CN110727168B - 掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法 - Google Patents

掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法，涉及半导体制造领域。该方法包括提供一片涂有光刻胶的晶圆和一包括条宽测试图形和全遮光图形的掩膜版；利用掩膜版进行第一次曝光；平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖；进行第二次曝光并显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度；解决了现有检测方法无法既快速又准确地得到光刻机漏光程度的问题；达到了快速准确地测定光刻机漏光程度的效果。

Description

掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法
技术领域
本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法。
背景技术
光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅片上。现代光刻设备以光学光刻为基础，利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影到涂过光刻胶的硅片上。光刻系统基本上包括一个紫外光源、一个光学系统、一块由芯片图形组成的投影掩膜版、一个对准系统和一个覆盖光敏光刻胶的硅片。目前最常用于光学光刻的两种紫外光源是汞灯和准分子激光。
对于ArF光刻机，其波长短、能量高，导致光刻机镜头漏光性能极易恶化，影响光刻效果。检测光刻机的漏光程度通过硅片曝光后测CD(Critical dimension，关键尺寸)或OM(Optical Microscope，光学显微镜)识别的方法，或者，通过机台自身的挡板和能量传感器配合测试的方法。然而，常规的检测方法都无法既快速又准确地得到光刻机的漏光程度。
发明内容
本申请提供了一种掩膜版、检测光刻机漏光程度的方法，可以解决相关技术中无法既快速又准确地得到光刻机的漏光程度的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种掩膜版，包括图形区域，图形区域设置有若干个量测单元图形，量测单元图形沿X方向和Y方向排列；
每个量测单元图形包括条宽测试图形和全遮光图形；
条宽测试图形是四个测试条图形围成十字形图形，每个测试条图形由交替排列的遮光条、透光条组成；
其中，若条宽测试图形在全遮光图形的正下方，条宽测试图形被全遮光图形完全覆盖。
可选的，在每个量测单元图形，测试条图形的形状相同。
可选的，条宽测试图形还包括特征图形，特征图形位于四个测试条图形之间，特征图形与每个测试条之间为透光区域。
可选的，全遮光图形为矩形。
第二方面，本申请实施例提供了一种检测光刻机漏光程度的方法，该方法包括：
提供一片晶圆和如上述第一方面所示的掩膜版，晶圆表面涂有光刻胶；
利用掩膜版对晶圆进行第一次曝光；
平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖；
利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；
获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽；
根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度。
可选的，晶圆上有n个检测格，每个检测格包括若干个量测单元图形，n为正整数；
利用掩膜版对晶圆进行第一次曝光，包括：
利用掩膜版对晶圆上的n个检测格进行第一次曝光；
平移掩膜版，令晶圆上的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，包括：
平移掩膜版，令晶圆上的m个检测格内的条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，m＜n，m为正整数。
可选的，n≥3，m＝1或m＝2。
可选的，获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，包括：
利用套刻机台测定重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽。
可选的，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度，包括：
根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，按如下公式计算出光刻机的漏光程度：
Figure BDA0002255456930000021
其中，flare表示漏光程度值，CDsec表示重复曝光条宽测试图形的条宽，CDbase表示初始曝光条宽测试图形的条宽。
本申请技术方案，至少包括如下优点：
