專利名稱：光掩模與曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光掩模與曝光方法，尤其涉及一種設(shè)置有多個對準(zhǔn)標(biāo) 記于每一個圖案區(qū)外圍的光掩模與運用此種光掩模的曝光方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝中的光刻工藝是利用光源照射光掩模(photomask)，通過入 射光的反射與穿透，將光掩模中的圖案(image)轉(zhuǎn)移(transfer)至晶片上的感光 材料。 一般來說，光掩模對應(yīng)一個管芯(die)進(jìn)行一次曝光工藝，因此光掩模 必須利用與晶片間的相對移動，依序在晶片中的每一管芯上轉(zhuǎn)移圖案。另 外， 一個完整元件需要數(shù)片光掩模經(jīng)過數(shù)次光刻工藝才能完成。因此，在 每一次執(zhí)行光掩模圖案轉(zhuǎn)移前，必須先做好當(dāng)層(每一管芯間)與各層間 的對準(zhǔn)。
通常，在進(jìn)行光刻工藝前，會先利用光掩模上的對準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)與晶片邊緣區(qū)(edge region)中的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記，使光掩4莫與晶片精確地 位于兩者間正確的疊對(overlay)位置。而后開始曝光工藝，依序在晶片中每 一個管芯(die)上轉(zhuǎn)移光掩模上的圖案。目前，現(xiàn)有的光掩模設(shè)計僅配置四個 對準(zhǔn)標(biāo)記分別位于光掩模的四個角落處。
然而，當(dāng)圖案中心不與光掩模中心重疊時，進(jìn)行光掩模對準(zhǔn)后曝光于 晶片上的圖案信息會有圖案偏移(image shift)、圖案旋轉(zhuǎn)(image rotation)或圖 案大小異常(imagemagnification)的現(xiàn)象。再加上，曝光過程會有對光掩^^加 熱與冷卻的步驟，故當(dāng)光掩模一次次移動至下一個管芯時，會使上述三種 現(xiàn)象更加嚴(yán)重。如此一來，晶片上的每一管芯之間或單一管芯中的多層結(jié) 構(gòu)，因當(dāng)層或各層間的疊對異常，導(dǎo)致晶片報廢或良率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以使光掩模與晶片間對準(zhǔn)更精確的光刻工 藝用的光掩模結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種光刻工藝用的光掩模結(jié)構(gòu)，以避免晶片 報廢，并提高光刻工藝的良率。
本發(fā)明提出一種適用于光刻工藝的光掩模，光掩模至少包括基板、至 少一個圖案區(qū)與多個對準(zhǔn)標(biāo)記。其中，圖案區(qū)位于基板上，且至少其中的 一個圖案區(qū)的圖案區(qū)中心不與基板的基板中心重疊。對準(zhǔn)標(biāo)記位于每一個 圖案區(qū)的周圍的基板上，且其中至少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍一個圖案區(qū)。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，每一個圖案區(qū)的每一邊的配 置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的光掩模中，每一個圖案區(qū)的每一角的配 置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩^f莫中，所有圖案區(qū)的形狀與大小相同。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的光掩模中，所有圖案區(qū)中至少其中的一 個的形狀與其他的圖案區(qū)的形狀不同。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，所有圖案區(qū)中至少其中的一 個的大小與其他的圖案區(qū)的大小不同。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的光掩模中，對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀例如是十字 形、三角形、四邊形或任一多邊形其中之一。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，圖案區(qū)中心為圖案區(qū)的二對 角線的交點。而基板中心為基板的二對角線的交點。
