CN104570589B - 掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法，用以解决现有技术中存在的测量步进精度过程复杂的问题。该掩模板包括：位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案。

Description

掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及光刻工艺中的一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法。

背景技术

光刻是半导体工艺中的关键技术，广泛应用于半导体集成电路、LED二极管、液晶显示屏等工艺中，其中半导体集成电路对光刻设备和工艺的依赖度最大。

所有半导体集成电路的制造工艺都是在晶圆上实施的，晶圆是圆形的半导体衬底（衬底材料为单晶硅、锗、锗硅等，衬底的直径为3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸或12英寸）。在集成电路的晶圆制造工艺中的，需要经历几次、十几次或几十次的光刻工艺，通过这些光刻工艺把掩模版上的图形一一复制到晶圆上，在半导体技术中，习惯把每“一次”光刻称呼为“一层”光刻。

光刻工艺的基本流程：首先在晶圆上涂覆一层光刻胶，然后通过曝光、显影把一部分区域的光刻胶去除掉，保留其它区域的光刻胶，从而形成由光刻胶组成的图形，这些图形都来源于掩模板上的图形。

衡量光刻工艺精度的主要参数包括关键尺寸（CD）和对准精度（Overlay），关键尺寸表示加工最小光刻尺寸的精度，对准精度表示某一层光刻与其它层光刻之间的套准偏差，当任何一层光刻出现不可容许的对准偏差，都会导致整个集成电路失效。

实现光刻工艺的最关键设备是光刻机，在1.0～3.0微米、亚微米（0.35～0.8微米）、深亚微米（小于0.25微米）以及更小尺寸的半导体集成电路工艺中，通常都使用步进式光刻机，因为这样可以提高光刻工艺的精度。如图1所示，半导体晶圆被分成若干个曝光场（呈矩形）并且依次被曝光（如图1所示蛇形路线），每个曝光场的尺寸为10～50毫米。光刻机在完成第N个曝光场之后按照设定尺寸步进至第N+1曝光场进行聚焦曝光。光刻机从第N个曝光场步进至第N+1个曝光场的距离即步进长度，步进长度包括X和Y两个方向的值，图1所示的每一个箭头代表步进一次。

步进精度是光刻机的一个重要参数，直接影响到光刻工艺的对准精度。“步进精度”指的是光刻机执行设定的步进长度的精度，具体包括两个方面：<1>光刻机执行设定的步进长度的偏差情况（简称“步进偏差”，比如设定的步进长度为20000微米，但光刻机实际的步进长度为20000.1微米，则偏差量为0.1微米；<2>光刻机多次执行设定的步进长度的重复性（简称“步进重复性”），比如，光刻机需要步进50次才能完成一整片晶圆的曝光，步进重复性反映的是这50次步进的偏差量的一致性情况，假设光刻机在步进至第N个曝光场时存在机械缺陷，则有可能导致步进重复性变差。

现有方法中，测量光刻机步进精度的方法是这样的：使用指定的掩模板，先后共执行两次光刻，第二次光刻以第一次光刻为对准参照，然后测量两次光刻之间的对准精度，再反向计算出步进精度的值。由于对准精度不仅受步进精度的影响，还受其它诸多参数和因素的影响，所以这种由对准精度反向计算步进精度的过程就因为需要考虑其他诸多参数和因素的影响而变得比较复杂。

发明内容

本发明实施例提供了一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法，用以解决现有技术中存在的测量步进精度过程复杂的问题。

本发明实施例提供了一种掩模板，以该掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X-Y坐标系中，该掩模板包括：

位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案；

上述第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，该第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离大于上述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离；上述第一步进精度测量图案的中心与上述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；

上述第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，该第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离大于上述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离；上述第三步进精度测量图案的中心与上述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。

利用上述掩模板，以上述第一步进精度测量图案的中心与上述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为X方向的步进长度，和上述第三步进精度测量图案的中心与上述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为Y方向的步进长度，光刻机执行一次光刻，在步进过程中第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案在同一位置依次曝光，第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案在同一位置依次曝光，通过测量重叠曝光后形成的图形就能比较简单的确定光刻机的步进精度（步进偏差和步进重复性）。

较佳的，上述第一步进精度测量图案、第二步进精度测量图案、第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案的形状为矩形。但不仅限于矩形，只需保证第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案均有两条垂直于X方向的平行边线，第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案的均有两条垂直于Y方向的平行边线即可。

