[發明專利]提高光刻機可用焦深的方法

有效

• 申請號: 201410367371.3
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN105319859B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王健;白昂力
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，特別是涉及一種用于投影式光刻機的提高可用焦深的方法。

背景技術

目前，LED行業的高速發展，緣于半導體照明技術的進步滿足對高亮度照明需求的必然結果。美國公布的LED照明路線圖顯示自2012年開始，LED照明從運行成本上優于傳統的熒光燈照明，2020年從采購成本加上運行成本的綜合成本全面優于傳統照明方式，從而拉開人類照明文明史的新紀元。

結合這一趨勢，圖形化藍寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)工藝由于投資規模適中、人工需求少、科技附加值高、實施周期短(籌建到達產<1年)的緣故，PSS工藝已經成為特別適合傳統行業，或LED企業向高科技、高端領域轉型的必要手段之一。

在PSS工藝中，焦面控制的要求非常高。在可用焦深(Useful Depth Of Focus，UDOF)不夠的情況下，光刻系統焦面控制誤差導致的離焦量會造成基底上圖形的一致性超出可接收范圍，宏觀效果顯示為在相同光照條件下，基底上不同圖形的區域明暗程度不同，形成肉眼可觀測到的色差(Color Difference)。色差用肉眼非常容易觀測，是判斷光刻產出是否合格的主要標準。同時色差對光刻膠圖形的一致性極為敏感，非常小的CD(critical dimension,特征尺寸)變化就可導致肉眼可觀測的色差，由此導致對各種工藝參數控制，尤其是焦面控制的要求非常高。

因此，如何在可用焦深不夠的情況下，獲得更加的效果，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種提高光刻機可用焦深的方法，以減少甚至避免現有技術容易產生色差的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種提高光刻機可用焦深的方法，在透光的基底上進行光刻工藝，包括：

步驟一、配置仿真工藝環境，包括：標定所用光刻膠參數，將標定的光刻膠參數輸入光刻仿真軟件；輸入掩模圖形信息；輸入光刻設備參數；設定不同的正面曝光劑量和背面曝光劑量，得到不同劑量下的曝光圖形；

步驟二、確定符合誤差要求的正面曝光劑量范圍以及背面曝光劑量范圍；

步驟三、均勻選取符合誤差要求的正面曝光劑量和背面曝光劑量組合，在不同焦面位置下曝光并顯影；

步驟四、測量顯影后得到的CD值，依據焦面頂部位置、底部位置及中部位置畫出頂部CD，底部CD以及中部CD隨焦面變化的曲線；

步驟五、擬合頂部CD曲線和底部CD曲線，根據要求的CDU計算焦深；

步驟六、如果計算所得焦深非最大可用焦深，則需對正面曝光劑量和背面曝光劑量組合進行優化，即進入步驟七；如果計算所得焦深為最大可用焦深，則進入步驟八；

步驟七、對正面曝光劑量和背面曝光劑量組合進行優化，通過觀察頂部CD曲線和底部CD曲線以確定劑量優化方向，優化完成后重復步驟三至步驟六；

步驟八、確認最大可用焦深的最優正面曝光劑量和背面曝光劑量的組合；

步驟九、以只有正面曝光的正常劑量，以及包括和最優正面曝光劑量和背面曝光劑量的組合進行變焦面蛇形路徑曝光，測量CD并擬合CD隨焦面位置變化曲線，計算焦深，確認最優正面曝光劑量和背面曝光劑量組合可以增加可用焦深；

步驟十、以只有正面曝光的正常劑量，以及包括最優正面曝光劑量和背面曝光劑量的組合進行全片曝光，確認最優正面曝光劑量和背面曝光劑量組合對色差的減弱效果。

可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述步驟一中標定所用光刻膠參數時，包括對背面曝光流程進行參數標定，使得仿真CD與測量CD之差的絕對值小于第一CD誤差要求；以及使得仿真SWA與測量SWA之差的絕對值小于SWA誤差要求。

可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述第一CD誤差要求為0.1μm～10000μm，所述SWA誤差要求為0.1°～90°。

可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述步驟二、確定符合誤差要求的正面曝光劑量范圍以及背面曝光劑量范圍為通過對正面曝光劑量和背面曝光劑量進行調整，使得仿真CD與目標CD之差的絕對值小于第二CD誤差要求；

可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述目標CD為2μm～100μm，第二CD誤差要求為a×目標CD，a為0.1％～100％。

可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述步驟三中在不同焦面位置下曝光并顯影包括：