專利名稱：一種光刻方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路制造工藝，特別是一種光刻方法。
背景技術：
在集成電路的制造工藝中，芯片的制備一般分為薄膜、研磨、光刻、刻蝕、擴散以及摻雜等步驟。其中，光刻技術是通過曝光、顯影、定影、堅膜等步驟溶解掉光刻膠上的一些區域，形成具有版形的光刻膠掩模。刻蝕則是將光刻膠掩模的圖形再轉移到硅片上的技術，用于將沒有光刻膠保護的硅片表面材料蝕刻去除。隨著器件特征尺寸的縮小，對光刻工藝的最小線寬、精確度的挑戰也越來越大。技術人員需要在版圖設計上制定各種規則以提高圖形轉移的成功率，并在版圖上設計測試圖形，來檢測光刻工藝的有效性以及穩定性。在光刻過程中，由于器件圖形自身的設計問題，或測試圖形超出設計規則，造成工藝窗口過小，將帶來一系列的負效應。例如，曝光顯影后光刻膠圖形發生坍塌。發生圖形坍塌的光刻膠會隨著顯影液流動，而分布到相鄰區域，形成更大范圍的缺陷，上述缺陷的擴散將直接導致整個光刻工藝的失效。因此對于掩模版的器件圖形以及測試圖形需要設定嚴格的設計規則，以減小上述情況的產生，更多關于掩模版圖形設計規則的方法，可以參見公開號為CN101441403A的中國專利申請。對于發生圖形坍塌的光刻膠，通常只能灰化處理并清洗去除，并重新進行涂膠、曝光、顯影等光刻工藝制作新的光刻膠，同時還要對版圖上的不合格圖形進行修正。上述版圖修正以及重新光刻工藝的成本非常高，同時影響生產進度。
發明內容
本發明的目的在于提供一種光刻方法，對已發生圖形坍塌的光刻膠進行補救，防止缺陷的擴散。本發明提供的光刻方法，包括提供測試晶圓；使用設計掩模版對所述測試晶圓進行光刻工藝，在測試晶圓表面形成光刻膠圖形；檢測所述光刻膠圖形，查找發生圖形坍塌的區域；根據所述光刻膠圖形的坍塌區域，制作修正掩模版，所述修正掩模版具有開口，所述開口與所述圖形坍塌區域相對應； 提供產品晶圓；分別使用所述修正掩模版以及設計掩模版對產品晶圓進行曝光， 在產品晶圓表面形成光刻膠圖形。可選的，所述開口與所述圖形坍塌區域一致。可選的，所述晶圓分為多個芯片區域，所述修正掩模版的開口與發生圖形坍塌的芯片區域一致。可選的，所述在產品晶圓表面形成光刻膠圖形包括
在所述產品晶圓表面旋涂光刻膠；先使用修正掩模版對所述光刻膠進行曝光；再使用設計掩模版對所述光刻膠進行曝光；對所述光刻膠進行顯影形成光刻膠圖形。可選的，上述曝光順序還可以變換。優選的，所述光刻膠為負膠。所述使用修正掩模版進行曝光時，曝光劑量為所述光刻膠最小曝光劑量的兩倍至四倍。與現有技術相比，本發明具有以下優點通過對已發生圖形坍塌的光刻膠區域進行二次曝光，使得該區域光刻膠的圖形失效，從而避免了光刻膠缺陷的擴散。
通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其他目的、特征和優勢將更加清晰。附圖中與現有技術相同的部件使用了相同的附圖標記。附圖并未按比例繪制，重點在于示出本發明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了層和區域的尺寸。圖1為本發明所述光刻方法的流程示意圖；圖2至圖11為本發明實施例所述光刻方法的各步驟示意圖。
具體實施例方式在現有的光刻工藝中，當晶圓表面的光刻膠圖形因為版圖設計問題發生了圖形坍塌，只能重新進行光刻膠圖形制作，并修正版圖上的不合格圖形。因此成本較高，且影響生
