CN113703278A - 具有套刻标记的掩膜版 - Google Patents

Abstract

该发明公开了一种具有套刻标记的掩膜版，包括：本体和位于所述本体上的套刻标记结构，所述套刻标记结构包括第一标记图案和第二标记图案，所述第一标记图案包括多个子套刻图案，所述第二标记图案环绕所述第一标记图案设置且包括多个仿真图案，每个所述仿真图案包围所述第一标记图案的至少一个拐角。根据本发明实施例的具有套刻标记的掩膜版，能够避免套刻标记的边缘损坏，提高套刻对准效果。

Description

具有套刻标记的掩膜版

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种具有套刻标记的掩膜版。

背景技术

在半导体制程中，通常需要经过多次光刻工序，除晶圆第一层图形形成过程中的光刻外，每层图形的光刻都需要测量套刻精度，以便检测当前层光刻图形与前层已形成的图形是否对准；在进行光刻版图设计时，通常将套刻标记等光刻工艺中所需要的图形形成在切割道，然而在对半导体晶圆的单元区域进行刻蚀工艺时，容易对切割道内形成的套刻图案的边缘区域造成损坏，从而影响各层之间的重叠对准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有套刻标记的掩膜版，能够避免套刻标记的损坏，提高套刻对准效果。

根据本发明实施例的具有套刻标记的掩膜版，包括：本体和位于所述本体上的套刻标记结构，所述套刻标记结构包括第一标记图案和第二标记图案，所述第一标记图案包括多个子套刻图案，所述第二标记图案环绕所述第一标记图案设置且包括多个仿真图案，每个所述仿真图案包围所述第一标记图案的至少一个拐角。

根据本发明的一些实施例，所述仿真图案形成为L型。

根据本发明的一些实施例，所述仿真图案包括相互垂直的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段的长度的比值为(9-10)：2。

根据本发明的一些实施例，所述仿真图案形成为“匚”型。

根据本发明的一些实施例，每个所述子套刻图案形成为具有多个平行对齐排布的线条的线条组。

根据本发明的一些实施例，每个所述线条组的线条至少为7个。

根据本发明的一些实施例，所述多个子套刻图案包括沿第一方向延伸且沿第二方向分布的第一线条组和沿所述第二方向延伸且沿所述第一方向分布的第二线条组，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述第一线条组和所述第二线条组在环绕所述第一标记图案的中心位置的方向上交替分布设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一标记图案包括第一层套刻图案和第二层套刻图案，所述子套刻图案为八个且形成为四对所述第一线条组和所述第二线条组，四对所述第一线条组和所述第二线条组在环绕所述第一标记图案的中心位置的方向上交替分布设置，每对所述第一线条组在所述第一方向上对齐间隔开设置，每对所述第二线条组在所述第二方向上对齐间隔开设置，邻近所述中心位置分布的四个所述子套刻图案形成为所述第一层套刻图案，其它四个所述子套刻图案形成为所述第二层套刻图案。

根据本发明的一些实施例，每个所述线条组的线条的长度和间距相等。

根据本发明的一些实施例，相邻所述线条之间的宽度和所述线条的宽度之和为A，所述仿真图案的宽度为B，则A和B满足：A＝B。

根据本发明的一些实施例，所述第一标记图案的外边缘与所述第二标记图案的内边缘之间的最短距离为C，相邻所述仿真图案之间的距离为F，则A＝B＝2C＝2F。

根据本发明的一些实施例，所述第一标记图案在所述第一方向的宽度为D，在所述第二方向的宽度为E，则D和E满足：D＝E。

根据本发明的一些实施例，所述第二标记图案在所述第一方向的宽度为H且在所述第二方向的宽度为G，则G＝H。

根据本发明的一些实施例，所述第一标记图案沿所述第二方向的宽度E、所述第二标记图案在所述第一方向的宽度H、所述第二标记图案在所述第二方向的宽度G以及所述仿真图案的宽度B和所述第一标记图案的外边缘与所述第二标记图案的内边缘之间的最短距离C满足：G＝H＝2B+2C+E。

