CN104570626A - 一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法 - Google Patents
一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，该方法包括以下步骤：将待显影处理的光掩膜固定在托架上；将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在所述光掩膜的表面同时或依次喷涂润湿液和显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理；对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。本发明采用在光掩膜表面上同时或依次喷涂润湿液和显影剂的方式降低了光掩膜表面存在的表面张力，使得显影剂更加均匀地喷涂在光掩膜表面上，从而在提高关键尺寸均匀性的同时也降低了针孔缺陷率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法。
背景技术
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到晶圆制造中间的过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。光掩膜的制造是流程衔接的关键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。在光掩膜的制造后段工艺中涉及光掩膜的显影处理工艺。
显影处理是利用化学显影液对由曝光造成的光刻胶的可溶解区域进行溶解，其主要目的是把掩膜版图形准确复制到光刻胶中。现有技术中常用在光掩膜上显影的方法的主要有：一是利用喷头使用扫描法在光掩膜上涂覆显影液，其大致过程如下：将光掩膜送入显影槽；喷头在光掩膜两侧移动以在整个光掩膜表面上喷涂显影液，使光刻胶层中被曝光的区域与显影液发生化学反应而溶解；用去离子水对光掩膜进行清洗以将溶解的光刻胶去除。二是将显影剂流体分配在低速旋转的光掩膜上，然后形成静态泥浆，再进行长时间的静置或振动。在该过程中，高溶解度的区域被蚀刻掉，在膜上形成图像。显影完成后以去离子水进行漂洗。
在上述两种显影方法中，在将显影液喷涂到光掩膜表面上后，由于光掩膜表面存在较大的表面张力，这会导致光掩膜表面收缩，进而出现关键尺寸均匀性（Critical DimensionUniformity）降低以及大的针孔的出现等缺陷，影响了光掩膜的质量和产率。为此，有人提出了采取分两次喷涂显影液，并且设定第一次喷涂的剂量小于第二次喷涂的剂量的方法，但是显影液的粘稠度是不变的，即使以较小的剂量喷涂到光掩膜表面上，显影液在静置后仍然会出现针孔等缺陷。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，用于解决现有技术中在对光掩膜进行显影过程中造成的关键尺寸不均匀和产生针孔缺陷的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，该方法包括以下步骤：
将待显影处理的光掩膜固定在托架上；
将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在所述光掩膜的表面同时或依次喷涂润湿液和显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理；
对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。
优选地，在所述光掩膜的表面同时或依次喷涂润湿液和显影剂包括：在光掩膜静止或旋转的状态下同时或依次喷涂润湿液和显影剂。
优选地，在所述光掩膜的表面依次喷涂润湿液和显影剂包括：
驱动所述托架，以使所述托架带动所述光掩膜旋转；
按梯次提升所述光掩膜的旋转速度；
以及在所述按梯次提升的所述光掩膜的旋转速度下分别将所述润湿液和显影剂喷涂于所述光掩膜的表面。
优选地，在20～50转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述润湿液，在250～600转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述显影剂。
优选地，还包括：在润湿液形成膜之后喷涂所述显影剂。
优选地，所述润湿液包括第一润湿液和第二润湿液。
优选地，所述第一润湿液为去离子水，所述第二润湿液为去离子水与显影剂的混合液。
优选地，所述第一润湿液和第二润湿液依次喷涂至所述光掩膜的表面。
优选地，所述显影剂包括第一显影剂和第二显影剂，其中，所述第一显影剂的剂量小于所述第二显影剂的剂量。
优选地，所述第一显影剂和第二显影剂依次喷涂至所述光掩膜的表面。
优选地，所述喷嘴与所述光掩膜表面的距离为5～10毫米，所述喷嘴以2.5～3.5升/分钟的流量喷涂所述润湿液。
优选地，还包括在显影之前，对所述光掩膜进行曝光和曝光后烘烤处理。
如上所述，本发明的一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，具有以下有益效果：