较佳的，上述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到第一步进精度测量图案中心的距离相等，第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到第二步进精度测量图案中心的距离相等，第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到第三步进精度测量图案中心的距离相等，第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到第四步进精度测量图案中心的距离相等。

在上述任意实施例的基础上，较佳的，第一步进精度测量图案、第二步进精度测量图案、第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案均位于矩形曝光区域的边缘。

较佳的，如果光刻胶为正性光刻胶，第一步进精度测量图案对应的区域和第三步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域，第二步进精度测量图案对应的区域和第四步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域；

如果光刻胶为负性光刻胶，第一步进精度测量图案对应的区域和第三步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域，第二步进精度测量图案对应的区域和第四步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域。

本发明实施例还提供了一种利用上述任意实施例所述掩模板进行光刻的方法，在上述掩模板实施例描述中所参考的X-Y坐标系中，该方法包括：

按照设定的步进长度，利用掩模板对涂有光刻胶的晶圆进行步进式光刻，在晶圆上形成用于测量X方向步进精度的第一光刻胶图案和用于测量Y方向步进精度的第二光刻胶图案组成的光刻胶图案阵列；该步进长度包括X方向的步进长度和Y方向的步进长度；X方向的步进长度为第一步进精度测量图案的中心与第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离，Y方向的步进长度为第三步进精度测量图案的中心与第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离；上述第一光刻胶图案是在使用第一步进精度测量图案进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第二步进精度测量图案进行曝光形成的，上述第二光刻胶图案是在使用第三步进精度测量图案进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第四步进精度测量图案进行曝光形成的。

上述方法以第一步进精度测量图案的中心与第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为X方向的步进长度，以第三步进精度测量图案的中心与第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为Y方向的步进长度，按照上述步进长度，利用掩模板执行一次光刻，通过测量形成的光刻胶图案，可比较简单的测量出光刻机的步进精度。

本发明实施例还提供了一种利用上述进行光刻方法形成的光刻胶图案阵列测量光刻机步进精度的方法，在上述掩模板实施例描述中所参考的X-Y坐标系中，该方法包括：

测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线的第二距离；

测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离；

根据测量得到的距离确定光刻机的步进精度。

上述方法对使用上述掩模板进行步进式光刻得到的光刻胶图案进行测量，由于一次光刻形成的光刻胶图案，步进精度仅与光刻胶图案的对准精度有关，因此本发明实施例的测量方法更简单。

较佳的，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线第二距离，包括：

测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第二距离。

在上述任意实施例的基础上，较佳的，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离，包括：

测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第四距离。

较佳的，上述根据测量的距离确定光刻机的步进精度，具体包括：

获取每个第一光刻胶图案中第一距离与第二距离差值的一半，作为为了形成每个第一光刻胶图案进行的两次步进之间在X方向的步进偏差；

获取每个第二光刻胶图案中第三距离与第四距离差值的一半，作为为了形成每个第二光刻胶图案进行的两次步进之间在Y方向的步进偏差；

根据确定的X方向和Y方向的所有步进偏差确定步进重复性。

附图说明

图1为光刻机步进示意图；

图2为本发明实施例中掩模板的示意图；

图3a～图3b为本发明实施例中第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案的形状示意图；

图4a～图4b为本发明实施例中第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案的形状示意图；

图5a～图5b为本发明实施例中第一光刻胶图案示意图；

图6a～图6b为本发明实施例中第二光刻胶图案示意图；

图7为本发明实施例中测量光刻机步进精度的方法流程图；

图8为本发明实施例中步进精度测量结果分布图；

图9为本发明实施例中经过两次步进后形成的曝光区域示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法，只需要执行一次光刻，测量光刻后形成的图案，就能比较简单的确定光刻机的步进精度。解决了现有技术中存在测量步进精度过程复杂的问题。

下面结合附图对本发明实施例作具体说明。

本发明实施例提供了一种掩模板，如图2所示，以该掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域105的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域105的另一对边平行的X-Y坐标系中，该掩模板包括：

位于矩形曝光区域105内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案101和第三步进精度测量图案103，以及位于矩形曝光区域105内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案102和第四步进精度测量图案104；上述曝光区域X方向和Y方向的尺寸分别为X1，Y1；

