CN102117027A

CN102117027A - 光掩模安装保护膜的定位方法

Info

Publication number: CN102117027A
Application number: CN2009102479448A
Authority: CN
Inventors: 王国荃
Original assignee: Toppan Photomasks Co Ltd Shanghai
Current assignee: Toppan Photomasks Co Ltd Shanghai
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN102117027B

Abstract

本发明提供了一种光掩模安装保护膜的定位方法，该方法描述了利用保护膜对准标记(Pellicle Alignment Mark，PAM)进行定位的方案。首先建立定位数据库，该定位数据库包含与光掩模关联的PAM数据，其中PAM包括用于定位保护膜的安装方向的方向对准标记和定位保护膜的安装偏移的偏移对准标记，每一标记的数据包含图案以及在光掩模上的布局。在制作光掩模时，根据PAM数据将PAM写在光掩模上，其中PAM位于光掩模的图形质量区外。在为光掩模安装保护膜时，根据PAM确定光掩模的上部，并确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围。PAM的设计提供了易于检查保护膜安装定位的正确性的方法，因而达到可以消除由于安装膜转向错误或过大的偏移而引起的光掩模质量事故。

Description

光掩模安装保护膜的定位方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及到一种光掩模制造工艺中防止安装保护膜系统中的光掩模版安装保护膜的定位出错的方法。

背景技术

在半导体器件制造的工艺中，关键工艺步骤之一的光刻工艺，就是将光掩模(mask)上的图案转录到晶圆片上。光掩模上具有半导体器件的电路和设计图案。光掩模通常包括一框架和一保护薄膜，它们视为光掩模系统的一部分。框架用以固定住光掩模，而固定在框架上方的保护薄膜为一透明薄膜。保护膜(pcllicle)用于防止尘埃等杂质掉到铬面和玻璃面上，而保护膜上的微小尘埃在光刻过程中所形成的像被离化出焦平面(晶圆表面)，从而消除这些尘埃颗粒在光刻过程中在晶圆表面形成缺陷像。

上述保护膜通常展开且固定在框架上方，并通过胶或其它粘着剂附着至框架。在当今先进的光刻工艺中，保护膜因为具有防止缺陷产生的特性，所以变成了光掩模的必需组件。

另外，在半导体生产链上，一方面由于巨资的投入，所有的生产线必须保持全天候运转；另一方面由于强力的市场竞争，交货时间是这个产业链上衡量竞争力的首要指标之一，对于当下的光掩模厂家来讲，交货时间单位是按小时来计算的。

在光掩模的制作行业中，保护膜的安装方向不对或保护膜在光掩模上的偏移过大是影响光掩模的质量的一个因素。如果作为用户的芯片生产企业收到光掩模后因为由于保护膜的安装方向错误或保护膜在光掩模上的偏移过大而造成光掩模版不能正常进入光刻机，用户必须退回光掩模给掩模生产厂家进行撕膜，重新清洗光掩模，对光掩模再次安装保护膜，然后进行检查等一些列工艺步骤，最后经质量核实过后，方能再运送至用户。这样一来不仅浪费时间，加大成本，而且很可能导致用户不能按期流片出货。

光掩模一般通过光掩模安装膜机来进行安装。光掩模安装膜机上装有可供装卸且能安放并固定保护膜的膜架，不同类型和大小的保护膜对应于不同的保护膜膜架。当然光掩模安装膜机器上还装有可供装卸且能安放并固定光掩模的版架，不同大小的光掩模对应于不同的光掩模版架。工作人员可事先在光掩模安装膜机上设置安装膜时安装膜的压力大小和时间长短，当光掩模被安装保护膜时，操作员把用户所需的保护膜放进安装膜机上的保护膜膜架内，而把需要被安装膜的光掩模安放进安装膜机上的光掩模版架内，然后按动安装膜机的按钮即可。

