一種多重曝光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多重曝光方法，其特征在于，多重曝光工藝層包含n組圖形并進(jìn)行n次曝光，每次曝光前先進(jìn)行圖形對準(zhǔn)，所述圖形中包含對準(zhǔn)標(biāo)記，其中，第1次曝光的圖形對準(zhǔn)前層工藝層；第2次曝光的圖形對準(zhǔn)第1層圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記；之后第n次曝光的圖形對準(zhǔn)第1至n?1次曝光所形成的共（n?1）組對準(zhǔn)標(biāo)記，其中n>2，n是自然數(shù)。
【專利說明】
一種多重曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多重曝光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的光刻工藝技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了可實(shí)現(xiàn)最小尺寸的物理極限。要想設(shè)計(jì)和制造更小尺寸的器件，必須使用額外的分辨率增強(qiáng)技術(shù)。在這些技術(shù)中，多重曝光技術(shù)是比較成熟和可選的方案。多重曝光工藝技術(shù)可以有效提升設(shè)備分辨率指標(biāo)，極大地加強(qiáng)設(shè)備平臺的工藝適應(yīng)性。
[0003]多重曝光技術(shù)提升了設(shè)備分辨率，同時(shí)也對工藝控制提出了更高的要求，尤其是套刻性能和線寬均勻性，對于22nm節(jié)點(diǎn)的多重曝光技術(shù)，各組工藝圖形間的套刻偏差將控制在1.7nm以內(nèi)，線寬(Line和Space)的均勻性<2nm。在實(shí)際LELE (LITH0-ETCH-LITH0-ETCH)的工藝實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)套刻控制是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，它將直接影響到最終組合圖形的線寬均勻性，如圖1。圖1中，I是第一組圖形，或稱第一次曝光。2是第二組圖形，或稱第二次曝光。3是第三組圖形，或稱第三次曝光。4是第四組圖形，或稱第四次曝光。
[0004]圖2是傳統(tǒng)多次曝光工藝的對準(zhǔn)策略。傳統(tǒng)的后層對前層的工藝對準(zhǔn)策略，將無法全面地反映各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，僅僅是建立了前后層的套刻關(guān)系，由于多重曝光的各組圖形是拼合在一層工藝層上，這種傳統(tǒng)的對準(zhǔn)策略存在缺陷，一旦一組圖形發(fā)生套刻偏移，之后各組圖形均會(huì)產(chǎn)生對準(zhǔn)偏差，直接導(dǎo)致該層工藝層較差的圖形均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能在各組圖形間建立套刻關(guān)系，不發(fā)生后組圖形偏差。
[0006]本發(fā)明提出一種多重曝光方法，其特征在于，多重曝光工藝層包含η組圖形并進(jìn)行η次曝光，每次曝光前先進(jìn)行圖形對準(zhǔn)，所述圖形中包含對準(zhǔn)標(biāo)記，其中，第I次曝光的圖形對準(zhǔn)前層工藝層；第2次曝光的圖形對準(zhǔn)第I層圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記；之后第η次曝光的圖形對準(zhǔn)第I至η-1次曝光所形成的共(η-1)組對準(zhǔn)標(biāo)記，其中η>2，η是自然數(shù)。
[0007]其中，在第I次圖形對準(zhǔn)前還包括:沉積η層圖形轉(zhuǎn)移層。
[0008]其中，每次曝光之后還包括:進(jìn)行刻蝕工藝，將曝光的圖形轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的圖形轉(zhuǎn)移層。
[0009]其中，通過每次圖形對準(zhǔn)獲取各組圖形間的對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al，建立各組圖形間的套刻關(guān)系，從而在圖形對準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行對準(zhǔn)補(bǔ)償。
[0010]其中，所述對準(zhǔn)補(bǔ)償具體為:通過第I次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al1;通過第2次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al2;之后第η次圖形對準(zhǔn)中的對準(zhǔn)補(bǔ)償值為((n-2) *A1(n D-Al (η 2)......Al2-Al1) / (n-l)o
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提升了多重曝光工藝中各組工藝圖形間的綜合套刻性能，對于傳統(tǒng)的后層對前層的工藝對準(zhǔn)策略，將無法全面地反映各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，僅僅是建立了前后層的套刻關(guān)系，本發(fā)明采用多層工藝對準(zhǔn)策略，將更全面地掌握各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，從而提升了套刻補(bǔ)償?shù)挠行?，使整個(gè)工藝層中的圖形均勻性得到提升。
【附圖說明】
