CN101788768A - 一种曝光方法 - Google Patents
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Abstract
一种曝光方法，所述曝光方法包括：提供布局图；利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件；针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型，并根据所述生成的模型和第一曝光剂量生成第三曝光剂量，根据所述生成的模型和第二曝光剂量生成第四曝光剂量；利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版；对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光；对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第四曝光剂量进行曝光。所述曝光方法降低了成本费用并且提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及光刻工艺，特别是涉及一种曝光方法。
背景技术
光刻工艺是集成电路制造工艺中不可或缺的重要技术。所述光刻工艺通常包括如下步骤，先在晶圆表面涂布光阻等感光材料，在感光材料干燥后，通过曝光装置将掩模上的电路设计图形以特定光源曝在所述的感光材料上，再以显影剂将感光材料显影，并利用显影出来的图形作为屏蔽，进行蚀刻等工艺，并最终完成掩模图形的转移。
随着集成电路制造工艺中器件的尺寸的越来越小，对于光刻工艺的要求也越来越高。目前，一般都是通过缩小曝光光源的曝光波长来达到曝出更小尺寸图形的目的。然而，这种仅仅借由缩小曝光波长的方式，通常会出现光刻分辨率不足的问题。为了增加光刻分辨率，如今的集成电路制造工艺已发展出光学邻近修正以及相位移掩膜等分辨率增强技术。最近，还出现了另一种提高分辨率的技术-“两次曝光技术(Double Exposure)”，所述“两次曝光技术”是将需要进行曝光的电路图形分解成两部分，首先曝光一部分电路图形，然后将已曝光图形移到邻近地方，再对剩下的一部分电路图形进行曝光。采用这一技术能够提高光刻分辨率。在例如申请号为03128638.0的中国专利申请中还能发现更多关于利用双极照明来得到具有较小特征尺寸的电路图形的方法。
以极型(Dipole)两次曝光技术为例，其是先把布局图形分解成X极和Y极两套，并分别写入两张掩模版，利用两张掩模版对同一片晶圆进行两次曝光，曝光后图形在晶圆上叠加从而得到实际的器件图形。
为使掩模上的图形正确转移到晶圆上，关键的步骤是将掩模与晶圆对准，由于在双极曝光中，对应于X极和Y极的布局图形是写在两张掩模版上的，因而在两次曝光之间需要转换掩模版，在每次曝光前，需要先对掩模版的位置作出校准，再将掩模版和晶圆对准，这样的曝光过程如下所述：
请结合参考图1和图2，步骤S11，将具有X极布局图形XG的第一掩模版MA定位在曝光装置的掩模台MS上。通过与掩模台MS连接的第一定位系统(图中未显示)可以调整放置在掩模台MS上的第一掩模版MA的位置，以将第一掩模版MA精确定位在掩模台MS上。
步骤S12，将待曝光的晶圆W定位在曝光装置的晶圆台WS上。通过与晶圆台WS连接的第二定位系统(图中未显示)可以将晶圆W精确定位在晶圆台WS上。
步骤S13，将第一掩模版MA和晶圆W对准。第一定位系统和第二定位系统可以根据第一掩模版MA的掩模对准标记MA1、MA2和晶圆W的晶圆对准标记W1、W2，精确地移动掩模台MS和晶圆台WS，以对准第一掩模版MA和晶圆W。
步骤S14，对晶圆W进行X极曝光。调整光圈AP以获得X极(第一方向DX)曝光光源XL，X极曝光光源XL经过照射系统(Condenser Lens)CL被配置成调节辐射光束，照射到第一掩模版MA上，再经过投影系统(Projection Lens)PL将第一掩模版MA上的X极布局图形XG按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。
请结合参考图1和图3，步骤S15，取出第一掩模版MA，将具有Y极布局图形YG的第二掩模版MB定位在曝光装置的掩模台MS上。通过与掩模台MS连接的第一定位系统(图中未显示)可以调整放置在掩模台MS上的第二掩模版MB的位置，以将第二掩模版MB精确定位在掩模台MS上。
步骤S16，将第二掩模版MB和晶圆W对准。第一定位系统和第二定位系统可以根据第二掩模版MB的掩模对准标记MB1、MB2和晶圆W的晶圆对准标记W1、W2，精确地移动掩模台MS和晶圆台WS，以对准第二掩模版MB和晶圆W。
步骤S17，转换曝光光源，对晶圆W进行Y极曝光。调整光圈AP以获得Y极(第二方向DY)曝光光源YL，Y极曝光光源YL经过照射系统CL被配置成调节辐射光束，照射到第二掩模版MB上，再经过投影系统PL将第二掩模版MB上的Y极布局图形YG按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。
上述双极曝光过程由于需要两张掩模版，增加了成本费用；需要转换掩模版，并分别对两张掩模版的位置作出校准，因而会增加曝光过程所需的时间，因此降低了生产效率。
发明内容
本发明解决的问题是，提供一种曝光方法，降低了成本费用并且提高了生产效率。
