CN103135364A - 光刻工艺参数确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻工艺参数确定方法及装置，属于液晶显示领域。其中，该光刻工艺参数确定方法包括：在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。本发明的技术方案能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

Description

光刻工艺参数确定方法及装置

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别是指一种光刻工艺参数确定方法及装置。

背景技术

Photo（光刻）工艺是制造TFT-LCD（薄膜晶体管-液晶显示器）的关键，是指把设计在Mask（光罩）上的膜层电路结构复制到要刻蚀的基板上的过程，主要包括三大步骤：光刻胶涂布、曝光和显影。随着TFT-LCD制造技术的不断发展，photo工艺已由7mask，5mask工艺发展到4mask，3mask工艺。4mask工艺使用的Half Tone Mask，除了有不透光区（对应电路结构区域），透光区（对应没有电路结构的区域），还有比较特别的半透光区域。通过半透光区域的干涉和衍射效应，可在光刻胶上形成3000-7000A的较薄图形区域或灰色调区域。CD（Critical Dimension，关键尺寸）和Halftone Thickness（半透区厚度，HTK）是Half Tone Photo（半色调光刻）工艺中需要控制的重要指标，其中，CD指显影后光刻胶形成的图案中最重要部位的尺寸，它直接影响到后面的刻蚀和最终形成图案的尺寸；HTK是指阵列基板channel（沟道区）的光刻胶厚度，该厚度对后续刻蚀工艺有很大影响。在Half Tone Photo工艺中需对HTK和CD进行严格管控，使得其在spec（规格）范围内，以保证TFT的电学性能。

对以上两个光刻指标影响较大的是曝光速度和涂覆的光刻胶膜厚这两个光刻工艺参数。现有技术中通过测试来确定光刻工艺参数与光刻指标之间的关系，在每次测试中，涂胶单元在基板的表面形成单一厚度的光刻胶（如图1所示，涂胶单元的涂胶压力和平动速度在涂胶范围内恒定），然后再采用单一的曝光速度对基板进行曝光，得到一组测试数据。这样就需要很多基板进行曝光对比以确定光刻工艺参数对光刻指标的影响，不仅消耗了大量的基板和光刻胶，而且测试的时间也较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光刻工艺参数确定方法及装置，能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种光刻工艺参数确定方法，包括：

在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

进一步地，所述在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域包括：

调整光刻胶供给装置的涂胶压力，在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

进一步地，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

进一步地，所述在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数包括：

以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

所述确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

进一步地，所述在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数包括：

以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

所述确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

本发明实施例还提供了一种光刻工艺参数确定装置，包括：

光刻胶涂覆模块，用于在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

曝光显影模块，用于在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

测量模块，用于测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

处理模块，用于确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

进一步地，所述光刻胶涂覆模块包括：

控制子模块，用于调整光刻胶供给装置的涂胶压力，以在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

进一步地，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

进一步地，所述曝光显影模块具体用于以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块具体用于测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

所述处理模块具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

进一步地，所述曝光显影模块具体用于以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块具体用于测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

所述处理模块具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，先在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域，在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数，之后确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。本发明实施例能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

附图说明

图1为现有技术中在基板上涂覆光刻胶时涂胶压力和平动速度的示意图；

图2为本发明实施例的光刻工艺参数确定方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的光刻工艺参数确定装置的结构框图；

图4为本发明实施例在基板上涂覆光刻胶时涂胶压力和平动速度的示意图；

图5为本发明实施例在基板上形成不同膜厚的光刻胶的示意图；

图6为本发明实施例一对基板上的光刻胶进行曝光的示意图；

图7为本发明实施例二光刻胶膜厚与半透区厚度之间的关系曲线图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中在确定光刻工艺参数对光刻指标的影响时，不仅消耗了大量的基板和光刻胶，而且测试的时间也较长的问题，提供一种光刻工艺参数确定方法及装置，能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

图2为本发明实施例的光刻工艺参数确定方法的流程示意图，如图2所示，本实施例包括：

步骤201：在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

步骤202：在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

步骤203：确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

进一步地，步骤201包括：

调整光刻胶供给装置的涂胶压力，在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

进一步地，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

进一步地，步骤202包括：

以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

步骤203包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

进一步地，步骤202包括：

以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

步骤203包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

本发明的光刻工艺参数确定方法，先在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域，在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数，之后确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。本发明实施例能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

图3为本发明实施例的光刻工艺参数确定装置的结构框图，如图3所示，本实施例包括：

光刻胶涂覆模块30，用于在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

曝光显影模块31，用于在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

测量模块32，用于测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

处理模块33，用于确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

进一步地，所述光刻胶涂覆模块30包括：

控制子模块，用于调整光刻胶供给装置的涂胶压力，以在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

进一步地，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

进一步地，所述曝光显影模块31具体用于以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块32具体用于测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

