CN115729030A - 带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法。掩膜版上形成有至少一个曝光单元，曝光单元包括位于正中间的管芯区域、位于管芯区域的四周且与管芯区域相邻接的四个划片槽区域以及位于划片槽区域一侧的四个缓冲区域；曝光单元内还形成有光刻自对准精度测量结构，光刻自对准精度测量结构包括多个第一图形和多个第二图形，第一图形位于划片槽区域，第二图形位于缓冲区域，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一水平线上，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一垂直线上，第一图形和第二图形均为中心对称图形。采用本发明可及时发现相邻被曝光单元的偏差，有助于降低返工作业量，提高工艺良率和降低生产成本。

Description

带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，具体涉及光刻工艺，特别是涉及一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法。

背景技术

随着电子信息技术的迅猛发展，对集成电路的设计以及制造工艺提出了更高的要求，例如更高的集成度、不断缩小的关键尺寸(critical dimension，简称CD)、多功能一体化等。光刻工艺作为半导体器件制造过程中唯一生成图案且可返工(rework)的工序，其工艺制程的稳定性及精确性直接影响着产品良率。其中投影光刻机分辨率的提高、CD稳定性控制及套刻精度的控制始终是光刻领域的核心问题以及发展方向。

由于套刻直接影响了后续电路与前层电路之间的对准导通，所以其精度控制要求越来越高，一般每做完一层光刻都需要测量已置于划片槽中的相应套刻标记用以监控与前层对准的好坏，有时对于某些关键层次会测量与前面两层光刻层次的对准效果。进一步地，在单次曝光作业过程中，stepper(步进式)或者scanner(扫描投影)光刻机都是通过逐次步进的方式进行曝光作业，每次曝光形成一个block(曝光单元)，经过多次步进曝光后最终由多个block组成的曝光map会覆盖整个wafer(晶圆)表面，从而实现对整片wafer的曝光。为提高wafer利用率以获得更大的利润，即为了使单片wafer上能产出更多的元器件，要求相邻block间必须紧紧相邻不能留间隙。

因此，单次曝光过程中相邻block间套刻准确是确保当层与前层或后续层次与当层之间套刻准确的前提。在曝光过程中，一方面由于测量精度永远大于机械精度，所以wafer stage(工件台)永远无法精确移动至预期的位置上，即误差无处不在，这种偏差一般较小，都在曝光机台允许的误差范围内，不需要进行停机维护且也无法解决；另一方面，如果wafer stage出现软件或机械故障，那一般带来的位移偏差会超出机台设定的上下限甚至会达到至少数百微米，如果不及时发现并处理，将会导致后续更多的晶圆返工甚至报废。

在每次光刻主工艺步骤(涂胶+曝光+显影)完成后，在划片槽内会同步生成用以监控和测量两个光刻层次生成图形之间套刻精度的套刻图形，通常被称为OVL mark(套刻标记)，其局限性在于，套刻标记只能用于两个不同光刻层次所生成的图形间套刻精度的测量，而无法测量同一光刻层次相邻block间套刻精度的测量。

发明内容

鉴于以上至少一个缺点，本发明的目的在于提供一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法，用于解决现有的套刻标记只能用于两个不同光刻层次所生成的图形间套刻精度的测量，而无法测量同一光刻层次相邻曝光单元间套刻精度的测量等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，所述掩膜版上形成有至少一个曝光单元；其中，各所述曝光单元包括位于正中间的管芯区域、位于所述管芯区域的四周且与所述管芯区域相邻接的四个划片槽区域以及位于所述划片槽区域背离所述管芯区域一侧的四个缓冲区域；所述曝光单元内还形成有光刻自对准精度测量结构，所述光刻自对准精度测量结构包括多个第一图形和多个第二图形，所述第一图形位于所述划片槽区域，所述第二图形位于所述缓冲区域，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一水平线上，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一垂直线上，所述第一图形和第二图形均为中心对称图形。

可选地，所述第一图形的数量等于所述第二图形的数量。

可选地，所述第一图形和第二图形均为4个，4个所述第一图形一一对应位于四个所述划片槽区域，4个所述第二图形一一对应位于四个所述缓冲区域，4个所述第一图形和4个第二图形分别绕所述曝光单元的中心呈中心对称分布，位于右上角的所述第一图形的中心点与位于右下角的所述第二图形的中心点位于同一竖直线上、位于左下角的所述第一图形的中心点与位于左上角的所述第二图形的中心点位于同一竖直线上；位于左上角的所述第一图形的中心点与位于右上角的所述第二图形的中心点与同一水平线上、位于右下角的所述第一图形的中心点与位于左下角的所述第二图形的中心点位于同一水平线上。

