CN101105624A

CN101105624A - 光掩模与曝光方法

Info

Publication number: CN101105624A
Application number: CNA2006101030902A
Authority: CN
Inventors: 黄启清
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-16

Abstract

一种适用于光刻工艺的光掩模，光掩模至少包括基板、至少一个图案区与多个对准标记。其中，图案区位于基板上，且至少其中的一个图案区的图案区中心不与基板的基板中心重叠。对准标记位于每一个图案区的周围的基板上，且其中至少四个对准标记包围一个图案区。

Description

光掩模与曝光方法

技术领域

本发明涉及一种光掩模与曝光方法，尤其涉及一种设置有多个对准标记于每一个图案区外围的光掩模与运用此种光掩模的曝光方法。

背景技术

半导体工艺中的光刻工艺是利用光源照射光掩模(photomask)，通过入射光的反射与穿透，将光掩模中的图案(image)转移(transfer)至晶片上的感光材料。一般来说，光掩模对应一个管芯(die)进行一次曝光工艺，因此光掩模必须利用与晶片间的相对移动，依序在晶片中的每一管芯上转移图案。另外，一个完整元件需要数片光掩模经过数次光刻工艺才能完成。因此，在每一次执行光掩模图案转移前，必须先做好当层(每一管芯间)与各层间的对准。

通常，在进行光刻工艺前，会先利用光掩模上的对准标记(alignmentmark)与晶片边缘区(edge region)中的晶片对准标记，使光掩模与晶片精确地位于两者间正确的叠对(overlay)位置。而后开始曝光工艺，依序在晶片中每一个管芯(die)上转移光掩模上的图案。目前，现有的光掩模设计仅配置四个对准标记分别位于光掩模的四个角落处。

然而，当图案中心不与光掩模中心重叠时，进行光掩模对准后曝光于晶片上的图案信息会有图案偏移(image shift)、图案旋转(image rotation)或图案大小异常(image magnification)的现象。再加上，曝光过程会有对光掩模加热与冷却的步骤，故当光掩模一次次移动至下一个管芯时，会使上述三种现象更加严重。如此一来，晶片上的每一管芯之间或单一管芯中的多层结构，因当层或各层间的叠对异常，导致晶片报废或良率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以使光掩模与晶片间对准更精确的光刻工艺用的光掩模结构。

本发明的又一目的是提供一种光刻工艺用的光掩模结构，以避免晶片报废，并提高光刻工艺的良率。

本发明提出一种适用于光刻工艺的光掩模，光掩模至少包括基板、至少一个图案区与多个对准标记。其中，图案区位于基板上，且至少其中的一个图案区的图案区中心不与基板的基板中心重叠。对准标记位于每一个图案区的周围的基板上，且其中至少四个对准标记包围一个图案区。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，每一个图案区的每一边的配置至少一个对准标记。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，每一个图案区的每一角的配置至少一个对准标记。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，所有图案区的形状与大小相同。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，所有图案区中至少其中的一个的形状与其他的图案区的形状不同。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，所有图案区中至少其中的一个的大小与其他的图案区的大小不同。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，对准标记的形状例如是十字形、三角形、四边形或任一多边形其中之一。

依照本发明的一实施例所述的光掩模中，图案区中心为图案区的二对角线的交点。而基板中心为基板的二对角线的交点。

本发明提出一种适用于晶片的曝光方法，晶片上有感光材料层。此方法包括先提供光掩模。光掩模包括基板、至少一个图案区与多个对准标记。其中，图案区位于基板上，且至少其中的一个图案区的图案区中心不与基板的基板中心重叠。对准标记位于每一个图案区的周围的基板上，且其中至少四个对准标记包围每一个图案区。然后，由所有图案区中，选定一个曝光图案区。接着，将该光掩模上的曝光图案区周围的每一个对准标记分别对准于晶片的边缘区中的晶片对准标记。然后，以投影光学系统将光掩模中的曝光图案区转换至晶片上的感光材料层上。

依照本发明的一实施例所述的曝光方法中，对准标记的形状例如是十字形、三角形、四边形或任一多边形其中之一。

依照本发明的一实施例所述的曝光方法中，图案区中心为图案区的二对角线的交点。而基板中心为基板的二对角线的交点。

依照本发明的一实施例所述的曝光方法中，曝光图案区包括至少一个图案区。

依照本发明的一实施例所述的曝光方法中，感光材料层的材料例如是正光致抗蚀剂、负光致抗蚀剂或其他适合的感光材料。

本发明依照光掩模上图案区的大小与个数去设计且增加光掩模上的对准标记，因此可精确调整光掩模与晶片之间的相对位置，以改善图案偏移、图案旋转或图案大小异常的现象，避免晶片报废，并提高光刻工艺的良率。

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是依照本发明的一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图；

