技术领域
[0001] 本
发明涉及集成
电路光刻技术领域，特别是涉及一种测量曝光机台漏光的光掩膜及方法。
背景技术
[0002] 在制造集成电路的光刻工序中，需利用曝光机发出的直射光对
晶圆曝光，从而在晶圆上成像以形成集成电路的特征图形。而曝光机由于长期使用或其他原因，当镜面被污染或光路上分布有颗粒时，会产生漫反射或散射，从而出现漏光现象，进而影响光刻的
精度。因此，有必要在光刻工序之前检测曝光机台是否漏光。
[0003] 传统检测曝光机台漏光的方法中，有通过人工在
显微镜下直接读取
光刻胶显影后的图形来判断是否漏光的方法，但测量精度较低；也有利用扫描
电子显微镜测量条宽来判断漏光的方法，但测量速度较慢。
发明内容
[0004] 基于此，有必要针对传统检测曝光机台漏光方法测量精度低、测量速度慢的问题，提供一种测量速度快且准确度高的测量曝光机台漏光的光掩膜及方法。
[0005] 一种测量曝光机台漏光的光掩膜，包括面积与晶圆待光刻表面相同的第一测试区域、第二测试区域，其中，所述第一测试区域包括用于光刻且中心重合的内
框图形、外框图形；所述第二测试区域包括用于光刻的测试图形；
[0006] 将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影
位置关系中：所述测试图形与内框图形、外框图形处于不同的位置且没有重叠，且所述测试图形分别与外框图形外边缘、内边缘及内框图形内边缘的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0007] 在其中一个
实施例中，将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中：所述测试图形分别与所述外框图形外边缘、内边缘及内框图形内边缘的距离介于0.5至5微米之间。
[0008] 在其中一个实施例中，所述内框图形包括两条内框横向矩形和两条内框纵向矩形，且所述内框横向矩形与内框纵向矩形垂直并相邻；所述外框图形包括两条外框横向矩形和两条外框纵向矩形，且所述外框横向矩形与外框纵向矩形垂直相邻；所述内框横向矩形、内框纵向矩形的长度分别小于所述外框横向矩形、外框纵向矩形的长度；
[0009] 所述测试图形包括第一图形、第二图形、第三图形；将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中：所述第一图形、第二图形、第三图形分别与所述外框图形外边缘、内边缘及内框图形内边缘的距离，小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0010] 在其中一个实施例中，所述第一图形包括垂直并相邻的第一横向矩形、第一纵向矩形；将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中：所述第一横向矩形、第一纵向矩形分别对应平行处于所述外框图形中一对垂直并相邻的外框横向矩形、外框纵向矩形的外侧位置，同时所述第一横向矩形、第一纵向矩形分别与所述垂直并相邻的外框横向矩形、外框纵向矩形外边缘的距离，小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0011] 在其中一个实施例中，所述第二图形包括垂直并相邻的第二横向矩形和第二纵向矩形；将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中：所述第二横向矩形、第二纵向矩形分别对应平行处于所述外框图形中其余两条垂直并相邻的外框横向矩形、外框纵向矩形内侧位置，同时所述第二横向矩形、第二纵向矩形分别与所述其余两条垂直并相邻的外框横向矩形、外框纵向矩形内边缘的距离，小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0012] 在其中一个实施例中，所述第三图形包括相互连接的第三横向边缘、第三纵向边缘、第三斜边缘，且所述第三横向边缘与第三纵向边缘垂直；将所述第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中：所述第三横向边缘、第三纵向边缘分别对应平行处于所述内框图形中一对垂直并相邻的内框横向矩形、内框纵向矩形的内侧位置，同时所述第三横向边缘、第三纵向边缘分别与所述垂直相邻的内框横向矩形、内框纵向矩形内边缘的距离，小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0013] 在其中一个实施例中，所述第一横向矩形与第一纵向矩形垂直连接；或所述第二横向矩形与第二纵向矩形垂直连接；或所述第一横向矩形与第一纵向矩形垂直连接，且所述第二横向矩形与第二纵向矩形垂直连接。
[0014] 一种利用所述测量曝光机台漏光的光掩膜测量曝光机台漏光的方法，包括：
[0015] 准备所述测量曝光机台漏光的光掩模；
[0016] 在晶圆上涂光刻胶；
[0017] 先后利用所述第一测试区域、第二测试区域分别对晶圆进行第一次、第二次光刻；
