CN103376645B - 通用掩模版及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种至少用于两种光刻机的曝光作业的通用掩模版，包括：多个第一掩模版对位标记，以及多个第二掩模版对位标记，其中，所述第一掩模版用于第一种光刻机的曝光，所述第二掩模版用于第二种光刻机的曝光。通过本发明的通用掩模版可以实现ASML步进光刻机与NIKON步进光刻机之间的对位互套作业。

Description

通用掩模版及其应用

技术领域

本发明涉及半导体技术，尤其涉及集成电路制造过程中使用的光刻工艺和器件。

背景技术

光刻是集成电路制造过程中最为重要的工艺之一，在硅片制造工艺中，光刻占所有成本的三分之一左右。通常，光刻次数以及所需要的掩模的个数可以表示出集成电路生产工艺的难易程度，一个典型的硅集成电路工艺包括15块以上的掩模版。

光刻过程中主要采用的设备包括光刻机，其主要生产厂商包括ASML（阿斯麦）、NIKON（尼康）和CANON（佳能）。其中，ASML步进光刻机和NIKON步进光刻机是两种主要的半导体曝光设备。在很多半导体生产商的生产线上既有ASML步进光刻机，也有NIKON步进光刻机。按照现有的技术，当一个产品在ASML步进光刻机上作业时需制作一套ASML用掩模版，在NIKON步进光刻机上作业时还需再制作一套NIKON用掩模版。同时，一个产品只能在一种光刻机上完成整个光刻过程，无法实现ASML步进光刻机与NIKON步进光刻机之间的对位互套。这给生产带来了不变，不能充分发挥设备的效能。

对ASML步进光刻机和NIKON步进光刻机的工作原理和使用技巧的文章可以从很多途径获得，其中一些文章专门针对提高设备使用效率的问题。例如，发表于2002年9月的《微细加工技术》杂志上的“Nikon光刻机对准机制和标记系统研究”中就从应用角度探讨了Nikon系列光刻机的对准方法，说明了众多对准标记在实际掩模版上的摆放原则，并且特别提到了既可以在I线光刻机上使用，也可以在G线光刻机上使用的掩模版的制作。但是，现有技术中并没有给出在两个不同厂商的光刻机上通用的掩模版。

因此，需要一种新的技术来解决上述问题，让一个产品既可以在ASML步进光刻机上作业，又可以在NIKON步进光刻机上作业，如果需要的话，可以让一部分的光刻在ASML步进光刻机上完成，另一部分光刻在NIKON步进光刻机上完成，以充分发挥配置多种设备的优势。

发明内容

本发明公开了一种至少用于两种光刻机的曝光作业的通用掩模版，包括：多个第一掩模版对位标记，以及多个第二掩模版对位标记， 其中，所述第一掩模版用于第一种光刻机的曝光，所述第二掩模版用于第二种光刻机的曝光。

根据本发明的一个方面的通用掩模版，其中，所述第一种光刻机为ASML步进光刻机。

根据本发明的一个方面的通用掩模版，其中，所述第二种光刻机为NIKON步进光刻机。

根据本发明的一个方面的通用掩模版，其中，所述多个第一掩模版对位标记包括去除掉水平方向上的里面2个相距96mm的对位标记后的ASML用掩模版的所有剩余的对位标记。

根据本发明的一个方面的通用掩模版，其中，所述多个第二掩模版对位标记包括水平方向上相距87mm的两个NIKON用掩模版对位标记、下方的NIKON用掩模版对准标记，以及划片槽中的NIKON专用对位标记。

本发明还公开了两种光刻机之间的对位互套作业的方法，包括：在第一种光刻机上进行零次光刻，在第一种光刻机上使用在第一种光刻机和第二种光刻机上通用的掩模版进行一次光刻，以及在第一种或第二种光刻机上进行后续光刻。

根据本发明的一个方面的对位互套作业的方法，其中，所述第一种光刻机为ASML步进光刻机。

根据本发明的一个方面的对位互套作业的方法，其中，所述第二种光刻机为NIKON步进光刻机。

根据本发明的一个方面的对位互套作业的方法，其中，所述后续光刻还包括两种光刻机之间的对准匹配步骤。

根据本发明的一个方面的对位互套作业的方法，其中，所述对准匹配步骤包括以所述ASML步进光刻机为基准，修正所述NIKON步进光刻机的预对准机器常数。

通过使用本发明，可以实现ASML步进光刻机和NIKON步进光刻机在光刻过程中的充分兼容。

附图说明

通过阅读以下详细说明，并参考附图，可以对本发明有一个更全面的了解。附图中：

图1示出了ASML用掩模版；

图2示出了NIKON用掩模版；

图3示出了根据本发明的ASML和NIKON通用的掩模版。

具体实施方式

掩模版上印有预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在晶圆上的光刻胶层上就会形成微处理器的电路图案。在一块掩模版上，除了所设计的电路层图形外，在适当的位置会放置版对准标记、硅片粗对标记、硅片精对标记、版名、号码和供自动判别使用的条形码。