上述第一步进精度测量图案101和第二步进精度测量图案102位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，该第一步进精度测量图案101的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离L1大于上述第二步进精度测量图案102的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离L2；上述第一步进精度测量图案101的中心与上述第二步进精度测量图案102的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；

上述第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，该第三步进精度测量图案103的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离L3大于上述第四步进精度测量图案104的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离L4；上述第三步进精度测量图案103的中心与上述第四步进精度测量图案104的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。

上述图2所示意的是第一步进精度测量图案101、第二步进精度测量图案102、第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104均为矩形，是一种优选的实现方式。最优选的实现方式是：上述四种图案均设置为正方形。

上述四种图案还可以是其他形状。例如：第一步进精度测量图案101和第二步进精度测量图案102可以是如图3a和图3b所示的图案，但不仅限于这两种，只需保证第一步进精度测量图案101和第二步进精度测量图案102均有两条垂直于X方向的平行边线即可。第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104可以是如图4a和图4b所示的图案，但不仅限于上述两种，只需保证第三步进精度测量图案3和第四步进精度测量图案104的均有两条垂直于Y方向的平行边线即可。

较佳的，上述第一步进精度测量图案101的两条垂直于X轴的平行边线到第一步进精度测量图案101中心的距离相等，第二步进精度测量图案102的两条垂直于X轴的平行边线到第二步进精度测量图案102中心的距离相等，第三步进精度测量图案103的两条垂直于Y轴的平行边线到第三步进精度测量图案103中心的距离相等，第四步进精度测量图案104的两条垂直于Y轴的平行边线到第四步进精度测量图案104中心的距离相等。

在上述任意实施例的基础上，较佳的，第一步进精度测量图案101、第二步进精度测量图案102、第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104均位于矩形曝光区域105的边缘。这样能够保证利用该掩模板进行曝光时，重叠区域尽可能的小，最佳的实现方式是保证第一步进精度测量图案101和第三步进精度测量图案的一条边线位于矩形曝光区域105的一条边上。

较佳的，如果上述光刻胶使用的正性光刻胶，第一步进精度测量图案101对应的区域和第三步进精度测量图案103对应的区域为被透光区域包围的不透光区域，第二步进精度测量图案102对应的区域和第四步进精度测量图案104对应的区域为被不透光区域包围的透光区域；

如果上述光刻胶使用的是负性光刻胶，第一步进精度测量图案101对应的区域和第三步进精度测量图案103对应的区域为被不透光区域包围的透光区域，第二步进精度测量图案102对应的区域和第四步进精度测量图案104对应的区域为被透光区域包围的不透光区域。

利用上述任意实施例的掩模板，上述第一步进精度测量图案101的中心与上述第二步进精度测量102图案的中心在X轴上投影的距离为X方向的步进长度，和上述第三步进精度测量图案103的中心与上述第四步进精度测量图案104的中心在Y轴上投影的距离为Y方向的步进长度，光刻机执行一次光刻。在步进过程中第一步进精度测量图案101和第二步进精度测量图案102在同一位置依次曝光，第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104在同一位置依次曝光，通过测量重叠曝光后形成的图形就能比较简单的确定光刻机的步进精度（步进偏差和步进重复性）。

本发明实施例还提供了一种利用上述任意实施例所述掩模板进行光刻的方法，在上述掩模板实施例描述中所参考的X-Y坐标系中，该方法包括：

按照设定的步进长度，利用掩模板对涂有光刻胶的晶圆进行步进式光刻，在晶圆上形成用于测量X方向步进精度的第一光刻胶图案（如图5a～图5b所示）和用于测量Y方向步进精度的第二光刻胶图案（如图6a～图6b所示）组成的光刻胶图案阵列；该步进长度包括X方向的步进长度和Y方向的步进长度；X方向的步进长度为第一步进精度测量图案101的中心与第二步进精度测量图案102的中心在X轴上投影的距离，Y方向的步进长度为第三步进精度测量图案103的中心与第四步进精度测量图案104的中心在Y轴上投影的距离；上述第一光刻胶图案是在使用第一步进精度测量图案101进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第二步进精度测量图案102进行曝光形成的，上述第二光刻胶图案是在使用第三步进精度测量图案103进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第四步进精度测量图案104进行曝光形成的。

以上图5a～图5b、图6a～图6b仅以第一步进精度测量图案101、第二步进精度测量图案102、第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104为矩形示例，并不对上述图案的形状和尺寸做具体限定。