图2是依照本发明的另一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图；

图3是依照本发明的再一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图；

图4是依照本发明的又一实施例所绘示的一曝光方法的流程图。

主要元件符号说明

100、200、300：光掩模

102、202、302：基板

104、204、304：基板中心

110、210、310：图案区

112、212、312：图案中心

120、220、320：对准标记

400～430：步骤

具体实施方式

为改善现有的光掩模因欲曝光图案的图案中心不与光掩模中心重叠，而使光掩模曝光于晶片上的图案出现偏移、旋转或大小异常的现象。因此，本发明的设计是于每一个图案的外围各配置一个以上的对准标记，依据所选定的曝光图案，使光掩模的对准标记分别准确对准晶片的晶片对准标记，而调整光掩模与晶片之间的相对位置。

图1为依照本发明的一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图。

请参照图1。光掩模100例如是包括基板102、一个图案区110以及多个对准标记120。基板102例如是玻璃基板、塑胶基板或是由其他适当的可透光材质所形成的基板。图案区110位于基板102上，且图案区110的图案中心112不与基板102的基板中心104重叠。其中，图案区中心112为图案区110的二对角线的交点，而基板中心104为基板102的二对角线的交点。图案区110中例如是用不透光层、半透光层或是藉由蚀刻基板102而形成图案。对准标记120位于图案区110的周围的基板102上，而一个图案区110至少被四个对准标记120包围。对准标记120的形成方法例如是于基板102上形成凹槽，如蚀刻基板102。

本实施例是以一光掩模上具有单一图案区，且图案区的图案中心与光掩模的光掩模中心不重叠为例。然而，本发明的光掩模上的图案区的大小与形状并不受限于此实施例。此外，对准标记120的形状也不限定于矩形结构，其可以是十字形、三角形或其他多边形。另外，对准标记120的数量与位置亦不受限于此实施例，也就是可以是在图案区110每一边的外围的任一处配置至少一个对准标记120，或在图案区110每一角的外围的任一处配置至少一个对准标记120。

图2为依照本发明的另一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图。

请参照图2。光掩模200例如是包括基板202、两个图案区210以及多个对准标记220。基板202例如是玻璃基板、塑胶基板或是由其他适当的可透光材质所形成的基板。图案区210位于基板202上，且至少一个图案区210的图案中心212不与基板202的基板中心204重叠。其中，图案区中心212为每一个图案区210的二对角线的交点，而基板中心204为基板202的二对角线的交点。另外，每个图案区210的形状与大小例如是皆相同。图案区210中例如是用不透光层、半透光层或是藉由蚀刻基板202而形成图案。对准标记220位于图案区210的周围的基板202上，而每一个图案区210的每一角的外围配置有两个对准标记220，且对准标记220可以是两个图案区210共用。对准标记220的形成方法例如是于基板202上形成凹槽，如蚀刻基板202。

本实施例是以一光掩模上具有两个大小相同且形状相同的图案区，且两图案区的图案中心与光掩模的光掩模中心不重叠为例。其中，上述光掩模具有两个大小相同且形状相同的图案区就是所谓的对称光掩模。然而，光掩模200上的图案区210的个数、形状与大小并不受限于此实施例。另外，对准标记220的形状也不限定于矩形结构，其可以是十字形、三角形或其他多边形。另外，对准标记220的个数与位置更不限定于此图例，可以是在每一图案210的每一边的外围的任一处配置至少一个对准标记220，或在图案区210每一角的外围的任一处配置至少一个对准标记220。

图3为依照本发明的再一实施例所绘示的一种光掩模结构上视示意图。

请参照图3。光掩模300例如是包括基板302、四个图案区310以及多个对准标记320。基板302例如是玻璃基板、塑胶基板或是由其他适当的可透光材质所形成的基板。图案区310位于基板302上，且至少一个图案区310的图案中心312不与基板302的基板中心304重叠。其中，图案区中心312为每一个图案区310的二对角线的交点，而基板中心304为基板302的二对角线的交点。另外，每个图案区310大小可以不同，而其形状也可以不同。图案区310中例如是用不透光层、半透光层或是藉由蚀刻基板302而形成图案。对准标记320位于图案区310的周围的基板302上，而每一个图案310的每一角的外围配置有两个对准标记320，且对准标记320可以是相邻两个图案区310共用。对准标记320的形成方法例如是于基板302上形成凹槽，如蚀刻基板302。

本实施例是以一光掩模上具数个图案区，但其中至少一个图案区的大小或是形状与其他图案区不同，且任一图案区的图案中心与光掩模的光掩模中心不重叠为例。其中，上述光掩模具有一图案区其大小或是且形状与其他图案区不相同亦即所谓的不对称光掩模。然而，光掩模300上的图案区310的个数、形状与大小并不受限于此实施例。对准标记320的形状也不限定于矩形结构，其可以是十字形、三角形或其他多边形。另外，对准标记320的个数与位置更不限定于此图例，可以是在每一图案区310的每一边的外围的任一处配置至少一个对准标记320，或在图案区310每一角的外围的任一处配置至少一个对准标记320。

