CN112799279B - 掩膜版 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种掩膜版，包括：中心图案区，包括器件结构的光刻图案；第一图案区，包括第一划片道的光刻图案；以及第二图案区，包括第二划片道的光刻图案，其中，第一图案区与第二图案区分别位于中心图案区的两侧且沿平行方向延伸，第二图案区的光刻图案沿第一设定方向的位移图案与第二图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，第一设定方向与第一图案区的延伸方向垂直。由于第二图案区的光刻图案沿第一设定方向的位移图案与第二图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，防止了前一次光刻步骤经第一图案区形成的光刻图案在后一次光刻步骤中被照射，从而将经第一图案区形成的光刻图案保留在晶圆上。

Description

掩膜版

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及掩膜版。

背景技术

掩膜版(Mask)是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构，再通过曝光过程将图形信息转移到产品基片上。

在相关技术中，需要晶圆的划片道中形成一些非器件结构，因此需要对掩膜版进行一些特殊的设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的掩膜版，防止了前一次光刻步骤经第一图案区形成的光刻图案在后一次光刻步骤中被照射，从而将经第一图案区形成的光刻图案保留在晶圆上。

根据本发明的实施提供的一种掩膜版，包括：中心图案区，包括器件结构的光刻图案；第一图案区，包括第一划片道的光刻图案；以及第二图案区，包括第二划片道的光刻图案，其中，所述第一图案区与所述第二图案区分别位于所述中心图案区的两侧且沿平行方向延伸，所述第二图案区的光刻图案沿第一设定方向的位移图案与所述第一图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，所述第一设定方向与所述第一图案区的延伸方向垂直。

可选地，所述第二图案区不透光。

可选地，还包括：第三图案区，包括第三划片道的光刻图案；以及第四图案区，包括第四划片道的光刻图案，其中，所述第三图案区与所述第四图案区分别位于所述中心图案区的两侧且沿平行方向延伸，所述第一图案区与所述第三图案区的延伸方向相互垂直，所述第四图案区的光刻图案沿第二设定方向的位移图案与所述第三图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，所述第二设定方向与所述第三图案区的延伸方向垂直。

可选地，所述第四图案区不透光。

可选地，所述第一划片道的光刻图案与所述第三划片道的光刻图案包括辅助结构的光刻图案，所述辅助结构的光刻图案用于形成晶圆测试结构和/或晶圆的套刻标记。

可选地，所述中心图案区具有间隔部分以及被所述间隔部分隔开的多个器件区，每个所述器件区分别对应所述器件结构的光刻图案。

可选地，还包括不透光的边框区，以使所述掩膜版上的图案集合被所述边框区封闭式地包围。

可选地，所述第一图案区还包括第一定位图案区，所述第二图案区还包括第二定位图案区，所述第一定位图案区与所述第二定位图案区均透光、且形状和尺寸均一致，所述第一图案区与所述第二图案区的形状和尺寸均一致，所述第一定位图案区在所述第一图案区中所处的位置与所述第二定位图案区在所述第二图案区中所处的位置相同。

可选地，所述第一图案区具有与所述第三图案区重合的第一重合部，还具有与所述第四图案区重合的第二重合部，所述第二图案区具有与所述第三图案区重合的第三重合部，还具有与所述第四图案区重合的第四重合部，其中，所述第一定位图案区的数量为两个，分别位于所述第一重合部与所述第二重合部的中央，所述第二定位图案区的数量为两个，分别位于所述第三重合部与所述第四重合部的中央。

可选地，所述第一重合部、所述第二重合部、所述第三重合部以及所述第四重合部为正方形且尺寸一致，所述第一重合部中除所述第一定位图案区外的区域沿所述第一重合部相互垂直的两条中线被分为四个辅助区，与所述中心图案区相邻的所述辅助区透光，其余所述辅助区不透光，所述第一重合部与所述第二重合部构成的图案为轴对称图案，所述第一重合部与所述第三重合部构成的图案为轴对称图案，所述第一重合部与所述第四重合部构成的图案为中心对称图案。

本发明实施例提供的掩膜版通过设置第一图案区与第二图案区，且第二图案区的光刻图案沿第一设定方向的位移图案与第二图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，防止了前一次光刻步骤经第一图案区形成的光刻图案在后一次光刻步骤中被照射，从而将经第一图案区形成的光刻图案保留在晶圆上。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了相关技术中的掩膜版的结构示意图。

