一种改善掩模版光刻图形离焦的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善掩模版光刻图形离焦的方法。

背景技术

半导体制造的一系列工艺中，光刻是集成电路制造中的一道关键工艺。光刻是利用光化学反应，通过晶圆表面涂底胶、旋涂光刻胶、软烘、对准、曝光、后烘、显影、硬烘、检测等工序将事先制备在掩模版上的图形转移到光刻胶膜上，使后续的选择性刻蚀和离子注入成为可能。而在集成电路的制造中，特别在后段双大马士革沟槽结构制造工艺，由于前层图形疏密不均，容易出现填充材料涂布不均匀的现象。对于晶圆表面由于前层图形疏密分布不均或者薄膜沉积厚度差异，导致当层光刻填充材料涂布平坦度较差，光刻图形间的最佳聚焦值有差，而光刻曝光时会因为单个曝光区域的曝光焦点固定而无法完全兼顾高低不平的光刻材料，导致曝光到晶圆上的部分图形出现离焦，影响产品良率。

图1为当前层图形密集度不同导致当层的光阻涂覆高度差截面图以及光刻图形间的最佳聚焦值差异示意图。由于图形密集区和孤立图形区光阻烘焙时溶剂挥发程度不一致导致光阻材料厚薄出现差异。理论上光阻厚薄不均，不同厚度光阻曝光时最佳曝光焦点会出现偏差，而曝光机曝光时单个曝光区域的曝光焦点无法动态实时变化，这样就容易出现部分图形由于曝光系统设定焦点与图形的最佳曝光焦点不一致出现图形离焦。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善掩模版光刻图形离焦的方法，用于解决现有技术中光刻图形由于前层图形密集度差异导致的离焦的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善掩模版光刻图形离焦的方法，至少包括：

步骤一、提供未沉积任何材料的掩模版玻璃基板；

步骤二、根据产品的图形设计布局，对具有不同聚焦值的光刻图形对应在所述掩模版上的区域的玻璃基板进行刻蚀，各区域间刻蚀深度的差值与对应光刻图形间的聚焦值差值保持一致，透过所述掩膜版不同刻蚀深度的光线由于光程差形成不同的聚焦平面，从而获得具有不同聚焦值的所述光刻图形；

步骤三、对刻蚀后的所述掩膜版玻璃基板进行遮光材料沉积；

步骤四、根据产品的图形设计布局对沉积有遮光材料的所述掩膜版进行曝光和刻蚀，将图形转移到所述掩模版上，得到制备的掩膜版；

步骤五、使用所述制备的掩模版对晶圆进行曝光，将所述制备的掩模版上图形转移至晶圆上；

步骤六、通过线宽测量扫描电子显微镜对所述光刻图形的关键尺寸进行测量，检测晶圆表面不同光刻胶厚度区域的所述光刻图形是否均在最佳曝光位置，若某些所述光刻图形的最佳聚焦值有差，则需返回步骤二，根据测量结果对所述掩膜版的刻蚀深度进行调整。

优选地，步骤一中的所述掩模版玻璃基板为石英玻璃基板。

优选地，步骤三中所述遮光材料完全不透光。

优选地，步骤三中所述遮光材料为具有透光率且对透过光线进行180°相位移动的相移材料。

优选地，步骤四中得到的所述制备的掩模版包括双极型掩模版和相移掩模版。

优选地，步骤二中根据光刻图形的聚焦值差异对石英玻璃基板的对应区域进行不同深度的刻蚀，通过光程差形成不同的聚焦平面。

优选地，步骤四中根据产品的图形设计布局对沉积有遮光材料的石英玻璃基板进行曝光和刻蚀，将所需图形转移到所述石英玻璃基板上，所述石英玻璃基板的刻蚀深度与光刻图形间的最佳曝光焦点差值为一一对应关系。

如上所述，本发明的改善掩模版光刻图形离焦的方法，具有以下有益效果：本发明通过对掩模版的石英玻璃基板进行不同深度的刻蚀，透过不同刻蚀深度区域的光线之间存在光程差，使得透过掩模版各个区域的光线在晶圆上具有不同的聚焦值，使得由于前层图形密集度差异导致的聚焦值不同的光刻图形均处于最佳聚焦值，具有最大的聚焦深度，改善光刻图形由于前层图形密集度差异导致的离焦现象，提高产品良率。

附图说明

图1显示为现有技术中当前层图形密集度不同导致当层的光阻涂覆高度差截面图；

图2显示为本发明不同刻蚀深度玻璃基板制备掩模版的示意图；

图3显示为本发明中制备掩模版曝光示意图；

图4显示为本发明中改善掩模版光刻图形离焦的方法流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种改善掩模版光刻图形离焦的方法，如图4所示，图4显示为本发明中至少包括：

