CN116134382A - 用于衬底的多重曝光的光刻设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种光刻系统和用于曝光衬底的方法。所述方法包括提供多个掩模组。每个掩模组包括与相应图案对应的互补掩模。所述方法还包括利用所述多个掩模组曝光所述衬底。所述多个掩模组中的一掩模组中的互补掩模之间的拼接部位不同于所述多个掩模组中的每个其它掩模组中的互补掩模之间的拼接部位。

Description

用于衬底的多重曝光的光刻设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月28日递交的美国临时专利申请号63/057,483的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。

技术领域

本公开涉及光刻系统和方法，例如，一种用于在衬底上施加图案的方法。

背景技术

光刻设备是一种将期望的图案施加至衬底(通常是在衬底的目标部分上)上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于产生要在IC的单层上形成的电路图案。可以将所述图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或若干个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网格。已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐照每个目标部分，在扫描器中，通过在辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案的同时平行或反向平行于这个扫描方向同步地扫描所述目标部分来辐照每个目标部分。

另一光刻系统是干涉量测光刻系统，在所述干涉量测光刻系统中不存在图案形成装置，而是光束被拆分成两个束，并且通过使用反射系统引起这两个束在所述衬底的目标部分处发生干涉。所述干涉引起在所述衬底的所述目标部分处形成线。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要不同层被顺序地形成在所述衬底上。典型地是通过根据每个层的期望图案，针对每个图案转印过程交换不同的掩模版来实现层的排序。

发明内容

需要提供改善的曝光技术以最小化拼接边界处的误差。

在一些实施例中，一种用于曝光衬底的方法包括提供多个掩模组。每个掩模组包括与相应图案对应的互补掩模。所述方法还包括利用所述多个掩模组曝光所述衬底。所述多个掩模组中的一掩模组中的互补掩模之间的拼接部位不同于所述多个掩模组中的每个其它掩模组中的互补掩模之间的拼接部位。

在一些实施例中，一种多重曝光图案化方法包括：使用第一对掩模曝光衬底的一部分；和使用第二对掩模重新曝光所述衬底的同一部分。所述第二对掩模具有与所述第一对掩模相同的图案。所述第一对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位不同于所述第二对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位。

在一些实施例中，光刻设备包括照射系统和投影系统。所述照射设备被配置成照射多个图案形成装置的图案。所述投影系统被配置成连续地投影所述多个图案形成装置的每个图案的图像。使用至少两个图案形成装置将所述衬底的同一部分曝光n次。每个图案形成装置与半场相关联，并且使用至少两组互补图案形成装置来创建全场。互补图案形成装置之间的拼接边界的部位对于每次曝光是不同的。

在下文中参考随附附图详细地描述本公开的另外的特征、以及各个实施例的结构和操作。应注意，本公开不限于本文描述的具体实施例。本文仅出于说明性的目的来呈现这样的实施例。基于本发明中所包含的教导，额外的实施例将是对于相关领域技术人员显而易见的。

附图说明

并入本文中并构成说明书的一部分的随附附图图示出本公开，并且与描述一起进一步用于解释本公开的原理并使相关领域的技术人员能够完成并使用本公开。

图1A示出根据一些实施例的反射型光刻设备的示意图。

图1B示出根据一些实施例的透射型光刻设备的示意图。

图2示出根据一些实施例的所述反射型光刻设备的较详细的示意图。

图3示出根据一些实施例的光刻单元的示意图。

图4A示出根据一些实施例的图示出曝光过程流程的示意图；

图4B示出了根据一些实施例的图示出使用多个掩模组的投票曝光处理流程的示意图。

图5示出了根据一些实施例的图示出介于两个掩模之间的拼接边界的示意图。

图6示出了根据一些实施例的图示出拼接区上的临界尺寸的示意图。

图7示出了根据一些实施例的图示出两个半场之间的重叠误差的示意图。

图8示出了根据一些实施例的一对掩模组的示意图。

图9是根据一些实施例的用以曝光衬底的方法的流程图。

从根据下文阐明的具体实施方式，当与附图结合时，将明白本公开的特征，在附图中相同的附图标记始终标识相应的元件。在附图中，相似的附图标记通常指示相同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。另外，通常，附图标记的最左边的数字标识其中所述附图标记第一次出现的附图。除非另有陈述，否则遍及本公开提供的附图不应被解释为成比例的附图。