上述方法以第一步进精度测量图案101的中心与第二步进精度测量图案102的中心在X轴上投影的距离为X方向的步进长度，以第三步进精度测量图案103的中心与第四步进精度测量图案104的中心在Y轴上投影的距离为Y方向的步进长度，按照上述步进长度，利用掩模板执行一次光刻，通过测量形成的光刻胶图案，可比较简单的测量出光刻机的步进精度。

本发明实施例还提供了一种利用上述进行光刻方法形成的光刻胶图案阵列测量光刻机步进精度的方法，如图7所示，在上述掩模板实施例描述中所参考的X-Y坐标系中，该方法包括：

S1：测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线的第二距离；

S2：测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离；

S3：根据测量得到的距离确定光刻机的步进精度。

上述方法对使用上述掩模板进行步进式光刻得到的光刻胶图案进行测量，由于一次光刻形成的光刻胶图案，步进精度仅与光刻胶图案的对准精度有关，因此本发明实施例的测量方法更简单。

在测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线第二距离时，可以有以下两种测量方式：

第一测量方式：如图5a所示，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第一距离X3，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第二距离X4。

第二测量方式：如图5b所示，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与距这条外边线较远的内边线的第一距离X3，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与距这条外边线较远的内边线的第二距离X4。

较佳的是第一测量方式，因为不会有重复测量的部分。

在测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离时，可以有以下两种测量方式：

第一测量方式：如图6a所示，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第三距离Y3，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第四距离Y4。

第二测量方式：如图6b所示，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与距这条外边线较远的内边线的第三距离Y3，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与距这条外边线较远的内边线的第四距离Y4。

较佳的是上述第一测量方式，因为不会有重复测量的部分。

在上述任意测量光刻机步进精度的方法实施例的基础上，较佳的，上述根据测量的距离确定光刻机的步进精度，具体包括：

获取每个第一光刻胶图案中第一距离与第二距离差值的一半，作为为了形成每个第一光刻胶图案进行的两次步进之间在X方向的步进偏差；即通过（X3-X4）/2确定光刻机X方向的步进偏差。

获取每个第二光刻胶图案中第三距离与第四距离差值的一半，作为为了形成每个第二光刻胶图案进行的两次步进之间在Y方向的步进偏差；即通过（Y3-Y4）/2确定光刻机Y方向的步进偏差。

根据确定的X方向和Y方向的所有步进偏差确定步进重复性。

下面结合具体实例（以矩形曝光区域105和第一步进精度测量图案101、第二步进精度测量图案102、第三步进精度测量图案103和第四步进精度测量图案104均为正方形为例）对本发明实施例做具体说明。

假设，步进45次完成一次光刻（其步进路线与图1所示的步进路线相同），如图8所示，上述掩模板上的矩形曝光区域105在X方向的尺寸X1和Y方向的尺寸Y1均为20080微米，第一步进精度测量图案101的中心与第二步进精度测量图案102的中心在X轴上投影的距离X2和第三步进精度测量图案103的中心与第四步进精度测量图案104的中心在Y轴上投影的距离Y2均为20000微米，第一步进精度测量图案101的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离L1为20微米，第二步进精度测量图案102的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离L2为10微米，第三步进精度测量图案103的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离L3为20微米，第四步进精度测量图案104的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离L4为10微米。

在利用上述步进长度、按照上述步进路线经过45次步进和曝光之后，形成了如图8所示的图案。在图8所示的虚线框内的曝光区域、与其右方的曝光区域形成了第一重叠区域（如图9中右面的阴影部分所示），该重叠区域中的第一光刻胶图案反映了：该曝光区域对应的步进相对于其右方的曝光区域对应的步进，在X方向的步进偏差。测量该重叠区域中的的第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第一距离X3=5.2微米，第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第二距离X4=4.8微米。

在图8所示的虚线框内的曝光区域、与其下方的曝光区域形成了第二重叠区域（如图9中下面的阴影部分所示），该重叠区域中的第二光刻胶图案反映了：该曝光区域对应的步进相对于其下方的曝光区域对应的步进，在Y方向的步进偏差。测量该重叠区域中第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第三距离Y3=4.6微米，第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第四距离Y4=5.4微米。

