[发明专利]光罩及其设计方法

说明书

本发明提供一种光罩的设计方法，提供具有第一透明基底的第一光罩，第一透明基底的表面上形成有不透光的图形结构；提供第一衬底，衬底上形成有第一、二结构区，第二结构区的图形密度小于第一结构区，之后形成覆盖第一、二结构区的光刻胶层，检测得到光刻胶层的高度差；提供第二光罩，第一光罩具有第二透明基底，刻蚀第二透明基底，之后在第二光罩的表面形成不透光的图形结构，使得曝光机台采用第二光罩对光刻胶层曝光时，分别对应第一、二结构区上焦点高度的差值为高度差。本发明实现不同位置都在最佳曝光位置，保证了图形的最佳曝光焦距，解决因前层图形疏密导致的当层光刻填充材料平坦度较差而引起的图形离焦问题，提高产品的良率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种光罩及其设计方法。

背景技术

在集成电路的制造中，特别在后段双大马士革沟槽结构制造工艺，由于前层图形疏密不均，容易出现填充材料涂布不均匀的现象。对于晶圆表面由于前层图形疏密分布不均或者薄膜沉积厚度差异，导致当层光刻填充材料涂布平坦度较差，光刻曝光时会因为曝光焦距固定而无法完全兼顾高低不平的光刻材料，导致曝光到晶圆上的部分图形出现离焦，影响产品良率。

如图1所示，前层为密集图形区和孤立图形区当层的光阻涂覆截面图以及光刻曝光光路形成的扫描电子显微照片。由于图形密集区和孤立图形区光阻烘焙时溶剂挥发程度不一致导致光阻材料厚薄出现差异。理论上光阻厚薄不均，不同厚度光阻曝光时最佳曝光焦距会出现偏差，而曝光机曝光时曝光焦距无法动态实时变化，这样就容易出现部分图形由于曝光焦距与图形的最佳曝光焦距不一致出现图形离焦。

为此，需要提供一种通过光罩结构设计改善光阻负载导致的曝光离焦方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光罩及其设计方法，用于解决现有技术中光阻厚薄不均，不同厚度光阻曝光时最佳曝光焦距会出现偏差，而曝光机曝光时曝光焦距无法动态实时变化，容易出现部分图形由于曝光焦距与图形的最佳曝光焦距不一致出现图形离焦的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光罩的设计方法，包括：

步骤一、提供第一光罩，所述第一光罩具有第一透明基底，所述第一透明基底上形成有不透光的图形结构；

步骤二、提供第一衬底，所述第一衬底上形成有第一、二结构区，所述第二结构区的图形密度小于所述第一结构区，之后形成覆盖所述第一、二结构区的光刻胶层，检测得到所述第一、二结构区上所述光刻胶层的高度差；

步骤三、提供第二光罩，所述第二光罩具有第二透明基底，刻蚀所述第二透明基底，之后在所述第二光罩的表面形成不透光的所述图形结构，使得曝光机台采用所述第二光罩对所述光刻胶层曝光时，分别对应所述第一、二结构区上焦点高度的差值为所述高度差。

优选地，步骤一中的所述第一透明基底和步骤三中的所述第二透明基底的材料均为二氧化硅。

优选地，步骤一中的所述图形结构的材料为金属铬。

优选地，步骤二中所述高度差由所述曝光机台读取。

优选地，步骤三中利用所述曝光机台以设定焦距对所述光刻胶层曝光时，对应所述第一结构区上焦点与所述光刻胶层上表面距离的差值为所述高度差，所述设定焦距定义为最佳焦距。

优选地，所述方法还包括步骤四、对曝光后的所述光刻胶层进行显影和烘焙，之后采用量测机台检测所述设定焦距。

一种光罩结构，可由上述任意步骤的方法形成，包括：

第二光罩，所述第二光罩具有透明基底，所述透明基底上形成有凹槽，之后在第二光罩的表面和所述凹槽的底面均形成不透光的所述图形结构，使得曝光机台采用所述第二光罩对衬底上的光刻胶层曝光时，分别对应无所述凹槽和所述凹槽的所述图形结构中，焦点的高度差与所述光刻胶层上表面的高度差相同。