CN102880012A

CN102880012A - 一种可提高工艺套准精度的曝光方法

Info

Publication number: CN102880012A
Application number: CN2012103436598A
Authority: CN
Inventors: 朱骏; 张旭昇
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-01-16

Abstract

一种可提高工艺套准精度的曝光方法，包括以下顺序步骤：首先使用第一曝光图形对硅片光刻曝光，再用第二曝光图形对硅片光刻曝光，使得硅片表面形成相间隔分布的图案单元，所述第一曝光图案和第二曝光图案制在同一掩模板上。本发明提供的方法能解决步进式重复曝光光刻机镜头不均匀受热问题，从而减少镜头热学形变，提高了工艺套准精度。

Description

一种可提高工艺套准精度的曝光方法

技术领域

本发明涉及微电子制造领域，尤其涉及一种用于步进重复曝光光刻机提高工艺套准精度的光刻曝光方法。

背景技术

光刻技术伴随集成电路制造工艺的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路；由最初的IC（集成电路）随后到LSI（大规模集成电路）、VLSI（超大规模集成电路），直至今天的ULSI（特大规模集成电路），器件的面积进一步缩小，功能更为全面强大。考虑到工艺研发的复杂性，长期性和高昂的成本等等不利因素的制约，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度，缩小芯片的面积，在同一枚硅片上尽可能多的得到有效的芯片数，从而提高整体利益，将越来越受到芯片设计者，制造商的重视。

在半导体制造中，掩模板充当着载体的角色，正是依靠它，光刻能够在硅片上实现设计者的思路，让半导体实现各种功能。随着光刻技术不断向更为细小的技术节点迈进，掩模板的价格也不断激增。若无法满足技术的需求，产品的合格率无法保证，随之而来的就是先期投入的浪费、错过市场黄金需求期，商业的巨大损失。

步进式重复曝光光刻机（Stepper）曝光时掩模板不发生移动，通过单次曝光完成一个单元（shot）的曝光，现有光刻曝光方式当曝光X/Y尺寸差异过大的掩模板图形时会导致的步进式重复曝光光刻机镜头受热膨胀不均匀，进而影响套准精度。

这种掩模板的布局模式若X/Y尺寸差异过大，对于步进式重复曝光光刻机而言会造成光学镜头局部受热不均匀的问题。这一问题会导致图形形变恶化，进而降低光刻机的套准精度表现。以55纳米工艺为例，套准精度的要求为70nm，而当X/Y差异大于9mm时，产品即无法满足工艺需求。而且X/Y之间的差异越大，套准精度的劣化程度也激增。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足之处提供一种解决方法，当存在X/Y尺寸差异过大的掩模板图形时，若图形的X尺寸小于12.25mm（1倍）或Y尺寸小于15.75mm时，则能将掩模板图形重复排放。曝光进程中分别对重复摆放的图形穿插曝光，进而实现步进式重复曝光光刻机镜头均匀受热，从而减少镜头热学形变，提高了工艺套准精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种可提高工艺套准精度的曝光方法，包括以下顺序步骤：

首先使用第一曝光图形对硅片光刻曝光，再用第二曝光图形对硅片光刻曝光，使得硅片表面形成上下左右相间隔的图案单元，所述第一曝光图案和第二曝光图案制在同一掩模板上。

本发明还提供的另外一种可提高工艺套准精度的曝光方法，包括以下顺序步骤：交替使用两种或两种以上曝光图形对硅片进行光刻曝光，使得硅片表面形成相间隔分布的图案单元，所述两种或两种曝光图案制在同一掩模板上。

