CN106154773A - 修正图形的方法 - Google Patents

Abstract

一种修正图形的方法，包括：当掩膜板图形的尺寸小于预定值范围时，利用掩膜板的玻璃基板的透光性和遮光层的不透光性，曝光光束由玻璃基板背面射入，经由遮光层射入至光刻胶层，对光刻胶层进行曝光；显影后形成待刻蚀图形；刻蚀显影后剩余光刻胶层，使待刻蚀图形的关键尺寸增大至预定值范围；以刻蚀后的光刻胶层为掩膜，沿关键尺寸增大后的待刻蚀图形刻蚀遮光层至露出玻璃基板，形成满足预定值尺寸范围的图形。本发明在曝光时不需要对准，从而解决了曝光时对准精度低这一问题。

Description

修正图形的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种修正图形的方法，特别是对掩膜板图形关键尺寸的修正。

背景技术

随着超大集成电路的不断发展，电路设计越来越复杂、特征尺寸越来越小，电路的特征尺寸对器件性能的影响也越来越大。而掩膜板作为将电路图形转移至硅片的重要媒介，掩膜板图形的关键尺寸直接影响到硅片上实际的图形尺寸，最终影响产品的成品率。随着技术的不断发展，目前掩膜板图形的关键尺寸已是微米数量级，因此对于掩膜板图形关键尺寸的要求也越来越高。要确保硅片上图形的实际关键尺寸的精确性，首先要确保掩膜板图形关键尺寸的精确性。

现有的掩膜板制造过程包括：

参考图1，提供掩膜板基板，所述基板包括玻璃基板100、在所述玻璃基板100上的遮光层110及在所述遮光层110上的光刻胶120。

参照图2，将待形成图形的几何数据标准源数据传给光刻机并转换成待曝光图形；根据所述待曝光图形对光刻胶层120进行曝光，曝光光束将所述待曝光图形转移至光刻胶层120上；对光刻胶层120进行显影，形成待刻蚀图形。

参照图3，以光刻胶层为掩膜，沿待刻蚀图形刻蚀遮光层110至露出玻璃基板100，形成图形，然后去除光刻胶层。

现有技术下，会出现最终形成的掩膜板图形的关键尺寸130不满足尺寸预定值范围，这就导致需要报废此掩膜板，并根据此掩膜板实际图形尺寸与预定值范围的差值进行几何数据标准源数据、曝光能量、显影或刻蚀时间的修正，具体修正量根据所述差值而定，然后用全新的掩膜板基板重新制作。但此方法不仅无法保证修正后重新制作的掩膜板的关键尺寸可以满足预定值范围，同时也造成掩膜板制造成本的浪费。

针对以上问题，也有其他返工途径，如将关键尺寸不满足预定值范围的掩膜板涂上光刻胶层，运用几何数据标准源数据转换形成的图形数据，对掩膜板进行对准和曝光，再通过一系列光刻、刻蚀工艺以得到满足尺寸预定值范围的掩膜板，但这样做的成功率极低。正常工艺流程中，曝光前需进行对准，而返工流程中很难做到将待曝光图形与掩膜板原先已形成的图形完全对准，具有局限性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种修正图形的方法，避免当图形关键尺寸小于预定值范围需返工时，曝光工艺无法做到将待曝光图形与掩膜板原先已形成的图形完全对准。

