栅极工艺的监测版图及监测方法
栅极工艺的监测版图及监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及一种栅极工艺的监测版图及监测方法。
【背景技术】
[0002]由于集成电路技术的快速发展，提高器件的集成度是一个普遍趋势。当器件的集成度持续提高时，器件的尺寸以及器件之间的距离会同步缩短。
[0003]随着器件尺寸的不断缩小，形成器件的工艺面临着越来越多的挑战，例如，随着器件尺寸的不断缩小，容易造成形成的器件的栅极特征尺寸和对准特性出现偏差，例如，栅极的尾端被回拉(缩短)，导致栅极的边缘未全部覆盖有源区，造成器件控制电压的能力低，并且导致器件中出现较大的漏电流。因此，为了在提高集成度的同时改善器件的性能，监测栅极工艺过程的特征尺寸(⑶:Critical Dimens1n)是极为重要的工艺步骤之一。
[0004]现有的监测特征尺寸的方法有扫描电镜(⑶SEM)技术和光学测量(O⑶=OpticalCritical Dimens1n)技术。由于采用CDSEM技术进行监测所花费的时间较长，并且随着器件特征尺寸的不断减小，CDSEM技术的可靠性和准确性均有待提高；而采用OCD技术可避免CDSEM技术具有的问题，因此，现有技术多采用OCD技术进行工艺的监测，以期提高半导体生产良率。
[0005]然而，现有技术中，采用O⑶技术对栅极工艺过程的特征尺寸进行监测存在监测结果可靠性差的问题，难以判断栅极工艺是否符合工艺标准、以及判断栅极工艺中哪一道工艺步骤出现了偏差，导致半导体生产良率低下。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种栅极工艺的监测版图及监测方法，在栅极工艺过程中，既能进行显影后监测也可以进行刻蚀后监测，通过显影后监测结果和刻蚀后监测结果，及时发现栅极工艺中出现偏差的工艺步骤，从而调整工艺参数，提高半导体生产良率。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，所述第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于所述第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于所述第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于所述第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一线宽和第一间隔；所述第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于所述第二衬底表面的第二初始栅极；位于所述第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二线宽和第二间隔；覆盖于所述第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于所述第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层，所述第二光刻胶层具有第三线宽和第三间隔。
[0008]可选的，所述第一线宽和第一间隔的长度比值为1:2至1:10 ;所述第三线宽和第三间隔的长度比值为1:2至1:10。
[0009]可选的，所述第一间隔或第三间隔的长度为50纳米至100纳米。
[0010]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互平行。
[0011]可选的，所述第二线宽和第二间隔的长度之和与第三线宽和第三间隔的长度之和相等。
[0012]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:5。
[0013]可选的，所述第三间隔与第二线宽的位置关系为:第三间隔位于第二线宽的上方，且第三间隔与第二线宽的中心线重合。
[0014]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互垂直。
[0015]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:10。
[0016]可选的，所述第二间隔的长度为30纳米至100纳米。
[0017]可选的，所述第一监测版图和第二监测版图的尺寸为5 μ mX5 μ m至150 μ mX 150 μ m。
[0018]可选的，所述第一图形为未被第一光刻胶层覆盖的图形，所述第一线宽为相邻第一图形之间的距离，所述第一间隔为第一图形的宽度；所述第二图形为未被第二掩膜层覆盖的图形，所述第二线宽为相邻第二图形之间的距离，所述第二间隔为第二图形的宽度；所述第三图形为未被第二光刻胶层覆盖的图形，所述第三线宽为相邻第三图形之间的距离，所述第三间隔为第三图形的宽度。
[0019]可选的，所述第一掩膜层和第二掩膜层的材料为氮化硅。
[0020]相应的，本发明还提供一种监测方法，包括:提供栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的显影后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极，形成栅极，获取栅极的刻蚀后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0021]可选的，采用光学测量技术获取显影后监测数据和刻蚀后监测数据。
[0022]可选的，形成栅极的工艺步骤包括:以所述第二光刻胶层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层直至暴露出第二掩膜层表面，形成具有第三图形的第二图形转移层；以所述具有第三图形的第二图形转移层为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层直至暴露出第二初始栅极表面，形成具有第三图形的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极直至暴露出第二衬底表面，形成栅极。
[0023]可选的，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据。
[0024]可选的，还包括:获取第二光刻胶层的显影后监测数据。
[0025]与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明实施例提供一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，其中，第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层。对第一监测版图进行显影后监测，获取第一光刻胶层的特征尺寸数据，判断栅极工艺的曝光显影工艺是否符合工艺标准。
[0027]第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于第二衬底表面的第二初始栅极；覆盖于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖于第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。由于第二掩膜层具有第二图形，第二图形转移层具有填孔(gap filling)的特性，因此第二图形转移层顶部至第二掩膜层顶部的距离、小于第一图形转移层顶部至第一掩膜层顶部的距离，当第二监测版图处于半导体生产线上时，当生产线上栅极工艺的掩膜层顶部被暴露出来时，第二监测版图的第二掩膜层顶部也将被暴露出来，使得在生产线上栅极工艺的刻蚀气体改变为刻蚀掩膜层的刻蚀气体时，所述刻蚀气体也将刻蚀第二监测版图的第二掩膜层；同样的，当生产线上栅极工艺完成后，第二监测版图的第二初始栅极被完全刻蚀开形成栅极，使得能够对第二监测版图的栅极进行刻蚀后监测，通过刻蚀后监测获取第二监测版图的栅极的特征尺寸和对准特性，从而判断生产线上栅极工艺中形成的栅极是否符合工艺标准。
[0028]进一步，第二监测版图中第二图形和第三图形为相互垂直的，最终将第二初始栅极切割成一段段的栅极图形，使得栅极图形的数量较多，图形的数量越多，获取的刻蚀后监测数据的可靠性和准确性越高，更能真实可靠的反映出生产线上栅极工艺是否符合工艺标准。
[0029]相应的，本发明实施例还提供一种监测方法，获取第一监测版图的显影后监测结果，判断曝光显影工艺是否符合工艺标准，并且获取的显影后监测结果还可以作为判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据之一；在栅极工艺完成后，获取形成的栅极的刻蚀后监测结果，通过第二监测版图的刻蚀后监测结果判断最终形成的栅极是否符合工艺标准。
[0030]进一步，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据，将所述刻蚀后监测数据作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据之一:若刻蚀后监测数据偏离工艺标准，则说明刻蚀第二掩膜层的刻蚀工艺参数不符合工艺标准，需要及时调整刻蚀工艺参数，从而进一步提高半导体生产良率。
【附图说明】
[0031]图1为一实施例提供的用于O⑶监测的监测版图的结构示意图；
[0032]图2为本发明实施例提供的第一监测版图的结构示意图；
[0033]图3及图4为本发明一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0034]图5至图7为本发明另一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0035]图8至图10为采用一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图；
[0036]图11至图13为采用另一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]由【背景技术】可知，现有技术对栅极工艺的监测可靠性差，难以判断栅极工艺是否出现偏差，造成半导体生产良率低下。
[0038]针对栅极工艺过程的特征尺寸O⑶监测方法进行研究，栅极工艺的监测 包括显影后监测(ADI:After Develop Inspect1n)和刻蚀后监测(ΑΕΙ:After Etch Inspect1n),其中，显影后监测指的是:形成具有图形的光刻胶后，对具有图形的光刻胶的特征尺寸以及对准特性的监测，刻蚀后监测指的是:在刻蚀工艺完成后，对刻蚀形成的图形的特征尺寸以及对准特性的监测。通过对ADI监测数据和AEI监测数据的分析，能够判断栅极工艺是否符合工艺标准，且若形成的栅极特征尺寸不符合工艺标准，通过分析ADI和AEI监测结果，判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现了偏差。若ADI监测结果偏离工艺标准，则说明图形化的光刻胶层的形成工艺出现了偏差，需要调整光刻胶曝光显影工艺参数；若AEI监测结果偏离工艺标准，则说明刻蚀工艺出现偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数，以保证实际工艺中最终形成的栅极的特征尺寸和对准特性满足工艺标准，提高半导体生产良率。
[0039]为了获得栅极工艺的ADI监测和AEI监测数据，作为一个实施例，提供一种用于OCD监测的监测版图，请参考图1，监测版图包括:衬底100，位于衬底100表面的初始栅极101 ;位于所述初始栅极101表面的掩膜层102，且掩膜层102包括有图形区域I和无图形区域II ;位于所述掩膜层102表面的图形转移层103 ;位于所述图形转移层103表面的图形化的光刻胶层104。
[0040]在进行生产线上栅极工艺过程中，使上述监测版图与生产线上形成栅极的半导体版图同时进行栅极工艺，对监测版图进行O⑶监测，获取监测版图中的特征尺寸，从而反映出生产线上栅极工艺是否满足工艺标准。具体的，对所述监测版图进行O⑶监测包括ADI监测和AEI监测:
[0041]采用O⑶技术对图形化的光刻胶层104进行ADI监测，获取图形化的光刻胶层104的特征尺寸以及对准特性(overlay),判断图形化的光刻胶层104的特征尺寸以及对准特性是否符合工艺标准；以图形化的光刻胶层104为掩膜，刻蚀图形转移层103，将光刻胶层104的图形转移到图形转移层103 ;以所述图形化的图形转移层103为掩膜，刻蚀掩膜层102，将光刻胶层104的图形转移到掩膜层102，在形成图形化的掩膜层102后，采用OCD技术对图形化的掩膜层102进行AEI监测，获取图形化的掩膜层102的特征尺寸以及对准特性；以图形化的掩膜层102为掩膜，刻蚀初始栅极101直至暴露出衬底100表面，形成栅极，在形成栅极之后，采用OCD技术对栅极进行AEI监测，获取栅极的特征尺寸以及对准特性。
[0042]然而，采用上述监测版图在进行O⑶监测时，难以进行AEI监测，仅通过ADI监测结果难以全面可靠的反映出栅极工艺是否有出现工艺偏差，导致栅极工艺过程中出现了工艺偏差而无法监测出来，降低半导体生产良率。针对上述提供的监测版图进行进一步研究发现，导致难以进行AEI监测的原因在于:
[0043]由于掩膜层102包括图形区域I以及无图形区域II，在图形区域I表面的图形转移层103至掩膜层102顶部的距离hl，在无图形区域II表面的图形转移层103至掩膜层102顶部的距离为h2，由于图形转移层103具有填平的特性，导致h2比hi大的多；在以图形化的光刻胶层104为掩膜刻蚀图形转移层103时，刻蚀停止位置为暴露出掩膜层102顶部的位置，而h2比hi大的多；因此，在图形区域I的掩膜层102被暴露出来后，刻蚀停止，但是无图形区域II的期望被暴露出的掩膜层102仍然被图形转移层103覆盖，因此，无法进行图形化的图形转移层103的AEI监测。在图形区域I的掩膜层102被打开后，改变刻蚀气体以进行掩膜层102的刻蚀，所述刻蚀气体应该为对掩膜层102刻蚀速率大而对图形转移层103刻蚀速率小的刻蚀气体，使得图形化区I和无图形区域II的掩膜层102被刻蚀的厚度不等；当图形化区I的掩膜层102被图形化后，无图形区域II的仍有部分厚度掩膜层102未被图形化，因此，也无法对无图形区域II的掩膜层102进行AEI监测；同样的，当改变为刻蚀初始栅极101的刻蚀气体后，图形区域I的初始栅极101被完全图形化，而无图形区域II的仍有部分厚度的初始栅极101未被图形化，也无法进行最终形成的栅极的AEI监测。
[0044]为此，本发明实施例提供一种监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，第一监测版图的第一掩膜层完全覆盖在第一初始栅极表面，第二监测版图的第二掩膜层具有第二图形，第二初始栅极表面未被完全覆盖；采用第一监测版图可进行ADI监测，第二监测版图既可进行ADI监测也可进行AEI监测，根据第一监测版图和第二监测版图的监测结果，监测栅极工艺过程中的工艺是否符合标准，通过ADI检测结果判断栅极工艺的哪一道工艺不符合标准，从而及时调整不符合标准的工艺，提高生产良率。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0046]图2为本发明一实施例提供的第一监测版图的结构示意图，第一监测版图包括:
[0047]第一衬底200 ；
[0048]覆盖于所述第一衬底200表面的第一初始栅极201 ；
[0049]覆盖于所述第一初始栅极201表面的第一掩膜层202 ；
[0050]覆盖于所述第一掩膜层202表面的第一图形转移层203 ；
[0051]覆盖于第一图形转移层203表面的具有第一图形204的第一光刻胶层205,所述第一光刻胶层205具有第一线宽LI和第一间隔SI。
[0052]以下将对第一监测版图进行详细说明:
[0053]若第一监测版图的尺寸过大，则对第一监测版图进行ADI监测需要获取的数据信息量过大，不利于提高监测效率；若第一监测版图的尺寸过小，则对第一监测版图进行ADI监测获取的数据信息量过少，使得获取的ADI监测结果不够准确。因此，本实施例中，第一监测版图的尺寸为5μπιΧ5μπι至150μπιΧ150μπι。
[0054]第一衬底200为硅衬底、锗衬底、砷化镓衬底、锗化硅衬底、绝缘体上的硅衬底或绝缘体上的锗衬底。所述第一衬底200内还可以形成一层或多层层间介质层和层间金属层。
[0055]第一衬底200还可以为包括半导体器件的衬底，例如，包括:PM0S晶体管、NMOS晶体管、电容器或鳍式场效应管；所述第一衬底200也可以为包括形成有图形化结构的衬底。
[0056]为了提高监测结果的准确性，避免不同因素带来的不必要的影响，本实施例中，第一衬底200与生产线上栅极工艺中的衬底材料相同，所述第一衬底200为硅衬底。
[0057]第一初始栅极201的材料为多晶硅、掺杂的多晶硅或导电金属。
[0058]本实施例中，第一初始栅极201的材料与生产线上栅极工艺中的初始栅极的材料相同，第一初始栅极201的材料为多晶娃。
[0059]第一掩膜层202完全覆盖在第一初始栅极201表面,第一掩膜层202的厚度与生产线上栅极工艺中的掩膜层的材料以及厚度相同。
[0060]第一掩膜层202的材料为氧化硅或氮氧化硅。
[0061]本实施例中，第一掩膜层202为单层结构,且第一掩膜层202的材料为氮化娃。
[0062]第一图形转移层203为单层结构或多层结构；所述第一图形转移层203为单层结构时，第一图形转移层203为底部抗反射涂层；第一图形转移层203为多层结构时，第一图形转移层203为有机涂覆层和底部抗反射涂层的叠层结构。
[0063]本实施例中，第一图形转移层203与生产线上栅极工艺中的图形转移层的材料以及厚度均相同。
[0064]第一光刻胶层205具有第一图形204，所述具有第一图形204的第一光刻胶层205与生产线上栅极工艺中的光刻胶层的图形相同。
[0065]所述第一光刻胶层205具有第一线宽LI和第一间隔SI。所述第一图形204为未被第一光刻胶层203覆盖的图形；所述第一线宽LI为相邻第一图形204之间的距离，所述第一间隔SI为第一图形204的宽度。
[0066]所述第一间隔SI与第一线宽LI的长度比值为1:2至1:10，所述第一间隔SI的长度为50纳米至100纳米。
[0067]本实施例中，所述第一间隔SI与第一线宽LI的长度比值为1:3，第一间隔SI的长度为60纳米，第一线宽LI的长度为180纳米。
[0068]第一光刻胶层205定义出刻蚀第一图形转移层203后形成的图形的位置和大小。
[0069]在实际的栅极工艺过程中，对第一光刻胶层205进行ADI监测，通过ADI监测结果判断实际工艺中形成的光刻胶层的图形是否满足工艺标准；并且记录ADI监测结果，若最终形成的栅极不符合工艺标准，则所记录的ADI监测结果还可以作为判断栅极工艺中哪一道工艺出现偏差的参考依据。
[0070]在生产线上栅极工艺中，掩膜层包括图形区域和无图形区域，在图形区域的掩膜层表面形成图形转移层，同时在无图形区域的掩膜层表面形成图形转移层，由于形成图形转移层的工艺具有填孔(gap filling)的特性，因此，无图形区域的图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离、大于图形区域的图形转 移层顶部至掩膜层顶部的距离，也就是说，无图形区域掩膜层表面的图形转移层的厚度大于图形区域掩膜层表面的图形转移层的厚度。
[0071]而本实施例中，第一监测版图中第一掩膜层202为完全覆盖在第一初始栅极201表面的，第一掩膜层202相当于生产线上栅极工艺中的无图形区域的掩膜层，第一图形转移层203顶部至第一掩膜层202顶部的距离、与生产线上栅极工艺中无图形区域图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离相同，即，第一图形转移层203顶部至第一掩膜层202顶部的距离、大于生产线上栅极工艺中图形区域图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离。
[0072]在生产线上栅极工艺过程中，刻蚀暴露出掩膜层顶部即停止刻蚀图形转移层的工艺，即在图形区域的掩膜层顶部暴露出来后，无图形区域的掩膜层顶部仍被部分厚度的图形转移层覆盖，同样的，对于第一监测版图来说，当生产线上栅极工艺刻蚀图形转移层的工艺完成后，第一掩膜层202顶部仍存在部分厚度的第一图形转移层203，导致在生产线上栅极工艺完成后，第一监测版图中的第一初始栅极201未被完全图形化，从而难以对第一监测版图进行AEI监测。
[0073]由于第一监测版图的第一光刻胶层205具有重复的、规则排列的第一图形204，因此可从第一监测版图中获取第一光刻胶层205的ADI监测数据；并且，由于第一光刻胶层205底部均为第一掩膜层202,第一光刻胶层205各区域受第一掩膜层202的影响均相同，避免了由于第一光刻胶层205底部出现材料差异性而造成的ADI监测结果出现偏差，因此，采用本实施例提供的第一监测版图进行的ADI监测结果可靠性高。
[0074]图3及图4为本发明一实施例提供的第二监测版图的结构示意图，图3为第二监测版图的剖面结构示意图，图4示出了第二图形和第三图形的位置关系，第二监测版图包括:
[0075]第二衬底300 ；
[0076]覆盖于所述第二衬底300表面的第二初始栅极301 ；
[0077]位于所述第二初始栅极301表面的具有第二图形302的第二掩膜层303，所述第二图形302为条状图形，所述第二掩膜层303具有第二线宽L31和第二间隔S31 ；
[0078]覆盖于所述第二掩膜层303表面、以及暴露出的第二初始栅极301表面的第二图形转移层304 ；
[0079]覆盖于所述第二图形转移层304表面的具有第三图形305的第二光刻胶层306，所述第三图形305为条状图形，且所述第三图形305与第二图形302相互平行，第二光刻胶层306具有第三线宽L32和第三间隔S32。
[0080]需要说明的是，图4的目的为示出第二图形302和第三图形305之间的位置关系，图4可视为图3的俯视结构示意图，相邻实线包围的图形为第三图形305，相邻虚线包围的图形为第二图形302，在实际的俯视结构示意图中，是看不到第二图形302的。
[0081]以下将对本实施例提供的第二监测版图做详细说明:
[0082]若第二监测版图的尺寸过小，则不足以反映生产线上栅极工艺，若第二监测版图的尺寸过大，则OCD监测时需要采集的信号过多，不利于提高监测效率；因此，综合以上考虑，第二监测版图的尺寸为5 μ mX 5 μ m至150 μ mX 150 μ m。
[0083]第二衬底300、第二初始栅极301的材料可相应参考第一监测版图的第一衬底200(请参考图2)、第一初始栅极201 (请参考图2)的材料和结构，在此不再赘述。
[0084]与第一监测版图不同的是，第二掩膜层303内具有第二图形302，所述第二图形302暴露出部分第二初始栅极301表面，第二图形302为未被第二掩膜层303覆盖的图形；所述第二线宽L31为相邻第二图形302之间的距离，所述第二间隔S31为第二图形302的宽度；所述第二间隔S31和第二线宽L31的长度比值为1:2至1:5。
[0085]第三图形305为未被第二光刻胶层306覆盖的图形，也就是说，第二光刻胶层306具有的第三图形305暴露出部分第二图形转移层304表面；所述第三线宽L32为相邻第三图形305之间的距离，所述第三间隔S32为第三图形305的宽度；所述第三线宽L32和第三间隔S32的长度比值为1:2至1:10，所述第三间隔S32的长度为50纳米至100纳米。
[0086]第二图形302和第三图形305为相互平行，且所述第二线宽L31和第二间隔S31的长度之和与第三线宽L32和第三间隔S32的长度之和相等；并且，为了在刻蚀第二掩膜层303后得到具有规则的重复图形的第二掩膜层303，所述第三间隔S32与第二线宽L31的位置关系应该为:第三间隔S32位于第二线宽L31的上方，且第三间隔S32与第二线宽L31的中心线重合。
