CN102034736A

CN102034736A - 接触孔的光刻方法

Info

Publication number: CN102034736A
Application number: CN2009101965472A
Authority: CN
Inventors: 刘思南; 林益世
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-09-27
Filing date: 2009-09-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2029-09-27
Also published as: CN102034736B

Abstract

本发明公开了一种接触孔的光刻方法，该方法包括：量测第三中心点与第一上外框的距离、第三中心点与第一下外框的距离，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量；量测第三中心点与第二左外框的距离、第三中心点与第二右外框的距离，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量。采用该方法能够降低光刻工艺的复杂性。

Description

接触孔的光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种接触孔的光刻方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，芯片内的线宽也不断缩小，因此半导体工艺的精准度也变得更加重要。在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版图案转移为晶圆上的光刻图案的工艺过程，因此光刻的质量会直接影响到最终形成的芯片的性能。

在半导体制造工艺中，通过需要通过多层光刻才能完成整个制造过程，而如何使得晶圆中不同层的光刻图案对准，以满足套刻精度的要求是多层光刻工艺中至关重要的步骤，套刻精度是指晶圆中不同层的光刻图案的位置对准误差。

当对接触孔(CT)层进行光刻时，需要使CT层与CT层之下的多晶硅栅(PL)层对准，同时，需要使CT层与PL层之下的有源区(AA)层对准，从而才可能对CT的光刻图案位置进行精确定位，因此，当对CT层进行光刻时，需要采用光学对准量测机台检测CT层相对PL层在X方向和Y方向的光刻图案位置偏移量，同时检测CT层相对AA层在X方向和Y方向的光刻图案位置偏移量。

对现有技术中接触孔的光刻方法进行详细介绍之前，先对几个概念进行说明。

当对晶圆中的每一层进行光刻时，每一层都有专属的光罩，因此每一光罩在设计时，除了有效器件图案外，还包括一组外框图案和一组内框图案，外框为前一层所留下的被用作对准的图案，内框为当前层所留下的被用作对准的图案，二者互相叠对，以进行对准检查。

例如，当对AA层进行光刻时，由于AA层是最底层，因此，AA层的光罩包括一组外框图案，用于AA层之上的各层和其对准，在AA层旋涂光阻胶后，将AA层的光罩施加于AA层的表面，然后进行曝光，这就将AA层的光罩的图案转移为AA层的光刻图案。

图1为AA层的外框示意图，如图1所示，AA层的光刻图案包括第一外框，第一外框中心点为第一中心点O1，AA层的外框包括第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框。其中，第一上外框和第一下外框平行，第一左外框和第一右外框平行，第一左外框与第一上外框垂直，第一左外框和第一下外框垂直，第一右外框和第一上外框垂直，第一右外框和第一下外框垂直。第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框的长度相等，一般为30至60微米，第一上外框和第一下外框之间的距离视有效器件区的大小而定，第一左外框和第一右外框之间的距离视有效器件区的大小而定，但是，要求第一上外框的中点与第一中心点O1的距离、第一下外框的中点与第一中心点O1的距离、第一左外框的中点与第一中心点O1的距离和第一右外框的中点与第一中心点O1的距离这四者相等。

当对PL层进行光刻时，PL层的光罩包括一组外框图案和一组内框图案，外框图案用于PL之上的各层和其对准，内框图案用于PL层和位于PL层之下的AA层进行对准，在PL层旋涂光阻胶后，将PL层的光罩施加于PL层的表面，然后进行曝光，这就将PL层的光罩的图案转移为PL层的光刻图案。

图2为PL层的外框和内框示意图，如图2所示，PL层的光刻图案包括第二外框和第二内框，第二外框和第二内框的中心点均为第二中心点O2，第二外框包括第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框。其中，第二上外框和第二下外框平行，第二左外框和第二右外框平行，第二左外框与第二上外框垂直，第二左外框和第二下外框垂直，第二右外框和第二上外框垂直，第二右外框和第二下外框垂直，第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框的长度相等，一般为30至60微米。第二上外框和第二下外框之间的距离视有效器件区的大小而定，第二左外框和第二右外框之间的距离视有效器件区的大小而定，但是，要求第二上外框的中点与第二中心点O2的距离、第二下外框的中点与第二中心点O2的距离、第二左外框的中点与第二中心点O2的距离和第二右外框的中点与第二中心点O2的距离这四者相等。