本發(fā)明提出一種適用于晶片的曝光方法，晶片上有感光材料層。此方 法包括先提供光掩模。光掩模包括基板、至少一個圖案區(qū)與多個對準(zhǔn)標(biāo)記。 其中，圖案區(qū)位于基板上，且至少其中的一個圖案區(qū)的圖案區(qū)中心不與基 板的基板中心重疊。對準(zhǔn)標(biāo)記位于每一個圖案區(qū)的周圍的基板上，且其中 至少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍每一個圖案區(qū)。然后，由所有圖案區(qū)中，選定一個
曝光圖案區(qū)。接著，將該光掩模上的曝光圖案區(qū)周圍的每一個對準(zhǔn)標(biāo)記分 別對準(zhǔn)于晶片的邊緣區(qū)中的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記。然后，以投影光學(xué)系統(tǒng)將光掩 模中的曝光圖案區(qū)轉(zhuǎn)換至晶片上的感光材料層上。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，每一個圖案區(qū)的每一邊的配 置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的光掩模中，每一個圖案區(qū)的每一角的配
置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的光掩模中，所有圖案區(qū)的形狀與大小相同。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，所有圖案區(qū)中至少其中的一 個的形狀與其他的圖案區(qū)的形狀不同。
依照本發(fā)明的一實施例所述的光掩模中，所有圖案區(qū)中至少其中的一 個的大小與其他的圖案區(qū)的大小不同。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的曝光方法中，對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀例如是十 字形、三角形、四邊形或任一多邊形其中之一。
依照本發(fā)明的一實施例所述的曝光方法中，圖案區(qū)中心為圖案區(qū)的二 對角線的交點。而基板中心為基板的二對角線的交點。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的曝光方法中，曝光圖案區(qū)包括至少 一個 圖案區(qū)。
依照本發(fā)明的 一 實施例所述的曝光方法中，感光材料層的材料例如是 正光致抗蝕劑、負(fù)光致抗蝕劑或其他適合的感光材料。
本發(fā)明依照光掩模上圖案區(qū)的大小與個數(shù)去設(shè)計且增加光掩模上的對 準(zhǔn)標(biāo)記，因此可精確調(diào)整光掩模與晶片之間的相對位置，以改善圖案偏移、 圖案旋轉(zhuǎn)或圖案大小異常的現(xiàn)象，避免晶片報廢，并提高光刻工藝的良率。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉 優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1是依照本發(fā)明的一實施例所繪示的一種光掩模結(jié)構(gòu)上視示意圖2是依照本發(fā)明的另 一 實施例所繪示的 一種光掩;f莫結(jié)構(gòu)上視示意圖: 圖3是依照本發(fā)明的再一實施例所繪示的一種光掩模結(jié)構(gòu)上視示意圖: 圖4是依照本發(fā)明的又一 實施例所繪示的 一曝光方法的流程圖。 主要元件符號說明 100、 200、 300:光掩模 102、 202、 302:基板 104、 204、 304:基板中心 110、 210、 310:圖案區(qū)
112、 212、 312:圖案中心 120、 220、 320:對準(zhǔn)標(biāo)記 400 ~ 430:步驟
具體實施例方式
為改善現(xiàn)有的光掩模因欲曝光圖案的圖案中心不與光掩模中心重疊， 而使光掩模曝光于晶片上的圖案出現(xiàn)偏移、旋轉(zhuǎn)或大小異常的現(xiàn)象。因此， 本發(fā)明的設(shè)計是于每一個圖案的外圍各配置一個以上的對準(zhǔn)標(biāo)記，依據(jù)所 選定的曝光圖案，使光掩模的對準(zhǔn)標(biāo)記分別準(zhǔn)確對準(zhǔn)晶片的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記， 而調(diào)整光掩模與晶片之間的相對位置。
