一种掩膜板及掩膜对位方法与流程

本发明实施例涉及半导体光刻领域，尤其涉及一种掩膜板及掩膜对位方法。

背景技术：

晶圆是半导体领域常见的电子元器件，在对晶圆进行刻蚀时，需要光刻图案在晶圆上曝光，将光刻胶涂布在晶片表面后，将晶片放置在掩膜板线性校准器(maskaligner)上进行校准，光刻胶在一定波长光的照射下，发生光化学反应，利用光化学反应中光刻胶在刻蚀液中的溶解度差异，除去不需要的光刻胶，保留部分即为光刻胶图案。

一般来说，光刻图案的位置通过掩膜板上的对位标记和晶圆上的对位标记进行确定，晶圆上具有一组对位标记，掩膜版上也具有一组对位标记，在曝光时，将两组对位标记对位套合，就可以完成对光刻图案位置的确定，或者通过载片台测量定位装置确定晶圆的位置和大小，通过光罩架的测量定位装置确定光罩的位置，利用数学物理的计算方法确定光罩上光刻图案对位于晶圆的中心位置。

现有技术中，当晶圆上没有对位标记时，光刻图案的位置就无法通过两组对位标记套合的方案进行对位；采用物理数学计算的方式进行对位，由于测量要求高，对设备的要求也比较高，通常需要额外的载片台测量定位装置和光罩架的测量定位装置来进行辅助测量，设备成本较高，操作复杂，并且，在设备条件不足的情况下，无法通过人工简单便捷的进行对位。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种掩膜板及掩膜对位方法，目的在于无需在晶圆上设置对位标记，便可以进行掩膜对位，解决了晶圆没有对位标记时，对位不准确，操作复杂的问题。

为达此目的，第一方面，本发明实施例提供了一种掩膜板，该掩膜板包括包括掩膜板本体、位于所述掩膜板本体上的对位标记以及至少两组对位图案组；

所述至少两组对位图案组包括甲对位图案组和乙对位图案组；

所述甲对位图案组至少包括第一甲对位图案和第二甲对位图案，所述第一甲对位图案包括第一甲中心和第一甲边缘点，所述第二甲对位图案包括第二甲中心和第二甲边缘点；所述乙对位图案组至少包括第一乙对位图案和第二乙对位图案，所述第一乙对位图案包括第一乙中心和第一乙边缘点，所述第二乙对位图案包括第二乙中心和第二乙边缘点；

所述第一甲边缘点、所述第二甲边缘点、所述第一乙边缘点和所述第二乙边缘点均位于所述对位标记的边缘上，且所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线经过所述对位标记的中心，所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线经过所述对位标记的中心。

可选地，所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线与所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线垂直。

可选地，所述对位标记为一与晶圆等大的圆形。

可选地，所述对位标记的中心与所述掩膜板本体的中心重合。

可选地，所述第一甲对位图案的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；

所述第二甲对位图案的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；

所述第一乙对位图案的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；所述第二乙对位图案的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种。

第二方面，本发明实施例还提供了一种掩膜对位方法，该掩膜对位方法包括：

提供掩膜板，所述掩膜板包括如上述第一方面所述的的掩膜板；

在晶圆表面涂覆光刻胶，并将所述晶圆放置于曝光机上；所述曝光机包括第一微分旋钮和第二微分旋钮；

调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心的连线与所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线垂直；

调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心点和所述第二乙中线的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心重合。

可选地，调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心的连线与所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线垂直，包括：

首次调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线方向移动，以使所述第一甲边缘点与所述晶圆的边缘重合，记录所述第一微分旋钮的第一刻度值；

再次调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线方向移动，以使所述第二甲边缘点与所述晶圆的边缘重合，记录所述第一微分旋钮的第二刻度值；

根据所述第一刻度值和所述第二刻度值，第三次调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心的连线与所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线垂直。

可选地，根据所述第一刻度值和所述第二刻度值，第三次调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心的连线与所述第一甲中心点和所述第二甲中线的连线垂直；包括：

根据所述第一刻度值x1和所述第二刻度值x2，第三次调节所述第一微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一甲中心和所述第二甲中心的连线方向，朝向所述第一甲中心的方向平移(x2-x1)/2的距离。

可选地，调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心点和所述第二乙中线的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心重合，包括：

首次调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线方向移动，以使所述第一乙边缘点与所述晶圆的边缘重合，记录所述第二微分旋钮的第三刻度值；

