CN101344715B - 光掩模检测方法与在线即时光掩模检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光掩模检测方法，适用于具有图案区与空白区的光掩模。首先，提供晶片，此晶片是以上述光掩模进行光刻工艺。晶片上有多个曝光区，每一曝光区中有元件图案区，其中每一元件图案区被切割道区包围。且每一元件图案区对应于光掩模的图案区，而切割道区对应于光掩模的空白区。然后，将切割道区划分成多个虚拟图案区。接着，将虚拟图案区进行两两重叠比较步骤，当虚拟图案区至少其中之一与其他虚拟图案区不完全相叠合，则不完全叠合的虚拟图案区相对应的光掩模上的部分空白区具有光掩模黑影。

Description

光掩模检测方法与在线即时光掩模检测方法

技术领域

本发明是有关于一种光掩模检测方法，且特别是有关于一种在线即时光掩模检测方法。

背景技术

近来，半导体均趋向缩小电路元件的设计发展，而于整个半导体工艺中最为举足轻重的步骤之一即为光刻工艺(photolithography)。凡是与半导体元件结构相关例如各层薄膜的图案，都是由光刻工艺来决定其关键尺寸(criticaldimension，CD)的大小。因此，将光掩模上的图案转移至晶片(wafer)上的精确性，便占有非常重要的地位。若是光掩模上的图案不正确，则会造成图案的转移更为不正确，因而影响晶片上的关键尺寸的容许度(tolerance)，降低曝光的解析度。

在制作光掩模的时候，通常会使用硫酸来清洗光掩模，而使得光掩模上会残留有硫酸根离子(SO₄ ^2-)。之后进行光刻工艺时，利用光掩模进行曝光步骤使光掩模上的图案转移至晶片上，很容易造成光掩模上的硫酸根离子与铵根离子(NH⁴⁺)相结合，或者是会有其他的微粒附着于光掩模上，而在光掩模上形成雾状的光掩模黑影(haze)。刚形成的光掩模黑影很小，对工艺并没有太大的影响，但是随着工艺时间拉长或是进行工艺的次数增加，会使光掩模上的化学变化持续进行，造成光掩模黑影逐渐成长扩大而影响光掩模上的图案。若使用上述具有光掩模黑影的光掩模进行图案转移，往往会造成转移到晶片上的图案不准确，而严重影响后续工艺。

一般而言，为了判断光掩模上是否具有光掩模黑影，会利用光掩模检验机针对光掩模进行扫描检测。然而，使用此光掩模检验机检测光掩模之前，必须要先将光掩模从机台中取出，进行离线(off-line)的光掩模检测。如此一来，需要花费的时间等待检测结果，且检测的抽样率低。再者，上述的光掩模检验机通常所费不赀，造成成本大幅增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光掩模检测方法，在晶片上的切割道区定义虚拟图案区，并通过重叠比较虚拟图案区来判断所使用的光掩模是否具有光掩模黑影。

本发明另提供一种在线即时光掩模检测方法，可以在进行光刻工艺的同时，对完成的晶片进行抽样检测，以达到即时检测光掩模的目的。

本发明提出一种光掩模检测方法，适用于具有图案区与空白区的光掩模。首先，提供晶片，此晶片是以上述光掩模进行光刻工艺。晶片上有多个曝光区，每一曝光区中有元件图案区，其中每一元件图案区被切割道区包围。且每一元件图案区对应于光掩模的图案区，而切割道区对应于光掩模的空白区。然后，将切割道区划分成多个虚拟图案区。接着，将虚拟图案区进行两两重叠比较步骤，当虚拟图案区至少其中之一与其他虚拟图案区不完全相叠合，则不完全叠合的虚拟图案区相对应的光掩模上的部分空白区具有光掩模黑影。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括硫酸铵颗粒。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括清洗光掩模之后的残留颗粒。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括化学生成物。

在本发明的一实施例中，上述的两两重叠比较步骤还包括重叠比较两相邻的虚拟图案区。

在本发明的一实施例中，当筛选出不完全叠合的虚拟图案区时，两两重叠比较步骤还包括进行重复比较步骤。

在本发明的一实施例中，上述的重复比较步骤包括重叠比较两曝光区中，切割道区彼此相对应的虚拟图案区。

在本发明的一实施例中，当第一曝光区的不完全叠合的第一虚拟图案与第二曝光区中相对应于不完全叠合的第一虚拟图案的第二虚拟图案完全叠合时，则定义光掩模上相对应于第一虚拟图案的部分空白区上，有光掩模黑影。