圖1為依照本發(fā)明的一實施例所繪示的一種光掩模結(jié)構(gòu)上視示意圖。 請參照圖1。光掩模100例如是包括基板102、 一個圖案區(qū)110以及多 個對準(zhǔn)標(biāo)記120?；?02例如是玻璃基板、塑膠基板或是由其他適當(dāng)?shù)目?透光材質(zhì)所形成的基板。圖案區(qū)110位于基板102上，且圖案區(qū)110的圖案 中心112不與基板102的基板中心104重疊。其中，圖案區(qū)中心112為圖案 區(qū)IIO的二對角線的交點，而基板中心104為基板102的二對角線的交點。 圖案區(qū)110中例如是用不透光層、半透光層或是藉由蝕刻基板102而形成 圖案。對準(zhǔn)標(biāo)記120位于圖案區(qū)110的周圍的基板102上，而一個圖案區(qū) 110至少被四個對準(zhǔn)標(biāo)記120包圍。對準(zhǔn)標(biāo)記120的形成方法例如是于基板 102上形成凹槽，如蝕刻基板102。
本實施例是以一光掩模上具有單一圖案區(qū)，且圖案區(qū)的圖案中心與光 掩模的光掩模中心不重疊為例。然而，本發(fā)明的光掩模上的圖案區(qū)的大小 與形狀并不受限于此實施例。此外，對準(zhǔn)標(biāo)記120的形狀也不限定于矩形 結(jié)構(gòu)，其可以是十字形、三角形或其他多邊形。另外，對準(zhǔn)標(biāo)記120的數(shù) 量與位置亦不受限于此實施例，也就是可以是在圖案區(qū)110每一邊的外圍 的任一處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記120,或在圖案區(qū)IIO每一角的外圍的任一 處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記120。
圖2為依照本發(fā)明的另 一 實施例所繪示的 一種光掩模結(jié)構(gòu)上視示意圖。 請參照圖2。光掩模200例如是包括基板202、兩個圖案區(qū)210以及多 個對準(zhǔn)標(biāo)記220?；?02例如是玻璃基板、塑膠基板或是由其他適當(dāng)?shù)目?透光材質(zhì)所形成的基板。圖案區(qū)210位于基板202上，且至少一個圖案區(qū)
210的圖案中心212不與基板202的基板中心204重疊。其中，圖案區(qū)中心 212為每一個圖案區(qū)210的二對角線的交點，而基板中心204為基板202的 二對角線的交點。另外，每個圖案區(qū)210的形狀與大小例如是皆相同。圖 案區(qū)210中例如是用不透光層、半透光層或是藉由蝕刻基板202而形成困 案。對準(zhǔn)標(biāo)記220位于圖案區(qū)210的周圍的基板202上，而每一個圖案區(qū) 210的每一角的外圍配置有兩個對準(zhǔn)標(biāo)記220,且對準(zhǔn)標(biāo)記220可以是兩個 圖案區(qū)210共用。對準(zhǔn)標(biāo)記220的形成方法例如是于基板202上形成凹槽， 如蝕刻基板202。
本實施例是以一光掩模上具有兩個大小相同且形狀相同的圖案區(qū)，且 兩圖案區(qū)的圖案中心與光掩模的光掩模中心不重疊為例。其中，上述光掩 模具有兩個大小相同且形狀相同的圖案區(qū)就是所謂的對稱光掩模。然而， 光掩模200上的圖案區(qū)210的個數(shù)、形狀與大小并不受限于此實施例。另 外，對準(zhǔn)標(biāo)記220的形狀也不限定于矩形結(jié)構(gòu)，其可以是十字形、三角形 或其他多邊形。另外，對準(zhǔn)標(biāo)記220的個數(shù)與位置更不限定于此圖例，可 以是在每一圖案210的每一邊的外圍的任一處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記220， 或在圖案區(qū)210每一角的外圍的任一處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記220。
圖3為依照本發(fā)明的再一實施例所繪示的一種光掩模結(jié)構(gòu)上視示意圖。
請參照圖3。光掩模300例如是包括基板302、四個圖案區(qū)310以及多 個對準(zhǔn)標(biāo)記320。基板302例如是玻璃基板、塑膠基板或是由其他適當(dāng)?shù)目?透光材質(zhì)所形成的基板。圖案區(qū)310位于基板302上，且至少一個圖案區(qū) 310的圖案中心312不與基板302的基板中心304重疊。其中，圖案區(qū)中心 312為每一個圖案區(qū)310的二對角線的交點，而基板中心304為基板302的 二對角線的交點。另外，每個圖案區(qū)310大小可以不同，而其形狀也可以 不同。圖案區(qū)310中例如是用不透光層、半透光層或是藉由蝕刻基板302 而形成圖案。對準(zhǔn)標(biāo)記320位于圖案區(qū)310的周圍的基板302上，而每一 個圖案310的每一角的外圍配置有兩個對準(zhǔn)標(biāo)記320，且對準(zhǔn)標(biāo)記320可以 是相鄰兩個圖案區(qū)310共用。對準(zhǔn)標(biāo)記320的形成方法例如是于基板302 上形成凹槽，如蝕刻基板302。
