CN104423144B

CN104423144B - 一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法

Info

Publication number: CN104423144B
Application number: CN201310371397.0A
Authority: CN
Inventors: 李晓梅
Original assignee: Toppan Photomasks Co Ltd Shanghai
Current assignee: Toppan Photomasks Co Ltd Shanghai
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN104423144A

Abstract

本发明提供一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法，所述监测方法包括步骤：1）提供一包括图形区域及外围区域的光掩模，至少于所述外围区域四个角落的预设中心坐标制作标记图形，其中，所述标记图形由两个垂直相交的横向矩形与纵向矩形组成；2）测量各该标记图形的实际中心坐标，并计算出各该标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。本发明可以有效提高套刻精度监测的简易度、降低监测的出错概率、缩短工作周期；图形标记放置在光掩模板子的四个角上，远离光刻的主图形，既能很好的监测位置精度，又不会对光刻的主图形有任何影响。本发明步骤简单实用，适用于生产监测。

Description

一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法。

背景技术

在半导体工艺中，光刻是至关重要的一步，通过光刻的对准、曝光等一系列步骤，能够实现将掩模图形转移到晶圆上的工艺过程。通常，在形成半导体芯片的过程中，需要进行多层光刻工艺才能完成整个制造过程。这就使得当前光刻图形与前层光刻图形的位置对准变得尤为重要。套刻精度就是指晶圆的层与层的光刻图形的位置对准误差。

光掩模有位置精度的指标。现有的光掩模产品测量位置精度的标记图形一般是由客户在光掩模图形中人工查找符合条件的标记，然后将其坐标提供给光掩模生产厂商。再由生产厂商在把这些坐标换算后，设置测量程式后进行测量。这种流程存在以下缺点：

1）部分光掩模上无符合测量条件的标记图形而导致位置精度指标无法监测；

2）不同客户提供标记坐标的坐标系和倍率不尽相同，对光掩模生产厂商的换算带来困扰；

3）由于每套光掩模的标记图形都不同，生产人员需要对每套产品进行坐标换算并手动更改测量程式。延长了生产周期，增大了出错概率；

4）客户提供的标记坐标是由人工查找，存在错误的概率(坐标错误，或者标记不符合测量标准)。光掩模生产人员在测量时发现问题，提交给数据部门确认，数据部确认存在问题，再由客户服务部与客户沟通后才能解决。延长了生产周期，增加了各部门的工作量。

因此，提供一种符合套刻精度要求的光掩模及监测方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法，用于解决现有技术中光掩模套刻精度的监测工艺困难而导致监测不便等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光掩模套刻精度的监测方法，至少包括以下步骤：

1）提供一包括图形区域及外围区域的光掩模，至少于所述外围区域四个角落的预设中心坐标制作标记图形，其中，所述标记图形由两个垂直相交的横向矩形与纵向矩形组成；

2）测量各该标记图形的实际中心坐标，并计算出各该标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。

作为本发明的光掩模套刻精度的监测方法的一种优选方案，所述光掩模由透光层及及结合于所述透光层表面的遮光层组成，所述标记图形为去除了部分遮光层所形成的透光图形。

作为本发明的光掩模套刻精度的监测方法的一种优选方案，所述横向矩形与纵向矩形的中心重合，且所述横向矩形与纵向矩形的尺寸相同。

作为本发明的光掩模套刻精度的监测方法的一种优选方案，所述横向矩形的宽度为100～300um，高度为2～20um，所述纵向矩形的宽度为2～20um，高度为100～300um。

作为本发明的光掩模套刻精度的监测方法的一种优选方案，所述图形标记距离所述光掩模的任一边界的水平距离和垂直距离均不小于5mm。

作为本发明的光掩模套刻精度的监测方法的一种优选方案，步骤2）包括以下步骤：

2-1）设置与所述横向矩形垂直相交的纵向测试框及与所述纵向矩形垂直相交的横向测试框，并设定所述横向测试框的纵向中垂线及所述纵向测试框的横向中垂线的交点坐标为测试中心坐标；