[0018] 将光刻后的晶圆显影；
[0019] 根据晶圆上显影后的内框图形标记、外框图形标记的中心是否重合，来判断曝光机台是否漏光。
[0020] 在其中一个实施例中，在晶圆上涂光刻胶的步骤中，使用正光刻胶，并设置所述内框图形、外框图形不透光，且设置所述第一测试区域中除了内框图形、外框图形的其他区域均透光；同时设置所述测试图形透光，且设置所述第二测试区域中除了测试图形的其他区域均不透光。
[0021] 在其中一个实施例中，在先后利用第一测试区域、第二测试区域分别对晶圆进行第一次、第二次光刻的步骤中，利用第一测试区域对晶圆进行光刻后，首先检测晶圆上留下的内框图形标记、外框图形标记的中心是否重合，若是，则继续对晶圆利用第二测试区域进行光刻；否则，重新利用第一测试区域对晶圆进行光刻，直到内框图形、外框图形标记的中心重合，再利用第二测试区域对晶圆进行光刻。
[0022] 上述测量曝光机台漏光的光掩模及方法具有的有益效果为：该测量曝光机台漏光的光掩模中，将第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，测试图形分别与外框图形外边缘、外框图形内边缘、内框图形内边缘的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值，如此则使得测试图形分别于接近于外框图形外边缘、外框图形内边缘、内框图形内边缘。而该测量曝光机台漏光的方法先后利用该测量曝光机台漏光的光掩模中的第一测试区域和第二测试区域分别对晶圆进行第一次、第二次光刻，从而在进行第二次光刻时，漏光会到达晶圆上外框图形标记外边缘、外框图形标记内边缘或内框图形标记内边缘的位置。
[0023] 因此，在没有漏光的情况下，晶圆上的内框图形标记、外框图形标记不会受第二次光刻的影响，最终可以保持中心重合；而在曝光机台存在漏光的情况下，在对晶圆进行第二次光刻时，漏光会对晶圆上的外框图形标记外边缘、外框图形标记内边缘或内框图形标记内边缘再次进行光刻，从而使得晶圆上最后形成的内框图形标记或外框图形标记相对于光掩模上的内框图形或外框图形发生不规则变化，最终使得显影后的内框图形标记、外框图形标记的中心不再重合。
[0024] 综上所述，该测量曝光机台漏光的方法通过利用测量曝光机台漏光的光掩膜对晶圆先后进行两次光刻，并判断晶圆上显影后的内框图形标记、外框图形标记的中心是否重合，来判断曝光机台是否漏光，测量精度高，且由于是利用光学方法来检测漏光，还具有测量速度快的优势。
附图说明
[0025] 图1为一实施例的测量曝光机台漏光的光掩模的第一测试区域和第二测试区域示意图。
[0026] 图2为图1所示实施例的将第一测试区域和第二测试区域分别相对于晶圆待光刻表面对准后，各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系示意图。
[0027] 图3为利用图1所示实施例的测量曝光机台漏光的光掩模来测量曝光台漏光的方法
流程图。
[0028] 图4为图3所示实施例的在漏光情况下晶圆上内框图形标记或外框图形标记显影后的示意图。
[0029] 图5为图3所示实施例的在漏光情况下内框图形标记、外框图形标记显影后形成的最终检测图形的示意图。
具体实施方式
[0030] 为了更清楚的解释本发明提供的测量曝光台漏光的光掩模及方法，以下结合具体实施例对该测量曝光台漏光的光掩模及方法做详细的说明。
[0031] 图1示出了一实施例的测量曝光机台漏光的光掩模的第一测试区域1000和第二测试区域2000示意图。图2示出了一实施例的将第一测试区域1000和第二测试区域2000分别相对于晶圆待光刻表面对准后，各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系示意图。
[0032] 在本实施例中，设置测量曝光台漏光的光掩模由透光层及
覆盖在透光层表面的遮光层组成，若需要测量曝光台漏光的光掩模上的某一位置透光，则将对应位置的遮光层去除即可。如图1、图2所示，测量曝光台漏光的光掩模包括第一测试区域1000、第二测试区域2000。
[0033] 第一测试区域1000包括用于对晶圆进行光刻的内框图形1120、外框图形1110。其中，内框图形1120、外框图形1110的中心重合。
[0034] 优选的，内框图形1120、外框图形1110可以是与条形图样对位套刻标记相同的形状，即内框图形1120包括两条内框横向矩形1121、两条内框纵向矩形1122，外框图形1110包括两条外框横向矩形1111和两条外框纵向矩形1112。
[0035] 其中，内框横向矩形1121和内框纵向矩形1122垂直并相邻，且内框图形1120由两条内框横向矩形1121和两条内框纵向矩形1122构成矩形形状。外框横向矩形1111和外框纵向矩形1112垂直并相邻，且外框图形1110由两条外框横向矩形1111和两条外框纵向矩形1112同样构成矩形形状。同时，内框横向矩形1121、内框纵向矩形1122的长度分别小于外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的长度，因此内框图形1120位于外框图形1110内部。内框图形1120、外框图形1110采用以上设计方式，结构简单，便于测量内框图形1120、外框图形