为解决上述问题，本发明提供了一种曝光方法，包括，提供布局图；利用布局图的图形生成第一曝光条件和第二曝光条件；针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型；利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版；对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第一曝光剂量进行曝光；对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第二曝光剂量进行曝光。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：曝光方法只需要一张掩膜版，从而节省了掩膜版的费用；并且不需要转换掩模版，只需要对一张掩模版的位置作出校准，因而减少了曝光过程所需的时间，因此提高了生产效率。具体的说现有技术中需要制备两张掩膜版来实现曝光，提高了掩膜版的制备费用，而本发明只需要一张掩膜版，从而节省了掩膜版的费用；并且现有技术中在曝光制程中需要转换掩模版步骤，并分别对两张掩模版的位置作出校准，因而会增加曝光过程所需的时间，因此降低了生产效率，而本发明只需要对一张掩模版的位置作出校准，因而减少了曝光过程所需的时间，因此提高了生产效率。
附图说明
图1是现有技术的双极曝光过程的流程图；
图2和图3是现有技术的双极曝光过程示意图；
图4是本发明第一实施方式的曝光方法的流程图；
图5和图6是本发明的实施方式的曝光方法示意图；
图7是本发明第二实施方式的流程图。
具体实施方式
第一实施方式
本发明提供一种曝光方法，包括，提供布局图；利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件；针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型；根据所述生成的相对应的模型和第一曝光剂量生成第三曝光剂量；根据所述生成的相对应的模型和第二曝光剂量生成第四曝光剂量；利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版；对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光；对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第四曝光剂量进行曝光。
应用上述的曝光方法的流程如图4所示：
步骤S401，提供布局图；
步骤S402，利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件；
步骤S403，针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；
步骤S404，对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；
步骤S405，根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型，并根据所述生成的模型和第一曝光剂量生成第三曝光剂量，根据所述生成的模型和第二曝光剂量生成第四曝光剂量；
步骤S406，利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版；
步骤S407，对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光；
步骤S408，对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第四曝光剂量进行曝光。
下面按照图4所述的曝光方法的各步骤作详细的说明：
如步骤S401所述，提供布局图。所述布局图可以包含多个图形组合，具体可以为多个线宽的图形组合。下面以多个线宽的图形组合为例做示范性说明。
如步骤S402所述，利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件。具体包括，对所述布局图进行解析，根据布局图的线宽参数，分解得到基于节距(pitch)参数布局图组合。将上述基于节距(pitch)参数布局图依次进行模拟，得到基于节距(pitch)参数布局图的曝光条件，将所述曝光条件依次对上述其他节距参数布局图进行曝光模拟，根据模拟结果，选择优选的两种曝光条件组合，为第一曝光条件和第二曝光条件。
如步骤S403所述，针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型。具体包括，随着集成电路设计和制造的迅猛发展，特征尺寸已经接近甚至小于光刻工艺中所使用的光波波长，因此在光刻工艺制程中，由于光电衍射和干涉现象，待曝光晶圆上得到的图形与设计图形之间存在一定的偏差。具体的说，在0.13微米工艺节点以前，设计和制造工艺往往是独立的，也就是说，集成电路设计的设计工程师考虑的重点是在于所要实现的电路功能，而不是所设计的电路在后续工艺制程中的可制造性。而在0.13微米工艺以及更低节点，这样往往会造成最后形成在半导体芯片上的图形与根据集成电路设计图形所作出的布局图形有很大程度的不一致。而这些在制造工艺中实际条件限制，尤其是光刻工艺的曝光条件限制产生的设计图形与实际图形的偏差的缺陷可以对布局图形进行修正，使得半导体芯片上的图形尽可能接近设计图形。基于所述修正系统和第一曝光条件形成了第一模型；基于所述修正系统和第二曝光条件形成了第二模型。
如步骤S404所述，对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；具体包括，将第一模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量，将第二模型进行曝光实验，获得第二曝光剂量。所述曝光实验可以为在曝光机上实际曝光也可以为计算机模拟曝光。
