一种掩膜板及扫描曝光机台焦距的监测方法技术

本发明专利技术提供一种掩膜板及扫描曝光机台焦距的监测方法，所述掩膜板包括透明基底；第一遮光层，覆盖所述透明基底的部分上表面；孔洞，位于所述第一遮光层中并暴露所述透明基底，所述孔洞由两个弧形边顶点相交且对称的半圆形构成；空白区，位于所述第一遮光层的一侧；第二遮光层，覆盖所述透明基底的整个下表面；透光的焦距图形对，间隔设置于所述第二遮光层中；透光的参考图形对，间隔设置于所述第二遮光层中位于所述焦距图形对的一侧。以及利用上述掩膜板监测扫描曝光机台焦距的方法，利用特殊的掩膜板，通过将曝光机台焦距转化为套刻偏移量，利用现有的套刻偏移量测量设备，来实现对焦距的测量，测得数据准确，操作简单，降低了误差测量成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种掩膜板及扫描曝光机台焦距的监测方法。
技术介绍
光刻工艺的对焦过程对所制造的芯片的质量有着非常重要的作用。在集成电路的生产中，光刻工艺包括曝光过程，硅片首先被定为在曝光机台光学系统的聚焦范围之内，然后紫外光通过曝光机台光学系统和掩膜板图形投影。掩膜板图形以亮暗的特征出现在硅片上，实现了对光刻胶的曝光。不同的集成电路工艺过程都有一个特殊的焦距精度规格，如果光刻工艺中的曝光过程对焦不理想，将造成曝光后产品图案的偏移，这些偏移包括形状和关键尺寸条(CD条，critical dimension bar)线宽的变化等。因而在曝光过程中，要求维持焦距精度规范以避免对焦不准带来的偏移问题。在实际生产中，需要不时对曝光机台的焦距进行监测和校准，以保证其不出现偏差。现有技术的曝光机台焦距的测量方法是预先设置曝光机台的一组曝光焦距值，然后利用该组曝光焦距值进行曝光，得到一组曝光后的CD条线宽。然后，以曝光机台焦距值为横坐标以CD条线宽为纵坐标做出一条曲线。并按照所述曲线拟合出一条平滑的二次抛物线曲线，抛物线的顶点处就是现有技术认为的最佳焦距值，如图1所示。然而这种方法的缺点在于，测量结果受CD和曝光的图形轮廓的变化的影响很大，如果测量的图案中有一个图形的轮廓比较差而可能导致特征尺寸量测出现异常，那么就会导致整条曲线顶点的异常漂移，而焦距的测量也就会发生异常。故上述测量曝光机台焦距的方法，其灵敏度不高，数据处理复杂，不直观，且容易有异常测量，数据波动大。因此，有必要提出一种新的方法，以解决现有技术的不足。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术实施例一提供一种用于监测扫描曝光机台焦距的掩膜板，包括：透明基底；第一遮光层，覆盖所述透明基底的部分上表面；孔洞，位于所述第一遮光层中并暴露所述透明基底，所述孔洞由两个弧形边顶点相交且对称的半圆形构成；空白区，位于所述第一遮光层的一侧；第二遮光层，覆盖所述透明基底的整个下表面；透光的焦距图形对，间隔设置于所述第二遮光层中，分别对应所述孔洞的两个半圆形，并且关于通过所述孔洞的半圆形弧形边的顶点与半圆形的直径边平行的轴线对称，其中，所述每个焦距图形的一半图案对应所述孔洞内的透光区域；透光的参考图形对，间隔设置于所述第二遮光层中位于所述焦距图形对的一侧，与所述空白区对应，该间隔与所述透光的焦距图形对的间隔相等。进一步，所述透明基底为石英或玻璃。进一步，所述第一遮光层和所述第二遮光层的材料为铬。进一步，所述焦距图形和所述参考图形的形状为透光的方环或四个透光条形图案组成的不相连的“口”字形。进一步，所述焦距图形的一个边与所述孔洞的半圆形的直径边平行。进一步，所述焦距图形的尺寸大于所述参考图形的尺寸。本专利技术实施例二提供一种扫描曝光机台焦距的监测方法，包括：步骤A：提供上述的掩膜板以及监测晶圆；步骤B：在所述扫描曝光机台正常工作状态下对所述掩膜板的空白区下方的参考图形进行若干次第一曝光，以在监测晶圆上形成沿第
一方向间隔分布的第一标记对和沿与所述第一方向垂直的第二方向分布的第二标记对，其中所述第二标记对关于所述第一标记对中心连线的中点对称；步骤C：利用所述扫描曝光机台对所述掩膜板的孔洞下方的焦距图形进行若干次第二曝光，以在所述监测晶圆上形成分别包围所述第一标记的第三标记对和包围所述第二标记的第四标记对；步骤D：分别测量所述第三标记对沿第一方向的套刻偏移量和所述第四标记对沿所述第二方向的套刻偏移量，以及利用焦距与套刻偏移量的关系式计算焦距，所述关系式为：焦距＝套刻偏移量/k，其中，当为沿所述第一方向的套刻偏移量时，k值为扫描曝光机台沿所述第一方向的常数因子，当为沿所述第二方向的套刻偏移量时，k值为扫描曝光机台沿所述第二方向的常数因子；步骤E：以所述第一标记对和所述第三标记对，所述第二标记对与所述第四标记对组成的套刻图案，作为一个套刻图案组，通过所述步骤D的关系式分别计算各套刻图案的焦距值，并取平均值，以获得套刻图案组的焦距值；步骤F：至少在一个曝光单元上曝光若干所述套刻图案组，并分别计算各套刻图案组的焦距值，取所述若干套刻图案组焦距值的平均值作为所述扫描曝光机台的最佳焦距值。