首先，本发明采用在光掩膜表面上同时或依次喷涂润湿液和显影剂的方式降低了光掩膜表面存在的表面张力，使得显影剂更加均匀地喷涂在光掩膜表面上，从而在提高关键尺寸均匀性的同时也降低了针孔缺陷率。
其次，在依次喷涂润湿液和显影剂时，在按梯次提升的光掩膜的旋转速度下，通过先喷去离子水，再喷去离子水和显影剂的混合液、以及分多次喷显影液的方式使得在光掩膜表面上形成的显影剂膜更加均匀，从而进一步降低了针孔缺陷率。
附图说明
图1显示为本发明的改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例1流程图。
图2显示为本发明的改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例2流程图。
图3显示为本发明的改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例3流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
请参阅图1本发明改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例1流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S11：将待显影处理的光掩膜固定在托架上。
需要说明的是，在显影之前，对所述光掩膜进行曝光和曝光后烘烤处理。曝光和曝光后烘烤处理可以采用本领域公知的技术，例如，在所述光掩膜基片上涂覆光刻胶层，所述光刻胶层可包括负性光刻胶层和正性光刻胶层，通过曝光设备的选择性曝光在光掩膜表面形成图案，曝光能量可为20-25毫焦/平方厘米。曝光后采用烘烤设备对光掩膜表面进行烘烤。
步骤S12：将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在静止的所述光掩膜的表面同时喷涂润湿液和显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理。
需要说明的是，将喷嘴移动到所述光掩膜上方之前或之后，在光掩膜静止或旋转的状态下同时或依次喷涂润湿液和显影剂，光掩膜在旋转状态下的转速可以为20～600转/分钟，优选地，光掩膜在旋转状态下的转速为250～600转/分钟。在本实施例中，在光掩膜静止的状态下对其进行喷涂。在本实施例中，光掩膜在旋转状态下的转速为400转/分钟。
还需要说明的是，所述润湿液为去离子水，所述喷嘴与所述光掩膜表面的距离为5～10毫米，所述喷嘴以2.5～3.5升/分钟的流量喷涂去离子水，显影剂的喷涂流量可以与去离子水相同或不同。在本实施例中，显影剂的喷涂流量与去离子水的喷涂流量相同。在本实施例中，喷嘴与所述光掩膜表面的距离为7毫米，所述喷嘴以3升/分钟的流量喷涂去离子水。
步骤S13：对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。
需要说明的是，显影处理完的光掩膜表面还有显影剂与光刻胶的反应剩余物以及其他杂质，通过去离子水或本领域公知的其他液体对光掩膜表面进行清洗。
本实施例在一片光掩膜上选用11×11的矩阵进行测试，显影后的测试情况如表1所示。
需要说明的是，显影后关键尺寸均匀性指标的测试方法是在光掩膜上设计N×N的矩阵，测量每个阵列中的关键尺寸，用最大值减去最小值，就是光掩膜关键尺寸均匀性。针孔缺陷发生率是对1000片光掩膜进行检验后得到的统计结果。
表1
| 显影后测试指标 | 有去离子水 | 无去离子水 |
| 显影后关键尺寸均匀性(最大值－最小值) | 3.5nm | 6.5nm |
| 针孔缺陷发生率/1000片 | 0.2% | 2.00% |
由上表可以看出，在静止的光掩膜的表面同时喷涂润湿液和显影剂的条件下，喷涂显影剂同时喷涂润湿剂去离子水再显影后获得的关键尺寸均匀性比不使用去离子水而仅喷涂显影剂获得的关键尺寸均匀性改进了3nm，并且针孔缺陷发生率降低了1.80%。
实施例2
请参阅图2本发明改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例2流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S21：将待显影处理的光掩膜固定在托架上。
需要说明的是，在显影之前，对所述光掩膜进行曝光和曝光后烘烤处理。曝光和曝光后烘烤处理可以采用本领域公知的技术，例如，在所述光掩膜基片上涂覆光刻胶层，所述光刻胶层可包括负性光刻胶层和正性光刻胶层，通过曝光设备的选择性曝光在光掩膜表面形成图案，曝光能量可为20-25毫焦/平方厘米。曝光后采用烘烤设备对光掩膜表面进行烘烤。
步骤S22：将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在旋转的所述光掩膜的表面依次喷涂润湿液和显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理，具体包括：
将待显影处理的光掩膜固定在托架上之后，驱动所述托架，以使所述托架带动所述光掩膜旋转；
按梯次提升所述光掩膜的旋转速度；