2-2）将所述测试中心坐标移动至任一标记图形的预设中心坐标的位置；

2-3）采用摄像设备获得所述横向测试框及所述纵向测试框中的光强分布，依据该光强分布获得所述标记图形的实际中心坐标；

2-4）计算出所述标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。

进一步地，还包括步骤2-5），依据步骤2-1）～2-4）计算出所有标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。

本发明还提供一种光掩模，包括：

图形区域及围绕所述图形区域的外围区域；

所述外围区域的四个角落分别具有标记图形，所述标记图形由垂直相交的横向矩形与纵向矩形组成。

作为本发明的光掩模的一种优选方案，所述光掩模由透光层及及结合于所述透光层表面的遮光层组成，所述标记图形为去除了部分遮光层所形成的透光图形。

作为本发明的光掩模的一种优选方案，所述横向矩形与纵向矩形的中心重合，且所述横向矩形与纵向矩形的尺寸相同。

作为本发明的光掩模的一种优选方案，所述横向矩形的宽度为100～300um，高度为2～20um，所述纵向矩形的宽度为2～20um，高度为100～300um。

作为本发明的光掩模的一种优选方案，所述图形标记距离所述光掩模的任一边界的水平距离和垂直距离均不小于5mm。

如上所述，本发明提供一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法，所述监测方法包括步骤：1）提供一包括图形区域及外围区域的光掩模，至少于所述外围区域四个角落的预设中心坐标制作标记图形，其中，所述标记图形由两个垂直相交的横向矩形与纵向矩形组成；2）测量各该标记图形的实际中心坐标，并计算出各该标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。本发明具有以下有益效果：1）即使客户图形内无符合条件的标记图形，仍可以利用该四个图形标记进行正常的位置精度监测；2）省略了坐标换算环节，把换算坐标出错的概率降为零。同时也大大减少了测量程式的重新设置。缩短了工作周期；3）简化了客户的工作，无需再查找标记并提供坐标，把客户查找标记的出错概率降为零。从而也简化了光掩模膜生产厂商各部分的工作。缩短了工作周期；4）图形标记放置在光掩模板子的四个角上，远离客户的主图形，既能很好的监测位置精度(标记图形越靠外围所获得的偏移量越大)，又不会对客户的主图形有任何影响。

附图说明

图1显示为本发明的光掩模套刻精度的监测方法步骤流程示意图。

图2显示为本发明的光掩模套刻精度的监测方中光掩模的结构示意图。

图3显示为本发明的光掩模套刻精度的监测方中图形标记的结构示意图。

图4显示为本发明的光掩模套刻精度的监测方中偏移量的监测方法示意图。

元件标号说明

11 图形区域

12 外围区域

13 标记图形

131 横向矩形

132 纵向矩形

141 横向测试框

142 纵向测试框

151 第一交叠区域

152 第二交叠区域

S11～S12 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图1～图4所示，本实施例提供一种光掩模套刻精度的监测方法，至少包括以下步骤：

如图1～图3所示，首先进行步骤1）S11，提供一包括图形区域11及外围区域12的光掩模，至少于所述外围区域12四个角落的预设中心坐标制作标记图形13，其中，所述标记图形13由两个垂直相交的横向矩形131与纵向矩形132组成。

作为示例，所述光掩模由透光层及及结合于所述透光层表面的遮光层组成，具体地，所述透明层为玻璃，遮光层为铬。

所述图形区域11用于制作光刻工艺所需要的光刻图形，所述外围区域12的四个角落一般不会用于制作光刻图形，而除四个角落以外的外围区域12有可能制作有光刻图形，因此，本发明选择于所述外围区域12的四个角落制作标记图形13，可以远离光刻图形，不影响光掩模的性能，而且，由于图形标记越靠外围所获得的偏移量越大，可以获得很好的监测位置精度。

同时，考虑到标记图形13制作的稳定性，本发明所述的图形标记距离所述光掩模的任一边界的水平距离和垂直距离均不小于5mm，以图2中右下方的图形标记为例，其离光掩模下边界的距离A及离右边界的距离B均大于5mm。