具体实施方式

本说明书公开了包含本公开的特征的一个或更多个实施例。所公开的实施例被提供为示例。本发明的范围不限于所公开的实施例。要求保护的特征由随附于其的权利要求限定。

所描述的实施例以及在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等指示所描述的实施例可以包括具体的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不一定包括所述具体的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指同一实施例。另外，当结合实施例来描述具体的特征、结构或特性时，应理解，无论是否明确描述，与其它实施例相结合来实现这样的特征、结构或特性均在本领域技术人员的知识范围内。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“下面”、“下方”、“较低”、“上方”、“在……上”、“较高”等，以描述如附图中图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。所述空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作时除了图中描绘的定向之外的不同定向。所述设备可以被另外定向(转动90度或处于其它定向)并且本文中使用的空间地相对描述语可以同样被相应地解释。

如本文中使用的术语“大约”指示与可以基于具体技术而变化的给定量相关的值。基于所述特定技术，术语“约”可以指示给定量的值，所述值在例如所述值的上下10％值30％(例如，所述值的±10％、±20％或±30％)内变化。

可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实施本发明的实施例。本公开的实施例也可以被实施为存储在机器可读介质上的可以由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于以能够由机器(例如，计算装置)读取的形式存储或传输信息的任何机构。例如，机器可读磁存储介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪速存储装置；电学、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等等。另外，本文中，可以将固件、软件、例程、和/或指令描述为执行某些动作。然而，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上由计算装置，处理器，控制器，或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生。术语“非暂时性”可以在本文中使用以表征用于储存数据、信息、指令等等的计算机可读介质，其中唯一例外是暂时性传播信号。

然而，在更详细地描述这样的实施例之前，呈现可以实施本公开的实施例的示例环境是有指导意义的。

示例光刻系统

图1A和图1B分别是可以实施本公开的实施例的光刻设备100和光刻设备100’的示意图。光刻设备100和光刻设备100’各自包括以下部件：照射系统(照射器)IL，所述照射系统配置成调节辐射束B(例如，深紫外或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，所述支撑结构配置成支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版或动态图案形成装置)MA并连接至配置成准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；和衬底台(例如，晶片台)WT，所述衬底台配置成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并连接至配置成准确地定位衬底W的第二定位器PW。光刻设备100和100’还具有投影系统PS，所述投影系统配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分(例如，包括一个或更多个管芯)C上。在光刻设备100中，图案形成装置MA和投影系统PS被反射型的。在光刻设备100’中，图案形成装置MA和投影系统PS透射型的。

所述照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、反射折射性型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或者它们的任何组合，用于对所述辐射束B进行引导、成形或控制。

所述支撑结构MT以依赖于所述图案形成装置MA相对于参考系的定向、所述光刻设备100和100’中的至少一个光刻设备的设计、和其它条件(诸如所述图案形成装置MA是否保持在真空环境中)来保持所述图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持所述图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是例如可以根据需要固定或移动的框架或台。通过使用传感器，所述支撑结构MT可以确保所述图案形成装置MA例如相对于所述投影系统PS位于期望的位置。

术语“图案形成装置”MA被广义地解释为表示能够用于在辐射束B的横截面中向所述辐射束B赋予图案、以便在衬底W的目标部分C中产生图案的任何装置。赋予所述辐射束B的图案可以与在所述目标部分C中产生以形成集成电路的器件的特定功能层相对应。

所述图案形成装置MA可以是透射型的(如图1B的光刻设备100’中那样)或反射型的(如图1A的光刻设备100中那样)。图案形成装置的示例MA包括掩模版/掩模、可编程反射镜阵列或可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，包括诸如二元掩模、交替相移掩模、或衰减相移掩模、以及各种混合掩模类型的掩膜类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，所述小反射镜中的每个小反射镜可以被单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射辐射束。被倾斜的反射镜将图案赋予由小反射镜的矩阵反射的所述辐射束B。

在本文中所使用的术语“投影系统”PS包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任何组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如在衬底W上使用浸没液体或使用真空等其它因素所适合的。真空环境可以被用于EUV或电子束辐射，因为其它气体可能吸收过多的辐射或电子。因此，借助真空壁和真空泵，可以为整个光束路径提供真空环境。

光刻设备100和/或光刻设备100’可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台WT(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这样的“多平衬底台”机器中，可以并行地使用额外的衬底台WT，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它衬底台WT用于曝光。在一些情形下，额外的台可以不是衬底台WT。

所述光刻设备还可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至所述光刻设备中的其它空间，例如所述掩模与所述投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中公知用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中，而是“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于所述投影系统与所述衬底之间。