进一步，所述曝光单元上的所述若干套刻图案组之间间隔一定的距离。进一步，所述曝光机台焦距的偏移量＝套刻偏移量/tanθ，其中，θ为入射光与监测晶圆法线方向的夹角。进一步，所述焦距和套刻偏移量均取标量。综上所述，根据本专利技术的监测方法，利用特殊的掩膜板，通过将曝光机台焦距转化为套刻偏移量，利用现有的套刻偏移量测量设备，来实现对焦距的测量，测得数据准确，操作简单，降低了误差测量成本。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附
图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了现有的扫描曝光机台焦距测量数据的拟合图形；图2A示出了本专利技术的掩膜板的三维立体图；图2B示出了本专利技术的掩膜板上表面的平面图；图2C示出了本专利技术的掩膜板下表面的平面图；图3示出了通过本专利技术的掩膜板实现将焦距偏移量与套刻偏移量进行转换的原理图；图4A示出了本专利技术的套刻图案组的示意图；图4B示出了本专利技术的套刻图案的示意图；图5示出了发生偏移后的套刻图案的示意图；图6示出了本专利技术的曝光若干套刻图案组的曝光单元的示意图；图7示出了根据本专利技术的扫描曝光机台焦距的监测方法所测得的焦点位置与计算位置统计制程管理曲线图(左图)与现有的扫描曝光机台焦距的方法所测得的焦点位置与计算位置数据统计曲线图(右图)的对比图；图8示出了根据本专利技术的监测方法依次实施步骤的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或
层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测扫描曝光机台焦距的掩膜板，包括：透明基底；第一遮光层，覆盖所述透明基底的部分上表面；孔洞，位于所述第一遮光层中并暴露所述透明基底，所述孔洞由两个弧形边顶点相交且对称的半圆形构成；空白区，位于所述第一遮光层的一侧；第二遮光层，覆盖所述透明基底的整个下表面；透光的焦距图形对，间隔设置于所述第二遮光层中，分别对应所述孔洞的两个半圆形，并且关于通过所述孔洞的半圆形弧形边的顶点与半圆形的直径边平行的轴线对称，其中，所述每个焦距图形的一半图案对应所述孔洞内的透光区域；透光的参考图形对，间隔设置于所述第二遮光层中位于所述焦距图形对的一侧，与所述空白区对应，该间隔与所述透光的焦距图形对的间隔相等。

【技术特征摘要】
1.一种用于监测扫描曝光机台焦距的掩膜板，包括：透明基底；第一遮光层，覆盖所述透明基底的部分上表面；孔洞，位于所述第一遮光层中并暴露所述透明基底，所述孔洞由两个弧形边顶点相交且对称的半圆形构成；空白区，位于所述第一遮光层的一侧；第二遮光层，覆盖所述透明基底的整个下表面；透光的焦距图形对，间隔设置于所述第二遮光层中，分别对应所述孔洞的两个半圆形，并且关于通过所述孔洞的半圆形弧形边的顶点与半圆形的直径边平行的轴线对称，其中，所述每个焦距图形的一半图案对应所述孔洞内的透光区域；透光的参考图形对，间隔设置于所述第二遮光层中位于所述焦距图形对的一侧，与所述空白区对应，该间隔与所述透光的焦距图形对的间隔相等。2.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述透明基底为石英或玻璃。3.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述第一遮光层和所述第二遮光层的材料为铬。4.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述焦距图形和所述参考图形的形状为透光的方环或四个透光条形图案组成的不相连的“口”字形。5.根据权利要求4所述的掩膜板，其特征在于，所述焦距图形的一个边与所述孔洞的半圆形的直径边平行。6.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述焦距图形的尺寸大于所述参考图形的尺寸。7.一种扫描曝光机台焦距的监测方法，包括：步骤A：提供如权利要求1-6之一所述的掩膜板以及监测晶圆；步骤B：在所述扫描曝光机台正常工作状态下对所述掩膜板的空白区下方的参考图形进行若干次第一曝光，以在监测晶圆上形成沿第一方向间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：马莹，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31