[发明专利]光刻工艺监测标记用光掩模图案及其应用

说明书

技术领域

本发明是有关于光刻工艺的相关技术，且特别是有关于一种光刻工艺监测标记(monitor mark)用光掩模图案，以及及其利用此光掩模图案的光刻工艺监测方法。

背景技术

光刻工艺是集成电路制造中十分重要的一环，其图案转移的正确性对产品成品率的影响甚大，所以必须随时加以监控，以确保光掩模上的图案正确地转移到晶片上。监控光刻工艺的方法一般包括在光掩模上加上各种监测用图案，并在进行该光刻工艺后量测晶片上对应各监测用光掩模图案的各光致抗蚀剂图案(即监测标记)的相关参数，以推知该光刻工艺的条件设定是否符合要求。如不符合，即可立即进行调整，以使后续晶片的图案转移品质符合要求。

上述监测标记一般包括用以检查上下两图案化晶片层之间是否对准的重叠标记(overlay mark)及用以检查曝光量(exposure dose)及聚焦位置(focus)的监测标记。常见的重叠标记是所谓的BiB(box-in-box)重叠标记，其一般包括晶片层中排成正方形的4条沟槽，以及该晶片层上方被该4沟槽围绕且排成正方形的4个条状光致抗蚀剂图形。另外，在i-line(365nm)光刻工艺中，常见的用以检查曝光量及聚焦位置的监测标记的对应光掩模图案包括排成一列的多个长条矩形图形及排成一列的多个沟槽图形。只要检查光致抗蚀剂层上的监测标记的形状，即可得知曝光工艺的曝光量及聚焦位置是否适当。

然而，上述曝光量/聚焦位置监测标记的形状变化对曝光量及聚焦位置的改变的灵敏度常不够高，使得曝光工艺的曝光量及聚焦位置的异常无法被即时发现。尤其是i-line工艺因较稳定，故检测的抽样率较低，所以如果异常无法被即时发现，即会造成严重的晶片报废。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种可用以检查曝光量及聚焦位置的监测标记用光掩模图案。

本发明的再一目的是提供一种光刻工艺的监测方法，其利用上述本发明的光掩模图案来进行。

本发明的光刻工艺监测标记用光掩模图案包括不透光层或半透光层，其中形成有至少一列沿短轴方向排列的多个扁菱形开口，以及位于这些扁菱形开口旁的孔；并包括位于此孔中的至少一列沿短轴方向排列的多个扁菱形图形，其材料与该不透光层或该半透光层相同。

本发明的光刻工艺的监测方法，则包括在此光刻工艺所用的光掩模上形成上述监测标记用光掩模图案，并在光掩模上的图案转移至基底上的光致抗蚀剂层之后，检查此光致抗蚀剂层中形成的监测标记中对应该至少一列扁菱形开口的至少一沟槽的边缘及对该至少一列扁菱形图形的至少一条状光致抗蚀剂图形的边缘是否皆呈锯齿状，如是则表示光刻工艺的曝光量与聚焦位置符合要求，反之则否。

依照本发明的实施例，上述光刻工艺例如为i-line(365nm)光刻工艺。各扁菱形开口的短轴长度及间距(pitch)例如是与各扁菱形图形相同，但长轴长度大于后者。例如，对i-line工艺的应用而言，每一扁菱形开口及扁菱形图形的短轴长度可为0.5μm左右，两相邻扁菱形开口及两相邻扁菱形图形之间距可为1.0μm左右，每一扁菱形开口的长轴长度可为8.0μm左右，每一扁菱形图形的长轴长度可为4.0μm左右。

另外，上述扁菱形开口例如有4列，其定义出第一矩形，并围绕前述孔；同时孔中的扁菱形图形亦有4列，其定义出第二矩形。此第一矩形、孔及第二矩形三者的中心可重合，而孔的形状及第一第二矩形可皆为正方形。

由于以本发明的光刻工艺监测标记用光掩模图案所形成的监测标记中，对应扁菱形开口的沟槽的边缘及对扁菱形图形的条状光致抗蚀剂图形的边缘形状对曝光量及聚焦位置的变化甚为敏感，故由监测标记的形状即可容易地得知曝光量及聚焦位置是否正确。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的光刻工艺监测标记用光掩模图案。

图2绘示在光刻工艺的曝光量及聚焦位置正常的情形下，由图1所示的光掩模图案所形成的光刻工艺监测标记。

图3绘示在本发明一实验例中，不同曝光量及聚焦位置下所形成的监测标记中数个形状具代表性者。

附图标记说明

10：监测标记用光掩模图案

20：监测标记

100：半透光层或不透光层

110：扁菱形开口组

112：扁菱形开口

120：孔

130：扁菱形图形组

132：扁菱形图形

200：光致抗蚀剂层

210：沟槽

220：开口

230：条状光致抗蚀剂图形