本申请提供了一种特定的掩膜版，该掩膜版包括图形区域，图形区域设置有若干个量测单元图形，量测单元图形沿X方向和Y方向排列，每个量测图形包括条宽测试图形和全遮光图形，条宽测试图形是四个测试条图形围成的十字形图形，每个测试条图形由交替排列的遮光条、透光条组成，条宽测试图形与全遮光图形的大小关系为：若条宽测试图形在全遮光图形的正下方，条宽测试图形被全遮光图形完全覆盖；利用该特定的掩膜版对表面涂有光刻胶的晶圆进行第一次曝光，平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度；解决了现有检测方法无法既快速又准确地得到光刻机漏光程度的问题；达到了利用光学原理检测图形边缘，实现快速准确地测定光刻机漏光程度的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种掩膜版的示意图；
图2是本申请实施例提供的掩膜版中量测单元图形的示意图；
图3是本申请实施例中条宽测试图形与全遮光图形的大小关系示意图；
图4是本申请实施例中另一种条宽测试图形的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种检测光刻机漏光程度的方法的流程图；
图6是本申请实施例中进行第一次曝光时的局部剖视图；
图7是本申请实施例中进行第二次曝光时的局部剖视图；
图8是本申请实施例提供的另一种检测光刻机漏光程度的方法的流程图；
图9是本申请实施例提供的一种晶圆表面的示意图；
图10是本申请实施例中晶圆进行第一次曝光后的示意图；
图11是本申请实施例中晶圆进行第二次曝光后的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种掩膜版的示意图。如图1所示，该掩膜版11包括图形区域12和条码13。图形区域12设置有若干个量测单元图形14，量测单元图形14在图形区域12沿X方向和Y方向排列。
每个量测单元包括条宽测试图形141和全遮光图形142。
如图2所示，条宽测试图形141是四个测试条图形20围成的十字形图形，每个测试条图形40由交替排列的透光条21和遮光条22组成。
其中，若条宽测试图形141在全遮光图形142的正下方，条宽测试图形141被全遮光图形142完全覆盖，如图3所示。
可选的，在每个量测单元图形，测试条图形的形状和大小相同；每个测试条长约几十um。
可选的，在每个量测单元图形，条宽测试图形与全遮光图形相距几百um。
在一种情况下，条宽测试图形的中间区域不透光，即如图2所示，条宽测试图形141中被四个测试条图形20围起来的区域23不透光。
使用该掩膜版对晶圆进行光刻后，晶圆上将复制掩膜版上的量测单元图形，通过相关手段可以测定量测单元图形中条宽测试图形的条宽；条宽测试图形的条宽指的是条宽测试图形中单个测试条图形的宽度。
在另一种情况下，为了方便测定条宽测试图形的条宽，条宽测试图形还包括特征图形，特征图形用于方便机台测定条宽测试图形的条宽。
如图4所示，特征图形24位于四个测试条图形20之间，特征图形24与每个测试条图形之间为透光区域25，特征图形24不透光，透光区域25透光。
可选的，特征图形为矩形。
可选的，在掩膜版的图形区域12，除了条宽测试图形141和全遮光图形142，其他部分透光。
可选的，全遮光图形为矩形。
需要说明的是，本申请实施例不限制全遮光图形的形状，只要满足当条宽测试图形在全遮光图形的正下方，条宽测试图形被全遮光图形完全覆盖即可。
请参考图5，其示出了本申请实施例提供的一种检测光刻机漏光程度的方法，该检测光刻机漏光程度的方法中使用如图1至4任一所示的掩膜版对晶圆进行光刻，该检测光刻机漏光程度的方法可以包括如下步骤：
步骤501，提供一片晶圆和掩膜版，晶圆表面涂有光刻胶。
掩膜版的结构如图1至4所示，这里不再赘述。
步骤502，利用掩膜版对晶圆进行第一次曝光。
如图6所示，利用掩膜版11对涂有光刻胶51的晶圆50进行第一次曝光，曝光使用UV光52，第一次曝光后，掩膜版11上的条宽测试图形141和全遮光图形142倍复制到晶圆50表面的光刻胶51上，即晶圆50表面的光刻胶51上有条宽测试图形141’和全遮光图形142’，此时在光刻胶51上留下的图形为初始曝光图形。
经过第一次曝光后的晶圆不进行曝光后烘焙(PEB)和显影(develop)。
步骤503，平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖。
晶圆表面的量测单元图形被分为两部分，一部分用于进行第二次曝光，另一部分不进行第二次曝光；故，晶圆表面的条宽测试图形被分为两部分，一部分用于进行第二次曝光，另一部分不进行第二次曝光。
可选的，晶圆表面不进行第二次曝光的条宽测试图形和全遮光图形被其他遮光板遮住。
如图7所示，平移掩膜版11，令晶圆表面的部分条宽测试图形141’被掩膜版11上的全遮光图形142完全覆盖。
若每个量测单元图形内的条宽测试图形与全遮光图形相距kum，则平移掩膜版kum，k为大于100的整数。
步骤504，利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形。
