CN101216667A - 一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法 - Google Patents

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李�杰
顾以理
朱亮
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Abstract

本发明提供了一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，用于将该光罩上的图形转移到涂布在硅衬底上的光刻胶上，该光罩上具有多个空间成像套刻标记图形。现有技术光刻时前烘工艺温度过低致使光刻胶硬度不足从而在后续曝光工艺所产生的氮气冲击下发生变形，从而出现承载空间成像套刻标记图形的光刻胶的边缘斜坡过宽且不均匀的现象。本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法先涂布光刻胶；接着进行温度范围为115至125摄氏度的前烘工艺；然后使用光罩进行曝光工艺；最后进行显影和后烘工艺。本发明可大大改善承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶边缘的斜坡过宽且不均匀的现象，并大大提高空间成像套刻检验的精准度。

Description

一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法
技术领域
本发明涉及光刻工艺，尤其涉及一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法。
背景技术
在半导体制造领域，需经过多道配套的光刻和刻蚀工序，才能将半导体器件的图形转移到硅衬底上。为确保半导体器件的性能，需通过空间成像套刻(Overlay)检验来确保上述多道光刻工序之间的对准精度。半导体器件通常所采用的空间成像套刻标记为由多个中心重合的框体组成的盒中盒结构(box inbox)，该每一框体分别设置在每一光刻工艺的光罩上。空间成像套刻检验可在光刻后进行也可在刻蚀完成后进行，因刻蚀后的返工比较困难，现在通常在完成光刻后就进行检验，通过比对承载空间成像套刻标记图形的光刻胶与之前刻蚀所形成的空间成像套刻标记间的中心偏移来有效的检测出两道光刻工序间的对准状况。因此承载空间成像套刻标记的光刻胶对空间成像套刻检验的检验精度有着重要影响。
现有技术在进行光刻工艺时，先将光刻胶(在最小特征尺寸为亚微米或次亚微米等级时，所使用的光刻胶通常为正性光刻胶)涂布在硅衬底上，然后进行温度为90摄氏度的前烘工艺，之后进行曝光工艺将光罩上的图形转移到该光刻胶上，接着进行显影工艺，最后再进行温度范围为85至95摄氏度的后烘工艺。上述前烘工艺的温度仅为90摄氏度，在完成前烘工艺后光刻胶中还含有大量的溶剂致使光刻胶不够牢固，如此在后续步的曝光工艺所产生的氮气的冲击下会造成曝光区域膨胀，从而使承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶边缘的斜坡过宽且四周的斜坡不均匀的现象，如此将会影响空间成像套刻(Overlay)检验的精准度。
因此，如何提供一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法以改善承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶的边缘斜坡过宽及其不均匀的现象并提高空间成像套刻检验的精准度，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，通过所述光刻方法可改善承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶的边缘斜坡过宽及其不均匀的现象，并可提高空间成像套刻检验的精准度。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，用于将光罩上的图形转移到涂布在硅衬底上的光刻胶上，该光罩上具有多个空间成像套刻标记图形，该方法包括以下步骤：a、在该硅衬底上涂布光刻胶；b、进行前烘工艺，该前烘工艺的温度范围为115至125摄氏度；c、进行曝光工艺以将光罩上的空间成像套刻标记图形转移到该光刻胶上；d、进行显影工艺；e、进行后烘工艺。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，在完成步骤e后，该光刻胶的厚度范围为4至5微米。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，在步骤a中，该光刻胶为正性光刻胶。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，该正性光刻胶包括溶剂、树脂和光活性化合物。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，在步骤b中，该前烘工艺的温度为120摄氏度。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，在步骤e中，该后烘工艺的温度范围为85至95摄氏度。
