本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种光刻机焦距监控方法、焦距监控掩膜版及其形成方法。
背景技术：
1、半导体集成电路制造工艺中，为获得越来越小的分辨率和关键尺寸来提高芯片的集成度，导致光刻工艺稳定性的一个重要参数聚焦深度(depth of focus，缩写为dof)越来越小，从而要求对光刻机台的焦距(focus)的控制也越来越精细。
2、现有的焦距监控包括离线监控和在线监控两种。在线监控相对于离线监控可以实时地反映产品工艺中焦距的变化，当发现有焦距偏移时，可以及时对机台进行补偿。
3、现有的焦距在线监控方法中，在掩膜版上设计一组基于衍射的焦距量测标记(diffraction based focus mark)，该标记会放大焦距对光刻胶形貌的影响，探测光刻胶形貌的变化可以探测焦距偏移。然而，此种设计人为地放大了在线晶圆上光刻胶形貌的变化，极易在产品晶圆上产生缺陷。因此，在实际生产中应用极少，故而亟需一种新的在线监控方法。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是提供一种光刻机焦距监控方法、焦距监控掩膜版及其形成方法，以改善光刻机的焦距控制精度。
2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种焦距监控掩膜版，包括：透光的基板，所述基板包括芯片区和若干监控区，所述基板具有基准表面；位于所述基板上的遮光结构，各所述监控区上具有至少一组监控标记组，各监控标记组包括若干位于相邻遮光结构之间的标记凹槽，若干所述标记凹槽沿第一方向排布，所述标记凹槽底部暴露出所述基板表面，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽在所述第一方向上的尺寸相同，相同所述监控标记组中相邻所述标记凹槽之间的间距相同，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽的深度不同，所述标记凹槽的深度为在垂直于所述基板表面的方向上所述标记凹槽底部表面相对所述基准表面的尺寸。
3、可选的，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
4、可选的，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
5、可选的，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
6、可选的，所述焦距监控掩膜版为相移光掩膜结构，所述遮光结构包括相移层和位于部分所述相移层上的遮光层；各所述标记凹槽位于相邻相移层之间；各所述监控标记组位于相邻遮光层之间。
7、相应的，本发明的技术方案还提供一种焦距监控掩膜版的形成方法，包括：提供初始基板，所述初始基板包括芯片区和若干初始监控区；在所述初始基板上形成遮光结构，各所述初始监控区上具有至少一组初始监控标记组，各初始监控标记组包括若干位于相邻遮光结构之间的初始标记凹槽，若干所述初始标记凹槽沿第一方向排布，所述初始标记凹槽底部暴露出所述初始基板，相同初始监控标记组中不同所述初始标记凹槽在所述第一方向上的尺寸相同，相同初始监控标记组中相邻所述初始标记凹槽之间的间距相同；分别对各所述初始标记凹槽底部的初始基板进行表面处理，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度降低或增加，以形成若干标记凹槽，以所述初始基板形成基板，所述基板具有基准表面，以所述初始监控标记组形成监控标记组，以所述初始监控区形成监控区，且使相同所述监控标记组中的不同所述标记凹槽的深度不同，所述标记凹槽的深度为在垂直于所述基板表面的方向上所述标记凹槽底部表面相对所述基准表面的尺寸。
8、可选的，不同初始监控标记组中，所述初始标记凹槽的尺寸和相邻所述初始标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同；不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
9、可选的，所述表面处理工艺包括电子束引导沉积工艺，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度增加。
10、可选的，所述表面处理工艺包括电子束引导刻蚀工艺，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度降低。
11、可选的，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
12、可选的，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
13、可选的，所述遮光结构包括遮光层。
14、可选的，所述遮光结构为过渡结构，所述过渡结构包括相移层和位于所述相移层上的初始遮光层；所述过渡结构的形成方法包括：在所述初始基板上形成相移材料层和位于所述相移材料层上的遮光材料层；在部分所述遮光材料层上形成图形化层，所述图形化层暴露出部分所述遮光材料层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述遮光材料层，形成所述初始遮光层；在形成所述初始遮光层之后，去除所述图形化层；在去除所述图形化层之后，以所述初始遮光层为掩膜，刻蚀所述相移材料层，直到暴露出所述初始基板，以形成所述相移层。
15、可选的，所述方法还包括：在所述表面处理工艺之后，去除相邻标记凹槽之间的所述相移层上的所述初始遮光层，以形成遮光层。
16、相应的，本发明的技术方案还提供一种光刻机焦距监控方法，包括：提供焦距监控掩膜版，所述焦距监控掩膜版包括透光的基板和位于所述基板上的遮光结构，所述基板包括芯片区和若干监控区，所述基板具有基准表面，各所述监控区上具有至少一组监控标记组，各监控标记组包括若干位于相邻遮光结构之间的标记凹槽，若干所述标记凹槽沿第一方向排布，所述标记凹槽底部暴露出所述基板表面，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽在所述第一方向上的尺寸相同，相同所述监控标记组中相邻所述标记凹槽之间的间距相同，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽的深度不同，所述标记凹槽的深度为在垂直于所述基板表面的方向上所述标记凹槽底部表面相对所述基准表面的尺寸；采用所述焦距监控掩膜版对晶圆表面待处理点的光刻胶进行曝光显影处理，在所述晶圆上形成光阻图形；获取各所述光阻图形的尺寸测量值；根据各所述监控标记组中的各所述标记凹槽的深度和对应的所述光阻图形的尺寸测量值，获取该监控标记组的所述标记凹槽的深度和所述光阻图形的尺寸之间的第一拟合关系；根据所述第一拟合关系获取第一深度值，所述第一深度值为处于最佳曝光焦距处的标记凹槽的深度；根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距。
17、可选的，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
18、可选的，各所述第一拟合关系为一条抛物线；所述第一深度值的获取方法还包括：根据各所述抛物线的顶点对应的标记凹槽的深度，获取所述第一深度值的一个测量值；根据若干所述第一深度值的测量值，获取所述第一深度值。
19、可选的，根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距的方法包括：在不同焦距条件下，对所述焦距监控掩膜版中的若干不同深度的标记凹槽进行曝光；获取各标记凹槽曝光最精准时对应的最佳焦距；根据若干不同深度的标记凹槽和对应的若干最佳焦距，获取深度和最佳焦距之间的第二拟合关系；根据所述第二拟合关系和所述第一深度值，获取与所述第一深度值对应的最佳焦距为所述待处理点处的焦距。
20、可选的，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
21、可选的，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
22、可选的，所述焦距监控掩膜版为相移光掩膜结构，所述遮光结构包括相移层和位于部分所述相移层上的遮光层，各所述标记凹槽位于相邻相移层之间，各所述监控标记组位于相邻遮光层之间。
23、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
24、本发明技术方案提供的焦距监控掩膜版中，各所述监控区上具有至少一组监控标记组，各监控标记组包括若干位于相邻遮光结构之间的标记凹槽，若干所述标记凹槽沿第一方向排布，所述标记凹槽底部暴露出所述基板表面，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽在所述第一方向上的尺寸相同，相同所述监控标记组中相邻所述标记凹槽之间的间距相同，相同所述监控标记组中不同所述标记凹槽的深度不同，所述标记凹槽的深度为在垂直于所述基板表面的方向上所述标记凹槽底部表面相对所述基准表面的尺寸，由于深度不同但其他条件(如尺寸和间距)相同的标记凹槽在同一曝光条件下曝光后获得的光阻图形尺寸不同，可以获取标记凹槽的深度和所述光阻图形的尺寸之间的第一拟合关系，根据所述第一拟合关系获取第一深度值，所述第一深度值为处于最佳曝光焦距处的标记凹槽的深度，根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距，从而实现在线焦距的监控，且所述焦距监控方法中，所述标记凹槽位于监控区上，不会影响芯片区上的图形成像，减少对产品晶圆光刻胶图形形貌的影响。
25、进一步，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同，不同监控标记组中，由于标记凹槽的尺寸和/或间距不同，获取的第一拟合关系的形状和第一深度值的测量精度也不同，根据多组监控标记组可以获得若干第一深度值，从而利于得出更高精确度的第一深度值，进而提高焦距测量的准确度，提高焦距控制精度。
26、本发明技术方案提供的焦距监控掩膜版的形成方法中，分别对各所述初始标记凹槽底部的初始基板进行表面处理，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度降低或增加，以形成若干深度不同的标记凹槽，由于深度不同但其他条件(如尺寸和间距)相同的标记凹槽在同一曝光条件下曝光后获得的光阻图形尺寸不同，可以获取标记凹槽的深度和所述光阻图形的尺寸之间的第一拟合关系，根据所述第一拟合关系获取第一深度值，所述第一深度值为处于最佳曝光焦距处的标记凹槽的深度，根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距，从而实现在线焦距的监控，且所述焦距监控方法中，所述标记凹槽位于监控区上，不会影响芯片区上的图形成像，减少对产品晶圆光刻胶图形形貌的影响。
27、进一步，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同，不同监控标记组中，由于标记凹槽的尺寸和/或间距不同，获取的第一拟合关系的形状和第一深度值的测量精度也不同，根据多组监控标记组可以获得若干第一深度值，从而利于得出更高精确度的第一深度值，进而提高焦距测量的准确度，提高焦距控制精度。
28、本发明技术方案提供的光刻机焦距监控方法中，采用在监控区放置监控标记组的方法，由于深度不同但其他条件(如尺寸和间距)相同的标记凹槽在同一曝光条件下曝光后获得的光阻图形尺寸不同，可以获取标记凹槽的深度和所述光阻图形的尺寸之间的第一拟合关系，根据所述第一拟合关系获取第一深度值，所述第一深度值为处于最佳曝光焦距处的标记凹槽的深度，根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距，从而实现在线焦距的监控，标记凹槽不影响芯片区上的图形成像，减少对产品晶圆光刻胶图形形貌的影响，而且所述线焦距监控方式可以将获取的当前曝光位置的焦距数据及时反馈给机台，进而在后续曝光时可以进行针对性的补偿，更利于对焦距的及时调整，提高工艺水平。
