專利名稱：多重曝光的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種曝光的方法，特別涉及一種多重曝光的方法，它可以用來修正使用單一次曝光時，可能產(chǎn)生的曝光圖形失真的問題。
背景技術：
當半導體的工藝技術朝深亞微米(deep submicron)前進的趨勢下，光掩膜圖案線復雜度日益增加，且對光掩膜上的圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠后的分辨率與景深的要求也日益重視。
雖然，整個光刻的技術發(fā)展，并不只與曝光設備有關，但卻與它有著密不可分的關系，參閱圖1所示，在整個曝光設備基本上可分為光源10、照明系統(tǒng)12、光掩膜14、透鏡16與半導體基底18等，現(xiàn)今先進VLSI光刻技術的研發(fā)，便大致以這五個類別來區(qū)分。在加強分辨率的技術中各種形式的照明都可以應用在特別適用的圖形范圍。例如現(xiàn)今技術對于密集線的圖形采用偏軸照明系統(tǒng)(off-axis illumination)來獲得較佳的景深。但是基于現(xiàn)有機臺每次只能夠有一種照明的選擇，對其他不適用于偏軸照明系統(tǒng)的圖形則會產(chǎn)生不良的影響。例如使用四孔式照明系統(tǒng)來對水平或垂直的光掩膜圖形進行圖形轉(zhuǎn)移至半導體基底的曝光工藝時，能呈現(xiàn)極佳的曝光與景深效果，但是對于旋轉(zhuǎn)45度與135度的圖形曝光效果則顯得比其它照明系統(tǒng)來得差。
鑒于上述問題，因此，本發(fā)明提出一種多重曝光的方法，它可以在不開發(fā)新的材料，不使用新工藝機臺的前提下，利用光強度(intensity)與光學影像(aerial image)累積而成的效果，來達到深亞微米尺寸下所需圖形分辨率的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種多重曝光的方法，它能夠有效提升光掩膜圖形轉(zhuǎn)移至半導體基底上時的分辨率與景深。
本發(fā)明的另一目的，在于提供一種多重曝光的方法，它能夠有效地降低圖形轉(zhuǎn)移時至半導體基底時，因失真所導致的工藝成本的浪費。
本發(fā)明的再一目的，在于提供一種多重曝光的方法，它毋須研發(fā)新的材料，毋須使用新的復雜度高的曝光機臺，即可進行焦聚的調(diào)整，與曝光能量的修正，進而可以補償機臺像差所造成的影響。
為達上述的目的，本發(fā)明提供一種多重曝光的方法，包括下列步驟首先提供一半導體基底；然后在半導體基底上形成一光刻膠層；以一光掩膜對光刻膠層進行一第一次曝光工藝；再利用與第一次曝光工藝不同的曝光量與焦聚來對相同的光掩膜與光刻膠層進行一第二次曝光工藝，來修至正第一次曝光的景深與焦聚不足所產(chǎn)生的精確度較差的缺點。
本發(fā)明的有益效果通過多重曝光在無須研發(fā)新的材料，無須導入新的復雜度高的曝光機臺的情況下只進行焦聚的調(diào)整，與曝光能量的修正，進而可以補償機臺像差所造成的影響，達到有效提升光掩膜圖形轉(zhuǎn)移至半導體基底上時的分辨率與景深，從而避免因失真所導致的工藝成本增加的缺點。


圖1為一般的曝光設備示意圖。
圖2為一般的二孔式照明系統(tǒng)的示意圖。
圖3為一般的四孔式照明系統(tǒng)的示意圖。
圖4為一般的環(huán)狀照明系統(tǒng)的示意圖。
圖5為本發(fā)明的實施步驟流程示意圖。
圖6至圖9為本發(fā)明對四孔式照明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)不同角度后所能對應的最佳化的曝光圖案的示意圖。
圖10至圖17為本發(fā)明對二孔式照明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)不同角度后所能對應的最佳化的曝光圖案的示意圖。
標號說明10 光源12 照明系統(tǒng)14 光掩膜16 透鏡18 半導體基底具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明的結(jié)構特征及所達成的有益效果。
首先在此，以四孔式照明系統(tǒng)與二孔式照明系統(tǒng)對一具有水平、垂直、傾斜45度角及傾斜135度角的圖形的光掩膜進行曝光為例來進行說明。
對用以提升密集線的景深的能力與曝光精確度來說，如圖2所示的二孔式照明系統(tǒng)與如圖3所示的四孔式照明系統(tǒng)所能夠達到的分辨率與景深效果較如圖4所示的環(huán)狀照明系統(tǒng)優(yōu)異，但對于具有方向性的圖案，使用二孔式與四孔式的照明系統(tǒng)所得的效果則不如環(huán)狀照明系統(tǒng)優(yōu)異。
因此，在此本發(fā)明先舉例以四孔式的照明系統(tǒng)對一光掩膜上的同時具有水平、垂直、呈45度角、呈135度角的圖形進行曝光的工藝來進行說明，當然，其曝光設備的配置(請參閱圖1所示)在本發(fā)明中并無改變，不再贅述。