参考图1A和图1B，所述照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。当源SO是准分子激光器时，源SO和光刻设备100、100’可以是分立的物理实体。在这种情况下，不认为所述源SO构成光刻设备100或100’的一部分，并且所述辐射束借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD(在图1B中)而从所述源SO传递至所述照射器IL。在其它情况下，源SO可以是光刻设备100、100’的组成部分--例如，当源SO是汞灯时。可以将所述源SO和所述照射器IL以及需要时设置的所述束传递系统BD一起称为辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD(在图1B中)。通常，至少可以调整所述照射器的光瞳平面中的强度分布的外部径向范围及/或内部径向范围(通常分别称为-外部和-内部)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件(在图1B中)，诸如积分器IN和聚光器CO。所述照射器IL可以被用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

参考1A，所述辐射束B被入射到所述图案形成装置(例如，掩模)MA上并被所述图案形成装置MA图案化，所述图案形成装置MA被保持在所述支撑结构(例如，掩模台)MT上。在光刻设备100中，所述辐射束B从所述图案形成装置(例如，掩模)MA反射。在已从所述图案形成装置(例如，掩模)MA反射时，辐射束B传递通过投影系统PS，投影系统PS将所述辐射束B聚焦B到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT(例如，以将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器IF1可以用来相对于所述辐射束B的路径准确地定位所述图案形成装置(例如，掩模)MA。图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。

参考1B，所述辐射束B被入射到所述图案形成装置(例如，掩模)MA上并被所述图案形成装置MA图案化，所述图案形成装置MA被保持在所述支撑结构(例如，掩模台)MT上。在已横穿所述掩模MA的情况下，所述辐射束B穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。所述投影系统具有与所述照射系统光瞳IPU共轭的光瞳PPU。辐射的部分源自在所述照射系统光瞳IPU处的强度分布，并横穿所述掩模图案而不受所述掩模图案处的衍射的影响，并产生在所述照射系统光瞳IPU处的强度分布的图像。

所述投影系统PS将所述掩模图案MP的图像MP'投影到涂覆在所述衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中图像MP'由通过所述强度分布的辐射从所述标记图案MP所产生的衍射束而形成。例如，所述掩模图案MP可以包括线和间隔的阵列。所述阵列处的与零阶衍射不同的辐射的衍射会产生被转向的衍射束，所述被转向的衍射束在垂直于所述线的方向上具有方向变化。未衍射束(即，所谓的零阶衍射束)横穿图案，而传播方向没有任何变化。所述零阶衍射束穿过所述投影系统PS的上部透镜或上部透镜组(位于所述投影系统PS的所述共轭光瞳PPU的上游)，以到达所述共轭PPU瞳PPU。在所述共轭光瞳PPU平面中并且与所述零阶衍射束相关联的强度分布的一部分是所述照射系统IL的所述照射系统光瞳IPU中的强度分布的图像。光阑装置PD例如被设置在或大致位于包括所述投影系统PS的所述共轭光瞳PPU的平面处。

所述投影系统PS是布置为借助于透镜或透镜组L，不仅捕获所述零阶衍射束，而且捕获一阶或一阶和更高阶衍射束(未示出)。在一些实施例中，可以使用用于对在垂直于线的方向上延伸的线图案进行成像的偶极照射以利用偶极照射的分辨率增强效应。例如，一阶衍射束在晶片W的水平上与相应的零阶衍射束干涉，以产生具有尽可能高的分辨率和过程窗口(即，可用的焦深与可容许的曝光剂量偏差相结合)的线图案MP的图像。

借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT(例如，以将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，(例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间)可以将第一定位器PM和另一位置传感器(未在图1B中示出)用于相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA。

通常，可以借助于构成所述第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用构成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，所述掩模台MT可以仅被连接至短行程致动器，或可以是固定的。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2，和衬底对准标记P1、P2来对准。虽然图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些被称为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，图案形成装置对准标记可以位于这些管芯之间。

掩模台MT和图案形成装置MA可以位于真空腔室中，其中真空内机器人IVR可以被用于将图案形成装置(诸如掩模或掩模版)移入和移出真空腔室。替代地，当掩模台MT和图案形成装置MA处于真空腔室以外时，真空外机器人可以类似于真空内机器人IVR那样用于各种运输操作。处于真空和真空外机器人两者都需要被校准以将任何有效负载(例如，掩模)流畅地转移至转移站的固定的运动学安装件。

光刻设备100和100可以用于以下模式中的至少一种：

1.在步进模式，支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT基本上保持静止，而赋予到辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上移动，使得可以曝光不同的目标部分C。

2.在扫描模式，同步扫描支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT，同时赋予到辐射束的图案被投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向。