第二内框包括第二上内框、第二下内框、第二左内框和第二右内框。其中，第二上内框和第二下内框平行，第二左内框和第二右内框平行，第二左内框与第二上内框垂直，第二左内框和第二下内框垂直，第二右内框和第二上内框垂直，第二右内框和第二下内框垂直，第二上内框、第二下内框、第二左内框和第二右内框的长度相等，一般为20微米。第二上内框和第二下内框之间的距离视有效器件区的大小而定，第二左外框和第二右外框之间的距离视有效器件区的大小而定，但是，要求第二上内框的中点与第二中心点O2的距离、第二下内框的中点与第二中心点O2的距离、第二左内框的中点与第二中心点O2的距离和第二右内框的中点与第二中心点O2的距离这四者相等。而且。第二上外框和第二上内框平行，第二上外框和第二下内框的距离为10至15微米，第二下外框和第二下内框平行，第二下外框和第二下内框的距离为10至15微米，第二右外框和第二右内框平行，第二右外框和第二右内框的距离为10至15微米，第二左外框和第二左内框平行，第二左外框和第二左内框的距离为10至15微米。

在理想情况下，当PL层与AA层的光刻图案位置已对准时，第一中心点O1和第二中心点O2是重合的，这就使得第二中心点O2与第一上外框的中点的距离、第二中心点O2与第一下外框的中点的距离、第二中心点O2与第一左外框的中点的距离、第二中心点O2与第一右外框的中点的距离这四者相等，也就是说，第二上内框与第一上外框的距离、第二下内框与第一下外框的距离、第二左内框与第一左外框的距离、第二右内框与第一右外框的距离这四者相等。

图3为CT层的外框和内框示意图，如图2所示，CT层的光刻图案包括第三外框和第三内框，第三外框和第三内框的中心点均为第三中心点O3。第三外框包括第三上外框、第三下外框、第三左外框和第三右外框。其中，第三上外框和第三下外框平行，第三左外框和第三右外框平行，第三左外框与第三上外框垂直，第三左外框和第三下外框垂直，第三右外框和第三上外框垂直，第三右外框和第三下外框垂直。第三上外框、第三下外框、第三左外框和第三右外框的长度相等，一般为30至60微米，第三上外框和第三下外框之间的距离视有效器件区的大小而定，第三左外框和第三右外框之间的距离视有效器件区的大小而定，但是，要求第三上外框的中点与第三中心点O3的距离、第三下外框的中点与第三中心点O3的距离、第三左外框的中点与第三中心点O3的距离和第三右外框的中点与第三中心点O3的距离这四者相等。

第三内框包括第三上内框、第三下内框、第三左内框和第三右内框。其中，第三上内框和第三下内框平行，第三左内框和第三右内框平行，第三左内框与第三上内框垂直，第三左内框和第三下内框垂直，第三右内框和第三上内框垂直，第三右内框和第三下内框垂直。第三上内框、第三下内框、第三左内框和第三右内框的长度相等，一般为20微米。第三上内框和第三下内框之间的距离视有效器件区的大小而定，第三左外框和第三右外框之间的距离视有效器件区的大小而定，但是，要求第三上内框的中点与第三中心点O3的距离、第三下内框的中点与第三中心点O3的距离、第三左内框的中点与第三中心点O3的距离和第三右内框的中点与第三中心点O3的距离这四者相等。而且。第三上外框和第三上内框平行，第三上外框和第三下内框的距离为10至15微米，第三下外框和第三下内框平行，第三下外框和第三下内框的距离为10至15微米，第三右外框和第三右内框平行，第三右外框和第三右内框的距离为10至15微米，第三左外框和第三左内框平行，第三左外框和第三左内框的距离为10至15微米。

在理想情况下，当CT层与PL层的光刻图案位置已对准时，第三中心点O3和第二中心点O2是重合的，这就使得第三中心点O3与第二上外框的中点的距离、第三中心点O3与第二下外框的中点的距离、第三中心点O3与第二左外框的中点的距离、第三中心点O3与第二右外框的中点的距离这四者相等，也就是说，第三上内框与第二上外框的距离、第三下内框与第二下外框的距离、第三左内框与第二左外框的距离、第三右内框与第二右外框的距离这四者相等。

下面对现有技术中CT的光刻方法进行介绍，现有技术中CT的光刻方法包括以下步骤：

步骤101，在AA层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，AA层表面的光刻图案包括有效器件图案和第一外框，其中，第一外框包括：第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框。

