掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法，用以解决现有技术中存在的测量步进精度过程复杂的问题。该掩模板包括：位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案。

Mask and mask mask for photolithography and measurement of step accuracy

The invention discloses a method for masking a template and using a mask to carry out photolithography and measuring step precision, so as to solve the problem of complicated measurement step precision in the existing technology. The mask consists of a first step precision measurement pattern and a third step precision measurement pattern that is located in a rectangular exposure area to make the photoresist retained after photolithography, and a second step precision measurement pattern and a fourth step precision in a rectangular exposure area for etching the photoresist after photolithography. Degree measurement pattern.

【技术实现步骤摘要】
掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及光刻工艺中的一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法。
技术介绍
光刻是半导体工艺中的关键技术，广泛应用于半导体集成电路、LED二极管、液晶显示屏等工艺中，其中半导体集成电路对光刻设备和工艺的依赖度最大。所有半导体集成电路的制造工艺都是在晶圆上实施的，晶圆是圆形的半导体衬底（衬底材料为单晶硅、锗、锗硅等，衬底的直径为3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸或12英寸）。在集成电路的晶圆制造工艺中的，需要经历几次、十几次或几十次的光刻工艺，通过这些光刻工艺把掩模版上的图形一一复制到晶圆上，在半导体技术中，习惯把每“一次”光刻称呼为“一层”光刻。光刻工艺的基本流程：首先在晶圆上涂覆一层光刻胶，然后通过曝光、显影把一部分区域的光刻胶去除掉，保留其它区域的光刻胶，从而形成由光刻胶组成的图形，这些图形都来源于掩模板上的图形。衡量光刻工艺精度的主要参数包括关键尺寸（CD）和对准精度（Overlay），关键尺寸表示加工最小光刻尺寸的精度，对准精度表示某一层光刻与其它层光刻之间的套准偏差，当任何一层光刻出现不可容许的对准偏差，都会导致整个集成电路失效。实现光刻工艺的最关键设备是光刻机，在1.0～3.0微米、亚微米（0.35～0.8微米）、深亚微米（小于0.25微米）以及更小尺寸的半导体集成电路工艺中，通常都使用步进式光刻机，因为这样可以提高光刻工艺的精度。如图1所示，半导体晶圆被分成若干个曝光场（呈矩形）并且依次被曝光（如图1所示蛇形路线），每个曝光场的尺寸为10～50毫米。光刻机在完成第N个曝光场之后按照设定尺寸步进至第N+1曝光场进行聚焦曝光。光刻机从第N个曝光场步进至第N+1个曝光场的距离即步进长度，步进长度包括X和Y两个方向的值，图1所示的每一个箭头代表步进一次。步进精度是光刻机的一个重要参数，直接影响到光刻工艺的对准精度。“步进精度”指的是光刻机执行设定的步进长度的精度，具体包括两个方面：<1>光刻机执行设定的步进长度的偏差情况（简称“步进偏差”，比如设定的步进长度为20000微米，但光刻机实际的步进长度为20000.1微米，则偏差量为0.1微米；<2>光刻机多次执行设定的步进长度的重复性（简称“步进重复性”），比如，光刻机需要步进50次才能完成一整片晶圆的曝光，步进重复性反映的是这50次步进的偏差量的一致性情况，假设光刻机在步进至第N个曝光场时存在机械缺陷，则有可能导致步进重复性变差。现有方法中，测量光刻机步进精度的方法是这样的：使用指定的掩模板，先后共执行两次光刻，第二次光刻以第一次光刻为对准参照，然后测量两次光刻之间的对准精度，再反向计算出步进精度的值。由于对准精度不仅受步进精度的影响，还受其它诸多参数和因素的影响，所以这种由对准精度反向计算步进精度的过程就因为需要考虑其他诸多参数和因素的影响而变得比较复杂。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种掩模板及利用掩模板进行光刻和测量步进精度的方法，用以解决现有技术中存在的测量步进精度过程复杂的问题。本专利技术实施例提供了一种掩模板，以该掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X-Y坐标系中，该掩模板包括：位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案；上述第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，该第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离大于上述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离；上述第一步进精度测量图案的中心与上述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；上述第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，该第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离大于上述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离；上述第三步进精度测量图案的中心与上述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。利用上述掩模板，以上述第一步进精度测量图案的中心与上述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为X方向的步进长度，和上述第三步进精度测量图案的中心与上述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为Y方向的步进长度，光刻机执行一次光刻，在步进过程中第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案在同一位置依次曝光，第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案在同一位置依次曝光，通过测量重叠曝光后形成的图形就能比较简单的确定光刻机的步进精度（步进偏差和步进重复性）。较佳的，上述第一步进精度测量图案、第二步进精度测量图案、第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案的形状为矩形。但不仅限于矩形，只需保证第一步进精度测量图案和第二步进精度测量图案均有两条垂直于X方向的平行边线，第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案的均有两条垂直于Y方向的平行边线即可。较佳的，上述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到第一步进精度测量图案中心的距离相等，第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到第二步进精度测量图案中心的距离相等，第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到第三步进精度测量图案中心的距离相等，第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到第四步进精度测量图案中心的距离相等。在上述任意实施例的基础上，较佳的，第一步进精度测量图案、第二步进精度测量图案、第三步进精度测量图案和第四步进精度测量图案均位于矩形曝光区域的边缘。较佳的，如果光刻胶为正性光刻胶，第一步进精度测量图案对应的区域和第三步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域，第二步进精度测量图案对应的区域和第四步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域；如果光刻胶为负性光刻胶，第一步进精度测量图案对应的区域和第三步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域，第二步进精度测量图案对应的区域和第四步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域。本专利技术实施例还提供了一种利用上述任意实施例所述掩模板进行光刻的方法，在上述掩模板实施例描述中所参考的X-Y坐标系中，该方法包括：按照设定的步进长度，利用掩模板对涂有光刻胶的晶圆进行步进式光刻，在晶圆上形成用于测量X方向步进精度的第一光刻胶图案和用于测量Y方向步进精度的第二光刻胶图案组成的光刻胶图案阵列；该步进长度包括X方向的步进长度和Y方向的步进长度；X方向的步进长度为第一步进精度测量图案的中心与第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离，Y方向的步进长度为第三步进精度测量图案的中心与第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离；上述第一光刻胶图案是在使用第一步进精度测量图案进行曝光形成的光刻胶图案上再使用第二步进精度测量图案进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩模板，其特征在于，以所述掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X‑Y坐标系中，所述掩模板包括：位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案；所述第一步进精度测量图案和所述第二步进精度测量图案位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，所述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离大于所述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离；所述第一步进精度测量图案的中心与所述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，所述第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离大于所述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离；所述第三步进精度测量图案的中心与所述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。...

