CN109839801A - 一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法 - Google Patents

Abstract

一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，包括如下步骤：a)在外延片的衬底及外延层表面旋涂光刻胶形成第一光刻胶层；b)在第一光刻胶层上旋涂第二光刻胶层；c)利用光刻掩膜版通过曝光、曝光后烘烤及显影方法在第二光刻胶层上根据掩膜版图形尺寸光刻制备出需要的图形；d)利用步骤c)中光刻出的图形作为光刻掩膜版，将外延片进行二次曝光、显影处理，在外延片上制备得到所需图形。通过延长一次曝光后烘烤的时间和第二次曝光的时间就可以得到缺陷比较少的图形得到缺陷较少的图形，避免因为光刻掩膜版的损伤对光刻图形造成缺陷，也不需要经常替换光刻版，增加光刻成本，延长光刻掩膜版的使用期限。

Description

一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法。

背景技术

光刻技术作为一种图形复制转移的方法在半导体器件的制备过程中是一种普遍应用和非常重要的技术。其工艺质量直接影响器件的成品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定和提高。随着微电子加工工艺技术的不断发展，工艺设备的更新和工艺环境的改善，已经使现有的光刻工艺体质有了质的飞跃。但是由于其工艺过程和内容的特殊性，整个光刻工艺流程并不能摆脱或者完全摆脱人工的参与，同时掩膜版图形的完整性、工艺设备的稳定性、工艺原材料的影响等因素依然存在。

光刻工艺是利用光刻胶通过曝光、显影等步骤，将掩膜版上的图形转移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光刻胶图形形貌，再通过化学或者物理方法，将图形结构转移到晶片上。因此掩膜版图形的完整性是非常重要的一项，直接决定了光刻图形的质量。但是，现在的光刻过程，尤其是接触式曝光的光刻机，在掩膜版的使用过程中，由于旋涂光刻胶过程中形成的缺陷、晶片暴漏在空气中下落的颗粒等因素都会不可避免的破坏掩膜版表面图形的完整行，在光刻版表面形成斑点缺陷，也称“卫星斑点缺陷”。为了减少这些缺陷对光刻图形的影响，就需要经常替换光刻版。这不仅需要比较高的成本，同时因为掩膜版不能回收再利用造成掩膜版的浪费，更重要的是也不能完全杜绝由于掩膜版的损伤造成的对光刻图形的影响。

中国专利CN106340449 A中提供了一种改善光刻缺陷的方法，在涂覆光刻胶之前，在半导体衬底上涂覆稀释剂，所述稀释剂溶解掉半导体衬底上的杂质，尤其是有机物，通过旋转所述半导体衬底，使溶解杂质的稀释剂离开所述半导体衬底的表面，从而达到去除半导体衬底表面杂质的目的，然后涂覆光刻胶，可以避免杂质影响光刻胶与半导体衬底的粘附性，减少光刻胶空洞或光刻胶残留，提供光刻工艺的质量，从而提高半导体器件的成品率及可靠性，提高半导体器件的性能。

中国专利CN102508415 A中提供了光刻工艺流程及光刻缺陷的消除方法，光刻工艺流程包括：涂覆光刻胶步骤、烘烤步骤、曝光步骤、曝光后烘烤步骤、显影步骤以及去水烘烤步骤，其中接触孔层卫星斑点缺陷消除方法为调整曝光后烘烤时间。本发明通过优化晶圆曝光后烘烤的时间，使得增大的曝光后烘烤时间让曝光的区域光刻胶的反应更加完全，从而使这一部分曝光过的光刻胶在后面的显影的过程中更加容易去除，由此可以彻底消除接触孔层的卫星斑点缺陷，并且不需要增加原物料的消耗，进而提高了最终半导体产品的良率。

上面两篇专利都采用不同的方法减低了光刻过程中缺陷的产生，但是对于光刻掩膜版上面存在的损伤在光刻过程中对图形完整性的影响却没有明显的改善方法。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法以改善光刻过程中由于掩膜版存在损伤对光刻图形形成的光刻缺陷，延长掩膜版的使用期限的方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，包括如下步骤：