1110标记的中心，可提高检测速度。
[0036] 另外，内框图形1120、外框图形1110还可以是其他类型的几何对称图形，但需保证内框图形1120、外框图形1110便于光刻成型且中心重合。
[0037] 第二测试区域2000，包括用于光刻的测试图形2100。在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，测试图形2100与内框图形1120、外框图形1110处于不同的位置且没有重叠，同时测试图形2100分别与外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘处于较近的距离，且上述较近的距离均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。本实施例中设置测试图形2100分别与外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘处于较近的距离，优势在于便于从多个方位来检测曝光机漏光的情况，进而提高检测的准确度。
[0038] 因此，若利用内框图形1120、外框图形1110对晶圆进行光刻完毕后，在曝光机存在漏光的情况下，再次利用测试图形2100对晶圆进行光刻时，漏光则会对晶圆上的外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘或内框图形1120内边缘再次光刻。
[0039] 优选的，测试图形2100分别与外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘的距离介于0.5至5微米。
[0040] 具体的，测试图形2100包括第一图形2110、第二图形2120、第三图形2130。在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，第一图形2110，第二图形2120、第三图形2130分别位于外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘附近，且第一图形2110，第二图形2120、第三图形2130分别与外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0041] 其中，第一图形2110，包括垂直并相邻的第一横向矩形2111和第一纵向矩形2112，且在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112分别对应平行处于外框图形1110中一对垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的外侧位置，从而避免出现交叉的情况，且第一横向矩形2111和第一纵向矩形2112位于第一测试区域1000中在外框图形1110之外的区域。
[0042] 第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112分别靠近上述垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的外边缘，且第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112分别与上述垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的外边缘之间的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0043] 第二图形2120，包括垂直并相邻的第二横向矩形2121和第二纵向矩形2122，且在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122分别平行处于外框图形1110中其余两条垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的内侧位置。因此，第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122均位于第一测试区域1000中处于外框图形1110和内框图形1120之间的区域。