再次调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线方向移动，以使所述第二乙边缘点与所述晶圆的边缘重合，记录所述第二微分旋钮的第四刻度值；

根据所述第三刻度值和所述第四刻度值，第三次调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心重合。

可选地，根据所述第三刻度值和所述第四刻度值，第三次调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线方向移动，以使所述晶圆的中心与所述对位标记的中心重合，包括：

根据所述第三刻度值y1和所述第四刻度值y2，第三次调节所述第二微分旋钮，控制所述晶圆沿所述第一乙中心和所述第二乙中心的连线方向，朝向所述第一乙中心的方向平移(y2-y1)/2的距离。

本发明实施例公开的一种掩膜板及掩膜对位方法，当晶圆上没有对位标记时，在掩膜版上的对位标记的边缘位置设置至少两组对位图案，并且每一组对位图案均包括至少两个对位图案，并且每一个对位图案均包括中心和边缘点，通过将每一个对位图案中的边缘点设置在对位标记的边缘，通过设置每一组中的对位图案的中心连接线经过对位标记的中心，方便人工将晶圆的边缘与掩膜板上对位标记的边缘对准，无需在晶圆上设置对位标记，便可以简单方便并准确的进行掩膜对位，而且不需要借助外部设备辅助，操作简单。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种掩模板结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种掩膜对位方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的又一种掩膜对位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。

示例性的，图1是本发明实施例提供的一种掩模版结构示意图，如图1所示，一种掩膜板，包括掩膜板本体1、位于掩膜板本体上的对位标记2以及两组对位图案组；

两组对位图案组包括甲对位图案组3和乙对位图案组4；

甲对位图案组3包括第一甲对位图案31和第二甲对位图案32，第一甲对位图案31包括第一甲中心312和第一甲边缘点311，第二甲对位图案32包括第二甲中心322和第二甲边缘点321；乙对位图案组4包括第一乙对位图案41和第二乙对位图案42，第一乙对位图案41包括第一乙中心412和第一乙边缘点411，第二乙对位图案42包括第二乙中心422和第二乙边缘点421；

第一甲边缘点311、第二甲边缘点321、第一乙边缘点411和第二乙边缘点421均位于对位标记2的边缘上，且第一甲中心312和第二甲中心322的连线经过对位标记2的中心21，第一乙中心412和第二乙中心422的连线经过对位标记2的中心21。

通过设置甲对位图案组3和乙对位图案组4，其中，甲对位图案组3位于掩膜板本体1的水平方向，并且设置甲对位图案组3包括第一甲对位图案31和第二甲对位图案32，方便确定晶圆与掩膜板在水平方向上的位置，乙对位图案组4位于掩膜板本体1的垂直方向，乙对位图案组4包括第一乙对位图案41和第二乙对位图案42，方便确定晶圆与掩膜板在垂直方向的位置，提高掩膜对位的精准度。通过设置第一甲对位图案31中的第一甲中心312与第二甲对位图案32中的第二甲中心322连线经过对位标记2的中心21，设置第一乙对位图案41中的第一乙中心412与第二乙对位图案42中的第二乙中心422连线经过对位标记2的中心21，保证第一甲对位图案31、第二甲对位图案32与对位标记2的中心位于同一直线上，第一乙对位图案41、第二乙对位图案42与对位标记2的中心位于同一直线上，保证对位图案本身精确，设置第一甲对位图案31中的第一甲边缘点311，第二甲对位图案32中的第二甲边缘点312，第一乙对位图案41中的第一乙边缘点411，第二乙对位图案42中的第二乙边缘点412位于对位标记2的边缘上，能够更加贴合晶圆边缘，进一步提高晶圆边缘与对位图案的对位精度。

可选地，第一甲中心312和第二甲中心322的连线与第一乙中心412和第二乙中心422的连线垂直。

设置第一甲中心312和第二甲中心322的连线与第一乙中心412和第二乙中心422的连线垂直，方便了布设甲对位图案组3和乙对位图案组4的相对位置，简化掩膜板的设计流程，简化掩膜对位过程的复杂性。

可选地，对位标记2为一与晶圆等大的圆形。

通过设置对位标记2的大小于晶圆轮廓等大，使得在掩膜对位的过程中，在水平方向上，对准晶圆的一条边，则与该条边对称的另一条边会被对准，在垂直方向上，对准晶圆的一条边，则与该条边对称的另一条边会被对准，在水平方向上或垂直方向上，仅需对准一条边，就可以完成掩膜对位，减少了晶圆在掩膜对位过程中的操作流程，提高工作效率，同时增强了对位标记2与晶圆对位的吻合性，减少掩膜对位时的误差。