[0087]在第二监测版图中采用具有第二图形302的第二掩膜层303的原因在于:在具有第二图形302的第二掩膜层303表面形成第二图形转移层304时，第二图形转移层304顶部至第二掩膜层303顶部的距离、与生产线上栅极工艺中图形区域图形转移层至掩膜层顶部距离相同，因此，当生产线上栅极工艺中图形区域的掩膜层顶部暴露出来时，第二掩膜层303顶部也会被暴露出来；生产线上栅极工艺进行刻蚀掩膜层的工艺的同时，也将刻蚀第二监测版图中的第二掩膜层303，当生产线上栅极工艺的光刻胶图形转移到掩膜层内时，第二光刻胶层306的第三图形305转移到第二掩膜层303内，从而使第二掩膜层303具有规则的重复的图形，使得能够获取具有第三图形305的第二掩膜层303的AEI监测数据，根据AEI监测数据可以判断刻蚀掩膜层的工艺是否符合工艺标准；当生产线上栅极工艺的光刻胶图形转移到初始栅极形成半导体器件的栅极时，第二光刻胶层306的第三图形305转移到第二初始栅极301内，形成具有规则的重复图形的栅极，使得能够获取具有第三图形305的栅极的AEI监测数据，根据AEI监测数据可以判断刻蚀初始栅极的工艺是否符合标准。并且，通过第二掩膜层303的AEI监测数据、以及栅极的AEI监测数据，可以判断栅极工艺中的哪一道工艺步骤与工艺标准出现偏差，从而及时调整栅极工艺参数，提高半导体生产良率。
[0088]图5、图6及图7为本发明另一实施例提供的第二监测版图的结构示意图，图5为第二监测版图的俯视结构示意图，图6为图5沿AAl方向的剖面结构示意图，图7为图5沿BBl方向的剖面结构示意图，第二监测版图包括:
[0089]第二衬底400 ；
[0090]覆盖于所述第二衬底400表面的第二初始栅极401 ；
[0091]位于所述第二初始栅极401表面的具有第二图形402的第二掩膜层403，第二图形402为条状图形，所述第二掩膜层403具有第二线宽L41和第二间隔S41 ；
[0092]覆盖于所述第二掩膜层403表面、以及暴露出的第二初始栅极401表面的第二图形转移层404 ；
[0093]覆盖于所述第二图形转移层404表面的具有第三图形405的第二光刻胶层406，第三图形405为条状图形，且第三图形405与第二图形402相互垂直，所述第二光刻胶层406具有第三线宽L42和第二间隔S42。
[0094]需要说明的是，图5的目的为示出第二图形402与第三图形405之间的位置关系，相邻虚线包围的无填充的图形为第二图形402，相邻实线包围的图形为第三图形405，在实际的俯视结构示意图中，无法看到第二图形402以及第二掩膜层403，第二图形402以及第二掩膜层402被第二光刻胶层406覆盖。
[0095]以下将对本实施例提供的第二监测版图做详细说明:
[0096]第二衬底400、第二初始栅极401、第二掩膜层403、以及第二图形转移层404的材料和结构可相应参考上一实施例提供的第二衬底300 (请参考图3)、第二初始栅极301 (请参考图3)、第二掩膜层303 (请参考图3)、以及第二图形转移层304 (请参考图3)的材料和结构，在此不再赘述。
[0097]与前一实施例不同的是，本实施例中，第二光刻胶层406的图形与第二掩膜层303的图形相互垂直。
[0098]第二线宽L41和第二间隔S41的长度比值为1:2至1:10，第二间隔S41的长度为30纳米至100纳米；第三线宽L42和第三间隔S42的长度比值为1:2至1:10，第三间隔S42的长度为50纳米至100纳米。本实施例中，第二线宽L41和第二间隔S41的长度比值为1:3，第二间隔S41的长度为50纳米；第三线宽L42和第三间隔S42的长度比值为1:3，第三间隔S42的长度为50纳米。
[0099]由于在生产线上栅极工艺中，形成栅极的光刻胶层是将初始栅极刻蚀形成一个个隔开的图形，也就是说，第二掩膜层的图形与第二光刻胶层的图形是相互垂直的，因此，采用本实施例提供的第二监测版图进行栅极工艺的监测时，由于第二图形402与第三图形405相互垂直，更能真实的反映出生产线上栅极工艺过程中的特征尺寸以及对准特性。并且，对于同样的尺寸来说，本实施例提供的第二监测版图中，形成的栅极图形的数量较上一实施例形成的栅极图形的数量多，使得AEI监测获取的数据更多，更能真实的反映出生产线上 形成的栅极的特征尺寸，进一步提高监测结果的可靠性和准确性。
[0100]综上，本发明提供的监测版图的技术方案具有以下优点:
[0101]首先，本发明提供一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，其中，第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层。对第一监测版图进行ADI监测，获取第一光刻胶层的特征尺寸数据，判断栅极工艺的曝光显影工艺是否符合工艺标准。
[0102]第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于第二衬底表面的第二初始栅极；覆盖于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖于第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。由于第二掩膜层具有第二图形，第二图形转移层具有填孔(gap filling)的特性，因此第二图形转移层顶部至第二掩膜层顶部的距离、小于第一图形转移层顶部至第一掩膜层顶部的距离，当第二监测版图处于生产线上栅极工艺的生产线上时，生产线上栅极工艺的掩膜层顶部被暴露出来时，第二监测版图的第二掩膜层顶部也将被暴露出来，使得在生产线上栅极工艺的刻蚀气体改变为刻蚀掩膜层的刻蚀气体时，所述刻蚀气体刻蚀第二监测版图的第二掩膜层；同样的，当生产线上栅极工艺完成后，第二监测版图的第二初始栅极被完全刻蚀开形成栅极，使得能够对第二监测版图的栅极的AEI监测，通过AEI监测获取第二监测版图的栅极的特征尺寸和对准特性，从而获取生产线上栅极工艺中形成的栅极是否符合工艺标准。
[0103]其次，第二监测版图中第二图形和第三图形为相互垂直的，最终将第二初始栅极切割成一段段的栅极图形，使得栅极图形的数量较多，图形的数量越多，获取的AEI监测数据的可靠性和准确性越高，更能真实可靠的反映出生产线上栅极工艺是否符合工艺标准。
[0104]相应的，本发明还提供一种监测方法，包括:提供前述栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的ADI监测数据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极形成栅极，获取栅极的AEI监测数据。
[0105]以下将结合附图对本发明提供的监测方法进行详细说明。
[0106]请参考图2，提供第一监测版图，获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0107]采用光学测量技术(O⑶)获取ADI监测数据，所述ADI监测数据主要包括特征尺寸数据和对准特性数据。采用OCD技术进行ADI监测时，不仅监测速度快，而且避免了对第一监测版图周边的半导体结构造成损伤。
[0108]由于具有第一图形204的第一光刻胶层205反映出生产线上栅极工艺的图形化的光刻胶层的质量，例如，图形化的光刻胶层的特征尺寸和对准特性，因此获取第一光刻胶层205的特征尺寸和对准特性，能够判断生产线上栅极工艺中形成的图形化的光刻胶层是否符合工艺标准。若获取的ADI监测数据与工艺标准之间具有偏差，则说明栅极工艺的曝光显影工艺不符合工艺标准，需要及时调整栅极工艺的曝光显影工艺。
[0109]并且，由于第一监测版图中的第一掩膜层202全部覆盖在第一初始栅极201表面，在采用OCD技术进行ADI监测时，光斑照射在第一光刻胶层205各区域进行衍射、反射等效应，位于第一光刻胶层205底部各区域的第一掩膜层202对所述光斑的影响均相同，使得采用OCD技术进行ADI监测获取的监测结果可靠性更高，具有更高的参考价值。
[0110]请参考图3及图4，提供第二监测版图，获取具有第三图形305的第二光刻胶层306的ADI监测数据。
[0111]采用O⑶测量技术获取第二光刻胶层306的ADI监测数据。具体的，光斑照射在第二光刻胶层306各区域进行衍射、反射等效应，收集衍射效应和反射效应等数据进行数据分析，从而获取第二光刻胶层306的ADI监测数据，获取第二光刻胶层306的特征尺寸数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的判断依据之一。
[0112]请参考图8，以所述第二光刻胶层306 (请参考图3)为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层304直至暴露出第二掩膜层303表面，形成具有第三图形305的第二图形转移层304。
[0113]所述第一刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀图形转移层的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0114]作为一个实施例，形成具有第三图形305的第二图形转移层304之后，对第二监测版图进行AEI监测，采用O⑶测量技术进行所述AEI监测，获取AEI监测数据，主要为特征尺寸数据和对准特性数据。若所述AEI监测数据与工艺标准之间发生偏差，且通过第一监测版图获取的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明第一刻蚀工艺的工艺参数出现了偏差，需要及时调整第一刻蚀工艺的工艺参数，以获取符合工艺标准的具有第三图形305的第二图形转移层304。
[0115]作为另一实施例，也可以省略对具有第三图形305的第二图形转移层304进行AEI监测的步骤。
[0116]请参考图9，以所述具有第三图形305 (请参考图8)的第二图形转移层304 (请参考图8)为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层303直至暴露出第二初始栅极301表面，形成具有第三图形305的第二掩膜层303。
[0117]所述第二刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀掩膜层的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0118]作为一个实施例，形成具有第三图形305的第二掩膜层303之后，对第二监测版图进行AEI监测，采用O⑶测量技术进行所述AEI监测，获取具有第三图形305的第二掩膜层303的特征尺寸以及对准特性。若所述AEI监测数据与工艺标准之间发生偏差，则说明第二刻蚀工艺的工艺参数出现了偏差，需要及时调整第二刻蚀工艺的工艺参数，以获取符合工艺标准的具有第三图形305的第二掩膜层303。
[0119]作为另一实施例，也可以省去对具有第三图形305的第二掩膜层303进行AEI监测的步骤。
[0120]请参考图10，以所述具有第三图形305的第二掩膜层303为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极301直至暴露出第二衬底300表面，形成栅极310，获取栅极310的AEI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0121]所述第三刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀初始栅极的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0122]在第三刻蚀工艺完成之后，采用O⑶测量技术进行AEI监测，对形成的栅极310进行AEI监测，获取栅极310的特征尺寸和对准特性；通过栅极310的特征尺寸和对准特性，判断形成的栅极310是否符合工艺标准。
[0123]若形成的栅极310与工艺标准之间具有偏差，则结合参考第一监测版图的ADI监测结果、第二监测版图的ADI监测结果，判断是光刻的曝光显影工艺出现偏差还是刻蚀工艺出现偏差。具体的:
[0124]若第二监测版图的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明栅极的刻蚀工艺出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数，以获得与工艺标准相符的栅极。若第二监测版图的ADI监测结果与工艺标准不符，则需要根据第一监测版图的ADI监测结果进行判断:若第一监测版图的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明光刻的曝光显影工艺无偏差，栅极的刻蚀工艺出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺；若第一监测版图的ADI监测结果与工艺标准之间出现偏差，则说明光刻的曝光显影工艺出现了偏差，需要及时调整曝光显影工艺，以获得符合工艺标准的栅极。