[0012]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中多重曝光工藝中套刻對⑶U的影響示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中多重曝光工藝中的對準(zhǔn)策略示意圖；
圖3是本發(fā)明所提供的多重曝光工藝中的對準(zhǔn)策略示意圖；
圖4是本發(fā)明所列舉的22nm多重曝光工藝的工序示意圖；
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中多重曝光工藝中的對準(zhǔn)策略和本發(fā)明所提供的對準(zhǔn)策略的比較示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0015]本發(fā)明旨在提升多重曝光工藝中各組工藝圖形間的套刻性能。對于傳統(tǒng)的后層對前層的工藝對準(zhǔn)策略，將無法全面地反映各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，僅僅是建立了前后層的套刻關(guān)系。由于多重曝光的各組圖形是拼合在一層工藝層上，這種傳統(tǒng)的對準(zhǔn)策略存在缺陷，一旦一組圖形發(fā)生套刻偏移，之后各組圖形均會(huì)產(chǎn)生對準(zhǔn)偏差，直接導(dǎo)致該層工藝層較差的圖形均勻性。本發(fā)明采用多層工藝對準(zhǔn)策略，將更全面地掌握各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，并在下一組圖形曝光工藝中及時(shí)消除和補(bǔ)償前幾組圖形的套刻偏差，從而提升了套刻補(bǔ)償?shù)挠行裕@樣，整個(gè)工藝層中的圖形均勻性將得到了提升。
[0016]本發(fā)明公開一種多重曝光方法，包括:多重曝光工藝層包含η組圖形并進(jìn)行η次曝光，每次曝光前先進(jìn)行圖形對準(zhǔn)，所述圖形中包含對準(zhǔn)標(biāo)記，其中，第I次曝光的圖形對準(zhǔn)前層工藝層；第2次曝光的圖形對準(zhǔn)第I層圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記；之后第η次曝光的圖形對準(zhǔn)第I至n-Ι次曝光所形成的共(η-1)組對準(zhǔn)標(biāo)記，其中η>2。
[0017]優(yōu)選地，通過每次圖形對準(zhǔn)獲取各組圖形間的對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al，建立各組圖形間的套刻關(guān)系，從而在圖形對準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行對準(zhǔn)補(bǔ)償。
[0018]優(yōu)選地，所述對準(zhǔn)補(bǔ)償具體為:通過第I次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al1;通過第2次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al2;之后第η次圖形對準(zhǔn)中的對準(zhǔn)補(bǔ)償值為((η-2)*Α1(n D-Al (η 2)......Al2-Al1) / (n-l)o
[0019]優(yōu)選地，在第I次圖形對準(zhǔn)前還包括:沉積η層圖形轉(zhuǎn)移層。
[0020]優(yōu)選地，每次曝光之后還包括:進(jìn)行刻蝕工藝，將曝光的圖形轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的圖形轉(zhuǎn)移層。
[0021]實(shí)施例一
實(shí)現(xiàn)Half Pitch 22nm (半節(jié)距22納米)的多重曝光工藝共分為3大步驟，本發(fā)明的技術(shù)方案主要應(yīng)用于每次的光刻工序。
[0022]圖4是22nm多重曝光工藝的工序示意圖，圖4中包括四重曝光步驟。
[0023]本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)Half Pitch 22nm的工藝步驟如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，本發(fā)明所公開的技術(shù)方案其應(yīng)用范圍不限于22nm，此處僅作例示。
[0024]步驟一、定義多重曝光的次數(shù)為a，則相應(yīng)沉積a層圖形轉(zhuǎn)移層；
步驟二、完成沉積工藝后，依次進(jìn)行a次Litho-Etch (光刻-刻蝕)的工藝步驟循環(huán)，在每次光刻步驟中，曝光圖形包含Pitch=44*a nm、Line 22nm圖形以及對準(zhǔn)標(biāo)記，該次曝光過程需對準(zhǔn)所有前次作業(yè)所形成的各組圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，即第η次光刻曝光對準(zhǔn)前第1、2…η-1次曝光所形成的共(η-1)組對準(zhǔn)標(biāo)記，同時(shí)前后作業(yè)的兩組圖形位置相差44nm距離；
步驟三、完成a次Litho-Etch的工藝步驟循環(huán)后，所有圖形均轉(zhuǎn)換至最底層的圖形轉(zhuǎn)移層上，最終形成Half Pitch 22nm的工藝效果。
[0025]步驟二中，每次光刻工序中的多層對準(zhǔn)策略設(shè)計(jì)如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，本發(fā)明所公開的對準(zhǔn)策略不限于一種，還有其他對準(zhǔn)策略，不一一列舉。1、定義該投影光刻機(jī)具備對準(zhǔn)功能，且性能滿足高節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)要求。
