tai ainakin kahdella

S 25 kerroksella 110, 112, 114, 116 voi olla eri paksuus.

N Täytekerros 118, joka täyttää urat 106, kerrostetaan kuvion 6

E mukaisesti. Urissa 106 täyttökerros 118 ulottuu vähintään käyttökerroksen 116 3 tasolle suoraan tayttokerroksen 118 tai kiillotetun alueen 108 alapuolelle. Tama © tarkoittaa, että kun tayttokerros 118 on urien 106 sisällä, täyttökerroksen 118

N 30 — yläpinta voi olla alemmalla tasolla kuin urien 106 välissä. Silti täyttökerroksen 118 yläpinta urissa 116 on samalla tasolla kuin ylin käyttökerros 116 tai sen yläpuolella urien 106 välissä.

Eräässä suoritusmuodossa vähintään kahden eri käyttömateriaalikerroksen 110, 112, 114 ja 116 materiaalit voivat sisältää 5 vähintään kahta seuraavista: pii, piinitridi, piioksidi ja yksi tai useampi metalli.

Eräässä suoritusmuodossa yksi tai useampi metalli voi viitata kupariin, molybdeeniin, titaanidioksidiin ja hafniumoksidiin rajoittumatta näihin.

Lopuksi poistetaan piisubstraatin 120 ylempi osa 100 yhdessä kerrostettujen kerrosten 110, 112, 114, 116 kanssa kiillotetulta alueelta 108 —testirakenteen 10 viimeistelemiseksi, kuten kuvioissa 7A ja 7B on esitetty. Mainittu ylempi osa 120 rajoittuu toiminnalliseen kerrokseen 112, 116, joka kerrostetaan viimeisenä ja joka on suoraan täyttökerroksen 120 alapuolella. Yläosa 120 viittaa siten vakiopaksuiseen materiaalikerrokseen siten, että piisubstraatti 100, jossa on vähintään kaksi käyttömateriaalikerrosta 110, 112, 114, 116 ja täytekerros 118, poistetaan kiillotetun alueen 108 tason ja täytekerroksen 118 syvimmän pisteen väliltä urien 106 sisällä. Materiaalinpoiston rajat ovat kiillotetun alueen 108 tasolla tai sen alapuolella ja täytekerroksen 118 syvimmän pisteen yläpuolella urien 106 sisällä. Tällä tavalla testirakenteen 10 koko alueesta tulee kiillotettu pinta 122.

Kiillotettu pinta 122 on tasomainen ja sen keskimääräinen poikkeama tasaisesta pinnasta tai tasosta on alle noin 5 nm, eli pinnan tasomaisuus < 5 nm. Pinnan tasomaisuutta voidaan kutsua myös pinnan tasaisuudeksi tai joskus myös pinnan karheudeksi. 10 Testirakenne 10 koostuu useista erillisistä viivoista 104C, jotka

N muodostuvat vähintään kahdesta eri toimintamateriaalikerroksesta 110, 112, 114, 3 25 116 täytetyissä urissa 106. Lisäksi täytekerros 118 on viivojen joukossa 104C,

N kuten voidaan ymmärtää kuvion perusteella 7A. Jokaisessa täytetyssä urassa 106

E on kaikki toimintamateriaalikerrokset 110, 112, 114, 116 ja täyttökerros 118. 3 Kovan maskin 102 ja vähintään kahden toimintamateriaalikerroksen 110, 112, 114 © ja 116 pinnoitus voidaan suorittaa kayttamalla kemiallista

N 30 höyrypinnoitusprosessia (chemical vapor deposition eli CVD), sputterointia, spin- on-prosessia, plasmatehostettua atomikerroskasvatusta (plasma enhanced atomic layer deposition eli PEALD), plasmatehostettua CVD:tä (plasma enhanced CVD eli

PECVD), epitaksiaa rajoittamatta näihin. Alan ammatti-ihminen tuntee pinnoitusprosessit sinänsä.