3.在另一模式中，在将保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如，掩模台)MT保持为大致固定且所述衬底台WT是移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上。可以采用脉冲辐射源SO，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于被应用于利用可编程图案形成装置(诸如，如可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以采用上文描述的使用模式的组合和/或变形例，或完全不同的使用模式。

在一些实施例中，光刻设备可以产生DUV和/或EUV辐射。例如，光刻设备100’可以被配置成使用DUV源来操作。在另一示例中，光刻设备100包括极紫外(EUV)源，所述极紫外(EUV)源被配置成产生用于EUV光刻术的EUV辐射束。通常，EUV源配置在辐射系统中，并且相应的照射系统配置成调整EUV源的EUV辐射束。

图2更详细地示出了所述光刻设备100，包括所述源收集器设备SO、所述照射系统IL和所述投影系统PS。源收集器设备SO是构造并布置成使得保持在源收集器设备SO的围封结构220中的真空环境。发射EUV辐射的等离子体210可以由放电产生等离子体源形成。可以通过气体或蒸汽(例如Xe气体、Li蒸汽或Sn蒸汽)产生EUV辐射在所述气体或蒸汽中非常热的等离子体210被产生以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。例如，通过引起至少部分电离的等离子体的放电而产生所述非常热的等离子体210。为了有效产生辐射，可能需要为例如分压为10Pa的Xe、Li、Sn蒸汽或任何其它合适的气体或蒸汽。在一些实施例中，提供被激发的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。

由热等离子体210发射的辐射从源腔室211经由可选的定位在源腔室211中的开口中或所述开口后方的气体阻挡部或污染物陷阱230(在一些情况下，也被称为污染物阻挡部或翼片阱)而被传递到收集器腔室212中。所述污染物陷阱230可以包括通道结构。污染物陷阱230也可以包括气体阻挡部，或气体阻挡部与通道结构的组合。本文中另外指出的所述污染物陷阱或污染物阻挡部230至少包括通道结构。

所述收集器腔室211可以包括可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器CO。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。横穿收集器CO的辐射可以被反射出以被聚焦在虚源点IF处。所述虚拟源点通常称为中间焦点IF，并且所述源收集器设备被布置成使得所述中间焦点IF位于所述围封结构220中的开口219处或附近。所述虚拟源点IF是辐射发射等离子体210的图像。光栅光谱滤波器240特别地被用于抑制红外(IR)辐射。

随后，所述辐射横穿所述照射系统IL，所述照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224，所述琢面场反射镜装置222和所述琢面光瞳反射镜装置224被布置成在所述图案形成装置MA处提供辐射束221的期望的角分布，以及在所述图案形成装置MA处提供期望的辐射强度均一性。当辐射束221在所述图案形成装置MA处被反射时，由所述支撑结构MT保持，形成图案化束226，并且所述图案化束226由所述投影系统PS经由反射元件228、229成像到由晶片台或衬底台WT所保持的衬底W上。

在照射光学器件单元IL和投影系统PS中通常可以存在比示出的元件更多的元件。光栅光谱滤波器240可以可选地存在，这依赖于光刻设备的类型。另外，可以存在比图2中示出的反射镜更多的反射镜，例如在所述投影系统PS中可以存在除图2中示出的反射型元件以外的一个至六个额外的反射型元件。

收集器光学器件CO(如图2中图示的)被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器仅作为收集器(或收集器反射镜)的一示例。所述掠入射反射器253、254和255围绕光轴O被轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件CO优选地与放电产生的等离子体源(经常被称为DPP源)结合使用。

示例性光刻单元

图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，有时也被称为光刻元或簇。光刻设备100或100’可以形成光刻单元300的一部分。光刻单元300还可以包括用于在衬底上执行曝光前过程和曝光后过程的一个或更多个设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于显影被曝光的抗蚀剂的显影装置DE、激冷板CH和焙烤板BK。衬底输送装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同过程设备之间移动所述衬底，并且将所述衬底传递至所述光刻设备100或100’的进料台LB。这些装置通常被统称为轨道或涂覆显影系统，并且处于轨道或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，所述轨道控制单元TCU本身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU来控制所述光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。

投票光刻系统

在一个实施例中，光刻设备可以对半场或半掩模版场进行图案化。然而，可能需要使用所述光刻设备对全场进行图案化。例如，全场约为26mm x 33mm。例如，半场约为26mm x16.5mm。可以由两个半场构建一全场图案。例如，将两个半场“拼接”在一起，以形成全场。在一个实施例中，场可以由一个或多个半场和/或一个或更多个全场来构建，以将芯片大小扩展到超过26mm x 33mm的最大扫描器场，诸如在大帧图像传感器芯片中或在高端服务器芯片中。介于两个半场之间的边界被称为拼接边界。存在很大的担忧，即，由于小的平台误差，透镜变形和图像耀斑，导致拼接处附近的重叠和CD误差，因此在所述拼接边界处的图案品质受到损害，如下文进一步描述的。