可选地，对位标记2的中心21与掩膜板本体1的中心重合。

通过设置对位标记2的中心21与掩膜板本体1的中心重合，使得对位标记2位于掩膜板本体1的中心，使得在掩膜对位过程中，能够快速的确定掩膜板与晶圆的位置，节省掩膜对位时的操作时间，提高掩膜对位效率。

可选，第一甲对位图案31的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；

第二甲对位图案32的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；

第一乙对位图案41的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种；第二乙对位图案42的形状包括圆形、三角形、矩形和平行四边形中的至少一种。

可以理解的是，设置对位图案的图形为圆形、三角形、矩形和平行四边形，保证对位图案与对位标记的相对位置固定，使得对位图案在晶圆上的相对位置也是固定，从而提高掩膜对位的精度。

图2是本发明实施例提供的一种掩膜对位方法的流程图，如图2所示，一种掩膜对位方法，包括：

s101、提供掩膜板，掩膜板包括上述任一项的掩膜板。

采用上述设计的掩膜板，提供掩膜对位的基准，方便使得没有对位标记的晶圆与掩膜板能够精确对位。

s102、在晶圆表面涂覆光刻胶，并将晶圆放置于曝光机上；曝光机包括第一微分旋钮和第二微分旋钮。

晶圆表面涂覆光刻胶，为晶圆之后的光刻工序做准备。

s103、调节第一微分旋钮，控制晶圆沿第一甲中心点和第二甲中线的连线方向移动，以使晶圆的中心与对位标记的中心的连线与第一甲中心点和第二甲中线的连线垂直。

通过调节第一微分旋钮，控制晶圆在第一甲中心点和第二甲中线的连线方向移动，保证在掩膜板不动的情况下，调整晶圆位置，完整掩膜对位，其中，通过人眼观测保证晶圆与对位标记实现对位，操作简单。调整到晶圆的中心与对位标记的中心的连线与第一甲中心点和第二甲中线的连线垂直时，即晶圆在第一甲中心点和第二甲中线的连线的方向上已位于对位标记的中心。

s104、调节第二微分旋钮，控制晶圆沿第一乙中心点和第二乙中线的连线方向移动，以使晶圆的中心与对位标记的中心重合。

基于相同的设计思路，调节第二微分旋钮，在掩膜板本体不动的情况下，调整晶圆的位置，在晶圆的中心与对位标记的中心的连线与第一乙中心点和第二乙中线的连线垂直时，即晶圆在第一乙中心点和第二乙中线的连线的方向上已位于对位标记的中心，此时可以认为晶圆的中心与对位标记的中心已经重合，完成掩膜对位。通过调整第一甲中心点和第二甲中线的连线的方向上晶圆中心与对位标记中心的位置，优先保证晶圆在第一甲中心点和第二甲中线的连线的方向上对位完成，在通过调整第一乙中心点和第二乙中线的连线的方向上晶圆中心与对位标记中心的位置，确定晶圆位于对位标记的中心，操作简单，易于上手，掩膜对位准确，不易产生误差，提高掩膜对位的工作效率，保证掩膜对位的精准度。

另外，可以理解的是，使用显微镜或者光学检测自动化等手段来代替人眼观测的方式，以及采用自动化手段的微分旋钮代替手动微分旋钮也属于本发明实施例保护的范围，

图3是本发明实施例提供的另一种掩膜对位方法的流程图，如图3所示，可选地，

s201、提供掩膜板，掩膜板包括上述任一项的掩膜板。

s202、在晶圆表面涂覆光刻胶，并将晶圆放置于曝光机上；曝光机包括第一微分旋钮和第二微分旋钮。

s203、首次调节第一微分旋钮，控制晶圆沿第一甲中心和第二甲中心的连线方向移动，以使第一甲边缘点与晶圆的边缘重合，记录第一微分旋钮的第一刻度值。

第一次调节第一微分旋钮控制晶圆移动，使得第一甲边缘点与该边缘点对应的晶圆的边缘重合，对准晶圆的第一条边，记录刻度值，为后续计算调整晶圆移动距离提供数据。

s204、再次调节第一微分旋钮，控制晶圆沿第一甲中心和第二甲中心的连线方向移动，以使第二甲边缘点与晶圆的边缘重合，记录第一微分旋钮的第二刻度值。

第二次调节第一微分旋钮，使得第二甲边缘点与该边缘点对应的晶圆的边缘重合，对准晶圆的另一条边，记录刻度值，为后续计算调整晶圆移动距离提供数据。

s205、根据第一刻度值和第二刻度值，第三次调节第一微分旋钮，控制晶圆沿第一甲中心和第二甲中心的连线方向移动，以使晶圆的中心与对位标记的中心的连线与第一甲中心点和第二甲中线的连线垂直。