通过上述测量的X3、X4、Y3和Y4的值，确定X方向和Y方向在经过步进形成如图8虚线位置的矩形曝光区域时的步进偏差值为X=（X3-X4）/2=0.2微米，Y=（Y3-Y4）/2=-0.4微米，则表示X方向的实际步进长度比设定的步进长度偏大了0.2微米，Y方向的实际步进长度比设定的步进长度偏小了0.4微米。按照上述方法，可以确定各次步进的步进偏差值，如图8所示（图8仅是一种示例），通过图8中所示结果可以看出此光刻机的Y方向的步进重复性很好，X方向的步进重复性出现了异常，在步进到图中所示有阴影的位置的曝光场时X方向的步进偏差与其它位置的不同，光刻机在X方向步进到阴影的位置时出现了跳变。

以上图8中相邻的两个矩形曝光区域中有重叠区域，如图9中阴影部分所示，因为重叠区域较小，所以在图8以粗体线条进行示出。

利用本发明实施例提供的掩模板和利用掩模板进行光刻的方法及测量光刻机步进精度的方法，只需要进行一次曝光，并对曝光后形成图案进行测量，就可以精确地测量出光刻机的步进精度，较现有技术测量步进精度过程更简单。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种掩模板，其特征在于，以所述掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X-Y坐标系中，所述掩模板包括：

位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案；

所述第一步进精度测量图案和所述第二步进精度测量图案位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，所述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离大于所述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离；所述第一步进精度测量图案的中心与所述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；

所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，所述第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离大于所述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离；所述第三步进精度测量图案的中心与所述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。

2.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案、所述第二步进精度测量图案、所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案的形状为矩形。

3.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到所述第一步进精度测量图案中心的距离相等，所述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到所述第二步进精度测量图案中心的距离相等，所述第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到所述第三步进精度测量图案中心的距离相等，所述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到所述第四步进精度测量图案中心的距离相等。

4.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案、所述第二步进精度测量图案、所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案均位于矩形曝光区域的边缘。

5.如权利要求1～4任一项所述的掩模板，其特征在于，如果所述光刻胶为正性光刻胶，所述第一步进精度测量图案对应的区域和所述第三步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域，所述第二步进精度测量图案对应的区域和所述第四步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域；

如果所述光刻胶为负性光刻胶，所述第一步进精度测量图案对应的区域和所述第三步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域，所述第二步进精度测量图案对应的区域和所述第四步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域。

6.一种利用上述权利要求1～5任一项所述的掩模板进行光刻的方法，其特征在于，以所述掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X-Y坐标系中，所述方法包括：

按照设定的步进长度，利用所述掩模板对涂有光刻胶的晶圆进行步进式光刻，在所述晶圆上形成用于测量X方向步进精度的第一光刻胶图案和用于测量Y方向步进精度的第二光刻胶图案组成的光刻胶图案阵列；所述步进长度包括X方向的步进长度和Y方向的步进长度；所述X方向的步进长度为第一步进精度测量图案的中心与第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离，所述Y方向的步进长度为第三步进精度测量图案的中心与第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离；所述第一光刻胶图案是在使用第一步进精度测量图案进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第二步进精度测量图案进行曝光形成的，所述第二光刻胶图案是在使用第三步进精度测量图案进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第四步进精度测量图案进行曝光形成的。

7.一种利用上述权利要求6的方法形成的光刻胶图案阵列测量光刻机步进精度的方法，其特征在于，在权利要求6所述的X-Y坐标系中，该方法包括：

测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线的第二距离；

测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离；

根据测量得到的距离确定光刻机的步进精度；所述根据测量的距离确定光刻机的步进精度，具体包括：

获取每个第一光刻胶图案中第一距离与第二距离差值的一半，作为为了形成每个第一光刻胶图案进行的两次步进之间在X方向的步进偏差；

获取每个第二光刻胶图案中第三距离与第四距离差值的一半，作为为了形成每个第二光刻胶图案进行的两次步进之间在Y方向的步进偏差；

根据确定的X方向和Y方向的所有步进偏差确定步进重复性。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与一条内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与另一条内边线第二距离，包括：

测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第一距离，测量每个第一光刻胶图案垂直于X方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第二距离。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与一条内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与另一条内边线的第四距离，包括：

测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第三距离，测量每个第二光刻胶图案垂直于Y方向的另一条外边线与靠近这条外边线的内边线的第四距离。