光刻版框架及其制造方法与流程

1.本技术涉及半导体生产技术领域，具体而言，涉及一种光刻版框架及其制造方法。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，光刻机设备不断更新，在生产制造中，产品的不同光刻层需要搭配使用新型号的高分辨率光刻机和旧型号的光刻机，以实现先进光刻机只加工高精度要求的光刻刻次，物尽其用，旧型号的光刻机进行线条精度要求不严格的光刻刻次的加工，搭配使用降低成本投入，达到经济效益最优化。而在此过程中，以一种典型的光刻机设备系列为例，新型号光源248nm波长以下的光刻机曝光视场一般为25mm*33mm，光源为365nm波长以上的i线/g线光刻机一般为22mm*22mm、20mm*20mm、15mm*15mm曝光视场，目前各产线光刻机的搭配使用方式不够理想，而影响生产成本以及光刻机的利用率。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中的上述不足，本技术的目的在于提供一种光刻版框架及其制造方法。
4.本发明的第一方面，提供了一种光刻版框架，适用于至少两种具有不同曝光视场面积的光刻机，所述光刻版框架包括阵列排列的s*t个子框架单元，其中：
5.至少两种所述光刻机中的第k种光刻机的曝光视场面积被定义为sk＝ak*bk，ak为所述第k种光刻机的曝光视场的宽度尺寸，bk为所述第k种光刻机的曝光视场的长度尺寸，所述第k种光刻机的曝光视场可容纳的芯粒区域数量为nk＝n
xk
*n
yk
，n
xk
＝itn(ak/x)，n
yk
＝itn(bk/y)，x为所述芯粒区域的宽度尺寸，y为所述芯粒的长度尺寸；
6.所述子框架单元的宽度尺寸为n
x
*x，子框架单元的长度尺寸为ny*y，所述n
x
为n
xk
的最大公约数，ny为n
yk
的最大公约数；
7.所述光刻版框架的宽度为n
x
*x*s且n
x
*x*s＜ak，所述光刻版框架的长度为ny*y*t且ny*y*t＜bk。
8.在一种可能的实施方式中，所述光刻版框架以所述子框架单元为基础版图区域，所述基础版图区域内的横向划片线和纵向划片线上设有对位标记。
9.在一种可能的实施方式中，所述横向划片线和所述纵向划片线上还设有测试标记。
10.在一种可能的实施方式中，所述ak的取值为15mm-25mm，所述bk的取值为17.5mm-33mm。
11.在一种可能的实施方式中，所述ak的取值为15mm、15.5mm、18mm、22mm、24.5mm或25mm，所述bk的取值为17.5mm、18mm、20.2mm、25.2mm、32.5mm或33mm。
12.在一种可能的实施方式中，所述x的取值为0.1mm-1.8mm，所述y的取值为0.1mm-2mm。
13.在一种可能的实施方式中，所述x的取值为0.1、0.7、0.9、1.4、1.7、2.0，所述y的取
值为0.1、0.6、0.8、1.3、1.5、1.8。
14.一种光刻版制造方法，所述方法包括：
15.确定所述光刻版框架所适用的至少两种不同光刻机中的每种光刻机的曝光视场面积，其中，所述曝光视场面积被定义为sk＝ak*bk，ak为所述至少两种不同光刻机中第k种光刻机的曝光视场的宽度尺寸，bk为所述第k种光刻机的曝光视场的长度尺寸，所述第k种光刻机的曝光视场可容纳的芯粒数量为nk＝n
xk
*n
yk
，n
xk
＝itn(ak/x)，n
yk
＝itn(bk/y)；
16.确定被各所述光刻机加工的芯粒的尺寸参数x和y，x为所述芯粒的宽度尺寸，y为所述芯粒的长度尺寸；
17.设定n
xk
的最大公约数n
x
为最小框架单元中横向排布的芯粒数量，设定n
yk
的最大公约数ny为最小框架单元中纵向排布的芯粒数量；
18.在一基板的横向和纵向上分别制作形成阵列排列的s*t个子框架单元形成光刻版框架，所述子框架单元的宽度尺寸为n
x
*x、长度尺寸为ny*y。
19.在一种可能的实施方式中，所述在一基板的横向和纵向上分别制作形成阵列排列的s*t个子框架单元形成光刻版框架，包括：
20.在所述基板上形成遮光层，然后在所述遮光层上制作所述子框架单元形成所述光刻版框架。
21.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