[0044] 在本实施例中，第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122分别靠近上述外框图形1110中其余两条垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的内边缘，且第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122分别与上述外框图形1110中其余两条垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的内边缘之间的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0045] 需要说明的是，在本实施例图2所示的各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112、第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122，分别位于外框图形1110对应上、右、下、左位置的四条矩形的附近。此外，测量曝光台漏光的光掩模还可以设计为其他的形式，例如在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，使得第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112、第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122分别处于外框图形1110对应上、左、下、右位置的四条对应矩形的附近，只要保证第一横向矩形2111与第一纵向矩形2112相邻且靠近外框图形1110中一对垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的外边缘，第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122相邻且靠近外框图形1110中其余两条垂直并相邻的外框横向矩形1111、外框纵向矩形1112的内边缘即可。
[0046] 第三图形2130，包括相互连接的第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132、第三斜边缘2133。在各图形相对于晶圆待光刻表面形成的投影位置关系中，第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132分别对应平行处于内框图形1120中一对垂直并相邻的内框横向矩形1121、内框纵向矩形1122的内侧位置。因此，第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132及第三斜边缘2133均位于第一测试区域1000中处于内框图形1120之间的区域。
[0047] 在本实施例中，第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132分别靠近上述内框图形1120中一对垂直并相邻的内框横向矩形1121、内框纵向矩形1122的内边缘，且第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132分别与上述内框图形1120中一对垂直并相邻的内框横向矩形
1121、内框纵向矩形1122的内边缘的距离，均小于各从曝光机台同一位置射出的漏光和直射光分别到达晶圆待光刻表面位置之间的距离中的最小值。
[0048] 需要说明的是，本实施例中第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132分别位于内框图形1120对应上、右位置的两条矩形附近。此外，第三横向边缘2131、第三纵向边缘2132也可以位于内框图形1120对应上、左或下、左、或下、右位置的矩形附近。
[0049] 在本实施例中，第二横向矩形2121与第二纵向矩形2122垂直连接。此外，还可以将第一横向矩形2111与第一纵向矩形2112垂直连接；或将第一横向矩形2111与第一纵向矩形2112垂直连接，同时将第二横向矩形2121与第二纵向矩形2121垂直连接。
[0050] 另外，本实施例中的测试图形2100还可以选用其他类型的几何图形，例如第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112、第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122均选用有一条腰垂直于底边的梯形形状，并使得第一横向矩形2111、第一纵向矩形2112中垂直于底边的腰靠近外框图形1110外边缘，第二横向矩形2121、第二纵向矩形2122中垂直于底边的腰靠近外框图形1110的内边缘；或者第三图形2130选用多边形形状，且至少保证有两条垂直的边，同时这两条垂直边分别靠近内框图形1120的一对相互垂直并相邻的内框横向矩形1121和内框纵向矩形1122的内边缘。总之，只要能够保证测试图形2100分别与外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘、内框图形1120内边缘处于较近的距离，以使得在利用测试图形2100对已存在内框图形1120、外框图形1110标记的晶圆进行光刻时，漏光会再次对内框图形1120标记或外框图形1110标记的一部分进行光刻即可。