保护膜在框架上有固定的安装方向，因此在安装时需要借助特定的特征来确定方向。保护膜上的薄膜仅是透明的薄膜，当保护膜被放进对应的保护膜膜架时，由于保护膜膜架长宽尺寸的唯一性，保护膜方向不会出错。而且当光掩模破放进光掩模版架内时，由于不同大小的光掩模对应于不同大小的光掩模版架，这点具有唯一性，也不会出错。

但是，某些尺寸的光掩模，例如5英寸和6英寸的中间版光掩模(reticle)是正方形的。当光掩模被放进光掩模版架时，如果光掩模版上没有特别的标识，那么操作员安放光掩模于光掩模的版架内时，安装的保护膜有四种潜在的定位方向：0度，90度，180度，270度。但图形在光掩模上的布局是有方向性的，为了使光掩模正确定向，操作员是根据光掩模版上的一些信息如制版标识等作为参考，用来辅助安放光掩模于光掩模版架内时的定位。但是制版标识的稳定性是很低的，经常会有根据用户需求或者其它变化省略或更改制版标识的情形，如果光掩模上没有制版标识或制版标识位置发生变化，那就很容易带来操作人员判断失误，从而导致质量事故。

另外，现有检测保护膜在光掩模上的偏移量是由操作员目测保护膜边缘到光掩模边缘的距离来判断的，这种人为的判断具有不稳定性，因而存在导致质量事故的潜在性。

为消除由于保护膜的安装方向不对或保护膜在光掩模上的偏移过大而导致的质量事故，有必要提出一种更为精确和稳定的定位和对准方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性高的光掩模安装保护膜的定位方法。

根据本发明提出的一种光掩模安装保护膜的定位方法，首先建立定位数据库，该定位数据库包含与光掩模关联的保护膜对准标记数据，其中保护膜对准标记包括用于定位保护膜的安装方向的方向对准标记和定位保护膜的安装偏移的偏移对准标记，每一标记的数据包含图案、以及在光掩模上的布局。在制作光掩模时，根据保护膜对准标记数据将保护膜对准标记写在光掩模上，其中保护膜对准标记位于光掩模的图形质量区外。然后在为光掩模安装保护膜时，根据保护膜对准标记确定光掩模的上部，并确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围。

在本发明的一实施例中，上述的方向对准标记位于光掩模的上部。

在本发明的一实施例中，上述的方向对准标记的的图形为“T”形。

在本发明的一实施例中，上述的偏移对准标记为一个，布置在光掩模的其中一侧。

在本发明的一实施例中，上述的偏移对准标记为两个，对称地布置在光掩模的两侧。

在本发明的一实施例中，上述的偏移对准标记还用于辅助指示保护膜的安装方向。

在本发明的一实施例中，上述的保护膜对准标记数据与特定的光掩模用户关联。

在本发明的一实施例中，将保护膜对准标记写在光掩模上的方式是在光掩模上刻出凹槽。

在本发明的一实施例中，确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围的步骤包括：确认保护膜框覆盖所有保护膜对准标记。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过保护膜对准标记有助于操作员的工作，保护膜对准标记为操作员提供了正确的安装膜定位模型/板。另外，安装保护膜后的光掩模非常易于核实定位保护膜在光掩模上的偏移是否过大。因此本发明解决了由于光掩模安装膜方向定位和保护膜在光掩模上的偏移过大的错误而导致的质量事故。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1(a)和1(b)示出5英寸和6英寸的中间版光掩模(reticle)保护膜(pellicle)的形状，其中保护膜的角形状分别为非方角和方角。

