CN115903364A

CN115903364A - 一种光刻掩膜及其形成方法

Info

Publication number: CN115903364A
Application number: CN202110943711.2A
Authority: CN
Inventors: 宋春
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本申请提供一种光刻掩膜及其形成方法，所述光刻掩膜包括：透明基板，所述透明基板包括外圈切割道区，所述外圈切割道区包括遮光区和透光区，所述透光区关于所述透明基板的水平中轴线或垂直中轴线对称；第一遮光层，所述第一遮光层位于所述遮光区的透明基板表面；第二遮光层，所述第二遮光层位于所述透光区的部分透明基板表面。本申请提供一种光刻掩膜及其形成方法，在***切割道区的透光区形成互补的第二遮光层，即使两次曝光也不会过量曝光，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

Description

一种光刻掩膜及其形成方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种光刻掩膜及其形成方法。

背景技术

光刻工艺是半导体制造中的一种关键工艺。光刻工艺主要包括：涂抹光刻胶、曝光和显影。其中，在进行曝光时，需要使用掩膜板。

目前的一些光刻掩膜中，针对***切割道区域的设计仍然存在问题。***切割道区域需要曝光的位置会由于双重曝光导致靠近***切割道区域的部分不需要曝光的芯片也被曝光。进而后续刻蚀时会损伤这部分芯片。

因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案。

发明内容

本申请提供一种光刻掩膜及其形成方法，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

本申请的一个方面提供一种光刻掩膜，包括：透明基板，所述透明基板包括外圈切割道区，所述外圈切割道区包括遮光区和透光区，所述透光区关于所述透明基板的水平中轴线或垂直中轴线对称；第一遮光层，所述第一遮光层位于所述遮光区的透明基板表面；第二遮光层，所述第二遮光层位于所述透光区的部分透明基板表面。

在本申请的一些实施例中，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层图案在所述透光区中互补。

在本申请的一些实施例中，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层关于所述透明基板中心对称。

在本申请的一些实施例中，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层位于所述外圈切割道区的外边缘。

在本申请的一些实施例中，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比大于0小于等于50％。

在本申请的一些实施例中，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比为50％。

本申请的另一个方面还提供一种光刻掩膜的形成方法，包括：提供透明基板，所述透明基板包括外圈切割道区，所述外圈切割道区包括遮光区和透光区，所述透光区关于所述透明基板的水平中轴线或垂直中轴线对称；在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层，其中，所述第一遮光层位于所述遮光区的透明基板表面，所述第二遮光层位于所述透光区的部分透明基板表面。

在本申请的一些实施例中，在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层的方法包括溅镀法。

在本申请的一些实施例中，在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层的方法包括：在所述透明基板表面形成遮光材料层；刻蚀所述遮光材料层形成所述第一遮光层和所述第二遮光层。

本申请所述的一种光刻掩膜及其形成方法，在***切割道区的透光区形成互补的第二遮光层，即使两次曝光也不会过量曝光，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。

其中：

图1为一种光刻掩膜的平面结构示意图；

图2为一种光刻掩膜的部分截面结构示意图；

图3至图5为一种对晶圆进行光刻的方法中各步骤的示意图；

图6为本申请实施例所述的光刻掩膜的平面结构示意图；

图7为本申请实施例所述的光刻掩膜的部分截面结构示意图；

图8和图9为本申请一些实施例中所述的光刻掩膜的第二遮光层图案；

图10至图12为本申请实施例所述的对晶圆进行光刻的方法中各步骤的示意图；

图13至图15为本申请实施例所述的光刻掩膜的形成方法中各步骤的示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。

图1为一种光刻掩膜的平面结构示意图。图2为一种光刻掩膜的部分截面结构示意图。图2为沿图1中虚线所做的截面图。

参考图1和图2所示，一种光刻掩膜100包括：透明基板101，所述透明基板101包括主体区110和包围所述主体区110的外圈切割道区120，所述外圈切割道区120包括遮光区122和透光区121，所述透光区121关于所述透明基板101的水平中轴线或垂直中轴线对称(例如图1中的四个透光区分别上下对称和左右对称)；遮光层102，所述遮光层102位于所述遮光区121的透明基板101表面。

使用所述光刻掩膜100进行光刻工艺中的曝光步骤时。待曝光的芯片上与透光区121对应的位置被曝光。待曝光的芯片上与遮光区122对应的位置由于遮光层102的遮挡不被曝光。