本发明另提出一种在线即时光掩模检测方法，适用于以光掩模于多片晶片上进行光刻工艺，其中光掩模具有图案区与空白区。首先，设定抽样检测机制，其包括抽样循环时间与光刻工艺完成晶片片数。之后，当以上述光掩模于晶片上进行光刻工艺的连续工艺时间与工艺次数满足抽样循环时间或是光刻工艺完成晶片片数其中之一时，则进行抽样检测步骤。抽样检测步骤包括：先于完成光刻工艺的晶片中，抽样第一晶片。第一晶片有多个曝光区，每一曝光区中有元件图案区，每一元件图案区被切割道区包围，且每一元件图案区对应于光掩模的图案区，而切割道区对应于光掩模的空白区。接着，将切割道区划分成多个虚拟图案区。然后，将虚拟图案区进行两两重叠比较步骤，其中当虚拟图案区至少其中之一与其他虚拟图案区不完全相叠合，则不完全叠合的虚拟图案区相对应的光掩模上的部分空白区具有光掩模黑影。此外，当连续工艺时间不满足抽样循环时间且工艺次数不满足光刻工艺完成晶片片数时，则继续进行光刻工艺。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括硫酸铵颗粒。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括清洗光掩模之后的残留颗粒。

在本发明的一实施例中，上述的光掩模黑影包括化学生成物。

在本发明的一实施例中，上述的两两重叠比较步骤还包括重叠比较两相邻的虚拟图案区。

在本发明的一实施例中，当筛选出不完全叠合的虚拟图案时，两两重叠比较步骤还包括进行重复比较步骤。

在本发明的一实施例中，上述的重复比较步骤包括重叠比较两曝光区中，切割道区彼此相对应的虚拟图案区

在本发明的一实施例中，当第一曝光区的不完全叠合的第一虚拟图案与第二曝光区中相对应于不完全叠合的第一虚拟图案的第二虚拟图案完全叠合时，则定义光掩模上相对应于第一虚拟图案的部分空白区上，有光掩模黑影。

本发明在完成光刻工艺的晶片上定义虚拟图案区，通过两两重叠比较虚拟图案区来判断工艺所使用的光掩模是否具有光掩模黑影。因此本发明可以在进行光刻工艺的同时，利用抽样检测晶片来达到在线即时检测光掩模的目的，避免影响后续工艺。

为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为根据本发明一实施例的光刻工艺示意图。

图1B为根据本发明一实施例的晶片俯视示意图。

图2为根据本发明一实施例的在线即时光掩模检测方法流程图。

图3为根据本发明一实施例的抽样检测步骤流程图。

【主要元件符号说明】

100：晶片

102：曝光区

102a：元件图案区

102b：切割道区

104：虚拟图案区

106：缺陷图案

110：光掩模

110a：图案区

110b：空白区

112：光掩模黑影

S210～S240、S310～S350：步骤

具体实施方式

在光刻工艺中，曝光过程会造成光掩模上产生光掩模黑影，而且光掩模黑影会随着工艺时间的增加而逐渐扩大，不但会影响后续工艺，且会影响工艺可靠度以及耗费许多工艺的成本。因此本发明在进行光刻工艺时，同时考虑光掩模黑影对图案转移的影响，针对完成工艺步骤的晶片进行比较，有效地检测光掩模上是否形成有光掩模黑影。以下特以流程图的方式来说明本发明的在线即时光掩模检测方法的实施方式。

图1A为根据本发明一实施例的光刻工艺示意图。图1B为根据本发明一实施例的晶片俯视示意图。图2为根据本发明一实施例的在线即时光掩模检测方法流程图。图3为根据本发明一实施例的抽样检测步骤流程图。

首先，请参照图2，步骤S210设定抽样检测机制。此抽样检测机制例如是设定抽样循环时间或是光刻工艺完成晶片片数。在一实施例中，光刻工艺机台完成每批晶片所需的时间为40分钟，而每批完成的晶片片数为25片；将抽样检测机制例如定义为每完成8批晶片即进行抽样检测，也就是说，抽样循环时间设定为320分钟，而光刻工艺完成晶片片数则设定为200片。当然，抽样检测机制并不局限于上述实施例所设定，在此领域的普通技术人员可视机台特性或是工艺需求以进行调整。

之后，步骤S220进行光刻工艺。请同时参照图1A与图1B，在光刻工艺中，例如是使用步进机(stepper)通过光掩模110于多片晶片100上的不同位置进行多次重复的曝光。光掩模110具有图案区110a与空白区110b。晶片100上例如是沉积有薄膜层(未绘示)与光致抗蚀剂材料层(未绘示)。如图1B所示，完成光刻工艺的晶片100上有多个曝光区102，其中每一曝光区102中有元件图案区102a，而元件图案区102a被切割道区102b包围环绕。晶片100上的每一曝光区102例如是与光掩模110相对应，元件图案区102a是对应于光掩模110的图案区110a，而切割道区102b则是对应于光掩模110的空白区110b。