[0051] 图3示出了利用一实施例的测量曝光机台漏光的光掩模来测量曝光台漏光的方法流程图，该测量曝光机台漏光的方法利用与测量条形图样对位标记的套刻偏离值类似的方法来检测曝光机台是否漏光。如图3所示，该测量曝光机台漏光的方法包括：
[0052] S110、准备上述测量曝光机台漏光的光掩模。
[0053] S120、在晶圆上涂光刻胶。
[0054] 具体的，利用正光刻胶光刻，并设置测量曝光台漏光的光掩模上的内框图形1120、外框图形1110不透光，且设置第一测试区域1000中除了内框图形1120、外框图形1110的其他区域均透光；设置测试图形2100透光，且设置第二测试区域2000中除了测试图形2100的其他区域均不透光。在具体操作时，将测量曝光台漏光的光掩模上第一测试区域1000中除了内框图形1120、外框图形1110的其他区域及测试图形2100位置处的遮光层去除，即可使得上述区域透光。
[0055] 此外，也可以利用负光刻胶光刻，只要按照与本实施例相似的原理设置测量曝光台漏光的光掩模上的第一测试区域1000、第二测试区域2000的图形，并使得在曝光机台存在漏光情况下，利用第二测试区域2000对已存在第一测试区域1000相关图形标记的晶圆进行光刻时，漏光会对第一测试区域1000相关图形标记的部分区域再次进行光刻即可。
[0056] S130、先后利用第一测试区域1000、第二测试区域2000分别对晶圆进行第一次、第二次光刻。
[0057] 优选的，在利用第一测试区域1000对晶圆进行光刻后，首先检测晶圆上留下的内框图形1120标记、外框图形1110标记的中心是否重合，若是，则继续对晶圆利用第二测试区域2000进行光刻；否则，重新利用第一测试区域1000对晶圆进行光刻，直到内框图形1120、外框图形1110标记的中心重合后，再利用第二测试区域2000对晶圆进行光刻。采取上述操作，可以排除其他因素对测试曝光机漏光带来的影响，进而提高测试曝光机台漏光的准确度。
[0058] 此外，若利用第一测试区域1000对晶圆进行光刻时，是在确定没有其他因素干扰的理想情况下进行的，则晶圆上留下的内框图形1120标记、外框图形1110标记的中心一定重合，这样就可以免去上述在利用第一测试区域1000对晶圆光刻后，检测内框图形1120标记、外框图形1110标记的中心重合的步骤，而直接再利用第二测试区域2000对晶圆进行光刻即可。
[0059] 需要说明的是，在利用第一测试区域1000对晶圆进行光刻后，在没有其他因素干扰的情况下，晶圆上留下的内框图形1120标记、外框图形1110标记与光掩模上的内框图形1120、外框图形1110形状相同。
[0060] S140、将光刻后的晶圆进行显影。
[0061] 在没有漏光的情况下，晶圆上对应的内框图形1120标记、外框图形1110标记不会受第二次光刻的影响，进而使得最终显影后的内框图形1120标记、外框图形1110标记仍然保持中心重合。在本实施例中，显影后的内框图形1120标记、外框图形1110标记为相对于晶圆表面凸起的长方体。
[0062] 图4示出了一实施例的在漏光情况下晶圆上的内框图形1120标记或外框图形1110标记显影后的示意图。在曝光机台存在漏光的情况下，第二次光刻中漏光会对晶圆上的外框图形1110外边缘、外框图形1110内边缘或内框图形1120内边缘再次进行光刻，从而使得最后显影后形成的内框图形1120标记或外框图形1110标记相对于测量曝光台漏光的光掩模上的内框图形1120或外框图形1110图形发生不规则变化。在本实施例中，内框图形1120标记或外框图形1110标记在漏光的情况下，最终显影的图形从侧面看是不对称的梯形。
[0063] S150、根据晶圆上显影后的内框图形1120标记、外框图形1110标记的中心是否重合，来判断曝光机台是否漏光。
[0064] 在具体操作中，将晶圆显影后，利用与测量条形图样标记套刻值类似的方法检测，例如选取晶圆上内框图形1120标记、外框图形1110标记显影后图形的顶面图形作为最终检测的图形。在没有漏光的情况下，最终检测的图形与图1所示图形相同。而在漏光的情况下，在最终检测的图形中，内框图形1120标记或外框图形1110标记的顶面图形的位置会发生偏移，从而使得内框图形1120标记和外框图形1110标记的顶面图形中心不再重合，如图5所示，同时也就表明内框图形1120标记和外框图形1110标记的中心不再重合。因此，只要检测到显影后的内框图形1120标记和外框图形1110标记的中心不再重合，则可以判定曝光机台发生漏光。
[0065] 综上所述，本实施例提供的检测曝光机台漏光的光掩模及方法通过先后利用测量曝光台漏光的光掩模的第一测试区域和第二测试区域对晶圆进行第一次光刻、第二次光刻，并通过判断晶圆上显影后内框图形1120标记和外框图形1110标记的中心是否重合，来判断曝光机台是否漏光，测量精度高，且由于是利用光学方法来检测漏光，还具有测量速度快的优势。
[0066] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本
说明书记载的范围。
[0067] 以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