图2是5英寸和6英寸的中间版光掩模安装保护膜的概况图。

图3是保护膜对准标记(PAM)的总体布局图。

图4(a)-4(c)是根据本发明第一实施例的保护膜对准标记设计图案(PAM)及其布局图案。

图5(a)和5(b)是根据本发明第二实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。

图6(a)和6(b)是根据本发明第三实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。

图7(a)-7(c)是根据本发明第四实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。

图8(a)和8(b)是根据本发明第五实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。

图9示出在光掩模上安装保护膜前检查PAM是否影响到光掩模上用户的图形区域的示意图。

图10-14示出光掩模上安装保护膜定位不正确的各种情况，其中PAM没有被保护膜框覆盖。

图15示出光掩模上安装保护膜的定位正确的示意图，其中PAM被保护膜框覆盖。

图16示出本发明一实施例的光掩模安装保护膜的定位方法流程。

具体实施方式

本发明的下述实施例描述了光掩模制作中的膜安装方法，特别描述了利用保护膜对准标记图案(Pellicle Alignment Mark，以下简称为PAM)来解决安装保护膜定位不正确或保护膜在光掩模上的偏移过大而导致光掩模质量问题。本发明主要适用于5英寸和6英寸的中间版光掩模，但是可以理解，本发明也适用于具有类似特征的光掩模。

在本发明的实施例中，PAM是用于辅助保护膜方向定位的可视图案，以各种与制作光掩模图案相同的方式“写”在光掩模上。PAM不是定制光掩模的芯片制造企业所需的图形，因而不应属于光掩模图形质量区。基于上述性质，提出一些PAM设计的准则。

首先，由于提供的PAM是用来规定保护膜在光掩模上的安放位置(方向)，所以PAM的设计必须便于光掩模制作工艺中人员的操作方便，而且保护膜定位可易于在安装膜工艺和质量检查环节得到方便的核实验证。具体地说，PAM应有一定的尺寸，以便于肉眼观察。PAM的设计图案应有独特性，不至于与光掩模上的其他图形混淆。不应有太多图形构成而导致需要PAM图形检查复杂化。PAM需要明确定位，从而清楚地表明保护膜的顶部与侧部。

经过安装保护膜后，PAM必须被隐藏于保护膜的框架之下，以避免影响图形质量区。由于保护膜框的最小宽度为1.5mm，所以PAM尺寸是受到限制的。如图1(a)和1(b)所示，保护膜的角形状分为两大类，非方角和方角，所以PAM应远离保护膜框架角，以利于适应于各种角形状的保护膜。

再者，如果PAM是以凸起或凹槽的形式存在，它还应尽量小，以不影响保护膜框与光掩模之间的粘附力。

图2所示为5英寸和6英寸的中间版光掩模安装保护膜的概况图。在图2中，2A为用户光掩模图形质量区，2B为光掩模可能的标题名称区域(某些情况下可能没有标题名称)，标题名称通常由光掩模的用户定义，它一般由器件名称和对应的光掩模工艺层次名共同构成，目的是方便管理和操作人员易于识别。2C为光掩模制作可能的日期区域(某些情况下根据用户要求可能没有日期)。2D为保护膜框在光掩模上的覆盖区，保护膜框最小宽度为1.5mm。

在本发明的实施例中，PAM由2-3个标记组成，以此来正确定义保护膜的转向和偏移。并且，根据作用的不同，将其分为方向对准标记和偏移对准标记。图3显示了PAM在光掩模上的布局示例，分三个部分3A，3B，3C，上部一部分3A，左右两侧各一部分3B和3C。作为方向对准标记，上部图案3A应能指示光掩模的顶部。当待安装保护膜的光掩模装入膜机时，带有顶部图案3A的光掩模的部位应该位于安装膜机的顶部。

经安装膜后，顶部、左右的对准标记3A，3B，3C必须被覆盖于保护膜框架3D下，而不影响光掩模图形质量区3E。作为偏移对准标记，左右两侧的图案3B和3C可用于定位保护膜的偏移，当图案3B和3C未被保护膜框覆盖时，表面保护膜出现超出接受范围的偏移，需要重新安装保护膜。