22.将所述光刻版框架上的子框架单元作为基础版图区域，并在所述基础版图区域内的横向划片线和纵向划片线上设置对位标记和测试标记。
23.相对于现有技术而言，本技术实施例在将光刻版框架的设计过程中，基于不同光刻机的不同视场，引入子框架单元(最小框架单元)概念，根据各个不同的光刻机视场分别在横向和纵向可排布的芯粒数量的最大公约数确定最小框架单元的尺寸，然后将子框架单元通过在横向和纵向平移复制的方式得到最终的光刻版框架。
24.如此，可以在不牺牲光刻机使用的最大曝光视场的前提下，通过光刻版框架的设计优化，实现高自由度的不同视场光刻机之间的匹配使用。同时，不同视场光刻机匹配使用过程中不需要进行复杂的计算，按照各自的框架进行程序编辑即可，进而使得本技术的光刻版框架的实用性更强，可以跨多个曝光视场匹配使用光刻机，使得光刻机产能利用率能够得到有效的提升。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本技术实施例提供的光刻版框架的结构示意图；
27.图2为光刻机视场与芯片匹配状态示意图；
28.图3为芯粒区域的尺寸示意图；
29.图4为所述光刻版框架所包括的子框架单元的尺寸示意图；
30.图5为本技术实施例提供的光刻版框架的制造方法流程图；
31.图6为光刻版的可能的结构示意图；
32.图标：100-光刻版框架、101-子框架单元、1011-芯粒区域、1012-对位标记、1013-测试标记、200-光刻机视场、300芯片-、301-芯粒、400-基板、401-遮光层。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
38.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
40.基于前述背景技术中所提及的技术问题，发明人经研究发现，常见的光刻机作业场景一般包括下述三种情况。
41.第一种是在各型号光刻机的最大曝光视场下作业，不同曝光视场的光刻机之间不进行搭配使用。即便同一种产品制作了两种曝光视场的光刻版，由于版图设计时没有考虑兼容性，投入的产品一但经过首层曝光，由于图形对准问题，就不能够在其他的曝光视场对准曝光。此种条件下虽然光刻机产能利用率高，但是一方面使用了高精度光刻机进行了低精度的生产，整体生产成本高；另一方面生产时排产单一，不能够实现灵活切换视场作业。
42.第二种是各种型号光刻机灵活搭配生产，实现了产品灵活排产需求。但是为解决不同视场之间的图形对准匹配作业问题，统一采取了最小曝光视场的面积制作光刻版。目
前一般不会跨3个视场同时使用，例如：25视场的光刻机只会和22视场的光刻机搭配使用，此时考虑复杂的图形套准问题，将25视场的光刻机只利用22视场的有效面积，损失了25视场光刻机的生产效率；如果跨越3个视场使用，25视场、22视场、20视场同时使用，则只会使用20视场面积为基准，光刻机生产效率损失更多。
43.以上两种使用方法，生产成本或利用率均会受损，损失半导体生产线的利益。
44.第三种是实现了不同视场最大产能下搭配作业，但是需要不同视场的芯粒区域的数量存在最小公倍数关系，且在芯片尺寸排布条件下，要求最大一行shot的数量》最小公倍数/芯粒区域数量，此方法仅适用于特定条件的产品，且在不同光刻机匹配时，程序编辑需要复杂的相位移和挡板位置计算，还需要选定特殊的有效shot才能实现。其中，shot是指曝光过程中，以光刻版为单位，在芯片上的一次投射面积区域称为一个shot,芯片中间的shot全部投影到芯片上，称为完整shot,芯片边缘位置的shot只有一部分投影到芯片上，称为不完整shot(shot又可以称为block)。
45.假设使用前述方法制造芯粒区域尺寸为1.8mm*2mm的产品的光刻版，该产品各层光刻的cd(关键尺寸)分别为：
[0046][0047][0048]
1)若执行前述提及的第一种方法，为满足产品最小线条0.25um的工艺需求，所有层均使用25视场光刻机，但25视场光刻机价格昂贵，芯片的生产成本将大大增加，其劣势不言而喻。
[0049]
2)若执行背景技术中提及的第二种方法，为实现各种视场的光刻机可以自由搭配，需要牺牲大的曝光视场的利用率，统一采用小视场的面积进行设计，而针对同一种8寸面积的芯片来说，设步进式光刻机需要重复步进曝光的次数n，则：n＝s8寸芯片/s单次曝光面积(定义为shot)
[0050]
