CN109634067B - 曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体器件制造技术领域，公开了一种曝光方法，该曝光方法包括：通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数；按照所述补偿曝光参数对所述待曝光物中的目标物进行补偿曝光。在正式曝光之前，根据样本物确定段差图形线宽差所对应的补偿曝光参数，对目标物预先进行补偿曝光，由此，减小了后续正式曝光后所获得的图形中存在的线宽差，以获得线宽均一的图形，提高了产品良率。

Description

曝光方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体涉及一种曝光方法。

背景技术

曝光指的是使用特定波长的光对覆盖衬底或基板或金属层等的光刻胶进行选择性的照射的工艺。曝光后，光刻胶中的感光剂会发生光化学反应，从而使得光刻胶被照射区域(感光区域)固化，在后续显影工序中能够将特定区域的光刻胶溶解于显影液中，曝光图形就可以显现出来。随着半导体行业的不断发展，曝光工艺已经成为半导体器件制造过程中的一个至关重要的步骤。

发明内容

本发明提供了一种曝光方法，包括以下步骤：通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数；按照所述补偿曝光参数对所述待曝光物中的目标物进行补偿曝光。

在其中一个实施例中，所述通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数的步骤包括：对所述样本物的第一区域进行第一次曝光；对所述样本物的第二区域和所述第一区域进行第二次曝光；确定所述第二区域和所述第一区域的线宽差；调整第一次曝光的曝光参数，降低所述线宽差，得到所述目标物的补偿曝光参数。

在其中一个实施例中，所述补偿曝光参数包括曝光量。根据曝光量调整线宽差，控制方式更加简单、直接，调节过程更加便捷。

在其中一个实施例中，所述调整第一次曝光的曝光参数的步骤包括：判断所述线宽差是否在预设误差范围内；当所述线宽差在所述预设误差范围内时，保持第一次曝光时的当前曝光量，将所述当前曝光量作为所述目标物的补偿曝光参数；当所述线宽差大于所述预设误差范围时，则减小第一次曝光时的曝光量；当所述线宽差小于所述预设误差范围时，则增大第一次曝光时的曝光量。上述调整过程较为简单，易实施。

在其中一个实施例中，所述预设误差范围为-0.1um～0.1um，能够很好地在满足设计要求的前提下降低制作难度。

在其中一个实施例中，所述确定第二区域和第一区域的线宽差的步骤包括：通过显影工艺将被曝光的光刻胶溶解；获取未被曝光的光刻胶的图形；测量所述第二区域和第一区域的线宽；获取所述第二区域和第一区域的线宽差。上述步骤操作简单，易实施。

在其中一个实施例中，采用第一掩膜板进行第一次曝光；所述第一掩膜板的遮光区包括所述样本物的所述第二区域。对第一区域进行第一次曝光，以减小第一区域光刻胶的厚度，尽可能保证第二区域和第一区域的光刻胶厚度一致以及后续图形的线宽差异较小。

在其中一个实施例中，采用第一掩膜板进行第一次曝光，采用第二掩膜板进行第二次曝光；其中，所述第一掩膜板的遮光区包括所述样本物的所述第二区域和所述第二掩膜板的遮光区。在第一次曝光时，对第一区域进行补偿曝光的同时，还对第二掩膜板对应的透光区进行预曝光，由此，实现减小线宽差异的同时，还对第二掩膜板所对应的目标图形进行预曝光，提高了最终的曝光效果。

在其中一个实施例中，还包括：对所述目标物进行正式曝光。在正式曝光之前，根据段差图形线宽差所对应的补偿曝光参数，对目标物预先进行补偿曝光，由此，减小了后续正式曝光后所获得的图形中存在的线宽差，以获得线宽均一的图形，提高了产品良率。

在其中一个实施例中，还包括：所述正式曝光步骤所用的曝光掩膜板为所述第二掩膜板，通过共用第二掩膜板降低生产成本。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的曝光方法，包括以下步骤：通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数；按照补偿曝光参数对待曝光物中的目标物进行补偿曝光。在正式曝光之前，根据段差图形线宽差所对应的补偿曝光参数，对目标物预先进行补偿曝光，由此，减小了后续正式曝光后所获得的图形中存在的线宽差，以获得线宽均一的图形，提高了产品良率。

2.本发明实施例提供的曝光方法，通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数的步骤包括：对所述样本物的第一区域进行第一次曝光；对所述样本物的第二区域和所述第一区域进行第二次曝光；确定所述第二区域和所述第一区域的线宽差；调整第一次曝光的曝光参数，降低所述线宽差，得到所述目标物的补偿曝光参数。