根据本发明实施例的具有套刻标记的掩膜版，第一标记图案用于套刻对准，第二标记图案可形成为虚设图案，且第二标记图案环绕第一标记图案并设在第一标记图案的外侧，这样在对半导体器件进行光刻时，通过第二标记图案一方面能够增加套刻标记图案的辨识度，另一方面在对半导体器件的单元区域进行刻蚀时，不容易损伤第一标记图案；即便随着半导体尺寸微缩，在光刻过程中可能存在工艺窗口较小的情况，其刻蚀时可能会对设在第一标记图案的外围区域的第二标记图案造成损伤，而避免直接对第一标记图案造成损坏，从而通过第二标记图案能够保护第一标记图案，避免由于第一标记图案损坏而导致光刻无法重叠对准。

第二标记图案可以包括多个仿真图案，多个仿真图案环绕第一标记图案设置且每个仿真图案包围第一标记图案的至少一个拐角，例如如图1所示，第一标记图案形成为正方形，每个仿真图案环绕正方形的至少一个拐角，这样使得每个仿真图案环绕第一标记图案的周向的长度增加，可增强仿真图案的面积，以进一步地保护第一标记图案，也能够增强第二标记图案的结构强度；而且通过形成多个仿真图案，多个仿真图案沿第一标记图案的周向间隔开，这样在涂布光刻胶时，光刻胶通过多个仿真图案的间隙能够自由流出，使得光刻胶涂布更加均匀，同时在对膜层进行刻蚀和清洗时，刻蚀液和清洗液也能够从多个仿真图案的间隙排出，有利于膜层的刻蚀和清洗，减少微粒沉积，减少缺陷的产生。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的具有套刻标记的掩膜版的结构示意图；

图2为根据本发明的另一个实施例的具有套刻标记的掩膜版的结构示意图；

图3为根据本发明的又一个实施例的具有套刻标记的掩膜版的结构示意图；

图4为根据本发明的又一个实施例的具有套刻标记的掩膜版的结构示意图。

附图标记：

100：套刻标记结构；

1：第一标记图案，11：第一线条组，12：第二线条组；

2：第二标记图案，21：仿真图案，22：第一段，23：第二段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种具有套刻标记的掩膜版作进一步详细说明。

半导体器件可具有多个单元区域和切割道，多个单元区域通过切割道划分界定，切割道形成在多个单元区域之间，在半导体器件的制程过程中，通常需要使用多次光刻工艺以将掩膜图案转移到半导体器件上，为了使得各层之间的重叠对准，通常需要进行套刻对准操作，通过形成套刻标记来保证两层光刻图形的对准，套刻标记可对应形成在半导体器件的切割道内。

下面参考附图1-图4描述根据本发明实施例的具有套刻标记的掩膜版。

如图1所示，根据本发明实施例具有套刻标记的掩膜版可以包括本体和位于所述本体上的套刻标记结构100。套刻标记结构100可以包括第一标记图案1和第二标记图案2，第一标记图案1包括多个子套刻图案，第二标记图案2环绕第一标记图案1设置且包括多个仿真图案21，每个仿真图案21包围第一标记图案1的至少一个拐角。

具体地，第一标记图案1可以包括用于形成在半导体器件的不同层的多层图案，这样在对半导体器件进行光刻时，第一标记图案1的部分图案形成在前层，而另一部分图案可形成在后一层，在进行光刻工艺时，通过保持第一标记图案的相对位置的对准，来保证两层光刻图形的对准。第一标记图案1可以包括多个子套刻图案，所述多个子套刻图案用于形成在不同层的图案，可选地，多个子套刻图案可以沿一中心点旋转对称分布。

第二标记图案2环绕第一标记图案1设置，例如，第二标记图案2可以环绕第一标记图案1的外边缘的轮廓设置，在如图1-图4所示的示例中，第一标记图案1整体可形成为方形结构，第二标记图案2形成为环绕第一标记图案1的方框形，第一标记图案1位于第二标记图案2内。