需要注意的是，在实际中可能会结合上部图案3A和两侧图案3B、3C来共同确定安装的方向。对于工作人员而言，这比依靠单个图案来确定方向更加直观。

因此，PAM的尺寸受限于保护膜框的最小宽度1.5mm和安装保护膜的偏移量+/-0.5mm。

PAM需要无论肉眼从铬面还是从玻璃面看都显而易见，以便于工作人员观察。

依据前文描述的PAM设计准则和特性，可以设计出许多不同的PAM的图案和布局的例子。为了使本发明更为清楚，以下列举一些设计的实例。

图4(a)-4(c)是根据本发明第一实施例的保护膜对准标记设计图案(PAM)及其布局图案。在图4(a)中，4A为光掩模可能的标题名称区域，4B为光掩模可能的制作日期区域，4C，4D，4E为PAM布置区域。图4(b)是4C区域的放大图，在4C区域的示例性图形中，方向对准标记“T”代表“上部”，并预示相应被安装膜的光掩模装入装膜机时，“T”标记应该位于安装膜机的顶部，上部对准标记或“T”图案代表光掩膜的上部。这一标记的示例性尺寸为：全长4L1：10.0mm，总宽4L2：500um，上部高度4H1：200um，下部高度4H2：300um。

侧部区域4D，4E的偏移对准标记可以相同。图4(c)是4E区域的放大图，4E区域的对准标记是两对肉眼可见的双杠。这一对准标记的示例性尺寸为：高度4H3：40.0mm，宽度4L4：500um，线宽4L3：150um。

图5(a)和5(b)是根据本发明第二实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。在这一可选实施例中，如图5(a)所示，5A为光掩模可能的标题名称区域，5B为光掩模可能的制作日期区域，5C，5D，5E为PAM安放区域。位于区域5E的标记为方向对准标记，它是肉眼可见的横杠，用于指示光掩模的底部。方向对准标记的尺寸由5H1：0.2mm，5L1：40mm来定义。

侧部区域5C，5D的偏移对准标记可以相同。图5(b)是5D区域的放大图，5D区域的对准标记是一个十字。这一对准标记的示例性尺寸为：5H2：10mm，5H3：1mm，5H4：60mm，5L2：0.2mm，5L3：0.5mm，5L4：0.5mm，5L5：1.0mm。

图6(a)和6(b)是根据本发明第三实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。在这一可选实施例中，如图6(a)所示，6A为光掩模可能的标题名称区域，6B为光掩模可能的制作日期区域，6C，6D，6E为PAM安放区域。位于区域6D的标记为方向对准标记，它是肉眼可见的长短不一的三横杠，用于指示光掩模的上部。

侧部区域6C，6E的偏移对准标记可以相同。图6(b)是6E区域的放大图，6E 区域的对准标记可以是肉眼可见的长短不一的三横杠。这一对准标记的示例性尺寸为：6H1：40mm；6H2：30mm；6H3：20mm；6L1：0.1mm；6L2：0.1mm；6L3：0.75mm；6L4：1.0mm。

图7(a)-7(c)是根据本发明第四实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。在这一可选实施例中，如图7(a)所示，7A为光掩模可能的标题名称区域，7B为光掩模可能的制作日期区域，7C，7D为PAM安放区域。图7(b)是7D区域的放大图，在7D区域的示例性图形中，“T”为方向对准标记，它用于指示光掩模的上部。这一对准标记的示例性尺寸为：7H1：0.5mm，7H2：0.2mm，7H3：1mm，7H4：0.5mm，7L1：10.0mm。

在本实施例中，只有一个偏移对准标记，图7(c)是7C区域的放大图，7C区域的对准标记呈“L”状。这一对准标记的示例性尺寸为：7H5：20.0mm，7L2：0.5mm，7L3：1.0mm，7L4：0.5mm。

图8(a)和8(b)是根据本发明第五实施例的保护膜对准标记设计图案及其布局图案。在这一可选实施例中，如图8(a)所示，8A为光掩模可能的标题名称区域，8B为光掩模可能的制作日期区域，8C，8D，8E为PAM安放区域。位于区域8E的标记为方向对准标记，它是肉眼可见的双杠，用于指示光掩模的底部。

侧部区域8C，8D的偏移对准标记可以相同。图8(b)是8D区域的放大图，8D区域的对准标记可以是一对肉眼可见的双杠。这一对准标记的示例性尺寸为：8H1：40mm，8L1：1.0mm，8L2：0.2mm，8L3：0.2mm，8L4：0.2mm，8L5：0.6mm。

