CN1282904C - 一次扫描两个普通曝光区域的曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路制造工艺中的光刻曝光技术领域，具体为一种一次扫描两个普通曝光区域的曝光方法。为了扩展光学光刻技术的最小线宽、延长现有光刻设备的技术使用寿命，在关键层次采用两次曝光技术是非常有吸引力的，但其代价是需要用两块版分别对同一层曝光两次，使曝光时间加倍，机器效率减半，此外还有两次曝光存在对准难的问题。因此两次曝光技术仍然没有为大生产所采用。为了提高两次曝光的效率，本发明提出了一种新的曝光方法，具体是在一次扫描曝光中完成普通曝光时要两次扫描才能完成的两个区域的曝光。新的曝光方法大大提高了两次曝光技术的工作效率，使其接近一次曝光从而能够被用于大生产中，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于集成电路制造工艺中的光刻曝光技术，具体涉及一种一次扫描两个普通曝光区域的新的曝光方法。
背景技术
随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小，先进CMOS工艺中晶体管栅极的长度已经接近0.1微米。特征线宽的不断缩小导致了芯片集成度的大幅度提高，但是细小的线条给光学光刻工艺带来了巨大的挑战。
为了不断适应线宽的缩小和集成度的提高，光学光刻技术不断进步：从接触式曝光发展到接近式曝光，再到缩小投影曝光；曝光光源波长从I线的430nm到G线的365nm，再到KrF的248nm和ArF的193nm，目前还在试验F2的157nm；从全片曝光到全片扫描，到分步投影，到最近的分步扫描。光刻设备和工艺一直是集成电路生产工艺中最昂贵设备和重要的步骤。
附图1是目前最先进的投影分步扫描系统的示意图，光学投影系统2将掩模版1上的图形转换到硅片3的一个小区上。每一次扫描完成一个小区的曝光，如图1右边的单区放大图所示，扫描缝5沿扫描方向6运动，完成一个小区的曝光后曝光台沿扫描缝长度7做步进，在全硅片上的步进方式如4箭头所示。
为了得到更小的线宽，人们也在尝试采用电子束光刻、X光光刻和离子束光刻等其他光学光刻的替代方法，但因成本、速度及掩模版制造上的困难，目前还都难于和光学光刻方法相抗衡，在所有的实际大生产中都仍然继续在使用光学光刻的方法。
为了扩展光学光刻技术的最小线宽、延长现有光刻设备的技术使用寿命，在关键层次采用两次曝光技术是非常有吸引力的。两次曝光有多种方式，例如一次强交替式移相掩模(altPSM-alternative phase shift mask)以得到细线条，再加一次多余线条修剪曝光(Trimming)；或者用两极照明方式(Dipole)分别对X方向的线条和Y方向的线条曝光；或者将一层掩模版分解为周期(Pitch)更大的的两个掩模版以减小分辨率上的难度；或用两个不同的聚焦位置(FOCUS)分别用一半的曝光能量曝光以增加焦深(DOF-depth of focus)。所有这些两次曝光技术均可提高光刻工艺的能力，得到了广泛的研究。
但是两次曝光技术的缺点是必须用两块掩模版分别对同一层曝光两次，使曝光时间加倍，机器效率减半，因此会大大降低产量并提高成本，这是生产所不希望的；此外还有两次曝光导致的对准问题也另人担心。由于这些原因，两次曝光技术仍然没有成为实际大生产所采用的技术，而一直停留在实验室阶段。
发明内容
本发明的目的在于提出一种曝光时间少、曝光效率高的集成电路掩模版的曝光方法。提出的新曝光方法，在一次扫描曝光中完成普通曝光时要两次扫描运动才能完成的两个区域的曝光。
本发明提出的集成电路掩模版曝光方法是通过增加扫描长度的方法，在一次扫描曝光中完成多块(即2块以上，一般为2-4块)以上普通掩模版的曝光区域。对两次曝光技术来讲，在一次扫描曝光中完成2个普通掩模版的曝光区域即可。同时上述2块普通掩模版也可制成一块特殊掩模版，特殊掩模版的长及面积应分别是2块普通掩模版的长及面积之和，对应2次曝光的图形。本发明在一次扫描曝光中如完成2块普通掩模版的曝光区域，硅片的最大扫描距离和掩模版的最大扫描距离应是普通曝光台和掩模版扫描距离的2-3倍。
对应于本发明的曝光方法，扫描曝光控制台的掩模版扫描距离可设计为4mm-400mm、硅片扫描距离可设计为1mm-100mm、硅片扫描缝长度可设计为1mm-50mm。
附图2表示了新的曝光方法：在一次扫描运动中扫描长度8是普通曝光区10的扫描长度的2倍，扫描后曝光台纵向步进9仍然与普通步进方式一致。在用新方法进行整片硅片曝光时，曝光台的扫描后步进距离仍为普通曝光时一个区域10的长度和宽度，但曝光的起始位置比普通方法要向外一个小区。
附图3图示了在新方法中被加长了的扫描距离，新方法中使用的掩模版11沿方向12运动，而硅片3则沿方向13运动。新方法中所使用的特殊掩模版上有相当于两块普通掩模版大小的掩模图形，分别是两次曝光所需要的两个图形。
采用新的曝光方法，完成了全硅片的一次完整步进后，整个两次曝光就都完成了，比普通两次曝光要做两个完整全硅片步进要少得多，而且避免了中间调整所需的时间。因此用新方法实现两次曝光要比普通方式快得多。本发明大大降低了两次曝光技术进入大生产的困难，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是分步扫描系统的示意图；
图2是本发明所建议的新的扫描方式；
图3表示新扫描方式中加长的扫描距离；
图中标号分别是：1是普通掩模版，2为光学镜头系统，3是硅片，4是曝光台步进方向，5是扫描缝，6是扫描方向，7是扫描缝长度，8是新方法的一次硅片扫描距离，9是曝光台纵向步进距离，10是普通方法的一次曝光区域，11是新方法使用的光刻版，12是光刻版运动方向，13曝光台运动方向。
具体实施方式
下面示例说明本发明的一种可能的实施过程，其目的是更好地解释本发明的运用，而不应当理解为对本发明的限制。
1.载入掩模版并进行对准操作；
2.载入硅片并进行对准操作、补偿量计算并设置扫描距离、步进长度、扫描原点等有关参数；
3.扫描双区，步进单区对全片进行曝光；
4.重复2-3完成所有硅片的曝光。
Claims (2)
1、一种集成电路掩模版的曝光方法，通过增加扫描长度，在一次扫描曝光中完成两块普通掩模版的曝光区域；其特征是，上述2块普通掩模版制成一块特殊掩模版，分别对应2次曝光的图形。
2、根据权利要求1所述的集成电路掩模版的曝光方法，其特征是在一次扫描运动中扫描长度(8)是普通曝光区(10)的扫描长度的2倍，扫描后曝光台纵向步进(9)仍然与普通步进方式一致。
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