CN113267957B - 掩模板及监控遮光板位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种掩模板及监控遮光板位置的方法，所述掩模板包括一基板，所述基板的框架区域设置有至少四个检测标记组，且沿所述基板的每个边上至少分布有一个所述检测标记组，利用所述掩模板曝光时所述遮光板能够移动至所述掩模板上方并遮挡所述检测标记组的部分区域。通过带有检测标记的掩模板将检测标记自动曝光到晶圆，再将带有遮光板位置信息的晶圆，投入套刻精度检测机器(OVL)自动测试，得到刻套标记图形的数量，利用刻套标记图形的数量乘以套刻标记图形的中心间隔即可确认光刻设备的遮光板位置。整个监控过程，自动曝光、自动测量、直接对比，解决了对光刻设备的遮光板位置进行方便快捷监控的问题。

Description

掩模板及监控遮光板位置的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种掩模板及监控遮光板位置的方法。
背景技术
光刻是半导体领域的制造工艺中的一个重要步骤。光刻是通过对准、曝光和显影等步骤将掩模板上的图形转移到目标基板上的工艺过程。光刻设备是光刻工艺中的核心设备，在曝光时，光刻设备内经过处理后的平行激光照直射到掩模板上，通过投影透镜把掩模板上的图形投射到涂布于晶圆上表面的光刻胶上，激发光化学反应，进而形成图形。随着集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的线宽不断缩小，半导体器件愈加微型化及集成化，对于光刻的要求也愈加严格。
掩模板是由不透光的遮光薄膜在透明基板上形成掩模图形结构的部件。掩模板通常是由主图形区域(光刻工艺层的设计图形)以及外围的框架区域(包含掩模板名称和对准图形等)组成的。一片晶圆整面由多个曝光区域(shot)顺次拼接而成，为提高产出效益，需将曝光区域排布更密、更多，故而需将掩模板的框架区域进行遮挡，从而减小曝光区域(shot)的面积。一般通过位于曝光光源和掩模板之间的遮光板以实现曝光区域的遮光调节，具体的，该遮光板可在机械马达的驱动下移动从而实现曝光区域的遮光调节。然而遮光板的精度很难满足光刻工艺需求，若遮光板移动过多，遮光板就会把主图形区图形遮挡住，造成图形曝光不全，若遮光板移动不足，曝光区域扩大，将严重影响周围曝光区域，可见遮光板位置对遮光调节有着至关重要的影响。而且光刻设备工作时，掩模板及遮光板长时间连续动作，设定正常的遮光板位置也可能会有所偏移，所以需要对光刻设备的遮光板位置进行方便且快捷的监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掩模板装置及监控遮光板位置的方法，以解决对光刻设备的遮光板位置进行方便且快捷监控的问题。
为解决上述技术问题，基于本发明的一个方面，本发明提供一种掩模板装置，包括一基板，所述基板包括主图形区域以及包围所述主图形区域的框架区域，所述框架区域上设置有至少四个检测标记组，且沿所述基板的每个边上至少分布有一个所述检测标记组，利用所述掩模板曝光时所述遮光板能够移动至所述掩模板上方并遮挡所述检测标记组的部分区域。
可选地，所述检测标记组包括至少一组呈直线排列的套刻标记图形。
可选地，每个所述套刻标记图形包括两个围成方形的线条组，且其中一个线条组包套另一个线条组。
可选地，每个所述检测标记组中相邻的两个套刻标记图形的中心间隔均相同。
可选地，所述中心间隔为10-50微米。
可选地，每个所述检测标记组中还包括至少一组呈直线排列的数值图形，每一个所述套刻标记图形的一侧对应布置一个所述数值图形。
可选地，所述遮光板包括两个能够沿所述基板的长度方向移动的第一遮光件以及两个能够沿所述基板的宽度方向移动的第二遮光件，所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域均为条形区域，所述检测标记组的长度大于所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域的宽度，且所述检测标记跨越所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域。
可选地，所述基板的形状为长方形，沿所述基板的长度方向上的两边各设置有两个检测标记组，沿所述基板的宽度方向上的两边各设置有两个检测标记组。
可选地，所述基板的长度方向上的两个检测标记组的间隔大于或等于所述基板的长度的一半，所述基板的宽度方向上的两个检测标记组的间隔大于或等于所述基板的宽度的一半。
基于本发明的另一个方面，本发明还提供一种监测遮光板位置的方法，包括如下步骤：
利用如上所述的掩模板对晶圆进行曝光，且曝光时遮光板移动至所述掩模板上方并遮挡所述检测标记组的部分区域，在所述晶圆上形成检测标记；以及，
利用套刻精度检测机台检测所述晶圆，得到检测标记的数量，并根据所述检测标记的数量和位置确认所述遮光板的位置。
综上所述，在本发明提供了一种掩模板及监控遮光板位置的方法，通过带有检测标记的掩模板将检测标记自动曝光到晶圆，再将带有遮光板位置信息的晶圆，投入套刻精度检测机器(OVL)自动测试，得到刻套标记图形的数量，利用刻套标记图形的数量乘以套刻标记图形的中心间隔即可确认光刻设备的遮光板位置。整个监控过程，自动曝光、自动测量、直接对比，解决了对光刻设备的遮光板位置进行方便快捷监控的问题。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本实施例提供的晶圆曝光的示意图；
图2是本实施例提供的掩模板示意图；
图3是本实施例提供的遮光板示意图；
图4是本实施例提供的刻套图形及数值图形示意图；
图5是本实施例提供的监控遮光板位置的方法的流程图。
附图中：
100-晶圆；10-光源系统；
20-遮光板；21-第一遮光件；22-第二遮光件；23-遮挡区域；
30-掩模板；300-基板；310-检测标记组；310a-套刻图形；310b-数值图形；
40-投射物镜；
D1-长度方向；D2-宽度方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。
本发明提供了一种掩模板及监控遮光板位置的方法，以解决对光刻设备的遮光板位置进行方便快捷监控问题。
其中，图1是本实施例提供的晶圆曝光的示意图，图2是本实施例提供的掩模板示意图，图3是本实施例提供的遮光板示意图，图4是本施例提供的刻套图形及数值图形示意图。
请参照图1，光刻设备包括光源系统10、遮光板20、掩模板30及投射物镜40。光源系统10产生短波光束并通过光学滤光器来获得一个特定波长的光束，例如紫外光(UV)、深紫外光(DUV)、极紫外光(EUV)。经遮光板20部分遮挡的光束透过掩模板30，再经投射物镜40，将掩模板30上图形成比例缩小后投射到涂布有光刻胶层的晶圆100上，经显影、烘烤即可得到光刻图案。
如上可知，遮光板20直接决定光刻设备的曝光区域的大小及尺寸，并可通过设置遮光板20的位置参数以实现曝光区域的尺寸控制，但在实际中，光刻设备动作后遮光板20的位置是否符合设定，需要检测，而且正常运行的光刻设备的遮光板20位置信息，在其运行过程中也需要定时监控，以防遮光板20位置偏移造成批量的光刻不良。
请参照图2，本发明提供的用于监控遮光板的位置的掩模板30，包括一基板300，基板300包括主图形区域以及包围主图形区域的框架区域，框架区域上设置有至少四个检测标记组310，且基板300的每个边上至少分布有一个检测标记组310，利用掩模板30曝光时遮光板能够移动至掩模板30上方并遮挡检测标记组310的部分区域。
其中，基板300由厚石英玻璃制成，形状为长方形，基板300的主图形区域位于基板300的中间区域。掩模板30的主图形区域可以是空白，但作为一种优选方案，图形区域也可以还具有其他图案或标记，以便在监控遮光板位置时，同步地监控其他项目。
本实施例所提供的掩模板30在基板300的沿长度方向D1及宽度方向D2的每个边(两边)上各有两个检测标记组310。当然，在其他具体实施例中在长度方向D1及宽度方向D2上设置检测标记组310的数量可结合掩模板30的形状、尺寸及机台工艺的相关要求而定。由两点确定一直线的原理可知，若需准确的确定遮光板20的位置，尤其是预防遮光板20处于与掩模板30不平行的位置，沿长度方向D1及宽度方向D2每边的检测标记组310的数量不少于两个。
进一步的，上述每边上的两个检测标记组310的间隔可大于或等于各自所在边的长度的一半，也即是：基板300的长度方向D1上的两个检测标记组310的间隔大于或等于基板300的长度的一半，基板300的宽度方向D2上的两个检测标记组310的间隔大于或等于基板300的宽度的一半。若掩模板30四边的检测标记组310的数量大于2个，例如3个，则可将该边上处于两端的两个检测标记组310的间隔大于获得该边的一半。应理解，上述设定可进一步提高当遮光板20相对于掩模板30歪斜时的检测精度。
请继续参照图2，检测标记组310包括一组呈直线排列的套刻标记图形310a以及一组呈直线排雷的数值图形310b。数值图形310b位于套刻标记图形310a的一侧，并一一对应。特别是，为便于后期的计算，上述每个检测标记组310中的两个套刻标记图形的中心间隔均相同，其中心间隔为10～50微米。
如图4所示，套刻标记图形310a包括两个围成方形的线条组，且其中一个先祖包套另一个线条组，也即是“回”字形。相邻两个套刻标记图形的中心间隔为20微米。当然，套刻标记图形310a并不仅限于图3中所示的“回”字形，其他能够为套刻精度检测机器(OVL)所自动识别的均可以，例如十字形、方块形、圆形、方形等。
图3是本实施例提供的遮光板示意图。
如图3所示，遮光板20包括两个能够沿基板300的长度方向D1移动的第一遮光件21以及两个能够沿基板300的宽度方向D2移动的第二遮光件22。在光刻设备工作时，遮光板20可在机械马达的驱动下移动从而实现曝光区域的遮光调节。第一遮光件21和第二遮光件22的遮挡区域均为条形区域23，应理解，上述条形区域23为第一遮光件21和第二遮光件22的最大遮挡区域，但在实际中，不同产品可具有在最大遮挡区域内的不同宽度的遮挡区域。
结合图2及图3所示，上述检测标记组310的长度大于第一遮光件21和第二遮光件22的遮挡区域的宽度，也即是检测标记组310跨越第一遮光件21和第二遮光件22的条形区域23。上述设定检测标记组较长的长度，不仅可方便应对不同产品的遮光板位置测试需求，还可测试极端情况的遮光板位置，例如光刻设备异常而导致遮光板移动超出最大遮挡区域(条形区域23)。
在利用本申请实施例提供的掩模板30对遮光板20进行位置监控时，采用正向光刻胶为例，被遮光板20挡住的部分检测标记组310未被曝光，在显影后会消失，而未被遮光板20挡住的正常曝光的部分检测标记组310会显影后留在晶圆100上，通过上述留下的部分检测标记组310即可确定对应遮光板20的位置。比如遮光板20一个位置设置为500±200微米，而对应曝光后的检测标记组310从内往外只读到200微米，则说明遮光板移动超出，位置精度不合格需立即调整。
当然上述通过人工找读数值图形310b的方式也是可以的的，但本实施例中所获得具有套刻标记图形310a的晶圆100可直接投入套刻精度检测机器(OVL)进行自动测量并获得遮光板位置精度，其更方便、快捷。
具体的，采用本实施例提供的掩模板30对晶圆100(涂布有光刻胶层)按遮光板20预设位置参数进行自动曝光，并显影、烘烤得到带有遮光板20位置参数信息的晶圆100，将晶圆100投入套刻精度检测机器(OVL)并按预设方案进行自动测试，即可得到至少四组套刻标记图形310a的个数，分别对应在掩模板20在长度方向D1及宽度方向D2的四边。若在长度方向D1或宽度方向D2的一边具有不止一组检测标记组310时，则求取对应边的套刻标记图形310a的平均数量。然后，分别利用套刻标记图形310a的数量乘以对套刻标记图形310a的中心间隔即可得到对应遮光板20在长度方向D1或宽度方向D2的位置参数。
特别需要说明的是，上述曝光相关的参数均可与正常产品的参数相同，晶圆100可采用专门的测试晶圆(空白晶圆)，也可采用正常的产品晶圆，后续将经过监控遮光板位置的产品晶圆再去除套刻标记组310即可。
至于有关设置套刻精度检测机器(OVL)以检测刻套图形310a的方法，属于常规机台操作，本领域的技术人员都应当清楚，在此不作说明。
图5是本实施例提供的监控遮光板位置的方法的流程图。
如图5所示，本实施例还提供一种监控遮光板位置的方法，包括如下步骤：
利用如上所述的掩模板30对晶圆100进行曝光，且曝光时遮光板20移动至掩模板30上方并遮挡检测标记组310的部分区域，在晶圆100上形成检测标记；以及，
利用套刻精度检测机台检测晶圆100，得到检测标记的数量，并根据检测标记的数量和位置确认所述遮光板的位置。
