CN117806116A - 一种光罩及光罩的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光罩及光罩的检测方法，光罩包括基板主体；主图形区，间隔形成于所述基板主体上；透光区，位于每两个相邻的所述主图形区之间，在一个所述透光区中，包括靠近一所述主图形区的第一侧，和靠近另一所述主图形区的第二侧；以及标记图形，位于所述透光区的第一侧和第二侧；其中，所述透光区和所述标记图形的相位差为180°，以使得所述主图形边缘的光具有不同的相位。本发明使得主图形区边缘位置处的背景光强度趋近于零，增大了图形与背景的对比度，提高了曝光成像的品质。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种光罩及光罩的检测方法。
背景技术
随着半导体器件集成化程度越来越高，电路图案的尺寸也越来越小，这就要求电路图案边缘清晰度更高。在形成电路图案时，曝光光线透过光罩，将电路图案显影在基材上。光罩图形的透光边缘会有光线透出，产生光强，增强了背景光，影响背景光与透射光的对比度。最终成像的光强度需要减去从边缘透过的光强度，造成成像图形的光强度减小，图形成像的质量降低。这种光罩的曝光效果不佳，成像品质不好，造成聚焦深度(DOF)及导线微距均匀度不佳。因此，存在待改进之处。
发明内容
本发明提供一种光罩及光罩的检测方法，以解决现有技术中存在光罩的曝光效果不佳，成像品质不好，造成聚焦深度不佳的技术问题。
本发明提供的一种光罩，包括：
基板主体；
主图形区，间隔形成于所述基板主体上；
透光区，位于每两个相邻的所述主图形区之间，在一个所述透光区中，包括靠近一所述主图形区的第一侧，和靠近另一所述主图形区的第二侧；以及
标记图形，位于所述透光区的第一侧和第二侧；
其中，所述透光区和所述标记图形的相位差为180°，以使得所述主图形边缘的光具有不同的相位。
在本发明的一个实施例中，所述标记图形包括相邻图形，两个相邻所述主图形区之间设有两个所述相邻图形，以限定两个相邻所述主图形之间的间距。
在本发明的一个实施例中，所述标记图形包括外围图形，所述外围图形位于所述基板主体的周围，以限定所述基板主体相邻两侧之间的间距。
在本发明的一个实施例中，在所述基板主体上的横向方向上，设有所述外围图形和所述相邻图形，在所述基板主体上的纵向方向上，设有所述外围图形和所述相邻图形，所述横向方向和所述纵向方向相互垂直。
在本发明的一个实施例中，所述标记图形开设孔洞，所述孔洞位于所述标记图形的中央位置处。
在本发明的一个实施例中，所述孔洞的形状与所述标记图形的形状相对应，所述标记图形的形状与所述主图形区的形状相对应。
在本发明的一个实施例中，所述标记图形包括侧边，所述侧边宽度的最大值小于预设临界尺寸，所述临界尺寸的范围在155nm-165nm。
在本发明的一个实施例中，所述主图形区的材料是铬或者铬化合物。
本发明还提出一种光罩的检测方法，应用如上述任一所述光罩，包括:
获取光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像；
根据所述检测图像获取所述基板主体不同位置处的检测灰度值；
根据所述标准图像获取所述基板主体不同位置处的标准灰度值；
选取所述基板主体的不同位置，统计所述检测灰度值和所述标准灰度值之间的灰度差值；以及
比较所述灰度差值和预设灰度差值阈值的大小，判断所述光罩是否存在缺陷。
在本发明的一个实施例中，所述获取光罩中主图形区的检测图像及对应的标准图像的步骤，包括：
对所述光罩中基板主体进行第一次扫描；
将所述光罩的基板主体旋转预设角度后，进行第二次扫描；
获取所述光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像。
本发明的有益效果：本发明提出的一种光罩及光罩的检测方法，本发明使得主图形区边缘位置处的背景光强度趋近于零，增大了图形与背景的对比度，提高了曝光成像的品质。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种光罩的结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的标记图形的结构示意图。
图3是本发明一实施例提供的光罩的透光区的光强度示意图。
图4为本发明一实施例提供的一种光罩的检测方法的步骤示意图。
图5是本发明一实施例提供的图3中步骤S10的步骤示意图。
附图标记
10、基板主体；20、主图形区；30、标记图形；31、侧边；32、孔洞；310、第一外围图形；311、第二外围图形；312、第一相邻图形；313、第二相邻图形；320、第三外围图形；321、第四外围图形；322、第三相邻图形；323、第四相邻图形；40、透光区。
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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下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。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