[0125]上述提供了采用第二图形和第三图形相互平行的第二监测版图进行监测的监测方法，以下将结合【附图说明】采用第二图形和第三图形相互垂直的第二监测版图进行监测的监测方法。
[0126]请参考图2，提供第一监测版图，获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0127]获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据的方法可参考上一实施例提供的方法，在此不再赘述。
[0128]请参考图5至图7，提供第二监测版图，获取具有第三图形405的第二光刻胶层406的ADI监测数据。
[0129]获取具有第三图形405的第二光刻胶层406的ADI监测数据的方法可参考上一实施例提供的方法，在此不再赘述。
[0130]请参考图11，图11为在图7的基础上的俯视结构示意图，以所述第二光刻胶层406 (请参考图7)为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层404 (请参考图7)直至暴露出第二掩膜层403 (请参考图7)表面，形成具有第三图形405的第二图形转移层404。
[0131]所述第一刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第一刻蚀工艺，在此不再赘述。需要说明的是，图11示出了第三图形405和第二图形402之间的位置关系，填充的图形示出了未被具有第三图形405的第二图形 转移层404覆盖的第二掩膜层403表面。
[0132]作为一个实施例，在第一刻蚀工艺完成之后，获取具有第三图形405的第二图形转移层404的AEI监测数据，判断所述AEI监测数据是否符合工艺标准，并且获取的AEI监测数据也可以作为判断栅极工艺哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据。
[0133]作为另一实施例，为了提高栅极工艺的监测效率，在形成具有第三图形405的第二图形转移层404之后，省略对第二图形转移层404进行AEI监测的监测步骤。
[0134]请参考图12，图12为在图11的基础上的俯视结构示意图，以所述具有第三图形405的第二图形转移层404(请参考图7)为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层403直至暴露出第二初始栅极401 (请参考图7)表面，形成具有第三图形405的第二掩膜层403。
[0135]所述第二刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第二刻蚀工艺，在此不再赘述。需要说明的是，图12示出了第二图形402和第三图形405的位置关系。
[0136]作为一个实施例，在第二刻蚀工艺完成后，获取具有第三图形405的第二掩膜层403的AEI监测数据，判断所述AEI监测数据是否符合工艺标准，并且获取的AEI监测数据也可以作为判断栅极工艺哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据。
[0137]作为另一实施例，为了提高栅极工艺的监测效率，在第二刻蚀工艺完成后，也可以省略获取具有第三图形405的第二掩膜层403的AEI监测数据的工艺步骤。
[0138]请参考图13，图13为在图12的基础上的俯视结构示意图，以所述第二掩膜层403(请参考图12)为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极401 (请参考图7)直至暴露出第二衬底400 (请参考图7)表面，形成栅极410，获取栅极410的AEI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0139]所述第三刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第三刻蚀工艺，在此不再赘述。
[0140]在采用第三刻蚀工艺形成栅极410之后，对形成的栅极410进行AEI监测，采用OCD技术进行所述AEI监测，获取栅极410的特征尺寸数据和对准特性数据。
[0141]若获取的栅极410特征尺寸数据和对准特性数据符合工艺标准，则说明栅极工艺符合工艺要求；若获取的栅极410特征尺寸数据和对准特性数据偏离工艺标准，则说明栅极工艺不符合工艺要求；当栅极工艺不符合工艺要求时，通过第一监测版图的ADI监测数据判断是曝光显影工艺不符合工艺要求，还是刻蚀工艺不符合工艺要求，具体的:若第一监测版图的ADI监测数据显示曝光显影工艺符合工艺标准，则说明曝光显影工艺符合工艺要求，刻蚀工艺与工艺要求之间出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数；若第一监测版图的ADI监测数据显示曝光显影工艺不符合工艺标准，则说明曝光显影工艺不符合工艺要求，需要及时调整曝光显影工艺参数，以获得满足工艺要求的栅极。
[0142]综上，本发明提供的监测方法的技术方案具有以下优点:
[0143]首先，获取第一监测版图的ADI监测结果，判断曝光显影工艺是否符合工艺标准，并且获取的ADI监测结果还可以作为判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据之一；在栅极工艺完成后，获取形成的栅极的AEI监测结果，通过第二监测版图的AEI监测结果判断最终形成的栅极是否符合工艺标准。
[0144]其次，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的AEI监测数据，将所述AEI监测数据作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据之一:若AEI监测数据偏离工艺标准，则说明刻蚀第二掩膜层的刻蚀工艺参数不符合工艺标准，需要及时调整刻蚀工艺参数，从而进一步提高半导体生产良率。
[0145]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种栅极工艺的监测版图，其特征在于，包括第一监测版图和第二监测版图，所述第一监测版图包括: 第一衬底；覆盖于所述第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于所述第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于所述第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一线宽和第一间隔； 所述第二监测版图包括: 第二衬底；覆盖于所述第二衬底表面的第二初始栅极；位于所述第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二线宽和第二间隔；覆盖于所述第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于所述第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层，所述第二光刻胶层具有第三线宽和第三间隔。2.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一线宽和第一间隔的长度比值为1:2至1:10;所述第三线宽和第三间隔的长度比值为1:2至1:10。3.根据权利要求2所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一间隔或第三间隔的长度为50纳米至100纳米。4.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互平行。5.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二线宽和第二间隔的长度之和与第三线宽和第三间隔的长度之和相等。6.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:5。7.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第三间隔与第二线宽的位置关系为:第三间隔位于第二线宽的上方，且第三间隔与第二线宽的中心线重合。8.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互垂直。9.根据权利要求8所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:10。10.根据权利要求8所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔的长度为30纳米至100纳米。11.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一监测版图和第二监测版图的尺寸为5μπιΧ5μπι至150μπιΧ150μπι。12.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一图形为未被第一光刻胶层覆盖的图形，所述第一线宽为相邻第一图形之间的距离，所述第一间隔为第一图形的宽度；所述第二图形为未被第二掩膜层覆盖的图形，所述第二线宽为相邻第二图形之间的距离，所述第二间隔为第二图形的宽度；所述第三图形为未被第二光刻胶层覆盖的图形，所述第三线宽为相邻第三图形之间的距离，所述第三间隔为第三图形的宽度。13.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一掩膜层和第二掩膜层的材料为氮化娃。14.一种监测方法，其特征在于，包括: 提供如权利要求1至13任一项所述栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的显影后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极，形成栅极，获取栅极的刻蚀后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。15.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，采用光学测量技术获取显影 后监测数据和刻蚀后监测数据。16.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，形成栅极的工艺步骤包括:以所述第二光刻胶层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层直至暴露出第二掩膜层表面，形成具有第三图形的第二图形转移层；以所述具有第三图形的第二图形转移层为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层直至暴露出第二初始栅极表面，形成具有第三图形的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极直至暴露出第二衬底表面，形成栅极。17.根据权利要求16所述监测方法，其特征在于，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据。18.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，还包括:获取第二光刻胶层的显影后监测数据。
【专利摘要】一种栅极工艺的监测版图及监测方法，其中，栅极工艺的监测版图包括第一监测版图和第二监测版图，第一监测版图包括：第一衬底；第一初始栅极；覆盖第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层；第二监测版图包括：第二衬底；第二初始栅极；位于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。本发明既能获取栅极工艺的ADI监测结果又能获取AEI监测结果，通过ADI监测结果和AEI监测结果及时调整栅极工艺，提高半导体生产良率。
