CN103246155A - 光刻版以及该光刻版的曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻版以及该光刻版的曝光方法。所述光刻版包括主管芯区、附加管芯区以及两者之间的禁止区域，所述主管芯区内包括以矩阵式排列的多个主管芯，所述附加管芯区内包括以矩阵式排列的多个附加管芯和至少一个对位标记，所述附加管芯和所述对位标记与所述主管芯对齐。根据本发明的光刻版将曝光区域设置为包括主管芯区和附加管芯区，并且在附加管芯区内通过牺牲附加管芯的位置来设置对位标记，因此可以在保证对位标记的尺寸的前提下，减小划片槽的宽度，增大曝光区域内有效管芯的数量。此外，通过在半导体晶片上仅设置若干个对位标记就可以完成整个半导体晶片的对准，因此可以增大整个半导体晶片的有效面积。

Description

光刻版以及该光刻版的曝光方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻版以及该光刻版的曝光方法。

背景技术

在当今大规模集成电路生产中，光刻工艺是其中最重要的工艺步骤之一。光刻版是半导体制造中光刻工艺所用到的关键组件，光刻版上面覆有集成电路的精细图形。在制造过程中将光刻版作为母版，将上面的图形通过光刻转移到半导体晶片上。

图1是现有的光刻版100的示意图。如图1所示，光刻版100的曝光区域110内包括多个以矩阵式排列的管芯120。相邻的管芯120之间的区域为划片槽130，划片槽130中设有半导体工艺中的测试图形(未示出)。

光刻版的曝光区域110的面积是有限的，最大一般为22mm×22mm。曝光区域110内的管芯120的尺寸因产品而异，有些产品在曝光区域110内只能放置一个管芯120，而有些产品的管芯小于1mm×1mm。对于尺寸较小的管芯，在曝光区域110内包含有大量的不放置管芯的划片槽130。划片槽130占据了曝光区域110的有效曝光面积，导致曝光区域110内可放置的管芯120的数量减少。

为了增加曝光区域110内的管芯120的数量，一种方法是减小划片槽130的尺寸。举例来说，当光刻版100的曝光区域110的尺寸为22mm×22mm，管芯120的尺寸为1mm×1mm，划片槽130的典型宽度为80μm时，曝光区域110的水平方向和竖直方向上可放置的管芯120的数量为20个(22/1.08)，由此得出，整个曝光区域110内的管芯120的数量为400个。如果将划片槽130的宽度减小至40μm时，曝光区域110的水平方向和竖直方向上可放置的管芯120的数量为21个(22/1.04)，整个曝光区域110内就可以放置441个管芯120。可见，当划片槽的尺寸减少一半时，曝光区域110内的管芯120的数量可以增加约10％。

然而，划片槽130内通常放置有对位标记140(如图2所示)，当划片槽130的尺寸减小时，对位标记140也相应地变窄。对位标记140变窄意味着对光刻设备的硬件要求提出更高要求，需要其具有较高的分辨率。无论是对现有设备进行改造或是购进先进设备都需要极大地增大生产成本，而小尺寸的管芯120一般使用低端工艺，对光刻设备的分辨率要求不高，使用较高分辨率的设备进行低端工艺的制造还会造成产能浪费。

因此，需要一种光刻版以及该光刻版的曝光方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种光刻版，所述光刻版包括主管芯区、附加管芯区以及两者之间的禁止区域，所述主管芯区内包括以矩阵式排列的多个主管芯，所述附加管芯区内包括以矩阵式排列的多个附加管芯和至少一个对位标记，所述附加管芯和所述对位标记与所述主管芯对齐。

优选地，所述附加管芯区内仅包括设置成一排的所述附加管芯和所述对位标记。

优选地，所述对位标记的数量为一个。

优选地，所述禁止区域的宽度为1500-4000μm。

优选地，所述主管芯区和所述附加管芯区内的划片槽的宽度为40-50μm。

本发明还提供一种如上所述的光刻版的曝光方法，包括：a)将半导体晶片划分为用于曝光所述主管芯区的第一区域和用于曝光所述主管芯区和所述附加管芯区的第二区域，所述第二区域在所述半导体晶片上均匀地分布；b)第一区域曝光步骤，其中，在所述第一区域曝光所述主管芯区，以在所述第一区域内形成所述主管芯；以及第二区域曝光步骤，其中，在所述第二区域曝光所述主管芯区和所述附加管芯区，以在所述第二区域形成所述主管芯、所述附加管芯和所述对位标记。

优选地，步骤b)中，所述第二区域曝光步骤包括分别对所述主管芯区和所述附加管芯区进行曝光，以使所述第二区域内的所述主管芯区和所述附加管芯区接合。

优选地，所述第二区域位于距所述半导体晶片的中心为其半径的二分之一到五分之二的位置处。

优选地，所述第二区域位于距所述半导体晶片的中心为其半径的三分之二的位置处。

优选地，所述半导体晶片上包含8-10个所述第二区域。

根据本发明的光刻版将曝光区域设置为包括主管芯区和附加管芯区，并且在附加管芯区内通过牺牲附加管芯的位置来设置对位标记，因此可以在保证对位标记的尺寸的前提下，减小划片槽的宽度，增大曝光区域内有效管芯的数量。此外，通过在半导体晶片上仅设置若干个对位标记就可以完成整个半导体晶片的对准，因此可以增大整个半导体晶片的有效面积。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1是现有的光刻版的示意图；

图2是图1中M区域的放大视图；

图3是根据本发明的光刻版的示意图；

图4是根据本发明在半导体晶片上划分第一区域和第二区域的示意图；

图5是根据本发明一个实施方式的光刻版在第一区域的曝光方法的示意图；以及

图6是根据本发明一个实施方式的光刻版在第二区域的曝光方法的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明提供一种光刻版，图3是根据本发明的光刻版的示意图。下面将结合图3对本发明的光刻版进行详细描述。

如图3所示，光刻版300包括主管芯区310、附加管芯区320以及两者之间的禁止区域330。主管芯区310内包括以矩阵式排列的多个主管芯311，用于经曝光工艺后在半导体晶片上形成主管芯。主管芯区310内相邻的主管芯311之间划片槽312，用于放置半导体工艺中的测试图形(未示出)。附加管芯区320内包括以矩阵式排列的多个附加管芯321和至少一个对位标记322，用于经曝光工艺后在半导体晶片上形成附加管芯和对位标记。附加管芯区320内相邻的附加管芯321之间以及附加管芯321与对位标记322之间为划片槽323，用于放置半导体工艺中的测试图形(未示出)。附加管芯321和对位标记322与主管芯311对齐。禁止区域330为不透光区域，以保证曝光设备在分别曝光主管芯区310和附加管芯区320时遮挡装置(例如，挡板)设置的精度。优选地，禁止区域330的宽度为1500-4000μm，根据曝光设备的类型，本领域的技术人员可以选择合适的宽度。

需要说明的是，图3中所示的主管芯311、附加管芯321和对位标记的数量，以及附加管芯区320内的附件管芯321和对位标记322的排列方式仅为示范性的，因此不应理解为对本发明的限制。

根据本发明一个实施方式，附加管芯区320内仅包括设置成一排的附加管芯321和对位标记322。在使用本发明的光刻版300对半导体晶片进行曝光时，半导体晶片上的部分区域仅曝光主管芯区310，因此，在附加管芯区320内仅设置一排附加管芯321和对位标记32可以相对地增大主管芯区310的面积，进而减小整个半导体晶片的曝光次数。进一步，附加管芯区320内对位标记322的数量为一个。在进行曝光定位时，通常是根据测试晶片上若干个对位标记对所有管芯的坐标通过理论计算进行，即可以为所有的管芯进行定位，而测试晶片上的对位标记分布的越均匀越好，因此每个附加管芯区320仅包含一个对位标记322可以使得对位标记322尽量地均匀分布，进而保证对位的准确度。

优选地，主管芯区310和附加管芯区320内的划片槽312和323的宽度为40-50μm。由于本发明的光刻版300牺牲附加管芯区320内的附加管芯321的位置放置对位标记322，来保证对位标记的宽度，以适应现有设备的分辨率，因此可以将划片槽312和323的宽度设置得较小，进而增大曝光区域内有效管芯的数量。

本发明还提供一种如上所述的光刻版的曝光方法。图4是根据本发明在半导体晶片上划分第一区域和第二区域的示意图，图5是第一区域曝光后的示意图，图6是第二区域曝光后的示意图。下面将接合图4-6对本发明的曝光方法进行详细描述。