图3至图5为一种对晶圆进行光刻的方法中各步骤的示意图。

参考图3所示，提供待曝光的晶圆200。所述晶圆200上包括被切割道210分隔的区域A、区域B、区域C和区域D。其中，每个区域的面积与光刻掩膜100的主体区110的面积相同。切割道210的宽度与光刻掩膜100的外圈切割道区120的宽度相同。

参考图4所示，使用光刻掩膜100对区域A以及包围区域A的切割道210进行曝光。其中，所述晶圆200上与透光区121对应的位置被曝光。所述晶圆200上与遮光区122对应的位置由于遮光层102的遮挡不被曝光。

参考图5所示，使用光刻掩膜100对区域B以及包围区域B的切割道210进行曝光。其中，所述晶圆200上与透光区121对应的位置被曝光。所述晶圆200上与遮光区122对应的位置由于遮光层102的遮挡不被曝光。

依次类推，使用光刻掩膜100分别对剩余的区域C和区域D进行曝光。

参考图5所示，区域A和区域B交界处的切割道210会被曝光两次造成过量曝光。所述过量曝光会导致靠近所述交界处的切割道210的芯片也被曝光，在后续刻蚀时会损伤这部分芯片，影响芯片的可靠性。类似的，区域A和区域C交界处、区域C和区域D交界处、区域B和区域D交界处也会发生上述的情况。

针对上述问题，本申请提供一种光刻掩膜及其形成方法，在***切割道区域的透光区形成互补的第二遮光层，即使两次曝光也不会过量曝光，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

图6为本申请实施例所述的光刻掩膜的平面结构示意图。图7为本申请实施例所述的光刻掩膜的部分截面结构示意图。图7为沿图6中虚线所做的截面图。

参考图6和图7所示，本申请的实施例所述的光刻掩膜300包括：透明基板301，所述透明基板301包括主体区310和包围所述主体区310的外圈切割道区320，所述外圈切割道区320包括遮光区322和透光区321，所述透光区321关于所述透明基板301的水平中轴线或垂直中轴线对称(例如图6中的四个透光区分别上下对称和左右对称)。

在本申请的一些实施例中，所述透明基板301的材料例如为石英玻璃。所述透明基板301为透明材料，可以使任意波长的光线通过。

继续参考图6和图7所示，所述透明基板301包括主体区310和包围所述主体区310的外圈切割道区320。一般来说，一块晶圆上包括若干芯片以及分隔所述若干芯片的切割道。在进行曝光工艺时，由于光刻掩膜的面积远小于整个晶圆的面积，无法一次就对整个晶圆曝光。因此，一般是将整个晶圆分成若干个与光刻掩膜尺寸相当的区域。再使用一张光刻掩膜依次对所述若干区域进行曝光，直到完成整个晶圆的曝光。其中，所述主体区310对应晶圆上的一个区域，所述区域中包括若干个芯片以及切割道。所述外圈切割道区320对应分隔所述若干区域的切割道。

需要说明的是，本申请的技术方案主要与所述外圈切割道区320相关。对于所述主体区310上的结构，本申请不做任何限制。因此，在本申请中，省略了关于所述主体区310上的结构的说明。

在本申请的一些实施例中，所述主体区310上的结构根据实际需求进行设置。

继续参考图6和图7所示，所述外圈切割道区320包括遮光区322和透光区321，所述透光区321关于所述透明基板301的水平中轴线或垂直中轴线对称。

在晶圆上，除了主要形成器件的芯片以外，在制造过程中，切割道上也会形成一些器件(例如用于监控和检测的器件)。因此，切割道上也是需要进行光刻的。

所述外圈切割道区320主要包括遮光区322和透光区321。所述遮光区322对应晶圆切割道上不需要曝光的位置。所述透光区321对应晶圆切割道上需要曝光的位置。需要说明的是，本申请附图6中关于透光区321和遮光区322的设置仅为示范。在实际工艺中，所述透光区和遮光区的相对位置以及数量等也可以是其他情况。

继续参考图6和图7所示，所述光刻掩膜300还包括：第一遮光层302，所述第一遮光层302位于所述遮光区322的透明基板301表面。所述遮光区322对应晶圆切割道上不需要曝光的位置。也就是说遮光区322需要遮挡光线。所述第一遮光层302用于遮挡光线。

