CN112255883B - 改善光刻图形垂直度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善光刻图形垂直度的方法，包括提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。本发明提供的所述改善光刻图形垂直度的方法通过调整掩模版的设计版图，利用光学临近效应来改善光刻图形的垂直度，防止所述光刻图形的边缘出现白边过大的问题，在保证光刻图形的质量的同时确保光刻工艺的效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种改善光刻图形垂直度的方法。
背景技术
光刻工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，常规的光刻技术采用波长为的紫外光作为曝光光线，以掩模版(mask)为中间媒介实现图形的变换、转移和处理，最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺。在半导体生产制造过程中，光刻工艺形成图形的质量作为判断光刻工艺是否成功的一项重要指标，直接影响到后续工艺的可行性以及最终产品的良率和稳定性。
一般情况下，光刻工艺在满足一定的工艺窗口外，还需要确保曝光后形成的图形具有良好的垂直度(80～90度)，以保障后段工艺的工艺延展性。例如，刻蚀工艺需要垂直度良好的光刻图形，以便刻蚀工艺后形成的刻蚀图形也具有良好的垂直度。同样的，离子注入工艺也需要垂直度良好的光刻图形，以便后续形成更加对称的离子扩散形态。
然而，在某些情况下光刻工艺形成的图形垂直度较差，特别是在光刻机较厚的光刻工艺中(所述光刻胶的厚度不小于)，容易出现图形边缘白边过大的问题，即图形边缘损失过大的问题。现有技术中，解决上述问题的方法为更换光刻胶材料或加大曝光计量，前者会延误工艺开发的进度，后者会导致原有图形尺寸发生变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善光刻图形垂直度的方法，通过调整掩模版的设计版图来改善光刻图形的垂直度，防止所述光刻图形的边缘出现白边过大的问题，在保证光刻图形的质量的同时确保光刻工艺的效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种改善光刻图形垂直度的方法，包括：
提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；
根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。
可选的，所述第二图形的形状包括点状或线状。
可选的，所述第一图形为矩形，所述第二图形为直线，且所述第二图形与所述第一图形平行。
可选的，所述第二图形的数量为若干个，所述第二图形均匀或非均匀分布于所述第一图形的一侧。
可选的，当所述第二图形的数量大于一个时，相邻所述第二图形的间距大于所述曝光光线波长λ的三分之一。
可选的，靠近所述第一图形的所述第二图形的特征尺寸大于或等于其他所述第二图形的特征尺寸。
可选的，所述分辨率的计算方法为：
其中，R为分辨率；k为工艺因子，且k＝0.25；λ为曝光光线波长；NA为数值孔径。
可选的，所述分辨率为所述曝光光线波长λ的四分之一。
可选的，根据所述设计版图制作一掩模版的过程包括：
提供衬底，在所述衬底上覆盖一层遮光膜，所述遮光膜上形成有所述设计版图。
可选的，利用所述掩模版对所述晶圆进行光刻的过程包括：
所述光刻机的光源发出曝光光线；
所述曝光光线依次穿过所述掩模版和所述光刻机中的投影光学系统，并投影至所述晶圆的表面。
可选的，所述晶圆的表面设置有光刻胶层，且所述光刻胶层的厚度大于或等于
综上所述，本发明提供一种改善光刻图形垂直度的方法，包括提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。本发明提供的所述改善光刻图形垂直度的方法通过调整掩模版的设计版图，利用光学临近效应来改善光刻图形的垂直度，防止所述光刻图形的边缘出现白边过大的问题，在保证光刻图形的质量的同时确保光刻工艺的效率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法的流程图；
图2和图3为本发明一实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法中的掩模版的设计版图；
图4为本发明一实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法中光刻系统的示意图；
图5为未使用本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法所形成的光刻图形的电镜图；
图6为使用本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法所形成的光刻图形的电镜图；
其中，附图标记如下：
1-掩模版；2-投影光学系统；3-晶圆；
100-第一图形；200-第二图形。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本发明一实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法的流程图。参阅图1，本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法包括：
步骤S01：提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；
步骤S02：根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。
下面结合图2-图6详细介绍本实施例提供的所述改善光刻图形垂直度的方法。
首先参阅图2，执行步骤S01，提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形100和第二图形200，其中，所述第二图形200的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形100和所述第二图形200之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间。本实施例中，所述设计版图包括两个所述第一图形100，且所述第一图形100为矩形，在本发明的其他实施例中，所述第一图形100的数量可以为若干个，且所述第一图形100可以为具有其他形状的几何图形，本发明对此不作限制。可选的，所述第一图形100转移到所述晶圆上之后形成的区域为稀疏区(即器件密度较低的区域)。