图4A图示出根据一个示例用以从两个半场获得全场的常规曝光过程流程。为了曝光全场，使用掩模组402。所述掩模组与期望的电路图案相关联。跨越整个衬底404顺序地曝光所述掩模组中的每个掩模(掩模版)。所述掩模组402可以包括如图5中图示的一对掩模。所述掩模组402可以包括第一掩模502和第二掩模504。在一个示例中，可以跨越整个衬底404而曝光第一掩模502。然后，可以跨越衬底404而曝光第二掩模504。在一个实施例中可以跨越一批次中的所有衬底而曝光第一掩模502。然后，所述掩模版从第一掩模504改变至第二掩模。然后，跨越所述批次的所有衬底而曝光第二掩模504。

在图5中示出在衬底上的第一半场508与第二半场510之间的拼接边界506。第一掩模502和第二掩模504分别用于曝光第一半场(顶场)508和第二半场(底场)510。已知在所述拼接边界506附近的区域具有CD和重叠误差的问题。

所述拼接边界附近的CD误差可能具有多种原因，诸如来自相邻芯片的图像耀斑或“黑色边界”。另外，上半场可以相对于下半场竖直地偏移，这可能导致曝光不足即欠曝光的“间隙”和/或可能导致双重曝光区域。在图6中示出跨越狭缝的晶片CD。迹线602示出跨越所述拼接边界的2nm的CD偏差。

重叠误差也可能有多种原因。例如，重叠误差可能是由于两个半场之间的局部相对旋转、两个半场之间的相对X或Y平移偏移、和/或两个半场之间的相对放大偏移。重叠误差也可能是由于场的顶部与场的底部之间的透镜变形不同。

图7是图示出由两个半场之间的旋转所引起的所述拼接边界处的重叠误差的示意图。例如，第一掩模702可以相对于第二掩模704旋转，从而引起在所述拼接边界706处的重叠误差。图7中的箭头图示出所述第一掩模702相对于所述第二掩模704的旋转。

在一个实施例中，使用多重曝光过程来降低所述拼接部位处的误差。可以使用多个掩模组来使用多次通过(即多个道次)或曝光来曝光衬底上的所述图案。所述图案可以被分为两个或更多个子场图案。每个掩模组都包括互补掩模。换句话说，所述掩模组中的每个掩模与所述图案中的子场图案相关联，使得曝光所述互补掩模将形成完整图案。所述多个掩模组具有基本上等同的(即，相同的)图案。所述多个掩模组中的每个掩模组的两个或更多个子场之间的边界部位与所述多个掩模组中的每个其它掩模组的边界部位是不同的。因而，每个掩模组被设计成使得当被曝光时，所述拼接边界将会位于所述衬底上的不同部位处。使用小于名义曝光剂量的曝光剂量曝光每个掩模组。

图4B图示出根据一个示例的使用多个掩模组的投票曝光处理流程。在图4B中示出三个掩模组(N＝3)406、408、410。掩模组406、408、410具有名义上相同的图案。在衬底404上的相同部位处依次曝光所述掩模组406、408、410，每个掩模组都具有相等分数比例的名义曝光剂量。例如，可以利用所述名义曝光剂量的三分之一(1/3)来曝光每个掩模组。每个掩模组包括至少两个掩模，每个掩模与半场(例如，顶场和底场)相关联。所述掩模组406、408、410中的每个掩模组中的边界的部位不同于在多重曝光过程中所使用的掩模组的部位。因此，在使用N个掩模组的方案中，来自一组的所述拼接处的误差仅影响总曝光的1/N。所述图案可以包括N个部分拼接(用于N次通过投票)。以这种方式，拼接误差可以被减少N倍即被减小到1/N。因而，对于N＝3，图案可以包括3个拼接部位，每个拼接部位具有与单个拼接部位相比更小的误差。

在一个实施例中，使用两个掩模组来实现两次通过过程即两个道次的过程。每个掩模组包括一对掩模。在第一通过即第一道次中，使用所述第一掩模组曝光衬底的一部分。在第二通过即第二道次中，所述衬底的同一部分被重新曝光。