很容易知道，针对同一台光刻机来说，光刻机的产能与单片重复步进曝光的次数是呈反比的，所以牺牲大的曝光视场的用于率，统一采用小视场的面积进行设计这种方法会大大降低光刻机的产能。
[0051]
3)第三种方法更是复杂，只适用于少数特定产品，不具有普适性。
[0052]
基于上述问题的发现，本技术第一方面提供一种光刻版框架，适用于至少两种具有不同曝光视场面积的光刻机，参见图1，所述光刻版框，100包括阵列排列的s*t个子框架
单元101。
[0053]
示例性的，参见图2，至少两种所述光刻机中的第k种光刻机的曝光视场面积被定义为sk＝ak*bk，ak为所述第k种光刻机的曝光视场200的宽度尺寸，单位可以是mm；bk为所述第k种光刻机的曝光视场的长度尺寸，单位可以是mm。所述第k种光刻机的曝光视场200可容纳的芯粒区域1011数量为nk＝n
xk
*n
yk
，n
xk
＝itn(ak/x)，即对ak/x向下取整，n
yk
＝itn(bk/y)，即对bk/y向下取整，参见图3，x为所述芯粒区域1011的宽度尺寸，y为所述芯粒的长度尺寸。
[0054]
参见图4，所述子框架单元101的宽度尺寸为n
x
*x，子框架单元101的长度尺寸为ny*y，所述n
x
为n
xk
的最大公约数，ny为n
yk
的最大公约数。
[0055]
所述光刻版框架100的宽度为n
x
*x*s且n
x
*x*s＜ak，所述光刻版框架100的长度为ny*y*t且ny*y*t＜bk。
[0056]
在一种可能的实施方式中，所述光刻版框架100以所述子框架单元101为基础版图区域，所述基础版图区域内的横向划片线和纵向划片线上设有对位标记1012。所述对位标记1012用以使光刻版上的图形与待加工的芯片对准。
[0057]
在一种可能的实施方式中，所述横向划片线和所述纵向划片线上还设有测试标记1013。所述测试标记1013用以测试光刻机是否正常工作。
[0058]
在一种可能的实施方式中，所述ak的可能的取值为15mm-25mm，所述bk的取值为17.5mm-33mm。
[0059]
在一种可能的实施方式中，所述ak可能的取值为15mm、15.5mm、18mm、22mm、24.5mm或25mm，所述bk可能的取值为17.5mm、18mm、20.2mm、25.2mm、32.5mm或33mm。
[0060]
在一种可能的实施方式中，所述x可能的取值为0.1mm-1.8mm，所述y可能的取值为0.1mm-2mm。
[0061]
在一种可能的实施方式中，所述x可能的取值为0.1mm、0.7mm、0.9mm、1.4mm、1.7mm、2.0mm，所述y可能的取值为0.1mm、0.6mm、0.8mm、1.3mm、1.5mm、1.8mm。
[0062]
基于前述的光刻版框架，在本技术的第二方面，还提供一种光刻版框架的制造方法包括下述的步骤s100-s400。下面对该方法进行示例性介绍。
[0063]
步骤s100，确定所述光刻版框架所适用的至少两种不同光刻机中的每种光刻机的曝光视场面积。其中，所述曝光视场面积被定义为sk＝ak*bk，ak为所述至少两种不同光刻机中第k种光刻机的曝光视场的宽度尺寸，bk为所述第k种光刻机的曝光视场的长度尺寸，所述第k种光刻机的曝光视场可容纳的芯粒数量为nk＝n
xk
*n
yk
，n
xk
＝itn(ak/x)，n
yk
＝itn(bk/y)，x为所述芯粒的宽度尺寸，y为所述芯粒的长度尺寸。
[0064]
步骤s200，确定被各所述光刻机加工的芯粒的尺寸参数x和y，其中，x为所述芯粒的宽度尺寸，y为芯粒的长度尺寸。本实施例中，所述尺寸的度量单位可以是毫米(mm)、微米(um)、纳米(nm)等，但不限于此。
[0065]
步骤s300，设定n
xk
的最大公约数n
x
为最小框架单元中横向排布的芯粒数量，设定n
yk
的最大公约数ny为最小框架单元中纵向排布的芯粒数量，所述芯粒的尺寸参数x和y确定各所述光刻机的曝光视场可容纳的芯粒数量nk＝n
xk
*n
yk
，其中n
xk
＝itn(ak/x)，n
yk
＝itn(bk/y)。
[0066]
步骤s400，在一基板的横向和纵向上分别制作形成多个子框架单元，得到所述光刻版框架，其中，所述子框架单元的宽度尺寸为n
x
*x、长度尺寸为ny*y，其中，所述所述n
x
为nxk
的最大公约数，ny为n
yk
