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一種光掩模制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410113716.2

申請日:

2014.03.25

公開號:

CN104950567A

公開日:

2015.09.30

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效 IPC(主分類):G03F 1/00申請日:20140325|||公開
IPC分類號: G03F1/00(2012.01)I; G03F7/20 主分類號: G03F1/00
申請人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
發明人: 田明靜
地址: 201203上海市浦東新區張江路18號
優先權:
專利代理機構: 上海光華專利事務所31219 代理人: 李儀萍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410113716.2

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2015.11.04|||2015.09.30

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種光掩模制備方法,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟包括:提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板,采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型或線型曝光區;在所述方型曝光區的四個拐角處或線型曝光區的兩側邊緣進行第二次曝光;其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。本發明通過對邊緣或拐角進行兩次不同劑量的曝光,避免制備的方型光掩模圖案拐角圓化,并且使線型曝光區的邊緣具有高的保真度。

權利要求書

權利要求書
1.  一種光掩模制備方法,其特征在于,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟包括:
提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板,采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型或線型曝光區;
在所述方型曝光區的四個拐角處或線型曝光區的兩側邊緣進行第二次曝光;
其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。

2.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:每一個拐角處進行第二次曝光的面積尺寸為第一次曝光形成的方型曝光區面積尺寸的A%,其中,0<A<25。

3.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:每一側邊緣進行第二次曝光的寬度為第一次曝光形成的線型曝光區寬度的B%,其中,0<B<50。

4.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低不超過30%。

5.  根據權利要求4所述的光掩模制備方法,其特征在于:所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低10%~20%。

6.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高不超過30%。

7.  根據權利要求6所述的光掩模制備方法,其特征在于:所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高10%~20%。

8.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:所述第一次曝光的曝光量大于顯影閾值。

9.  根據權利要求1所述的光掩模制備方法,其特征在于:完成曝光之后還包括步驟:采用烘烤設備對光掩模表面進行烘烤,并進行顯影處理,之后刻蝕所述遮光層形成光掩模圖案。