图2a至图2d示出了晶圆的结构示意图。

图3a与图3b示出了采用相关技术中的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。

图4a与图4b示出了本发明第一实施例的掩膜版的结构示意图。

图5a与图5b示出了采用本发明第一实施例的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。

图6a至图6c示出了本发明第二实施例的掩膜版的结构示意图。

图7a与图7b示出了采用本发明第二实施例的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了相关技术中的掩膜版的结构示意图。

如图1所示，相关技术中的掩膜版100包括中心图案区110与围绕中心图案区110的边缘图案区，其中，边缘图案区包括：透光部120、预设图案131以及预设图案132。沿X轴方向，预设图案131位于中心图案区110的一侧，沿Y轴方向，预设图案132位于中心图案区110的一侧，X轴方向垂直于Y轴方向。中心图案区110、预设图案131以及预设图案132均被透光部120包围。

图2a至图2d示出了晶圆的结构示意图，其中，图2a示出了晶圆的平面结构示意图，图2b至图2d示出了图2a中方框10处的放大结构示意图。

如图2a所示，晶圆200具有多个待光刻单元210，且晶圆200的表面涂覆有光刻胶300，每个待光刻单元210的结构相同。如图2b与图2c所示，为了对待光刻单元进行区分，将位于方框10中两个的待光刻单元分别标记为210a与210b。

每个待光刻单元包括器件区211(用于形成器件结构的部分)、沿X轴方向位于器件区211两侧的第一划片道221与二划片道222以及沿Y轴方向位于器件区211两侧的第三划片道223与第四划片道224。其中，第一划片道221与二划片道222平行且均沿Y轴方向延伸，第三划片道223与第四划片道224平行且均沿X轴方向延伸。

为了缩短曝光时间，提高光刻系统的产能，对待光刻单元进行以下设置，沿X轴方向，待光刻单元210a的第一划片道221与相邻的待光刻单元210b的第二划片道222交叠，如图2d所示。同理，沿Y轴方向，待光刻单元的第三划片道223与相邻的待光刻单元的第四划片道224交叠(未示出)。

图3a与图3b示出了采用相关技术中的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。下面将结合图1、图2a至图2d以及图3a与图3b对光刻原理进行说明。

在采用步进扫描光刻工艺对晶圆200进行光刻时，需要在每次光刻步骤中使得掩膜版100与晶圆200上的待光刻单元之一对准。其中，掩膜版的中心图案区110与晶圆的器件区211对应，掩膜版100的边缘图案区与晶圆200的划片道对应，更具体的，预设图案131与第一划片道221对应，预设图案132与第三划片道223对应。

如图3a所示，在对待光刻单元210a进行光刻后，掩膜版100的图案被转移到晶圆的待光刻单元210a中，掩膜版100的透光部120所对应的光刻胶被去除，从而露出光刻胶下方的结构层201。进一步的，对相邻的待光刻单元210b进行光刻后，掩膜版100的图案被转移到晶圆的对待光刻单元210b中，如图3b所示。然而，在待光刻单元210a与待光刻单元210b相交叠的划片道中，与预设图案131对应的光刻图案202被二次曝光，从而被清除。同理，与预设图案132对应的光刻图案也会在后续的光刻步骤中被清除。因此需要对掩膜版进行进一步改进，使得形成在每个待光刻单元中的分别与预设图案131、预设图案132对应的光刻图案被保留。

图4a与图4b示出了本发明第一实施例的掩膜版的结构示意图。

如图4a所示，本发明第一实施例的掩膜版400包括：中心图案区410、第一图案区421以及第二图案区422。参照图2b与图4a，中心图案区410包括器件结构的光刻图案401，中心图案区410与待光刻单元中的器件区211对应。第一图案区421包括第一划片道的光刻图案403a，第一图案区421与待光刻单元中的第一划片道221对应。第二图案区422包括第二划片道的光刻图案404a，第二图案区422与待光刻单元中的第二划片道222对应。其中，沿X轴方向，第一图案区421与第二图案区422分别位于中心图案区410的两侧，且均沿Y轴方向延伸。

进一步参照图4b，本发明第一实施例的掩膜版400还包括：第三图案区423以及第四图案区424。参照图2b与图4b，第三图案区423包括第三划片道的光刻图案403b，第三图案区423与待光刻单元中的第三划片道223对应。第四图案区424包括第四划片道的光刻图案404b，第四图案区424与待光刻单元中的第四划片道224对应。其中，沿Y轴方向，第三图案区423与第四图案区424分别位于中心图案区410的两侧，且均沿X轴方向延伸。