以及在所述按梯次提升的所述光掩膜的旋转速度下分别将所述润湿液和显影剂喷涂于所述光掩膜的表面。
需要说明的是，将喷嘴移动到所述光掩膜上方之前或之后，先在20～50转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述润湿液，在润湿液形成膜之后，在250～600转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述显影剂。可以以本领域公知的方法或由本领域的技术人员对润湿液液膜的形成进行判断。在本实施例中，喷涂所述润湿液时光掩膜的转速为30转/分钟，喷涂所述显影剂时光掩膜的转速为400转/分钟。
还需要说明的是，所述润湿液为去离子水，所述喷嘴与所述光掩膜表面的距离为5～10毫米，所述喷嘴以2.5～3.5升/分钟的流量喷涂去离子水，显影剂的喷涂流量可以与去离子水相同或不同。在本实施例中，显影剂的喷涂流量与去离子水的喷涂流量相同。在本实施例中，喷嘴与所述光掩膜表面的距离为7毫米，所述喷嘴以3升/分钟的流量喷涂去离子水。
步骤S23：对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。
需要说明的是，显影处理完的光掩膜表面还有显影剂与光刻胶的反应剩余物以及其他杂质，通过去离子水或本领域公知的其他液体对光掩膜表面进行清洗。
本实施例在一片光掩膜上选用11×11的矩阵进行测试，显影后的测试情况如表2所示。
需要说明的是，显影后关键尺寸均匀性指标的测试方法是在光掩膜上设计N×N的矩阵，测量每个阵列中的关键尺寸，用最大值减去最小值，就是光掩膜关键尺寸均匀性。针孔缺陷发生率是对1000片光掩膜进行检验后得到的统计结果，。
表2
| 显影后测试指标 | 有去离子水 | 无去离子水 |
| 显影后关键尺寸均匀性(最大值－最小值) | 4nm | 6.5nm |
| 针孔缺陷发生率/1000片 | 0.25% | 2.00% |
由上表可以看出，在旋转的光掩膜的表面依次喷涂润湿液和显影剂的条件下，先喷涂润湿剂去离子水再喷涂显影剂显影后获得的关键尺寸均匀性比不使用去离子水而仅喷涂显影剂获得的关键尺寸均匀性改进了2.5nm，并且针孔缺陷发生率降低了1.75%。
实施例3
请参阅图3本发明改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法的实施例3流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S31：将待显影处理的光掩膜固定在托架上。
需要说明的是，在显影之前，对所述光掩膜进行曝光和曝光后烘烤处理。曝光和曝光后烘烤处理可以采用本领域公知的技术，例如，在所述光掩膜基片上涂覆光刻胶层，所述光刻胶层可包括负性光刻胶层和正性光刻胶层，通过曝光设备的选择性曝光在光掩膜表面形成图案，曝光能量可为20-25毫焦/平方厘米。曝光后采用烘烤设备对光掩膜表面进行烘烤。
步骤S32：将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在旋转的所述光掩膜的表面依次喷涂第一润湿液、第二润湿液、第一显影剂和第二显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理，具体包括：
将待显影处理的光掩膜固定在托架上之后，驱动所述托架，以使所述托架带动所述光掩膜旋转；
按梯次提升所述光掩膜的旋转速度；
以及在所述按梯次提升的所述光掩膜的旋转速度下分别将所述第一润湿液、第二润湿液、第一显影剂和第二显影剂喷涂于所述光掩膜的表面。
需要说明的是，与实施例1和2不同的是，所述润湿液包括第一润湿液和第二润湿液。优选地，所述第一润湿液为去离子水，所述第二润湿液为去离子水与显影剂的混合液。优选地，所述第一润湿液和第二润湿液依次喷涂至所述光掩膜的表面。优选地，所述显影剂包括第一显影剂和第二显影剂，其中，所述第一显影剂的剂量小于所述第二显影剂的剂量。优选地，所述第一显影剂和第二显影剂依次喷涂至所述光掩膜的表面。
需要说明的是，将喷嘴移动到所述光掩膜上方之前或之后，先在20～30转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂第一润湿液，再在30～50转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂第二润湿液。在润湿液形成膜之后，先在250～400转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述第一显影剂，再在400～600转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述第二显影剂。可以以本领域公知的方法或由本领域的技术人员对第一润湿液液膜和第二润湿液液膜的形成进行判断。在本实施例中，喷涂所述第一润湿液时光掩膜的转速为25转/分钟，喷涂所述第二润湿液时光掩膜的转速为40转/分钟。喷涂所述第一显影剂时光掩膜的转速为300转/分钟，喷涂所述第二显影剂时光掩膜的转速为500转/分钟。