图1示出的是ASML用掩模版，上面示意性地标出了一部分上述内容。其中，附图标记01、02、03、04表示的是十字线对准标记（reticle alignment mark），附图标记05表示的是十字线预对准标记（reticle pre－alignment mark），附图标记06表示的是薄膜位置线（pellicle position line），附图标记07表示的是条形码。十字线对准标记02和03之间的距离是96±0.00015mm，十字线对准标记01和04之间的距离是111±0.00015mm。

ASML用掩模版的对准是通过对十字线预对准标记05的找寻实现的，而圆片曝光对位是通过十字线对准标记与圆片上的零次标记（mark）信号扫描的对比来实现的。通过试验发现，十字线对准标记02和十字线对准标记03即使被去除后，ASML步进光刻机仍然同样能实现对位。因此可知，ASML的对准标记系统是具有冗余设计的，去除掉一部分冗余的标记并不影响对位。

图2示出的是NIKON用掩模版，其上附图标记11、12、13和14表示的都是版对位标记，其规格包括5mm×5mm和6.25×5mm等。两个版对位标记12之间的距离为87mm，2个版对位标记11之间的距离为106mm。附图标记15表示的是划片槽，其中有NIKON专用对位标记。

NIKON用掩模版的对准是通过版上水平版对准标记（图2中的11和12）和下方位置（图2中13）的版对准标记与曝光台上的基准标记（Fiducial Mark）扫描对比来实现的，圆片曝光对位是通过圆片上划片槽中的NIKON专用对位标记（一次曝光留下来的）与曝光台上的基准标记扫描对比来实现的。

试验发现水平方向上外面2个版对位标记（相距约106mm的2个版对位标记11）去除后同样能实现对位。因此，NIKON的对准标记系统和ASML的对准标记系统一样也是具有冗余设计的。

利用NIKON的对准标记系统和ASML的对准标记系统之间的位置差异就可以把两种版对准标记整合在一块版上，然后在图形区的划片槽中增加NIKON专用对位标记，如此设计的掩模版就实现了在两种机台上使用的通用性。

图3示出了这样制作出的通用掩模版。与图1所示出的ASML用掩模版相比，通用掩模版上去除了十字线对准标记02和03，但是加入了NIKON用掩模版的两个版对位标记12和一个版对位标记13。此外，划片槽区也以NIKON版设计为主，在通用掩模版中保留了有NIKON专用对位标记的划片槽。

利用图3所示出的通用掩模版，可以实现在两种步进光刻机之间的对位互套作业。首先使用ASML步进光刻机作业来来进行零次光刻和一次光刻。其中，一次光刻使用通用掩模版。之后的后续光刻则既可以在ASML步进光刻机上作业，也可以在NIKON步进光刻机上作业。ASML和NIKON步进光刻机上的曝光编程考虑零次标记区位置的匹配。

如果在零次光刻和一次光刻之后需要换到NIKON步进光刻机上作业，则需要通过设备预对准匹配调整及曝光编程匹配，这一过程可通过以ASML零次曝光机台为基准修正NIKON机预对准机器常数来实现。

虽然附图和前面的详述中介绍了本发明的优选实施方案，但是应当理解的是，本发明并不局限于具体公布的实施方案，在不偏离权利要求规定的范围的前提下，仍然可以有多种的修改和变形。

Claims (8)

1.一种至少用于两种光刻机的曝光作业的通用掩模版，包括：

多个第一掩模版对位标记，以及

多个第二掩模版对位标记，

其中，所述第一掩模版用于第一种光刻机的曝光，所述第二掩模版用于第二种光刻机的曝光，

其中，所述多个第一掩模版对位标记包括去除掉水平方向上的里面2个相距96mm的对位标记后的ASML用掩模版的所有剩余的对位标记，所述多个第二掩模版对位标记包括水平方向上相距87mm的两个NIKON用掩模版对位标记、下方的NIKON用掩模版对准标记，以及划片槽中的NIKON专用对位标记。

2.如权利要求1所述的通用掩模版，其中，所述第一种光刻机为ASML步进光刻机。

3.如权利要求1或2所述的通用掩模版，其中，所述第二种光刻机为NIKON步进光刻机。

4.两种光刻机之间的对位互套作业的方法，包括：

在第一种光刻机上进行零次光刻，

在第一种光刻机上使用如权利要求1所述的通用掩模版进行一次光刻，以及

在第一种或第二种光刻机上进行后续光刻。

5.如权利要求4所述的对位互套作业的方法，其中，所述第一种光刻机为ASML步进光刻机。

6.如权利要求5所述的对位互套作业的方法，其中，所述第二种光刻机为NIKON步进光刻机。

7.如权利要求6所述的对位互套作业的方法，其中，所述后续光刻还包括两种光刻机之间的对准匹配步骤。

8.如权利要求7所述的对位互套作业的方法，其中，所述对准匹配步骤包括以所述ASML步进光刻机为基准，修正所述NIKON步进光刻机的预对准机器常数。