Tässä dokumentissa kiillotettu alue 108 ja kiillotettu pinta 122 — viittaavat säännölliseen pintaan, jossa ei ole epäsäännöllisyyksiä, kuten kokkareita, pullistumia ja/tai painaumia. Säännöllinen pinta voi olla tasainen.

Eräässä suoritusmuodossa piisubstraatin 120 yläosa 100 voidaan poistaa kemiallisella mekaanisella kiillotusprosessilla (CMP), jolloin kiillotettu pinta 122 syntyy testirakenteeseen 10. Tämä johtaa sileään pintaan 122.

Kemiallista mekaanista tasoittamista (Chemical mechanical planarization) tai kiillotusta voidaan käyttää testirakenteen 10 lopullisessa valmistusprosessivaiheessa — piisubstraatin 100 ylimääräisen materiaalin poistamiseksi ja kiillotetun pinnan 122 luomiseksi. CMP hyödyntää sekä mekaanista hankausta että kemiallisia reaktioita materiaalin poistamiseen ja pinnan puhtaaksi ja sileäksi tekemiseen.

Eräässä suoritusmuodossa testirakenne 10 voi olla bondattavissa sirun kanssa kiekkobondausmenetelmällä (wafer bonding method), jotta testirakenteen 10 päälle saadaan katto. Katossa ja testipiisubstraatissa 100 viivoineen voi tällöin olla rako, joka voidaan määritellä valmistusprosessissa. Tämä tarjoaa sivuttaisen korkean kuvasuhteen (high aspect ratio) rakenteen alueselektiivisen pinnoituksen vaatimustenmukaisuuden mittaamiseen.

Suoritusmuodossa vaihtelevat materiaalit voidaan valita alueen 10 selektiivisen laskeuman kokeellisten tarpeiden mukaan.

N Eräässä suoritusmuodossa testirakenne 10 voidaan tehdä vähintään

S 25 yhden lisäkerroksen muodostamiseksi, kasvattamiseksi tai kerrostamiseksi

N kiillotetulle pinnalle 122, mikä jäljittelee sähkökomponentin, optisen

E komponentin, mekaanisen komponentin tai minkä tahansa näiden yhdistelmän 3 valmistusvaihetta. Testirakenne 10 mahdollistaa kiillotetun pinnan 122 © analysoinnin vähintään yhdellä seuraavista: optinen ellipsometria, optinen

N 30 reflektometria, optinen sirontamittaus, optisen kriittisen ulottuvuuden (optical critical dimension eli OCD) metrologia, pyyhkäisytestimikroskopia (scanning probe microscopy), atomivoimamikroskopia (atomic force microscopy eli AFM), pyyhkäisyelektronimikroskopia ja transmissioelektronimikroskopia.

Testirakenne 10 on mitattavissa AFM:llä, OCD:llä (sirontamittaus tai ellipsometria) tai muilla asiaankuuluvilla —mittausmenetelmillä — pinta- alaselektiivisen = kerrostamisen = jälkeen = ohutkalvon — selektiivisyyden, kasvunopeuden eron tai kasvun tasaisuuden vikojen määrittämiseksi eri materiaalipinnoilla kapealla viivaleveydellä. OCD-pohjainen mittaustarkkuus paranee, kun toistuvia rakenteita sisältävät kuviot kattavat suuremman alueen kuin diffraktiorajoitettu mittauspiste (4/2). Rakenteen vähimmäiskokonaisleveys on 1 um ja otollinen kuvioiden määrä >100. V-uramateriaalin mitat voidaan optimoida mahdollistamaan testausvalon optisen kentän manipulointi niin, että se on herkkä pinta-alaselektiivisen kerrostetun materiaalin ominaisuuksille. Kentän manipulointi voi perustua V-uramateriaalien interferenssiominaisuuksiin tai niiden aaltojohdeominaisuuksiin.

Analyysi voidaan tehdä suoraan ilman valmisteluja, koska vain kiillotettu pinta 122 tarvitsee tutkia ja analysoida.