由此，根据本发明实施例的具有套刻标记的掩膜版，第一标记图案1用于套刻对准，第二标记图案2可形成为虚设图案，且第二标记图案2环绕第一标记图案1并设在第一标记图案1的外侧，这样在对半导体器件进行光刻时，通过第二标记图案2一方面能够增加套刻标记图案的辨识度，另一方面在对半导体器件的单元区域进行刻蚀时，不容易损伤第一标记图案1；即便随着半导体尺寸微缩，在光刻过程中可能存在工艺窗口较小的情况，其刻蚀时可能会对设在第一标记图案1的外围区域的第二标记图案2造成损伤，而避免直接对第一标记图案1造成损坏，从而通过第二标记图案2能够保护第一标记图案1，避免由于第一标记图案1损坏而导致光刻无法重叠对准。

第二标记图案2可以包括多个仿真图案21，多个仿真图案21环绕第一标记图案1设置且每个仿真图案21包围第一标记图案1的至少一个拐角，例如如图1所示，第一标记图案1形成为正方形，每个仿真图案21环绕正方形的至少一个拐角，这样使得每个仿真图案21环绕第一标记图案1的周向的长度增加，可增强仿真图案21的面积，以进一步地保护第一标记图案1，也能够增强第二标记图案2的结构强度；而且通过形成多个仿真图案21，多个仿真图案21沿第一标记图案1的周向间隔开，这样在涂布光刻胶时，光刻胶通过多个仿真图案21的间隙能够自由流出，使得光刻胶涂布更加均匀，同时在对膜层进行刻蚀和清洗时，刻蚀液和清洗液也能够从多个仿真图案21的间隙排出，有利于膜层的刻蚀和清洗，减少微粒沉积，减少缺陷的产生。

对于多个仿真图案21的形状，每个仿真图案21的形状可以是相同的，也可以是不同的，在本发明的一些实施例中，如图1所示，每个仿真图案21可形成为L型，这样，每个仿真图案21能够环绕第一标记图案1的一个拐角，多个L型仿真图案21环绕第一标记图案1的周向间隔开设置，从而不仅能够提高每个仿真图案21光刻后形成的图案的应力，而且结构简单，能够增强辨识度，也便于使得多个仿真图案21均采用同一形状的图案，有利于OPC的修正。在如图1所示的示例中，第二标记图案2可以包括四个L型仿真图案21，四个L型仿真图案21形状相同且沿第一标记图案1的周向均匀间隔开设置。

进一步地，所述仿真图案21包括相互垂直的第一段22和第二段23，所述第一段22和所述第二段23的长度的比值为(9-10)：2，如图1所示，即L型仿真图案21包括第一段22和第二段23，第一段22和第二段23的长度不同且第一段22的长度大于第二段23，第一段22的长度L1与第二段23的长度L2比值范围满足9：2～10：2。

在本发明的另一些实施例中，每个仿真图案21可形成为“匚”型，这样每个仿真图案21可环绕第一标记图案1的至少两个拐角，在如图2和图3所示的示例中，第二标记图案2可以包括两个“匚”型仿真图案21，两个“匚”型仿真图案21环绕第一标记图案1的周向且包围第一标记图案1。

在本发明的又一些实施例中，如图4所示，仿真图案21可以形成为包围第一标记图案1的三个拐角的图形，第二标记图案2可以包括一个包围第一标记图案1的三个拐角的图形和一个L型仿真图案21。

在本发明的一些实施例中，每个子套刻图案可形成为具有多个平行对齐排布的线条的线条组，所述多个子套刻图案可形成为多个线条组，其中所述多个线条组中至少一个线条组用于与其它线条组形成在不同光刻层，使得每个子套刻图案能够用于保证光刻时两层光刻图形的对准，如图1-图4所示，所述多个子套刻图案成对设置，每对所述子套刻图案分别用于形成在不同层，每对两个线条组的多个线条分别一一对应，且两个线条组平行设置。