【IPC分类】H01L21/66
【公开号】CN104900550
【申请号】CN201410077173
【发明人】胡华勇, 林益世
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及一种栅极工艺的监测版图及监测方法。
【背景技术】
[0002]由于集成电路技术的快速发展，提高器件的集成度是一个普遍趋势。当器件的集成度持续提高时，器件的尺寸以及器件之间的距离会同步缩短。
[0003]随着器件尺寸的不断缩小，形成器件的工艺面临着越来越多的挑战，例如，随着器件尺寸的不断缩小，容易造成形成的器件的栅极特征尺寸和对准特性出现偏差，例如，栅极的尾端被回拉(缩短)，导致栅极的边缘未全部覆盖有源区，造成器件控制电压的能力低，并且导致器件中出现较大的漏电流。因此，为了在提高集成度的同时改善器件的性能，监测栅极工艺过程的特征尺寸(⑶:Critical Dimens1n)是极为重要的工艺步骤之一。
[0004]现有的监测特征尺寸的方法有扫描电镜(⑶SEM)技术和光学测量(O⑶=OpticalCritical Dimens1n)技术。由于采用CDSEM技术进行监测所花费的时间较长，并且随着器件特征尺寸的不断减小，CDSEM技术的可靠性和准确性均有待提高；而采用OCD技术可避免CDSEM技术具有的问题，因此，现有技术多采用OCD技术进行工艺的监测，以期提高半导体生产良率。
[0005]然而，现有技术中，采用O⑶技术对栅极工艺过程的特征尺寸进行监测存在监测结果可靠性差的问题，难以判断栅极工艺是否符合工艺标准、以及判断栅极工艺中哪一道工艺步骤出现了偏差，导致半导体生产良率低下。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种栅极工艺的监测版图及监测方法，在栅极工艺过程中，既能进行显影后监测也可以进行刻蚀后监测，通过显影后监测结果和刻蚀后监测结果，及时发现栅极工艺中出现偏差的工艺步骤，从而调整工艺参数，提高半导体生产良率。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，所述第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于所述第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于所述第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于所述第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一线宽和第一间隔；所述第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于所述第二衬底表面的第二初始栅极；位于所述第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二线宽和第二间隔；覆盖于所述第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于所述第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层，所述第二光刻胶层具有第三线宽和第三间隔。
[0008]可选的，所述第一线宽和第一间隔的长度比值为1:2至1:10 ;所述第三线宽和第三间隔的长度比值为1:2至1:10。
[0009]可选的，所述第一间隔或第三间隔的长度为50纳米至100纳米。
[0010]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互平行。
[0011]可选的，所述第二线宽和第二间隔的长度之和与第三线宽和第三间隔的长度之和相等。
[0012]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:5。
[0013]可选的，所述第三间隔与第二线宽的位置关系为:第三间隔位于第二线宽的上方，且第三间隔与第二线宽的中心线重合。
[0014]可选的，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互垂直。
[0015]可选的，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:10。
[0016]可选的，所述第二间隔的长度为30纳米至100纳米。
[0017]可选的，所述第一监测版图和第二监测版图的尺寸为5 μ mX5 μ m至150 μ mX 150 μ m。
[0018]可选的，所述第一图形为未被第一光刻胶层覆盖的图形，所述第一线宽为相邻第一图形之间的距离，所述第一间隔为第一图形的宽度；所述第二图形为未被第二掩膜层覆盖的图形，所述第二线宽为相邻第二图形之间的距离，所述第二间隔为第二图形的宽度；所述第三图形为未被第二光刻胶层覆盖的图形，所述第三线宽为相邻第三图形之间的距离，所述第三间隔为第三图形的宽度。
[0019]可选的，所述第一掩膜层和第二掩膜层的材料为氮化硅。
[0020]相应的，本发明还提供一种监测方法，包括:提供栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的显影后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极，形成栅极，获取栅极的刻蚀后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0021]可选的，采用光学测量技术获取显影后监测数据和刻蚀后监测数据。
[0022]可选的，形成栅极的工艺步骤包括:以所述第二光刻胶层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层直至暴露出第二掩膜层表面，形成具有第三图形的第二图形转移层；以所述具有第三图形的第二图形转移层为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层直至暴露出第二初始栅极表面，形成具有第三图形的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极直至暴露出第二衬底表面，形成栅极。
[0023]可选的，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据。
[0024]可选的，还包括:获取第二光刻胶层的显影后监测数据。
[0025]与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明实施例提供一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，其中，第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层。对第一监测版图进行显影后监测，获取第一光刻胶层的特征尺寸数据，判断栅极工艺的曝光显影工艺是否符合工艺标准。
[0027]第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于第二衬底表面的第二初始栅极；覆盖于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖于第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。由于第二掩膜层具有第二图形，第二图形转移层具有填孔(gap filling)的特性，因此第二图形转移层顶部至第二掩膜层顶部的距离、小于第一图形转移层顶部至第一掩膜层顶部的距离，当第二监测版图处于半导体生产线上时，当生产线上栅极工艺的掩膜层顶部被暴露出来时，第二监测版图的第二掩膜层顶部也将被暴露出来，使得在生产线上栅极工艺的刻蚀气体改变为刻蚀掩膜层的刻蚀气体时，所述刻蚀气体也将刻蚀第二监测版图的第二掩膜层；同样的，当生产线上栅极工艺完成后，第二监测版图的第二初始栅极被完全刻蚀开形成栅极，使得能够对第二监测版图的栅极进行刻蚀后监测，通过刻蚀后监测获取第二监测版图的栅极的特征尺寸和对准特性，从而判断生产线上栅极工艺中形成的栅极是否符合工艺标准。
[0028]进一步，第二监测版图中第二图形和第三图形为相互垂直的，最终将第二初始栅极切割成一段段的栅极图形，使得栅极图形的数量较多，图形的数量越多，获取的刻蚀后监测数据的可靠性和准确性越高，更能真实可靠的反映出生产线上栅极工艺是否符合工艺标准。
[0029]相应的，本发明实施例还提供一种监测方法，获取第一监测版图的显影后监测结果，判断曝光显影工艺是否符合工艺标准，并且获取的显影后监测结果还可以作为判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据之一；在栅极工艺完成后，获取形成的栅极的刻蚀后监测结果，通过第二监测版图的刻蚀后监测结果判断最终形成的栅极是否符合工艺标准。
[0030]进一步，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据，将所述刻蚀后监测数据作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据之一:若刻蚀后监测数据偏离工艺标准，则说明刻蚀第二掩膜层的刻蚀工艺参数不符合工艺标准，需要及时调整刻蚀工艺参数，从而进一步提高半导体生产良率。
【附图说明】
[0031]图1为一实施例提供的用于O⑶监测的监测版图的结构示意图；
[0032]图2为本发明实施例提供的第一监测版图的结构示意图；
[0033]图3及图4为本发明一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0034]图5至图7为本发明另一实施例提供的第二监测版图的结构示意图；
[0035]图8至图10为采用一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图；
[0036]图11至图13为采用另一实施例提供的第二监测版图进行监测过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]由【背景技术】可知，现有技术对栅极工艺的监测可靠性差，难以判断栅极工艺是否出现偏差，造成半导体生产良率低下。
[0038]针对栅极工艺过程的特征尺寸O⑶监测方法进行研究，栅极工艺的监测 包括显影后监测(ADI:After Develop Inspect1n)和刻蚀后监测(ΑΕΙ:After Etch Inspect1n),其中，显影后监测指的是:形成具有图形的光刻胶后，对具有图形的光刻胶的特征尺寸以及对准特性的监测，刻蚀后监测指的是:在刻蚀工艺完成后，对刻蚀形成的图形的特征尺寸以及对准特性的监测。通过对ADI监测数据和AEI监测数据的分析，能够判断栅极工艺是否符合工艺标准，且若形成的栅极特征尺寸不符合工艺标准，通过分析ADI和AEI监测结果，判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现了偏差。若ADI监测结果偏离工艺标准，则说明图形化的光刻胶层的形成工艺出现了偏差，需要调整光刻胶曝光显影工艺参数；若AEI监测结果偏离工艺标准，则说明刻蚀工艺出现偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数，以保证实际工艺中最终形成的栅极的特征尺寸和对准特性满足工艺标准，提高半导体生产良率。
[0039]为了获得栅极工艺的ADI监测和AEI监测数据，作为一个实施例，提供一种用于OCD监测的监测版图，请参考图1，监测版图包括:衬底100，位于衬底100表面的初始栅极101 ;位于所述初始栅极101表面的掩膜层102，且掩膜层102包括有图形区域I和无图形区域II ;位于所述掩膜层102表面的图形转移层103 ;位于所述图形转移层103表面的图形化的光刻胶层104。