在本实施例的第一图案区421、第二图案区422、第三图案区423以及第四图案区424中，除光刻图案403a、404a、403b和404b之外，其余部分均为透光部402，并且光刻图案404a与404b不透光，均具有光掩蔽功能。光刻图案403a与403b为辅助结构的光刻图案，辅助结构包括晶圆测试结构和/或晶圆的套刻标记，在一些实施例中，光刻图案403a与403b中具有透光区。当然，在一些其他实施例中，光刻图案403a与403b中不具有透光区。光刻图案404a沿X方向(第一设定方向)的位移图案与光刻图案403a不存在交叠的透光区。光刻图案404b沿Y方向(第二设定方向)的位移图案与光刻图案403b不存在交叠的透光区。

在一些具体的实施例中，第一图案区421与第二图案区422的形状、大小均一致，光刻图案403a与光刻图案404a的形状、大小均一致，且光刻图案403a在第一图案区421中的位置与光刻图案404a在第二图案区422中的位置也一致。第三图案区423与第四图案区424的形状、大小均一致，光刻图案403b与光刻图案404b的形状、大小均一致，且光刻图案403b在第三图案区423中的位置与光刻图案404b在第四图案区424中的位置也一致。

在一另些具体的实施例中，第二图案区422均不透光，第二图案区422整体作为光刻图案404a，第四图案区424均不透光，第四图案区424整体作为光刻图案404b。

然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对刻图案403a、404a、403b和404b的形状、大小以及位置关系进行其他设置，但需要满足光刻图案404a沿X方向的位移图案与光刻图案403a不存在交叠的透光区、光刻图案404b沿Y方向的位移图案与光刻图案403b不存在交叠的透光区的条件。

在本实施例中，掩膜版400还包括不透光的边框区430，以使掩膜版400上的图案集合被边框区430封闭式地包围。

图5a与图5b示出了采用本发明第一实施例的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。

在采用步进扫描光刻工艺对晶圆进行光刻时，需要在每次光刻步骤中使得掩膜版400与晶圆200上的待光刻单元之一对准。

在对待光刻单元210a进行光刻后，掩膜版400的图案被转移到晶圆的对待光刻单元210a中，如图5a所示。进一步的，对相邻的待光刻单元210b进行光刻后，掩膜版400的图案被转移到晶圆的对待光刻单元210b中。

由于在与第二划片道相交叠的第一划片道中，经第一图案区形成的图案203被掩膜版400的光刻图案404a保护，以防止被光照射，从而将图案203保留在晶圆200上。同理，经第二图案区形成的光刻图案也会在后续的光刻步骤中被保留。

图6a至图6c示出了本发明第二实施例的掩膜版的结构示意图。

如图6a所示，本发明第二实施例的掩膜版500包括：中心图案区510、第一图案区521以及第二图案区522。参照图2b与图6a，中心图案区510包括器件结构的多个光刻图案501a，中心图案区510与待光刻单元中的器件区211对应。第一图案区521包括第一划片道的光刻图案503a，第一图案区521与待光刻单元中的第一划片道221对应。第二图案区522包括第二划片道的光刻图案504a，第二图案区522与待光刻单元中的第二划片道222对应。其中，沿X轴方向，第一图案区521与第二图案区522分别位于中心图案区510的两侧，且均沿Y轴方向延伸。在本实施例中，中心图案区510还包括间隔部分501b，多个多个光刻图案501a被间隔部分501b隔开，其中，间隔部分501b透光。

进一步参照图6b，本发明第二实施例的掩膜版500还包括：第三图案区523以及第四图案区524。参照图2b与图6b，第三图案区523包括第三划片道的光刻图案503b，第三图案区523与待光刻单元中的第三划片道223对应。第四图案区524包括第四划片道的光刻图案504b，第四图案区524与待光刻单元中的第四划片道224对应。其中，沿Y轴方向，第三图案区523与第四图案区524分别位于中心图案区510的两侧，且均沿X轴方向延伸。

在本实施例中，光刻图案504a与504b不透光，均具有光掩蔽功能。光刻图案503a与503b为辅助结构的光刻图案，辅助结构包括晶圆测试结构和/或晶圆的套刻标记，光刻图案503a与503b被透光部502围绕。在一些实施例中，光刻图案503a与503b中具有透光区。当然，在一些其他实施例中，光刻图案503a与503b中不具有透光区。光刻图案504a沿X方向(第一设定方向)的位移图案与光刻图案503a不存在交叠的透光区。光刻图案504b沿Y方向(第二设定方向)的位移图案与光刻图案503b不存在交叠的透光区。