在上述各种PAM图案设计的基础上，提出本发明一实施例的光掩模安装保护膜的定位方法，参照图16所示，该方法包括以下步骤：

步骤S1，建立PAM定位数据库，该数据库包含PAM的图案数据和PAM在光掩模上的布局数据。

以图4(a)-4(c)为例，PAM包括3个对准标记，其图案分别是“T”形和双杠形，分别布置在光掩模的上部和两侧。

步骤S2，在制作光掩模时，按照布局数据和图案数据将PAM图案标记写在光掩模上。

在本步骤中，写入标记的方式可以是在光掩模上刻出凹槽。

步骤S3，在为光掩模安装保护膜时，根据PAM图案确定光掩模的上部，并确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围。

其中，步骤S 1进一步包括以下子步骤：

第一步，根据用户数据资料，获得用户对其光掩模产品所要求安装膜的类型及其方位定向的要求(包括0，90，180，270度)，并建立文档资料。

第二步，建立用户数据库，其中包括用户的产品，用户认可的保护膜类型，数据布局方位，保护膜安装方位，偏移量，精度要求以及相关附属图形名字等。

第三步，建立用户相应产品PAM定位数据库(例如各种光掩模尺寸以及对应的安装膜方位定向：0，90，180，270度)。

第四步，确定PAM布局，即PAM在其相应光掩模产品上的定位。

由此建立了PAM与特定光掩模和/或特定用户的关联。根据以上步骤的结果，建立用户产品的PAM数据库，然后在以后的光掩模制作CAD环节中，加入相应用户产品的PAM(并包括定位)图案数据。

在步骤S3中，进一步包括以下子步骤：

1.在光掩模安装膜前，首先检查PAM部位标记，例如图9所示的3个部位9A，9B，9C是否影响到光掩模上用户的图形区域9D。

2.当光掩模被放进位于安装膜机的版架时，根据方向对准标记确定光掩模上部，例如图4所示，带有”T”形图案的视为光掩模上部，并被置于的安装膜机的顶部。

3.确保PAM的各个部位标记均被保护膜框覆盖。

如图10-14所示，PAM三个部位标记(图中画圈部分)没有全部被保护膜框覆盖，表明光掩模上安装膜定位不正确，即有偏移，必须返工，重新安装膜。

如图15所示，PAM三个部位标记15A，15B，15C均被保护膜框覆盖，而且不外露，表明光掩模上安装膜的定位正确。

如上描述了PAM图案设计及安装保护膜的定位方法。由于PAM可应用于5英寸，6英寸的任何中间版，本发明可用来解决由于光掩模安装膜方向定位和保护膜在光掩模上的偏移过大的错误而导致的质量事故。具体地说，通过PAM有助于操作员的工作，PAM为操作员提供了正确的安装膜定位模型/板。另外，安装保护膜后的光掩模非常易于核实保护膜在光掩模上定位的准确性，避免超出正常范围的过大的偏移。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，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内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种光掩模安装保护膜的定位方法，包括以下步骤：

建立定位数据库，该定位数据库包含与光掩模关联的保护膜对准标记数据，其中保护膜对准标记包括用于定位保护膜的安装方向的方向对准标记和定位保护膜的安装偏移的偏移对准标记，每一标记的数据包含图案、以及在光掩模上的布局；

在制作光掩模时，根据保护膜对准标记数据将保护膜对准标记写在光掩模上，其中保护膜对准标记位于光掩模的图形质量区外；

在为光掩模安装保护膜时，根据保护膜对准标记确定光掩模的上部，并确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方向对准标记位于光掩模的上部。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的方向对准标记的的图形为“T”形。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的偏移对准标记为一个，布置在光掩模的其中一侧。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的偏移对准标记为两个，对称地布置在光掩模的两侧。

6.如权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述的偏移对准标记还用于辅助指示保护膜的安装方向。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护膜对准标记数据与特定的光掩模用户关联。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将保护膜对准标记写在光掩模上的方式是在光掩模上刻出凹槽。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确保保护膜框的位置偏移没有超出预设的正常范围的步骤包括：确认保护膜框覆盖所有保护膜对准标记。