在本申请的一些实施例中，所述第一遮光层302为能够遮挡光线的材料，例如金属材料，所述金属材料例如铬。

继续参考图6和图7所示，所述光刻掩膜300还包括：第二遮光层303，所述第二遮光层303位于所述透光区321的部分透明基板301表面。

在本申请的一些实施例中，所述第二遮光层303为能够遮挡光线的材料，例如金属材料，所述金属材料例如铬。

在常规光刻掩膜中(例如图1)，透光区为全部透光的结构。因此在两次曝光时，曝光区会过量曝光。而在本申请的技术方案中，透光区321是部分透光的结构，也就是透光区321的部分区域透光，部分区域不透光。这样即使是双重曝光，每次曝光也只会曝光透光区的一部分区域，两次曝光的区域加起来能够凑齐整个透光区即可。

图8和图9为本申请一些实施例中所述的光刻掩膜的第二遮光层图案。

在本申请的一些实施例中，参考图8所示，位于相互对称位置的透光区321(例如图8中上下对称的两个透光区)的第二遮光层303关于所述透明基板302中心对称。

在本申请的一些实施例中，参考图9所示，位于相互对称位置的透光区321(例如图9中上下对称的两个透光区)的第二遮光层303图案在所述透光区中互补。所述互补指的是相互对称的两个透光区中第二遮光层303的图案组合起来等于透光区的形状。

需要说明的是，图8和图9所示的第二遮光层图案仅为示范。所述第二遮光层的图案也可以是其他任何满足需要的形状。

在本申请的一些实施例中，参考图6所示，位于相互对称位置的透光区321的第二遮光层303位于所述外圈切割道区的外边缘。所述第二遮光层303的面积在所述透光区的占比为50％，也就是位于相互对称位置的透光区321的第二遮光层303的图案既是互补关系又是中心对称关系。

在本申请的一些实施例中，参考图8所示，所述第二遮光层303的面积在所述透光区的占比大于0小于50％。在这种结构中，所述透光区321中被两次曝光的位置靠近透光区的中心位置，不会导致靠近所述外圈切割道区的芯片被曝光。

图10至图12为本申请实施例所述的对晶圆进行光刻的方法中各步骤的示意图。

参考图10所示，提供待曝光的晶圆400。所述晶圆400上包括被切割道410分隔的区域A、区域B、区域C和区域D。其中，每个区域的面积与光刻掩膜300的主体区310的面积相同。切割道410的宽度与光刻掩膜300的外圈切割道区320的宽度相同。每个区域中包括若干芯片和分隔所述若干芯片的切割道(图中未示出)。

需要说明的是，本申请实施例中对晶圆的区域划分仅为示范。实际中，对所述晶圆的区域划分也可以是其他适合的划分。

参考图11所示，使用光刻掩膜300对区域A以及包围区域A的切割道410进行曝光。

参考图12所示，使用光刻掩膜300对区域B以及包围区域B的切割道410进行曝光。

依次类推，使用光刻掩膜300分别对剩余的区域C和区域D进行曝光。

参考图11和图12所示，所述区域A和区域B交界处的切割道410虽然被曝光了两次，但是每次曝光只曝光了透光区的一部分，而两次曝光加起来的区域等于透光区的区域，因此透光区对应的晶圆位置没有被过量曝光。类似的，区域A和区域C交界处、区域C和区域D交界处、区域B和区域D交界处也不会被过量曝光。

本申请所述的一种光刻掩膜，在***切割道区域的透光区形成互补的第二遮光层，即使两次曝光也不会过量曝光，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

图13至图15为本申请实施例所述的光刻掩膜的形成方法中各步骤的示意图。图13至图15为沿图6中虚线所做的截面图。

参考图13所示，提供透明基板501，所述透明基板501包括主体区510和包围所述主体区510的外圈切割道区520，所述外圈切割道区520包括遮光区522和透光区521，所述透光区521关于所述透明基板501的水平中轴线或垂直中轴线对称。

在本申请的一些实施例中，所述透明基板501的材料例如为石英玻璃。所述透明基板501为透明材料，可以使任意波长的光线通过。

继续参考图13所示，所述透明基板501包括主体区510和包围所述主体区510的外圈切割道区520。一般来说，一块晶圆上包括若干芯片以及分隔所述若干芯片的切割道。在进行曝光工艺时，由于光刻掩膜的面积远小于整个晶圆的面积，无法一次就对整个晶圆曝光。因此，一般是将整个晶圆分成若干个与光刻掩膜尺寸相当的区域。再使用一张光刻掩膜依次对所述若干区域进行曝光，直到完成整个晶圆的曝光。其中，所述主体区510对应晶圆上的一个区域，所述区域中包括若干个芯片以及切割道。所述外圈切割道区520对应分隔所述若干区域的切割道。