如步骤S405所述，根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型，并根据所述生成的模型和第一曝光剂量生成第三曝光剂量，根据所述生成的模型和第二曝光剂量生成第四曝光剂量。具体包括，将第一模型和第二模型利用光学邻近修正系统生成与前述布局图相对应的模型。并将所述生成的模型和第一曝光剂量代入光学邻近修正系统生成第三曝光剂量，将所述生成的模型和第二曝光剂量代入光学邻近修正系统生成第四曝光剂量。所述第三曝光剂量＝n×第一曝光剂量；所述第四曝光剂量＝m×第二曝光剂量。所述n+m＝1。
如步骤S406所述，利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版。具体包括，将所述与前述布局图相对应的模型输出为版图，将所述版图制备成为掩膜版，所述掩膜版的制备技术可以为公知的制备技术，具体可以为，将所述版图绘制为套刻图，具体可以为将版图放大100倍至1000倍，绘制在坐标纸上；将所述套刻图利用刻图机刻在底版上；利用制版技术依次经过初缩、对焦、缩小倍率调整、曝光和化学处理等制程，得到所述版图的初缩版图。将所述初缩版图经过图形方位对准、步进间距选择等精缩技术，利用精缩机制备得到所述掩膜版M。
如图5所示，如步骤S407所述，对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光。具体包括，将所述掩膜版M定位在掩膜台MS上；将待曝光的晶圆W定位在晶圆台WS上；将所述的掩膜版与所述的晶圆对准；对所述的晶圆按第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光。
将所述掩膜版M定位在掩膜台MS上。具体地说，将所述掩膜版M放置于掩膜台MS上，探测放置于掩膜台MS上的掩膜版M的位置，并在所述掩膜版M的位置相对于预设的掩膜版位置的偏移超出了预设的位置误差范围时，调整放置在掩膜台MS上的所述掩膜版M的位置，直至所述掩膜版M的位置符合预设掩膜版位置的要求。
本实施例中，可以借助与掩膜台MS连接的第一定位系统将所述掩膜版M精确定位在掩膜台MS上。具体包括，将所述掩膜版M放置于掩膜台MS上，与掩膜台MS连接的第一定位系统计算第一位置传感器探测到的所述掩膜版M的位置相对于预设的掩膜版位置的偏移，并与预设的位置误差范围进行比较：若位置的偏移在预设的误差范围内，则可以认为所述掩膜版M与掩膜台MS已经对准；若位置的偏移超出了预设的误差范围，调整放置在掩膜台MS上的所述掩膜版M的位置，直至所述掩模版M的位置的偏移在位置误差范围内。
将待曝光的晶圆W定位在晶圆台WS上。具体包括，探测放置在晶圆台WS上的晶圆W的位置，并在晶圆W的位置相对于预设的晶圆位置的偏移超出了预设的位置误差范围时，调整晶圆W的位置。本实施例中，借助与晶圆台WS连接的第二定位系统可以将晶圆W精确定位在晶圆台WS上。
与晶圆台WS连接的第二定位系统计算第二位置传感器探测到的晶圆W的位置相对于预设的晶圆位置的偏移，并与预设的位置误差范围进行比较：若位置的偏移在预设的误差范围内，则可以认为晶圆W与晶圆台WS已经对准；若位置的偏移超出了预设的误差范围，调整放置在晶圆台WS上的晶圆W的位置，直至晶圆W的位置的偏移在位置误差范围内。
将所述的掩膜版与所述的晶圆对准。第一定位系统和第二定位系统可以根据掩膜版M的掩膜对准标记MC1、MC2和晶圆W的晶圆对准标记W1、W2，精确地移动掩膜台MS和晶圆台WS或者精确地移动掩膜台MS或晶圆台WS，以对准掩膜版M和晶圆W。
对所述的晶圆按第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光。具体包括，按第一曝光条件和第三曝光剂量，使得曝光光源穿过光圈的孔径AP，得到第一曝光光源ZL，第一曝光光源ZL经过照射系统CL被配置成调节辐射光束，照射到掩膜版M上，穿过掩膜版M后形成聚焦调节辐射光束，再经过投影系统PL的投影透镜形成曝光光束聚焦在晶圆W上的高分子聚合物层上，即将掩膜版M上的布局图形按模型A的曝光剂量按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。
如图6所示，如步骤S408所述，对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第四曝光剂量进行曝光。具体包括，按第二曝光条件和第四曝光剂量，使得曝光光源穿过光圈的孔径AP，得到第二曝光光源Z’，第二曝光光源经过照射系统CL被配置成调节辐射光束，照射到掩膜版M上，穿过掩膜版M后形成聚焦调节辐射光束，再经过投影系统PL的投影透镜形成曝光光束聚焦在晶圆W上的高分子聚合物层上，即将掩膜版M上的布局图形按模型B的曝光剂量按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。
利用一张掩模版M对同一片晶圆W进行两次曝光，两次曝光后的图形在晶圆W上叠加从而得到了实际的器件图形。上述图4的曝光方法只需要一张掩膜版W，从而节省了掩膜版的费用；并且不需要转换掩模版，只需要对一张掩模版的位置作出校准，因而减少了曝光过程所需的时间，因此提高了生产效率。具体地说，现有技术中需要制备两张掩膜版来实现曝光，掩膜版的制备费用大，而本发明只需要一张掩膜版M，从而节省了掩膜版的费用；并且现有技术中在曝光制程中需要转换掩模版步骤，并分别对两张掩模版的位置作出校准，因而会增加曝光过程所需的时间，因此降低了生产效率，而本发明只需要对一张掩模版的位置作出校准，因而减少了曝光过程所需的时间，因此提高了生产效率。
第二实施方式
一种形成与布局图相对应的模型的方法，包括，提供布局图；利用布局图的图形生成第一曝光条件和第二曝光条件；针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型。
应用于曝光方法实施例的模型的流程图如图7所示：
步骤S501，提供布局图；
步骤S502，利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件；