为解决上述问题，本发明提供一种有效的修正图形的方法。包括：

提供玻璃基板，所述玻璃基板上具有一层遮光层；

在所述遮光层内形成露出所述玻璃基板表面的待修复图形，所述待修复图形的关键尺寸小于预定值范围；

在所述玻璃基板和形成有待修复图形的遮光层上涂布光刻层；

对光刻胶层进行软烘；

将曝光光束由玻璃基板背面射入，经由遮光层射入至光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光；

对光刻胶层进行显影，形成待刻蚀图形；

对显影后的光刻胶层进行冷却；

刻蚀显影后剩余光刻胶层两侧，使待刻蚀图形的关键尺寸增大至预定值范围；

以光刻胶层为掩膜，沿关键尺寸增大的待刻蚀图形刻蚀遮光层至露出所述玻璃基板，形成满足尺寸预定值范围的图形；

去除光刻胶层。

本发明只适用于较简单的二元掩膜板；

本发明为只针对掩膜板关键尺寸小于预定值范围的情况。

可选的，曝光光束的波长为180nm-330nm。

可选的，曝光剂量为10毫焦每平方厘米-200毫焦每平方厘米。

可选的，曝光时间为30分钟-600分钟。

可选的，所述遮光层的材料为铬。

可选的，涂布的光刻胶层为正光刻胶。

可选的，光刻胶层的软烘方式为热板的热传导方式，工艺温度为200℃-250℃。

可选的，光刻胶层的冷却方式为冷板传导方式，所述冷板温度为23℃。

可选的，刻蚀显影后剩余光刻胶层的刻蚀方法为等离子体干法刻蚀。

可选的，刻蚀遮光层的方法为等离子体干法刻蚀。

可选的，为了确保图形关键尺寸的精确度，分别在遮光层刻蚀后、去除光刻胶层后对图形关键尺寸进行量测，本发明只在去除光刻胶层后进行量测，但并不做限定。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：在玻璃基板和遮光层表面形成光刻胶层，对光刻胶层进行曝光时，曝光光束由玻璃基板背面射入，经由遮光层射入至光刻胶层，由于玻璃基板的透光性和遮光层的不透光性，玻璃基板表面的光刻胶层因被曝光而感光性质发生改变，在之后的显影中可溶于显影液中而被去除，而遮光层表面的光刻胶层未被曝光，在之后的显影中不溶于显影液而被保留，显影后形成待刻蚀图形。遮光层直接控制了被保留下的光刻胶层的图形及尺寸，所述待刻蚀图形未经过对准工艺就能与掩膜板上原先已形成的图形完全对准，从而解决了现有返工工艺中，待刻蚀图形与掩膜板上原先已形成的图形对准精度低这一问题。

附图说明

图1至图3是现有技术的掩膜板制造工艺原理图；

图4至图8是本发明实施例的修正图形的工艺原理图。

具体实施方式

由背景技术可知，在掩膜板制作工艺中，如果图形的关键尺寸不符合预定值范围，一般会对掩膜板进行返工。在待返工的掩膜板上涂布光刻胶层，再通过对准、曝光、显影、刻蚀，去胶的工艺得到满足关键尺寸预定值范围的图形。但由于现有的曝光技术，无法做到将待刻蚀图形与掩膜板上原先已形成的图形完全对准，因此返工的成功率极低。

为了解决对准精度低造成返工成功率低这一问题，本发明的发明人对曝光工艺做了进一步研究，发现不需要几何数据标准源数据转换而成的图形数据，直接将曝光光束由玻璃基板至光刻胶层的方向射入，利用玻璃基板的透光性和遮光层的不透光性，不需要对准工艺，以遮光层来控制图形，对光刻胶层进行曝光。显影后形成的待刻蚀图形与掩膜板上原先已形成的图形完全对准。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图4至图8是本发明实施例的修正图形的工艺原理图。

参考图4，提供玻璃基板200，所述玻璃基板200上具有一层遮光层210，在所述遮光层210内形成露出所述玻璃基板200表面的待修复图形，所述待修复图形的关键尺寸小于预定值范围；在所述玻璃基板200和形成有待修复图形的遮光层210上涂布光刻胶层220。

本实施例中，在所述玻璃基板200上形成未图形化的遮光层220，经过一系列光刻工艺形成曝光区域和非曝光区域，非曝光区域的遮光层因被保留而形成最终所需的图形化的遮光层210，曝光区域的遮光层因被刻蚀去除而在遮光层210内形成露出玻璃基板200表面的图形。所述遮光层210内形成露出玻璃基板200表面的图形的关键尺寸小于预定值范围而成为待修复图形，所述玻璃基板200和图形化的遮光层210构成待修复的掩膜板。

本实施例中，光刻胶层220可以采用正光刻胶。当采用正光刻胶时，正光刻胶层220被曝光后，感光部分性质发生改变，在之后的显影中可溶于显影液中而被去除。

本实施例中，所述光刻胶层220的主要成分为树脂和感光剂。树脂是一种惰性的苯酚-甲醛聚合物，用于将光刻胶中的不同材料聚合在一起，具备粘合剂特性；所述聚合物在未曝光前是相对不可溶的，经光刻机曝光后发生化学反应，正光刻胶从不可溶性变为可溶性。另一重要成分是感光剂，最常见的是重氮萘醌，在曝光前所述感光剂作为溶解抑制剂，用于降低树脂溶解速度，经曝光后发生反应产生酸性的羧基，作为溶解增强剂提高了光刻胶在显影液中的溶解能力。经过曝光工艺后，透光区域的光刻胶感光性质发生改变，在后续显影中将会被去除。

本实施例中，所述涂布光刻胶层的方式为滴涂法。转速为3000转每分钟至5000转每分钟，溶剂含量较高的光刻胶层220在旋转过程中因离心力的作用使溶剂不断挥发，最终得到一层薄且均匀涂布的光刻胶层220；所述均匀涂布的光刻胶层220厚度根据具体工艺条件而定。