29、进一步，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同，不同监控标记组中，由于标记凹槽的尺寸和/或间距不同，获取的第一拟合关系的形状和第一深度值的测量精度也不同，根据多组监控标记组可以获得若干第一深度值，从而利于得出更高精确度的第一深度值，进而提高焦距测量的准确度，提高焦距控制精度。
1.一种焦距监控掩膜版，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的焦距监控掩膜版，其特征在于，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
3.如权利要求1所述的焦距监控掩膜版，其特征在于，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
4.如权利要求1所述的焦距监控掩膜版，其特征在于，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
5.如权利要求1所述的焦距监控掩膜版，其特征在于，所述焦距监控掩膜版为相移光掩膜结构，所述遮光结构包括相移层和位于部分所述相移层上的遮光层；各所述标记凹槽位于相邻相移层之间；各所述监控标记组位于相邻遮光层之间。
6.一种焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，不同初始监控标记组中，所述初始标记凹槽的尺寸和相邻所述初始标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同；不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
8.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述表面处理工艺包括电子束引导沉积工艺，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度增加。
9.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述表面处理工艺包括电子束引导刻蚀工艺，以使所述初始标记凹槽底部的所述初始基板厚度降低。
10.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
11.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
12.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述遮光结构包括遮光层。
13.如权利要求6所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述遮光结构为过渡结构，所述过渡结构包括相移层和位于所述相移层上的初始遮光层；所述过渡结构的形成方法包括：在所述初始基板上形成相移材料层和位于所述相移材料层上的遮光材料层；在部分所述遮光材料层上形成图形化层，所述图形化层暴露出部分所述遮光材料层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述遮光材料层，形成所述初始遮光层；在形成所述初始遮光层之后，去除所述图形化层；在去除所述图形化层之后，以所述初始遮光层为掩膜，刻蚀所述相移材料层，直到暴露出所述初始基板，以形成所述相移层。
14.如权利要求13所述的焦距监控掩膜版的形成方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述表面处理工艺之后，去除相邻标记凹槽之间的所述相移层上的所述初始遮光层，以形成遮光层。
15.一种光刻机焦距监控方法，其特征在于，包括：
16.如权利要求15所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，不同监控标记组中，所述标记凹槽的尺寸和相邻所述标记凹槽之间的间距中的一者或两者不同。
17.如权利要求16所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，各所述第一拟合关系为一条抛物线；所述第一深度值的获取方法还包括：根据各所述抛物线的顶点对应的标记凹槽的深度，获取所述第一深度值的一个测量值；
18.如权利要求15所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，根据所述第一深度值获取晶圆表面待处理点处的焦距的方法包括：在不同焦距条件下，对所述焦距监控掩膜版中的若干不同深度的标记凹槽进行曝光；获取各标记凹槽曝光最精准时对应的最佳焦距；根据若干不同深度的标记凹槽和对应的若干最佳焦距，获取深度和最佳焦距之间的第二拟合关系；根据所述第二拟合关系和所述第一深度值，获取与所述第一深度值对应的最佳焦距为所述待处理点处的焦距。
19.如权利要求15所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，所述芯片区上的相邻遮光结构之间暴露出所述基准表面。
20.如权利要求15所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，各监控标记组中包括至少一个底部表面高于所述基准表面的标记凹槽、至少一个底部表面与所述基准表面齐平的标记凹槽、以及至少一个底部表面低于所述基准表面的标记凹槽。
21.如权利要求15所述的光刻机焦距监控方法，其特征在于，所述焦距监控掩膜版为相移光掩膜结构，所述遮光结构包括相移层和位于部分所述相移层上的遮光层，各所述标记凹槽位于相邻相移层之间，各所述监控标记组位于相邻遮光层之间。