步骤S503，针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；
步骤S504，对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；
步骤S505，根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型。
如步骤S501所述，包括提供布局图，所述布局图可以包含多个图形组合，具体可以为多个线宽的图形组合。下面以多个线宽的图形组合为例做示范性说明。
如步骤S502所述，利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件，将所述布局图分解成多个线宽图形组合，将上述线宽输入模拟软件，所述模拟软件可以为公知的PROLITH软件或者为S-Litho软件。得到对应线宽的曝光条件。将所述曝光条件经过模拟软件处理，得到曝光条件组合。优选所述曝光条件组合，得到第一曝光条件和第二曝光条件。
如步骤S503所述，针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型。具体包括，利用光学邻近修正系统，输入第一曝光条件，形成第一模型；输入第二曝光条件，形成第二模型。所述光学邻近修正系统包含基于模型技术的模块，所述基于模型技术需要事先选择适当的存储在光学邻近修正系统模型库内的光学模型，实际处理中，输入曝光条件，利用光学模型模拟光刻成像的过程，得到数据来对版图进行修正。
步骤S504，对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量。将所述第一模型和第二模型进行曝光实验，所述实验可以为在曝光机上实际曝光也可以为计算机模拟曝光。所述计算机模拟曝光可以为Calibre Mentor软件或者为Progen Synopsys软件或者为Tychyan Brion软件。
步骤S505，根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型。具体包括，利用光学邻近修正系统拟合功能，将所述第一模型和第二模型进行拟合，生成与前述布局图相对应的模型。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (11)
1.一种曝光方法，其特征在于，包括，
提供布局图；
利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件；
针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型；
对第一模型和第二模型进行曝光实验，获得第一曝光剂量和第二曝光剂量；
根据第一模型和第二模型生成与前述布局图相对应的模型，并根据所述生成的模型和第一曝光剂量生成第三曝光剂量，根据所述生成的模型和第二曝光剂量生成第四曝光剂量；
利用所述与前述布局图相对应的模型制备得到掩膜版；
对待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第三曝光剂量进行曝光；
对所述曝光后的晶圆按第二曝光条件和第四曝光剂量进行曝光。
2.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，所述利用布局图的图形信息生成第一曝光条件和第二曝光条件包括，对布局图的图形进行解析；根据解析获得的图形信息进行曝光分析；对所述曝光分析中形成的各种曝光条件组合进行比较，选择第一曝光条件和第二曝光条件。
3.根据权利要求2所述的曝光方法，其特征在于，所述布局图的图形包括多个图形。
4.根据权利要求2所述的曝光方法，其特征在于，所述图形信息为所述布局图中的节距。
5.根据权利要求2所述的曝光方法，其特征在于，所述的曝光分析包括实际曝光或者模拟曝光。
6.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，所述针对所述第一曝光条件形成第一模型，针对所述第二曝光条件形成第二模型的过程包括，光学邻近修正系统接收第一曝光条件，形成第一曝光模型；光学邻近修正系统接收第二曝光条件，形成第二曝光模型。
7.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，所述第三曝光剂量＝n×第一曝光剂量；所述第四曝光剂量＝m×第二曝光剂量。所述n+m＝l。
8.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，所述对所述待曝光的晶圆按照第一曝光条件和第一曝光剂量进行曝光包括：
将所述掩膜版定位在掩膜台上；
将待曝光的晶圆定位在晶圆台上；
将所述的掩膜版与所述的晶圆对准。
9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，所述将所述掩膜版定位在掩膜台上包括：探测放置在掩膜台上的掩膜版位置，并在所述掩膜版的位置相对于预设的掩膜版位置的偏移超出了预设的位置误差范围时调整放置在掩膜台上的掩膜版的位置。
10.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，所述将待曝光的晶圆定位在晶圆台上包括：探测放置在晶圆台上的晶圆的位置，并在所述晶圆的位置相对于预设的晶圆位置的偏移超出了预设的位置误差范围时调整所述晶圆的位置。
11.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，所述将所述的掩膜版与所述的晶圆对准包括：根据掩膜版的对准标记和晶圆的对准标记，移动掩膜台和晶圆台或者精确地移动掩膜台或晶圆台。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100728 |