在本发明提供的一优选实施例中，其中所述掩模板图形的X方向尺寸小于12.25 mm和/或Y方向尺寸小于15.75 mm。

本发明还提供一种掩模板，所述掩模板上排布两个或两个以上掩模板图形。

在本发明提供的一优选实施例中，其中所述掩模板上掩模板图形横向并列排列或纵向并列排列。

在本发明提供的一优选实施例中，所述掩模板图形的X方向尺寸小于12.25 mm和/或Y方向尺寸小于15.75 mm。

本发明提供的方法能解决步进式重复曝光光刻机镜头不均匀受热问题，从而减少镜头热学形变，提高了工艺套准精度。

附图说明

图1是本发明提供方法中使用的掩模板示意图。

图2是本发明中加工的硅片示意图。

图3为不同硅片采用本发明提供方法光刻曝光后性能测试套准精度偏差图。

具体实施方式

本发明提供解决步进式重复曝光光刻机镜头不均匀受热的方法，通过该方法能很好解决光学镜头局部受热不均匀的问题，同时也解决工艺套准精度问题。

以下通过实施例对本发明提供的方法作进一步详细说明，以便更好理解本发明创造的内容，但是实施例的内容并不限制本发明创造的保护范围。

将传统掩模板布局方式与本发明中使用的掩模板（掩模板3结构如图1（a）和（b）所示）进行对比，由于物理上的限制，常规半导体芯片制造中使用的掩模板最大的实际图形区域（1倍情况下）只能为26mm（X）×33mm（Y）。若图形的X尺寸小于12.25mm（1倍）或Y尺寸小于15.75mm时（考虑1.5mm掩模板遮光带需求），则能将掩模板图形重复排放。

进行曝光时，采用穿插的曝光模式，即使用掩模板3上4-1区域和4-2区依次进行曝光，进而实现镜头均匀受热，以防止镜头形变导致的套准精度下降。

光刻曝光用掩模板上排布两个或两个以上掩模板图形，掩模板上掩模板图形横向并列排列或纵向并列排列，如图1（a）和（b）所示。

光刻曝光方法的具体步骤包括以下3种：

（1）首先，如图1（a）或图1（b）所示在掩模板3形成第一曝光图形（4-1区域）和第二曝光图形（4-2区域）。使用第一曝光图形（4-1区域）对硅片光刻曝光，再用第二曝光图形（4-2区域）对硅片光刻曝光。先后光刻曝光使得硅片表面形成上下左右相间隔的图案单元，硅片上形成图案如图2所示。

（2）首先，如图1（a）或图1（b）所示在掩模板3形成第一曝光图形（4-1区域）和第二曝光图形（4-2区域）。使用第二曝光图形（4-2区域）对硅片光刻曝光，再用第一曝光图形（4-1区域）对硅片光刻曝光。先后光刻曝光使得硅片表面形成上下左右相间隔的图案单元，硅片上形成图案如图2所示。

（3）首先，如图1（a）或图1（b）所示在掩模板3形成第一曝光图形（4-1区域）和第二曝光图形（4-2区域）。使用第一曝光图形（4-1区域）和第二曝光图形（4-2区域）对硅片交替进行光刻曝光。先后光刻曝光使得硅片表面形成上下左右相间隔的图案单元，硅片上形成图案如图2所示。

选用同一批次内不同硅片采用本发明提供方法进行光刻曝光，将光刻曝光后的硅片进行套准精度的测试，测试结果如图3所示。图中，◆线（OVLX_MIN）是硅片上X方向的最小套准精度偏差值，■线（OVLX_MAX）是硅片上X方向的最大套准精度偏差值，▲线（OVLY_MIN）是硅片上Y方向的最小套准精度偏差值，×线（OVLY_MAX）是硅片上X方向的最大套准精度偏差值。

相比常规手段光刻曝光后的硅片测试的结果，通过本发明提供的光照曝光方法可以提高20%的套准精度，满足生产的要求。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种可提高工艺套准精度的曝光方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：

首先使用第一曝光图形对硅片光刻曝光，再用第二曝光图形对硅片光刻曝光，使得硅片表面形成相间隔分布的图案单元，所述第一曝光图案和第二曝光图案制在同一掩模板上。

2.一种可提高工艺套准精度的曝光方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：交替使用两种或两种以上曝光图形对硅片进行光刻曝光，使得硅片表面形成上下左右相间隔的图案单元，所述两种或两种曝光图案制在同一掩模板上。

3.根据权利要求1或2所述的曝光方法，其特征在于，所述掩模板图形的X方向尺寸小于12.25 mm和/或Y方向尺寸小于15.75 mm。

4.一种掩模板，其特征在于，所述掩模板上排布两个或两个以上掩模板图形。

5.根据权利要求4所述掩模板，其特征在于，所述掩模板上掩模板图形横向并列排列或纵向并列排列。

6.根据权利要求4或5所述的曝光方法，其特征在于，所述掩模板图形的X方向尺寸小于12.25 mm和/或Y方向尺寸小于15.75 mm。