Eräässä suoritusmuodossa urien 106 kiilan poikkileikkauksen kulma perustuu piin tasojen 111 ja 100 kidetasoihin.

Eräässä suoritusmuodossa piioksidi-, piinitridi-, kulta-, hopea- tai tantaalikerros voidaan kerrostaa piisubstraatille 100 kovana maskikerroksena 102. Kovan maskin kuviointiin voidaan käyttää plasmaetsausmenetelmää tai reaktiivi-ionietsausta, koska se voi säilyttää kriittisen ulottuvuuden paremmin s kuin märkäsyövytys kemikaaleilla, esim. SiOz HF-etsauksessa. a Eräässä suoritusmuodossa piisubstraatti 100 voidaan syövyttää ? 25 itsepäättyvässä prosessissa, joka perustuu tunnettuun Kkideorientaatioon

N kaliumhydroksidilla (KOH) ja/tai tetrametyyliammoniumhydroksidilla (TMAH). s Itsepäättyvä prosessi tarkoittaa, että kun kiilamuotoisten urien 106 pohja on 3 saavutettu, urat 106 eivät enää syvene. © Eräässä suoritusmuodossa vähintään kaksi erilaista

N 30 toimintamateriaalikerrosta 110, 112, 114, 116 ja yksi kerros, jonka paksuus on 5- 200 nm, voidaan kerrostaa piisubstraatille 100.

Eräässä suoritusmuodossa vähintään kaksi erilaista toimintamateriaalikerrosta 110, 112, 114, 116 voidaan kerrostaa piisubstraatille 100, jossa on viivojen 104B urat 106. Vähintään kahden eri toiminnallisen materiaalikerroksen 110, 112, 114 ja 116 materiaalit voivat sisältää piinitridiä ja piioksidia. Käytetyt materiaalit riippuvat ASD-prosessista. Esimerkkejä materiaaleista ovat kupari, molybdeeni, titaanidioksidi ja hafniumoksidi. Joka tapauksessa yksi käyttömateriaaleista voi olla piitä.

On myös huomattava, että testirakenne 10 ja/tai viivat 104C voidaan altistaa erilaisille käsittelyille, joihin voi kuulua lämpökäsittely, kaasukäsittely, —estokäsittely (inhibition treatment) tai vastaava. Lisäksi testirakenne 10 ja/tai viivat 104C voidaan altistaa mille tahansa käsittely-yhdistelmälle. Alan ammatti- ihminen tuntee erilaiset käsittelyt sinänsä. Käsittelyt voivat parantaa testirakenteen 10 laatua ja/tai muuttaa pintakemiallisia ominaisuuksia.

Kaiken kaikkiaan testirakenne 10 käsittää kiillotetun pinnan 122, joka — käsittää useita ryhmiä RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3. Kukin ryhmä käsittää vähintään neljä viivaa 104C, joissa on vähintään kaksi erilaista toiminnallista materiaalikerrosta 110, 112, 114, 116. Tällöin yhdessä ryhmässä useista ryhmistä

RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3 kunkin mainitun neljän viivan 110, 112, 114, 116 paksuus T1 on välillä 5 nm ja 200 nm. Viivojen 104C ryhmät RYHMÄ 1, RYHMÄ 2,

RYHMÄ 3 ovat 2 um -10 um etäisyydellä toisistaan. Lisäksi ainakin kahden eri toiminnallisen materiaalikerroksen 110, 112, 114, 116 viivat 104C on muodostavat kiilan muotoisen poikkileikkauksen testirakenteessa 10. Kiilan kulma seuraa 10 testirakenteen 10 substraatin 100 materiaalin tunnettua kidesuuntaa.