本實施例是以一光掩模上具數(shù)個圖案區(qū)，但其中至少一個圖案區(qū)的大 小或是形狀與其他圖案區(qū)不同，且任一圖案區(qū)的圖案中心與光掩模的光掩 模中心不重疊為例。其中，上述光掩模具有一圖案區(qū)其大小或是且形狀與
其他圖案區(qū)不相同亦即所謂的不對稱光掩模。然而，光掩模300上的圖案 區(qū)310的個數(shù)、形狀與大小并不受限于此實施例。對準(zhǔn)標(biāo)記320的形狀也 不限定于矩形結(jié)構(gòu)，其可以是十字形、三角形或其他多邊形。另外，對準(zhǔn) 標(biāo)記320的個數(shù)與位置更不限定于此圖例，可以是在每一圖案區(qū)310的每 一邊的外圍的任一處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記320，或在圖案區(qū)310每一角的 外圍的^f壬一處配置至少一個對準(zhǔn)標(biāo)i己320。
圖4為依照本發(fā)明的一實施例所繪示的一種曝光方法的流程圖。此方 法適用于已形成有感光材料層的 一個晶片。
首先，進(jìn)行步驟400。提供一光掩模，此光掩模包括基板、至少一圖案 區(qū)與多個對準(zhǔn)標(biāo)記。其中，圖案區(qū)位于基板上，且至少一個圖案區(qū)的圖案
區(qū)中心不與基板的基板中心重疊。對準(zhǔn)標(biāo)記位于每一個圖案區(qū)的周圍的基 板上，且至少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍一個圖案區(qū)。此光掩模上所有構(gòu)件的配置 與形成方法皆可如圖2至圖4的實施例所述的其中一例，因此于此不再贅 述。
然后，進(jìn)行步驟410。由光掩4莫上所有圖案區(qū)中，選定至少一個圖案區(qū)， 作為此次曝光流程中欲曝光的一個曝光圖案區(qū)。也就是， 一次曝光可以選 定一個以上的圖案區(qū)組合作為被曝光區(qū)域，即上述的曝光圖案區(qū)，且圖案 區(qū)可以位于光掩模中的任意位置。
接著，進(jìn)行步驟420。將光掩模上的曝光圖案區(qū)周圍的每一個對準(zhǔn)標(biāo)記 分別對準(zhǔn)于晶片的邊緣區(qū)中的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記。
隨后，進(jìn)行步驟430。以投影光學(xué)系統(tǒng)將曝光圖案區(qū)中的圖案轉(zhuǎn)換至晶 片上的感光材料層上。其中，投影光學(xué)系統(tǒng)包括光源、聚光透鏡與接物透 鏡等構(gòu)件。感光材料層的材料例如是正光致抗蝕劑、負(fù)光致抗蝕劑或其他 適合的感光材料。
綜上所述，本發(fā)明是于光掩模上每一圖案的每一邊的外圍各配置一個 以上的對準(zhǔn)標(biāo)記，或是每一角的外圍各配置一個以上的對準(zhǔn)標(biāo)記。上述對 準(zhǔn)標(biāo)記的設(shè)計可以應(yīng)用于各種圖案中心不與光掩模中心重疊的光掩模上， 無論是僅具一個圖案或具有多個圖案的光掩模，且無論是圖案于光掩模上 對稱或不對稱。經(jīng)由對準(zhǔn)所選定的圖案區(qū)周圍的對準(zhǔn)標(biāo)記與晶片邊緣的晶 片對準(zhǔn)標(biāo)記，可調(diào)整光掩模與晶片之間的相對應(yīng)位置，以降低光掩模在持 續(xù)膝光過程中，因高溫而造成曝光轉(zhuǎn)印圖案區(qū)的偏移、旋轉(zhuǎn)與曝光轉(zhuǎn)印圖
案區(qū)大小不正常變化。因此晶片上各管芯之間以及每個管芯中的各層構(gòu)件 間的疊對精準(zhǔn)，進(jìn)而避免晶片的報廢，并提高光刻工藝的良率。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作些許的 更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光掩模，適用于光刻工藝，該光掩模包括基板；至少一圖案區(qū)，位于該基板上，至少該些圖案區(qū)其中之一的一圖案區(qū)中心不與該基板的基板中心重疊；以及多個對準(zhǔn)標(biāo)記，位于每一該些圖案區(qū)的周圍的該基板上，其中至少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍每一該些圖案區(qū)。
2. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中每一該些圖案區(qū)的每一邊的配置 至少一該些對準(zhǔn)標(biāo)記。
3. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中每一該些圖案區(qū)的每一角的配置 至少一該些對準(zhǔn)標(biāo)記。
4. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中該些圖案區(qū)的形狀與大小相同。
5. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中至少該些圖案區(qū)其中之一的形狀 與其他該些圖案區(qū)的形狀不同。
6. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中至少該些圖案區(qū)其中之一的大小 與其他該些圖案區(qū)的大小不同。
7. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中該些對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀包括十字形、 三角形、四邊形或任一多邊形其中之一。
8. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中該圖案區(qū)中心為每一該些圖案區(qū) 的二對角線的交點。
9. 如權(quán)利要求1所述的光掩模，其中該基板中心為該基板的二對角線 的交點。
10. —種曝光方法，適用于晶片，其中該晶片上有感光材料層，該方 法包括提供光掩模，該光掩模包括 基板；至少一圖案區(qū)，位于該基板上，至少該些圖案區(qū)其中之一的一圖 案區(qū)中心不與該基板的基板中心重疊；以及多個對準(zhǔn)標(biāo)記，位于每一該些圖案區(qū)的周圍的該基板上，其中至 少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍每一該些圖案區(qū)； 由該些圖案區(qū)中，選定曝光圖案區(qū)；將該光掩模上的該曝光圖案區(qū)周圍的該些對準(zhǔn)標(biāo)記分別對準(zhǔn)于該晶片 的邊緣區(qū)中的多個晶片對準(zhǔn)標(biāo)記；以及轉(zhuǎn)印該曝光圖隸區(qū)至該晶片上的該感光材料層上。
11. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中每一該些圖案區(qū)的每一邊 的配置至少一該些對準(zhǔn)標(biāo)記。
12. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中每一該些圖案區(qū)的每一角 的配置至少一該些對準(zhǔn)標(biāo)記。
13. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該些圖案區(qū)的形狀與大小 相同。
14. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中至少該些圖案區(qū)其中之一 的形狀與其他該些圖案區(qū)的形狀不同。
15. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中至少該些圖案區(qū)其中之一 的大小與其他該些圖案區(qū)的大小不同。
16. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該些對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀包括 十字形、三角形、四邊形或任一多邊形其中之一。
17. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該圖案區(qū)中心為每一該些 圖案區(qū)的二對角線的交點。
18. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該基板中心為該基板的二 對角線的交點。
19. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該曝光圖案區(qū)包括至少一 該些圖案區(qū)。
20. 如權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中該感光材料層的材料包括 正光致抗蝕劑、負(fù)光致抗蝕劑或其他感光材料。
全文摘要
一種適用于光刻工藝的光掩模，光掩模至少包括基板、至少一個圖案區(qū)與多個對準(zhǔn)標(biāo)記。其中，圖案區(qū)位于基板上，且至少其中的一個圖案區(qū)的圖案區(qū)中心不與基板的基板中心重疊。對準(zhǔn)標(biāo)記位于每一個圖案區(qū)的周圍的基板上，且其中至少四個對準(zhǔn)標(biāo)記包圍一個圖案區(qū)。
文檔編號G03F7/004GK101105624SQ200610103090
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者黃啟清 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司