参阅图3，本实施例中，所述第二图形200的数量为五个，所述第二图形200呈直线状且所述第二图形200与所述第一图形100平行。在本发明的其他实施例中，所述第二图形200的数量和形状可以根据实际需要进行调整，例如所述第二图形200的形状还可以为点状或曲线状，本发明对此不作限制。本实施例中，多个所述第二图形200非均匀地分布于两个所述第一图形200之间，在本发明的其他实施例中，当所述第二图形200的数量大于一个时，所述第二图形200的分布方式可以根据实际需要进行调整，本发明对此不作限制。
所述第二图形200的特征尺寸W(即图3中的W1和W2)小于光刻机的分辨率R，以确保所述第二图形200不被转移至所述晶圆上。具体地，所述分辨率R的计算公式如下：
其中，R为分辨率；k为工艺因子；λ为曝光光线波长；NA为数值孔径。可选的，所述工艺因子k的取值为0.25。所述数值孔径NA的取值与所述光刻机有关，通常情况下NA<1。本实施例中，所述分辨率R为所述曝光光线波长λ的四分之一。
所述第一图形100和所述第二图形200之间的距离X介于所述曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间。当所述第一图形100和所述第二图形200之间的距离X小于或等于所述曝光光线波长λ的二分之一时，所述第二图形200与所述第一图形100的距离过近，可能导致所述第二图形200与所述第一图形100一起被转移至晶圆上，影响光刻图形的形状；当所述第一图形100和所述第二图形200之间的距离X大于或等于所述曝光光线波长λ的三分之二时，所述第二图形200与所述第一图形100的距离过远，无法改善所述第一图形100转移至所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。当所述第二图形200的数量大于一时，相邻所述第二图形200的间距Y大于所述曝光光线波长λ的三分之一。同时，本实施例所有的所述第二图形200中，最靠近所述第一图形100的所述第二图形200的特征尺寸W1大于或等于其余的所述第二图形200的特征尺寸W2。
接着，参阅图4，执行步骤S02，根据所述设计版图制作一掩模版1，利用所述掩模版1对晶圆3进行光刻，以改善所述晶圆3上形成的光刻图形的垂直度。具体的，根据所述设计版图制作一掩模版1的过程包括：提供衬底，在所述衬底上覆盖一层遮光膜，所述遮光膜上形成有所述设计版图。利用所述掩模版1对所述晶圆3进行光刻的过程包括：所述光刻机的光源发出曝光光线；所述曝光光线依次穿过所述掩模版1和所述光刻机中的投影光学系统2，并投影至所述晶圆3的表面。本实施例中，所述衬底由石英或其他对于曝光光线具有透光性的材料制成。可选的，所述晶圆3的表面设置有光刻胶层，且所述光刻胶层的厚度大于或等于
图5为未使用本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法所形成的光刻图形的电镜图；图6为使用本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法所形成的光刻图形的电镜图。对比图5和图6可知，本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法所形成的光刻图形的边缘出现的白边明显小于现有技术中光刻图形边缘的白边，说明本实施例提供的改善光刻图形垂直度的方法形成的光刻图形的垂直度更好，可以在保证光刻图形的质量的同时确保光刻工艺的效率。
综上，本发明提供一种改善光刻图形垂直度的方法，包括提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率，所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度。本发明提供的所述改善光刻图形垂直度的方法通过调整掩模版的设计版图，利用光学临近效应来改善光刻图形的垂直度，防止所述光刻图形的边缘出现白边过大的问题，在保证光刻图形的质量的同时确保光刻工艺的效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，包括：
提供掩模版的设计版图，所述设计版图包括第一图形和第二图形，其中，所述第二图形的形状包括点状或线状；
所述第二图形的特征尺寸小于光刻机的分辨率；
所述第二图形的数量为若干个，所述第二图形均匀或非均匀分布于所述第一图形的一侧；
所述第一图形和所述第二图形之间的距离介于所述光刻机的曝光光线波长λ的二分之一到三分之二之间；
根据所述设计版图制作一掩模版，利用所述掩模版对晶圆进行光刻，以改善所述晶圆上形成的光刻图形的垂直度；
其中，相邻所述第二图形的间距大于所述曝光光线波长λ的三分之一，且靠近所述第一图形的所述第二图形的特征尺寸大于其他所述第二图形的特征尺寸。
2.如权利要求1所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，所述第一图形为矩形，所述第二图形为直线，且所述第二图形与所述第一图形平行。
3.如权利要求1所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，所述分辨率的计算方法为：
其中，R为分辨率；k为工艺因子，且k＝0.25；λ为曝光光线波长；NA为数值孔径。
4.如权利要求1所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，所述分辨率为所述曝光光线波长λ的四分之一。
5.如权利要求1所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，根据所述设计版图制作一掩模版的过程包括：
提供衬底，在所述衬底上覆盖一层遮光膜，所述遮光膜上形成有所述设计版图。
6.如权利要求1所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，利用所述掩模版对所述晶圆进行光刻的过程包括：
所述光刻机的光源发出曝光光线；
所述曝光光线依次穿过所述掩模版和所述光刻机中的投影光学系统，并投影至所述晶圆的表面。
7.如权利要求6所述的改善光刻图形垂直度的方法，其特征在于，所述晶圆的表面设置有光刻胶层，且所述光刻胶层的厚度大于或等于
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