N Testirakenne 10 koostuu kiillotetusta pinnasta 122, joka koostuu

S 25 useista ryhmistä RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3, joissa on vähintään neljä viivaa

N 104C vähintään kahdesta eri käyttömateriaalista, kuten kuvioissa 7A ja 7B 7 esitetään, jossa kuvio 7A kuvaa piisubstraattia 100 sivulta katsottuna ja kuvio 7B 3 kuvaa piisubstraattia 100 ylhäältä katsottuna. Ryhmiin RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, © RYHMÄ 3 kuuluvien neljän viivan 104C paksuus on noin 5 nm ja noin 200 nm

N 30 — välillä. Viivojen 104C lukumäärä voi olla parillinen. Viivojen 104C ryhmät RYHMÄ 1, RYHMÄ 1, RYHMÄ 3 ovat noin 2 um - noin 10 um etäisyydellä toisistaan.

Vähintään kahden eri käyttömateriaalin 110, 112, 114, 116 poikkileikkaus viivoista 104C testirakenteessa 10 on kiila.

Testirakenne 10 mahdollistaa alueselektiivisen alhaalta ylöspäin suuntautuvan prosessin sähkökomponentin valmistusvaiheen jäljittelemiseksi.

Haluttua materiaalia voidaan kasvattaa joillakin käyttömateriaalin viivoilla 104C, kun taas toisilla eri käyttömateriaalin viivoilla ei välttämättä ole halutun materiaalin kasvua tai materiaalin kasvu voi olla minimaalista. Tämän jälkeen voidaan suorittaa suora analyysi testirakenteen 122 kiillotetusta pinnasta 10 viivoilla 104C kasvatetulla materiaalilla tai ilman.

Tällaista kasvua kutsutaan alueselektiiviseksi laskeumaksi (ASD), ja se viittaa materiaalikerroksen muodostumiseen halutuille viivoille 104C ilman maskikerrosta viivoille tai alueille, joilla materiaalia ei välttämättä ole kasvanut.

Materiaalin kasvu tai kasvuttomuus viivalla 104C riippuu viivan 104C materiaalista. Lisämateriaalia voidaan vaihtoehtoisesti kasvattaa viivojen 104C ulkopuolella.

Eräässä suoritusmuodossa urien 106 pinnat ja vastaavasti vähintään kahden eri käyttömateriaalin viivojen 104C pinnat urissa 106 voivat muodostaa kulman a joka poikkeaa testirakenteen 122 kiillotetun pinnan 122 normaalista

N1:stä piiin tunnetun kidesuunnan perusteella. Tämä tarkoittaa, että urien 106 — seinät eivät välttämättä kohtaa kiillotetun pinnan 122 pintaa suorassa kulmassa.

Kulma a voi olla noin 35,3”.

Eräässä suoritusmuodossa kulma a voi poiketa kiillotetun pinnan 122 s normaalista N1:stä piin kidetasojen 111 ja 100 perusteella. a Eräässä suoritusmuodossa vähintään kahden eri ? 25 käyttömateriaalikerroksen 110, 112, 114, 116 materiaalit voivat sisältää piinitridi

N SisNa ja piioksidi SiOz.

E Kuvio 8 havainnollistaa esimerkkiä testisirusta. Sen koko voi olla 3 esimerkiksi noin 15 mm x 15 mm, jossa testirakenteen pinta-ala voi olla © esimerkiksi 6 mm x 6 mm ja siinä voi olla neljä viiva-aluetta 800, 802, 804, 806.

N 30 Jokaisella viiva-alueella voi olla esimerkiksi noin 1200 viivaa. Kunkin viiva-alueen 800, 802, 804, 806 viivat voivat olla yhdensuuntaisia, tai ainakin kahdella viiva-

alueella 800, 802, 804, 806 voi olla toisistaan poikkeavien viivojen suunnat.