图8示出了根据一个示例的用于N＝2投票过程的第一掩模对802和第二掩模对804。第一掩模对802可以包括第一掩模806和第二掩模808。第二掩模对804可以包括第三掩模812和第四掩模814。第一掩模对802的拼接处被设计在与第二掩模对804不同的部位处。换句话说，介于第一掩模806与第二掩模808之间的边界810是在与介于第三掩模812与第四掩模814之间的边界816不同的部位处。在一个示例中，第一掩模806和第二掩模808中的每个掩模可以对应于所述图案的一半，其中所述边界810的部位对应于所述图案的中间(即，水平中间)。在此示例中，边界816的部位可以被设计成低于边界810的部位。替代地，边界816的部位可以被设计成高于边界810的部位。

以名义曝光剂量的一半(1/2)的剂量分数比例跨越整个所述衬底而曝光第一掩模对802中的第一掩模806。所述第一掩模806与所述第二掩模808交换。跨越整个所述衬底而曝光所述第二掩模808。所述第二掩模808与所述第三掩模812交换，并且跨越整个所述衬底而曝光所述第三掩模812。然后，所述第三掩模812与所述第四掩模814交换，并且以名义曝光剂量的1/2剂量分数比例重新曝光所述衬底。

在一些实施例中，一批次可以包括多个衬底。在更换之前，跨越所述批次中的所述多个衬底而曝光所述掩模中的每个掩模。例如，跨越所述批次中的所述多个衬底而曝光所述第一掩模806。一旦所有衬底都已被曝光，则所述第一掩模806就与所述第二掩模808交换，并且跨越所述多个衬底而曝光所述第二掩模808。

在一些实施例中，在利用最后一个掩模版(掩模)进行曝光之后，所述批次进行曝光后焙烤(PEB)和显影，如本领域普通技术人员将会理解的。所述图案将示出两个拼接部位(对于N＝2)。两个半拼接预期将具有与完整拼接相比减少两倍即减小到1/2的与拼接相关的CD和重叠误差。例如，图6中示出的2nm偏差可以被减小到大约1nm。跨越整个所述拼接边界的其它CD偏差或重叠偏差误差也减少了2倍即减小到1/2。

在一些实施例中，在曝光所述批次中的所述多个衬底中的每个衬底之后改变所述掩模版。例如，可以跨越所述多个衬底中的第一衬底而曝光所述第一掩模806。然后，所述第一掩模806与所述第二掩模808交换。然后，可以跨越所述第一衬底而曝光所述第二掩模808。所述第二掩模808可以与所述第三掩模812交换，并且可以跨越所述衬底而曝光所述第三掩模812。然后，所述第三掩模814与所述第四掩模816交换。一旦完成所述第一衬底的曝光，则所述批次中的所述多个衬底中的另一衬底可以被曝光。

图9示出了根据一个示例的用于曝光衬底的方法900。应理解，方法900中所示出的操作不是详尽的并且其它操作也可以在所图示的操作中的任一操作之前、之后或之间执行。在本公开的各个实施例中，可以按照不同的顺序来执行方法900的操作和/或利用与作为示例而描述的装置不同的装置来执行方法900的操作。

在步骤902处，提供第一掩模组。所述第一掩模组可以包括一对掩模。例如，所述第一掩模组可以包括第一掩模和第二掩模。跨越被包括在一批次中的一个或更多个衬底而曝光所述第一掩模以对第一场进行图案化。所述批次可以包括二十个衬底。

在步骤904处，将所述第一掩模与所述第二掩模交换。

在步骤906处，跨越所述一个或更多个衬底曝光所述第一掩模组中的所述第二掩模以对第二半场进行图案化。

在步骤908处，提供第二掩模组。所述第二掩模可以包括具有与所述第一掩模组相同的图案的另一对掩模。如前文所论述的，介于所述第一半场与所述第二半场之间的边界不同于所述第一掩模组。例如，所述第二掩模组可以包括第三掩模和第四掩模。所述第二掩模与所述第三掩模交换。

在步骤910处，跨越所述一个或更多个衬底曝光所述第三掩模。所述第三掩模在由所述第一半场和所述第二场形成的同一全场上被曝光。换句话说，所述第三掩模在由所述衬底上的所述第一掩模组形成的图像的一部分上被曝光。

在步骤912处，所述第三掩模与所述第四掩模交换。

在步骤914处，跨越所述一个或更多个衬底曝光所述第四掩模。所述第四掩模在由所述第一掩模组形成的所述图像的另一部分上被曝光。因而，在使用所述第一掩模组形成的图像图案上形成由所述第二掩模组形成的图像图案。因而，所形成的图像图案包括两个不同的拼接边界。

