專利名稱：孔的光刻方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，更具體地說，涉及一種孔的光刻方法。
背景技術：
隨著超大規模集成電路(ULSI，Ultra Large Scale htegration)的飛速發展，集成電路制造工藝變得越來越復雜和精細。在0. 13um節點以下的工藝流程中，孔的光刻一般都是采用M8UV光源曝光的，但是，在特定的間距下對不對稱性孔的進行曝光時，經常在孔與孔之見出現多余的孔，這種現象叫做多余孔效應，即side-lobe效應，如圖1所示，圖中標號1所示部分即為產生的多余孔，形成的多余孔使得在進行后續的腐蝕工藝時，導致光刻膠不夠擋，出現過腐蝕的現象，使最終的半導體器件的電性降低。現有技術中通常采用在孔的光刻工藝中，調整曝光機透鏡的NA(即數值孔徑)和 Sigma來減少或消除多余孔效應，這個調整過程為NA和Sigma的優化，主要過程為，先確定沒有多余孔效應時，產品對應的NA和Sigma的極大值和極小值，然后在極大值和極小值之間再選出使process window(工藝窗口 )范圍最大的NA和Sigma值，將該NA和Sigma值作為量產的NA和Sigma的工藝參數。但是，在實際操作過程中，NA和Sigma的優化過程非常繁瑣，沒有多余孔效應時， 產品對應的NA和Sigma的極大值和極小值很難確定，也沒有一定的規律可循，而且，對于固定的曝光機型號來說，在硬件上，不能實現NA和Sigma的無窮大和無窮小，即透鏡的NA和 Sigma的變化量是非常有限的。而且，又由于不同密度圖形的光學衍射和散射效應不同，因此曝光機透鏡的NA和Sigma的變化也不一樣，因此，針對不同密度的圖形，還需進行不同的 NA和Sigma的優化過程，對于0. 13節點以下孔層次的光刻的影響尤其明顯。由于0. 13節點以下的孔層次的光刻多是采用OPC(光學鄰近效應矯正)方法將設計圖形數據進行處理后制作掩膜版，通常情況下，一個OPC模型對應一個光刻的曝光模式，即NA和Sigma值，如果光刻的NA和Sigma發生變化，就必須重建OPC模型，這樣就會大大延長孔層次光刻工藝的周期。總之，現有技術中消除多余孔效應的方法操作過程復雜，且不易實現。
發明內容
本發明實施例提供一種孔的光刻方法，能夠簡單、高效的調整工藝參數以避免多余孔效應。為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案一種孔的光刻方法，包括獲取多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系；根據所述第一對應關系，選擇無多余孔的軟烘工藝參數，對產品晶片進行軟烘烤；對所述產品晶片進行曝光，以在光刻膠層上形成孔的圖案。
3
優選的，所述第一對應關系的創建過程包括提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層；采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤；對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成孔的圖案；檢測并記錄所述試驗晶片中是否存在多余孔及其對應的軟烘工藝參數，完成所述第一對應關系的創建。優選的，所述軟烘工藝參數包括軟烘溫度和軟烘時間。優選的，所述軟烘烤的溫度為72°C以上，且107°C以下，所述軟烘烤的時間為50s 以上，且IlOs以下。優選的，所述軟烘烤的溫度為85°C以上，且105°C以下，所述軟烘烤的時間為80s 以上，且IlOs以下。優選的，對所述產品晶片進行軟烘烤之前，還包括獲取所述孔的關鍵尺寸CD與光刻膠軟烘工藝參數之間的第二對應關系；根據所述第一對應關系和所述第二對應關系，選擇無多余孔且滿足所述孔的CD 要求的軟烘工藝參數。優選的，所述第二對應關系的創建過程包括提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層；采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤；對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成所述孔的圖案；檢測所述試驗晶片中所述孔的CD，將所述孔的CD的誤差在制造工藝允許的誤差范圍內的軟烘工藝參數作為待選參數，完成所述第二關系的創建。