第二区域指表面不平整的目标物表面相对凸起的区域，第一区域则指表面相对凹陷的区域。曝光前，涂布在目标物表面的光刻胶会由于自身重力而自流平，导致第一区域的光刻胶厚度大于第二区域的光刻胶厚度。本发明的上述步骤中，第一区域受到了两次曝光，第二区域受到一次曝光，即光刻胶厚的区域进行了两次曝光，光刻胶薄的区域进行一次曝光，由此，有效改善了传统中的因薄胶和厚胶采用同样的曝光量而导致显影后的图形线宽差异大的问题。

两次曝光之后，通过确定好的第二区域和第一区域的线宽差重新调整第一次曝光的曝光参数，以进一步缩小线宽差，重新调整后的曝光参数即作为补偿曝光参数。由此，可进一步的对补偿曝光参数进行调整，以便获得更小的图形线宽差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为第二区域、第一区域以及段差图形的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的曝光方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的曝光方法中步骤S11的流程图；

图4为本发明实施例提供的曝光方法中步骤S113的流程图；

图5为本发明实施例提供的曝光方法的具体示例中已有的结构图；

图6为本发明实施例提供的曝光方法的具体示例中第一掩膜板的结构图；

图7为本发明实施例提供的曝光方法的具体示例中第二掩膜板的结构图；

图8为本发明实施例提供的曝光方法的具体示例中最终形成的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

随着半导体行业的不断发展，曝光工艺已经成为半导体器件制造过程中的一个至关重要的步骤。但是，发明人发现，目前即使通过图案化来形成与目标尺寸相同尺寸的光刻胶图形，在显影以及刻蚀后形成的图案的尺寸也会与所希望得到的图案尺寸不完全一致。尤其是在基板上形成堆叠的多层图形时，由于图形存在段差，导致涂布完光刻胶之后，尚未来得及固化的液态光刻胶会自流平，使得有段差存在的区域的光刻胶厚度小于没有段差存在的区域的光刻胶厚度。因此，接收同样的曝光量之后再显影，薄胶和厚胶得到的图形的线宽会存在差异。

需要说明的是，如图1所示，文中提及的第二区域指的是表面不平整的目标物表面相对凸起的区域a，第一区域指的是表面相对凹陷的区域b。曝光前，涂布在目标物表面的光刻胶会由于自身重力而自流平，导致第一区域的光刻胶厚度大于第二区域的光刻胶厚度，即，第一区域的是光刻胶为厚胶，第二区域的光刻胶为薄胶。当薄胶和厚胶接收同样的曝光量后再显影获得的图形存在线宽差异。文中所提及的段差图形指的是横跨第二区域和第一区域的图形c，即在段差图形上易存在上述线宽差异。

实施例

本发明实施例提供了一种曝光方法，如图2所示，包括步骤S11-S12。

步骤S11：通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数。

在一实施例中，待曝光物包括样本物和目标物。具体的，待曝光物可以是TFT背板，TFT背板制造工艺复杂，多层图形堆叠，由于图形段差存在，导致光刻胶涂布后膜厚不均，曝光显影后形成光刻胶线宽差异。例如，在多片制备好的TFT背板中选出其中的任意几片作为样本物，剩余其它片TFT背板作为目标物。

步骤S12：按照补偿曝光参数对待曝光物中的目标物进行补偿曝光。

作为一种可选实施方式，如图3所示，具体的，步骤S11包括步骤S111-S114。

步骤S111：对样本物的第一区域进行第一次曝光。在一实施例中，具体的，通过第一掩膜板对样本物的第一区域进行第一次曝光。

第一掩膜板的遮光区对应第二区域，透光区对应第一区域，由于第一区域的光刻胶厚度大于第二区域的光刻胶厚度，因此本发明通过该步骤对第一区域进行第一次曝光(即预曝光)，以减小第一区域光刻胶的厚度，尽可能保证第二区域和第一区域的光刻胶厚度一致，并使得后续图形的线宽差异较小。

在一实施例中，第一次曝光属于小剂量的预曝光，曝光强度一般小于后续第二次曝光的曝光强度。当然，在其它实施例中，第一次曝光的曝光强度可根据实际情况合理设置。

步骤S112：对样本物的第二区域和第一区域进行第二次曝光。在一实施例中，具体的，通过第二掩膜板对样本物的第二区域和第一区域进行第二次曝光。

第二掩膜板对应最终所需形成的图形，第二掩膜板的遮光区和透光区均跨越第一区域和第二区域。由于步骤S111已经对第一区域进行了预曝光，第一区域和第二区域的光刻胶厚度相当。在此基础上，对第二区域和第一区域同时曝光，可基本保证同等的胶厚对应同等的曝光量。

作为一种可选实施方式，第一掩膜板的遮光区包括样本物的第二区域和第二掩膜板的遮光区。即在第一次曝光时，对第一区域进行补偿曝光的同时，还对第二掩膜板对应的透光区进行预曝光，由此，实现减小线宽差异的同时，还对第二掩膜板所对应的目标图形进行预曝光，提高了最终的曝光效果。

