CN1084485C - 设有显影速度测量图的光掩模及测量显影速度匀度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种光掩模，包括多个位于限定在光掩模中部区域的两个相同部分之一上的、配置成阵列的突起形图形元件，以及多个位于所述区域另一部分上的、配置成阵列的凹坑形图形元件，两个区上的图形元件都用与光掩模材料相同的材料制成并且具有相同的形状，且其尺寸沿阵列垂直方向和阵列水平方向逐渐增大或减小。用这种光掩模，就能够容易迅速地测定所用显影设备的显影速度匀度，且可实现显影设备显影速度的简易调整并缩短调整时间。

Description

设有显影速度测量图的光掩模及测量显影速度匀度的方法
本发明涉及设有显影速度测量图形的、用以在半导体器件制造中用光刻法形成光掩模图形时测量晶片各个区域显影速度的光掩模以及利用该光掩模来测量显影速度匀度的方法。
由于制造半导体器件所用的晶片往往具有比常规的4英寸更大的尺寸，例如，5英寸、6英寸或8英寸，而这在采用包括光刻胶模的涂敷与校整、曝光和显影三步的光刻工艺形成光掩模图形的情况下，会对晶片各区域的光掩模图形显影速度的匀度造成很大影响。特别是在使用8英寸晶片的情况下，均匀的显影速度乃是实现半导体器件高集成度的重要因素。
因此，通常要对晶片的各个区域进行显影速度测量。
例如，在执行完包括光刻胶模的涂敷与校整、曝光和显影等步骤的常用光刻工艺之后，通过利用临界尺寸测量仪器测量形成在晶片相应各区域上的预定图形的显影速度，可以检测出显影速度的匀度。
然而，这样的常规方法需要很长时间，要用昂贵的扫描电子显微镜(SEM)作为临界尺寸测量仪器。
因此，本发明的目的在于提供一种设有显影速度测量图形的、便于进行晶片各区域显影速度测量的光掩模，并且提供一种使用该光掩模来测量显影匀度的方法。
根据一方面，本发明提供了一种光掩模，包括：一种显影速度测量图形，它包括多个位于限定在光掩模中部区域的两个相同部分之一上的、配置成阵列的突起形图形元件，以及多个位于所述区域另一部分上的、配置成阵列的凹坑形图形元件，两个区上的图形元件都用与光掩模材料相同的材料制成并且具有相同的形状，且其尺寸沿阵列垂直方向和阵列水平方向逐渐增大或减小。
根据另一方面，本发明提供了一种使用设有显影速度测量图形的光掩模来测量显影速度匀度的方法，每个所述图形都包括多个配置成第一阵列的突起形状的点和多个配置成第二阵列的凹坑形状的点，该方法包括下述步骤：在光刻工艺中，使用设有显影速度测量图形的光掩模，相对于晶片中心位置，对所述晶片的中心、上、下、左、右的位置进行曝光，在该光刻工艺中，对晶片进行显影；从多个突起形状的点和多个凹坑形状的点中选择一个参考点，该参考点具有最小的尺寸，并能够区别于所述中心、上、下、左、右位置的显影速度测量图形；将从所述中心、上、下、左、右位置的显影速度测量图形中得到的参考点组合成一个组；通过从该组参考点的最大尺寸中减去该组参考点的最小尺寸，来计算显影速度匀度。
本发明的其它目的和特点通过参照附图对实施例进行说明将变得更清楚。其中：
图1是说明按照本发明制造的光掩模叠放在曝光机上的情况下，曝光机最大曝光区的示意图；
图2是本发明的设有显影速度测量图形的光掩模的示意图；
图3是图2所示的显影速度测量图形的放大视图；以及
图4是说明利用本发明的设有显影速度测量图形的光掩模形成了光刻胶图形的晶片的平面图。
下面将详细说明最佳实施例。
图1是说明按照本发明制造的光掩模叠放在曝光机上的情况下，曝光机的最大曝光区的示意图。如图1所示，该最大曝光区为圆形，从而与曝光中心成等距离配置，由于最大曝光区的这种等距离配置，曝光区内相距曝光中心不同距离处的各不同区域就具有不同的曝光能量。
所以，需要在光掩模的预定位置，即，对应于曝光区中心的光掩模中心处，形成用于显影速度测量的图形。
图2是本发明的光掩模的示意图。图2中，标号1表示光掩模，而标号10则表示按照本发明形成于光掩模上的显影速度测量图形。
如图2所示，该显影速度测量图形10位于光掩模1的中部。显影速度测量图形10具有预定的尺寸，纵向尺寸和横向尺寸大约为200μm。
图3是图2所示显影速度测量图形10的放大视图。现在将结合图3陈述形成显影速度测量图形的方法。
根据本方法，首先，确定要形成显影速度测量图形的图形区。然后，将该图形区分成两个相等部分，在两个图形区部分的一个上，按阵列方式配置多个突起形点。在图形区另一部分上，则按阵列方式配置多个具有凹坑形的点。任何一个图形区部分上的点都是用与光掩模同样的材料制成，而尺寸则沿阵列的向右方向与沿阵列的向下方向逐渐增大，如下表所示。该表里，所表示的各尺寸都以微米为单位。
                            表
0.1         0.15         0.2     0.25     0.3     0.35
0.4         0.45         0.5     0.55     0.6     0.65
0.7         0.75         0.8     0.85     0.9     0.95
在用显影速度测量图形测定显影速度时，选择配置在显影速度测量图形上的点中的一个点作为参考点。对于这种选择来说，首先，在一个图形区部分上的未消失的点中找出一个具有最小尺寸的突起形点。再在另一个图形区部分上的未消失的点中找出一个具有最小尺寸的凹坑形点。两个点中，选择更好辨认的一个作为参考点。
图4是说明利用设有按照上述方法形成的多个显影速度测量图形的光掩模形成了光刻胶图形的晶片的平面图。光刻胶图形20是通过在相对于晶片中心的上、下、左、右各位置使晶片3暴露于显影速度测量图形之下，然后在显影设备中对曝了光的晶片进行显影处理后获得的。
现在，结合图4的情况说明使用设有显影速度测量图形的光掩模来测量显影速度差的方法。
举例来说，在图4的情况中，如果突起形点比凹坑形点更好辨认，就从突起形点中选择所形成的各个光刻胶图形的参考点。然后，测定各个参考点的尺寸。根据测得的尺寸，计算显影速度匀度。如果经测量，位于晶片中心的参考图形的参考点尺寸为0.75μm，上侧图形的参考点尺寸为0.65μm，左侧图形的参考点尺寸为0.7μm，右侧图形的参考点尺寸为0.7μm，下侧图形的参考点尺寸为0.65μm，那么，显影速度匀度就是所测得的尺寸中的最大值0.75μm和所测得的尺寸中的最小值0.65μm之间的差值0.1μm。
由上述说明很清楚，本发明提供了一种设有显影速度测量图形的光掩模，能够方便快速地测定所用显影设备的显影速度匀度。采用根据本发明的光掩模，可以实现显影设备显影速度的简易调整、简化调整操作并缩短调整时间。
虽然为说明目的已经披露了本发明的最佳实施例，但本领域的技术人员应该知道，各种各样的修改、添加和替换都是可行的，而不会脱离如所附权利要求书揭示的本发明构思范围。

