提高光刻機可用焦深的方法
【技術領域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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) 0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 (criticaldimens1n,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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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:
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]步驟四、測量顯影后得到的⑶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；
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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。
[0018]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⑶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。
[0019]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.Ιμ???ΙΟΟΟΟμ??，所述SWA誤差要求為0.1°?90°。
[0020]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；
[0021]可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述目標⑶為2μπι?ΙΟΟμπι，第二 CD誤差要求為aX目標CD，a為0.1%?100%。
[0022]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:
[0023]進行變焦面正面曝光，進行均勻背面曝光，以及進行顯影。
[0024]可選的，對于所述的提高光刻機可用焦深的方法，所述所述步驟七、觀察頂部CD曲線和底部CD曲線以確定劑量優化方向包括:
[0025]第一步、減小正面曝光劑量使頂部CD曲線平緩，焦深增大；
[0026]第二步、出現頂部CD大于底部CD的底部過曝現象時減少背面曝光劑量；
[0027]第三步、頂部⑶曲線和底部⑶曲線盡可能接近；
[0028]第四步、頂部CD曲線與底部CD曲線將中部CD曲線夾在中間。
[0029]與現有技術相比，本發明提供的提高光刻機可用焦深的方法中，包括建立背面曝光流程，然后對所述正面曝光劑量和背面曝光劑量的范圍進行優化。相比現有技術，本發明通過協調優化正面曝光劑量和背面曝光劑量，可以有效增大可用焦深，達到提高基底上圖形均勻性，減少色差的效果，此外本發明的方法對光刻膠圖形的側壁陡度也能夠產生有效的改進，提升工藝質量。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明實施例的提高光刻機可用焦深的方法的流程圖；
[0031]圖2為本發明一實施例中蛇形曝光路徑的示意圖；
[0032]圖3為本發明一實施例中提高光刻機可用焦深的方法中擬合曲線的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合示意圖對本發明的提高光刻機可用焦深的方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。
[0034]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0035]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0036]本發明的核心思想是，考慮到在焦面控制水平一定的情況下，增大可用焦深可以沖抵焦面控制的不足，提高光刻膠圖形的一致性，消除色差。于是通過協調優化在可透光基底正面有掩模圖形曝光的劑量和在基底背面均勻曝光的劑量，達到提高基底上圖形均勻性，減少色差的效果。
[0037]以下列舉所述提高光刻機可用焦深的方法的較優實施例，以清楚說明本發明的內容，應當明確的是，本發明的內容并不限制于以下實施例，其他通過本領域普通技術人員的常規技術手段的改進亦在本發明的思想范圍之內。
[0038]基于上述思想，下面提供提高光刻機可用焦深的方法的較優實施例，請參考圖1，圖1為本發明中的提高光刻機可用焦深的方法的流程圖。如圖1所示，包括:
[0039]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。
[0040]具體的，所述標定所用光刻膠參數，包括對背面曝光流程進行參數標定，使得仿真⑶與測量⑶之差的絕對值小于第一⑶誤差要求；以及使得仿真SWA(side wall angle,側壁陡度)與測量SWA之差的絕對值小于SWA誤差要求。其中，所述第一 CD誤差要求為0.Ιμπι?ΙΟΟΟΟμπι，所述SWA誤差要求為0.1°?90°。
[0041]接著，進行步驟二、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。該步驟具體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⑶誤差要求。優選的，所述目標⑶為2 μ m?100 μ m，第二⑶誤差要求為aX目標CD，a為0.1%?100%，
[0042]接著，進行步驟三、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。包括進行變焦面正面曝光，進行均勻背面曝光，以及進行顯影。
[0043]然后，在曝光顯影完成后，進行步驟四、測量顯影后得到的CD值，依據焦面頂部位置、底部位置及中