Kahdella viiva-alueella 800, 802 voi olla ortogonaaliset suunnat, jotka ovat kohtisuorassa esimerkiksi viiva-alueiden 804, 806 viivojen suuntiin. Eräässä suoritusmuodossa alue, jonka sisällä yhdensuuntaiset viivat 104C ovat, voi olla noin 1 um? tai suurempi. Eräässä suoritusmuodossa alue, jonka sisällä yhdensuuntaiset viivat 104C ovat, voi olla esimerkiksi noin 50 um2. Alue voi olla vieläkin suurempi. Viivojen 104C muodostaman alueen koko voi riippua testirakenteeseen liittyvistä analyysimenetelmistä. Pinta-ala voi siis riippua siitä, onko analyysimenetelmä esimerkiksi optinen vai elektronimikroskooppinen. —Viivojen 104C koko voidaan siten tehdä analyysiin sopivaksi.

Testirakenteessa voi olla ainakin kaksi viivaa. Eräässä suoritusmuodossa testirakenteen viivojen lukumäärä voi olla esimerkiksi välillä 50-100. Eräässä suoritusmuodossa testirakenteen viivojen lukumäärä voi olla esimerkiksi välillä 100-1000. Viivojen määrä voi vaihdella, mutta yhdelle alueelle voi olla säännöllisesti järjestettyjä kymmeniä tuhansia rinnakkaisia viivoja.

Viivojen määrä voi olla jopa suurempi. Viivat 104C muodostavat toistuvia kuvioita yhdellä tai useammalla alueella.

Kuvat 9A - 9C havainnollistavat testirakenteen 10 valmistusta kattorakenteella. Testirakenne 10 käsittää ensimmäisen osan 850, joka käsittää — kiillotetun pinnan 122 viivojen 104 ryhmineen, jotka on selitetty kuvioissa 1-8, ja toisesta osasta 852, sanan RYHMÄ viitatessa RYHMÄän 1, RYHMÄän 2, RYHMÄän 3 kuviossa 7A. Toinen osa 850, joka on testirakenteen mahdollinen, mutta ei 10 pakollinen rakenne, voidaan valmistaa samalla tavalla kuin ensimmäinen osa 850

N kuvissa 1-2A tai kuvat 1-4. Toinen osa 852 voidaan vaihtoehtoisesti valmistaa eri 3 25 menetelmällä. Toinen osa 850 käsittää yhden tai useamman syvennyksen 854

N kerrosten 102 välissä. Vaihtoehtoisesti yksi tai useampi syvennys 854 voidaan 7 muodostaa urina 106. Yhdessä tai useammassa syvennyksen 854 ei tarvitse olla 3 kiilan muotoinen poikkileikkaukseltaan, vaan niiden poikkileikkaus voi muistuttaa © neliötä tai suorakulmiota sen sijaan.

N 30 Kuviossa 9A valmis toinen osa 852 on ensimmäisen osan 850 yläpuolella. Kuviossa 9B toinen osa 852 on kosketuksissa ensimmäisen osan 850 kanssa. Toinen osa 852 peittää sitten ensimmäisen osan 850 viivojen 104C ryhmät siten, että ainakin yksi syvennys 854 on viivoja 104C kohti. Toisen osan 850 ja viivoryhmien 104C välillä on nollasta poikkeava etäisyys yhdessä tai useammassa syvennyksessä 854, ja testirakenteen 10 sisällä on ontelo 856. Toinen osa 852 muodostaa siten katon viivaryhmien 104C päälle. Ensimmäinen osa 850 ja toinen osa 852 voidaan bondata yhteen. Alan ammatti-ihminen tuntee bondauksen sinänsä.

Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkki on esitetty kuviossa 9C, toinen osa 854 voidaan ohentaa. Ohennusmenetelmä voi olla esimerkiksi kemiallismekaaninen tasoitus, siihen rajoittumatta. Lisäksi jokaiseen onteloon 856 voidaan tehdä reikä 858 ASD:n mahdollistamiseksi. Lisäksi toisessa osassa 854 voi olla yksi tai useampi pilari 860 (esimerkki pylväästä on esitetty kuvioissa 9A ja 9C, mutta ei kuviossa 9B). Yksi tai useampi pilari 860 voidaan vaihtoehtoisesti tai lisäksi tehdä ensimmäiseen osaan 850. Yksi tai useampi pilari 860 tukee kattoa.