进一步地，多个子套刻图案可以包括沿第一方向延伸且沿第二方向分布的第一线条组11和沿第二方向延伸且沿第一方向分布的第二线条组12，第一方向和第二方向垂直，第一线条组11和第二线条组12在环绕第一标记图案1的中心位置的方向上交替分布设置。

也就是说，第一标记图案1可以包括多个第一线条组11和多个第二线条组12，每个第一线条组11的线条沿第一方向延伸且多个线条沿第二方向平行分布，每个第二线条组12的线条沿第二方向延伸且多个线条沿第一方向平行分布，第一方向和第二方向相互垂直，例如如图1所示，第一方向可为上下方向，第二方向可为左右方向，第一线条组11的线条与第二线条组12的线条相互垂直；多个所述第一线条组11和多个第二线条组12在环绕第一标记图案1的中心位置的方向上交替分布。

进一步地，多个第一线条组11可成对设置且每对第一线条组11用于形成在不同光刻层，多个第二线条组12成对设置且每对第二线条组12用于形成在不同层，成对设置的第一线条组11和成对设置的第二线条组12环绕第一标记图案1的中心位置间隔交替分布。

在本发明的一些实施例中，第一标记图案1可以包括第一层套刻图案和第二层套刻图案，第一层套刻图案和第二层套刻图案分别形成在不同的光刻层，通过第一层套刻图案和第二层套刻图案的对准来实现不同光刻层的对准，第一层套刻图案和第二层套刻图案分别可以包括多个子套刻图案。

具体地，如图1-图4所示，子套刻图案可以为八个且形成为四对第一线条组11和第二线条组12，四对第一线条组11和第二线条组12在环绕第一标记图案1的中心位置的方向上交替分布设置，也就是说，八个子套刻图案形成为八个线条组，八个线条组分别成对设置，且包括两对第一线条组11和两对第二线条组12，每对第一线条组11和每对第二线条组12在环绕第一标记图案1的中心位置的方向上交替分布。

每对第一线条组11在第一方向上对齐间隔开设置，每对第二线条组12在第二方向上对齐间隔开设置，邻近中心位置分布的四个子套刻图案形成为第一层套刻图案，其它四个子套刻图案形成为第二套刻图案，换言之，每对两个的第一线条组11在沿第一方向上对齐平行且间隔开设置，每对两个第一线条组11的多个线条一一对应，每对两个第二线条组12在第二方向上对齐平行且间隔开设置，每对两个第二线条组12的多个线条一一对应，邻近中心位置设置的两个第一线条组11和两个第二线条组12形成为第一层套刻图案，另外两个第一线条组11和两个第二线条组12形成为第二层套刻图案。

可选地，每个线条组的线条的长度和间距相等，也就是说，多个子套刻图案形成的多个线条组的线条间距和线条长度均相等，例如第一线条组11的多个线条的长度和间隔以及宽度均相等，第二线条组12的多个线条的长度和间隔以及宽度均相等，且第一线条组11的线条的长度、间隔和宽度与第二线条组12的相同。

在本发明的一些具体示例中，相邻线条之间的宽度和线条的宽度之和为A，仿真图案21的宽度为B，则A和B满足：A＝B，即仿真图案21的宽度等于线条的宽度和线条间间隔的宽度之和，这样能够避免第二标记图案2的宽度过大而占用切割道的空间，也能够避免第二标记图案的宽度过小而导致第一标记图案1的边缘区域被损坏。

可选地，第一标记图案1的外边缘与第二标记图案2的内边缘之间的最短距离为C，相邻仿真图案21之间的距离为F，则A＝B＝2C＝2F，如图1所示，第一标记图案1形成为方形结构，第二标记图案2形成为环绕方形结构的方框形结构，则仿真图案21的宽度为仿真图案21之间的间隙宽度F的两倍，仿真图案21之间的间隙宽度F与第一标记图案1与第二标记图案2之间的最小距离C相等。

