[发明专利]一种用于减少晶片边缘区域曝光散焦的曝光方法及光刻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造领域，尤其涉及一种用于减少晶片边缘区域曝光散焦的曝光方法及光刻工艺。

背景技术

随着集成电路的芯片集成度越来越高，芯片的设计规则向着更小尺寸的工艺进行挑战。在缩小尺寸的过程中，光刻工艺是芯片制造中最为重要的工艺步骤之一，其主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。而曝光工艺又是光刻工艺中最为重要的一步，就是利用紫外线把光罩上的图形成像到晶片表面，从而把光罩上面的图形转移到晶片表面的光刻胶中，这一步中曝光的能量和成像焦点偏移尤为重要。

而在芯片的生产过程中，由于光刻机台作业以及晶片中心边缘均匀性差异，会出现晶片中心光刻胶的形貌正常，但是晶片边缘区域的光刻胶有倒梯形的问题，造成晶片边缘的散焦，如附图1所示。晶片边缘的散焦会给晶片的曝光过程带来不利的影响，尤其对于多晶硅栅，金属层等关键层次，会造成良率的损失。目前的解决方案主要是优化光刻机台的均匀性；进行工艺更改；更换新的光刻胶等。

如公开号为CN102147572A的中国专利申请公开了一种晶片边缘曝光模块及晶片边缘曝光方法。晶片边缘曝光模块包括一晶片旋转装置、一光学系统、一扫面机界面模块以及一控制器。该光学系统同时将一曝光光线指向该晶片的一边缘部分，以于该晶片的边缘上创造一伪图案，该扫描界面模块通过一计算机网络传送及/或接受来自一扫描机的一伪边缘曝光信息，该控制器接收来自该扫描机界面模块的该伪边缘曝光信息，并利用该伪边缘曝光信息控制该光学系统。该方法需要更新硬件，增加了成本。

另如公开号为CN1885159A的中国专利申请公开了一种消除半导体晶片边缘区图形缺陷的方法。该方法的主要特征是，在对形成光刻胶图形的显影工艺步骤之后增加了用溶剂清洗半导体晶片边缘的工艺步骤，消除了半导体晶片边缘区的图形缺陷。该方法增加了工序，同样增加成本，并且引入更多的不可控制的因素。

现有技术的缺点是如果在光刻机台硬件方面优化均匀性，则需要更新部件，增加额外的成本，而且不一定能达到优化效果；如果更换更加先进的曝光机台，又价格昂贵；如果进行工艺更改，增加工序，则同样增加成本，并且引入更多不可控制的因素；如果更滑新的光刻胶，需要大量的窗口验证，验证周期长。

发明内容

针对以上的缺点，本发明的目的是在原有的机台及工艺条件下，仅通过优化光刻程序，解决晶片边缘曝光散焦的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于减少晶片边缘区域曝光散焦的曝光方法，其特征在于：在对晶片进行曝光的过程中，调整晶片中心区域与晶片边缘区域的曝光能量与焦距，在将晶片边缘区域曝光能量减小的同时使晶片边缘区域的曝光焦距向正方向调整。

进一步地，晶片中心区域的曝光能量与晶片边缘区域的曝光能量不同。

进一步地，晶片中心区域的曝光能量大于晶片边缘区域的曝光能量。

进一步地，晶片中心区域的曝光能量为30～31mJ，晶片边缘区域的曝光能量为29～29.9mJ。

进一步地，晶片中心区域的曝光能量为30.4mJ，晶片边缘区域的曝光能量为29.4mJ。

进一步地，晶片边缘区域的曝光焦距与晶片中心区域的曝光焦距不同。

进一步地，晶片边缘区域的曝光焦距比晶片中心区域的曝光焦距更向正方向。

进一步地，晶片中心区域的曝光焦距为-0.3～-0.1，晶片边缘区域的曝光焦距为-0.2～0。

进一步地，晶片中心区域的曝光焦距为-0.2，晶片边缘区域的曝光焦距为-0.1。

进一步地，将所述曝光方法用于多晶硅栅极的制作过程。

进一步地，将所述曝光方法用于金属层的制作过程。

本发明还提供了一种用于减少晶片边缘区域曝光散焦的曝光方法，其特征在于：在对晶片进行曝光的过程中，保持晶片中心区域的曝光能量与曝光焦距不变，只调整晶片边缘区域的曝光能量与曝光焦距。

进一步地，将晶片边缘区域的曝光能量减小，同时将晶片边缘区域的曝光焦距向正方向调整。

进一步地，晶片中心区域的曝光能量为30.4mJ，焦距为-0.2。

进一步地，晶片边缘区域的曝光能量为29～30mJ，焦距为-0.15～0。

进一步地，晶片边缘区域的曝光能量为29.4mJ，焦距为-0.1。

本发明还提供了一种光刻工艺，能够减少晶片边缘区域曝光散焦，包括以下步骤：

1）预处理；