所述处理模块33具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

进一步地，所述曝光显影模块31具体用于以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块32具体用于测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

所述处理模块33具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

本发明的光刻工艺参数确定装置，先在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域，在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数，之后确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。本发明实施例能够在仅使用一片基板的条件下，获取光刻指标参数最优时所对应的光刻工艺参数，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间。

下面结合具体的实施例对本发明的光刻工艺参数确定方法进行进一步地介绍：

实施例一

本实施例中，是在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域，然后以多个不同的曝光速度对基板上的光刻胶进行曝光显影，确定最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度为测试所要得到的光刻工艺参数。其中，光刻指标参数包括关键尺寸和半透区膜厚。

本实施例具体包括以下步骤：

步骤a1：首先将待涂覆的基板放在操作平台上，然后将光刻胶涂覆狭缝调整到与基板合适的位置，狭缝平动装置带动光刻胶涂覆狭缝在基板上平动，光刻胶供给装置以一定的涂胶压力将光刻胶从光刻胶涂覆狭缝中喷出，基板上光刻胶的涂覆厚度与涂胶压力的大小成正比，通过调整涂胶压力的大小，可以改变光刻胶的涂覆厚度。如果控制涂胶压力在一段时间内恒定的增加或减小，可以在基板上形成厚度渐变的光刻胶。

如图4所示，涂覆狭缝的平动速度恒定（在80-150mm/s的范围内），而涂胶压力随着时间的增加呈一定梯度的增加（在1-10Kpa的范围内），则可以在基板上形成如图5所示的不同膜厚的光刻胶区域，相邻光刻胶区域的膜厚有一定梯度的增加，每个光刻胶区域的长度即为基板的宽度，每个光刻胶区域的宽度取决于对应涂胶压力的持续时间（例如2-6s）与平动速度的乘积，为保证各区域涂胶的均匀性，每个光刻胶区域的宽度最好控制在一定的合理范围内（例如150-450mm）。本实施例中，涂胶的压力为10-50Kpa，光刻胶厚度增加0.1微米对应的涂胶压力增加0.6-1Kpa，以上述方法得到的光刻胶膜厚在1-3微米之间。优选地，基板上光刻胶的最大膜厚和最小膜厚的差为0-2微米，相邻光刻胶区域的光刻胶膜厚差为0-0.3微米。以6代线TEL涂胶机为例，本实施例中可在长度为1850mm的基板上形成1-12个不同膜厚的光刻胶区域。

步骤a2：对经过步骤a1的基板以不同的曝光速度进行曝光。装载曝光掩模板，在经过步骤a1的基板进入曝光机后，经过聚焦，对位等步骤，如图6所示，基板移动到shot1（曝光区域1）位置，以曝光速度1进行曝光；shot1结束后即移动到步进2位置，以曝光速度2对shot2进行曝光；如此往复进行余下shot的曝光。由图6可以看出，若光刻胶区域膜厚变化的方向为Y方向，则在X方向步进以进行不同曝光速度下的曝光。以6代线Canon曝光机为例，本实施例中X方向步进间距为150-750mm，且X方向步进间距大于X方向单一shot的宽度，曝光速度范围为100-750mm/s。在一般模式下，一个shot通常只进行一个曝光速度的曝光，本实施例可以实现一张基板1-9个曝光速度下的曝光。若基板上形成有M个不同膜厚的光刻胶区域，以N个不同的曝光速度进行曝光，在曝光结束后在基板上一共形成M×N个光刻胶区域，各个光刻胶区域的光刻工艺参数均不相同，比如光刻胶区域A1的光刻工艺参数为光刻胶膜厚A，曝光速度1；光刻胶区域A2的光刻工艺参数为光刻胶膜厚A，曝光速度2；光刻胶区域B1的光刻工艺参数为光刻胶膜厚B，曝光速度1。

步骤a3：测量各个不同光刻工艺参数的光刻胶区域的光刻指标参数，具体地，可以在曝光结束后测量各个光刻胶区域中显影图案的CD和HTK，从中获取最优CD和HTK，并确定最优的CD和HTK所对应的光刻胶区域，则该光刻胶区域所对应的光刻胶膜厚和曝光速度即为测试所需要得到的光刻工艺参数。

本实施例首先在基板涂覆渐变膜厚的光刻胶，并进行不同曝光速度下的曝光，通过测量不同光刻胶区域显影图案对应的CD和HTK，从而在仅使用一片基板的条件下，确定光刻指标参数达到spec时的光刻胶膜厚和曝光速度，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间，提高了生产效率。

实施例二

本实施例中，是在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域，然后以预设的曝光速度对基板上的光刻胶进行曝光显影，确定最优的半透区膜厚所对应的光刻胶膜厚。