本实施例中，光刻胶层220均匀涂布后进行软烘工艺。所述软烘工艺方式为热板的热传导方式，软烘工艺温度一般为200℃-250℃，时间为10秒-30秒。通过光刻胶层220的软烘工艺，可以将光刻胶层220中的溶剂含量降至5％，减弱溶剂在曝光时对光刻胶层化学反应的干扰，同时缓解光刻胶层的薄膜应力，提高了光刻胶层对衬底的黏附性。

参照图5，将曝光光束230由玻璃基板200背面射入，经由遮光层210射入至光刻胶层220中，以遮光层210来控制图形，对光刻胶层220进行曝光形成不透光区域的光刻胶层220a和透光区域的光刻胶层220b，透光区域的光刻胶层220b在后续显影工艺中被洗去，形成待刻蚀图形。

本实施例中，由于玻璃基板200具有透光性，遮光层210具有不透光性，对光刻胶层220进行曝光后，玻璃基板200表面的光刻胶层220b由于被曝光而感光性质发生改变，在之后的显影中溶于显影液中而被去除，而遮光层210表面的光刻胶层220a因所述遮光层210的不透光性而未被曝光，在之后的显影中不溶于显影液而被保留，经过显影工艺后形成待刻蚀图形。遮光层210控制了被保留下的光刻胶层220a的图形及尺寸，所述待刻蚀图形未经过对准工艺就能与掩膜板上原先已形成的图形完全对准，从而解决了现有返工工艺中，待刻蚀图形与掩膜板上原先已形成的图形对准精度低这一问题。

本实施例中，为了得到更好的图形分辨率，所述曝光光束的光源为深紫外光，所述曝光光束的波长为180nm-330nm，曝光时间为30分钟-600分钟，曝光剂量为10毫焦每平方厘米-200毫焦每平方厘米。如果曝光能量小于10毫焦每平方厘米，光刻胶层220无法完全曝光，导致后续显影工艺中无法完全去除；如果曝光能量大于200毫焦每平方厘米，导致光刻胶层220曝光过度而引起光刻胶层220形貌发生变化。

本实施例中，由于曝光光束的入射光与反射光产生干涉，使沿胶厚方向的光强形成波峰和波谷，产生驻波效应，所述驻波效应会影响光刻的分辨率及关键尺寸的控制。为了降低或消除驻波效应，曝光后需采用曝光后烘焙工艺；所述曝光后烘焙的工艺温度为110℃-120℃，工艺时间为1分钟-2分钟。

本实施例中，在曝光后烘焙工艺后，掩膜板需冷却，使掩膜板的温度与后续显影工艺中显影液的温度一致。所述冷却方式为将掩膜板放置在冷板上进行冷却；所述冷板温度为23℃，冷却时间为45秒。

参照图6，对冷却后的光刻胶层220进行显影，剩余遮光层210上的光刻胶层220a。

本实施例中，所述显影温度为23℃，显影的工艺时间为60秒。所述正光刻胶层220的显影液为四甲基氢氧化铵(TMAH)，显影液中的碱与曝光后光刻胶中的酸中和使曝光后的光刻胶溶解于显影液。透光区域的光刻胶层因性质发生改变溶解于显影液而被去除，未曝光区域的光刻胶层因性质未发生改变、不与显影液反应而被保留下来。通过显影，在所述光刻胶层220内形成待刻蚀图形，所述待刻蚀图形与掩膜板上原先已形成的图形完全对准。

本实施例中，剩余的光刻胶层220a是作为后续刻蚀遮光层210的掩膜层，要求所述光刻胶层220a与遮光层210黏附牢固并且保持没有形变，且具有更好的抗刻蚀性。因此，在光刻胶220a显影后，采用坚膜烘焙工艺，进一步将光刻胶层220a中残余的溶剂蒸发，使其硬化。所述坚膜烘焙工艺的温度为100℃-130℃，工艺时间为50秒-70秒。

参照图7，刻蚀显影后剩余光刻胶层220a，使待刻蚀图形的关键尺寸增大至预定值范围。

本实施例中，基于需返工的掩膜板图形的实际关键尺寸与预定值范围的差值，光刻胶层220a两侧各刻蚀掉所述差值的一半，此时图形尺寸满足尺寸预定值范围，所述图形尺寸大于遮光层210的尺寸，如240所示。