将晶圆上经过第一次曝光和第二次曝光的图形定义为重复曝光图形，将晶圆上仅经过第一次曝光的图形定义为初始曝光图形，故，经过第一次曝光和第二次曝光的条宽测试图形为重复曝光条宽测试图形，仅经过第一次曝光的条宽测试图形为初始曝光条宽测试图形。
若光刻机漏光，在进行第二次曝光时，会有散射的UV光线绕过掩膜版11上的全遮光图形142，如图7所示，从而影响第一次曝光定义的条宽测试图形141’，条宽测试图形141’变为重复曝光条宽测试图形141”。
由于部分条宽测试图形没有被第二次曝光，条宽不会发生变化，所以，没有被第二次曝光的条宽测试图形即初始曝光条宽测试图形的条宽可以作为基准条宽。重复曝光条宽测试图形141”的条宽相较于初始曝光条宽测试图形141’变小。
步骤505，获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽。
步骤506，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度。
若重复曝光条宽测试图形的条宽与初始曝光条宽测试图形的条宽相等，则说明光刻机不漏光。
若重复曝光条宽测试图形的条宽和小于初始曝光条宽测试图形的条宽，则根据初始曝光条宽测试图形的条宽和重复曝光条宽测试图形的条宽的差值可以确定出光刻机的漏光程度。
初始曝光条宽测试图形的条宽和重复曝光条宽测试图形的条宽的差值越大，光刻机漏光越严重。
在比较重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽时，需要点对点地比较重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形。
综上所述，本申请实施例提供的检测光刻机漏光程度的方法，通过提供特定的掩膜版，即掩膜版包括图形区域，图形区域设置有若干个量测单元图形，量测单元图形沿X方向和Y方向排列，每个量测图形包括条宽测试图形和全遮光图形，条宽测试图形是四个测试条图形围成的十字形图形，每个测试条图形由交替排列的遮光条、透光条组成，条宽测试图形与全遮光图形的大小关系为：若条宽测试图形在全遮光图形的正下方，条宽测试图形被全遮光图形完全覆盖；利用该特定的掩膜版对表面涂有光刻胶的晶圆进行第一次曝光，平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度；解决了现有检测方法无法既快速又准确地得到光刻机漏光程度的问题；达到了利用光学原理检测图形边缘，实现快速准确地测定光刻机漏光程度的效果。
请参考图8，其示出了本申请实施例提供的另一种检测光刻机漏光程度的方法，该检测光刻机漏光程度的方法中使用如图1至4任一所示的掩膜版对晶圆进行光刻，该检测光刻机漏光程度的方法可以包括如下步骤：
步骤801，提供一片晶圆和掩膜版，晶圆表面涂有光刻胶。
掩膜版的结构如图1至4所示，这里不再赘述。
晶圆上有n个检测格，n为正整数。可选的，每个检测格相同。
可选的，n≥3。
可选的，n＝3，即晶圆上有3个检测格。如图9所示，晶圆50上有3个检测格61。
步骤802，利用掩膜版对晶圆上的n个检测格进行第一次曝光。
将掩膜版置于晶圆上的n个检测格的上方，对晶圆进行第一次曝光。曝光后的晶圆表面的n个检测格中复制有掩膜版上的量测单元图形。
可选的，一个检测格内有多个量测单元图形，比如，5*7个、13*19个、35*49个。检测格内量测单元图形的数量根据实际情况确定，本申请实施例对此不作限定。
可选的，利用一块掩膜版对晶圆上的n个检测格进行第一次曝光，或，利用多块掩膜版对晶圆上的n个检测格进行第一次曝光。
如图10所示，以晶圆上有3个检测格为例，经过第一次曝光后，检测格611、检测格612、检测格613上均有量测单元图形，即条宽测试图形和全遮光图形。
此时在晶圆表面的光刻胶上留下的图形为初始曝光图形。
经过第一次曝光后的晶圆不进行曝光后烘焙(PEB)和显影(develop)。
步骤803，平移掩膜版，令晶圆上的m个检测格内的条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，m＜n。
m为正整数。
可选的，m＝1或m＝2。
以n＝3，m＝2为例，如图11所示，平移掩膜版后，晶圆50上的检测格611和检测格613内的条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，检测格611和检测格613内的条宽测试图形将进行第二次曝光，检测格612内的条宽测试图形不进行第二次曝光；可选的，检测格612中的条宽测试图形和全遮光图形被其他遮光板遮住。
步骤804，利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形。
该步骤在上述步骤504中进行了阐述，这里不再赘述。
以图11为例，显影后，检测格611和检测格613中的经过第二次曝光的条宽测试图形为重复曝光条宽测试图形，检测格612中的条宽测试图形为初始曝光条宽测试图形。
步骤805，利用套刻机台测定重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽。
套刻机台可以快速测定条宽测试图形的条宽。
步骤806，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，计算出所述光刻机的漏光程度。