可选地，所述划片槽区域的宽度大于等于所述缓冲区域的宽度。

更可选地，所述第一图形为正方形可透光图形，所述第二图形包括透光的方形环状区和位于所述环状区正中间的方形非透光区。

可选地，所述第二图形的非透光区的面积大于等于所述第一图形的面积。

可选地，所述第二图形的环状区的横向尺寸小于等于所述缓冲区域的短边尺寸；所述第一图形的横向尺寸小于所述划片槽区域的短边尺寸。

可选地，所述第一图形的横向尺寸为5μm-30μm；所述第二图形的环状区的横向尺寸为15μm-40μm，非透光区的横向尺寸为10μm-35μm。

可选地，各所述缓冲区域和/或各划片槽区域还形成有互锁定位标记。

更可选地，所述互锁定位标记的形状包括矩形、圆形、三角形和十字架形中的任意一种。

本发明还提供一种光刻方法，所述光刻方法依上述任一方案中所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版进行，所述光刻方法包括采用所述掩膜版于晶圆的同一光刻膜层的被曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构后，通过量测相邻被曝光单元的第一图形中心与第二图形中心的矢量偏移以测量相邻被曝光单元之间的套刻偏差的步骤。

可选地，于同一光刻膜层的被曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构的过程包括，曝光过程中，装载有待曝光晶圆的工件台以所述管芯区域和划片槽区域的尺寸之和作为预设的步进长度进行移动曝光，后一被曝光单元的缓冲区域覆盖至前一被曝光单元的划片槽区域，使得前一被曝光单元的第一图形与下一被曝光单元的第二图形重合或前一被曝光单元的第二图形与下一被曝光单元的第一图形重合，经多次步进曝光得到所述光刻自对准精度测量结构。

如上所述，本发明的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法，具有以下有益效果：采用本发明设计的掩膜版进行光刻时，可在同一膜层的各被曝光单元上形成光刻自对准精度测试结构，也即在同一光刻层次中通过量测相邻被曝光单元之间共有的第一图形中心与第二图形中心的矢量偏移就可测量出相邻被曝光单元之间的套刻偏差，可以实现对曝光机台的软件或机械故障的及时监测，以第一时间发现问题并进行校正，可以最大程度降低返工作业量，有助于提高工艺良率和降低生产成本。

附图说明

图1显示为晶圆表面的被曝光单元的分布示意图。

图2显示为本发明提供的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版的例示性结构示意图。

图3显示为图2中的光刻自对准精度测量结构的第一图形和第二图形的放大示意图。

图4显示为曝光过程中4个相邻曝光单元的相对位置关系图，其中黑色圆圈内的划片槽区域和缓冲区域在曝光时将互相交错重叠。

图5显示为图4中黑色圆圈内的区域在曝光完成后形成的局部图形。

元件标号说明

1 曝光单元

11 管芯区域

12 划片槽区域

13 缓冲区域

14 第一图形

15 第二图形

151 方形环区

152 方形非透光区

161 第一互锁定位标记

162 第二互锁定位标记

2 被曝光单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。

单一晶圆上通常形成有数百甚至数千个器件，各器件对应的区域在光刻工艺中通常被定义为若干被曝光单元(block)1(为与晶圆上的曝光区域与掩膜版上的曝光单元做区分，本说明书中将晶圆上的曝光单元定义为“被曝光单元”，即在光刻过程中这些单元在掩膜版的作用下被曝光)，在步进式或扫描式曝光过程中每次只进行单个或相邻几个block的曝光(每次曝光的block数量取决于使用的掩膜版，即mask的规格)，这些block构成blockmap，具体如图1所示。在每次光刻主工艺步骤(涂胶+曝光+显影)完成后，在划片槽内会同步生成用以监控和测量两个光刻层次生成图形之间套刻精度的套刻图形，通常被称为层间OVL mark(套刻标记)，这种层间OVL mark的局限性在于只能用于两个不同光刻层次所生成的图形间套刻精度的测量，而无法用于同一光刻层次相邻block之间的套刻精度的测量。对此，本申请的发明人在长期的工作中，基于发现的问题，付出大量创造性劳动而提出了一种可用于测量同一光刻层次相邻block之间的套刻精度的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版及光刻方法。