进一步参照图6a，第一图案区521还包括第一定位图案区505，第二图案区522还包括第二定位图案区506。其中，第一定位图案区505与第二定位图案区506均透光。

进一步参照图图6a至6c，第一图案区521具有与第三图案区523重合的第一重合部531，第一图案区521还具有与第四图案区524重合的第二重合部532。第二图案区522具有与第三图案区523重合的第三重合部533，第二图案区522还具有与第四图案区524重合的第四重合部534。

在一些优选的实施例中，两个第一定位图案区505分别位于第一重合部531与第二重合部532的中心，两个第二定位图案区位506分别位于第三重合部533与第四重合部534的中心。

第一重合部531、第二重合部532、第三重合部533以及第四重合部534为正方形且尺寸一致，第一重合部531中除第一定位图案区505外的区域沿第一重合部531相互垂直的两条中线被分为四个辅助区，与中心图案区510相邻的辅助区透光，其余辅助区不透光，第一重合部531与第二重合部532构成的图案为轴对称图案，第一重合部531与第三重合部532构成的图案为轴对称图案，第一重合部531与第四重合部534构成的图案为中心对称图案。

或者换一种描述，位于第一重合部531中的透光部分502a、位于第二重合部532中的透光部分502b、位于第三重合部533中的透光部分502c以及位于第四重合部534中的透光部分502d均与中心图案区510邻接。在第一至第四重合部相互重合的情况下，每个第一定位图案区505与每个第二定位图案区506均彼此重合，透光部分502a、透光部分502b、透光部分502c以及透光部分502d依次相邻且与第一定位图案区505/第二定位图案区506互补。更优选的，在第一至第四重合部相互重合的情况下，透光部分502a、透光部分502b、透光部分502c以及透光部分502d彼此呈轴对称，或者透光部分502a、透光部分502b、透光部分502c以及透光部分502d构成的图形以重合部中心点呈中心对称。

在本实施例中，掩膜版500还包括不透光的边框区(未示出)，以使掩膜版500上的图案集合被边框区封闭式地包围，除中心图案区510的图案和光刻图案503a与503b外，图案集合的其他部分可由程式自动生成，从而达到方便快捷的目的。

图7a与图7b示出了采用本发明第二实施例的掩膜版对晶圆进行光刻的原理示意图。

在采用步进扫描光刻工艺对晶圆进行光刻时，需要在每次光刻步骤中使得掩膜版500与晶圆200上的待光刻单元之一对准。

在对待光刻单元210a进行光刻后，掩膜版500的图案被转移到晶圆的对待光刻单元210a中，如图7a所示。进一步的，对相邻的待光刻单元210b进行光刻后，掩膜版500的图案被转移到晶圆的对待光刻单元210b中。

由于在与第二划片道相交叠的第一划片道中，经第一图案区形成的光刻图案204被掩膜版500的光刻图案504a保护，以防止被光照射，从而将经图案204保留在晶圆200上。同理，经第二图案区形成的光刻图案也会在后续的光刻步骤中被保留。

在本实施例中，在交叠的第一划片道与第二划片道中，光刻图案与第一定位图案区505对应的部分以及光刻图案与第二定位图案区506对应的部分重合。在交叠的第三划片道与第四划片道中，光刻图案与第一定位图案区505对应的部分以及光刻图案与第二定位图案区506对应的部分重合。

本发明实施例提供的掩膜版在每次光刻步骤中与晶圆上的待光刻单元之一对准，该晶圆上的每个待光刻单元都具有用于形成器件结构的部分、第一划片道以及第二划片道，且相邻的两个待光刻单元的其中一个的第一划片道与另一个的第二划片道交叠，通过在掩膜版中设置分别对应于两条划片道的第一图案区与第二图案区，经掩膜版在晶圆的某一待光刻单元之一中形成光刻图案后，第一图案区的图案被转移到了第一划片道中，之后在相邻的待光刻单元中形成光刻图案的过程中，该掩模板的第二图案区会保护已经在第一划片道中所形成的光刻图案，防止该光刻图案被光照射，从而将经第一图案区形成的光刻图案保留在晶圆上。

