一种改善光刻胶形貌的方法
【专利摘要】本发明涉及一种改善光刻胶形貌的方法，包括以下步骤：选取一次已知参考曝光的曝光参数，并根据该曝光参数进行多次曝光工艺；在进行每次曝光工艺时，保证每次曝光能量和焦距与参考曝光的能量和焦距满足一定关系，采用以上技术方案可极大改善曝光显影后光刻胶的形貌，提高曝光的工艺水平，同时本发明尤其适用于超大高宽比图形的制备工艺中，进而制备出性能更好的半导体器件。
【专利说明】一种改善光刻胶形貌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光刻领域，具体涉及一种改善光刻胶形貌的方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，因此半导体工艺的精度也变得更加重要。在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版上的图案转移为晶片上的光刻图案的工艺过程，因此光刻的质量会直接影响到最终形成的芯片的性能。
[0003]如今集成电路已朝着微型化不断发展，各种相对特殊的工艺随之出现，关键尺寸要求在200nm左右而高宽比要求超过10 (传统工艺一般在2_5左右)的工艺在光刻领域是个很有挑战性的工作，传统的一次性曝光模式已经不能满足现在的需求。在传统光刻领域中，采用一般的单次曝光模式，经常出现光刻胶顶部开口损失较大，而光刻胶开口底部损失较小，造成光刻胶顶部开口和底部开口差异性较大，给制备超大高宽比图形的工艺过程中带来了一定难度。
[0004]中国专利(CN 102054667A)公开了一种应用光刻胶剥离工艺保护光刻对准标记的方法，其中，包括以下步骤:在待覆盖金属层的介质层表面涂光刻胶，使所述介质层上的光刻对准标记所在区域被光刻胶覆盖，并且光刻胶层的厚度大于待积淀的金属层的厚度；进行曝光、显影处理，以保留所述光刻对准标记所在区域上覆盖的光刻胶，而将其他部分覆盖的光刻胶去除；积淀金属层；剥离所述光刻对准标记所在区域上覆盖的光刻胶及该光刻胶上覆盖的金属层。
[0005]该专利采用的单次曝光工艺，但是在一些高宽比较大的图形制备工艺中，采用单次曝光工艺可能无法得到一较好的光刻胶形貌，进而在后续的制备工艺中无法得到一理想的器件尺寸。
[0006]中国专利(CN 101122749)公开了一种光刻图形的形成方法，包括:提供一半导体基底；将所述半导体基底移入等离子体刻蚀设备对所述半导体基底表面进行等离子体灰化处理；在所述半导体基底上旋涂光刻胶；将所述带有光刻胶的半导体基底送入曝光机进行曝光；将曝光后的晶片移入显影设备进行显影。
[0007]该专利是采取传统技术单次曝光进行光刻工艺，由于单次曝光在超大高宽比图形的制备工艺中，可能无法一次性制备出理想规格的光刻胶图案，同时进行离子注入工艺的成本也较高，步骤比较繁琐，在一定程度上增加了生产成本和生产时间。
【发明内容】
[0008]本发明根据现有技术的不足提供了一种改善光刻胶形貌的方法，通过采取多次曝光工艺来进行光刻，并通过控制每次曝光工艺的曝光率和焦距来获得最佳的曝光效果，进而得到较好的光刻胶形貌，提高光刻工艺。
[0009]本发明采用的技术方案为:[0010]一种改善光刻胶形貌的方法，应用于光刻工艺中，其中，包括以下步骤:
[0011]选取一次已知参考曝光的曝光参数，所述曝光参数包括曝光能量及曝光焦距；
[0012]进行多次曝光工艺，在进行每次所述曝光工艺时，根据所述曝光参数来控制进行多次曝光中每次曝光的能量和焦距。
[0013]上述的方法，其中，进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的能量需满足以下条件:
[0014]E=E1+E2+E3+...+En ；
[0015]其中，E为所述参考曝光的能量，El为第一次曝光的能量，E2为第二次曝光的能量，E3为第三次曝光的能量...En为第η次曝光的能量，η为曝光次数；
[0016]El:Ε2:Ε3:...:Εη的比值根据工艺需求而设定。
[0017]上述的方法，其中，进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的焦距需满足以下条件:
[0018]F= (F1+F2+F3+...+Fn) /n ；
[0019]其中，F为所述参考曝光的焦距，Fl为第一次曝光的焦距，F2为第二次曝光时的焦距，F3为第三次曝光时的焦距，Fn为第η次曝光的曝光率；η为曝光次数。
[0020]上述的方法，其中，所述参考曝光的曝光参数为获得最佳曝光效果的一次曝光的曝光参数。
[0021]上述的方法，其中，进行所述每次曝光工艺的曝光能量逐渐递减，且每次曝光工艺的曝光焦距逐渐递增。
[0022]上述的方法，其中，所述曝光工艺应用于超大高宽比图形的制备工艺中。
[0023]由于本发明采用了以上技术方案，先选取一取得最佳曝光效果曝光参数，然后进行多次曝光工艺，并根据该曝光参数来调整每次曝光工艺的曝光能量个曝光焦距，进而获得最优的曝光效果，得到较好的光刻胶形貌，提高光刻的精准性，可很好的应用于超大高宽比图形的制备工艺中，提升生产工艺。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明:
[0025]本发明提供了一种光刻方法，应用与超大高宽比图形的制备工艺中，包括以下步骤:
[0026]选取一次已知参考曝光的曝光参数，该曝光参数包括曝光时采用的曝光能量和曝光焦距，当采用以上曝光能量和曝光焦距进行单次曝光时，可获得一较佳的光刻胶形貌。