具体地，如图2及3所示，本发明提供一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，所述掩膜版上形成(或者说定义)有至少一个曝光单元1(本申请的掩膜版通常用于步进式曝光，因而曝光单元1一般为单个，当然，根据不同的需要也可以设置为多个)。所述曝光单元1内形成有光刻自对准精度测量结构，在采用该掩膜版进行光刻曝光时，由此可以在同一光刻胶层对应各被曝光单元2的区域形成所述光刻自对准精度测量结构。其中，各所述曝光单元1包括位于正中间的管芯区域11(该区域将对应芯片的有效器件区域)、位于所述管芯区域11的四周且与所述管芯区域11相邻接的四个划片槽区域12(对应晶圆上的划片槽，将晶圆自该区域进行划片即可将晶圆分割成一个个独立的芯片)以及位于所述划片槽区域12背离所述管芯区域11一侧的四个缓冲区域13(缓冲区域13与对应的划片槽区域12相接)。所述光刻自对准精度测量结构包括多个第一图形14和多个第二图形15，所述第一图形14位于所述划片槽区域12，所述第二图形15位于所述缓冲区域13。至少有一第一图形14和第二图形15的中心点位于同一水平线上，至少有一第一图形14和第二图形15的中心点位于同一垂直线上，所述第一图形14和第二图形15均为中心对称图形。采用本发明设计的掩膜版进行光刻时，可在同一膜层的各被曝光单元上形成光刻自对准精度测试结构。最终在晶圆上的各被曝光单元上形成的曝光后的光刻自对准精度测试结构为曝光后第二图形包围曝光后第一图形的重叠结构。通过量测每个重叠结构内的曝光后第二图形中心与曝光后第一图形中心的矢量偏移就可测量出相邻被曝光单元之间的套刻偏差。从而可以实现对曝光机台的软件或机械故障的及时监测，以第一时间发现问题并进行校正，可以最大程度降低返工作业量，有助于提高工艺良率和降低生产成本。

在较佳的示例中，第一图形14的数量和第二图形15的数量相同。在一具体示例中，所述第一图形14和第二图形15均为4个，4个所述第一图形14一一对应位于四个所述划片槽区域12(即每个划片槽区域12仅形成一个所述第一图形14)，4个所述第二图形15一一对应位于四个所述缓冲区域13(即每个缓冲区域13仅形成一个所述第二图形15)，4个所述第一图形14和4个第二图形15分别绕所述曝光单元1的中心呈中心对称分布(即4个第一图形14沿所在曝光单元1的中心在同一周向上均匀间隔分布，4个第二图形15沿所在曝光单元1的中心在同一周向上均匀间隔分布)，位于右上角的所述第一图形14的中心点与位于右下角的所述第二图形15的中心点位于同一竖直线上、位于左下角的所述第一图形14的中心点与位于左上角的所述第二图形15的中心点位于同一竖直线上；位于左上角的所述第一图形14的中心点与位于右上角的所述第二图形15的中心点位于同一水平线上、位于右下角的所述第一图形14的中心点与位于左下角的所述第二图形15的中心点位于同一水平线上。