優選的，選擇軟烘工藝參數的過程還包括結合制造過程中的曝光工藝參數和孔的CD的工藝范圍，將試驗晶片中孔的CD的工藝范圍最大的軟烘工藝參數，確定為產品晶片的軟烘工藝參數。優選的，所述曝光工藝參數包括曝光能量。優選的，該方法還包括對曝光后的產品晶片進行烘焙、顯影，以在所述產品晶片上形成所述孔的圖案；對顯影后的產品晶片進行堅膜烘焙，揮發掉所述產品晶片上存留的光刻膠溶劑；對堅膜烘焙后的產品晶片進行顯影后檢查，以保證所述產品晶片上所述孔的圖案的質量。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點本發明實施例中，發明人研究發現，多余孔效應與光刻膠軟烘工藝參數之間的關系，使得通過控制光刻過程中的軟烘工藝參數，即可消除多余孔效應。由于軟烘工藝參數的調整和控制，在產品生產過程中是比較容易實現的，較現有技術中調整曝光機透鏡的NA和 Sigma的過程要簡單很多，并且效率很高。同時，由于軟烘工藝參數的調整與曝光過程無直接關系，因此本實施例的方法受曝光條件的限制很少，即對曝光機透鏡的NA和Sigma的限制很少，因此，本實施例的適用范圍較廣。
通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。圖1為產生多余孔效應時的圖片；圖2為本發明實施例一公開的孔的光刻方法的流程圖；圖3為本發明實施例一公開的第一對應關系的創建過程的流程圖；圖4為理論上的PAG的敏感度與軟烘溫度和時間的對應關系曲線；圖5為采用現有技術的方法消除多余孔效應的過程的實驗結果；圖6為采用本發明實施例公開的方法消除多余孔效應的實驗結果；圖7為本發明實施例二公開的孔的光刻方法的流程圖；圖8為本發明實施例二公開的第二對應關系的創建過程的流程圖；圖9為軟烘工藝參數為90°C 90s時，不同試驗晶片的工藝窗口的顯示情況；圖10為軟烘工藝參數為105°C 90s時，不同試驗晶片的工藝窗口的顯示情況。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術部分所述，采用優化NA和Sigma的方法消除多余孔效應，存在優化過程繁瑣且無規律可循的缺點，并且固定的曝光機型的透鏡NA和Sigma的可調范圍也是非常有限的，發明人研究發現，在光刻工藝中，通過控制旋轉涂膠后軟烘烤(即Soft Bake)的溫度和時間，可以減少多余孔效應。實施例一基于上述原因，本發明實施例一提供的孔的光刻方法的流程圖如2所示，包括以下步驟步驟SlOl 獲取多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系，所述軟烘工藝參數包括軟烘溫度和軟烘時間；步驟S102 根據所述第一對應關系，選擇無多余孔的軟烘工藝參數，對產品晶片進行軟烘烤；步驟S103 對所述產品晶片進行曝光，以在光刻膠層上形成所述孔的圖案。在光刻膠層上形成所述孔的圖案之后，該方法還包括步驟S104 對曝光后的產品晶片進行烘焙、顯影，以在所述產品晶片上形成所述孔的圖案；
步驟S105 對顯影后的產品晶片進行堅膜烘焙，揮發掉所述產品晶片上存留的光刻膠溶劑；步驟S106 對堅膜烘焙后的產品晶片進行顯影后檢查，以保證所述產品晶片上所述孔的圖案的質量。發明人研究發現軟烘工藝參數和多余孔效應的有無之間存在一定的對應關系，由于軟烘烤能夠將光刻膠中的溶劑含量降低，并且能夠減小光刻膠的厚度，而光刻膠中溶劑的含量和光刻膠的厚度在一定程度上會影響光刻膠曝光和顯影的結果，因此通過調整軟烘烤的溫度和時間，進而可以影響多余孔效應的有無。其中，本實施例中的多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系的創建過程如圖3所示，包括以下步驟步驟S201 提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層；步驟S202 采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤；步驟S203 對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成所述孔的圖案；步驟S204 檢測并記錄所述試驗晶片中是否存在多余孔，完成所述第一對應關系的創建。