还需要说明的是，所述喷嘴与所述光掩膜表面的距离为5～10毫米，所述喷嘴以2.5～3.5升/分钟的流量喷涂所述第一润湿液和第二润湿液，显影剂的喷涂流量可以与去离子水相同或不同。在本实施例中，第一显影剂和第二显影剂的喷涂流量与第一润湿液和第二润湿液的喷涂流量相同。在本实施例中，喷嘴与所述光掩膜表面的距离为7毫米，所述喷嘴以3升/分钟的流量喷涂第一润湿液和第二润湿液。
步骤S33：对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。
需要说明的是，显影处理完的光掩膜表面还有显影剂与光刻胶的反应剩余物以及其他杂质，通过去离子水或本领域公知的其他液体对光掩膜表面进行清洗。
本实施例在一片光掩膜上选用11×11的矩阵进行测试，显影后的测试情况如表3所示。
需要说明的是，显影后关键尺寸均匀性指标的测试方法是在光掩膜上设计N×N的矩阵，测量每个阵列中的关键尺寸，用最大值减去最小值，就是光掩膜关键尺寸均匀性。针孔缺陷发生率是对1000片光掩膜进行检验后得到的统计结果。
表3
| 显影后测试指标 | 有去离子水 | 无去离子水 |
| 显影后关键尺寸均匀性(最大值－最小值) | 3.5nm | 6.5nm |
| 针孔缺陷发生率/1000片 | 0.2% | 2.00% |
由上表可以看出，在旋转的光掩膜的表面依次且分多次喷涂润湿液和显影剂的条件下，先喷涂润湿剂去离子水再喷涂显影剂显影后获得的关键尺寸均匀性比不使用去离子水而仅喷涂显影剂获得的关键尺寸均匀性改进了3nm，并且针孔缺陷发生率降低了1.80%。
综上所述，本发明的一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，具有以下有益效果：
首先，本发明采用在光掩膜表面上同时或依次喷涂润湿液和显影剂的方式降低了光掩膜表面存在的表面张力，使得显影剂更加均匀地喷涂在光掩膜表面上，从而在提高关键尺寸均匀性的同时也降低了针孔缺陷率。
其次，在依次喷涂润湿液和显影剂时，在按梯次提升的光掩膜的旋转速度下，通过先喷去离子水，再喷去离子水和显影剂的混合液、以及分多次喷显影液的方式使得在光掩膜表面上形成的显影剂膜更加均匀，从而进一步降低了针孔缺陷率。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种改善光掩膜关键尺寸均匀性和针孔缺陷率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将待显影处理的光掩膜固定在托架上；
将喷嘴移动到所述光掩膜上方，在所述光掩膜的表面同时或依次喷涂润湿液和显影剂，对所述光掩膜表面进行显影处理；
对显影处理完的光掩膜表面进行清洗、甩干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述光掩膜的表面同时或依次喷涂润湿液和显影剂包括：在光掩膜静止或旋转的状态下同时或依次喷涂润湿液和显影剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述光掩膜的表面依次喷涂润湿液和显影剂包括：
驱动所述托架，以使所述托架带动所述光掩膜旋转；
按梯次提升所述光掩膜的旋转速度；
以及在所述按梯次提升的所述光掩膜的旋转速度下分别将所述润湿液和显影剂喷涂于所述光掩膜的表面。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在20～50转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述润湿液，在250～600转/分钟的光掩膜旋转速度下喷涂所述显影剂。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在润湿液形成膜之后喷涂所述显影剂。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述润湿液包括第一润湿液和第二润湿液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述第一润湿液为去离子水，所述第二润湿液为去离子水与显影剂的混合液。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一润湿液和第二润湿液依次喷涂至所述光掩膜的表面。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述显影剂包括第一显影剂和第二显影剂，其中，所述第一显影剂的剂量小于所述第二显影剂的剂量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一显影剂和第二显影剂依次喷涂至所述光掩膜的表面。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述喷嘴与所述光掩膜表面的距离为5～10毫米，所述喷嘴以2.5～3.5升/分钟的流量喷涂所述润湿液。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在显影之前，对所述光掩膜进行曝光和曝光后烘烤处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |