[发明专利]一种焦面位置测试掩膜版及确定焦面位置的方法

说明书

本发明提供了一种焦面位置测试掩膜版及确定焦面位置的方法，包括：阻光区，包括具有设定宽度的至少一个阻光图形；透光区，包括具有设定宽度的至少一个透光图形；测试图形区，包括至少两种测试图形，所述测试图形为具有设定深度及设定宽度的图形，使得通过所述测试图形的透射光与通过所述透光区的透射光之间的相位差为90°的整数倍，且透射光相应负一级和负二级衍射光的振幅为0；所述阻光区、测试图形区、透光区依序相连，形成于透明基板上。利用本发明提供的测试掩膜版确定光刻机的最佳焦面位置，由于获取的焦面偏移量与图形偏移量的比值更大，从而提高检测光刻机的最佳焦距的灵敏度，以提升光刻精准度。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种焦面位置测试掩膜版及确定焦面位置的方法。

背景技术

随着半导体芯片的制程节点不断降低，光刻机的最佳焦面位置成为光刻工艺中的一项重要控制参数。

光刻机焦距在一定范围内变化，在不同焦距下光刻机的曝光效果不同，而将光刻机曝光效果较好时对应的焦距称为最佳焦距。光刻机的最佳焦距对于光刻工艺极其重要，它是决定光刻胶图案的尺寸及立体物理形貌的主要因素，会最终对产品的成品率产生影响。在最佳焦距时，光刻胶图案的形貌比较陡直，而在偏离最佳焦距时，光刻胶图案的形貌会产生失真变形。此外，在最佳焦距时，图形尺寸受焦距的影响较小，当偏移最佳焦距后，图形尺寸变动较大，不利于工艺控制。

现有技术在对光刻机的焦距进行检测时，可以通过相位移焦距检测掩膜版确定光刻机的最佳焦距，例如，相位移焦距检测掩膜版可以包括具有一定宽度的多个透光区的遮蔽层，并且具有多个深度为的开口，且开口的宽度为透光区域宽度的一半，其中，λ为入射光在空气中的波长，n为透明基板的折射率，k为正整数；但是基于这种相位移焦距检测掩膜版确定光刻机的最佳焦距的灵敏度有待提高；此外，还有通过专门测量设备和复杂的传感器来确定一系列物镜最佳焦面位置的方法，但是这些测量设备和传感器昂贵且操作繁杂，导致企业生产成本较高。

发明内容

本发明旨在解决现有技术确定光刻机的焦面位置时灵敏度低的问题，提供一种焦面位置测试掩膜版及确定焦面位置的方法及装置，能获得更高的焦距偏移量与图形偏移量的比值，提高检测光刻机的最佳焦距的灵敏度，以提升光刻精准度。

本发明提供了一种焦面位置测试掩膜版，包括：

阻光区，包括具有设定宽度的至少一个阻光图形；

透光区，包括具有设定宽度的至少一个透光图形；

测试图形区，包括至少两种测试图形，所述测试图形为具有设定深度及设定宽度的图形，使得通过所述测试图形的透射光与通过所述透光区的透射光之间的相位差为90°的整数倍，且透射光相应负一级和负二级衍射光的振幅为0；

所述阻光区、测试图形区、透光区依序相连，形成于透明基板上。

优选的，所述测试图形包括：

第一开口，开口深度为与透光区相连，λ为入射光在空气中的波长，n为所述透明基板的折射率，k为正整数；

第二开口，开口深度为与阻光区相连。

优选的，所述阻光区、第二开口、第一开口和透光区的宽度比为：4：1：2：1。

优选的，所述第二开口的宽度为41nm。

一种确定焦面位置的方法，包括：

确定基于所述测试掩膜版成像的图形偏移量与焦距偏移量之间的关系，构建焦距偏移量模型；

通过待检测光刻系统，对所述测试掩膜版成像，获取成像的图形偏移量；

利用所述焦距偏移量模型，获取所述成像的图形偏移量对应的焦距偏移量。