發明人發現，多余孔效應的產生很大程度上與曝光、顯影過程中光刻膠內部的應力有關，而影響光刻膠內應力的因素除光刻膠中的溶劑含量之外，還包括光刻膠中的 PAG(光酸產生劑)的敏感度，以及產品的關鍵尺寸CD，因此若要消除多余孔效應，還需結合 PAG的敏感度與產品的CD的關系，以及PAG的敏感度與軟烘工藝參數的關系。圖4為理論上的PAG的敏感度與軟烘溫度和時間的對應關系曲線，圖4中間隔線 41左側的溫度和時間的條件下，即72°C以下溫度軟烘50s時，PAG的敏感度不夠，不能解析出產品所需的CD，中間隔線42右側的溫度和時間的條件下，即107°C以上溫度軟烘8 時， 容易產生多余孔效應，其中，在72°C _107°C之間，軟烘時間范圍為50s-82s，既可以滿足產品CD的要求，又不會出現多余孔效應。結合圖4的曲線，經過多次重復圖3中所示的實驗過程，發明人發現，實際上，在溫度為72°C以上，1070C以下，軟烘烤的時間為50s以上，IlOs以下，也同樣能夠滿足產品⑶ 的要求，且不會出現多余孔效應，優選的條件為，溫度為85°C以上，105°C以下，軟烘烤的時間為80s以上，IlOs以下。下面結合圖例說明本實施例的效果，圖5為采用現有技術的方法，不改變軟烘溫度，只調節曝光機透鏡的NA和sigma而消除多余孔效應的過程，從圖5中可以看出，現有技術中需多次調節曝光機透鏡的NA和sigma才能消除多余孔效應；圖6為采用本實施例的方法，將軟烘溫度做了適當調節后的實驗結果，從圖6中可以看出，本實施例的方法操作過程簡單，對曝光機透鏡的NA和sigma沒有過多限制。從圖5和圖6的對比中可以看出，本實施例通過控制光刻膠軟烘過程的溫度和時間，即可消除多余孔效應，較現有技術中調整曝光機透鏡的NA和Sigma的過程要簡單很多， 并且效率提高了很多，而且又由于軟烘過程的溫度和時間的調整與曝光過程無直接關系， 因此本實施例的方法受曝光條件的限制很少，即對曝光機透鏡的NA和Sigma的限制很少， 如圖6中所示，在調整后的軟烘工藝參數條件下，改變曝光機透鏡的NA和sigma，仍不存在多余孔效應，因此，本實施例的適用范圍較現有技術要廣。
實施例二本實施例公開的孔的光刻方法的流程圖如7所示，包括以下步驟步驟S301 獲取多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系，本步驟與實施例一類似；步驟S302 獲取所述孔的關鍵尺寸CD與光刻膠軟烘工藝參數之間的第二對應關系；步驟S303 根據所述第一對應關系和所述第二對應關系，選擇無多余孔且滿足所述孔的CD要求的軟烘工藝參數；步驟S304 采用選定的軟烘工藝參數對產品晶片進行軟烘烤；步驟S305 對所述產品晶片進行曝光，以在光刻膠層上形成所述孔的圖案。之后的步驟S306-步驟S308與實施例一中的步驟S104-步驟S106類似。本實施例在消除多余孔效應的基礎上，能夠更好的控制產品的CD，使制造出的產品能夠滿足設計要求。本實施例中孔的CD與光刻膠軟烘工藝參數之間的第二對應關系的創建過程如圖8所示，包括以下步驟步驟S401 提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層；步驟S402 采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤；步驟S403 對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成所述孔的圖案；步驟S404 檢測所述試驗晶片中所述孔的⑶，將所述孔的⑶的誤差在制造工藝允許的誤差范圍內的軟烘工藝參數作為待選參數，完成所述第二關系的創建。經多次實驗后，發明人得出了如下圖表，表一為軟烘溫度參數與產品的CD以及多余孔效應(即side-lobe效應)間的對應關系表。表一
權利要求
