[发明专利]一种避免光刻机镜头过热的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光刻工艺技术领域，涉及一种避免光刻机镜头过热的方法。

背景技术

在半导体技术中，光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的芯片上。光刻使用光敏光刻胶材料和可控制的曝光，在芯片表面形成三维图形。

光刻中一个重要的性能指标是每个图形的分辨率。在传统的光刻技术中，光刻机投影镜头(即投射物镜)与芯片上的光刻胶之间的介质通常是空气或液体。请参阅图1，请参阅图1，图1为传统光刻机的结构示意图，光刻机从上往下依次包括光源10、掩膜板20以及投射物镜30，投射物镜30的下方设有待光刻的芯片40。

在光刻工艺中，对于一些在掩模板上透光区域比重特别大的层次，透过光刻机镜头的光的能量也较大。同时，由于光刻机镜头也会吸收掉一部分透过的光的能量，经过长时间连续曝光，光刻机镜头的温度会明显的升高，从而导致光刻机的镜头发生轻微的形变，最终导致其曝在芯片上图形的位置发生了偏移，严重的情况将导致其后的套刻精度检查超标。

因此，本领域技术人员亟需提供一种避免光刻机镜头过热的方法，以利于降低连续曝光后光刻机镜头升高的温度，防止光刻机镜头因发热所导致的变形而导致的曝光图形在芯片上的位置偏移。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种避免光刻机镜头过热的方法，以利于降低连续曝光后光刻机镜头升高的温度，防止光刻机镜头因发热所导致的变形而导致的曝光图形在芯片上的位置偏移。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种避免光刻机镜头过热的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01、提供若干在掩膜板的透光区域进行待填充的虚拟图形的结构；其中，所述虚拟图形无法在芯片上成像；

步骤S02、对测试掩膜版进行设计和制造，并进行光刻实验，根据光刻实验数据选择虚拟图形的形状和尺寸；

步骤S03、进行芯片版图设计；

步骤S04、将芯片版图按照边长为A的正方形分成若干窗格，分析各窗格的透光率并确定各窗格中虚拟图形的填充量；

步骤S05、对芯片掩膜版进行填充，在各窗格中填充步骤S02中预设形状、尺寸的虚拟图形以及步骤S04中预设数量的虚拟图形；

步骤S06、制造芯片掩膜版，并通过芯片掩膜板进行曝光工艺。

优选的，所述虚拟图形的形状为多边形规则图形或不规则图形，所述虚拟图形呈阵列式的均匀分布在掩膜板上。

优选的，所述虚拟图形的关键尺寸小于最小解析度r，r＝k1*λ/NA；

其中，k1为光刻工艺常数，λ为曝光光源波长，NA为镜头数值孔径。

优选的，步骤S04中，正方形的边长A为5nm～1um。

优选的，步骤S04中，分析各窗格的透光率并确定各窗格中虚拟图形的填充量具体包括：

设定各窗格初始透光率目标T；

初步计算各窗格中虚拟图形的填充量；

计算各窗格透光率梯度G，如果窗格透光率梯度G值大于窗格梯度值规格S，则重新调整该窗格的透光率目标T值；

输出最终的各窗格中虚拟图形的填充量。

优选的，所述各窗格透光率梯度G的计算方法是：

G_A＝max(abs(T_A-T_B1),abs(T_A-T_B2),abs(T_A-T_B3),abs(T_A-T_B4))；

其中，A为当前窗格，T_A为当前窗格透光率，T_B1、T_B2、T_B3、T_B4分别为A为当前窗格相邻的4个窗格的透光率，max为取最大值，abs为取绝对值。

优选的，所述窗格梯度值规格S的范围为20％～40％。

优选的，所述掩膜板的透光区域面积占整个曝光单元面积的比例的范围为0.3至1。

与现有的方案相比，本发明提供的避免光刻机镜头过热的方法，通过在掩膜板上填充不会再芯片上成像的虚拟图形，以降低掩膜板的透光区域面积占整个曝光单元面积的比例，减少了光刻机镜头吸收的能量，降低了连续曝光后镜头升高的温度，从而实现了对因光刻机镜头过热而导致曝光图形在芯片上的位置偏移的控制。

附图说明