一种用于投影光刻最佳焦距测定的掩膜版及方法与流程

1.本发明属于半导体制造领域，具体是涉及到一种用于投影光刻最佳焦距测定的掩膜版及方法。


背景技术：

2.在半导体制造中，光刻机的最佳焦距是光刻工艺的一项重要工艺参数。光刻机通过调整晶圆和镜头之间的距离来实现焦距的变化，不同焦距下光刻胶的形貌有所不同。在最佳焦距时光刻胶的形貌最陡直，解析度最高；而在偏离最佳焦距时，光刻胶的侧壁形貌会产生倾斜，导致图案失真变形，降低解析度，影响工艺稳定性。光刻机焦距的偏移必须用光刻图形的变化来体现。通常是将测试图形使用不同焦距转移到晶圆上，形成标记图形并进行测量。
3.如中国专利cn201010280265.3公开的在掩模版上设计不同尺寸的点阵图形(tpr)，检查晶圆上的点阵图形，当曝光焦距为最佳焦距时，保持完整的点阵尺寸最小，但是实际应用中由于检查过程过于繁琐，一般不作为日常检查；如中国专利cn201010586235.5公开的在掩模版上设计菱形测试图形(bst)，测量各个菱形标记图形的对角线长度，当曝光焦距为最佳焦距时，菱形长对角线的长度最长，但是实际应用中存在菱形测试图形失真导致读值不准确的问题，而且需要占用光刻机的生产时间，降低设备利用率。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种能快速的完成光刻机最佳焦距的测定，并且可以对未知工艺的最佳曝光条件进行快速测定的用于投影光刻最佳焦距测定的掩膜版及方法。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下，一种用于投影光刻最佳焦距测定的掩膜版，包括掩膜版本体，掩膜版本体上均匀设有n条相互平行的分割线，将n条所述分割线均分为p个曝光场，所述分割线呈矩形，分割线的线宽为光刻机的极限解析度的0.8-1.8倍，相邻两条分割线的间距为曝光场上的透光区域，所述间距等于线宽。
6.优选的，所述分割线的线长为2000-8000μm。
7.优选的，所述分割线的总数为2000-8000根。
8.优选的，所述光刻机的极限解析度为0.3μm，所述线宽为0.5μm，所述间距为0.5μm。
9.还有必要提供一种用于投影光刻最佳焦距测定的方法，包括以下步骤：
10.步骤a，在掩膜版上形成多个并排且大小相同的曝光场；
11.步骤b，光刻机使用不同焦距对应不同曝光场在涂覆有光刻胶的基底上进行曝光；
12.步骤c，对曝光后的基底显影，
13.步骤d，检查曝光场对应的显影图形的反射率。
14.优选的，所述曝光场为掩膜版本体上均匀设置的多条相互平行的分割线，所述分割线呈矩形，分割线的线宽为光刻机的极限解析度的0.8-1.8倍，相邻两条分割线的间距为
曝光场上的透光区域，所述间距等于线宽。
15.优选的，所述光刻机的极限解析度为0.3μm，所述线宽位0.5μm，所述间距为0.5μm。
16.优选的，所述曝光场为十个，所述曝光场上设置五千条分割线，所述分割线的线长为5000μm。
17.优选的，所述步骤d采用目视检查监控片观察曝光场的明暗，最暗的曝光场所对应的焦距为光刻机在该晶片上的最佳焦距。
18.可选的，所述步骤d采用反射率测试仪检查曝光场的的反射率，反射率低的曝光场所对应的焦距为光刻机在该晶片上的最佳焦距。
19.本发明的有益效果是，通过在掩膜版上设置多个相同的曝光场，利用不同曝光场对应的光刻图形在曝光失焦时侧壁倾角的变化引起反射率变化的原理，观察反射率差异来表征焦距，相比传统方式具有更高的效率和更低的设备需求，能提升生产效率，降低生产成本；尤其是在透明基板(包括但不限于碳化硅、氧化硅、蓝宝石等)上有尤为突出的表现，可以快速的完成光刻机最佳焦距的测定；并且可以对未知工艺(基板反射率、透射率有差异、膜层种类及厚度有差异、光刻胶种类及厚度有差异等)的最佳曝光条件进行快速测定。
附图说明
20.图1为最佳焦距对应光刻胶的陡直形貌的结构示意图；
21.图2为焦距有偏移时光刻胶的倾斜形貌的结构示意图；
22.图3为为本发明其中一实施例的结构示意图；
23.图4为不同曝光场对应不同焦距的显影图形。