a) 在生长有外延层的外延片表面旋涂光刻胶形成第一光刻胶层，烘烤去除第一光刻胶层中的溶剂；

b)在第一光刻胶层上旋涂第二光刻胶层，烘烤去除第二光刻胶层中的溶剂；

c)利用光刻掩膜版通过曝光、曝光后烘烤及显影方法在第二光刻胶层上根据掩膜版图形尺寸光刻制备出需要的图形，制备完成后进行去水烘烤；

d)利用步骤c)中光刻出的图形作为光刻掩膜版，将外延片进行二次曝光、显影处理，在外延片上制备得到所需图形。

优选的，步骤a)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

优选的，步骤a)中旋涂的光刻胶为正性光刻胶。

优选的，步骤b)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

优选的，步骤b)中旋涂的光刻胶为负性光刻胶。

优选的，步骤c)中光刻掩膜版上损伤位置在第一光刻胶层上残留的残留光刻胶尺寸小于光刻掩膜版上的光刻掩膜版上损伤的尺寸。

优选的，步骤c)中曝光后在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤10-15min。

优选的，步骤d)中外延片进行二次曝光时间为步骤c)中曝光时间的1.2-1.5倍。

本发明的有益效果是：通过采用在依次在外延片上旋涂第一光刻胶层及第二光刻胶层，之后利用光刻掩膜版采用曝光、显影的方式在第二光刻胶层上面制备出光刻图形，最后利用第一次光刻形成的图形作为掩膜对第一光刻胶层直接进行曝光、显影，得到缺陷较少的图形，避免因为光刻掩膜版的损伤对光刻图形造成缺陷，也不需要经常替换光刻版，增加光刻成本，延长光刻掩膜版的使用期限。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的旋涂二次光刻胶后的侧面示意图；

图3为本发明的光刻掩膜版与外延片对应后的侧面示意图；

图4为一次光刻后的侧面示意图；

图5为二次光刻后制备出图形后的侧面示意图；

图中，1.外延片 2.第一光刻胶层 3.第二光刻胶层 4.光刻掩膜版 5.光刻掩膜版上损伤 6.掩膜版图形尺寸 7.残留光刻胶。

具体实施方式

下面结合附图1至附图5对本发明做进一步说明。

一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，包括如下步骤：

a) 在生长有外延层的外延片1表面旋涂光刻胶形成第一光刻胶层2，烘烤去除第一光刻胶层2中的溶剂。

b)如附图2所示，在第一光刻胶层2上旋涂第二光刻胶层3，烘烤去除第二光刻胶层3中的溶剂。

c)如附图3所示，利用光刻掩膜版4通过曝光、曝光后烘烤及显影方法在第二光刻胶层3上根据掩膜版图形尺寸6光刻制备出需要的图形，制备完成后进行去水烘烤。最终形成如附图4所示结构。

d)利用步骤c)中光刻出的图形作为光刻掩膜版，将外延片1进行二次曝光、显影处理，在外延片1上制备得到所需图形，形成如附图5所示结构。

通过采用在依次在外延片1上旋涂第一光刻胶层2及第二光刻胶层3，之后利用光刻掩膜版4采用曝光、显影的方式在第二光刻胶层3上面制备出光刻图形，最后利用第一次光刻形成的图形作为掩膜对第一光刻胶层2直接进行曝光、显影，得到缺陷较少的图形，避免因为光刻掩膜版4的损伤对光刻图形造成缺陷，也不需要经常替换光刻版，增加光刻成本，延长光刻掩膜版4的使用期限。

实施例1：

步骤a)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

实施例2：

步骤a)中旋涂的光刻胶为正性光刻胶。

实施例3：

步骤b)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

实施例4：

步骤b)中旋涂的光刻胶为负性光刻胶。

实施例5：

步骤c)中光刻掩膜版上损伤5位置在第一光刻胶层2上残留的残留光刻胶7尺寸小于光刻掩膜版4上的光刻掩膜版上损伤5的尺寸。

实施例6：

步骤c)中曝光后在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤10-15min。通过适当的延长曝光后的烘烤的时间，可以让掩膜版缺陷处对应的光刻胶充分进行反应，可以在显影的时候比较容易除去此处的光刻胶。

实施例7

步骤d)中外延片1进行二次曝光时间为步骤c)中曝光时间的1.2-1.5倍。通过延长二次曝光时间利用光的衍射效应，使一次光刻残留在第一光刻胶层2上面的残留光刻胶7可以充分反应。

Claims (8)

1.一种改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a) 在生长有外延层的外延片（1）表面旋涂光刻胶形成第一光刻胶层（2），烘烤去除第一光刻胶层（2）中的溶剂；

b)在第一光刻胶层（2）上旋涂第二光刻胶层（3），烘烤去除第二光刻胶层（3）中的溶剂；

c)利用光刻掩膜版（4）通过曝光、曝光后烘烤及显影方法在第二光刻胶层（3）上根据掩膜版图形尺寸（6）光刻制备出需要的图形，制备完成后进行去水烘烤；

d)利用步骤c)中光刻出的图形作为光刻掩膜版，将外延片（1）进行二次曝光、显影处理，在外延片（1）上制备得到所需图形。

2.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤a)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

3.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤a)中旋涂的光刻胶为正性光刻胶。

4.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤b)中的烘烤采用在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤5-10min或在热板上加热至80℃-100℃下烘烤1-3min。

5.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤b)中旋涂的光刻胶为负性光刻胶。

6.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤c)中光刻掩膜版上损伤（5）位置在第一光刻胶层（2）上残留的残留光刻胶（7）尺寸小于光刻掩膜版（4）上的光刻掩膜版上损伤（5）的尺寸。

7.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤c)中曝光后在烘箱内加热至80℃-100℃下烘烤10-15min。

8.根据权利要求1所述的改善光刻缺陷以及延长光刻版使用期限的方法，其特征在于：步骤d)中外延片（1）进行二次曝光时间为步骤c)中曝光时间的1.2-1.5倍。