按如下公式计算出所述光刻机的漏光程度：
Figure BDA0002255456930000091
其中，flare表示漏光程度值，CDsec表示重复曝光条宽测试图形的条宽，CDbase表示初始曝光条宽测试图形的条宽。
flare越大，表示光刻机漏光越严重。
由于每个检测格内包括多个条宽测试图形，在计算光刻机的漏光程度时，需要根据条宽测试图形的位置，一对一地进行数据相减。
综上所述，本申请实施例提供的检测光刻机漏光程度的方法，通过提供特定的掩膜版，即掩膜版包括图形区域，图形区域设置有若干个量测单元图形，量测单元图形沿X方向和Y方向排列，每个量测图形包括条宽测试图形和全遮光图形，条宽测试图形是四个测试条图形围成的十字形图形，每个测试条图形由交替排列的遮光条、透光条组成，条宽测试图形与全遮光图形的大小关系为：若条宽测试图形在全遮光图形的正下方，条宽测试图形被全遮光图形完全覆盖；利用该特定的掩膜版对表面涂有光刻胶的晶圆进行第一次曝光，平移掩膜版，令晶圆表面的部分条宽测试图形被掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，利用掩膜版对晶圆进行第二次曝光，并对晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；获取重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，根据重复曝光条宽测试图形的条宽和初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度；解决了现有检测方法无法既快速又准确地得到光刻机漏光程度的问题；达到了利用光学原理检测图形边缘，实现快速准确地测定光刻机漏光程度的效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种检测光刻机漏光程度的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一片晶圆和掩膜版，所述晶圆表面涂有光刻胶，所述掩膜版包括图形区域，所述图形区域设置有若干个量测单元图形，所述量测单元图形沿X方向和Y方向排列，每个所述量测单元图形包括条宽测试图形和全遮光图形，所述条宽测试图形是四个测试条图形围成十字形图形，每个测试条图形由交替排列的遮光条、透光条组成，其中，若所述条宽测试图形在所述全遮光图形的正下方，所述条宽测试图形被所述全遮光图形完全覆盖；
利用所述掩膜版对所述晶圆进行第一次曝光；
平移所述掩膜版，令所述晶圆表面的部分条宽测试图形被所述掩膜版上的全遮光图形完全覆盖；
利用所述掩膜版对所述晶圆进行第二次曝光，并对所述晶圆进行显影，显影后的晶圆表面包括重复曝光条宽测试图形和初始曝光条宽测试图形；
获取所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽，所述条宽测试图形的条宽是指所述条宽测试图形中单个测试条图形的宽度；
根据所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆上有n个检测格，每个检测格包括若干个所述量测单元图形，n为正整数；
所述利用所述掩膜版对所述晶圆进行第一次曝光，包括：
利用所述掩膜版对所述晶圆上的n个检测格进行第一次曝光；
所述平移所述掩膜版，令所述晶圆上的部分条宽测试图形被所述掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，包括：
平移所述掩膜版，令所述晶圆上的m个检测格内的条宽测试图形被所述掩膜版上的全遮光图形完全覆盖，m＜n，m为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，n≥3，m＝1或m＝2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽，包括：
利用套刻机台测定所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽，确定出光刻机的漏光程度，包括：
根据所述重复曝光条宽测试图形的条宽和所述初始曝光条宽测试图形的条宽，按如下公式计算出所述光刻机的漏光程度：
Figure FDA0004091799980000021
其中，flare表示漏光程度值，CDsec表示所述重复曝光条宽测试图形的条宽，CDbase表示所述初始曝光条宽测试图形的条宽。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个量测单元图形，所述测试条图形的形状相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条宽测试图形还包括特征图形，所述特征图形位于所述四个测试条图形之间，所述特征图形与每个所述测试条之间为透光区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全遮光图形为矩形。
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