第一微分旋钮可以控制晶圆在第一甲中心和第二甲中心的连线方向移动，通过第一微分旋钮控制晶圆移动，首先使得第一甲边缘点与第一甲边缘点相近晶圆的边缘重合，再使得第二甲边缘点与第二甲边缘点相近的晶圆的边缘重合，确定晶圆需要移动的距离，提高掩膜对位的严谨性，减小掩膜对位的误差。

s206、根据第一刻度值x1和第二刻度值x2，第三次调节第一微分旋钮，控制晶圆沿第一甲中心和第二甲中心的连线方向，朝向第一甲中心的方向平移(x2-x1)/2的距离。

示例性的，首次调整第一微分旋钮使第一甲边缘点与晶圆的边缘重合，并记录下第一微分旋钮的刻度值x1，第二次调整第一微分旋钮使第二甲边缘点与晶圆的边缘重合，并记录下第一微分旋钮的刻度值x2，此时，晶圆位于第一微分旋钮刻度值为x2的位置处，基于此位置，反向第三次调整第一微分旋钮(x2-x1)/2的距离，此时晶圆的中心与对位标记的中心在第一甲中心和第二甲中心的连线方向上重合。通过第一次和第二次调整第一微分旋钮，确定晶圆相对于对位标记的位置，通过第三次反向调整第一微分旋钮，确定晶圆调整的具体距离，从而减少掩膜对位的误差，提高掩膜对位精度。

s207、首次调节第二微分旋钮，控制晶圆沿第一乙中心和第二乙中心的连线方向移动，以使第一乙边缘点与晶圆的边缘重合，记录第二微分旋钮的第三刻度值。

第一次调节第二微分旋钮控制晶圆移动，使得第一乙边缘点与该边缘点对应的晶圆的边缘重合，对准晶圆的第一条边，记录刻度值，为后续计算调整晶圆移动距离提供数据。

s208、再次调节第二微分旋钮，控制晶圆沿第一乙中心和第二乙中心的连线方向移动，以使第二乙边缘点与晶圆的边缘重合，记录第二微分旋钮的第四刻度值。

第二次调节第二微分旋钮控制晶圆移动，使得第二乙边缘点与该边缘点对应的晶圆的边缘重合，对准晶圆的第一条边，记录刻度值，为后续计算调整晶圆移动距离提供数据。

s209、根据第三刻度值和第四刻度值，第三次调节第二微分旋钮，控制晶圆沿第一乙中心和第二乙中心的连线方向移动，以使晶圆的中心与对位标记的中心重合。

第二微分旋钮可以控制晶圆在第一乙中心和第二乙中心的连线方向移动，通过第二微分旋钮控制晶圆移动，首先使得第一乙边缘点与第一乙边缘点相近晶圆的边缘重合，再使得第二乙边缘点与第二乙边缘点相近的晶圆的边缘重合，确定晶圆需要移动的距离，提高掩膜对位的严谨性，减小掩膜对位的误差。

s210、根据第三刻度值y1和第四刻度值y2，第三次调节第二微分旋钮，控制晶圆沿第一乙中心和第二乙中心的连线方向，朝向第一乙中心的方向平移(y2-y1)/2的距离。

示例性的，首次调整第二微分旋钮使第一乙边缘点与晶圆的边缘重合，并记录下第二微分旋钮的刻度值y1，第二次调整第二微分旋钮使第二乙边缘点与晶圆的边缘重合，并记录下第二微分旋钮的刻度值y2，此时，晶圆位于第二微分旋钮刻度值为y2的位置处，基于此位置，反向第三次调整第二微分旋钮(y2-y1)/2的距离，此时晶圆的中心与对位标记的中心在第一乙中心和第二乙中心的连线方向上重合。通过第一次和第二次调整第二微分旋钮，确定晶圆相对于对位标记的位置，通过第三次反向调整第二微分旋钮，确定晶圆调整的具体距离，从而减少掩膜对位的误差，提高掩膜对位精度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。