[0040]在进行生产线上栅极工艺过程中，使上述监测版图与生产线上形成栅极的半导体版图同时进行栅极工艺，对监测版图进行O⑶监测，获取监测版图中的特征尺寸，从而反映出生产线上栅极工艺是否满足工艺标准。具体的，对所述监测版图进行O⑶监测包括ADI监测和AEI监测:
[0041]采用O⑶技术对图形化的光刻胶层104进行ADI监测，获取图形化的光刻胶层104的特征尺寸以及对准特性(overlay),判断图形化的光刻胶层104的特征尺寸以及对准特性是否符合工艺标准；以图形化的光刻胶层104为掩膜，刻蚀图形转移层103，将光刻胶层104的图形转移到图形转移层103 ;以所述图形化的图形转移层103为掩膜，刻蚀掩膜层102，将光刻胶层104的图形转移到掩膜层102，在形成图形化的掩膜层102后，采用OCD技术对图形化的掩膜层102进行AEI监测，获取图形化的掩膜层102的特征尺寸以及对准特性；以图形化的掩膜层102为掩膜，刻蚀初始栅极101直至暴露出衬底100表面，形成栅极，在形成栅极之后，采用OCD技术对栅极进行AEI监测，获取栅极的特征尺寸以及对准特性。
[0042]然而，采用上述监测版图在进行O⑶监测时，难以进行AEI监测，仅通过ADI监测结果难以全面可靠的反映出栅极工艺是否有出现工艺偏差，导致栅极工艺过程中出现了工艺偏差而无法监测出来，降低半导体生产良率。针对上述提供的监测版图进行进一步研究发现，导致难以进行AEI监测的原因在于:
[0043]由于掩膜层102包括图形区域I以及无图形区域II，在图形区域I表面的图形转移层103至掩膜层102顶部的距离hl，在无图形区域II表面的图形转移层103至掩膜层102顶部的距离为h2，由于图形转移层103具有填平的特性，导致h2比hi大的多；在以图形化的光刻胶层104为掩膜刻蚀图形转移层103时，刻蚀停止位置为暴露出掩膜层102顶部的位置，而h2比hi大的多；因此，在图形区域I的掩膜层102被暴露出来后，刻蚀停止，但是无图形区域II的期望被暴露出的掩膜层102仍然被图形转移层103覆盖，因此，无法进行图形化的图形转移层103的AEI监测。在图形区域I的掩膜层102被打开后，改变刻蚀气体以进行掩膜层102的刻蚀，所述刻蚀气体应该为对掩膜层102刻蚀速率大而对图形转移层103刻蚀速率小的刻蚀气体，使得图形化区I和无图形区域II的掩膜层102被刻蚀的厚度不等；当图形化区I的掩膜层102被图形化后，无图形区域II的仍有部分厚度掩膜层102未被图形化，因此，也无法对无图形区域II的掩膜层102进行AEI监测；同样的，当改变为刻蚀初始栅极101的刻蚀气体后，图形区域I的初始栅极101被完全图形化，而无图形区域II的仍有部分厚度的初始栅极101未被图形化，也无法进行最终形成的栅极的AEI监测。
[0044]为此，本发明实施例提供一种监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，第一监测版图的第一掩膜层完全覆盖在第一初始栅极表面，第二监测版图的第二掩膜层具有第二图形，第二初始栅极表面未被完全覆盖；采用第一监测版图可进行ADI监测，第二监测版图既可进行ADI监测也可进行AEI监测，根据第一监测版图和第二监测版图的监测结果，监测栅极工艺过程中的工艺是否符合标准，通过ADI检测结果判断栅极工艺的哪一道工艺不符合标准，从而及时调整不符合标准的工艺，提高生产良率。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0046]图2为本发明一实施例提供的第一监测版图的结构示意图，第一监测版图包括:
[0047]第一衬底200 ；
[0048]覆盖于所述第一衬底200表面的第一初始栅极201 ；
[0049]覆盖于所述第一初始栅极201表面的第一掩膜层202 ；
[0050]覆盖于所述第一掩膜层202表面的第一图形转移层203 ；
[0051]覆盖于第一图形转移层203表面的具有第一图形204的第一光刻胶层205,所述第一光刻胶层205具有第一线宽LI和第一间隔SI。
[0052]以下将对第一监测版图进行详细说明:
[0053]若第一监测版图的尺寸过大，则对第一监测版图进行ADI监测需要获取的数据信息量过大，不利于提高监测效率；若第一监测版图的尺寸过小，则对第一监测版图进行ADI监测获取的数据信息量过少，使得获取的ADI监测结果不够准确。因此，本实施例中，第一监测版图的尺寸为5μπιΧ5μπι至150μπιΧ150μπι。
[0054]第一衬底200为硅衬底、锗衬底、砷化镓衬底、锗化硅衬底、绝缘体上的硅衬底或绝缘体上的锗衬底。所述第一衬底200内还可以形成一层或多层层间介质层和层间金属层。
[0055]第一衬底200还可以为包括半导体器件的衬底，例如，包括:PM0S晶体管、NMOS晶体管、电容器或鳍式场效应管；所述第一衬底200也可以为包括形成有图形化结构的衬底。
[0056]为了提高监测结果的准确性，避免不同因素带来的不必要的影响，本实施例中，第一衬底200与生产线上栅极工艺中的衬底材料相同，所述第一衬底200为硅衬底。
[0057]第一初始栅极201的材料为多晶硅、掺杂的多晶硅或导电金属。
[0058]本实施例中，第一初始栅极201的材料与生产线上栅极工艺中的初始栅极的材料相同，第一初始栅极201的材料为多晶娃。
[0059]第一掩膜层202完全覆盖在第一初始栅极201表面,第一掩膜层202的厚度与生产线上栅极工艺中的掩膜层的材料以及厚度相同。
[0060]第一掩膜层202的材料为氧化硅或氮氧化硅。
[0061]本实施例中，第一掩膜层202为单层结构,且第一掩膜层202的材料为氮化娃。
[0062]第一图形转移层203为单层结构或多层结构；所述第一图形转移层203为单层结构时，第一图形转移层203为底部抗反射涂层；第一图形转移层203为多层结构时，第一图形转移层203为有机涂覆层和底部抗反射涂层的叠层结构。
[0063]本实施例中，第一图形转移层203与生产线上栅极工艺中的图形转移层的材料以及厚度均相同。
[0064]第一光刻胶层205具有第一图形204，所述具有第一图形204的第一光刻胶层205与生产线上栅极工艺中的光刻胶层的图形相同。
[0065]所述第一光刻胶层205具有第一线宽LI和第一间隔SI。所述第一图形204为未被第一光刻胶层203覆盖的图形；所述第一线宽LI为相邻第一图形204之间的距离，所述第一间隔SI为第一图形204的宽度。
[0066]所述第一间隔SI与第一线宽LI的长度比值为1:2至1:10，所述第一间隔SI的长度为50纳米至100纳米。
[0067]本实施例中，所述第一间隔SI与第一线宽LI的长度比值为1:3，第一间隔SI的长度为60纳米，第一线宽LI的长度为180纳米。
[0068]第一光刻胶层205定义出刻蚀第一图形转移层203后形成的图形的位置和大小。
[0069]在实际的栅极工艺过程中，对第一光刻胶层205进行ADI监测，通过ADI监测结果判断实际工艺中形成的光刻胶层的图形是否满足工艺标准；并且记录ADI监测结果，若最终形成的栅极不符合工艺标准，则所记录的ADI监测结果还可以作为判断栅极工艺中哪一道工艺出现偏差的参考依据。
[0070]在生产线上栅极工艺中，掩膜层包括图形区域和无图形区域，在图形区域的掩膜层表面形成图形转移层，同时在无图形区域的掩膜层表面形成图形转移层，由于形成图形转移层的工艺具有填孔(gap filling)的特性，因此，无图形区域的图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离、大于图形区域的图形转 移层顶部至掩膜层顶部的距离，也就是说，无图形区域掩膜层表面的图形转移层的厚度大于图形区域掩膜层表面的图形转移层的厚度。
[0071]而本实施例中，第一监测版图中第一掩膜层202为完全覆盖在第一初始栅极201表面的，第一掩膜层202相当于生产线上栅极工艺中的无图形区域的掩膜层，第一图形转移层203顶部至第一掩膜层202顶部的距离、与生产线上栅极工艺中无图形区域图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离相同，即，第一图形转移层203顶部至第一掩膜层202顶部的距离、大于生产线上栅极工艺中图形区域图形转移层顶部至掩膜层顶部的距离。
[0072]在生产线上栅极工艺过程中，刻蚀暴露出掩膜层顶部即停止刻蚀图形转移层的工艺，即在图形区域的掩膜层顶部暴露出来后，无图形区域的掩膜层顶部仍被部分厚度的图形转移层覆盖，同样的，对于第一监测版图来说，当生产线上栅极工艺刻蚀图形转移层的工艺完成后，第一掩膜层202顶部仍存在部分厚度的第一图形转移层203，导致在生产线上栅极工艺完成后，第一监测版图中的第一初始栅极201未被完全图形化，从而难以对第一监测版图进行AEI监测。
[0073]由于第一监测版图的第一光刻胶层205具有重复的、规则排列的第一图形204，因此可从第一监测版图中获取第一光刻胶层205的ADI监测数据；并且，由于第一光刻胶层205底部均为第一掩膜层202,第一光刻胶层205各区域受第一掩膜层202的影响均相同，避免了由于第一光刻胶层205底部出现材料差异性而造成的ADI监测结果出现偏差，因此，采用本实施例提供的第一监测版图进行的ADI监测结果可靠性高。
[0074]图3及图4为本发明一实施例提供的第二监测版图的结构示意图，图3为第二监测版图的剖面结构示意图，图4示出了第二图形和第三图形的位置关系，第二监测版图包括:
[0075]第二衬底300 ；
[0076]覆盖于所述第二衬底300表面的第二初始栅极301 ；
[0077]位于所述第二初始栅极301表面的具有第二图形302的第二掩膜层303，所述第二图形302为条状图形，所述第二掩膜层303具有第二线宽L31和第二间隔S31 ；
[0078]覆盖于所述第二掩膜层303表面、以及暴露出的第二初始栅极301表面的第二图形转移层304 ；
[0079]覆盖于所述第二图形转移层304表面的具有第三图形305的第二光刻胶层306，所述第三图形305为条状图形，且所述第三图形305与第二图形302相互平行，第二光刻胶层306具有第三线宽L32和第三间隔S32。
[0080]需要说明的是，图4的目的为示出第二图形302和第三图形305之间的位置关系，图4可视为图3的俯视结构示意图，相邻实线包围的图形为第三图形305，相邻虚线包围的图形为第二图形302，在实际的俯视结构示意图中，是看不到第二图形302的。
[0081]以下将对本实施例提供的第二监测版图做详细说明:
[0082]若第二监测版图的尺寸过小，则不足以反映生产线上栅极工艺，若第二监测版图的尺寸过大，则OCD监测时需要采集的信号过多，不利于提高监测效率；因此，综合以上考虑，第二监测版图的尺寸为5 μ mX 5 μ m至150 μ mX 150 μ m。
[0083]第二衬底300、第二初始栅极301的材料可相应参考第一监测版图的第一衬底200(请参考图2)、第一初始栅极201 (请参考图2)的材料和结构，在此不再赘述。
[0084]与第一监测版图不同的是，第二掩膜层303内具有第二图形302，所述第二图形302暴露出部分第二初始栅极301表面，第二图形302为未被第二掩膜层303覆盖的图形；所述第二线宽L31为相邻第二图形302之间的距离，所述第二间隔S31为第二图形302的宽度；所述第二间隔S31和第二线宽L31的长度比值为1:2至1:5。
[0085]第三图形305为未被第二光刻胶层306覆盖的图形，也就是说，第二光刻胶层306具有的第三图形305暴露出部分第二图形转移层304表面；所述第三线宽L32为相邻第三图形305之间的距离，所述第三间隔S32为第三图形305的宽度；所述第三线宽L32和第三间隔S32的长度比值为1:2至1:10，所述第三间隔S32的长度为50纳米至100纳米。
[0086]第二图形302和第三图形305为相互平行，且所述第二线宽L31和第二间隔S31的长度之和与第三线宽L32和第三间隔S32的长度之和相等；并且，为了在刻蚀第二掩膜层303后得到具有规则的重复图形的第二掩膜层303，所述第三间隔S32与第二线宽L31的位置关系应该为:第三间隔S32位于第二线宽L31的上方，且第三间隔S32与第二线宽L31的中心线重合。