继续参考图13所示，所述外圈切割道区520包括遮光区522和透光区521，所述透光区521关于所述透明基板501的水平中轴线或垂直中轴线对称。

所述外圈切割道区520主要包括遮光区522和透光区521。所述遮光区522对应晶圆切割道上不需要曝光的位置。所述透光区521对应晶圆切割道上需要曝光的位置。

参考图14和图15所示，在所述透明基板501表面形成第一遮光层502和第二遮光层503，其中，所述第一遮光层502位于所述遮光区的透明基板表面，所述第二遮光层503位于所述透光区的部分透明基板表面。

在本申请的一些实施例中，在所述透明基板501表面形成第一遮光层502和第二遮光层503的方法包括：参考图14所示，在所述透明基板501表面形成遮光材料层504；参考图15，刻蚀所述遮光材料层504形成所述第一遮光层502和所述第二遮光层503。

在本申请的一些实施例中，在所述透明基板501表面形成遮光材料层504的方法包括溅镀法。

在本申请的一些实施例中，所述第一遮光层502为能够遮挡光线的材料，例如金属材料，所述金属材料例如铬。

在本申请的一些实施例中，所述第二遮光层503为能够遮挡光线的材料，例如金属材料，所述金属材料例如铬。

在常规光刻掩膜中(例如图1)，透光区为全部透光的结构。因此在两次曝光时，曝光区会过量曝光。而在本申请的技术方案中，透光区521是部分透光的结构，也就是透光区521的部分区域透光，部分区域不透光。这样即使是双重曝光，每次曝光也只会曝光透光区的一部分区域，两次曝光的区域加起来能够凑齐整个透光区即可。

在本申请的一些实施例中，位于相互对称位置的透光区521的第二遮光层503位于所述外圈切割道区的外边缘。所述第二遮光层503的面积在所述透光区的占比为50％，也就是位于相互对称位置的透光区521的第二遮光层503的图案既是互补关系又是中心对称关系。

在本申请的一些实施例中，所述第二遮光层503的面积在所述透光区的占比大于0小于50％。在这种结构中，所述透光区521中被两次曝光的位置靠近透光区的中心位置，不会导致靠近所述外圈切割道区的芯片被曝光。

本申请提供一种光刻掩膜及其形成方法，在***切割道区域的透光区形成互补的第二遮光层，即使两次曝光也不会过量曝光，可以避免靠近***切割道区域的芯片被刻蚀，避免对芯片造成损伤。

综上所述，在阅读本申请内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

应当理解，本实施例使用的术语″和/或″包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作″连接″或″耦接″至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。

类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件″上″时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语″直接地″表示没有中间元件。还应当理解，术语″包含″、″包含着″、″包括″或者″包括着″，在本申请文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。

此外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

Claims

1.一种光刻掩膜，其特征在于，包括：

透明基板，所述透明基板包括外圈切割道区，所述外圈切割道区包括遮光区和透光区，所述透光区关于所述透明基板的水平中轴线或垂直中轴线对称；

第一遮光层，所述第一遮光层位于所述遮光区的透明基板表面；

第二遮光层，所述第二遮光层位于所述透光区的部分透明基板表面。

2.如权利要求1所述的光刻掩膜，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层图案在所述透光区中互补。

3.如权利要求1所述的光刻掩膜，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层关于所述透明基板中心对称。

4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层位于所述外圈切割道区的外边缘。

5.如权利要求4所述的光刻掩膜，其特征在于，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比大于0小于等于50％。

6.如权利要求5所述的光刻掩膜，其特征在于，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比为50％。

7.一种光刻掩膜的形成方法，其特征在于，包括：

提供透明基板，所述透明基板包括外圈切割道区，所述外圈切割道区包括遮光区和透光区，所述透光区关于所述透明基板的水平中轴线或垂直中轴线对称；

在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层，其中，所述第一遮光层位于所述遮光区的透明基板表面，所述第二遮光层位于所述透光区的部分透明基板表面。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层图案在所述透光区中互补。

9.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层关于所述透明基板中心对称。

10.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，位于相互对称位置的透光区的第二遮光层位于所述外圈切割道区的外边缘。

11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比大于0小于等于50％。

12.如权利要求11所述的形成方法，其特征在于，所述第二遮光层的面积在所述透光区的占比为50％。

13.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层的方法包括溅镀法。

14.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述透明基板表面形成第一遮光层和第二遮光层的方法包括：

在所述透明基板表面形成遮光材料层；

刻蚀所述遮光材料层形成所述第一遮光层和所述第二遮光层。