步骤S113：确定第二区域和第一区域的线宽差。

在一实施例中，通过线宽定测仪来测量第二区域与第一区域的线宽，进而得到两者的线宽差，测量精度高；当然，在其它实施例中，还可采用现有技术中的其它线宽测量仪器来测量线宽。

步骤S114：调整第一次曝光的曝光参数，降低线宽差，得到目标物的补偿曝光参数。

优选地，补偿曝光参数包括曝光量，根据曝光量调整线宽差，控制方式更加简单、直接，调节过程更加便捷；当然，在其它实施例中，还包括线宽、照明条件、聚焦位置等中的至少一种。即可根据实际需求对曝光量或线宽或照明条件等任意一种或多种补偿曝光参数进行第一次曝光的调整，选择较广泛，保证了第一次曝光的补偿曝光效果。本文中仅以曝光量作为补偿曝光参数进行说明。

作为一种可选实施方式，如图4所示，具体的，步骤S113包括步骤S1131-S1134。

步骤S1131：通过显影工艺将被曝光的光刻胶溶解。

需要说明的是，该显影工艺是在第一次曝光和第二次曝光全部结束后再进行。具体的，通过显影工艺将曝光后的光刻胶溶解于显影液中。

步骤S1132：获取未被曝光的光刻胶的图形。

步骤S1133：测量第二区域和第一区域的线宽。具体的，可通过线宽定测仪分别测量显影后的第一区域的线宽和第二区域的线宽。

步骤S1134：获取第二区域和第一区域的线宽差。具体的，将上述测量得到的第二区域的线宽与第一区域的线宽作差值即可得到两者的线宽差。

作为一种可选实施方式，具体的，步骤S114包括步骤S1141-S1144。

步骤S1141：判断线宽差是否等在预设误差范围内。

在一实施例中，预设误差范围可以是-0.1um至0.1um，能够很好地在满足设计要求的前提下降低制作难度，本实施例仅作示意性说明，并不以此为限，该范围具体可根据实际工艺要求合理确定。

步骤S1142：当线宽差在预设误差范围内时，保持第一次曝光时的当前曝光量，将当前曝光量作为目标物的补偿曝光参数。当线宽差在预设误差范围内时，说明第一次曝光的曝光量设置合理，无需再进行调整，将其作为补偿曝光参数即可。

步骤S1143：当线宽差大于预设误差范围时，则减小第一次曝光时的曝光量。线宽差大于预设误差范围，说明曝光后的第一区域的线宽过小，进而导致线宽差大于预设范围，故需要减小第一次曝光的曝光量，使得第一区域的线宽在后续曝光后增加，以减小线宽差，将第二区域与第一区域的线宽差调整至预设误差范围内。

步骤S1144：当线宽差小于预设误差范围时，则增大第一次曝光时的曝光量。线宽差小于预设误差范围时，说明曝光后的第一区域的线宽较大，进而导致线宽差小于预设范围，故需要增加第一次曝光的曝光量，使得第一区域的线宽在后续曝光后减小，以减小线宽差，将第二区域与第一区域的线宽差调整至预设误差范围内。

需要说明的是，上述线宽差指的是第二区域的线宽与第一区域的线宽之间的差值。一般地，接收同等的曝光量之后形成的图形，第二区域的线宽小于第一区域的线宽。预设误差的优选数值为0，因此，当线宽差小于0时，即第二区域的线宽小于第一区域的线宽，则说明第一次曝光时的曝光量不够，需要增大第一次曝光的曝光量，以使第二次曝光后形成的图形的线宽一致。同理，当线宽差大于0时，即第二区域的线宽大于第一区域的线宽，则说明第一次曝光时的曝光量过大，需要减小第一次曝光的曝光量，以使第二次曝光后形成的图形的线宽一致。

还需要说明的是，上述对曝光量的调整，若一次调整后即可将线宽差调节到位，则曝光量的调整过程结束；若一次调整未调节到位，则重复上述步骤进行多次调整，直至将线宽差调整到位为止。

上述通过曝光量对线宽进行调整的调整过程较为简单，易实施。

本发明的上述步骤中，第一区域受到了两次曝光，第二区域受到一次曝光，即光刻胶厚的区域进行了两次曝光，光刻胶薄的区域进行一次曝光，由此，有效改善了传统中的因薄胶和厚胶采用同样的曝光量而导致显影后的图形线宽差异大的问题。

两次曝光之后，通过确定好的第二区域和第一区域的线宽差重新调整第一次曝光的曝光参数，以进一步缩小线宽差，重新调整后的曝光参数即作为补偿曝光参数。由此，可进一步的对补偿曝光参数进行调整，以便获得更小的图形线宽差。