[0026]2、多重曝光工藝層包含多組圖形，第一次曝光的該組圖形對準(zhǔn)前層工藝層，之后每次曝光的各組圖形對準(zhǔn)所有前次作業(yè)所形成的各組圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0027]3、利用多層對準(zhǔn)方案提升套刻性能，具體對準(zhǔn)補(bǔ)償策略如下:多層對準(zhǔn)策略從第三組曝光開始，策略中區(qū)分出第一組和第二組圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，通過對準(zhǔn)得到對準(zhǔn)偏差結(jié)果All、A12，則第一組和第二組圖形套刻偏差OVL 2tol=A12-All,這樣，第三組曝光的對準(zhǔn)補(bǔ)償為(Α12-Α11)/2 ;同樣，第四組曝光對準(zhǔn)策略中區(qū)分出第一組、第二組、第三組圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，通過對準(zhǔn)得到對準(zhǔn)偏差結(jié)果All、A12、A13，同理，第四組曝光的對準(zhǔn)補(bǔ)償為((A13-A11)+ (A13-A12))/3= (2A13-A12-A11)/3;這樣就建立起了各組工藝圖形間的套刻關(guān)系，并且平衡了各組間的套偏差刻，提升了圖形的均勻性。
[0028]4、多重曝光工藝中多層對準(zhǔn)補(bǔ)償規(guī)律如下:n為多重曝光工藝中第η組圖形曝光(n>l)，Al (η)為第η組圖形的對準(zhǔn)偏差結(jié)果，第(η+1)組圖形曝光的對準(zhǔn)補(bǔ)償=((η-1)*Α1 (η)-Al (η-1)......Α12_Α11)/η。
[0029]實(shí)施例二
四重曝光實(shí)現(xiàn)Half Pitch 22nm的工藝實(shí)施流程共分9步:
1、完成4層圖形轉(zhuǎn)移層的沉積；
2、進(jìn)行第一組圖形曝光，圖形中包含密集線Pitch176nm，Line 22nm,以及對準(zhǔn)標(biāo)記；
3、進(jìn)行刻蝕工藝，將圖形轉(zhuǎn)移到最上層的圖形轉(zhuǎn)移層；
4、進(jìn)行第二組圖形曝光，該組圖形對準(zhǔn)第一層圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，與前組圖形位置相差一個(gè) Pitch=Line+Space，即 22+22=44nm距離，圖形中包含密集線 Pitch 176nm, Line 22nm，以及對準(zhǔn)標(biāo)記；
5、進(jìn)行刻蝕工藝，將圖形轉(zhuǎn)移到最二層的圖形轉(zhuǎn)移層；
6、進(jìn)行第三組圖形曝光，該組圖形對準(zhǔn)第一、二層圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，與前組圖形位置相差44nm距離，圖形中包含密集線Pitch 176nm，Line 22nm，以及對準(zhǔn)標(biāo)記；
7、進(jìn)行刻蝕工藝，將圖形轉(zhuǎn)移到最三層的圖形轉(zhuǎn)移層；
8、進(jìn)行第四組圖形曝光，該組圖形對準(zhǔn)第一、二、三層圖形對準(zhǔn)標(biāo)記，與前組圖形位置相差44nm距離，圖形中包含密集線Pitch 176nm，Line 22nm,以及對準(zhǔn)標(biāo)記；
9、進(jìn)行刻蝕工藝，將圖形轉(zhuǎn)移到最四層的圖形轉(zhuǎn)移層，形成HalfPitch 22nm的工藝效果O
[0030]本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多重曝光方法，其特征在于，多重曝光工藝層包含η組圖形并進(jìn)行η次曝光，每次曝光前先進(jìn)行圖形對準(zhǔn)，所述圖形中包含對準(zhǔn)標(biāo)記，其中， 第I次曝光的圖形對準(zhǔn)前層工藝層； 第2次曝光的圖形對準(zhǔn)第I層圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記； 之后第η次曝光的圖形對準(zhǔn)第I至η-1次曝光所形成的共(η-1)組對準(zhǔn)標(biāo)記，其中η>2，η是自然數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的多重曝光方法，其特征在于，在第I次圖形對準(zhǔn)前還包括:沉積η層圖形轉(zhuǎn)移層。3.如權(quán)利要求2所述的多重曝光方法，其特征在于，每次曝光之后還包括:進(jìn)行刻蝕工藝，將曝光的圖形轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的圖形轉(zhuǎn)移層。4.如權(quán)利要求1所述的多重曝光方法，其特征在于，通過每次圖形對準(zhǔn)獲取各組圖形間的對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al，建立各組圖形間的套刻關(guān)系，從而在圖形對準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行對準(zhǔn)補(bǔ)償。5.如權(quán)利要求4所述的多重曝光方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)補(bǔ)償具體為: 通過第I次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al1; 通過第2次圖形對準(zhǔn)獲得對準(zhǔn)偏差結(jié)果Al2; 之后第η次圖形對準(zhǔn)中的對準(zhǔn)補(bǔ)償值為((n-2) *A1 (n U_A1 (n 2)......Al2-Al1) / (n_l)。
【文檔編號】G03F7/20GK105824198SQ201510000339
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月4日
【發(fā)明人】張家錦
【申請人】上海微電子裝備有限公司