基于一次曝光的光刻方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种基于一次曝光的光刻方法。


背景技术：

2.光刻技术在半导体制造技术领域中被广泛应用，其主要作用是对晶圆表面的薄膜的图案构图成型，主要包含了光刻胶的涂敷、曝光和显影等工艺。即，光刻主要步骤是，对晶圆进行光刻胶的涂敷；在对涂敷了光刻胶的晶圆进行曝光；对曝光后的晶圆进行显影。其中，被曝光过的光刻胶进行光化学反应产生性质变化，在显影液中的溶解度发生改变，从而可以在显影过程中形成所需要的目标图案。因此，在曝光过程中需要对光刻胶进行充分的曝光，使光化学反应充分，从而得到侧壁形貌良好的曝光图形。
3.在不同的半导体制程中，为适应某些特殊制成的需求，某些光刻步骤中使用的光刻胶厚度在6um以上，远远超出一般光刻胶的厚度，因此，将超过此厚度的光刻胶称为厚光刻胶。传统的针对厚光刻胶的一次曝光技术，无法得到满足需求的光刻胶形貌需求。为解决这个问题，现有技术中，通常采用多次曝光的技术，通过n(n为大于等于2的整数)次曝光对厚光刻胶的统一预定区域曝光，调整每次曝光的焦深参数依次递进从而使曝光光线分别聚焦于晶圆上的厚光刻胶的部分，以此改善厚光刻胶的曝光图形的侧壁形貌。
4.然而，现有技术中，虽然有效改善了厚光刻胶的曝光图形的侧壁形貌，但是由于至少是两次曝光，使得曝光工艺的时间延长，大大降低了光刻机的使用效率，增加了光刻工艺的成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于一次曝光的光刻方法，可以只需要一次曝光，就能改善厚度大于6μm的光刻胶的曝光图形的侧壁形貌。
6.本发明提供了一种基于一次曝光的光刻方法，包括：
7.提供衬底；
8.在所述衬底上涂覆光刻胶；
9.使用至少两种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光；
10.对曝光后的光刻胶进行显影。
11.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，所述衬底包括晶圆。
12.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，
13.所述光刻胶的厚度大于或等于6μm。
14.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，使用两种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光。
15.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，两种不同波长的光为第一波长的光和第二波长的光，所述第一波长小于所述第二波长。
16.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，所述第一波长的光和所述第二波
长的光通过聚光镜组合在一起。
17.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，所述第一波长的光对第一厚度的光刻胶进行曝光，所述第二波长的光对第二厚度的光刻胶进行曝光。
18.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，使用多种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光。
19.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，多种波长的光通过聚光镜组合在一起。
20.可选的，在所述的基于一次曝光的光刻方法中，多种波长的光分别对不同厚度的光刻胶进行曝光。
21.在本发明提供的基于一次曝光的光刻方法中，包括：提供衬底；在所述衬底上涂覆光刻胶；使用至少两种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光；对曝光后的光刻胶进行显影。不同波长的光可以刻蚀不同厚度的光刻胶，使得在光刻胶较厚时，也可以是用组合光在一次曝光中完成对光刻胶的曝光，相对于现有技术的需要至少两次曝光才能使得较厚的光刻胶完成曝光的情况，本发明可以减少曝光工艺的时间，增加光刻机的使用效率，减少光刻工艺的成本。
附图说明
22.图1是现有技术的两次曝光的光刻方法；
23.图2是本发明实施例的基于一次曝光的光刻方法的流程图；
24.图3是本发明实施例一的基于一次曝光的光刻方法的示意图；
25.图4是本发明实施例二的基于一次曝光的光刻方法的示意图；
26.图中：110
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衬底、120
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光刻胶、130
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聚光镜、210
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衬底、220
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光刻胶、230
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聚光镜、241
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第一光线、242
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第二光线、243
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第三光线。
具体实施方式
27.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
28.在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