请参阅图1至图5所示，本发明提出一种光罩及光罩的检测方法，可应用于半导体芯片的制程过程中。光罩又称掩膜版，是利用光刻蚀技术，在半导体上形成图形，需要通过光罩作用原理，将图形转移到晶圆上。光罩作用原理类似于冲洗照片时利用底片将影像复制至相片上的原理。光罩一般由石英玻璃作为基地，在其上面镀上一层金属铬和感光胶，再把已设计好的电路图通过电子激光设备曝光在感光胶上，被曝光的区域会被显影出来，在金属铬上形成电路图形，成为类似曝光后底片的光掩膜版，然后应用于对集成电路进行投影定位，通过集成电路光刻机对所投影的电路进行光刻蚀，其生产工序可包括曝光、显影、去感光胶和光刻蚀等步骤。下面通过具体的实施例进行详细的描述。
请参见图1，在本发明的一个实施例中，本发明提出一种光罩，可包括基板主体10，基板主体10上可形成主图形区20、透光区40和标记图形30。其中，主图形区20可间隔形成于基板主体10上，例如主图形区20可呈矩形阵列形状。透光区40可位于每两个相邻的主图形区20之间，相互连接贯通。在一个透光区40中，可包括靠近一主图形区20的第一侧，和靠近另一主图形区20的第二侧。标记图形30可位于透光区40的第一侧和第二侧。标记图形30和透光区40的相位差为180°，因而在主图形区20的边缘的光具有不同的相位，两种相位的光叠加之后，产生的光强度趋近于零，因而产生的背景光强度趋近于零，可增大了主图形区20与背景的对比度，提高曝光成像的品质。高品质的成像使得电路图案边缘清晰度更高，使电路图案的尺寸能够进一步缩小，进而使半导体器件集成化程度再提高称为可能。
请参阅图1，在本发明的一个实施例中，基板主体10可以是透明基板，透明基板的材料可以是石英玻璃、聚合物或者其他合适的透明材料。假设基板主体10是透明的，入射光穿透基板主体10时是完全透射并且不会产生任何相位移。入射光穿透标记图形30和透光区40时，可透射几乎100％的入射光，并且产生具有180°的相位差的两部分。主图形区20的材料可以是铬或者铬化合物，并且不以此为限。
请参阅图1，在本发明的一个实施例中，标记图形30可包括外围图形和相邻图形。两个相邻主图形区20之间可设有两个相邻图形，以限定两个相邻主图形区20之间的间距。在基板主体10的周围可设有外围图形，以限定基板主体10相邻两侧之间的间距。外围图形可包括第一外围图形310、第二外围图形311、第三外围图形320和第四外围图形321。相邻图形可包括第一相邻图形312、第二相邻图形313、第三相邻图形322和第四相邻图形323。在基板主体10的横向方向上，可设有外围图形和相邻图形，例如可为第一外围图形310、第二外围图形311、第一相邻图形312和第二相邻图形313。在基板主体10的纵向方向上，可设有外围图形和相邻图形，例如可为第三外围图形320、第四外围图形321、第三相邻图形322和第四相邻图形323。横向方向和纵向方向相互垂直。
请参阅图2，在本发明的一个实施例中，标记图形30可开设孔洞32，孔洞32可位于标记图形30的中央位置处，以使得标记图形30的其他位置形成侧边31。孔洞32的形状与标记图形30的形状相对应，标记图形30的形状与主图形区20的形状相对应。即当主图形区20为矩形形状时，标记图形30和孔洞32均为矩形形状。侧边31的宽度的最大值可小于预设临界尺寸，临界尺寸的范围在155nm-165nm。对于侧边31的尺寸，由于侧边31的线条尺寸在设定范围以下时，细小的标记图形30会小于光刻机的分辨率，因而曝光时这些细小的标记图形30对光线只起到散射的作用，而不会被转移到光刻胶上，这些细小的标记图形30也被称作亚分辨率辅助图形，或者也可以称为散射条(Scattering Bar)，在这时标记图形30只起到对主图形区20边缘位置定义的作用，而不会对光刻过程中图形转移的精确度产生影响。
请参阅图3，在本发明的一个实施例中，在标记图形30和透光区40的相位差为180°的限定之下，在透光区40的第一侧和第二侧的边缘位置处，产生了相位差180°的光波，光强度由于光波叠加得到消除，因而透光区40对背景光的影响得到消除，主图形区20的边缘更加清晰。
请参阅图4，在本发明的一个实施例中，可提出一种应用如上述所述光罩的检测方法，可包括如下的步骤。
步骤S10、获取光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像。
步骤S20、根据检测图像获取基板主体不同位置处的检测灰度值。
步骤S30、根据标准图像获取基板主体不同位置处的标准灰度值。
步骤S40、选取基板主体的不同位置，统计检测灰度值和标准灰度值之间的灰度差值。
步骤S50、比较灰度差值和预设灰度差值阈值的大小，判断光罩是否存在缺陷。
下面对各个步骤进行具体的实施。
步骤S10、获取光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像。