虽然使用四个或更多个掩模和投票来曝光完整场的吞吐量负担相当大，但可以获得额外的好处。通过以一半的曝光剂量将曝光分成两次通过，减轻了透镜加热、掩模版加热、和晶片加热。投票光刻过程也降低了对掩模缺陷的灵敏度。在一些实施例中，能够将两个半场拼接在一起的光刻系统也能够实现投票方法。本文中描述的光刻系统可以例如使用快速掩模版交换来支持全吞吐量投票光刻。

可以使用下方面进一步描述这些实施例：

1.一种用于曝光衬底的方法，所述方法包括：

提供多个掩模组，每个掩模组包括与相应图案对应的互补掩模；和

利用所述多个掩模组曝光所述衬底，

其中，所述多个掩模组中的一掩模组中的互补掩模之间的拼接部位不同于所述多个掩模组中的每个其它掩模组中的互补掩模之间的拼接部位。

2.根据方面1所述的方法，其中，每个掩模组包括一对掩模。

3.根据方面2所述的方法，其中，所述多个掩模组包括第一掩模组和第二掩模组。

4.根据方面3所述的方法，其中，所述第一掩模组的相应图案与所述第二掩模组的相应图案是相同的。

5.根据方面3所述的方法，其中，曝光所述衬底包括：

使用所述第一掩模组中的第一掩模曝光所述衬底；

使用所述第一掩模组中的第二掩模曝光所述衬底；

使用所述第二掩模组中的第三掩模曝光所述衬底；和

使用所述第二掩模组中的第四掩模曝光所述衬底，

其中，由所述第二掩模组曝光所述衬底的已由所述第一掩模组曝光的区。

6.根据方面5所述的方法，还包括使用所述第一掩模、所述第二掩模、所述第三掩模和所述第四掩模中的每个掩模连续地曝光多个衬底。

7.根据方面2所述的方法，其中，曝光所述衬底包括由每个掩模曝光半场。

8.根据方面1所述的方法，其中，利用小于名义曝光剂量的曝光剂量曝光每个掩模。

9.根据方面8所述的方法，其中，利用相等的分数比例的所述名义曝光剂量曝光每个掩模。

10.一种多重曝光图案化方法，所述方法包括：

使用第一对掩模曝光衬底的一部分；和

使用第二对掩模重新曝光所述衬底的同一部分，所述第二对掩模具有与所述第一对掩模相同的图案，其中，所述第一对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位不同于所述第二对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位。

11.根据方面10所述的方法，其中，曝光衬底的一部分包括：

利用所述第一对掩模中的第一掩模曝光所述衬底；和

利用所述第一对掩模中的第二掩模曝光所述衬底，所述第一掩模和所述第二掩模中的每个掩模与图像场的半场相关联。

12.根据方面11所述的方法，还包括：

在利用所述第二掩模曝光所述衬底之前，利用所述第一掩模曝光至少另一衬底。

13.根据方面10所述的方法，其中，利用等于名义曝光剂量的一半的曝光剂量曝光每个掩模。

14.根据方面10所述的方法，其中，所述衬底上的图案包括至少两个拼接部位。

15.一种光刻系统，包括：

照射设备，所述照射设备被配置成照射多个图案形成装置的图案；和

投影系统，所述投影系统被配置成连续地投影所述多个图案形成装置的每个图案的图像，

其中，

使用至少两个图案形成装置将所述衬底的同一部分曝光n次，每个图案形成装置与半场相关联，使用至少两组互补图案形成装置来创建全场，并且

互补图案形成装置之间的拼接边界的部位对于每次曝光是不同的。

16.根据方面15所述的光刻系统，其中，以名义曝光剂量的n分之一曝光所述多个图案形成装置的每个图案。

17.根据方面15所述的光刻系统，其中，所述同一部分被曝光两次。

18.根据方面17所述的光刻系统，其中，使用两组互补图案形成装置由名义曝光剂量的一半曝光所述衬底。

19.根据方面15所述的光刻系统，其中，所述衬底上的所述图案的图像包括至少两个不同的拼接部位。

20.根据方面15所述的光刻系统，其中，所述至少两组互补图案形成装置具有相同的图案。

在一些实施例中，可以在更大的系统中，例如在光刻设备内实现本文所描述的量测系统。

虽然本文具体提及的是光刻设备用于集成电路的制造中，但是，应理解，这里所述的光刻设备可以具有其它应用，例如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道单元或涂覆显影系统单元(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对曝光后的抗蚀剂进行显影的工具)、量测单元和/或检查单元中进行处理。在适用的情况下，可以将本文的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具。另外，可以将衬底处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得本文中所使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理后的层的衬底。