Teknisiä etuja ovat muun muassa se, että testirakenne tekee ASD- prosessin karakterisoinnista nopean, tarkan ja helposti käytettävän.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella —suojavaatimusten puitteissa.

LO

N

O

A

LÖ

<Q

N

I

[an a

LO

™

O

<t

LO

N

O

VN

>

Suojavaatimukset 1. Testirakenne, tunnettu siitä, että testirakenne käsittää kiillotetun pinnan (122), joka käsittää useita ryhmiä (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3), jotka käsittävät vähintään neljä viivaa (104C), joissa on vähintään kaksi erilaista toiminnallista materiaalikerrosta (110, 112, 114, 116), ja yhdessä ryhmässä useista ryhmistä (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3) kunkin mainitun neljän viivan (110, 112, 114, 116) paksuus (T1) on välillä 5 nm ja 200 nm; viivojen (104C) ryhmät (RYHMÄ 1, RYHMÄ 2, RYHMÄ 3) ovat 2 um -10 um etäisyydellä toisistaan; ja ainakin kahden eri toiminnallisen materiaalikerroksen (110, 112, 114, 116) viivat (104C) on sovitettu muodostamaan = kiilan muotoisen poikkileikkauksen testirakenteessa (10), kiilan kulman seuratessa testirakenteen (10) substraatin (100) materiaalin tunnettua kidesuuntaa. 2. Vaatimuksen 1 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että ainakin kahden eri toiminnallisen materiaalin viivat (110, 112, 114, 116) muodostavat kulman, joka poikkeaa testirakenteen kiillotetun pinnan (118) normaalista piin tunnetun kidesuunnan perusteella. 3. Vaatimuksen 2 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että sanottu kulma on sovitettu poikkeamaan kiillotetun pinnan (118) normaalista (N1) piin kidetasojen (111) ja (100) perusteella. s 4. Vaatimuksen 1 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että a ainakin yhden toiminnallisen materiaalikerroksen (110, 112, 114, 116) materiaali = on jokin seuraavista: pii, piinitridi, piioksidi ja yksi tai useampi metalli.

E 5. Vaatimuksen 1 mukainen mukainen testirakenne, tunnettu siitä,

O 25 että testirakenne käsittää testirakenteen (10) kiillotetulla pinnalla (122) ainakin x yhden lisäkerroksen, joka on sovitettu jäljittelemään ainakin yhtä seuraavista:

S sähkökomponentti, optinen komponentti, mekaaninen komponentti ja näiden 7 yhdistelmä valmistusvaiheessa, jotta kiillotettu pinta (122) voidaan analysoida vähintään yhdellä lisäkerroksella seuraavista: optinen ellipsometria, optinen reflektometria, optinen sirontamittaus, optisen kriittisen ulottuvuuden (OCD) metrologia, — pyyhkäisytestimikroskopia, — atomivoimamikroskopia (AFM), pyyhkäisyelektronimikroskopia ja transmissioelektronimikroskopia. 6. Vaatimuksen 1 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että testirakenne käsittää tuhansia viivoja (104C). 7. Vaatimuksen 1 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että viivoja (104C) käsittävän alueen koko riippuu analyysimenetelmistä. 8. Vaatimuksen 1 mukainen testirakenne, tunnettu siitä, että testirakenne käsittää ensimmäisen osan (850), joka käsittää kiillotetun pinnan (122) viivoineen (104C) ja toisen osan (852), joka on kiinnitetty ensimmäiseen osaan (850), toinen osa (852) käsittää syvennyksen (854) ja toinen osa (852) on sovitettu kattamaan viivat (104C), syvennyksen (854) ollessa päin viivoja (104C) toisen osan (852) ja viivojen (104C) ollessa nollasta poikkeavalla etäisyydellä toisistaan.

LO

N

O

A

LÖ

<Q

N

I

[an a

LO

™

O

<t

LO

N

O

VN

>