[发明专利]一种硅柱晶圆光刻方法

说明书

本发明公开了一种硅柱晶圆光刻方法，通通过将带有光刻胶感光层的硅片衬底表面均分成多个区域，从其中一个区域按设定曝光视场值开始进行旋转曝光，将多个区域按照设定移动距离依次移动至曝光镜头下进行旋转曝光，设定曝光视场值比按掩模板上图形大小预定的曝光视场值大30μm～60μm，设定移动距离比均分区域大0.3μm～0.5μm，旋转曝光的旋转值为‑5μrad～5μrad；通过对曝光视场值、每个区域曝光时移动距离进行调整，然后采用旋转曝光，确保各区曝光过程中部分区重叠，从而减轻了硅柱产品光刻场效应，通过该方法可显著的减轻光刻场效应，肉眼看不见格线，显微镜下观察重复区域交界处无明显色差，在CD SEM下重复区域交界处图形无明显差异。

技术领域

本发明属于硅柱产品光刻领域，具体涉及一种硅柱晶圆光刻方法。

背景技术

光刻曝光所采用的主要方式有分步重复光刻机、步进扫描光刻机，两者分别使用的步进方式为STEP、SCANNER。这两种曝光方式均可避免接触式曝光所带来的沾污问题，同样可以解决接近式曝光所造成的分辨率低的问题。但是这两种曝光方式会引进光刻场效应。

光刻在空间中是以电磁波的方式进行传播的，当掩模板上图形的特征尺寸接近或小于曝光波长，光透过图形边缘时，就会发生衍射效应。光透过图形后本应该图形上的完整信息带给光刻胶，但是由于衍射效应的存在导致这个信息在空间中是扩散开的。无论分步重复光刻机还是不近扫描光刻机均采用投影方式进行曝光，即在掩模板和光刻胶之间放置一块透镜，利用光学系统将掩模板成像到光刻胶。为了将完整的信息带给光刻胶，需要将空间中的信息完全的收集起来，这样就需要一个很大的透镜，利用投影光学系统进行曝光的光刻机，其可曝光的最小尺寸取决于透镜的分辨率。

利用投影光学系统进行曝光的光刻机，其可曝光的最小尺寸取决与透镜的分辨率。

透镜分辨率计算公式：

R＝1.22*λ*f/d

R为透镜的分辨率λ为入射光的波长，f为透镜的焦距，d为透镜镜头的直径，可见透镜的直径越大分辨率越高。但是透镜的直径越大，其焦深越小，这么增加了后续曝光工艺的控制难度。

综合分辨率、焦深以及透镜制作工艺等，透镜的尺寸不可能做到无限大。掩模板上的图形想要一次性转移到硅片上，需要的透镜直径就大得惊人，透镜的直径是无法达到要求的。为了解决这个问题，光刻机制造商发明了分步重复光刻机和扫描步进光刻机，这两种光刻机曝光时将整个硅片分割成大小一样的block，每次在曝光时通过镜头移到完成一个block的曝光，再进行下一个block的曝光。这样整个硅片是通过多次曝光完成作业。这样就出现了光刻场效应：block交界处图形与正常处相比存在差异，光检下block分界线明显。每个block都是单独曝光，完成作业后相邻block接缝处总会存在差异。具体如图3所示，左侧block1半圆形1与右侧block2半圆形2之间有明显左右block分界线3，这种差异主要体现在接缝处图形对接差。这种差异在光检下block之间明显存在格线，无法满足硅柱产品的使用要求。

造成这种现象的主要原因有：

一、曝光视场的设置。曝光视场是根据掩模板上图形大小设置的，与之成一定比例(一般为1:5或1:6)。这样曝光时每个重复区域就能完全转移掩模板上的图形。但是在掩模板边缘地方，由于铬膜的阻挡，光在边缘处未能完整的传输信息，体现在硅片上就是曝光重复区域接缝处图形形状与正常处相比存在一定的差异(部分图形缺失)。

二、曝光时，每个重复区域在载片台上按照机台设定的移动距离移至光刻机镜头下进行曝光，这个移动距离(即STEP PITCH)一般是与曝光视场一致，而这个移动距离大小直接影响接缝处形成图形的大小。