步骤102，在PL层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，PL层表面的光刻图案包括有效器件图案和第二外框，其中，第二外框包括：第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框。

步骤103，在CT层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光，CT层表面的光刻包括有效器件图案和第三内框，其中，第三内框包括：第三上内框、第三下内框、第三左内框和第三右内框，第三内框图案中心点为第三中心点O3。

步骤104，图4a为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与AA层的对准示意图，如图4a所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第一上外框的距离c、第三中心点O3与第一下外框的距离d，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并执行步骤103；否则，执行步骤105。

其中，如图4a所示，在晶圆所在的平面内，水平方向为X方向，垂直方向为Y方向。图中X轴表示X方向，X轴的正方向表示X方向的正方向，X轴的负方向表示X方向的负方向；Y轴表示Y方向，Y轴的正方向表示Y方向的正方向，Y轴的负方向表示Y方向的负方向。

需要说明的是，调整CT层与AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量的方法有多种，例如，可使CT层的光罩相对AA层移动，也可使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩移动。具体地说，若c-d＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对AA层向Y方向的正方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的负方向移动；若d-c＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对AA层向Y方向的负方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的正方向移动。

步骤105，图4a为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与AA层的对准示意图，如图4a所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第一左外框的距离a、第三中心点O3与第一右外框的距离b，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对AA层在X方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并执行步骤103；否则，执行步骤106。

需要说明的是，调整CT层与AA层在X方向的光刻图案位置偏移量的方法有多种，例如，可使CT层的光罩相对晶圆移动，也可使承载晶圆的承片台相对光罩移动。具体地说，若a-b＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对AA层向X方向的负方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的正方向移动；若b-a＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对晶圆向X方向的正方向移动，或使承载晶圆的承片台相对光罩向X方向的负方向移动。

步骤106，图4b为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与PL层的对准示意图，如图4b所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第二上外框的距离g、第三中心点O3与第二下外框的距离h，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对PL层在Y方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，执行步骤103；否则，执行步骤107。

调整CT层相对PL层在Y方向的光刻图案位置偏移量的方法可参见步骤104中相关的内容。

步骤107，图4b为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与PL层的对准示意图，如图4b所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第二左外框的距离e、第三中心点O3与第二右外框的距离f，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，执行步骤103；否则，进行显影。

调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量的方法可参见步骤105中相关的内容。

至此，本流程结束。

可见，在现有技术中，当对CT进行光刻时，分别量测和调整CT层相对AA层在X方向的光刻图案位置偏移量、CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量、CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量和CT层相对PL层在Y方向的光刻图案位置偏移量，使得整个光刻工艺比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种接触孔的光刻方法，能够降低光刻工艺的复杂性。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种接触孔的光刻方法，在产生有源区AA层的图案时，表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，AA层表面的光刻图案包括有效器件图案和第一外框，其中，第一外框包括：第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框；在产生多晶硅栅PL层的图案时，表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，PL层表面的光刻图案包括有效器件图案和第二外框，其中，第二外框包括：第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框，其特征在于，该方法还包括：

A、在产生接触孔CT层的图案时，表面旋涂光阻胶，并进行曝光，CT层表面的光刻图案包括有效器件图案和第三内框，其中，第三内框包括：第三上内框、第三下内框、第三左内框和第三右内框，第三内框图案中心点为第三中心点；

B、量测第三中心点与第一上外框的距离、第三中心点与第一下外框的距离，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并转回执行步骤A；否则，执行步骤C；

C、量测第三中心点与第二左外框的距离、第三中心点与第二右外框的距离，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并转回执行步骤A；否则，进行显影。

步骤B中所述调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量的方法包括：若第三中心点与第一上外框的距离、第三中心点与第一下外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对AA层向Y方向的正方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的负方向移动；若第三中心点与第一下外框的距离、第三中心点与第一上外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对AA层向Y方向的负方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的正方向移动。

步骤C中所述调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量的方法包括：若第三中心点与第二左外框的距离、第三中心点与第二右外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对PL层向X方向的负方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的正方向移动；若第三中心点与第二右外框的距离、第三中心点与第二左外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对PL层向X方向的正方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的负方向移动。

可见，在本发明所提供的一种接触孔的光刻方法中，只需量测和调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量、CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量，这样就可实现CT层与AA层的光刻图案的位置对准以及CT层与PL层的光刻图案的位置对准，能够降低光刻工艺的复杂性。

