[发明专利]一种利用双重曝光方法来检测掩模板图形形貌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掩模板制造中图形形貌的检测方法，特别是涉及一种利用双重曝光方法来检测掩模板图形形貌的方法。

背景技术

由于掩模板上图形形貌的垂直性，对称性会通过光刻，刻蚀工艺直接传递到硅片上，进而最终影响到芯片的性能表现。笔直、对称的掩模板图形形貌是光刻工艺的基础保障。

传统的掩模板图形形貌检测方法主要是通过切片断面来判定其垂直度，对称性；或通过模拟光刻机曝光来高度仿真掩模板形貌；或通过掩模板180度旋转曝光，根据其特征图形是否随掩模板旋转而对应反相来界定。前两种方法需要耗费相当大的成本，且不符合实际生产需求；而后一种检测手段仅能通过图像判断，无法测量，也无法提供量化数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用双重曝光方法来检测掩模板图形形貌的方法，通过该方法不仅能以传统方式观察图形形貌，还可量化掩模板形貌差异所造成的测量问题。

为解决上述技术问题，本发明的利用双重曝光方法来检测掩模板图形形貌的方法，步骤包括：

1)掩模板上的待测量图形以掩模板中心对称放置，以组的形式一一对应放置于划片槽内；

2)硅片先完成第一次曝光后停止在光刻机曝光平台上，不做显影；

3)将掩模板从光刻机取出作180度旋转后放回光刻机；

4)掩模板完成对准(自动完成)后，硅片进行第二次曝光(利用原有的掩模板对准标记完成曝光)，本次曝光中，硅片始终停留在曝光平台上；

5)进行随后的正常光刻流程，包括显影、烘烤；

6)硅片上形成完整的待测量图形，进行量测。

所述步骤1)中的待测量图形是符合双重曝光需要的任意形式图形，可以是一组或多组(一对或多对)。

所述步骤1)中的中心对称是以掩模板自身对准标记为中心对称。

所述步骤6)中的量测是利用掩模板上预先设计好的待测量图形以套刻的方式进行量测，通过计算硅片上形成的待测量图形X、Y方向的3sigma值的大小来界定。

本发明有益效果：

1)本发明可用来检测掩模板图形形貌，尤其是非对称图形形貌；

2)利用掩模板自身对准标志中心对称及曝光时硅片平台固定不动的特点，保证了第一、二次曝光时最高的对准精度；

3)在两次曝光完成后，硅片上会形成一个完整的待测量图形，通过量测便能将掩模板图形形貌的差异量化。

因此，本发明除了能以传统方式观察图形形貌外，更提供了一种可以量测、量化的手段。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是掩模板自身对准标记及曝光图形区示意图，其中，1为掩膜板对准标记，2为曝光图形区，3为遮光带；

图2是待测量图形放置示意图；

图3是完成两次曝光后，标记A1与A2形成的完整待测量图形示意图。

具体实施方式

本发明为了检测掩模板图形形貌，通过利用双重曝光方法来实现，具体步骤包括：

1)掩模板上的待测量图形以掩模板中心对称放置，以组的形式一一对应放置于划片槽内，其中，待测量图形是符合双重曝光需要的任意形式图形，可以是一组或多组，中心对称是以掩模板自身对准标记为中心对称；

2)硅片先完成第一次曝光后停止在光刻机曝光平台上，不做显影；

3)将掩模板从光刻机取出作180度旋转后放回光刻机；

4)掩模板自动完成对准后，硅片进行第二次曝光(利用原有的掩模板对准标记完成曝光)，本次曝光中，硅片始终停留在曝光平台上；

5)进行随后的正常光刻流程，包括显影、烘烤；

6)硅片上形成完整的待测量图形，进行量测，该量测是利用掩模板上预先设计好的待测量图形以套刻的方式进行量测，通过计算硅片上形成的待测量图形X、Y方向的3sigma值的大小来界定。

上述步骤中，掩模板自身对准标记示意图见图1(标记3)，但不同倍率、型号的光刻机掩模板对准标记会有差异。曝光图形区见图1中的标记2，包括芯片数据及工艺监控所需的对准，待测量图形等。图1中的芯片数据区的大小如可以为21.6*21.6mm(1X)。图1中的遮光带的大小如可以为1500μm(4X)。待测量图形放置示意图如图2，它放置在曝光图形区，每组待测量图形以掩模板中心对称。

按照上述步骤进行操作，在完成两次曝光后，标记A1会与A2形成的完整测量图形(硅片上)，标记B1与B2则依此类推，最终如图3所示，d为距离。

本发明利用双重曝光和掩模板180度旋转的方法将掩模板不同位置的图形互相套刻，最终形成一组或多组可供测量的测试图形，如果这些不同位置上的图形形貌存在差异，通过计算硅片上这些测试图形X、Y方向的3sigma值的大小可以界定掩模板上不同位置的图形形貌好坏，而掩模板上这些测试图形不同方向的不对称性和差异的大小也会反映在具体的3sigma值上，通过对3sigma值的管控便能保证掩模板的图形形貌。