所述标记图形13为去除了部分遮光层所形成的透光图形。在本实施例中，所述标记图形13与所需的光刻图形同时制作，可以节省工艺步骤，降低成本。具体地，定义出标记图形13的中心坐标（即预设中心坐标，为横向矩形131与纵向矩形132垂直相交区域的中心）、形状和尺寸，然后依据需求采用曝光-刻蚀工艺去除部分的遮光层，将标记图形13和光刻图形写入光掩模中。

为了提高监测过程中的简易程度，在本实施例中，所述横向矩形131与纵向矩形132的中心重合，且所述横向矩形131与纵向矩形132的尺寸相同。

如图3所示，设计时考虑到测量系统（IPRO）的要求：1）图形标记的边界不能为弧形或斜边；2）图形标记的横向和竖直方向的边长小于等于20um；所述图形标记优选为：所述横向矩形131的宽度D1为100～300um，高度H1为2～20um，所述纵向矩形132的宽度D2为2～20um，高度H2为100～300um。在本实施例中，所述横向矩形131的宽度D1为150um，高度H1为10um，所述纵向矩形132的宽度D2为10um，高度H2为150um。

如图1及图4所示，然后进行步骤2）S12，测量各该标记图形13的实际中心坐标，并计算出各该标记图形13的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。

作为示例，包括以下步骤：

2-1）设置与所述横向矩形131垂直相交的纵向测试框142及与所述纵向矩形132垂直相交的横向测试框141，并设定所述横向测试框141的纵向中垂线及所述纵向测试框142的横向中垂线的交点坐标为测试中心坐标，如图4所示。

在本实施例中，所述横向测试框141及纵向测试框142内为透光区域，而除了横向测试框141及纵向测试框142内以外的其它区域为不透光区域。

具体地，所述纵向测试框142的高度优选为15～100um，宽度优选为2～20um，所述横向测试框141的高度优选为2～20um，宽度优选为15～100um。

所述横向测试框141可以垂直相较于所述纵向矩形132的上部或下部的任意位置，所述纵向测试框142可以垂直相交于所述横向矩形131的左部或右部的任意位置。可见，采用本发明的垂直相交矩形的图形标记可以大大地提高监测时测试框的搜索范围，使监测非常容易进行，降低了监测难度并提高了监测的可行性和稳定性。

2-2）将所述测试中心坐标移动至任一标记图形13的预设中心坐标K（X，Y）的位置。

具体地，在测试程序中，将所述测试中心坐标设置为预设中心坐标，并使其移动至该坐标，但是，由于光刻图形及图形标志被写入光掩模的过程中可能存在误差，此时，图形标记的实际中心坐标其实为L（X1，Y1）。

2-3）采用摄像设备获得所述横向测试框141及所述纵向测试框142中的光强分布，依据该光强分布获得所述标记图形13的实际中心坐标。

由于光掩模在该区域中除图形标记以外的区域均不透光，而对于监测设备除了所述横向测试框141及纵向测试框142内为透光区域以外，其它区域不透光，因此可见，只有所述标记图形13与横向测试框141的第一交叠区域151、及所述标记图形13与纵向测试框142的第二交叠区域152为透光区域，如图4中的虚线框所示，其余区域均不透光。鉴于上述原理，本实施例采用摄像设备获得所述横向测试框141及所述纵向测试框142中的光强分布，依据该光强分布获得所述标记图形13的实际中心坐标。依据第一交叠区域151、及第二交叠区域152内的光强分布可以得出第一交叠区域151及第二交叠区域152的中心位置，再依据两个中心位置便可得出所述标记图形13的实际中心坐标L（X1，Y1）。

2-4）计算出所述标记图形13的实际中心坐标L（X1，Y1）与预设中心坐标K（X，Y）的偏移量。

具体地，以上步骤可以得出标记图形13的实际中心坐标L（X1，Y1）与预设中心坐标K（X，Y），如此，便可以得出所述标记图形13在横向上的偏移量△X=X1-X，及在纵向上的偏移量△Y=Y1-Y，由此便可知道，所述光掩模在横向上的偏移量△X=X1-X，及在纵向上的偏移量△Y=Y1-Y。