附图说明

图1为AA层的外框示意图。

图2为PL层的外框和内框示意图。

图3为CT层的外框和内框示意图。

图4a为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与AA层的对准示意图。

图4b为现有技术中接触孔的光刻方法中CT层与PL层的对准示意图。

图5为AA层与PL层的俯视图。

图6为本发明所提供的一种接触孔的光刻方法的流程图。

图7为本发明所提供的接触孔的光刻方法中CT层与AA层和PL层的对准示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

首先对本发明的核心思想进行介绍。

图5为AA层与PL层的俯视图，如图5所示，在半导体的制造工艺中，PL层与AA层是垂直交叉摆布的，因此，CT层相对AA层的光刻图案的位置对准主要是指Y方向的对准，也就是说，若CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量小于套刻精度，则认为CT层相对AA层的光刻图案的位置已对准，同理，CT层与PL层的光刻图案的位置对准主要是指X方向的对准，也就是说，若CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量小于套刻精度，则认为CT层与PL层的光刻图案的位置已对准，在本发明中，当对接触孔进行光刻时，分别量测和调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量、CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量，降低了光刻工艺的复杂性。

图6为本发明所提供的一种接触孔的光刻方法的流程图，如图6示，该方法包括：

步骤201，在AA层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，AA层表面的光刻图案包括有效器件图案和第一外框，其中，第一外框包括：第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框。

步骤202，在PL层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，PL层表面的光刻图案包括有效器件图案和第二外框，其中，第二外框包括：第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框。

步骤203，在CT层的表面旋涂光阻胶，并进行曝光，CT层表面的光刻图案包括有效器件图案和第三内框，其中，第三内框包括：第三上内框、第三下内框、第三左内框和第三右内框，第三内框图案中心点为第三中心点O3。

上述步骤与现有技术相同，此处不再赘述。

步骤204，图7为本发明所提供的接触孔的光刻方法中CT层与AA层和PL层的对准示意图，如图7所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第一上外框的距离c、第三中心点O3与第一下外框的距离d，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并执行步骤203；否则，执行步骤205。

调整CT层与AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量的方法有多种，例如，可使CT层的光罩相对AA层移动，也可使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩移动。具体地说，若c-d＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对AA层向Y方向的正方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的负方向移动；若d-c＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对AA层向Y方向的负方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的正方向移动。

步骤205，图7为本发明所提供的接触孔的光刻方法中CT层与AA层和PL层的对准示意图，如图7所示，采用光学对准量测机台量测第三中心点O3与第二左外框的距离e、第三中心点O3与第二右外框的距离f，若二者的距离差值的绝对值大于预先设定的套刻精度，则调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量，去除CT层表面的光阻胶，并执行步骤203；否则，进行显影。

需要说明的是，调整CT层与PL层在X方向的光刻图案位置偏移量的方法有多种，例如，可使CT层的光罩相对晶圆移动，也可使承载晶圆的承片台相对光罩移动。具体地说，若e-f＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对PL层向X方向的负方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的正方向移动；若f-e＞预先设定的套刻精度，则使CT层的光罩相对PL层向X方向的正方向移动，或使承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的负方向移动。

至此，本流程结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种接触孔的光刻方法，在产生有源区AA层的图案时，表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，AA层表面的光刻图案包括有效器件图案和第一外框，其中，第一外框包括：第一上外框、第一下外框、第一左外框和第一右外框；在产生多晶硅栅PL层的图案时，表面旋涂光阻胶，并进行曝光、显影，PL层表面的光刻图案包括有效器件图案和第二外框，其中，第二外框包括：第二上外框、第二下外框、第二左外框和第二右外框，其特征在于，该方法还包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述调整CT层相对AA层在Y方向的光刻图案位置偏移量的方法包括：若第三中心点与第一上外框的距离、第三中心点与第一下外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对AA层向Y方向的正方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的负方向移动；若第三中心点与第一下外框的距离、第三中心点与第一上外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对AA层向Y方向的负方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向Y方向的正方向移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中所述调整CT层相对PL层在X方向的光刻图案位置偏移量的方法包括：若第三中心点与第二左外框的距离、第三中心点与第二右外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对PL层向X方向的负方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的正方向移动；若第三中心点与第二右外框的距离、第三中心点与第二左外框的距离这两者的差值大于预先设定的套刻精度，则CT层的光罩相对PL层向X方向的正方向移动，或承载晶圆的承片台相对CT层的光罩向X方向的负方向移动。