[0027]进行多次曝光工艺，同时在进行每次所述曝光工艺时，根据已知的曝光参数来控制多次曝光中每次曝光的能量和焦距进行光刻，以获得最佳的光刻胶形貌。
[0028]进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的能量需满足以下条件:
[0029]E=E1+E2+E3+...+En ；
[0030]E为参考曝光的能量，El为第一次曝光的能量，Ε2为第二次曝光的能量，Ε3为第三次曝光的能量...En为第η次曝光的能量，η为曝光次数，即进行多次曝光工艺时，每次曝光能量相加的总和等于参考曝光的曝光能量；E1:E2:E3:...:En根据工艺需求而设定，即每次曝光的能量的比值根据工艺需求而设定；进行多次曝光工艺时，每次曝光的曝光能量逐渐递减；
[0031]同时，进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的焦距需满足以下条件:
[0032]F= (F1+F2+F3+...+Fn) /n ；
[0033]F为参考曝光的焦距，Fl为第一次曝光的焦距，F2为第二次曝光时的焦距，F3为第三次曝光时的焦距，Fn为第η次曝光的曝光率；η为曝光次数。即进行多次曝光的曝光焦距总和除以曝光次数等于参考曝光所采用的焦距。
[0034]由于本发出通过采用多次曝光工艺来取代传统技术中单次曝光工艺，并保证每次曝光工艺的能量逐渐递减和每次曝光工艺的焦距逐渐增大，进而减小了随着每次曝光工艺的进行对光刻胶底部造成的损伤，同时减小了光刻后顶部开口与底部开口的尺寸差异，提高了光刻后光刻胶的形貌。
[0035]下面提供一实施例来对本发明进行进一步阐述:
[0036]首先选取一次已知参考曝光的曝光参数，基于一次曝光的最佳曝光能量为30MJ,根据公式:Ε=Ε1+Ε2+Ε3+...+En，在此选用比例关系分别为(1:1) 15mJ/15mJ和(1.4:1)17.5mJ/12.5mJ作为两次曝光的能量。根据实验结果表明，当两次曝光能力为17.5mJ和12.5mJ时,进行曝光后光刻胶的形貌较好。由此可见，两次曝光的energy(能量)大小为特定比例关系时，可以得到比较好的光刻胶proflie (形貌)。
[0037]同样,基于一次曝光的最佳曝光focus为0.6um,根据公式F=(F1+F2+F3+...+Fn)/η来选取最佳的两次曝光焦距，在此选取0.1/1.1,0.2/1.2,0.3/1.3作为两次曝光的焦距。实验表明，两次曝光的焦距为0.1和1.1的情况下光刻胶形貌最好，(0.1+1.1)/2=0.6，与本发明提供的公式完全吻合，验证了其公式的正确性。
[0038]在以上实施例中，本发明选用两次曝光，但在实际应用过程中，并不局限于仅采用两次曝光，根据生产工艺及实际情况可选用两次以上的曝光次数，进而获得最佳的技术效果O
[0039]综上所述，本发明先选取一次能够得到较佳工艺参数的参考曝光，并根据该次参考曝光的曝光能量和焦距进行多次曝光，并保证每次曝光能量的总和等于参考曝光的曝光能量且每次曝光的能量递减，同时保证每次曝光焦距的总和除以曝光次数等于参考曝光的焦距且每次曝光焦距递增，可改善曝光显影后光刻胶的形貌，提高曝光的工艺水平，尤其适用于超大高宽比图形的制备工艺中，进而制备出性能更好的半导体器件。
[0040]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种改善光刻胶形貌的方法，应用于光刻工艺中，其特征在于，包括以下步骤: 选取一次已知参考曝光的曝光参数，所述曝光参数包括曝光能量及曝光焦距； 进行多次曝光工艺，在进行每次所述曝光工艺时，根据所述曝光参数来控制进行多次曝光中每次曝光的能量和焦距。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的能量需满足以下条件:
E=E1+E2+E3+...+En ； 其中，E为所述参考曝光的能量，El为第一次曝光的能量，E2为第二次曝光的能量，E3为第三次曝光的能量...En为第η次曝光的能量，η为曝光次数； El:Ε2:Ε3:...:Εη的比值根据工艺需求而设定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行多次曝光工艺时，每次曝光时采用的焦距需满足以下条件:
F= (F1+F2+F3+...+Fn) /n ； 其中，F为所述参考曝光的焦距，Fl为第一次曝光的焦距，F2为第二次曝光时的焦距，F3为第三次曝光时的焦距，Fn为第η次曝光的曝光率；η为曝光次数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考曝光的曝光参数为获得最佳曝光效果的一次曝光的曝光参数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述每次曝光工艺的曝光能量逐渐递减，且每次曝光工艺的曝光焦距逐渐递增。
6.如权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，所述曝光工艺应用于超大高宽比图形的制备工艺中。
【文档编号】G03F7/20GK103645609SQ201310554269
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】付瑞鹏, 王剑, 戴韫青 申请人:上海华力微电子有限公司