本实施例具体包括以下步骤：

步骤b1：首先将待涂覆的基板放在操作平台上，然后将光刻胶涂覆狭缝调整到与基板合适的位置，狭缝平动装置带动光刻胶涂覆狭缝在基板上平动，光刻胶供给装置以一定的涂胶压力将光刻胶从光刻胶涂覆狭缝中喷出，基板上光刻胶的涂覆厚度与涂胶压力的大小成正比，通过调整涂胶压力的大小，可以改变光刻胶的涂覆厚度。如果控制涂胶压力在一段时间内恒定的增加或减小，可以在基板上形成厚度渐变的光刻胶。

如图4所示，涂覆狭缝的平动速度恒定（在80-150mm/s的范围内），而涂胶压力随着时间的增加呈一定梯度的增加（在1-10Kpa的范围内），则可以在基板上形成如图5所示的不同膜厚的光刻胶区域，相邻光刻胶区域的膜厚有一定梯度的增加，每个光刻胶区域的长度即为基板的宽度，每个光刻胶区域的宽度取决于对应涂胶压力的持续时间（例如2-6s）与平动速度的乘积，为保证各区域涂胶的均匀性，每个光刻胶区域的宽度最好控制在一定的合理范围内（例如150-450mm）。本实施例中，涂胶的压力为10-50Kpa，光刻胶厚度增加0.1微米对应的涂胶压力增加0.6-1Kpa，以上述方法得到的光刻胶膜厚在1-3微米之间。优选地，基板上光刻胶的最大膜厚和最小膜厚的差为0-2微米，相邻光刻胶区域的光刻胶膜厚差为0-0.3微米。以6代线TEL涂胶机为例，本实施例中可在长度为1850mm的基板上形成1-12个不同膜厚的光刻胶区域。

步骤b2：装载曝光掩模板，在经过步骤b1的基板进入曝光机后，经过聚焦，对位等步骤，以预设的曝光速度对基板进行曝光。

步骤b3：通过曝光显影，在上述基板不同膜厚的光刻胶区域显现显影图案，测量不同膜厚光刻胶区域的半透区膜厚，得到如图7所示的光刻胶膜厚和半透区膜厚之间的关系曲线图。之后可以获取最优的半透区膜厚，并根据所述关系曲线图确定最优的半透区膜厚所对应的光刻胶膜厚，该光刻胶膜厚即为测试所需要得到的光刻工艺参数。

本实施例首先在基板涂覆渐变膜厚的光刻胶，并进行预设曝光速度下的曝光，通过测量不同光刻胶区域显影图案对应的半透区膜厚，从而在仅使用一片基板的条件下，确定光刻指标参数达到spec时的光刻胶膜厚，大大减少了光刻胶和基板的使用，节约了测试时间，提高了生产效率。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同物理上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上（包括在不同存储设备上），并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光刻工艺参数确定方法，其特征在于，包括：

在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

2.根据权利要求1所述的光刻工艺参数确定方法，其特征在于，所述在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域包括：

调整光刻胶供给装置的涂胶压力，在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

3.根据权利要求1所述的光刻工艺参数确定方法，其特征在于，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

4.根据权利要求3所述的光刻工艺参数确定方法，其特征在于，所述在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数包括：

以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

所述确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

5.根据权利要求3所述的光刻工艺参数确定方法，其特征在于，所述在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，并测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数包括：

以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影，测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

所述确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式包括：

获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

6.一种光刻工艺参数确定装置，其特征在于，包括：

光刻胶涂覆模块，用于在一张基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域；

曝光显影模块，用于在预设的曝光模式下对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

测量模块，用于测量每一光刻胶区域显影图案对应的光刻指标参数；

处理模块，用于确定所述光刻指标参数为最优时所对应的光刻胶膜厚和曝光模式。

7.根据权利要求6所述的光刻工艺参数确定装置，其特征在于，所述光刻胶涂覆模块包括：

控制子模块，用于调整光刻胶供给装置的涂胶压力，以在所述基板上形成多个不同膜厚的光刻胶区域。

8.根据权利要求6所述的光刻工艺参数确定装置，其特征在于，所述光刻指标参数包括：关键尺寸和半透区膜厚。

9.根据权利要求8所述的光刻工艺参数确定装置，其特征在于，

所述曝光显影模块具体用于以多个不同的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块具体用于测量每一膜厚和每一曝光速度对应区域的光刻指标参数；

所述处理模块具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚和曝光速度。

10.根据权利要求8所述的光刻工艺参数确定装置，其特征在于，

所述曝光显影模块具体用于以预设的曝光速度对所述基板上的光刻胶进行曝光显影；

所述测量模块具体用于测量每一膜厚光刻胶区域的光刻指标参数；

所述处理模块具体用于获取最优的光刻指标参数，并确定所述最优的光刻指标参数所对应的光刻胶膜厚。

Images