最后，还包括步骤2-5），依据步骤2-1）～2-4）计算出所有标记图形13的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量，从而可以获得各该偏移量中的最大值，这个最大值便是最终我们所需的偏移量值。

实施例2

如图2及图3所示，本实施例提供一种光掩模，包括：

图形区域11及围绕所述图形区域的外围区域12；

所述外围区域12的四个角落分别具有标记图形13，所述标记图形13由垂直相交的横向矩形131与纵向矩形132组成。

作为示例，所述光掩模由透光层及及结合于所述透光层表面的遮光层组成，具体地，所述透明层为玻璃，遮光层为铬。所述标记图形13为去除了部分遮光层所形成的透光图形。

所述图形区域11用于制作光刻工艺所需要的光刻图形，所述外围区域12的四个角落一般不会用于制作光刻图形，而除四个角落以外的外围区域12有可能制作有光刻图形，因此，本发明选择于所述外围区域12的四个角落制作标记图形13，可以远离光刻图形，不影响光掩模的性能，而且，由于图形标记越靠外围所获得的偏移量越大，因此，所述图形标记可以用于后续过程中套刻精度的监测或套刻时的对准。

在本实施例中，所述横向矩形131与纵向矩形132的中心重合，且所述横向矩形131与纵向矩形132的尺寸相同。

如上所述，本发明提供一种光掩模及光掩模套刻精度的监测方法，所述监测方法包括步骤：1）提供一包括图形区域11及外围区域12的光掩模，至少于所述外围区域12四个角落的预设中心坐标制作标记图形13，其中，所述标记图形13由两个垂直相交的横向矩形131与纵向矩形132组成；2）测量各该标记图形13的实际中心坐标，并计算出各该标记图形13的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。本发明具有以下有益效果：1）即使客户图形内无符合条件的标记图形13，仍可以利用该四个图形标记进行正常的位置精度监测；2）省略了坐标换算环节，把换算坐标出错的概率降为零。同时也大大减少了测量程式的重新设置。缩短了工作周期；3）简化了客户的工作，无需再查找标记并提供坐标，把客户查找标记的出错概率降为零。从而也简化了光掩模膜生产厂商各部分的工作。缩短了工作周期；4）图形标记放置在光掩模板子的四个角上，远离客户的主图形，既能很好的监测位置精度(标记图形13越靠外围所获得的偏移量越大)，又不会对客户的主图形有任何影响。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1)提供一包括图形区域及外围区域的光掩模，至少于所述外围区域四个角落的预设中心坐标制作标记图形，其中，所述标记图形由两个垂直相交的横向矩形与纵向矩形组成；

2)测量各该标记图形的实际中心坐标，并计算出各该标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量；

步骤2)包括以下步骤：

2-1)设置与所述横向矩形垂直相交的纵向测试框及与所述纵向矩形垂直相交的横向测试框，并设定所述横向测试框的纵向中垂线及所述纵向测试框的横向中垂线的交点坐标为测试中心坐标；

2-2)将所述测试中心坐标移动至任一标记图形的预设中心坐标的位置；

2-3)采用摄像设备获得所述横向测试框及所述纵向测试框中的光强分布，依据该光强分布获得所述标记图形的实际中心坐标；

2-4)计算出所述标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。

2.根据权利要求1所述的光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于：所述光掩模由透光层及结合于所述透光层表面的遮光层组成，所述标记图形为去除了部分遮光层所形成的透光图形。

3.根据权利要求1所述的光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于：所述横向矩形与纵向矩形的中心重合，且所述横向矩形与纵向矩形的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于：所述横向矩形的宽度为100～300um，高度为2～20um，所述纵向矩形的宽度为2～20um，高度为100～300um。

5.根据权利要求1所述的光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于：所述标记图形距离所述光掩模的任一边界的水平距离和垂直距离均不小于5mm。

6.根据权利要求1所述的光掩模套刻精度的监测方法，其特征在于：还包括步骤2-5)，依据步骤2-1)～2-4)计算出所有标记图形的实际中心坐标与预设中心坐标的偏移量。