產進度。在實際生產過程中，一塊晶圓用于制作多個芯片，因此所述晶圓被劃分為多個重復的芯片區域。如果是因掩模版上的測試圖形的設計問題造成光刻膠圖形的坍塌，所述坍塌區域的圖形對芯片功能并不產生任何影響；即使是因掩模版上的器件圖形的設計問題造成光刻膠圖形的坍塌，所述坍塌的區域也僅對有限的若干芯片造成影響。假設將上述發生圖形坍塌的區域屏蔽，晶圓的其余部分依然可以進行正常的光刻工藝。基于上述思想，本發明提供了一種光刻方法，圖1為本發明所述光刻方法的流程示意圖，如圖1所示，所述光刻方法的基本步驟包括步驟S101、提供測試晶圓；具體的，所述測試晶圓應當與批量生產用的產品晶圓的規格尺寸相同，可以直接從產品晶圓中任意挑選一塊晶圓作為測試晶圓，以檢驗光刻工藝的有效性以及可靠性。步驟S102、使用設計掩模版對所述測試晶圓進行光刻工藝，在測試晶圓表面形成光刻膠圖形；具體的，在測試晶圓上旋涂與批量生產時采用的同種類、同厚度的光刻膠，使用設計掩模版對上述光刻膠進行曝光、顯影等光刻工藝，形成光刻膠圖形。步驟S103、檢測所述光刻膠圖形，查找發生圖形坍塌的區域；由于設計掩模版可能存在的器件圖形或測試圖形的設計問題，上述光刻膠圖形存在圖形坍塌的缺陷。在所述產生光刻膠圖形坍塌的區域內，所述光刻以及后續刻蝕工藝無法正常的將掩模版圖形轉移至晶圓上。具體的檢測方法可以是通過顯微鏡觀察光刻膠圖形，或在完成光刻工藝的晶圓進行電性測試等方式。步驟S104、根據所述光刻膠圖形的坍塌區域，制作修正掩模版，所述修正掩模版具有開口，所述開口與所述圖形坍塌區域相對應；具體的，經過前述步驟的檢測，已知設計掩模版上具有圖形設計問題的區域，也即使用設計掩模版會在晶圓上產生光刻膠圖形坍塌問題的區域。根據上述區域制作具有開口的修正掩模版，所述修正掩模版的開口可以與上述圖形坍塌區域一致。此外，如果晶圓上某塊芯片區域中存在光刻膠圖形坍塌的問題，該芯片區域的其他部分即使能夠形成正常的圖形，也無法避免該芯片的失效，因此所述修正掩模版的開口也可以直接暴露出存在圖形坍塌問題的芯片區域，而無需考慮所述圖形坍塌區域的具體位置或者形狀等問題，能夠進一步簡化修正掩模版的圖形，降低制作難度。步驟S105、提供產品晶圓；分別使用所述修正掩模版以及設計掩模版對產品晶圓進行曝光，在產品晶圓表面形成光刻膠圖形。在進入正式的批量生產時，使用上述修正掩模版以及設計掩模版對旋涂有光刻膠的產品晶圓進行分次曝光，形成光刻膠圖形。此時設計掩模版中不存在設計問題的圖形區域可以正常的轉移至光刻膠圖形上，而存在設計問題的圖形區域則在因為處于修正掩模版開口區域內，而被曝光了兩次。因此，上述存在設計問題的圖形區域將不會被轉移至光刻膠圖形上，該區域的光刻膠不能產生圖形，也不會發生圖形倒塌進而造成缺陷擴散的問題存在，并在顯影過程中被去除或者全部保留，具體取決于光刻膠的感光類型。最終完成光刻工藝的產品晶圓上，雖然有部分區域無法形成半導體圖形而不能制作半導體芯片，但與重新設計掩模版以及進行工藝整合所帶來的成本提高相比，損失更小。為進一步說明本發明特點，以下結合具體的實施例，對本發明的光刻工藝進行詳細的介紹。圖2至圖11示出了本發明實施例的光刻工藝的各步驟示意圖。如圖2所示，首先提供測試晶圓100，所述測試晶圓100直接從正式生產所用的產品晶圓中抽取獲得。所述測試晶圓表面劃分為多個重復的芯片區域，各芯片區域對應形成一塊半導體芯片。在所述測試晶圓100的表面采用旋涂工藝形成光刻膠層101。為了精確地測試正式的批量生產中可能發生的光刻膠圖形坍塌問題，所述光刻膠層101的感光類型以及旋涂厚度應當與正式生產時所采用的光刻膠相同。