24.在图中，1、分割线；2、曝光场；3、线宽；4、间距；5、线长；n、分割线总数量；p、曝光场总数量；b、最佳焦距；w、偏移焦距。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：
26.请一并参阅图1-4，本实施例提供的用于投影光刻最佳焦距测定的掩膜版，包括掩膜版本体，掩膜版本体上均匀设有n条相互平行的分割线1，将n条所述分割线1均分为p个曝光场2(n、p均为正整数，n为p的正整数倍)，所述分割线1呈矩形，分割线1的线宽3为光刻机的极限解析度的0.8-1.8倍，相邻两条分割线1的间距4为曝光场2上的透光区域，所述间距4等于线宽3。
27.在光刻工艺中，当曝光时晶片处在最佳焦距时，晶片上的光刻胶的形貌最陡直，如图1所示；当曝光时焦距有偏移时光刻胶的形貌会倾斜，如图2所示。当图形重复且密集时，胶条的倾斜度会影响整块图形的反射率。目视观察时会发现，如图1所示的陡直图形组成的区域会比较暗淡，如图2所示倾斜图形组成的区域会比较明亮。
28.在光刻机上建立曝光程序，使用上述曝光程序和测试基底进行光刻，如图4所示，图中每一个小方格都是一个曝光场对应不同焦距的显影图形，目视检查监控片，最暗的曝光场所对应的焦距就是光刻机在该晶片上的最佳焦距；b表示最佳焦距，w表示偏移焦距，最佳焦距b对应最暗的曝光场，最佳焦距b两侧的曝光场随着偏移增加，观察结果越亮。
29.通过在掩膜版上设置多个相同的曝光场，利用不同曝光场对应的光刻图形在曝光
失焦时侧壁倾角的变化引起反射率变化的原理，通过反射率差异来表征焦距，相比传统方式具有更高的效率和更低的设备需求；尤其是在透明基板(包括但不限于碳化硅、氧化硅、蓝宝石等)上有尤为突出的表现，可以快速的完成光刻机最佳焦距的测定；并且可以对未知工艺(基板反射率、透射率有差异、膜层种类及厚度有差异、光刻胶种类及厚度有差异等)的最佳曝光条件进行快速测定。
30.更具体的，所述分割线1的线长5为2000-8000μm。
31.更具体的，所述分割线1的总数为2000-8000根。
32.更具体的，所述光刻机的极限解析度为0.3μm，所述线宽3为0.5μm，所述间距4为0.5μm。在本实施例中，线宽3+间距4为1μm，优选分割线1的线长5为5000μm，分割线1的总数为5000根，如图3所示，曝光场2上纵向的线长5与横向的线宽3+间距4呈正方形，便于后期观察图形的反光率。
33.一种用于投影光刻最佳焦距测定的方法，包括以下步骤：
34.步骤a，在掩膜版上形成多个并排且大小相同的曝光场；
35.步骤b，光刻机使用不同焦距对应不同曝光场在涂覆有光刻胶的基底上进行曝光；
36.步骤c，对曝光后的基底显影，
37.步骤d，检查曝光场对应的显影图形的反射率。
38.更具体的，所述曝光场为掩膜版本体上均匀设置的多条相互平行的分割线，所述分割线呈矩形，分割线的线宽为光刻机的极限解析度的0.8-1.8倍，相邻两条分割线的间距为曝光场上的透光区域，所述间距等于线宽。
39.更具体的，所述光刻机的极限解析度为0.3μm，所述线宽位0.5μm，所述间距为0.5μm。
40.更具体的，所述曝光场为十个，所述曝光场上设置五千条分割线，所述分割线的线长为5000μm；单个曝光场上纵向的线长与横向的线宽+间距呈正方形，能便于后期观察图形的反光率。
41.更具体的，所述步骤d采用目视检查监控片观察曝光场的明暗，最暗的曝光场所对应的焦距为光刻机在该晶片上的最佳焦距，不需要额外提供测量设备，能直观、准确地确定最佳焦距，从而提升生产效率，降低生产成本。
42.更具体的，所述步骤d采用反射率测试仪检查曝光场的的反射率，反射率低的曝光场所对应的焦距为光刻机在该晶片上的最佳焦距；对于高精度的焦距确认，未避免人眼识别时主管因素的影响，通过反射率测试仪能精准、快速地确定最佳焦距，提升生产效率。
43.本发明原理上是通过反射率表征焦距偏移量，实际应用中可以改变光刻版的设计(包括但不限于改变线宽、间距、长度、方向等)；改变光刻机程序中的曝光场的布局；改变反射率的测试方式。
44.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。