1.一種孔的光刻方法，其特征在于，包括獲取多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系；根據所述第一對應關系，選擇無多余孔的軟烘工藝參數，對產品晶片進行軟烘烤；對所述產品晶片進行曝光，以在光刻膠層上形成孔的圖案。
2.根據權利要求1所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述第一對應關系的創建過程包括提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層； 采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤； 對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成孔的圖案；檢測并記錄所述試驗晶片中是否存在多余孔及其對應的軟烘工藝參數，完成所述第一對應關系的創建。
3.根據權利要求2所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述軟烘工藝參數包括軟烘溫度和軟烘時間。
4.根據權利要求3所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述軟烘烤的溫度為72°C以上， 且107°C以下，所述軟烘烤的時間為50s以上，且IlOs以下。
5.根據權利要求4所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述軟烘烤的溫度為85°C以上， 且105°C以下，所述軟烘烤的時間為80s以上，且IlOs以下。
6.根據權利要求1-5任一項所述的孔的光刻方法，其特征在于，對所述產品晶片進行軟烘烤之前，還包括獲取所述孔的關鍵尺寸CD與光刻膠軟烘工藝參數之間的第二對應關系； 根據所述第一對應關系和所述第二對應關系，選擇無多余孔且滿足所述孔的CD要求的軟烘工藝參數。
7.根據權利要求6所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述第二對應關系的創建過程包括提供至少一個試驗晶片，所述試驗晶片上具有光刻膠層； 采用多組軟烘工藝參數對所述試驗晶片進行軟烘烤； 對所述試驗晶片進行曝光、顯影以形成所述孔的圖案；檢測所述試驗晶片中所述孔的CD，將所述孔的CD的誤差在制造工藝允許的誤差范圍內的軟烘工藝參數作為待選參數，完成所述第二關系的創建。
8.根據權利要求7所述的孔的光刻方法，其特征在于，選擇軟烘工藝參數的過程還包括結合制造過程中的曝光工藝參數和孔的CD的工藝范圍，將試驗晶片中孔的CD的工藝范圍最大的軟烘工藝參數，確定為產品晶片的軟烘工藝參數。
9.根據權利要求8所述的孔的光刻方法，其特征在于，所述曝光工藝參數包括曝光能量。
10.根據權利要求9所述的孔的光刻方法，其特征在于，該方法還包括對曝光后的產品晶片進行烘焙、顯影，以在所述產品晶片上形成所述孔的圖案； 對顯影后的產品晶片進行堅膜烘焙，揮發掉所述產品晶片上存留的光刻膠溶劑； 對堅膜烘焙后的產品晶片進行顯影后檢查，以保證所述產品晶片上所述孔的圖案的質量。
全文摘要
本實施例公開了一種孔的光刻方法，包括獲取多余孔的有無與光刻膠軟烘工藝參數之間的第一對應關系；根據所述第一對應關系，選擇無多余孔的軟烘工藝參數，對產品晶片進行軟烘烤；對所述產品晶片進行曝光，以在光刻膠層上形成所述孔的圖案。本發明實施例中，發明人研究發現，多余孔效應與光刻膠軟烘工藝參數之間的關系，使得通過控制光刻過程中的軟烘工藝參數，即可消除多余孔效應。由于軟烘工藝參數的調整和控制，在產品生產過程中是比較容易實現的，較現有技術要簡單很多且效率很高。同時，由于軟烘工藝參數的調整與曝光過程無直接關系，因此本實施例的方法受曝光條件的限制很少，適用范圍較廣。
文檔編號H01L21/027GK102402137SQ201010286558
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者王謹恒, 黃旭鑫 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司