如圖3所示，使用設計掩模版201，對上述旋涂有光刻膠101的測試晶圓100進行光刻工藝。包括對所述光刻膠101進行曝光、顯影形成光刻膠圖形。本實施例中，所述光刻膠101采用負膠，所述光刻膠101受到曝光的區域將無法在顯影中去除。因此所述設計掩模版201的開口圖形與光刻形成的光刻膠101的圖形相反。如圖4所示，檢測所述光刻膠101的圖形。具體的，使用電鏡掃描裝置，掃描光刻膠101的表面，查找產生圖形坍塌問題的區域。圖5為測試晶圓100的俯視示意圖，假設圖 5中測試晶圓表面的A區域內的光刻膠產生了圖形坍塌問題，且所述A區域位于芯片區域1 以及芯片區域2內。如圖6所示，根據上述檢測結果，制作修正掩模版202。本實施例中，所述修正掩模版202具有開口 B，且開口 B以外的區域不透光。所述開口 B對應于測試晶圓100上的芯片區域1以及芯片區域2，因此所述開口 B不但暴露出具有圖形坍塌問題的A區域，還暴露出整個芯片區域1以及芯片區域2。以下利用所述修正掩模版202以及設計掩模版201進行正式生產的光刻工藝。如圖7所示，提供產品晶圓102，所述產品晶圓102與測試晶圓100規格尺寸相同， 在所述產品晶圓102的表面采用旋涂工藝形成光刻膠103。所述光刻膠103的感光類型以及厚度與光刻膠101相同。如圖8所示，首先使用修正掩模版202對所述形成有光刻膠103的產品晶圓102 進行第一次曝光。圖9為所述產品晶圓102的俯視示意圖，結合圖8以及圖9所示，所述第一次曝光將使得位于修正掩模版202的開口區域內也即產品晶圓102上芯片區域1以及芯片區域2內的光刻膠103受到光線照射。由于光刻膠103為負膠，上述芯片區域1以及芯片區域2內的光刻膠103將在顯影過程中被全部保留。如圖10所示，使用設計掩模版201對所述形成有光刻膠103的產品晶圓102進行第二次曝光。該次曝光將使得設計掩模版201上的設計圖形轉移至光刻膠103上。作為優選的方案，為了保證第一次曝光能夠使得位于修正掩模版202開口內的光刻膠103充分感光，所述第一次曝光采用的曝光劑量為所述光刻膠最小曝光劑量兩倍至四倍。所述最小曝光劑量為光刻膠的固定性能參數，用于表征使得所述光刻膠曝光后能夠正常顯影的所需的最小的曝光劑量。增大曝光劑量可以通過延長曝光時間或增強光源的光強實現。需要指出的是，上述采用修正掩模版202以及設計掩模版201對產品晶圓102進行兩次曝光的步驟順序可以更換，并不影響最終形成的光刻膠圖形。如圖11所示，對曝光后的光刻膠103進行顯影，形成光刻膠圖形。在經過上述兩次曝光并進行顯影后，所述芯片區域1以及芯片區域2內的光刻膠103因為在使用修正掩模版202的第一次曝光過程中感光，因此無法形成任何圖形而被全部保留，其余區域內的光刻膠103圖形則與設計掩模版201的圖形相對應。即除了芯片區域1以及芯片區域2以外，設計掩模版201的器件圖形將轉移至光刻膠103上。如圖11所示，以圖形化的光刻膠103為掩模對產品晶圓102進行刻蝕，將光刻膠 103的圖形轉移至產品晶圓102上。其中芯片區域1以及芯片區域2的表面被光刻膠103 完全覆蓋，不能產生任何器件圖形，也即該區域被屏蔽，不能形成半導體芯片。需要另行指出的是，由于位于芯片區域1以及芯片區域2內的光刻膠103被完全曝光，而不能產生光刻膠圖形。本實施例中，所述光刻膠103為負膠，因此在顯影后依然覆于上述芯片區域1以及芯片區域2的表面，并在后續的刻蝕過程中對該區域下方的產品晶圓102起到屏蔽保護的作用。