說明書

說明書一種光掩模制備方法
技術領域
本發明涉及半導體制造技術領域,涉及一種光掩模制備方法,特別是涉及光掩模制備方法中的曝光方法。
背景技術
在半導體器件工藝中,光刻是特別重要的步驟。光刻的本質就是將電路結構復制到以后要進行刻蝕步驟的晶圓上。電路結構首先以一定的比例將圖形形式制作在被稱為光掩模的透明基板上,光源通過該光掩模將圖形轉移到晶圓的光刻膠,進行顯影后,用后續的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓底層薄膜上,最終完成掩模圖形的轉移。
由此可見,在光刻步驟中,光源通過光掩模將圖形復制到晶圓襯底的光刻膠層。因此,就需要在光掩模上制作圖形。光掩膜圖形的制造是流程銜接的關鍵部分,是流程中造價最高的一部分,也是限制最小線寬的瓶頸之一。在光掩膜的制造后段工藝中涉及光掩膜的曝光工藝。
曝光工藝是通過曝光燈或其他輻射源照射到光刻膠層上,使光刻膠層感光。曝光后的光刻膠會發生性質和結構上的變化,之后經過顯影將可以圖形準確復制到光刻膠涂層上。現有技術中對所述光掩模上的光刻膠采用的是一次曝光的方式,即用優化的正常曝光量對光刻膠層進行曝光,在光刻膠上形成所需要的方型或者線型曝光區1A、2A,如圖1和2所示,這種曝光方法操作簡單方便,但是采用這種方法最后形成的方型掩膜圖案的四個拐角會發生圓化,而線型的掩模圖案的兩側邊緣則會失真,產生毛邊,影響光掩模制造的質量。
為了改善方型和線型光掩模圖案拐角及邊緣的上述問題,技術人員曾提出增加曝光的曝光量的方法,結果表明,增加曝光量雖然可以解決拐角及邊緣失真的問題,但是制備的圖案的特征尺寸(CD)卻也隨之增大,無法滿足光掩模制備的尺寸要求。
因此,提供一種新型的光掩模的制備方法是本領域技術人員需要解決的課題。
發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點,本發明的目的在于提供一種光掩模制備方法,用于解決現有技術中制備的方型光掩模圖案拐角變圓、線型光掩模圖案的邊緣產生毛邊而失真的問題。
為實現上述目的及其他相關目的,本發明提供一種光掩模制備方法,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟包括:
提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板,采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型或線型曝光區;
在所述方型曝光區的四個拐角處或線型曝光區的兩側邊緣進行第二次曝光;
其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,每一個拐角處進行第二次曝光的面積尺寸為第一次曝光形成的方型曝光區面積尺寸的A%,其中,0<A<25。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,每一側邊緣進行第二次曝光的寬度為第一次曝光形成的線型曝光區寬度的B%,其中,0<B<50。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低不超過30%。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低10%~20%。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高不超過30%。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高10%~20%。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,所述第一次曝光的曝光量大于顯影閾值。
作為本發明光掩模制備方法的一種優化的方案,完成曝光之后還包括步驟:采用烘烤設備對光掩模表面進行烘烤,并進行顯影處理,之后刻蝕所述遮光層形成光掩模圖案。
如上所述,本發明的光掩模制備方法,至少包括曝光步驟,所述曝光步驟包括:提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板,采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型或線型曝光區;在所述方型曝光區的四個拐角處或線型曝光區的兩側邊緣進行第二次曝光;其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。本發明通過對邊緣或拐角進行兩次不同劑量的曝光,避免拐角圓化,并且使線型曝光區的邊緣具有高的保真度。
附圖說明
圖1為現有技術的采用一次曝光的方法制備方型光掩模圖案的示意圖。
圖2為現有技術的采用一次曝光的方法制備線型光掩模圖案的示意圖。
圖3為本發明光掩模制備方法制備方型光掩模圖案的示意圖。
圖4為本發明光掩模制備方法制備線型光掩模圖案的示意圖。
元件標號說明
1,1A    方型曝光區
11      拐角
2,2A    線型曝光區
21      邊緣
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用,本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用,在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱附圖。需要說明的是,本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想,遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制,其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變,且其組件布局型態也可能更為復雜。
實施例一
本發明提供一種光掩模制備方法,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟至少包括以下:
首先,提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板(未予以圖示),采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型曝光區1,如圖3所示。
其次,在所述方型曝光區1的四個拐角11處進行第二次曝光;其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。
所述提供的透明基板優選為玻璃基板,當然,也可以是其他合適的透明基板,所述透明基板用作光掩模的透光層。
所述遮光層形成在所述透明基板上,并在所述遮光層上涂覆光刻膠層,所述光刻膠層可 包括負性光刻膠層和正性光刻膠層。
進行第一次曝光形成的方型曝光區1,該第一次曝光的曝光量比較低,其低于正常曝光量、但高于顯影閾值。
需要說明的是,所述正常曝光量是指現有技術中對同尺寸同形狀的曝光區進行僅一次曝光達到相對較優的拐角情況的曝光量,也可以稱中等曝光量,根據光掩模要求不同,該中等曝光量有所變化。所述顯影閾值是指曝光之后能顯影形成圖案的最低曝光量。
作為示例,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低不超過30%。優選地,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低10%~20%。
在一具體實施例中,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低15%。
進行第一次曝光之后,在方型曝光區1拐角11上進行第二次曝光,使所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。所述方型曝光區1的每一個拐角11處進行第二次曝光的面積尺寸為第一次曝光形成的方型曝光區面積尺寸的A%,其中,0<A<25。
進一步地,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高不超過30%。更進一步地,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高10%~20%。
在一具體實施例中,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高15%。
再需要說明的是,完成曝光之后還需要采用烘烤設備對光掩模表面進行烘烤,并進行顯影處理形成光刻膠層的開口,之后刻蝕開口下方的所述遮光層形成光掩模圖案。
請參閱附圖3,方型曝光區1的四個拐角11為高曝光區,除拐角外的其他區域為低曝光區。由于拐角區的高曝光量,使得顯影后拐角會更為突出,即采用本發明的曝光方式可以制備獲得的拐角更為尖銳,失真較小,同時其他區域的低曝光量整體上平衡了高曝光區,使圖形特征尺寸不會變化,更為滿足掩膜板圖案的制備要求。
實施例二
本發明提供一種光掩模制備方法,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟至少包括以下:
首先,提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板(未予以圖示),采用曝光設備對所述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的線型曝光區2,如圖4所示。
其次,在所述線型曝光區2的兩側邊緣21進行第二次曝光;其中,所述第一次曝光的 曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。
所述提供的透明基板優選為玻璃基板,當然,也可以是其他合適的透明基板,所述透明基板用作光掩模的透光層。
所述遮光層形成在所述透明基板上,并在所述遮光層上涂覆光刻膠層,所述光刻膠層可包括負性光刻膠層和正性光刻膠層。
所述進行第一次曝光形成的線型曝光區2,該第一次曝光的曝光量比較低,其低于正常曝光量、但高于顯影閾值。
需要說明的是,所述正常曝光量是指現有技術中對同尺寸同形狀的曝光區進行僅一次曝光達到相對較優的拐角情況的曝光量,也可以稱中等曝光量,根據光掩模要求不同,該中等曝光量有所變化。所述顯影閾值是指曝光之后能顯影形成圖案的最低曝光量。
作為示例,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低不超過30%。優選地,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低10%~20%。
在一具體實施例中,所述第一次曝光的曝光量比正常曝光量低18%。
進行第一次曝光之后,在線型曝光區2兩側的邊緣21上進行第二次曝光,使所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。所述線型曝光區2的每一側邊緣21進行第二次曝光的寬度為第一次曝光形成的線型曝光區寬度的B%,其中0<B<50。
進一步地,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高不超過30%。更進一步地,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高10%~20%。
在一具體實施例中,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和比正常曝光量高18%。
再需要說明的是,完成曝光之后還需要采用烘烤設備對光掩模表面進行烘烤,并進行顯影處理形成光刻膠層的開口,之后刻蝕開口下方的所述遮光層形成光掩模圖案。
請參閱附圖4,線型曝光區2的邊緣21為高曝光區,除邊緣外的其他區域為低曝光區。由于邊緣區的高曝光量,采用本發明的曝光方式可以制備獲得的邊緣更為平滑,失真較小,同時其他區域的低曝光量整體上平衡了高曝光區,使圖形特征尺寸不會變化,更好地滿足掩膜板圖案的制備要求。
綜上所述,本發明提供一種光掩模制備方法,所述光掩模制備方法至少包括曝光步驟,所述曝光步驟包括:提供表面依次沉積有遮光層和光刻膠層的透明基板,采用曝光設備對所 述光刻膠層進行第一次曝光,在所述光刻膠層上形成陣列排列的方型或線型曝光區;在所述方型曝光區的四個拐角處或線型曝光區的兩側邊緣進行第二次曝光;其中,所述第一次曝光的曝光量低于正常曝光量,所述第二次曝光的曝光量與第一次曝光的曝光量之和高于正常曝光量。本發明通過對邊緣或拐角進行兩次不同劑量的曝光,避免制備的方型光掩模圖案拐角圓化,并且使線型曝光區的邊緣具有高的保真度。
所以,本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效,而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下,對上述實施例進行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應由本發明的權利要求所涵蓋。

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