首先請參閱圖5所示，如步驟S1，先在半導體基底上涂布一光刻膠層，然后經(jīng)過曝光前烘烤(Pre-Exposure Bake)，接著將半導體基底送至黃光室進行曝光，再如步驟S2，以一照明系統(tǒng)對光掩膜進行第一次曝光，請參閱圖6所示，若此時的照明系統(tǒng)的角度如圖6所示，能夠獲得最佳曝光分辨率的是呈現(xiàn)水平與垂直的圖案如圖7所示，然后，如步驟S3，將照明系統(tǒng)依據(jù)所需要的曝光量及焦聚系統(tǒng)進行調(diào)整，就本實施例而言，可將照明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)使其呈現(xiàn)如圖8所示的角度，來對因前次照明系統(tǒng)(參閱圖6)無法精確曝光的呈現(xiàn)45度與135度角的圖案如圖9所示，進行第二次曝光修正，這樣就可以通過光強度與光學影像累積的效果，從而得到一精確的圖案轉(zhuǎn)移至半導體基底的效果，進而改善了一般單一特定照明所產(chǎn)生的分辨率不佳與景深不足的缺點，并補償機臺像差所造成的影響。
當然，本發(fā)明也可以使用二孔式的照明系統(tǒng)來進行多次的重復曝光，二孔式照明系統(tǒng)的角度與所搭配的圖形角度變化請參閱圖10至圖17所示。例如圖10的二孔式照明系統(tǒng)所能獲得較佳的曝光精確效果的是呈現(xiàn)如圖11所示垂直的圖案。而圖12的二孔式照明系統(tǒng)所能呈現(xiàn)最佳的曝光圖形是呈現(xiàn)如圖13水平的圖形。圖14所示的呈現(xiàn)45度角的二孔照明系統(tǒng)的最佳曝光圖形是如圖15所示的呈現(xiàn)135度角。而圖16所示的呈現(xiàn)135度角的二孔照明系統(tǒng)所能獲得最佳精確度的曝光圖形是如圖17所示的呈45度角的圖形。因此，在對一光掩膜進行曝光時，可針對光掩膜上的圖案，將二孔式照明系統(tǒng)進行角度旋轉(zhuǎn)與曝光量的調(diào)整來進行多次的重復曝光，以修補單一次曝光所產(chǎn)生的景深與焦聚不足的缺點。
當然，本發(fā)明也可以更換照明系統(tǒng)如利用四孔式與二孔式照明系統(tǒng)相互更換，來改變焦聚與曝光能量，實際應用時照明系統(tǒng)所旋轉(zhuǎn)的角度也可以改變。
本發(fā)明使用多重曝光的方法，是在使用同一光掩膜的情況下，來提升光掩膜圖案轉(zhuǎn)移到芯片上時的分辨率與景深，而可以適用于組件的集成度大幅增加的深亞微米工藝的光掩膜圖形，更能夠有效地降低圖形失效所造成的成本上的浪費，大幅度地提高了產(chǎn)品的市場競爭力。
以上所述的實施例僅為了說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在使本領域的普通技術人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本專利的范圍并不僅局限于上述具體實施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種多重曝光的方法，包括下列步驟提供一半導體基底；在所述半導體基底上形成一光刻膠層；以一光掩膜對所述光刻膠層進行一第一次曝光工藝；以及利用不同于第一次曝光工藝的曝光量與焦聚條件以所述光掩膜對所述光刻膠層進行一第二次曝光工藝。
2.根據(jù)權利要求1所述的多重曝光的方法，其特征在于所述第一次曝光工藝與所述第二次曝光工藝的曝光量與焦聚是由兩個不同的照明系統(tǒng)所提供。
3.根據(jù)權利要求1所述的多重曝光的方法，其特征在于所述第一次曝光工藝與所述第二次曝光工藝的曝光量與焦聚是由同一照明系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)不同角度或改變曝光量所提供。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的多重曝光的方法，其特征在于所述照明系統(tǒng)為環(huán)狀照明系統(tǒng)、四孔式照明系統(tǒng)或二孔式照明系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求1所述的多重曝光的方法，其特征在于所述光刻膠層利用涂布方式形成。
6.根據(jù)權利要求4所述的多重曝光的方法，其特征在于當所述照明系統(tǒng)為二孔式照明系統(tǒng)時，還可依據(jù)曝光量與焦聚條件的需求，以所述光掩膜對所述光刻膠層進行一第三次曝光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多重曝光的方法，它是在一次曝光后，再通過改變照明系統(tǒng)或旋轉(zhuǎn)原曝光時的照明系統(tǒng)來改變原曝光時的曝光量與焦聚后，再進行一次曝光，以修正單次曝光所可能引起的轉(zhuǎn)移至半導體基底的圖形曝光不良的缺點。
文檔編號G03F7/22GK1700102SQ20041001845
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權日2004年5月19日
發(fā)明者鄭銘仁, 傅國貴 申請人:上海宏力半導體制造有限公司