29.发明人发现，如果光刻胶的厚度较小，可以使用一种波长的光并且在一次曝光中，就可以将光刻胶曝光完成。然而在光刻胶的厚度较厚时，例如，大于或等于6μm时，使用一种波长的光在一次曝光中，底部的光刻胶可能曝光不到位，导致显影后曝光图形的侧壁形貌不达标。因此，现有技术中，需要再进行一次曝光或者两次曝光甚至多次曝光。例如，如图1为现有技术的基于一次曝光的光刻方法，在衬底110上的光刻胶120厚度为7微米，而一次曝光只能曝光到厚度小于6μm的光刻胶，例如，可能是5.5μm厚度的光刻胶。因此，在图1中，光
线通过聚光镜130后，光线汇聚到光刻胶120上，曝光到第一厚度后，承载台承载着晶圆向上(光源方向)移动，移动的距离为第一厚度，进行接下来的第二次曝光，即如图2，可以看到光线已经能够曝光底部光刻胶120了。两次曝光后，才能使得曝光图形的侧壁形貌达标甚至得到优良的侧壁形貌。而对于更厚的光刻胶，可能两次曝光也不能得到优良的曝光图形的侧壁形貌，所以需要多次曝光才能得到优良的曝光图形的侧壁形貌。然而，两次曝光或者多次曝光，都需要在每次曝光后都要暂停，并且移动晶圆，这样就使得曝光工艺的时间延长，大大降低了光刻机的使用效率，增加了光刻工艺的成本。而且，曝光的次数越多，曝光工艺的时间就越长，光刻机的使用效率就越低，光刻工艺的成本就越高。
30.因此，请参照图2，本发明提供了一种基于一次曝光的光刻方法，包括：
31.s11：提供衬底；
32.s12：在所述衬底上涂覆光刻胶；
33.s13：使用至少两种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光；
34.s14：对曝光后的光刻胶进行显影。
35.具体的，提供一衬底210，衬底210可以是一晶圆，在衬底210上形成光刻胶220，光刻胶220的厚度根据不同的制程而定，本发明实施例的光刻胶大于或等于6μm，也就是说，在本发明实施例中，将这类型的光刻胶称为厚光刻胶。接着，对光刻胶220进行曝光，最后再对曝光后的光刻胶220进行显影，以得到需要的图案。而，在曝光过程中需要对光刻胶220进行充分的曝光，使光化学反应充分，从而得到侧壁形貌良好的曝光图形。因此，接下来，举两个例子对本发明实施例的基于一次曝光的光刻方法进行讲解。
36.实施例一
37.请参照图3，以7μm的光刻胶为例，如果使用现有技术的基于一次曝光的光刻方法，就需要进行两次曝光，也就是本发明实施例是以现有技术中两次曝光的情况为例。第一光源241发射第一光线，光线的波长为λ1，第二光源242发射第二光线，光线的波长为λ2，第一光线241和第二光线242均通过聚光镜230汇聚到光刻胶220上，图示的第一光线241和第二光线242只是一个示意图，实际上第一光线和第二光线均是均匀射入聚光镜，也均是均匀射出聚光镜。假如λ1小于λ2，则曝光光刻胶220上部分时使用到的是第一光线241，曝光到第一厚度时，此时，第一光线241无法再对光刻胶进行曝光。此时，由于第二光线242也通过了聚光镜230汇聚到光刻胶220上，所以第二光线242使得光刻胶220可以继续曝光，即，第二厚度的光刻胶220在使用第二光线242曝光。第一厚度为从光刻胶表面向下的5μm内，第二厚度为从光刻胶表面向下的7μm内，当然，第一厚度和第二厚度的值只是举了一个例子，在本发明的其他实施例中也可是其他的值。而第一光线241和第二光线242均是在前已设定好，刻蚀光刻胶时，不用再做额外动作，第一厚度和第二厚度之间的刻蚀可以无缝衔接。因此，不用在第一次曝光即曝光了第一厚度的光刻胶220后，移动晶圆承载台，进行第二次曝光。所以相对于现有技术，减少了曝光工艺的时间，增加了光刻机的使用效率，减少了光刻工艺的成本。
38.实施例二
39.请参照图4，以12微米的光刻胶为例，如果使用现有技术的基于一次曝光的光刻方法，就需要进行三次曝光，也就是本发明实施例是以现有技术中三次曝光的情况为例。第一光源发射第一光线241，光线的波长为λ1，第二光源发射第二光线242，光线的波长为λ2，第
三光源发射第三光线243，光线的波长为λ3，第一光线241、第二光线242和第三光线243均通过聚光镜230汇聚到光刻胶上，图示的第一光线241、第二光线242和第三光线243只是一个示意图，实际上第一光线241、第二光线242和第三光线243均是均匀射入聚光镜，也均是均匀射出聚光镜。假如λ1小于λ2在小于λ3，则曝光光刻胶220上部分时使用到的是第一光线241，曝光到第一厚度时，此时，第一光线241无法再对光刻胶进行曝光。此时，由于第二光线242也通过了聚光镜汇聚230到光刻胶上，所以第二光线242使得光刻胶220可以继续曝光，即，第二厚度的光刻胶220在使用第二光线242曝光。接着，由于第三光线243也通过了聚光镜230汇聚到光刻胶上，所以第三光线243使得光刻胶可以继续曝光，即，第三厚度的光刻胶220在使用第三光线243曝光。第一厚度为从光刻胶表面向下的5μm内，第二厚度为从光刻胶表面向下的9μm内，第三厚度为为从光刻胶表面向下的12μm内，当然，第一厚度、第二厚度和第三厚度的值只是举了一个例子，在本发明的其他实施例中也可是其他的值。而第一光线241、第二光线242和第三光线243均是在前已设定好，刻蚀光刻胶时，不用再做额外动作，第一厚度、第二厚度和第三厚度之间的刻蚀可以无缝衔接。因此，不用在第一次曝光即曝光了第一厚度的光刻胶220后，移动晶圆承载台，进行第二次曝光和第三次曝光。所以相对于现有技术，减少了曝光工艺的时间，增加了光刻机的使用效率，减少了光刻工艺的成本。
40.本发明实施例可能还有更多的例子，在本发明的其他实施例中，可能有更多的光线汇聚进行光刻，光线越多，相对于现有技术，减少的曝光工艺的时间越长，增加的光刻机的使用效率越大，减少的光刻工艺的成本越多。
41.综上，在本发明实施例提供的基于一次曝光的光刻方法中，包括：提供衬底；在所述衬底上涂覆光刻胶；使用至少两种不同波长的光组合在一起对涂覆的光刻胶进行曝光；对曝光后的光刻胶进行显影。不同波长的光可以刻蚀不同厚度的光刻胶，使得在光刻胶较厚时，也可以是用组合光在一次曝光中完成对光刻胶的曝光，相对于现有技术的需要至少两次曝光才能使得较厚的光刻胶完成曝光的情况，本发明可以减少曝光工艺的时间，增加光刻机的使用效率，减少光刻工艺的成本。
42.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。