在一实施例中，具体的，通过步骤S11确定好的补偿曝光参数通过第一掩膜板对样本物的第一区域进行补偿曝光。

本实施例中，在步骤S12之后还包括：对目标物进行正式曝光。

在一实施中，正式曝光步骤所用的曝光掩膜板为第二掩膜板，通过共用第二掩膜板降低生产成本。当然，在其它实施例中，也可以是在正式曝光时采用一张新的掩膜板，不共用第二掩膜板，根据实际需要合理设置即可。

本发明提供的曝光方法中，在正式曝光之前，根据段差图形线宽差所对应的补偿曝光参数，对目标物预先进行补偿曝光，由此，减小了后续正式曝光后所获得的图形中存在的线宽差，以获得线宽均一的图形，提高了产品良率。

需要说明的是，目标物包括多个时，对多个目标物的曝光过程可以是先对所有的目标物进行补偿曝光，之后，在进行正式曝光；曝光过程还可以是一个目标物曝光完成之后再对另一个目标物进行曝光，即先对一个目标物进行补偿曝光和正式曝光，之后，再对另一个目标物进行补偿曝光和正式曝光。具体采用何种曝光方式可根据实际需要和选用的曝光机等合理确定。

本实施例还提供了一种上述曝光方法的具体示例。

图5示出了未进行曝光步骤之前的已有图形，其中，图5中包括表面相对凸起的第二区域1和表面相对凹陷的第一区域2。

该曝光方法包括以下步骤。

第一步：如图6所示，提供第一掩膜板3，第一掩膜板3为网状结构，空白区域为透光区，遮光区对应第二区域1和第二掩膜板4的遮光区；

第二步：在目标物表面涂布光刻胶；

第三步：通过第一掩膜板3对目标物进行第一次曝光，曝光量为Dose1；

第四步：如图7所示，提供第二掩膜板4，空白区域为透光区，第二掩膜板4跨越了第二区域和第一区域；

第五步：通过第二掩膜板4对目标物进行第二次曝光，曝光量为Dose2；

第六步：对二次曝光后的目标物进行显影，获取剩下来的光刻胶图形(见图8)，并获取形成的图形中第二区域1和第一区域2之间的线宽差；

第七步：根据线宽差重新调整Dose1；

第八步：按照重新调整过的Dose1通过第一掩膜板3对目标物进行补偿曝光；

第九步：通过第二掩膜板4对目标物进行正式曝光。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数；

按照所述补偿曝光参数对所述待曝光物中的目标物进行补偿曝光；

其中，所述通过待曝光物中的样本物获取适配于补偿段差图形线宽差的补偿曝光参数的步骤包括：

对所述样本物的第一区域进行第一次曝光；

对所述样本物的第二区域和所述第一区域进行第二次曝光；

确定所述第二区域和所述第一区域的线宽差；

调整第一次曝光的曝光参数，降低所述线宽差，得到所述目标物的补偿曝光参数。

2.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，所述补偿曝光参数包括曝光量。

3.根据权利要求2所述的曝光方法，其特征在于，所述调整第一次曝光的曝光参数的步骤包括：

判断所述线宽差是否在预设误差范围内；

当所述线宽差在所述预设误差范围内时，保持第一次曝光时的当前曝光量，将所述当前曝光量作为所述目标物的补偿曝光参数；

当所述线宽差大于所述预设误差范围时，则减小第一次曝光时的曝光量；

当所述线宽差小于所述预设误差范围时，则增大第一次曝光时的曝光量。

4.根据权利要求3所述的曝光方法，其特征在于，所述预设误差范围为-0.1um～0.1um。

5.根据权利要求1-4任一项所述的曝光方法，其特征在于，确定所述第二区域和第一区域的线宽差的步骤包括：

通过显影工艺将被曝光的光刻胶溶解；

获取未被曝光的光刻胶的图形；

测量所述第二区域和第一区域的线宽；

获取所述第二区域和第一区域的线宽差。

6.根据权利要求1-4任一项所述的曝光方法，其特征在于，采用第一掩膜板进行第一次曝光；所述第一掩膜板的遮光区包括所述样本物的所述第二区域。

7.根据权利要求1-4任一项所述的曝光方法，其特征在于，采用第一掩膜板进行第一次曝光，采用第二掩膜板进行第二次曝光；

其中，所述第一掩膜板的遮光区包括所述样本物的所述第二区域和所述第二掩膜板的遮光区。

8.根据权利要求1-4任一项所述的曝光方法，其特征在于，还包括：

对所述目标物进行正式曝光。

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，还包括：

所述正式曝光步骤所用的曝光掩膜板为第二掩膜板，所述第二掩膜板对应最终所需形成的图形。

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