在一个实施例中，在主图形区20上的铬存在丢失或者多余的情况时，可导致检测机台检测出大量缺陷。因此为了提高主图形区20上的铬的精确度，可对光罩中基板主体10进行检测，获取检测图像。其中，标准图像是预先定义好的，标准图像是作为检测图像的对比图像，用以判断检测图像上不同位置处的灰度值，是否与标准图像上的灰度值相匹配。
步骤S20、根据检测图像获取基板主体不同位置处的检测灰度值。
在一个实施例中，对检测图像进行采样，以获取检测图像对应基板主体10不同位置处的检测灰度值。
步骤S30、根据标准图像获取基板主体不同位置处的标准灰度值。
在一个实施例中，对标准图像进行分析，以获取标准图像对应基板主体10不同位置处的标准灰度值。
步骤S40、选取基板主体的不同位置，统计检测灰度值和标准灰度值之间的灰度差值。
在一个实施例中，可选取基板主体10上的多个不同位置，统计检测灰度值和标准灰度值之间的灰度差值。
步骤S50、比较灰度差值和预设灰度差值阈值的大小，判断光罩是否存在缺陷。
在一个实施例中，根据灰度差值和灰度差阈值的大小，判断光罩是否存在缺陷。例如当灰度差值在灰度差值阈值的范围内，则表明光罩不存在缺陷，可对光罩进行下一步的工艺操作。当灰度差值超出灰度差值阈值的范围之外，则表明光罩存在缺陷，则需要对光罩进行修补操作。修补操作可包括对丢失的细微铬膜进行激光化学气相沉积补正以及对多余的铬膜进行激光切除等等，在对光罩缺陷进行修补操作后，需对掩膜版进行再次的检测工作，以确保掩膜版符合品质指标。
请参阅图5，在本发明的一个实施例中，步骤S10可包括步骤S110、步骤S120和步骤S130。其中，步骤S110可表示为对光罩中基板主体10进行第一次扫描。步骤S120可表示为将光罩的基板主体10旋转预设角度后，进行第二次扫描。例如，可将光罩的基板主体10旋转90°、180°、270°后，进行第二次扫描。步骤S130可表示为获取光罩中基板主体10的检测图像及对应的标准图像。
综上所述，本发明提出一种光罩及光罩的检测方法，可使得主图形区边缘位置处的背景光强度趋近于零，增大了图形与背景的对比度，提高了曝光成像的品质。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
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 (10)
1.一种光罩，其特征在于，包括：
基板主体；
主图形区，间隔形成于所述基板主体上；
透光区，位于每两个相邻的所述主图形区之间，在一个所述透光区中，包括靠近一所述主图形区的第一侧，和靠近另一所述主图形区的第二侧；以及
标记图形，位于所述透光区的第一侧和第二侧；
其中，所述透光区和所述标记图形的相位差为180°，以使得所述主图形边缘的光具有不同的相位。
2.根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述标记图形包括相邻图形，两个相邻所述主图形区之间设有两个所述相邻图形，以限定两个相邻所述主图形之间的间距。
3.根据权利要求1或2所述的光罩，其特征在于，所述标记图形包括外围图形，所述外围图形位于所述基板主体的周围，以限定所述基板主体相邻两侧之间的间距。
4.根据权利要求3所述的光罩，其特征在于，在所述基板主体上的横向方向上，设有所述外围图形和所述相邻图形，在所述基板主体上的纵向方向上，设有所述外围图形和所述相邻图形，所述横向方向和所述纵向方向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述标记图形开设孔洞，所述孔洞位于所述标记图形的中央位置处。
6.根据权利要求5所述的光罩，其特征在于，所述孔洞的形状与所述标记图形的形状相对应，所述标记图形的形状与所述主图形区的形状相对应。
7.根据权利要求5所述的光罩，其特征在于，所述标记图形包括侧边，所述侧边宽度的最大值小于预设临界尺寸，所述临界尺寸的范围在155nm-165nm。
8.根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述主图形区的材料是铬或者铬化合物。
9.一种光罩的检测方法，应用如权利要求1-8任一所述光罩，其特征在于，包括:
获取光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像；
根据所述检测图像获取所述基板主体不同位置处的检测灰度值；
根据所述标准图像获取所述基板主体不同位置处的标准灰度值；
选取所述基板主体的不同位置，统计所述检测灰度值和所述标准灰度值之间的灰度差值；以及
比较所述灰度差值和预设灰度差值阈值的大小，判断所述光罩是否存在缺陷。
10.根据权利要求9所述的光罩的检测方法，其特征在于，所述获取光罩中主图形区的检测图像及对应的标准图像的步骤，包括：
对所述光罩中基板主体进行第一次扫描；
将所述光罩的基板主体旋转预设角度后，进行第二次扫描；
获取所述光罩中基板主体的检测图像及对应的标准图像。
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