但如果所述光刻膠103為正膠，則經過顯影后，所述芯片區域 1以及芯片區域2內的光刻膠103將被完全去除，在后續刻蝕過程中，該區域內的產品晶圓 102將受到刻蝕，并且可能對周圍芯片區域的待刻蝕材料或光刻膠103的側面造成側向刻蝕，進而產生不良影響，因此本發明優選使用負膠。綜上所述，由于具有版圖設計問題的芯片區域1以及芯片區域2被屏蔽，在經過兩次曝光并顯影后，該區域內不能形成光刻膠圖形，因此也不存在圖形坍塌等缺陷，進而上述缺陷不會擴散至周圍芯片區域造成更大的損害。與現有技術相比，本發明能夠將因版圖設計問題造成光刻膠圖形坍塌的損失降到最低。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種光刻方法，其特征在于，包括提供測試晶圓；使用設計掩模版對所述測試晶圓進行光刻工藝，在測試晶圓表面形成光刻膠圖形；檢測所述光刻膠圖形，查找發生圖形坍塌的區域；根據所述光刻膠圖形的坍塌區域，制作修正掩模版，所述修正掩模版具有開口，所述開口與所述圖形坍塌區域相對應；提供產品晶圓；分別使用所述修正掩模版以及設計掩模版對產品晶圓進行曝光，在產品晶圓表面形成光刻膠圖形。
2.根據權利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述開口與所述圖形坍塌區域一致。
3.根據權利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述晶圓分為多個芯片區域，所述修正掩模版的開口與發生圖形坍塌的芯片區域一致。
4.根據權利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述在產品晶圓表面形成光刻膠圖形包括在所述產品晶圓表面旋涂光刻膠； 先使用修正掩模版對所述光刻膠進行曝光； 再使用設計掩模版對所述光刻膠進行曝光； 對所述光刻膠進行顯影形成光刻膠圖形。
5.根據權利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述在產品晶圓表面形成光刻膠圖形包括在所述產品晶圓表面旋涂光刻膠； 先使用設計掩模版對所述光刻膠進行曝光； 再使用修正掩模版對所述光刻膠進行曝光； 對所述光刻膠進行顯影形成光刻膠圖形。
6.根據權利要求4或5所述的光刻方法，其特征在于，所述光刻膠為負膠。
7.根據權利要求4或5所述的光刻方法，其特征在于，所述采用修正掩模版進行曝光時，曝光劑量為所述光刻膠最小曝光劑量的兩倍至四倍。
全文摘要
本發明提供的一種光刻方法，包括提供測試晶圓；使用設計掩模版對所述測試晶圓進行光刻工藝，在測試晶圓表面形成光刻膠圖形；檢測所述光刻膠圖形，查找發生圖形坍塌的區域；根據所述光刻膠圖形的坍塌區域，制作修正掩模版，所述修正掩模版具有開口，所述開口與所述圖形坍塌區域相對應；提供產品晶圓；分別使用所述修正掩模版以及設計掩模版對產品晶圓進行曝光，在產品晶圓表面形成光刻膠圖形。本發明通過對已發生圖形坍塌的光刻膠區域進行二次曝光，使得該區域光刻膠的圖形失效，從而避免了光刻膠缺陷的擴散。
文檔編號G03F7/20GK102540749SQ201010612960
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者單朝杰, 胡華勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司