【技术特征摘要】
1.一种掩模板，其特征在于，以所述掩模板的矩形曝光区域的中心为坐标原点，X轴与矩形曝光区域的一对边平行，Y轴与矩形曝光区域的另一对边平行的X-Y坐标系中，所述掩模板包括：位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被保留的第一步进精度测量图案和第三步进精度测量图案，以及位于所述矩形曝光区域内、用于使光刻胶在经过光刻后被刻蚀的第二步进精度测量图案和第四步进精度测量图案；所述第一步进精度测量图案和所述第二步进精度测量图案位于Y轴两侧、在Y轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于X轴的平行边线，所述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离大于所述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线之间的距离；所述第一步进精度测量图案的中心与所述第二步进精度测量图案的中心在X轴上投影的距离为光刻机在X方向的步进长度；所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案位于X轴两侧、在X轴上的投影有重叠，且均有两条垂直于Y轴的平行边线，所述第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离大于所述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线之间的距离；所述第三步进精度测量图案的中心与所述第四步进精度测量图案的中心在Y轴上投影的距离为光刻机在Y方向的步进长度。2.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案、所述第二步进精度测量图案、所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案的形状为矩形。3.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到所述第一步进精度测量图案中心的距离相等，所述第二步进精度测量图案的两条垂直于X轴的平行边线到所述第二步进精度测量图案中心的距离相等，所述第三步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到所述第三步进精度测量图案中心的距离相等，所述第四步进精度测量图案的两条垂直于Y轴的平行边线到所述第四步进精度测量图案中心的距离相等。4.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一步进精度测量图案、所述第二步进精度测量图案、所述第三步进精度测量图案和所述第四步进精度测量图案均位于矩形曝光区域的边缘。5.如权利要求1～4任一项所述的掩模板，其特征在于，如果所述光刻胶为正性光刻胶，所述第一步进精度测量图案对应的区域和所述第三步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域，所述第二步进精度测量图案对应的区域和所述第四步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域；如果所述光刻胶为负性光刻胶，所述第一步进精度测量图案对应的区域和所述第三步进精度测量图案对应的区域为被不透光区域包围的透光区域，所述第二步进精度测量图案对应的区域和所述第四步进精度测量图案对应的区域为被透光区域包围的不透光区域。6.一种利用上述权利要求1～5任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘光燃，王焜，石金成，高振杰，文燕，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11