CN103019042B - 改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，该方法对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板，并以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影。从而有效地减少了曝光过程中透镜受热的能量，降低了在连续曝光晶圆片之后透镜受热膨胀的程度，因而使得套刻精度保持稳定，提高了晶圆片的良品率以及工艺生产效率。

Description

改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法。

背景技术

随着半导体元件集成度提高，半导体元件的线宽要求越来越小，关键尺寸（CD，Critical Dimension）的控制也越来越重要，对光刻工艺过程中掩膜板的套刻精度稳定性要求也越来越高。在光刻工艺中，通常在晶圆片表面涂布一定厚度的光刻胶，然后使用光刻机(scanner)把掩膜板上的图形曝光转移到硅片上。光刻工艺采用的光刻胶有两种，正性光刻胶与负性光刻胶，正性光刻胶就是被光照射的部份可以被显影液去除掉，而未曝光的光阻则不会被显影液去除。而负性光刻胶则相反，被光照射的部份不会被显影液去除，而其余不被光所照射的区域将会被显影液所去除。在55nm Dual gate工艺中，使用步进光刻机(stepper)进行曝光，关键尺寸为0.45um，光刻胶为正性光刻胶，掩模板的图形穿透率为88.3%，曝光能量为200毫焦，能量强度等于曝光能量乘以透光率，在进行25片晶圆片连续曝光工艺时，由于通过掩模板的光源能量强度过大，使透镜逐渐发生受热膨胀，对焦平面即会发生逐渐偏移，导致图形失焦，套准精度偏移，稳定性不高，使得晶圆片良品率降低，并影响光刻工艺生产效率。

因此，何如调整光刻工艺，以改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性成为目前业界亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，以实现在连续曝光过程中掩膜板套刻精度保持稳定。

为解决上述问题，本发明提出一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，该方法包括如下步骤：

对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板；

以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影。

可选的，所述高透光率正性光刻胶掩膜板所对应的曝光能量强度大于100。

可选的，所述曝光能量强度为曝光能量与光刻胶掩膜板图形透光率的乘积。

可选的，所述曝光显影的关键尺寸为0.45微米以上。

可选的，曝光显影具体指55nm Dual gate工艺中的曝光显影。

可选的，所述曝光显影中的曝光为使用步进式光刻机进行曝光。

与现有技术相比，本发明通过对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板，并以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影，从而有效减少了曝光过程中透镜受热的能量，降低了在连续曝光晶圆片之后透镜受热膨胀的程度，因而使得套刻精度保持稳定，提高了晶圆片的良品率以及工艺生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法的流程图；

图2为现有的正性光刻胶曝光工艺过程示意图；

图3为本发明实施例提供的负性光刻胶曝光工艺过程示意图；

图4为在现有工艺条件下，高透光率掩膜板在使用正性光刻胶进行连续曝光时套刻精度与所曝光晶圆片数之间的关系；

图5为在采用本实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法之后，以反转得到的低透光率掩膜板为掩膜板，在使用负性光刻胶进行连续曝光时套刻精度与所曝光晶圆片数之间的关系。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明提出的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明的核心思想在于，提供一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，该方法首先对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板，之后以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影，从而有效地减少了曝光过程中透镜受热的能量，降低了在连续曝光晶圆片之后透镜受热膨胀的程度，因而使得套刻精度保持稳定，提高了晶圆片的良品率以及工艺生产效率。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法包括如下步骤：

S1、对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板；其中，所述高透光率正性光刻胶掩膜板所对应的曝光能量强度大于100；所述曝光能量强度为曝光能量与光刻胶掩膜板图形透光率的乘积；所述光刻胶掩膜板图形透光率为曝光光源能透射穿过掩膜板的透明区域占整个掩膜板面积的比率；所述光刻生产工艺为关键尺寸为0.45微米以上的光刻生产工艺。

S2、以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影。其中，所述曝光显影中的曝光为使用步进式光刻机进行曝光。

为了说明本发明实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法对套刻精度的稳定性的影响，以55nm Dual gate工艺中采用现有的高透光率掩膜板并使用正性光刻胶进行曝光显影与采用本发明实施例的反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板并使用负性光刻胶进行曝光显影进行比较分析，请参考图2及图3，如图2所示，55nm Dual gate工艺中采用现有的高透光率掩膜板并使用正性光刻胶进行曝光显影的步骤为：

在晶圆101上涂布正性光刻胶102；

采用现有的高透光率掩膜板103对所述正性光刻胶102进行曝光；

对曝光后的正性光刻胶102进行显影。

如图3所示，55nm Dual gate工艺中采用本发明实施例的反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板并使用负性光刻胶进行曝光显影的步骤为：

对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板203；

在晶圆201上涂布负性光刻胶202；

采用反转得到的低透光率掩膜板203对所述负性光刻胶202进行曝光；

对曝光后的负性光刻胶202进行显影。

关于上述比较分析的结果请参考图4及图5，其中，图4为在现有工艺条件下，高透光率掩膜板在使用正性光刻胶进行连续曝光时套刻精度与所曝光晶圆片数之间的关系，图5为在采用本实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法之后，以反转得到的低透光率掩膜板为掩膜板，并使用负性光刻胶进行连续曝光时套刻精度与所曝光晶圆片数之间的关系；由图4可知，在现有工艺条件下，掩膜板套刻精度随着所曝光晶圆片数目的增加而逐渐降低，并在曝光一定数目晶圆片之后，套刻精度低于规定精度要求（如图4中套刻精度大于红线规定精度，而套刻精度要求为精度值越小越好）。而图5中并没有发生类似状况，在进行连续曝光工艺时，随着所曝光晶圆片数目的增加，掩膜板套刻精度保持稳定，由此可知，采用本发明实施例提供的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法确实极大地改善了高透光率掩膜板套刻精度的稳定性；因而降低避免了因套刻精度稳定性下降导致的晶圆片良品率降低，提高了工艺生产效率。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域进行反转，得到透光区域与所述高透光率正性光刻胶掩膜板透光区域相反的低透光率掩膜板；

以所述反转后得到的低透光率掩膜板为曝光掩膜板，采用负性光刻胶对晶圆片进行曝光显影。

2.如权利要求1所述的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，所述高透光率正性光刻胶掩膜板所对应的曝光能量强度大于100。

3.如权利要求2所述的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，所述曝光能量强度为曝光能量与光刻胶掩膜板图形透光率的乘积。

4.如权利要求1所述的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，所述曝光显影的关键尺寸为0.45微米以上。

5.如权利要求4所述的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，曝光显影具体指55nm Dual gate工艺中的曝光显影。

6.如权利要求5所述的改善高透光率掩膜板套刻精度稳定性的方法，其特征在于，所述曝光显影中的曝光为使用步进式光刻机进行曝光。