[发明专利]提高光刻机可用焦深的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种用于投影式光刻机的提高可用焦深的方法。

背景技术

目前，LED行业的高速发展，缘于半导体照明技术的进步满足对高亮度照明需求的必然结果。美国公布的LED照明路线图显示自2012年开始，LED照明从运行成本上优于传统的荧光灯照明，2020年从采购成本加上运行成本的综合成本全面优于传统照明方式，从而拉开人类照明文明史的新纪元。

结合这一趋势，图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)工艺由于投资规模适中、人工需求少、科技附加值高、实施周期短(筹建到达产<1年)的缘故，PSS工艺已经成为特别适合传统行业，或LED企业向高科技、高端领域转型的必要手段之一。

在PSS工艺中，焦面控制的要求非常高。在可用焦深(Useful Depth Of Focus，UDOF)不够的情况下，光刻系统焦面控制误差导致的离焦量会造成基底上图形的一致性超出可接收范围，宏观效果显示为在相同光照条件下，基底上不同图形的区域明暗程度不同，形成肉眼可观测到的色差(Color Difference)。色差用肉眼非常容易观测，是判断光刻产出是否合格的主要标准。同时色差对光刻胶图形的一致性极为敏感，非常小的CD(critical dimension,特征尺寸)变化就可导致肉眼可观测的色差，由此导致对各种工艺参数控制，尤其是焦面控制的要求非常高。

因此，如何在可用焦深不够的情况下，获得更加的效果，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种提高光刻机可用焦深的方法，以减少甚至避免现有技术容易产生色差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高光刻机可用焦深的方法，在透光的基底上进行光刻工艺，包括：

步骤一、配置仿真工艺环境，包括：标定所用光刻胶参数，将标定的光刻胶参数输入光刻仿真软件；输入掩模图形信息；输入光刻设备参数；设定不同的正面曝光剂量和背面曝光剂量，得到不同剂量下的曝光图形；

步骤二、确定符合误差要求的正面曝光剂量范围以及背面曝光剂量范围；

步骤三、均匀选取符合误差要求的正面曝光剂量和背面曝光剂量组合，在不同焦面位置下曝光并显影；

步骤四、测量显影后得到的CD值，依据焦面顶部位置、底部位置及中部位置画出顶部CD，底部CD以及中部CD随焦面变化的曲线；

步骤五、拟合顶部CD曲线和底部CD曲线，根据要求的CDU计算焦深；

步骤六、如果计算所得焦深非最大可用焦深，则需对正面曝光剂量和背面曝光剂量组合进行优化，即进入步骤七；如果计算所得焦深为最大可用焦深，则进入步骤八；

步骤七、对正面曝光剂量和背面曝光剂量组合进行优化，通过观察顶部CD曲线和底部CD曲线以确定剂量优化方向，优化完成后重复步骤三至步骤六；

步骤八、确认最大可用焦深的最优正面曝光剂量和背面曝光剂量的组合；

步骤九、以只有正面曝光的正常剂量，以及包括和最优正面曝光剂量和背面曝光剂量的组合进行变焦面蛇形路径曝光，测量CD并拟合CD随焦面位置变化曲线，计算焦深，确认最优正面曝光剂量和背面曝光剂量组合可以增加可用焦深；

步骤十、以只有正面曝光的正常剂量，以及包括最优正面曝光剂量和背面曝光剂量的组合进行全片曝光，确认最优正面曝光剂量和背面曝光剂量组合对色差的减弱效果。

可选的，对于所述的提高光刻机可用焦深的方法，所述步骤一中标定所用光刻胶参数时，包括对背面曝光流程进行参数标定，使得仿真CD与测量CD之差的绝对值小于第一CD误差要求；以及使得仿真SWA与测量SWA之差的绝对值小于SWA误差要求。

可选的，对于所述的提高光刻机可用焦深的方法，所述第一CD误差要求为0.1μm～10000μm，所述SWA误差要求为0.1°～90°。

可选的，对于所述的提高光刻机可用焦深的方法，所述步骤二、确定符合误差要求的正面曝光剂量范围以及背面曝光剂量范围为通过对正面曝光剂量和背面曝光剂量进行调整，使得仿真CD与目标CD之差的绝对值小于第二CD误差要求；

可选的，对于所述的提高光刻机可用焦深的方法，所述目标CD为2μm～100μm，第二CD误差要求为a×目标CD，a为0.1％～100％。

可选的，对于所述的提高光刻机可用焦深的方法，所述步骤三中在不同焦面位置下曝光并显影包括：