在较佳的示例中，参考图2所示，若使用直角坐标系将每个曝光单元1进行划分，以单一所述曝光单元1的中心作为原点将该曝光单元1分为4个象限，每个象限中包含一个所述第一图形14和一个所述第二图形15，所述第二图形15置于最外面的所述缓冲区域13，所述第一图形14置于所述划片槽区域12。更具体地，第一象限的所述第二图形15和第二象限的所述第一图形14被定义为第一组OVL mark，第二象限的所述第二图形15和第三象限的所述第一图形14被定义为第二组OVL mark，第三象限的所述第二图形15和第四象限的所述第一图形14被定义为第三组OVL mark，第四象限的所述第二图形15和第一象限的所述第一图形14被定义为第四组OVL mark。并且，需确保第一组OVL mark的所述第二图形15和所述第一图形14的中心在同一水平线上，第三组OVL mark的所述第二图形15和所述第一图形14的中心在同一水平线上，第二组OVL mark的所述第二图形15和所述第一图形14的中心在同一竖直线上，并且第四组OVL mark的所述第二图形15和所述第一图形14的中心在同一竖直线上。作为示例，水平线与图2的X轴线平行，垂直线与图2的Y轴线平行。如图4和5所示(需要特别说明的是，为在单片晶圆上能产出更多的元器件，实际工艺中，相邻的曝光单元1之间必须紧紧相邻而不能留间隙，即真实曝光的时候曝光单元1会相互叠加，没有空白区域，本说明书的附图4是为了形象直观地表达曝光过程中相邻的4个曝光单元1是如何相互叠加形成图5所示的图形，以便于对光刻工艺了解不是很深无法发挥空间想象力的人可以很容易地理解该过程)，曝光过程中，工件台(wafer stage)按照给定的步进长度带动晶圆(晶圆的图形参考图1所示)进行移动曝光，这样相邻曝光单元1之间的划片槽区域和缓冲区域在曝光时将互相交错重叠，即曝光形成晶圆表面的每个被曝光单元时，本发明掩膜版的曝光单元1的缓冲区域13会覆盖至相邻的前一个晶圆表面的被曝光单元的划片槽区域12中。通常，步进长度为一个曝光单元1内的管芯区域11和划片槽区域12沿垂直线方向的尺寸之和或沿水平线方向的尺寸之和，作为示例，水平线方向为图2的X轴线方向，垂直线方向为图2的Y轴线方向。参考前述内容，采用本发明的掩膜版在晶圆表面曝光形成被曝光图形时，属于同一组OVL mark的第一图形14将被置于第二图形15的内部，最终组成晶圆表面的被曝光图形中的一个完整的曝光后的光刻自对准精度测量结构，理论上两者的中心点会重合，形成类似图5中的图形，但实际上因为各种硬件和/或软件方面的原因可能会有偏差，本发明的目的就是为了检测这种偏差是否在工艺允许范围内。

在一示例中，所述第一图形14和第二图形15均为圆形图形，这有助于相邻被曝光单元之间的套刻偏差的检测。

在另一示例中，所述第一图形14和第二图形15均为方形图形，在相邻被曝光单元之间的套刻偏差的检测过程中，便于曝光后的光刻自对准精度测量结构在量测机台上的定位。

在一示例中，所述第一图形14为正方形可透光图形，所述第二图形15包括透光的方形环状区151和位于所述环状区151正中间的方形非透光区152。透光与非透光是指曝光过程中能否被光刻机发射的射线穿透。

在一示例中，所述第二图形15的非透光区152的面积大于等于所述第一图形14的面积。因而理论上当同一组的OVL mark的第一图形14和第二图形15的中心点重合时，第一图形14和第二图形15的边界线并不重合，有助于提高曝光后图形的识别度。

在一示例中，所述第二图形15的环状区151的横向尺寸小于等于所述缓冲区域13的短边尺寸(短边尺寸是指各矩形图形的四条边中相对较短的边的尺寸，当然，如果各图形均为正方形，则各图形的各条边的尺寸均相同，不存在短边与长边的区分)，优选一致，以在有效的缓冲区域13内设置尽可能大的第二图形15；所述第一图形14的横向尺寸小于所述划片槽区域12的短边尺寸，以使第一图形14的边界尽量清晰而更容易被识别。当然，第一图形14的尺寸不能无限制缩小，综合考虑光刻机台的参数和工艺误差容忍度等各种因素，发明人发现，所述第一图形14的横向尺寸较佳地为5-30μm(如无特殊说明，本说明书中在涉及数值范围描述时，均包括端点值)；所述第二图形15的环状区151的横向尺寸较佳地为15-40μm，而非透光区152的横向尺寸较佳地为10-35μm。