本发明进一步地，本实施例的步骤一、提供未沉积任何材料的掩模版玻璃基板；

本发明进一步地，本实施例的步骤一中的所述掩模版玻璃基板为石英玻璃基板。

步骤二、根据产品的图形设计布局，对具有不同聚焦值的光刻图形对应在所述掩模版上的区域的玻璃基板进行刻蚀，各区域间刻蚀深度的差值与对应光刻图形间的聚焦值差值保持一致，透过所述掩膜版不同刻蚀深度的光线由于光程差形成不同的聚焦平面，从而获得具有不同聚焦值的所述光刻图形；

本发明进一步地，本实施例的步骤二中根据光刻图形的聚焦值差异对石英玻璃基板的对应区域进行不同深度的刻蚀，通过光程差形成不同的聚焦平面。

步骤三、对刻蚀后的所述掩膜版玻璃基板进行遮光材料沉积；

本发明进一步地，本实施例的步骤三中所述遮光材料完全不透光。

本发明进一步地，本实施例的步骤三中所述遮光材料为具有透光率且对透过光线进行180°相位移动的相移材料。

步骤四、根据产品的图形设计布局对沉积有遮光材料的所述掩膜版进行曝光和刻蚀，将图形转移到所述掩模版上，得到制备的掩膜版；如图2所示，图2显示为本发明中不同刻蚀深度玻璃基板制备掩模版的示意图。

本发明进一步地，本实施例的步骤四中得到的所述制备的掩模版包括双极型掩模版和相移掩模版。

本发明进一步地，本实施例的步骤四中根据产品的图形设计布局对沉积有遮光材料的石英玻璃基板进行曝光和刻蚀，将所需图形转移到所述石英玻璃基板上，所述石英玻璃基板的刻蚀深度与光刻图形间的最佳曝光焦点差值为一一对应关系。

步骤五、使用所述制备的掩模版对晶圆进行曝光，将所述制备的掩模版上图形转移至晶圆上；图3显示为本发明中制备掩模版曝光示意图。

步骤六、通过线宽测量扫描电子显微镜对所述光刻图形的关键尺寸进行测量，检测晶圆表面不同光刻胶高度区域的所述光刻图形是否均在最佳曝光位置，若某些所述光刻图形的最佳聚焦值有差，则需返回步骤二，根据测量结果对所述掩膜版的刻蚀深度进行调整。

本发明的目的在于设计一种用于改善光刻图形离焦现象的掩模版，在一次曝光时可以同时获得不同的聚焦平面，使得具有不同聚焦值的光刻图形都在最佳曝光位置，保证了光刻图形都具有最大的聚焦深度。上述步骤也可以主要阐述为包括以下步骤：1)准备一块未沉积任何材料的掩模版用高质量石英玻璃基板；2)根据产品的图形设计布局，对具有不同聚焦值的光刻图形所在掩模版区域的石英玻璃基板进行刻蚀，各区域间刻蚀深度的差值与对应光刻图形间的聚焦值差值保持一致，透过不同刻蚀深度石英玻璃基板的光线由于光程差会形成不同的聚焦平面，从而获得具有不同聚焦值的光刻图形；3)对刻蚀后的石英玻璃基板进行掩模版遮光材料沉积，所用遮光材料可以完全不透光，也可以是具有一定的透光率且对透过光线进行180°相位移动的相移材料；4)根据产品的图形设计布局对沉积有遮光材料的石英玻璃基板进行曝光和刻蚀，将所需图形转移到掩模版上，所制备掩模版包括双极型掩模版和相移掩模版；5)使用制备好的掩模版对晶圆进行曝光，将掩模版上图形转移至晶圆上；6)通过线宽测量扫描电子显微镜对光刻图形的关键尺寸进行测量，检测晶圆表面不同光刻胶高度区域的光刻图形是否均在最佳曝光位置，若某些图形的最佳聚焦值有差，则需返回步骤2)，根据测量结果对石英玻璃基板的刻蚀深度进行调整。

综上所述，本发明通过对掩模版的石英玻璃基板进行不同深度的刻蚀，透过不同刻蚀深度区域的光线之间存在光程差，使得透过掩模版各个区域的光线在晶圆上具有不同的聚焦值，使得由于前层图形密集度差异导致的聚焦值不同的光刻图形均处于最佳聚焦值，具有最大的聚焦深度，改善光刻图形由于前层图形密集度差异导致的离焦现象，提高产品良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。