的最大公约数。例如，可以基于所述基板在横向和纵向上通过平移、复制子框架单元的方式形成包括阵列排列的s*t个子框架单元的光刻版框架。
[0067]
示例性地，参见图5和图6所示，在步骤s400中，可以提供一镀有遮光层401的基板400。所述遮光层401可以包括，但不限于铬膜氧化铁硅化钼硅、乳胶等，所述基板400可以包括，但不限于玻璃基板、透明树脂基板。
[0068]
然后，在所述遮光层401上制作所述阵列排列的s*t个子框架单元形成如前所述光刻版框架100。
[0069]
进一步地，在上述内容的基础上，在一种可能的实施方式中，本实施例中，还可以以所述光刻版框架100上的子框架单元作为基础版图区域，并在所述基础版图区域内的横向划片线和纵向划片线上设置如图4所述的对位标记1012和测试标记1013。
[0070]
下面，以本实施例的光刻版框架适用于15视场、20视场、22视场、25视场四种不同曝光市场的光刻机为例，对上述的光刻版框架制造方法进行示例性说明。其中，所述15视场的曝光面积为15mm*17.5mm、20视场的曝光面积为18mm*20.2mm、22视场的曝光面积为22mm*25.2mm、25视场的曝光面积为25mm*33mm，被加工的芯粒尺寸x＝1.8mm，y＝2mm。
[0071]
首先，计算各个视场的光刻机能够容纳的芯粒数量，15视场的光刻机能够容纳的芯粒数量为n
15
＝n
15x
*n
15y
＝itn(15/x)*itn(17.5/y)＝8*8，20视场的光刻机能够容纳的芯粒数量为n
20
＝n
20x
*n
20y
＝itn(18/x)*itn(20.2/y)＝10*10，22视场的光刻机能够容纳的芯粒数量为n
22
＝n
22x
*n
22y
＝itn(22/x)*itn(25.2/y)＝12*12，25视场的光刻机能够容纳的芯粒数量为n
25
＝n
25x
*n
25y
＝itn(25/x)*itn(33/y)＝12*16。
[0072]
然后，取n
15x
、n
20x
、n
22x
和n
25x
的最大公约数(2)作为子框架单元横向排布的芯粒数量nx，取n
15y
、n
20y
、n
22y
和n
25y
的最大公约数(2)作为子框架单元纵向排布的芯粒数量ny。
[0073]
接着，所述子框架单元的宽度尺寸和长度尺寸分别确定为nx*x和ny*y。
[0074]
在上述基础上，接下来可以在基板上形成至少一个所述子框架单元，以所述子框架单元为基础版图，在所述子框架单元的横向划片线和纵向划片线上绘制光刻过程中所需要的的对准标记和测试标记。
[0075]
最后，将所述子框架单元在所述基板的横向和纵向上平移复制n次形成光刻版框架，所述光刻版框架的宽度尺寸为n
x
*x*n，所述光刻版框架的长度尺寸为ny*y*n。所述光刻版框架的宽度尺寸满足n
x
*x*n《15mm；或n
x
*x*n《18mm；或n
x
*x*n《22mm；或n
x
*x*n《25mm。所述光刻版框架的长度尺寸满足ny*y*n《17.5mm；或ny*y*n《20.2mm；或ny*y*n《25.2mm；或ny*y*n《33mm。
[0076]
由此得到了可以同时适用于15视场、20视场、22视场和25视场四种视场的光刻版框架。
[0077]
综上所述，本技术实施例在将光刻版框架的设计过程中，基于不同光刻机的不同视场，引入子框架单元(最小框架单元)概念，根据各个不同的光刻机视场分别在横向和纵向可排布的芯粒数量的最大公约数确定最小框架单元的尺寸，然后将子框架单元通过在横向和纵向平移复制的方式得到最终的光刻版框架。
[0078]
如此，可以在不牺牲光刻机使用的最大曝光视场的前提下，通过光刻版框架的设计优化，实现高自由度的不同视场光刻机之间的匹配使用。同时，不同视场光刻机匹配使用过程中不需要进行复杂的计算，按照各自的框架进行程序编辑即可，进而使得本技术的光
刻版框架的实用性更强，可以跨多个曝光视场匹配使用光刻机，使得光刻机产能利用率能够得到有效的提升。
[0079]
通过在光刻版上设置子框架单元101，通过对子框架单元101按相关数据进行阵列排列，使得同一光刻版能够适用于不同视场的光刻机，能够提高光刻机的生产效率。
[0080]
以上所述，仅为本技术的各种实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。