本实施例中，所述刻蚀工艺为等离子体干法刻蚀工艺。所述等离子体刻蚀的刻蚀腔体压力为10毫托-300毫托，刻蚀功率为50瓦-200瓦；刻蚀主气体为CF4，所述刻蚀主气体CF4的气体流量为10sccm-50sccm，辅助气体为氩气等其他惰性气体以加快刻蚀速率，所述惰性气体的气体流量为10sccm-50sccm；所述干法刻蚀的工艺时间为1秒-30秒，实际工艺时间根据掩膜板图形的实际关键尺寸与预定值范围的偏差值设定。

参照图8，以保留下的光刻胶层220a为掩膜，沿关键尺寸增大的待刻蚀图形刻蚀遮光层210至露出玻璃基板200，形成满足关键尺寸预定值范围的图形。

本实施例中，所述刻蚀工艺为氯基等离子体干法刻蚀工艺。利用干法刻蚀的垂直刻蚀剖面的各向异性，可以更好的控制剖面的侧壁垂直形貌和尺寸精度。所述氯基等离子体刻蚀工艺的主气体为氯气，辅助气体为氩气或氦气等惰性气体以加快刻蚀速率；所述氯基等离子体刻蚀工艺的刻蚀腔体压力为1毫托-40毫托，源功率为200瓦-1500瓦，偏置功率为10瓦-50瓦；所述刻蚀主气体氯气的气体流量为25sccm-1000sccm，所述惰性气体的气体流量为5sccm-100sccm。

本实施例中，刻蚀工艺后去除剩余光刻胶层220a，然后对得到的图形尺寸250进行量测，所述尺寸250为掩膜板图形修正后的最终尺寸且所述尺寸250满足尺寸预定值范围。

本实施例中，所述光刻胶层去除工艺为湿法去胶法。运用有机溶剂溶解剩余光刻胶层220a并去除；对于正光刻胶去除工艺，所述有机溶剂为丙酮。去除光刻胶后以去离子水进行清洗。

本发明实施例中，针对掩膜板图形关键尺寸小于预定值范围而需返工的情况，利用玻璃基板的透光性和遮光层的不透光性，将曝光光束由玻璃基板至光刻胶层的方向射入，以遮光层来控制图形，形成曝光区和非曝光区；显影后将曝光区域的光刻层胶去除，留下待刻蚀图形，所述待刻蚀图形未经对准工艺就能与掩膜板上原先已形成的图形完全对准；通过刻蚀工艺，刻蚀显影后剩余光刻胶层，使待刻蚀图形的关键尺寸增大至预定值范围；以保留下的光刻胶层为掩膜，沿关键尺寸增大的待刻蚀图形刻蚀遮光层至露出所述玻璃基板，形成满足尺寸预定值范围的图形。在本发明实施例中，通过所述图形的修正方法，对光刻胶层进行曝光时不需要对准工艺，解决了对准精度低带来的返工局限性。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种修正图形的方法，包括：

提供玻璃基板，所述玻璃基板上具有一层遮光层；

在所述遮光层内形成露出所述玻璃基板表面的待修复图形，所述待修复图形的关键尺寸小于预定值范围；

在所述玻璃基板和形成有待修复图形的遮光层上涂布光刻胶层；

对光刻胶层进行软烘；

将曝光光束由玻璃基板背面射入，经由遮光层射入至光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光；

对曝光后的光刻胶层进行显影，形成待刻蚀图形；

对显影后的光刻胶层进行冷却；

刻蚀显影后剩余光刻胶层两侧，使待刻蚀图形的关键尺寸增大至预定值范围；

以光刻胶层为掩膜，沿关键尺寸增大的待刻蚀图形刻蚀遮光层至露出所述玻璃基板，形成满足预定尺寸的图形；

去除光刻胶。

2.如权利要求1所述的一种修正图形关键尺寸的方法，其特征在于，曝光光束的波长为180nm-330nm。

3.如权利要求1所述的一种修正图形关键尺寸的方法，其特征在于，曝光剂量为10毫焦每平方厘米-200毫焦每平方厘米。

4.如权利要求1所述的一种修正图形关键尺寸的方法，其特征在于，曝光时间为30分钟-600分钟。

5.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，所述遮光层为铬层。

6.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，所述光刻胶层为正光刻胶。

7.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，光刻胶的软烘方式为热板的热传导方式，工艺温度为200℃-300℃。

8.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，光刻胶的冷却方式为冷板传导方式，所述冷板温度为23℃。

9.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，刻蚀显影后剩余光刻胶层的刻蚀方法为等离子体干法刻蚀。

10.如权利要求1所述的一种修正图形的方法，其特征在于，刻蚀遮光层的方法为等离子体干法刻蚀。