CN216748435U - 一种掩模版及光刻机能量的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种掩模版及光刻机能量的监控系统。其中，在掩模版上，具有至少一个掩模图形组，每个所述掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形所对应的多组曝光能量，以得到多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系，即可以通过掩模版上的多个形状相同且尺寸不同的掩模图形得到不同尺寸间的能量变化范围。从而，在将该掩模版应用于光刻机能量的监控系统中时，即可基于多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系，通过测量装置自动判断出光刻机的实际能量是否发生偏移，操作便捷、快速，且大大降低了失误风险，有助于保证产品质量。

Description

一种掩模版及光刻机能量的监控系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种掩模版及光刻机能量的监控系统。

背景技术

光刻机是整个芯片产业链中最核心的一个设备，用于将掩模版上的图形转移到晶圆表面。曝光过程中，光刻机中的光源提供光束并使光束透射过画有线路图的掩模版，再经光刻机中的物镜对透射出的光束补偿各种光学误差后，将掩模版上的线路图映射到晶圆表面。

曝光过程中，光刻机能量(即照射到晶圆表面的能量)的变化将会直接影响映射到晶圆上的图形精确性，使得晶圆上的图形尺寸相对于掩模版上的图形尺寸变宽或变窄。因此，需要定期监控光刻机能量的变化，并根据变化情况进行补偿，确保光刻机能量保持稳定，从而确保光刻精度。

目前，监控光刻机能量的变化，主要是通过将掩模版上的特定图形映射到晶圆表面，通过多次检测晶圆上所形成的图形的尺寸分布，然后人为分析光刻机能量变化情况。然而，现有的监控方式，需要通过多次检测再人为分析，操作不方便，耗费时间，且存在误判的风险，容易影响产品质量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种掩模版及光刻机能量的监控系统，以解决现有技术中需要多次检测再人为分析得出能量变化情况，操作不方便，耗费时间，且存在误判的风险的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种掩模版，包括：

所述掩模版具有至少一个掩模图形组，每个所述掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形时所对应的多组曝光能量，以得到多个所述掩模图形的掩模尺寸和多组所述曝光能量的对应关系。

可选的，所述掩模图形组至少有2个，分布在所述掩模版上的相对位置处。

可选的，所述掩模图形为条形、多边形或圆形。

可选的，所述掩模图形组中的多个所述掩模图形沿着预定方向依次排布，且依次排布的掩模图形的掩模尺寸呈线性变化。

可选的，所述掩模图形组中的多个所述掩模图形呈一行、一列或斜线式排列。

本实用新型还提供了一种光刻机能量的监控系统，其特征在于，包括：

提供上述的掩模版，用于获取所述掩模版上的掩模图形组中多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系所形成的集合；

曝光光源，用于在设定能量下基于所述掩模版进行曝光，以在基板上形成多个与所述掩模图形对应的检测图形；

测量装置，用于测量多个检测图形的尺寸，并将多个所述检测图形的尺寸和所述集合进行比对，得到所述设定能量是否发生偏移。

可选的，所述集合中，所述掩模图形组内的其中一个掩模图形构成基准图形，所述基准图形在基准曝光能量下在所述基板上形成标准尺寸的图形，并以所述基准曝光能量为设定值设定所述设定能量。

可选的，通过所述集合获取多个所述检测图形中与所述标准尺寸最接近的检测图形，并根据所述最接近的检测图形所对应的掩模图形在对应的掩模图形组中的位置相对于所述基准图形的位置，判断所述设定能量是否发生偏移。

可选的，所述掩模图形组中的多个所述掩模图形依次排布，且依次排布的掩模图形的掩模尺寸呈线性变化。

可选的，所述集合中，所述掩模图形组内排布在中间位置的掩模图形为所述基准图形。

本实用新型提供了一种掩模版，在掩模版上具有至少一个掩模图形组，每个掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形时所对应的多组曝光能量，以得到多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系。因此，可以通过掩模版上的多个形状相同且尺寸不同的掩模图形得到不同尺寸间的能量变化范围，从而在将该掩模版应用于光刻机能量的监控系统中时，即可基于多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系，通过测量装置自动判断出光刻机的实际曝光能量是否发生偏移，便捷、快速，且大大降低了误判风险，有助于保证产品质量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的掩模版的示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的掩模版中局部示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的基板的局部示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的掩模版及光刻机能量的监控系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1为本实用新型一实施例提供的掩模版的示意图。如图1所示，本实施例中，掩模版100具有至少一个掩模图形组200。图1中示意性的示出了2个掩模图形组200。

图2为本实用新型一实施例提供的掩模版中局部示意图。如图2所示，以其中一个掩模图形组为例。每个掩模图形组200包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形(例如图2中所示的掩模图形210/220/230/240/250/260)。

所述掩模图形组200中设置有多个掩模图形，以用于获取其中的多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量之间的对应关系。具体的，通过对掩模图形组200中的多个掩模图形基于其不同的掩模尺寸而采用不同的曝光能量进行曝光，使得在基板上得到的多个图形的尺寸相同，从而可以获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形时的所对应的曝光能量，以得到多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系。本实施例中，可以将基板上所得到的图形的尺寸定义为标准尺寸，即，多个掩模图形基于其不同的曝光能量进行曝光而在基板上得到具有标准尺寸的图形。

具体参考图2所示，掩模图形组200中包括掩模图形210～270，对应的掩模尺寸分别为A0～A6，其中A0～A6的值各不相同。此时，将基于不同的曝光能量对各个不同掩模尺寸的掩模图形210～270进行曝光，以在基板上得到具有标准尺寸的图形。例如，为了在基板上获取标准尺寸为M0的检测图形，则需要对不同掩模尺寸的掩模图形210～270分别以例如E0-E7的能量进行曝光。

具体的实施例中，可将多个掩模图形210～270中的一个掩模图形(例如掩模图形210)定义为基准图形，并对其采用基准曝光能量E0进行曝光，进而在基板上得到具有标准尺寸M0的图形。以及，根据其他掩模图形(例如掩模图形220～260)相对于基准图形(例如掩模图形210)的掩模尺寸的差值而对应增大或降低曝光能量，以在基板上得到标准尺寸M0的图形。

由此，即可得到如表1所示的多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系。

掩模图形尺寸	光刻机能量	基板上图形的尺寸
			A0	基准曝光能量	M0
A1	偏大0.5％	M0
			A2	偏小0.5％	M0
A3	偏大1.0％	M0
			A4	偏小1.0％	M0
A5	偏大1.5％	M0
			A6	偏小1.5％	M0

表1

如表1所示，基准图形(例如掩模图形210)的掩模尺寸为A0，其利用基准曝光能量进行曝光，以在基板上得到具有标准尺寸M0的图形。以及，其他掩模图形(例如掩模图形220～260)的掩模尺寸分别为A1～A6，此时，根据其他掩模图形(例如掩模图形220～260)的掩模尺寸相对于基准图形(例如掩模图形210)的掩模尺寸的差异，而增大或降低曝光能量，进而使得各个掩模图形在曝光后于基板上所形成的图形的尺寸均为标准尺寸M0。

本实施例提供的掩模版具有至少一个掩模图形组，每个掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形的所对应的多组曝光能量，以得到多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系。因此，可以通过掩模版上的多个形状相同且尺寸不同的掩模图形得到不同尺寸间的能量变化范围，即可利用掩模版上的多个掩模图形表征不同范围内的光刻机能量。

进一步的，所述掩模图形组200至少有2个，其可分布在所述掩模版100上的相对位置处。例如，参考图1所示，2个掩模图形组200分别分布在掩模版的上部和下部的两个区域中的相对位置处，然后，在检测时可通过对比掩模版上不同位置处的能量偏移程度，确保检测结果的准确性。为更精确地检测光刻机能量的变化情况，可增加掩模图形组的数量，并将其分布在掩模版的不同区域内，例如可以在掩模版的相对的对角位置均设置所述掩模图形组200。

进一步的，所述掩模图形组200中的各个掩模图形可以为条形、多边形或者圆形。在不同的芯片工艺中，可使掩模图形的形状与光刻机曝光的芯片类型或形状相匹配。

进一步的，所述掩模图形组200中的多个所述掩模图形沿着预定方向依次排布，且依次排布的掩模图形的尺寸呈线性变化。具体的，按照掩模图形的尺寸逐渐增大的趋势，或者逐渐减小的趋势，将多个掩模图形沿着预定方向依次排布。此时，以基准图形为中心，多个所述掩模图形的掩模尺寸沿着两个相反方向，呈现不同的变化趋势。例如参考图2所示，以位于中心位置的掩模图形210为基准图形，位于掩模图形210上方的掩模图形220/240/260均以尺寸依次增大设置，而位于掩模图形210下方的掩模图形230/250/270均以尺寸依次降低设置。

因待检测的实际曝光能量是未知的，可能大于基准曝光能量，也可能小于基准曝光能量。故而，在本实施例中，在掩模图形组中设置了基准图形，对应于基准曝光能量，以作为参考对象。同时，设置了尺寸小于基准图形尺寸的掩模图形，也设置了尺寸大于基准图形尺寸的掩模图形。则对应的曝光能量中，将有部分曝光能量大于基准曝光能量，部分小于基准曝光能量，从而便于利用掩模图形表征不同范围内的光刻机能量。

此时，多个掩模图形在排布好之后，在基准图形的两侧，沿着两个相反方向，其中一侧的掩模图形的掩模尺寸呈现增大的趋势，另一侧呈现减小的趋势。即基准图形两侧的掩模图形对应的曝光能量，一部分大于基准曝光能量，另一部分则小于基准曝光能量。

进一步的，每个所述掩模图形组200中的多个所述掩模图形呈一行或一列或斜线式排列。其中，相邻掩模图形之间的距离，依据光刻机的分辨率进行设定，确保可以将掩模图形清晰地映射到基板上。

如图2所示，本实施例中，掩模图形组200中的掩模图形均为条形状，且多个掩模图形排成一列，掩模图形220、掩模图形240和掩模图形260排列在基准图形(即，掩模图形210)的上方，对应的尺寸A1、A3、A5均大于A0，且依次递增，则对应的曝光能量可均大于基准曝光能量，且依次递增。掩模图形230、掩模图形250和掩模图形270排列在基准图形(即，掩模图形210)的下方，对应的尺寸A2、A4、A6均小于A0，且依次递减，则对应的曝光能量均小于基准曝光能量，且依次递减。本实施例中，顺序排列的多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系即可参考表2所示。

掩模图形尺寸	曝光能量
		A5	偏大1.5％
A3	偏大1.0％
		A1	偏大0.5％
A0	基准曝光能量
		A2	偏小0.5％
A4	偏小1.0％
		A6	偏小1.5％

表2

本实施例还提供了一种光刻机能量的监控系统，包括：上述的掩模版、曝光光源和测试装置。

具体的，利用如上所述的掩模版，以获取所述掩模版上的掩模图形组中多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系所形成的集合。以及，利用曝光光源以设定能量基于所述掩模版进行曝光，用于在基板上形成多个与所述掩模图形对应的检测图形。通过测量装置测量多个检测图形的尺寸，并将得到的多个检测图形的尺寸和所述集合中进行比对，以得到所述设定能量是否发生偏移。

其中，通过由多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系所形成的集合中，得到标准尺寸M0。即，在该集合中，多个掩模图形在对应的曝光能量下可在基板上得到标准尺寸M0的图形。本实施例中，多个掩模图形在设定能量下曝光后在基板上得到的检测图形的尺寸即与所述标准尺寸M0相比对，以判断设定能量的偏移情况。

具体的实施例中，所述集合中，所述掩模图形组内的其中一个掩模图形构成基准图形，所述基准图形在基准曝光能量下在所述基板上形成标准尺寸M0的图形，并以所述基准曝光能量为设定值设定所述设定能量。即，在进行检测时所采用的设定能量(即实际曝光能量)例如为基准曝光能量，此时，即表示设定能量无偏差，则对所述基准图形进行曝光后，即能够在基板上得到标准尺寸M0的检测图形。

进一步，通过所述集合获取多个检测图形中与所述标准尺寸M0最接近的检测图形，并根据所述最接近的检测图形所对应的掩模图形在所对应的掩模图形组中的位置相对于所述基准图形的位置，判断出所述设定能量是否发生偏移。例如，当所述最接近的检测图形所对应的掩模图形，在所对应的掩模图形组中的位置即对应于基准图形的位置，则意味着设定能量未发生偏移；若所述最接近的检测图形所对应的掩模图形，在所对应的掩模图形组中的位置并未对应于基准图形的位置，则意味着设定能量发生偏移。

进一步的，所述掩模图形组中的多个掩模图形依次排布，且依次排布的掩模图形的掩模尺寸呈线性变化。为方便使用，可设计所述掩模图形组中排布在中间位置的掩模图形为基准图形，其他掩模图形按照尺寸大小分布在基准图形的两侧。则可根据所述最接近的检测图形所对应的掩模图形在掩模图形组中的位置，相对于所述中间位置的掩模图形的位置，得到所述设定能量的偏移情况。

具体的，在测量装置中，可基于所述集合进行判断。即先对多个检测图形的尺寸进行排序，找出与标准尺寸最接近的检测图形，然后根据最接近的检测图形所对应的掩模图形，基于多个掩模图形尺寸与多组曝光能量的对应关系(如表2所示)，找出该对应的掩模图形所对应的曝光能量，即可得出设定能量的偏移情况。

以下为本实施例提供的一个示例说明。如图3所示，图3为图2所示的基于掩模图形组曝光后在基板上得到的相对应的检测图形310-370，尺寸分别为CD0-CD6。本实施例中，掩模版上的掩模图形与基板上的检测图形的对应关系如表3所示。

掩模图形尺寸	检测图形尺寸
		A5	CD5
A3	CD3
		A1	CD1
A0	CD0
		A2	CD2
A4	CD4
		A6	CD6

表3

具体示例中，例如CD2最接近标准尺寸M0，即检测图形330的尺寸最接近标准尺寸，其对应掩模图形230(掩模尺寸为A2)。参考图2，在掩模版上，掩模图形230位于基准图形下方的一个位置处，所对应的曝光能量为较基准曝光能量偏小0.5％，则可判断设定能量为基准曝光能量偏小0.5％。若设定能量较基准曝光能量偏小，表示向下偏移，反之，为向上偏移，则可判断设定能量较基准曝光能量向下偏移了0.5％。

而其他示例中，例如CD0最接近标准尺寸M0，即检测图形310的尺寸最接近标准尺寸，其对应掩模图形210(掩模尺寸为A0)。参考图2，在掩模版上，掩模图形210对应于基准图形的位置，则所对应的曝光能量即对应于基准曝光能量，此时即意味着所述设定能量未发生偏移。

本实施例提供的光刻机能量的监控系统，包括前述的掩模版，在基于掩模版得到多个掩模图形的尺寸与多组曝光能量的对应关系所形成的集合后，通过设定能量对掩模版进行曝光得到多个相对应的检测图形，然后利用测量装置，将多个检测图形的尺寸与所述集合相比较，可自动得出光刻机的实际能量的偏移情况，操作便捷、快速，且大大降低了失误风险，有助于保证产品质量。

综上所述，在本实用新型实施例提供的掩模版中，在掩模版上具有至少一个掩模图形组，每个掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形时所对应的多组曝光能量，以得到多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系。因此，可以通过掩模版上的多个形状相同且尺寸不同的掩模图形得到不同尺寸间的能量变化范围，从而在将该掩模版应用于光刻机能量的监控系统中时，即可基于多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系，通过测量装置自动判断出光刻机的实际能量是否发生偏移，操作便捷、快速，且大大降低了失误风险，有助于保证产品质量。

Claims (8)

1.一种掩模版，其特征在于，所述掩模版具有至少一个掩模图形组，每个所述掩模图形组包括多个形状相同且尺寸不同的掩模图形，用于获取各个掩模图形在基板上得到相同尺寸的图形时所对应的多组曝光能量，以得到多个所述掩模图形的掩模尺寸和多组所述曝光能量的对应关系。

2.根据权利要求1所述的掩模版，其特征在于，所述掩模图形组至少有2个，分布在所述掩模版上的相对位置处。

3.根据权利要求1所述的掩模版，其特征在于，所述掩模图形为条形、多边形或圆形。

4.根据权利要求1所述的掩模版，其特征在于，所述掩模图形组中的多个所述掩模图形沿着预定方向依次排布，且依次排布的掩模图形的掩模尺寸呈线性变化。

5.根据权利要求4所述的掩模版，其特征在于，所述掩模图形组中的多个所述掩模图形呈一行、一列或斜线式排列。

6.一种光刻机能量的监控系统，其特征在于，包括：

提供权利要求1-5任一项所述的掩模版，用于获取所述掩模版上的掩模图形组中多个掩模图形的掩模尺寸和多组曝光能量的对应关系所形成的集合；

曝光光源，用于在设定能量下基于所述掩模版进行曝光，以在基板上形成多个与所述掩模图形对应的检测图形；

测量装置，用于测量多个检测图形的尺寸，并将多个所述检测图形的尺寸和所述集合进行比对，得到所述设定能量是否发生偏移。

7.根据权利要求6所述的光刻机能量的监控系统，其特征在于，所述掩模图形组中的多个掩模图形依次排布，且依次排布的掩模图形的掩模尺寸呈线性变化。

8.根据权利要求7所述的光刻机能量的监控系统，其特征在于，所述集合中，所述掩模图形组内排布在中间位置的掩模图形为基准图形。

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