在上述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法中，该空间成像套刻标记图形为方框。
与现有技术中前烘工艺的温度过低致使承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶边缘斜坡过宽且不均匀相比，本发明的光刻方法将前烘工艺的温度由90摄氏度提高到为115至125摄氏度，如此可大大降低承载该空间成像套刻标记图形的光刻胶的斜坡，并大大改善其均匀性，进而可大大提高使用该空间成像套刻标记进行空间成像套刻检验的精准度。
附图说明
本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法作进一步的详细描述。
本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，用于将光罩上的图形转移到涂布在硅衬底上的光刻胶上，所述光罩上具有多个空间成像套刻标记图形。现半导体器件的空间成像套刻标记通常为由多个中心重合的框体组成和盒中盒结构(box in box)，每一框体分别设置在每一光刻工艺的光罩上。在本实施例中，用于进行光刻的光罩上的空间成像套刻标记为一框体。
参见图1，本发明的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法首先进行步骤S10，在硅衬底上涂布光刻胶，其中，所述光刻胶为正性光刻胶。在本发明的第一至第三实施例中，所述正性光刻胶均包括溶剂、树脂和光活性化合物。
接着继续步骤S11，进行温度范围为115至125摄氏度的前烘工艺。在本发明的第一至第三实施例中，所述前烘工艺的温度分别为115、120和125摄氏度。
接着继续步骤S12，进行曝光工艺以将光罩上的空间成像套刻标记图形转移到所述光刻胶上。
接着继续步骤S13，进行显影工艺。在本发明的第一至第三实施例中，通过显影液与空间成像套刻标记图形对应的曝光区域发生化学反应，从而将承载所述空间成像套刻标记图形的光刻胶保留下来，而将其余的光刻胶去除。
接着继续步骤S14，进行后烘工艺，所述后烘工艺的温度范围为85至95摄氏度。在本发明的第一至第三实施例中，所述后烘工艺的温度分别为85、90和95摄氏度，完成步骤S14后，光刻胶的厚度为4至5微米。
此时，即可将晶圆设置在空间成像套刻(Overlay)检验机台中进行检验，所述晶圆上仍具有承载有空间成像套刻标记图形的光刻胶。实验数据证明，使用本发明的第一至第三实施例所光刻出的承载所述空间成像套刻标记图形的光刻胶与使用现有技术的光刻方法所形成的承载所述空间成像套刻标记图形的光刻胶相比，其边缘的斜坡以及斜坡的不均匀性得到显著改善，例如将现有技术中光刻方法所形成的光刻胶边缘斜坡由大于200纳米缩小为小于50纳米。
综上所述，本发明使用所述光罩进行光刻且将所述前烘工艺的温度由90摄氏度提高到为115至125摄氏度，如此可大大降低承载所述空间成像套刻标记图形的光刻胶的斜坡，并大大改善其均匀性，进而可大大提高空间成像套刻检验的精准度，再者本发明还可大大改善光刻的质量。

Claims (7)

1.一种可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，用于将光罩上的图形转移到涂布在硅衬底上的光刻胶上，该光罩上具有多个空间成像套刻标记图形，该方法包括以下步骤：a、在该硅衬底上涂布光刻胶；b、进行前烘工艺；c、进行曝光工艺以将光罩上的空间成像套刻标记图形转移到该光刻胶上；d、进行显影工艺；e、进行后烘工艺；其特征在于，在步骤b中，该前烘工艺的温度范围为115至125摄氏度。
2.如权利要求1所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，在完成步骤e后，该光刻胶的厚度范围为4至5微米。
3.如权利要求1所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，在步骤a中，该光刻胶为正性光刻胶。
4.如权利要求3所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，该正性光刻胶包括溶剂、树脂和光活性化合物。
5.如权利要求1所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，在步骤b中，该前烘工艺的温度为120摄氏度。
6.如权利要求1所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，在步骤e中，该后烘工艺的温度范围为85至95摄氏度。
7.如权利要求1所述的可提高空间成像套刻检验精准度的光刻方法，其特征在于，该空间成像套刻标记图形为方框。
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