[0087]在第二监测版图中采用具有第二图形302的第二掩膜层303的原因在于:在具有第二图形302的第二掩膜层303表面形成第二图形转移层304时，第二图形转移层304顶部至第二掩膜层303顶部的距离、与生产线上栅极工艺中图形区域图形转移层至掩膜层顶部距离相同，因此，当生产线上栅极工艺中图形区域的掩膜层顶部暴露出来时，第二掩膜层303顶部也会被暴露出来；生产线上栅极工艺进行刻蚀掩膜层的工艺的同时，也将刻蚀第二监测版图中的第二掩膜层303，当生产线上栅极工艺的光刻胶图形转移到掩膜层内时，第二光刻胶层306的第三图形305转移到第二掩膜层303内，从而使第二掩膜层303具有规则的重复的图形，使得能够获取具有第三图形305的第二掩膜层303的AEI监测数据，根据AEI监测数据可以判断刻蚀掩膜层的工艺是否符合工艺标准；当生产线上栅极工艺的光刻胶图形转移到初始栅极形成半导体器件的栅极时，第二光刻胶层306的第三图形305转移到第二初始栅极301内，形成具有规则的重复图形的栅极，使得能够获取具有第三图形305的栅极的AEI监测数据，根据AEI监测数据可以判断刻蚀初始栅极的工艺是否符合标准。并且，通过第二掩膜层303的AEI监测数据、以及栅极的AEI监测数据，可以判断栅极工艺中的哪一道工艺步骤与工艺标准出现偏差，从而及时调整栅极工艺参数，提高半导体生产良率。
[0088]图5、图6及图7为本发明另一实施例提供的第二监测版图的结构示意图，图5为第二监测版图的俯视结构示意图，图6为图5沿AAl方向的剖面结构示意图，图7为图5沿BBl方向的剖面结构示意图，第二监测版图包括:
[0089]第二衬底400 ；
[0090]覆盖于所述第二衬底400表面的第二初始栅极401 ；
[0091]位于所述第二初始栅极401表面的具有第二图形402的第二掩膜层403，第二图形402为条状图形，所述第二掩膜层403具有第二线宽L41和第二间隔S41 ；
[0092]覆盖于所述第二掩膜层403表面、以及暴露出的第二初始栅极401表面的第二图形转移层404 ；
[0093]覆盖于所述第二图形转移层404表面的具有第三图形405的第二光刻胶层406，第三图形405为条状图形，且第三图形405与第二图形402相互垂直，所述第二光刻胶层406具有第三线宽L42和第二间隔S42。
[0094]需要说明的是，图5的目的为示出第二图形402与第三图形405之间的位置关系，相邻虚线包围的无填充的图形为第二图形402，相邻实线包围的图形为第三图形405，在实际的俯视结构示意图中，无法看到第二图形402以及第二掩膜层403，第二图形402以及第二掩膜层402被第二光刻胶层406覆盖。
[0095]以下将对本实施例提供的第二监测版图做详细说明:
[0096]第二衬底400、第二初始栅极401、第二掩膜层403、以及第二图形转移层404的材料和结构可相应参考上一实施例提供的第二衬底300 (请参考图3)、第二初始栅极301 (请参考图3)、第二掩膜层303 (请参考图3)、以及第二图形转移层304 (请参考图3)的材料和结构，在此不再赘述。
[0097]与前一实施例不同的是，本实施例中，第二光刻胶层406的图形与第二掩膜层303的图形相互垂直。
[0098]第二线宽L41和第二间隔S41的长度比值为1:2至1:10，第二间隔S41的长度为30纳米至100纳米；第三线宽L42和第三间隔S42的长度比值为1:2至1:10，第三间隔S42的长度为50纳米至100纳米。本实施例中，第二线宽L41和第二间隔S41的长度比值为1:3，第二间隔S41的长度为50纳米；第三线宽L42和第三间隔S42的长度比值为1:3，第三间隔S42的长度为50纳米。
[0099]由于在生产线上栅极工艺中，形成栅极的光刻胶层是将初始栅极刻蚀形成一个个隔开的图形，也就是说，第二掩膜层的图形与第二光刻胶层的图形是相互垂直的，因此，采用本实施例提供的第二监测版图进行栅极工艺的监测时，由于第二图形402与第三图形405相互垂直，更能真实的反映出生产线上栅极工艺过程中的特征尺寸以及对准特性。并且，对于同样的尺寸来说，本实施例提供的第二监测版图中，形成的栅极图形的数量较上一实施例形成的栅极图形的数量多，使得AEI监测获取的数据更多，更能真实的反映出生产线上 形成的栅极的特征尺寸，进一步提高监测结果的可靠性和准确性。
[0100]综上，本发明提供的监测版图的技术方案具有以下优点:
[0101]首先，本发明提供一种栅极工艺的监测版图，包括第一监测版图和第二监测版图，其中，第一监测版图包括:第一衬底；覆盖于第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层。对第一监测版图进行ADI监测，获取第一光刻胶层的特征尺寸数据，判断栅极工艺的曝光显影工艺是否符合工艺标准。
[0102]第二监测版图包括:第二衬底；覆盖于第二衬底表面的第二初始栅极；覆盖于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖于第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。由于第二掩膜层具有第二图形，第二图形转移层具有填孔(gap filling)的特性，因此第二图形转移层顶部至第二掩膜层顶部的距离、小于第一图形转移层顶部至第一掩膜层顶部的距离，当第二监测版图处于生产线上栅极工艺的生产线上时，生产线上栅极工艺的掩膜层顶部被暴露出来时，第二监测版图的第二掩膜层顶部也将被暴露出来，使得在生产线上栅极工艺的刻蚀气体改变为刻蚀掩膜层的刻蚀气体时，所述刻蚀气体刻蚀第二监测版图的第二掩膜层；同样的，当生产线上栅极工艺完成后，第二监测版图的第二初始栅极被完全刻蚀开形成栅极，使得能够对第二监测版图的栅极的AEI监测，通过AEI监测获取第二监测版图的栅极的特征尺寸和对准特性，从而获取生产线上栅极工艺中形成的栅极是否符合工艺标准。
[0103]其次，第二监测版图中第二图形和第三图形为相互垂直的，最终将第二初始栅极切割成一段段的栅极图形，使得栅极图形的数量较多，图形的数量越多，获取的AEI监测数据的可靠性和准确性越高，更能真实可靠的反映出生产线上栅极工艺是否符合工艺标准。
[0104]相应的，本发明还提供一种监测方法，包括:提供前述栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的ADI监测数据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极形成栅极，获取栅极的AEI监测数据。
[0105]以下将结合附图对本发明提供的监测方法进行详细说明。
[0106]请参考图2，提供第一监测版图，获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0107]采用光学测量技术(O⑶)获取ADI监测数据，所述ADI监测数据主要包括特征尺寸数据和对准特性数据。采用OCD技术进行ADI监测时，不仅监测速度快，而且避免了对第一监测版图周边的半导体结构造成损伤。
[0108]由于具有第一图形204的第一光刻胶层205反映出生产线上栅极工艺的图形化的光刻胶层的质量，例如，图形化的光刻胶层的特征尺寸和对准特性，因此获取第一光刻胶层205的特征尺寸和对准特性，能够判断生产线上栅极工艺中形成的图形化的光刻胶层是否符合工艺标准。若获取的ADI监测数据与工艺标准之间具有偏差，则说明栅极工艺的曝光显影工艺不符合工艺标准，需要及时调整栅极工艺的曝光显影工艺。
[0109]并且，由于第一监测版图中的第一掩膜层202全部覆盖在第一初始栅极201表面，在采用OCD技术进行ADI监测时，光斑照射在第一光刻胶层205各区域进行衍射、反射等效应，位于第一光刻胶层205底部各区域的第一掩膜层202对所述光斑的影响均相同，使得采用OCD技术进行ADI监测获取的监测结果可靠性更高，具有更高的参考价值。
[0110]请参考图3及图4，提供第二监测版图，获取具有第三图形305的第二光刻胶层306的ADI监测数据。
[0111]采用O⑶测量技术获取第二光刻胶层306的ADI监测数据。具体的，光斑照射在第二光刻胶层306各区域进行衍射、反射等效应，收集衍射效应和反射效应等数据进行数据分析，从而获取第二光刻胶层306的ADI监测数据，获取第二光刻胶层306的特征尺寸数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的判断依据之一。
[0112]请参考图8，以所述第二光刻胶层306 (请参考图3)为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层304直至暴露出第二掩膜层303表面，形成具有第三图形305的第二图形转移层304。
[0113]所述第一刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀图形转移层的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0114]作为一个实施例，形成具有第三图形305的第二图形转移层304之后，对第二监测版图进行AEI监测，采用O⑶测量技术进行所述AEI监测，获取AEI监测数据，主要为特征尺寸数据和对准特性数据。若所述AEI监测数据与工艺标准之间发生偏差，且通过第一监测版图获取的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明第一刻蚀工艺的工艺参数出现了偏差，需要及时调整第一刻蚀工艺的工艺参数，以获取符合工艺标准的具有第三图形305的第二图形转移层304。
[0115]作为另一实施例，也可以省略对具有第三图形305的第二图形转移层304进行AEI监测的步骤。
[0116]请参考图9，以所述具有第三图形305 (请参考图8)的第二图形转移层304 (请参考图8)为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层303直至暴露出第二初始栅极301表面，形成具有第三图形305的第二掩膜层303。
[0117]所述第二刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀掩膜层的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0118]作为一个实施例，形成具有第三图形305的第二掩膜层303之后，对第二监测版图进行AEI监测，采用O⑶测量技术进行所述AEI监测，获取具有第三图形305的第二掩膜层303的特征尺寸以及对准特性。若所述AEI监测数据与工艺标准之间发生偏差，则说明第二刻蚀工艺的工艺参数出现了偏差，需要及时调整第二刻蚀工艺的工艺参数，以获取符合工艺标准的具有第三图形305的第二掩膜层303。
[0119]作为另一实施例，也可以省去对具有第三图形305的第二掩膜层303进行AEI监测的步骤。
[0120]请参考图10，以所述具有第三图形305的第二掩膜层303为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极301直至暴露出第二衬底300表面，形成栅极310，获取栅极310的AEI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0121]所述第三刻蚀工艺与生产线上栅极工艺中刻蚀初始栅极的刻蚀工艺同时进行，且二者间工艺参数相同。
[0122]在第三刻蚀工艺完成之后，采用O⑶测量技术进行AEI监测，对形成的栅极310进行AEI监测，获取栅极310的特征尺寸和对准特性；通过栅极310的特征尺寸和对准特性，判断形成的栅极310是否符合工艺标准。
[0123]若形成的栅极310与工艺标准之间具有偏差，则结合参考第一监测版图的ADI监测结果、第二监测版图的ADI监测结果，判断是光刻的曝光显影工艺出现偏差还是刻蚀工艺出现偏差。具体的:
[0124]若第二监测版图的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明栅极的刻蚀工艺出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数，以获得与工艺标准相符的栅极。若第二监测版图的ADI监测结果与工艺标准不符，则需要根据第一监测版图的ADI监测结果进行判断:若第一监测版图的ADI监测结果与工艺标准相符，则说明光刻的曝光显影工艺无偏差，栅极的刻蚀工艺出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺；若第一监测版图的ADI监测结果与工艺标准之间出现偏差，则说明光刻的曝光显影工艺出现了偏差，需要及时调整曝光显影工艺，以获得符合工艺标准的栅极。