虽然上文已经在光学光刻术的情境下使用本公开的实施例进行具体参考，但是将理解，本公开可以用于其它应用，例如电子束和离子束系统。

应理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制性目的，使得本公开中的术语或措辞将由相关领域技术人员按照本文中的教导来解释。

如本文中使用的术语“衬底”描述其上添加有各材料层的材料。在一些实施例中，所述衬底其本身可以被图案化，并且添加在其顶部的材料还可以被图案化，或者可以保持不被图案化。

虽然在本文中可以对根据本公开的设备和/或系统在IC的制造中的使用进行具体参考，但是应明确地理解，这样的设备和/或系统可以具有许多其它可能的应用。例如，这样的设备和/或系统可以被用于集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。技术人员将理解，在这种替代应用的情境下，在这种情境下术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应被认为分别被更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”替换。

虽然上文已经描述了本公开的具体实施例，但是将理解，可以以与所描述的不同的方式来实践本公开。本说明书不旨在限制本公开。

将理解，具体实施方式章节而不是发明内容章节和说明书摘要章节被旨在用于解释权利要求。如由发明者考虑到的，发明内容章节和说明书摘要章节可以阐明本公开的一个或更多个而不是所有示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本公开和随附权利要求。

上文已经借助于图示出指定功能的实施方式及其相互关系的功能性构件块描述了本公开。为了描述方便，在本文中已经任意地限定了这些功能性构造块的边界。只要适当地执行指定功能及其关系，就可以定义替换的边界。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本公开的一般性质，使得在不背离本公开的总体构思且不进行过度实验的情况下，其它人可以通过应用本领域技术范围内的知识而容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文中提出的教导和指导，这样的适应和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。

所保护的主题的广度和范围不应受到上文描述的任何的示例性实施例的限制，而应仅由随附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种用于曝光衬底的方法，所述方法包括：

提供多个掩模组，每个掩模组包括与相应图案对应的互补掩模；和

利用所述多个掩模组曝光所述衬底，

其中，所述多个掩模组中的一掩模组中的互补掩模之间的拼接部位不同于所述多个掩模组中的每个其它掩模组中的互补掩模之间的拼接部位。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个掩模组包括一对掩模。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个掩模组包括第一掩模组和第二掩模组。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一掩模组的相应图案与所述第二掩模组的相应图案是相同的。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，曝光所述衬底包括：

使用所述第一掩模组中的第一掩模曝光所述衬底；

使用所述第一掩模组中的第二掩模曝光所述衬底；

使用所述第二掩模组中的第三掩模曝光所述衬底；和

使用所述第二掩模组中的第四掩模曝光所述衬底，

其中，由所述第二掩模组曝光所述衬底的已由所述第一掩模组曝光的区。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括使用所述第一掩模、所述第二掩模、所述第三掩模和所述第四掩模中的每个掩模连续地曝光多个衬底。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，曝光所述衬底包括由每个掩模曝光半场。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用小于名义曝光剂量的曝光剂量曝光每个掩模。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，利用相等的分数比例的所述名义曝光剂量曝光每个掩模。

10.一种多重曝光图案化方法，所述方法包括：

使用第一对掩模曝光衬底的一部分；和

使用第二对掩模重新曝光所述衬底的同一部分，所述第二对掩模具有与所述第一对掩模相同的图案，其中，所述第一对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位不同于所述第二对掩模中的掩模之间的拼接边界的部位。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，曝光衬底的一部分包括：

利用所述第一对掩模中的第一掩模曝光所述衬底；和

利用所述第一对掩模中的第二掩模曝光所述衬底，所述第一掩模和所述第二掩模中的每个掩模与图像场的半场相关联。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

在利用所述第二掩模曝光所述衬底之前，利用所述第一掩模曝光至少另一衬底。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，利用等于名义曝光剂量的一半的曝光剂量曝光每个掩模。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述衬底上的图案包括至少两个拼接部位。

15.一种光刻系统，包括：

照射设备，所述照射设备被配置成照射多个图案形成装置的图案；和

投影系统，所述投影系统被配置成连续地投影所述多个图案形成装置的每个图案的图像，

其中，

使用至少两个图案形成装置将所述衬底的同一部分曝光n次，每个图案形成装置与半场相关联，使用至少两组互补图案形成装置来创建全场，并且

互补图案形成装置之间的拼接边界的部位对于每次曝光是不同的。

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