图4为依照本发明的一实施例所绘示的一种曝光方法的流程图。此方法适用于已形成有感光材料层的一个晶片。

首先，进行步骤400。提供一光掩模，此光掩模包括基板、至少一图案区与多个对准标记。其中，图案区位于基板上，且至少一个图案区的图案区中心不与基板的基板中心重叠。对准标记位于每一个图案区的周围的基板上，且至少四个对准标记包围一个图案区。此光掩模上所有构件的配置与形成方法皆可如图2至图4的实施例所述的其中一例，因此于此不再赘述。

然后，进行步骤410。由光掩模上所有图案区中，选定至少一个图案区，作为此次曝光流程中欲曝光的一个曝光图案区。也就是，一次曝光可以选定一个以上的图案区组合作为被曝光区域，即上述的曝光图案区，且图案区可以位于光掩模中的任意位置。

接着，进行步骤420。将光掩模上的曝光图案区周围的每一个对准标记分别对准于晶片的边缘区中的晶片对准标记。

随后，进行步骤430。以投影光学系统将曝光图案区中的图案转换至晶片上的感光材料层上。其中，投影光学系统包括光源、聚光透镜与接物透镜等构件。感光材料层的材料例如是正光致抗蚀剂、负光致抗蚀剂或其他适合的感光材料。

综上所述，本发明是于光掩模上每一图案的每一边的外围各配置一个以上的对准标记，或是每一角的外围各配置一个以上的对准标记。上述对准标记的设计可以应用于各种图案中心不与光掩模中心重叠的光掩模上，无论是仅具一个图案或具有多个图案的光掩模，且无论是图案于光掩模上对称或不对称。经由对准所选定的图案区周围的对准标记与晶片边缘的晶片对准标记，可调整光掩模与晶片之间的相对应位置，以降低光掩模在持续曝光过程中，因高温而造成曝光转印图案区的偏移、旋转与曝光转印图案区大小不正常变化。因此晶片上各管芯之间以及每个管芯中的各层构件间的叠对精准，进而避免晶片的报废，并提高光刻工艺的良率。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种光掩模，适用于光刻工艺，该光掩模包括：

基板；

至少一图案区，位于该基板上，至少该些图案区其中之一的一图案区中心不与该基板的基板中心重叠；以及

多个对准标记，位于每一该些图案区的周围的该基板上，其中至少四个对准标记包围每一该些图案区。

2.如权利要求1所述的光掩模，其中每一该些图案区的每一边的配置至少一该些对准标记。

3.如权利要求1所述的光掩模，其中每一该些图案区的每一角的配置至少一该些对准标记。

4.如权利要求1所述的光掩模，其中该些图案区的形状与大小相同。

5.如权利要求1所述的光掩模，其中至少该些图案区其中之一的形状与其他该些图案区的形状不同。

6.如权利要求1所述的光掩模，其中至少该些图案区其中之一的大小与其他该些图案区的大小不同。

7.如权利要求1所述的光掩模，其中该些对准标记的形状包括十字形、三角形、四边形或任一多边形其中之一。

8.如权利要求1所述的光掩模，其中该图案区中心为每一该些图案区的二对角线的交点。

9.如权利要求1所述的光掩模，其中该基板中心为该基板的二对角线的交点。

10.一种曝光方法，适用于晶片，其中该晶片上有感光材料层，该方法包括：

提供光掩模，该光掩模包括：

基板；

多个对准标记，位于每一该些图案区的周围的该基板上，其中至少四个对准标记包围每一该些图案区；

由该些图案区中，选定曝光图案区；

将该光掩模上的该曝光图案区周围的该些对准标记分别对准于该晶片的边缘区中的多个晶片对准标记；以及

转印该曝光图案区至该晶片上的该感光材料层上。

11.如权利要求10所述的曝光方法，其中每一该些图案区的每一边的配置至少一该些对准标记。

12.如权利要求10所述的曝光方法，其中每一该些图案区的每一角的配置至少一该些对准标记。

13.如权利要求10所述的曝光方法，其中该些图案区的形状与大小相同。

14.如权利要求10所述的曝光方法，其中至少该些图案区其中之一的形状与其他该些图案区的形状不同。

15.如权利要求10所述的曝光方法，其中至少该些图案区其中之一的大小与其他该些图案区的大小不同。

16.如权利要求10所述的曝光方法，其中该些对准标记的形状包括十字形、三角形、四边形或任一多边形其中之一。

17.如权利要求10所述的曝光方法，其中该图案区中心为每一该些图案区的二对角线的交点。

18.如权利要求10所述的曝光方法，其中该基板中心为该基板的二对角线的交点。

19.如权利要求10所述的曝光方法，其中该曝光图案区包括至少一该些图案区。

20.如权利要求10所述的曝光方法，其中该感光材料层的材料包括正光致抗蚀剂、负光致抗蚀剂或其他感光材料。