[0125]上述提供了采用第二图形和第三图形相互平行的第二监测版图进行监测的监测方法，以下将结合【附图说明】采用第二图形和第三图形相互垂直的第二监测版图进行监测的监测方法。
[0126]请参考图2，提供第一监测版图，获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0127]获取具有第一图形204的第一光刻胶层205的ADI监测数据的方法可参考上一实施例提供的方法，在此不再赘述。
[0128]请参考图5至图7，提供第二监测版图，获取具有第三图形405的第二光刻胶层406的ADI监测数据。
[0129]获取具有第三图形405的第二光刻胶层406的ADI监测数据的方法可参考上一实施例提供的方法，在此不再赘述。
[0130]请参考图11，图11为在图7的基础上的俯视结构示意图，以所述第二光刻胶层406 (请参考图7)为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层404 (请参考图7)直至暴露出第二掩膜层403 (请参考图7)表面，形成具有第三图形405的第二图形转移层404。
[0131]所述第一刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第一刻蚀工艺，在此不再赘述。需要说明的是，图11示出了第三图形405和第二图形402之间的位置关系，填充的图形示出了未被具有第三图形405的第二图形 转移层404覆盖的第二掩膜层403表面。
[0132]作为一个实施例，在第一刻蚀工艺完成之后，获取具有第三图形405的第二图形转移层404的AEI监测数据，判断所述AEI监测数据是否符合工艺标准，并且获取的AEI监测数据也可以作为判断栅极工艺哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据。
[0133]作为另一实施例，为了提高栅极工艺的监测效率，在形成具有第三图形405的第二图形转移层404之后，省略对第二图形转移层404进行AEI监测的监测步骤。
[0134]请参考图12，图12为在图11的基础上的俯视结构示意图，以所述具有第三图形405的第二图形转移层404(请参考图7)为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层403直至暴露出第二初始栅极401 (请参考图7)表面，形成具有第三图形405的第二掩膜层403。
[0135]所述第二刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第二刻蚀工艺，在此不再赘述。需要说明的是，图12示出了第二图形402和第三图形405的位置关系。
[0136]作为一个实施例，在第二刻蚀工艺完成后，获取具有第三图形405的第二掩膜层403的AEI监测数据，判断所述AEI监测数据是否符合工艺标准，并且获取的AEI监测数据也可以作为判断栅极工艺哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据。
[0137]作为另一实施例，为了提高栅极工艺的监测效率，在第二刻蚀工艺完成后，也可以省略获取具有第三图形405的第二掩膜层403的AEI监测数据的工艺步骤。
[0138]请参考图13，图13为在图12的基础上的俯视结构示意图，以所述第二掩膜层403(请参考图12)为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极401 (请参考图7)直至暴露出第二衬底400 (请参考图7)表面，形成栅极410，获取栅极410的AEI监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。
[0139]所述第三刻蚀工艺可参考上一实施例提供的第三刻蚀工艺，在此不再赘述。
[0140]在采用第三刻蚀工艺形成栅极410之后，对形成的栅极410进行AEI监测，采用OCD技术进行所述AEI监测，获取栅极410的特征尺寸数据和对准特性数据。
[0141]若获取的栅极410特征尺寸数据和对准特性数据符合工艺标准，则说明栅极工艺符合工艺要求；若获取的栅极410特征尺寸数据和对准特性数据偏离工艺标准，则说明栅极工艺不符合工艺要求；当栅极工艺不符合工艺要求时，通过第一监测版图的ADI监测数据判断是曝光显影工艺不符合工艺要求，还是刻蚀工艺不符合工艺要求，具体的:若第一监测版图的ADI监测数据显示曝光显影工艺符合工艺标准，则说明曝光显影工艺符合工艺要求，刻蚀工艺与工艺要求之间出现了偏差，需要及时调整刻蚀工艺参数；若第一监测版图的ADI监测数据显示曝光显影工艺不符合工艺标准，则说明曝光显影工艺不符合工艺要求，需要及时调整曝光显影工艺参数，以获得满足工艺要求的栅极。
[0142]综上，本发明提供的监测方法的技术方案具有以下优点:
[0143]首先，获取第一监测版图的ADI监测结果，判断曝光显影工艺是否符合工艺标准，并且获取的ADI监测结果还可以作为判断栅极工艺的哪一道工艺步骤出现偏差的参考依据之一；在栅极工艺完成后，获取形成的栅极的AEI监测结果，通过第二监测版图的AEI监测结果判断最终形成的栅极是否符合工艺标准。
[0144]其次，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的AEI监测数据，将所述AEI监测数据作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据之一:若AEI监测数据偏离工艺标准，则说明刻蚀第二掩膜层的刻蚀工艺参数不符合工艺标准，需要及时调整刻蚀工艺参数，从而进一步提高半导体生产良率。
[0145]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种栅极工艺的监测版图，其特征在于，包括第一监测版图和第二监测版图，所述第一监测版图包括: 第一衬底；覆盖于所述第一衬底表面的第一初始栅极；覆盖于所述第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖于所述第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖于第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一线宽和第一间隔； 所述第二监测版图包括: 第二衬底；覆盖于所述第二衬底表面的第二初始栅极；位于所述第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二线宽和第二间隔；覆盖于所述第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖于所述第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层，所述第二光刻胶层具有第三线宽和第三间隔。2.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一线宽和第一间隔的长度比值为1:2至1:10;所述第三线宽和第三间隔的长度比值为1:2至1:10。3.根据权利要求2所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一间隔或第三间隔的长度为50纳米至100纳米。4.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互平行。5.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二线宽和第二间隔的长度之和与第三线宽和第三间隔的长度之和相等。6.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:5。7.根据权利要求4所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第三间隔与第二线宽的位置关系为:第三间隔位于第二线宽的上方，且第三间隔与第二线宽的中心线重合。8.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二图形和第三图形均为条状图形，且所述第二图形和第三图形相互垂直。9.根据权利要求8所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔和第二线宽的长度比值为1:2至1:10。10.根据权利要求8所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第二间隔的长度为30纳米至100纳米。11.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一监测版图和第二监测版图的尺寸为5μπιΧ5μπι至150μπιΧ150μπι。12.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一图形为未被第一光刻胶层覆盖的图形，所述第一线宽为相邻第一图形之间的距离，所述第一间隔为第一图形的宽度；所述第二图形为未被第二掩膜层覆盖的图形，所述第二线宽为相邻第二图形之间的距离，所述第二间隔为第二图形的宽度；所述第三图形为未被第二光刻胶层覆盖的图形，所述第三线宽为相邻第三图形之间的距离，所述第三间隔为第三图形的宽度。13.根据权利要求1所述栅极工艺的监测版图，其特征在于，所述第一掩膜层和第二掩膜层的材料为氮化娃。14.一种监测方法，其特征在于，包括: 提供如权利要求1至13任一项所述栅极工艺的监测版图；获取第一光刻胶层的显影后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据；以第二光刻胶层为掩膜，依次刻蚀第二图形转移层、第二掩膜层、以及第二初始栅极，形成栅极，获取栅极的刻蚀后监测数据，作为判断栅极工艺是否符合工艺标准的参考依据。15.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，采用光学测量技术获取显影 后监测数据和刻蚀后监测数据。16.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，形成栅极的工艺步骤包括:以所述第二光刻胶层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀第二图形转移层直至暴露出第二掩膜层表面，形成具有第三图形的第二图形转移层；以所述具有第三图形的第二图形转移层为掩膜，采用第二刻蚀工艺刻蚀第二掩膜层直至暴露出第二初始栅极表面，形成具有第三图形的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，采用第三刻蚀工艺刻蚀第二初始栅极直至暴露出第二衬底表面，形成栅极。17.根据权利要求16所述监测方法，其特征在于，在形成具有第三图形的第二掩膜层后，获取第二掩膜层的刻蚀后监测数据。18.根据权利要求14所述监测方法，其特征在于，还包括:获取第二光刻胶层的显影后监测数据。
【专利摘要】一种栅极工艺的监测版图及监测方法，其中，栅极工艺的监测版图包括第一监测版图和第二监测版图，第一监测版图包括：第一衬底；第一初始栅极；覆盖第一初始栅极表面的第一掩膜层；覆盖第一掩膜层表面的第一图形转移层；覆盖第一图形转移层表面的具有第一图形的第一光刻胶层；第二监测版图包括：第二衬底；第二初始栅极；位于第二初始栅极表面的具有第二图形的第二掩膜层；覆盖第二掩膜层表面、以及暴露出的第二初始栅极表面的第二图形转移层；覆盖第二图形转移层表面的具有第三图形的第二光刻胶层。本发明既能获取栅极工艺的ADI监测结果又能获取AEI监测结果，通过ADI监测结果和AEI监测结果及时调整栅极工艺，提高半导体生产良率。
【IPC分类】H01L21/66
【公开号】CN104900550
【申请号】CN201410077173
【发明人】胡华勇, 林益世
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
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