进一步地，第一标记图案1在第一方向的宽度为D，在第二方向的宽度为E，则D和E满足：D＝E，也就是说第一标记图案1在第一方向上的最大宽度与第二方向上的宽度相同，如图1-图4所示，第一标记图案1的外边缘轮廓可形成为正方形。

如图1所示，第二标记图案2在第一方向的宽度为H且在第二方向的宽度为G，则G＝H。第一标记图案1沿第二方向的宽度E、第二标记图案2在第一方向的宽度H、第二标记图案2在第二方向的宽度G以及仿真图案21的宽度B和第一标记图案1的外边缘与第二标记图案2的内边缘之间的最短距离C满足：G＝H＝2B+2C+E。

由此，通过设计限定第一标记图案1沿第二方向的宽度E、第二标记图案2在第一方向的宽度H、第二标记图案2在第二方向的宽度G以及仿真图案21的宽度B和第一标记图案1的外边缘与第二标记图案2的内边缘之间的最短距离C、相邻线条之间的宽度和线条的宽度之和A，仿真图案21的宽度B满足A＝B＝2C＝2F、D＝E且G＝H＝2B+2C+E，使得掩膜版上套刻标记能够形成规则的图形，且结构工艺简单，能够保护套刻标记的同时也便于掩膜版的自动设计和生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，包括：本体和位于所述本体上的套刻标记结构，所述套刻标记结构包括第一标记图案和第二标记图案，所述第一标记图案包括多个子套刻图案，所述第二标记图案环绕所述第一标记图案设置且包括多个仿真图案，每个所述仿真图案包围所述第一标记图案的至少一个拐角。

2.根据权利要求1所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述仿真图案形成为L型。

3.根据权利要求2所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述仿真图案包括相互垂直的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段的长度的比值为(9-10)：2。

4.根据权利要求1所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述仿真图案形成为“匚”型。

5.根据权利要求1所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，每个所述子套刻图案形成为具有多个平行对齐排布的线条的线条组。

6.根据权利要求5所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，每个所述线条组的线条至少为7个。

7.根据权利要求5所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述多个子套刻图案包括沿第一方向延伸且沿第二方向分布的第一线条组和沿所述第二方向延伸且沿所述第一方向分布的第二线条组，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述第一线条组和所述第二线条组在环绕所述第一标记图案的中心位置的方向上交替分布设置。

8.根据权利要求7所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述第一标记图案包括第一层套刻图案和第二层套刻图案，所述子套刻图案为八个且形成为四对所述第一线条组和所述第二线条组，四对所述第一线条组和所述第二线条组在环绕所述第一标记图案的中心位置的方向上交替分布设置，每对所述第一线条组在所述第一方向上对齐间隔开设置，每对所述第二线条组在所述第二方向上对齐间隔开设置，邻近所述中心位置分布的四个所述子套刻图案形成为所述第一层套刻图案，其它四个所述子套刻图案形成为所述第二层套刻图案。

9.根据权利要求7所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，每个所述线条组的线条的长度和间距相等。

10.根据权利要求9所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，相邻所述线条之间的宽度和所述线条的宽度之和为A，所述仿真图案的宽度为B，则A和B满足：A＝B。

11.根据权利要求10所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述第一标记图案的外边缘与所述第二标记图案的内边缘之间的最短距离为C，相邻所述仿真图案之间的距离为F，则A＝B＝2C＝2F。

12.根据权利要求11所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述第一标记图案在所述第一方向的宽度为D，在所述第二方向的宽度为E，则D和E满足：D＝E。

13.根据权利要求12所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述第二标记图案在所述第一方向的宽度为H且在所述第二方向的宽度为G，则G＝H。

14.根据权利要求13所述的具有套刻标记的掩膜版，其特征在于，所述第一标记图案沿所述第二方向的宽度E、所述第二标记图案在所述第一方向的宽度H、所述第二标记图案在所述第二方向的宽度G以及所述仿真图案的宽度B和所述第一标记图案的外边缘与所述第二标记图案的内边缘之间的最短距离C满足：G＝H＝2B+2C+E。

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