Claims (4)

1、一种用于形成光刻胶图形的光掩模，包括：
一种显影速度测量图形，包括多个位于限定在光掩模中部区域的两个相同部分之一上的、配置成阵列的突起形图形元件，以及多个位于所述区域另一部分上的、配置成阵列的凹坑形图形元件，两个区上的图形元件都用与光掩模材料相同的材料制成并且具有相同的形状，且其尺寸沿阵列垂直方向和阵列水平方向逐渐增大或减小。
2、根据权利要求1的光掩模，其特征在于，显影速度测量图形具有预定尺寸，其纵向尺寸和横向尺寸都是200μm。
3、根据权利要求2的光掩模，其特征在于，任何一个图形区部分上的图形元件在其相应侧具有以0.05μm为公差，从最小为0.1μm逐步增大到最大为0.95μm的尺寸。
4、一种使用设有显影速度测量图形的光掩模来测量显影速度匀度的方法，每个所述图形都包括多个配置成第一阵列的突起形状的点和多个配置成第二阵列的凹坑形状的点，该方法包括下述步骤：
在光刻工艺中，使用设有显影速度测量图形的光掩模，相对于晶片中心位置，对所述晶片的中心、上、下、左、右的位置进行曝光，在该光刻工艺中，对晶片进行显影；
从所述中心、上、下、左、右位置的显影速度测量图形中多个突起形状的点和多个凹坑形状的点中选择一个参考点，该参考点具有最小的尺寸，并能够被区分出来；
将从所述中心、上、下、左、右位置的显影速度测量图形中得到的参考点组合成一个组；
通过从该组参考点的最大尺寸中减去该组参考点的最小尺寸，来计算显影速度匀度。
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