特别注意的是，光掩模黑影112通常是形成在光掩模110的空白区110b上，随着工艺的进行，会造成光掩模黑影112逐渐扩大到图案区110a。当使用具有光掩模黑影112的光掩模110进行光刻工艺，会在完成的晶片100上产生缺陷图案106。缺陷图案106的位置则是会与光掩模黑影112形成的位置相对应，并会随着光掩模黑影112的扩大而逐渐影响到完成的晶片100的元件图案区102a。也就是说，就算微小的光掩模黑影112才刚形成在空白区110b上，还是可以在相对应的切割道区102b上发现缺陷图案106的产生。上述的光掩模黑影112可以是硫酸铵颗粒、清洗光掩模110之后所残留颗粒或是其他化学生成物。当然，光掩模110与晶片100的布局并不局限于图1A与图1B中所绘示，在此领域的普通技术人员当可视其需求进行调整。

承上述，在步骤S230中，判断以光掩模110于晶片100上进行光刻工艺的连续工艺时间或是工艺次数是否满足抽样检测机制所设定的抽样循环时间与光刻工艺完成晶片片数其中之一。当上述的连续工艺时间与工艺次数满足抽样循环时间或是光刻工艺完成晶片片数其中之一个设定时，则进行抽样检测步骤判断光掩模上是否具有光掩模黑影(步骤S240)。若进行光刻工艺的连续工艺时间不满足抽样循环时间，并且工艺次数亦不满足预设的光刻工艺完成晶片片数时，则继续进行光刻工艺直至满足所设定的抽样检测机制。

请同时参照图1A、图1B与图3，抽样检测步骤例如是于完成光刻工艺的晶片100中，抽样检视其中之一晶片100。一般来说，光掩模黑影112会先从光掩模110的空白区110b上开始生成；亦即，完成光刻工艺后，缺陷图案106会容易产生在晶片100的切割道区102b上。因此，在步骤S310中，将切割道区102b划分成多个虚拟图案区104，以作为检视缺陷图案106之用。

步骤S320，将虚拟图案区104进行两两重叠比较步骤，其中两两重叠比较步骤例如是重叠比较相邻两个虚拟图案区104是否完全叠合。若切割道区102b中所有的虚拟图案区104两两之间完全相叠合，则表示晶片100上没有缺陷图案106的发生，光掩模110上亦不具有光掩模黑影112(步骤S350)。

另一方面，当虚拟图案区104中至少其中之一具有缺陷图案106时，进行两两重叠比较步骤会与其他不具有缺陷图案106的虚拟图案区104不完全相叠合。如此一来，通过检测曝光区102中虚拟图案区104彼此之间的叠合情况，而得知虚拟图案区104具有缺陷图案106，即可对应到工艺所使用的光掩模110上，判断光掩模110的部分空白区110b具有光掩模黑影112(步骤S340)。此外，检视缺陷图案106与整个曝光区102的相对位置，还可进一步得知光掩模黑影112形成于空白区110b的哪个部份。

承上述，在重叠比较两相邻虚拟图案区104是否完全叠合，而筛选出不完全叠合的虚拟图案区104时，还可以选择性地进行重复比较步骤(步骤S330)。重复比较步骤例如是重叠比较两个不同曝光区102中，切割道区102b彼此相对应的虚拟图案区104。由于每个曝光区102皆相对应于光掩模110，一旦光掩模110具有光掩模黑影112，会造成缺陷图案106重复出现在不同的曝光区102中的相同相对应位置。当重叠比较的两个曝光区102同时于相同的位置上有不完全叠合的虚拟图案区104时，则可以定义光掩模110上相对应于虚拟图案区104的空白区110b上具有光掩模黑影112(步骤S340)。

换言之，在步骤S320中，是比较同一个曝光区102中的虚拟图案区104，以筛选出具有缺陷图案106的不完全叠合的虚拟图案区104。而在步骤S330中，可以进一步比较晶片100上不同曝光区102的不完全叠合的虚拟图案区104，检视两个曝光区102在相对应的位置上是否皆具有缺陷图案106，以准确定义光掩模110上的光掩模黑影112位置。

由上述可知，在进行光刻工艺的同时，通过设定抽样检测机制，在完成的晶片的切割道区定义多个虚拟图案区，并针对各个虚拟图案区进行重叠比较的检测，以对相对应的光掩模图案或布局做进一步验证。如此便可以在线做即时的晶片曝光区检测，进而推测光掩模上是否有光掩模黑影的产生，而不需要将光掩模取出来检视光掩模。此外，当检测出晶片上不同曝光区的切割道区具有重复性的缺陷图案时，还可以进一步设定机台做即时自动锁定(auto-hold)的动作，以对光掩模进行检视、清洗或是图案校正等处理。另外，并可以在晶片进行后续蚀刻工艺之前，对具有缺陷图案的晶片进行重工的步骤，在此技术领域的普通技术人员，应可轻易推知其实施方式，故于此不加以赘述。