作为示例，所述划片槽区域12的宽度大于等于所述缓冲区域13的宽度。需要说明的是，此处的宽度是指所述划片槽区域12和所述缓冲区域13横跨在所述曝光单元的水平中心线或垂直中心线上的尺寸。结合图2所示，所述划片槽区域12的宽度d1指所述划片槽区域12落在所述X轴或Y轴上的尺寸，所述缓冲区域13的宽度d2指所述缓冲区域13落在所述X轴或Y轴上的尺寸，d1大于等于d2，以确保步进曝光过程中，晶圆表面被曝光单元的缓冲区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的划片槽区域重叠，不会延伸至与晶圆表面的相邻的被曝光单元的管芯区域重叠。在其他示例中，掩膜版上的第一图形14还设置在管芯区域11内，掩膜版上的第二图形15仍设置在缓冲区域13，且掩膜版上的划片槽区域12的宽度d1小于掩膜版上的缓冲区域13的宽度d2。步进曝光过程中，晶圆表面被曝光单元的缓冲区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的部分管芯区域产生重叠得到重叠区域，则在相邻两个被曝光单元均完成曝光后，该重叠区域内被曝光的一个第一图形与被曝光的一个第二图形最终组成晶圆表面的被曝光图形中的一个完整的曝光后的光刻自对准精度测量结构，即该曝光后的光刻自对准精度测量结构位于被曝光单元的管芯区域内。

在一示例中，所述缓冲区域13和/或划片槽区域12内还形成有互锁定位标记。在较优的示例中，各缓冲区域13均形成有第一互锁定位标记161，各划片槽区域12内形成有第二互锁定位标记162；所述第一互锁定位标记161和第二互锁定位标记162可较佳地形成于各区域的拐角处。第一互锁定位标记161和第二互锁定位标记162的图形可以相同或不同，两者的形状包括但不限于矩形、圆形、三角形和十字架形中的任意一种。本实施例中，第一互锁定位标记161为矩形环状内设置矩形块的结构，第二互锁定位标记162包括∟型及位于两条直线构成的夹角的中心线上的点。设置互锁定位标记以最终形成于晶圆上的互锁标记是为了便于建CD&OVL(关键尺寸和/或叠对量测)菜单用于定位。若采用图2所示的曝光单元对晶圆进行曝光，则在一示例性曝光过程中，装载有待曝光晶圆的工件台(wafer stage)会按照给定的步进长度进行移动曝光。通常，步进长度为一个曝光单元1内的管芯区域11和划片槽区域12沿垂直线方向的尺寸之和或沿水平线方向的尺寸之和，作为示例，水平线方向为图2的X轴线方向，垂直线方向为图2的Y轴线方向。这样相邻被曝光单元间的划片槽区域和缓冲区域在曝光时将互相交错重叠，即晶圆表面的每个被曝光单元的缓冲区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的划片槽区域重叠，晶圆表面的每个被曝光单元的划片槽区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的缓冲区域重叠。在一示例中，结合图4和图5可知，曝光形成晶圆表面的四个相邻的被曝光单元后，四个被曝光单元的管芯区域之间的被曝光单元的缓冲区域和被曝光单元的划片槽区域互相交错重叠，也即图4圆圈内的四个被曝光的管芯区域内，采用本发明掩膜版进行曝光时，左上角的第二互锁定位标记162会覆盖至右下角的第一互锁定位标记161处，左下角的第二互锁定位标记162会覆盖至右上角的第一互锁定位标记161处，右下角的第二互锁定位标记162会覆盖至左上角的第一互锁定位标记161处，右上角的第二互锁定位标记162会覆盖至左下角的第一互锁定位标记161处，最终在4个被曝光单元的顶角交界处形成完整的被曝光的互锁定位标记，最终得到的结构如图5所示。

作为示例，各所述曝光单元1内同时还可以形成层间对准标记，层间对准标记的具体结构和位置可与现有技术中的层间对准标记相同，只要不与本发明的光刻自对准精度测量结构发生冲突即可，对此不做详细展开。

本发明还提供一种光刻方法，所述光刻方法依上述任一方案中所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版进行，所述光刻方法包括采用所述掩膜版于同一光刻膜层的曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构后，通过量测相邻曝光单元的第一图形中心与第二图形中心的矢量偏移以测量相邻曝光单元之间的套刻偏差的步骤，若发现相邻曝光单元之间的套刻偏差超过预设值，可以停机对设备进行检修和/或对相关晶圆进行返工，若偏差在预设值内，则可接着进行层间套刻精度测量。