在此举个非限性的例子，结合图2及图3，套刻图形310a的中心间距为20微米，套刻标记图形310a的靠内侧与遮光板20的条形区域23平齐，遮光板20预设位置参数为600±200微米。在长度方向D1的两侧各有两组检测标记组310，其一侧套刻标记图形310a的数量分别为31及33，另一侧个数为32及34；在宽度方向D2的两侧各有两组检测标记310a，其一侧套刻标记图形310a的数量为33及35，另一侧数量为30及34。根据上述的数据，利用套刻标记图形310a的数量乘以套刻图形310a的中心间隔，可以得出遮光板在长度方向D1对应的位置参数为640微米及660微米，在宽度方向D2对应的位置参数为680微米及640微米，通过简单对比即可得出遮光板20位置参数在预设位置参数之内，判定合格。当然，若套刻标记图形310a靠内侧超出条形区域23，则最后的位置数据还要减去其超出条形区域对应的长度。
综上所述，在本发明提供了一种掩模板及监控遮光板位置的方法，通过带有检测标记的掩模板将检测标记自动曝光到晶圆，再将带有遮光板位置信息的晶圆，投入套刻精度检测机器(OVL)自动测试，得到刻套标记图形的数量，利用刻套标记图形的数量乘以套刻标记图形的中心间隔即可确认光刻设备的遮光板位置。整个监控过程，自动曝光、自动测量、直接对比，解决了对光刻设备的遮光板位置进行方便快捷监控的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种掩模板，用于监控遮光板的位置，其特征在于，包括一基板，所述基板包括主图形区域以及包围所述主图形区域的框架区域，所述基板的形状为长方形，所述框架区域上设置有至少八个检测标记组，且沿所述基板的每个边上至少分布有两个所述检测标记组，所述检测标记组包括至少一组呈直线排列的套刻标记图形，每个所述检测标记组中相邻的两个套刻标记图形的中心间隔均相同，利用所述掩模板曝光时所述遮光板能够移动至所述掩模板上方并遮挡所述检测标记组的部分区域。
2.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，每个所述套刻标记图形包括两个围成方形的线条组，且其中一个线条组包套另一个线条组。
3.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述中心间隔为10-50微米。
4.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，每个所述检测标记组中还包括至少一组呈直线排列的数值图形，每一个所述套刻标记图形的一侧对应布置一个所述数值图形。
5.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述遮光板包括两个能够沿所述基板的长度方向移动的第一遮光件以及两个能够沿所述基板的宽度方向移动的第二遮光件，所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域均为条形区域，所述检测标记组的长度大于所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域的宽度，且所述检测标记跨越所述第一遮光件和第二遮光件的遮挡区域。
6.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，沿所述基板的长度方向上的两边各设置有两个检测标记组，沿所述基板的宽度方向上的两边各设置有两个检测标记组。
7.根据权利要求6所述的掩模板，其特征在于，所述基板的长度方向上的两个检测标记组的间隔大于或等于所述基板的长度的一半，所述基板的宽度方向上的两个检测标记组的间隔大于或等于所述基板的宽度的一半。
8.一种监控遮光板的位置的方法，其特征在于，包括：
利用如权利要求1至7中任一项所述的掩模板对晶圆进行曝光，且曝光时遮光板移动至所述掩模板上方并遮挡所述检测标记组的部分区域，在所述晶圆上形成检测标记；以及，
利用套刻精度检测机台检测所述晶圆，得到检测标记的数量，并根据所述检测标记的数量和位置确认所述遮光板的位置。
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