综上所述，本发明至少具有以下所述的优点：

1.本发明的方法不需将光掩模从机台中取出，即可在线进行即时光掩模检测。

2.本发明的方法能够仅以检测晶片曝光区的切割道区，来判断相对应的光掩模是否具有光掩模黑影，因此非常简便省时，并可减少检测的成本。

3.本发明的方法具有智能型抽样检测机制，可以减少等待检测结果的时间。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种光掩模检测方法，适用于光掩模，其中该光掩模具有图案区与空白区，该方法包括：

提供晶片，该晶片以该光掩模进行光刻工艺，其中该晶片上有多个曝光区，每一该曝光区中有元件图案区，每一这些元件图案区被切割道区包围，且每一这些元件图案区对应于该光掩模的该图案区，而该切割道区对应于该光掩模的该空白区；

将该切割道区划分成多个大小相同的虚拟图案区；以及

将这些虚拟图案区进行两两重叠比较步骤，其中当这些虚拟图案区至少其中之一与其他这些虚拟图案区不完全相叠合，则该不完全叠合的虚拟图案区相对应的该光掩模上的部分该空白区具有光掩模黑影。

2.如权利要求1所述的光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括硫酸铵颗粒。

3.如权利要求1所述的光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括清洗该光掩模之后的残留颗粒。

4.如权利要求1所述的光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括化学生成物。

5.如权利要求1所述的光掩模检测方法，其中该两两重叠比较步骤还包括重叠比较两相邻的这些虚拟图案区。

6.如权利要求1所述的光掩模检测方法，其中当筛选出该不完全叠合的虚拟图案区时，该两两重叠比较步骤还包括进行重复比较步骤；

其中该重复比较步骤包括重叠比较两个这些曝光区中这些切割道区彼此相对应的虚拟图案区。

7.如权利要求6所述的光掩模检测方法，其中重叠比较两个这些曝光区时，当第一曝光区的不完全叠合的第一虚拟图案与第二曝光区中相对应于不完全叠合的该第一虚拟图案的第二虚拟图案完全叠合时，则定义该光掩模上相对应于该第一虚拟图案的部分该空白区上，有该光掩模黑影。

8.一种在线即时光掩模检测方法，适用于以光掩模于多片晶片上进行光刻工艺，其中该光掩模具有图案区与空白区，该方法包括：

设定抽样检测机制，其中该抽样检测机制包括抽样循环时间与光刻工艺完成晶片片数；

当以该光掩模于这些晶片上进行该光刻工艺的连续工艺时间与工艺次数满足该抽样循环时间或是该光刻工艺完成晶片片数其中之一时，则进行抽样检测步骤，该步骤包括：

于完成该光刻工艺的这些晶片中，抽样第一晶片，该第一晶片有多个曝光区，每一这些曝光区中有元件图案区，每一这些元件图案区被切割道区包围，且每一这些元件图案区对应于该光掩模的该图案区，而该切割道区对应于该光掩模的该空白区；

将该切割道区划分成多个大小相同的虚拟图案区；以及

将这些虚拟图案区进行两两重叠比较步骤，其中当这些虚拟图案区至少其中之一与其他这些虚拟图案区不完全相叠合，则该不完全叠合的虚拟图案区相对应的该光掩模上的部分该空白区具有光掩模黑影；

当该连续工艺时间不满足该抽样循环时间且该工艺次数不满足该光刻工艺完成晶片片数时，则继续进行该光刻工艺。

9.如权利要求8所述的在线即时光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括硫酸铵颗粒。

10.如权利要求8所述的在线即时光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括清洗该光掩模之后的残留颗粒。

11.如权利要求8所述的在线即时光掩模检测方法，其中该光掩模黑影包括化学生成物。

12.如权利要求8所述的在线即时光掩模检测方法，其中该两两重叠比较步骤还包括重叠比较两相邻的这些虚拟图案区。

13.如权利要求8所述的在线即时光掩模检测方法，其中当筛选出该不完全叠合的虚拟图案区时，该两两重叠比较步骤还包括进行重复比较步骤；

其中该重复比较步骤包括重叠比较两个这些曝光区中这些切割道区彼此相对应的虚拟图案区。

14.如权利要求13所述的在线即时光掩模检测方法，其中重叠比较两个这些曝光区时，当第一曝光区的不完全叠合的第一虚拟图案与第二曝光区中相对应于不完全叠合的该第一虚拟图案的第二虚拟图案完全叠合时，则定义该光掩模上相对应于该第一虚拟图案的部分该空白区上，有该光掩模黑影。

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