在一示例中，于同一光刻膜层的被曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构的过程包括，曝光过程中，装载有待曝光晶圆的工件台以所述管芯区域和划片槽区域的尺寸之和作为预设的步进长度进行移动曝光，后一被曝光单元的缓冲区域覆盖至前一被曝光单元的划片槽区域，即晶圆表面的每个被曝光单元的缓冲区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的划片槽区域重叠，晶圆表面的每个被曝光单元的划片槽区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的缓冲区域重叠，使得被曝光单元的第一图形与下一被曝光单元的第二图形重合或当前被曝光单元的第二图形与下一被曝光单元的第一图形重合，经多次步进得到所述光刻自对准精度测量结构(即属于同一组OVL mark的第一图形将被置于第二图形的内部，这样最终形成了自对准精度测量OVL mark)。

作为示例，装载有待曝光晶圆的工件台(wafer stage)会按照给定的步进长度进行移动曝光，步进长度为掩膜版的一个曝光单元1内的管芯区域11和划片槽区域12沿垂直线方向的尺寸之和或沿水平线方向的尺寸之和。其中，水平线方向为图2的X轴线方向，垂直线方向为图2的Y轴线方向。沿水平线方向移动曝光时，每次步进长度为掩膜版的一个曝光单元1内的管芯区域11和划片槽区域12沿水平线方向的尺寸之和，也即每次步进长度为掩膜版的一个曝光单元1内的管芯区域11沿水平线方向的尺寸加上2*d1，d1为划片槽区域12的宽度。沿垂直线方向移动曝光时，每次步进长度为掩膜版的一个曝光单元1内的管芯区域11和划片槽区域12沿垂直线方向的尺寸之和，也即每次步进长度为掩膜版的一个曝光单元1内的管芯区域11沿垂直线方向的尺寸加上2*d1，d1为划片槽区域12的宽度。通过移动曝光，晶圆表面的前一个被曝光单元形成后，在对晶圆表面的后一个被曝光单元进行曝光的过程中，掩膜版的靠近前一个被曝光单元一侧的缓冲区域13覆盖晶圆表面的前一个被曝光单元的划片槽区域，掩膜版的靠近前一个被曝光单元一侧的划片槽区域12覆盖晶圆表面的前一个被曝光单元的缓冲区域，前后两次曝光结束后在晶圆表面形成两个相邻的被曝光单元。也即，对于晶圆表面的相邻的两个被曝光单元，晶圆表面的前一被曝光单元中的管芯区域与晶圆表面的后一被曝光单元中的管芯区域之间的区域为非管芯区域，该非管芯区域的图形由掩膜版的缓冲区域13和划片槽区域12的两次曝光得到。该非管芯区域内被曝光的一个第一图形与被曝光的一个第二图形最终组成晶圆表面的被曝光图形中的一个完整的曝光后的光刻自对准精度测量结构，即该曝光后的光刻自对准精度测量结构位于被曝光单元的非管芯区域内。理论上，第一图形和第二图形重合后，第一图形应落在第二图形的正中间且两者的中心点重合，但实际上由于硬件和软件上的各种原因，两者的中心点不一定重合，即存在偏移。而本发明就是通过监测这个偏移是否在工艺允许的范围内以实现实时监测。

在其他示例中，掩膜版上的第一图形14还设置在管芯区域11内，掩膜版上的第二图形15仍设置在缓冲区域13，且掩膜版上的划片槽区域12的宽度d1小于掩膜版上的缓冲区域13的宽度d2。步进曝光过程中，晶圆表面被曝光单元的缓冲区域与晶圆表面的相邻的被曝光单元的部分管芯区域产生重叠得到重叠区域，则在相邻两个被曝光单元均完成曝光后，该重叠区域内被曝光的一个第一图形与被曝光的一个第二图形最终组成晶圆表面的被曝光图形中的一个完整的曝光后的光刻自对准精度测量结构，即该曝光后的光刻自对准精度测量结构位于被曝光单元的管芯区域内。

对所述光刻自对准精度测量结构的更多介绍还请参考前述内容，出于简洁的目的不赘述。具体的曝光方法和测量方法与现有技术的层间对准工艺中使用的方法相同，由于此部分内容为本领域技术人员所熟知，具体不做详细展开。由于采用本发明提供的光刻自对准精度结构，使得本发明提供的光刻方法可以实现同一膜层的图形间套刻精度的测量，可以及时发现光刻设备和工艺的不良以及时进行校正，有助于提高生产良率，降低因返工导致的制造成本。