本发明的曝光方法包括以下两个步骤。

步骤一：如图4所示，将半导体晶片400划分第一区域410和第二区域420。其中，第一区域410用于曝光主管芯区，以在第一区域410内形成主管芯。第二区域420用于曝光主管芯区和附加管芯区，以在第二区域内形成主管芯、附加管芯和对位标记。第二区域410在半导体晶片400上均匀地分布，以提供均匀的对位标记。优选地，第二区域420位于距半导体晶片400的中心为其半径的二分之一到五分之二的位置处，以便对位标记可以准确地反映整个半导体晶片400。更优选地，第二区域420位于距半导体晶片400的中心为其半径的三分之二的位置处，以便对位标记可以更准确地反映整个半导体晶片400，以使光刻版与待曝光的半导体晶片对位准确。需要说明的是，图4中示出的第一区域410和第二区域420的划分方式以及第二区域420的位置和数量仅为示范性的，因此不构成对本发明的限制。

作为示例，半导体晶片400上包含8-10个第二区域420，以在尽量增大有效管芯的数量的前提下，保证对位的准确度。

步骤二：第一区域曝光步骤，其中，在第一区域410曝光主管芯区，以在第一区域410内形成主管芯；以及第二区域曝光步骤，其中，在第二区域420曝光主管芯区和附加管芯区，以在第二区域420形成主管芯、附加管芯和对位标记。

如图5所示，在第一区域曝光主管芯区310(如图3所示)，以在第一区域内形成主管芯411。具体地，在曝光过程中可以使用遮挡装置(例如，挡板)遮挡部分曝光光源，以使曝光光束仅通过光刻版300上的主管芯区310(如图3所示)，进而在第一区域内仅形成主管芯411。

如图6所示，第二区域曝光步骤包括分别对主管芯区和附加管芯区进行曝光，以使第二区域420内的主管芯区421和附加管芯区422接合。具体地，使用遮挡装置遮挡部分曝光光源，以使曝光光束仅通过光刻版上的主管芯区，进而在第二区域420的主管芯区421内形成主管芯423；使用遮挡装置遮挡部分曝光光源，以使曝光光束仅通过光刻版上的附加管芯区，进而在第二区域420的附加管芯区422内形成附加管芯424和对位标记425。需要说明的是，经曝光工艺后第二区域420内的主管芯区421和附加管芯区422接合，以避免半导体晶片的有效面积减少。

应当说明的是，步骤二中的第一区域曝光步骤和第二区域曝光步骤无次序，本领域的技术人员可以在半导体晶片上进行步进式曝光，也可以首先对第一区域或者第二区域进行曝光。

根据本发明的光刻版将曝光区域设置为包括主管芯区和附加管芯区，并且在附加管芯区内通过牺牲附加管芯的位置来设置对位标记，因此可以在保证对位标记的尺寸的前提下，减小划片槽的宽度，增大曝光区域内有效管芯的数量。此外，通过在半导体晶片上仅设置若干个对位标记就可以完成整个半导体晶片的对准，因此可以增大整个半导体晶片的有效面积。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种光刻版，其特征在于，所述光刻版包括主管芯区、附加管芯区以及两者之间的禁止区域，所述主管芯区内包括以矩阵式排列的多个主管芯，所述附加管芯区内包括以矩阵式排列的多个附加管芯和至少一个对位标记，所述附加管芯和所述对位标记与所述主管芯对齐。

2.根据权利要求1所述的光刻版，其特征在于，所述附加管芯区内仅包括设置成一排的所述附加管芯和所述对位标记。

3.根据权利要求2所述的光刻版，其特征在于，所述对位标记的数量为一个。

4.根据权利要求1所述的光刻版，其特征在于，所述禁止区域的宽度为1500-4000μm。

5.根据权利要求1所述的光刻版，其特征在于，所述主管芯区和所述附加管芯区内的划片槽的宽度为40-50μm。

6.一种如权利要求1所述的光刻版的曝光方法，其特征在于，包括：

a)将半导体晶片划分为用于曝光所述主管芯区的第一区域和用于曝光所述主管芯区和所述附加管芯区的第二区域，所述第二区域在所述半导体晶片上均匀地分布；

b)第一区域曝光步骤，其中，在所述第一区域曝光所述主管芯区，以在所述第一区域内形成所述主管芯；以及第二区域曝光步骤，其中，在所述第二区域曝光所述主管芯区和所述附加管芯区，以在所述第二区域形成所述主管芯、所述附加管芯和所述对位标记。

7.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，步骤b)中，所述第二区域曝光步骤包括分别对所述主管芯区和所述附加管芯区进行曝光，以使所述第二区域内的所述主管芯区和所述附加管芯区接合。

8.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述第二区域位于距所述半导体晶片的中心为其半径的二分之一到五分之二的位置处。

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，所述第二区域位于距所述半导体晶片的中心为其半径的三分之二的位置处。

10.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述半导体晶片上包含8-10个所述第二区域。

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