其中，用于保护光刻图案的第二图案区不透光，以将相邻待光刻区中交叠的第一划片道与第二划片道完全遮蔽。

或者在对应于相交叠的第一划片道与第二划片道的情况下，第一图案区的透光部分与第二图案区的透光部分互不交叠，从而防止经第一图案区的透光部分形成的光刻图案被二次曝光。

进一步的，晶圆上的每个待光刻单元还具有第三划片道与第四划片道，通过在掩膜版中设置第三图案区与第四图案区，利用第四图案区将经第三图案区形成的光刻图案保留在晶圆上，原理与第一图案区和第二图案区相同。

进一步的，在第一图案区与第二图案区中分别设置第一定位图案区和第二定位图案区，在交叠的第一划片道与第二划片道中，光刻图案与第一定位图案区对应的部分以及光刻图案与第二定位图案区对应的部分相重合，从而便于在完成某一个待光刻区的光刻步骤之后，识别掩膜版与相邻待光刻区的位置是否对准。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种掩膜版，包括：

中心图案区，包括器件结构的光刻图案；

第一图案区，包括与第一划片道相对应的光刻图案；以及

第二图案区，包括与第二划片道相对应的光刻图案，

其中，所述第一图案区与所述第二图案区分别位于所述中心图案区的两侧且沿平行方向延伸，

所述与第一划片道相对应的光刻图案在第一图案区中的位置和所述与第二划片道相对应的光刻图案在第二图案区中的位置一致，且所述第二图案区的光刻图案沿第一设定方向的位移图案与所述第一图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，

在与某一待光刻单元之一相邻的待光刻单元中形成光刻图案的过程中，该掩膜版 的第二图案区会保护已经在第一划片道中所形成的光刻图案；

所述第一设定方向与所述第一图案区的延伸方向垂直；

所述第一图案区和所述第二图案区除光刻图案之外，其余部分均为透光部，并且光刻图案为 不透光。

2.根据权利要求1所述的掩膜版，还包括：

第三图案区，包括第三划片道的光刻图案；以及

第四图案区，包括第四划片道的光刻图案，

其中，所述第三图案区与所述第四图案区分别位于所述中心图案区的两侧且沿平行方向延伸，所述第一图案区与所述第三图案区的延伸方向相互垂直，

所述第四图案区的光刻图案沿第二设定方向的位移图案与所述第三图案区的光刻图案不存在交叠的透光区，

所述第二设定方向与所述第三图案区的延伸方向垂直。

3.根据权利要求2所述的掩膜版，其中，所述第四图案区不透光。

4.根据权利要求2所述的掩膜版，其中，所述第一划片道的光刻图案与所述第三划片道的光刻图案包括辅助结构的光刻图案，所述辅助结构的光刻图案用于形成晶圆测试结构和/或晶圆的套刻标记。

5.根据权利要求1-4任一项所述的掩膜版，其中，所述中心图案区还包括间隔部分，所述器件结构的光刻图案为多个，多个所述器件结构的光刻图案被所述间隔部分隔开。

6.根据权利要求1-4任一项所述的掩膜版，还包括不透光的边框区，以使所述掩膜版上的图案集合被所述边框区封闭式地包围。

7.根据权利要求4所述的掩膜版，其中，所述第一图案区还包括第一定位图案区，所述第二图案区还包括第二定位图案区，

所述第一定位图案区与所述第二定位图案区均透光、且形状和尺寸均一致，

所述第一图案区与所述第二图案区的形状和尺寸均一致，

所述第一定位图案区在所述第一图案区中所处的位置与所述第二定位图案区在所述第二图案区中所处的位置相同。

8.根据权利要求7所述的掩膜版，其中，所述第一图案区具有与所述第三图案区重合的第一重合部，还具有与所述第四图案区重合的第二重合部，

所述第二图案区具有与所述第三图案区重合的第三重合部，还具有与所述第四图案区重合的第四重合部，

其中，所述第一定位图案区的数量为两个，分别位于所述第一重合部与所述第二重合部的中央，所述第二定位图案区的数量为两个，分别位于所述第三重合部与所述第四重合部的中央。

9.根据权利要求8所述的掩膜版，其中，所述第一重合部、所述第二重合部、所述第三重合部以及所述第四重合部为正方形且尺寸一致，

所述第一重合部中除所述第一定位图案区外的区域沿所述第一重合部相互垂直的两条中线被分为四个辅助区，与所述中心图案区相邻的所述辅助区透光，其余所述辅助区不透光，

所述第一重合部与所述第二重合部构成的图案为轴对称图案，

所述第一重合部与所述第三重合部构成的图案为轴对称图案，

所述第一重合部与所述第四重合部构成的图案为中心对称图案。

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