综上所述，本发明提供一种带有光刻自对准精度测量结构及光刻方法。所述掩膜版上形成有至少一个曝光单元；其中，各所述曝光单元包括位于正中间的管芯区域、位于所述管芯区域的四周且与所述管芯区域相邻接的四个划片槽区域以及位于所述划片槽区域背离所述管芯区域一侧的四个缓冲区域；所述曝光单元内形成有光刻自对准精度测量结构，所述光刻自对准精度测量结构包括多个第一图形和多个第二图形，所述第一图形位于所述划片槽区域，所述第二图形位于所述缓冲区域，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一水平线上，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一垂直线上，所述第一图形和第二图形均为中心对称图形。采用本发明设计的掩膜版进行光刻时，可在同一膜层的各曝光单元上形成光刻自对准精度测试结构，通过量测重叠后的第一图形中心与第二图形中心的矢量偏移就可测量出相邻曝光单元之间的套刻偏差，可以实现对曝光机台的软件或机械故障的及时监测，以第一时间发现问题并进行校正，可以最大程度降低返工作业量，有助于提高工艺良率和降低生产成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版上形成有至少一个曝光单元，所述曝光单元包括位于正中间的管芯区域、位于所述管芯区域的四周且与所述管芯区域相邻接的四个划片槽区域以及位于所述划片槽区域背离所述管芯区域一侧的四个缓冲区域，

所述曝光单元内还形成有光刻自对准精度测量结构，所述光刻自对准精度测量结构包括多个第一图形和多个第二图形，所述第一图形位于所述划片槽区域，所述第二图形位于所述缓冲区域，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一水平线上，至少有一第一图形和第二图形的中心点位于同一垂直线上，所述第一图形和第二图形均为中心对称图形。

2.根据权利要求1所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述第一图形的数量等于所述第二图形的数量。

3.根据权利要求2所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述第一图形和第二图形均为4个，4个所述第一图形一一对应位于四个所述划片槽区域，4个所述第二图形一一对应位于四个所述缓冲区域，4个所述第一图形和4个第二图形分别绕所述曝光单元的中心呈中心对称分布，位于右上角的所述第一图形的中心点与位于右下角的所述第二图形的中心点位于同一竖直线上、位于左下角的所述第一图形的中心点与位于左上角的所述第二图形的中心点位于同一竖直线上；位于左上角的所述第一图形的中心点与位于右上角的所述第二图形的中心点与同一水平线上、位于右下角的所述第一图形的中心点与位于左下角的所述第二图形的中心点位于同一水平线上。

4.根据权利要求1所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述划片槽区域的宽度大于等于所述缓冲区域的宽度。

5.根据权利要求4所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述第一图形为正方形可透光图形，所述第二图形包括透光的方形环状区和位于所述环状区正中间的方形非透光区。

6.根据权利要求5所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述第二图形的非透光区的面积大于等于所述第一图形的面积。

7.根据权利要求5所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述第一图形的横向尺寸为5μm-30μm；所述第二图形的环状区的横向尺寸为15μm-40μm，非透光区的横向尺寸为10μm-35μm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版，其特征在于，所述缓冲区域和/或所述划片槽区域还形成有互锁定位标记，所述互锁定位标记的形状包括矩形、圆形、三角形和十字架形中的任意一种。

9.一种光刻方法，其特征在于，所述光刻方法依权利要求1-8任一项所述的带有光刻自对准精度测量结构的掩膜版进行，所述光刻方法包括采用所述掩膜版于晶圆上同一光刻膜层的被曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构后，通过量测相邻被曝光单元的第一图形中心与第二图形中心的矢量偏移以测量相邻被曝光单元之间的套刻偏差的步骤。

10.根据权利要求9所述的光刻方法，其特征在于，于同一光刻膜层的被曝光单元上形成所述光刻自对准精度测量结构的过程包括，曝光过程中，装载有待曝光晶圆的工件台以所述管芯区域和划片槽区域的尺寸之和作为预设的步进长度进行移动曝光，后一被曝光单元的缓冲区域覆盖至前一被曝光单元的划片槽区域，使得前一被曝光单元的第一图形与下一被曝光单元的第二图形重合或前一被曝光单元的第二图形与下一被曝光单元的第一图形重合，经多次步进曝光得到所述光刻自对准精度测量结构。

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