[发明专利]掩模板、曝光设备最佳焦距的监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种掩模板、曝光设备最佳焦距的监控方法。

背景技术

半导体集成电路的制作工艺中，通过光刻工艺的曝光设备将掩模板上的版图图形转移到半导体衬底的光刻胶层中，形成光刻胶图形；然后，以该光刻胶层作为掩膜层，对半导体衬底执行后续的刻蚀或离子注入工艺。

在光刻工艺中，光刻胶图形的特征尺寸以及其侧壁轮廓会受到曝光设备聚焦状况的影响。而光刻胶图形的特征尺寸以及轮廓会直接影响后续的刻蚀或离子注入工艺，因而，曝光设备聚焦状况的监控显得尤为重要。

曝光设备在工作时，曝光光源发出的光经过准直后投射于具有半导体集成电路器件的某一层版图图案的掩模板上，穿过该掩模板后，经过成像系统，投射到半导体衬底的光刻胶层上，使光刻胶层感光，然后对光刻胶层进行显影，形成光刻胶图形，在曝光的过程中，曝光设备的聚焦情况和曝光能量的不同，所获得的光刻胶图形的特征尺寸也会不同。

通常曝光机的最佳焦平面会由于振动或其他原因而发生偏移，使得半导体器件的特征尺寸发生变化。为了稳定器件的关键尺寸，需要定期对曝光机的聚焦情况进行监控，并根据监控的结果进行调整。

虽然现有的部分曝光机台具有监控最佳焦距的功能，但是其并不能准确的反应曝光机台生产的产品的特征尺寸的变化，不利于生产产品的特征尺寸的监控。

公开号为CN1412620A的中国专利申请中有更多关于焦距的监测方法。

发明内容

本发明解决的问题是提高曝光设备最佳焦距的监控的稳定性和准确性。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种掩模板，包括：基板；位于基板上的监控图形，所述监控图形包括正方形本体和位于正方形本体的四周侧壁的矩形凸起部，所述凸起部为若干平行的光栅条。

可选的，矩形凸起部的长度等于正方形本体的边长，相邻光栅条的间距为0.05~0.15微米。

可选的，所述凸起部的长度与宽度之比1:2~8:1。

可选的，所述监控图形的个数大于等于1个，每个监控图形的尺寸相同。

可选的，所述监控图形的个数为9个，监控图形呈九宫格排列。

本发明技术方案还提供了一种曝光设备最佳焦距的监控方法，包括：

提供具有监控图形的掩模板；提供待曝光晶圆，所述待曝光晶圆上形成有光刻胶层；对待曝光晶圆进行曝光之前，对曝光设备进行自动校准，获得曝光设备的第一最佳焦距；以不同的焦距对所述待曝光晶圆进行曝光形成若干个曝光区，将掩模板上的监控图形转移到每一个曝光区，在每一个曝光区形成相应的光刻胶图形；测量每一个曝光区中光刻胶图形的特征尺寸，获得特征尺寸最大值，对特征尺寸最大值对应的曝光区进行曝光时的焦距作为第二最佳焦距；获得第一最佳焦距和第二最佳焦距的差值，所述差值作为焦距的偏移值，若焦距的偏移值位于偏移值的基准阈值范围内时，则曝光设备聚焦稳定，若否，则曝光设备的聚焦不稳定。

可选的，所述偏移值的基准阈值范围为：偏移值的基准值-（0.5~2）×偏移值的基准值~偏移值的基准值+（0.5~2）×偏移值的基准值。

可选的，所述以不同的焦距对所述待曝光晶圆进行曝光形成若干个曝光区时，所述焦距逐渐增大。

可选的，所述焦距呈等间距的逐渐增大。

可选的，当掩模板中的监控图形的数量大于1个时，相对应的每个曝光区中形成的光刻胶图形的数量大于1个时，所述特征尺寸最大值为：测量每个曝光区的同一个位置对应的光刻胶图形的特征尺寸，特征尺寸中的最大值为特征尺寸最大值。

可选的，当掩模板中的监控图形的数量大于1个时，相对应的每个曝光区中形成的光刻胶图形的数量大于1个，所述特征尺寸最大值为：测量每一个曝光区中所有光刻胶图形的特征尺寸，获得每个曝光区中的光刻胶图形的特征尺寸的平均值，平均值中的最大值为特征尺寸最大值。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

本发明的掩模板，所述凸起部位于正方形本体的四周侧壁，矩形凸起部的长度等于正方形本体的边长，所述矩形凸起部为若干平行的光栅条构成，由于矩形凸起部的存在，使得监控图形的四个角内陷，矩形凸起部的相邻的两侧边不会直接接触，当曝光光源的光照射在掩膜板上时，减小透过矩形凸起部的相邻的两侧边的光之间的相互影响，当将掩模板上的监控图形转移到待曝光晶圆上的光刻胶层中，形成光刻胶图形时，提高了光刻胶图形相对于曝光设备的焦距变化的敏感度，从而使得形成的光刻胶的特征尺寸具有更高的精度，有利于最佳焦距的监控