專利名稱：一次掃描兩個普通曝光區(qū)域的曝光方法
技術領域：
本發(fā)明屬于集成電路制造工藝中的光刻曝光技術，具體涉及一種一次掃描兩個普通曝光區(qū)域的新的曝光方法。
背景技術：
隨著集成電路的不斷發(fā)展，晶體管的最小線寬不斷縮小，先進CMOS工藝中晶體管柵極的長度已經(jīng)接近0.1微米。特征線寬的不斷縮小導致了芯片集成度的大幅度提高，但是細小的線條給光學光刻工藝帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
為了不斷適應線寬的縮小和集成度的提高，光學光刻技術不斷進步從接觸式曝光發(fā)展到接近式曝光，再到縮小投影曝光；曝光光源波長從I線的430nm到G線的365nm，再到KrF的248nm和ArF的193nm，目前還在試驗F2的157nm；從全片曝光到全片掃描，到分步投影，到最近的分步掃描。光刻設備和工藝一直是集成電路生產(chǎn)工藝中最昂貴設備和重要的步驟。
附圖1是目前最先進的投影分步掃描系統(tǒng)的示意圖，光學投影系統(tǒng)2將掩模版1上的圖形轉(zhuǎn)換到硅片3的一個小區(qū)上。每一次掃描完成一個小區(qū)的曝光，如圖1右邊的單區(qū)放大圖所示，掃描縫5沿掃描方向6運動，完成一個小區(qū)的曝光后曝光臺沿掃描縫長度7做步進，在全硅片上的步進方式如4箭頭所示。
為了得到更小的線寬，人們也在嘗試采用電子束光刻、X光光刻和離子束光刻等其他光學光刻的替代方法，但因成本、速度及掩模版制造上的困難，目前還都難于和光學光刻方法相抗衡，在所有的實際大生產(chǎn)中都仍然繼續(xù)在使用光學光刻的方法。
為了擴展光學光刻技術的最小線寬、延長現(xiàn)有光刻設備的技術使用壽命，在關鍵層次采用兩次曝光技術是非常有吸引力的。兩次曝光有多種方式，例如一次強交替式移相掩模(altPSM-alternative phase shift mask)以得到細線條，再加一次多余線條修剪曝光(Trimming)；或者用兩極照明方式(Dipole)分別對X方向的線條和Y方向的線條曝光；或者將一層掩模版分解為周期(Pitch)更大的的兩個掩模版以減小分辨率上的難度；或用兩個不同的聚焦位置(FOCUS)分別用一半的曝光能量曝光以增加焦深(DOF-depth of focus)。所有這些兩次曝光技術均可提高光刻工藝的能力，得到了廣泛的研究。
但是兩次曝光技術的缺點是必須用兩塊掩模版分別對同一層曝光兩次，使曝光時間加倍，機器效率減半，因此會大大降低產(chǎn)量并提高成本，這是生產(chǎn)所不希望的；此外還有兩次曝光導致的對準問題也另人擔心。由于這些原因，兩次曝光技術仍然沒有成為實際大生產(chǎn)所采用的技術，而一直停留在實驗室階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種曝光時間少、曝光效率高的集成電路掩模版的曝光方法。提出的新曝光方法，在一次掃描曝光中完成普通曝光時要兩次掃描運動才能完成的兩個區(qū)域的曝光。
本發(fā)明提出的集成電路掩模版曝光方法是通過增加掃描長度的方法，在一次掃描曝光中完成多塊(即2塊以上，一般為2-4塊)以上普通掩模版的曝光區(qū)域。對兩次曝光技術來講，在一次掃描曝光中完成2個普通掩模版的曝光區(qū)域即可。同時上述2塊普通掩模版也可制成一塊特殊掩模版，特殊掩模版的長及面積應分別是2塊普通掩模版的長及面積之和，對應2次曝光的圖形。本發(fā)明在一次掃描曝光中如完成2塊普通掩模版的曝光區(qū)域，硅片的最大掃描距離和掩模版的最大掃描距離應是普通曝光臺和掩模版掃描距離的2-3倍。
對應于本發(fā)明的曝光方法，掃描曝光控制臺的掩模版掃描距離可設計為4mm-400mm、硅片掃描距離可設計為1mm-100mm、硅片掃描縫長度可設計為1mm-50mm。
附圖2表示了新的曝光方法在一次掃描運動中掃描長度8是普通曝光區(qū)10的掃描長度的2倍，掃描后曝光臺縱向步進9仍然與普通步進方式一致。在用新方法進行整片硅片曝光時，曝光臺的掃描后步進距離仍為普通曝光時一個區(qū)域10的長度和寬度，但曝光的起始位置比普通方法要向外一個小區(qū)。
附圖3圖示了在新方法中被加長了的掃描距離，新方法中使用的掩模版11沿方向12運動，而硅片3則沿方向13運動。新方法中所使用的特殊掩模版上有相當于兩塊普通掩模版大小的掩模圖形，分別是兩次曝光所需要的兩個圖形。
采用新的曝光方法，完成了全硅片的一次完整步進后，整個兩次曝光就都完成了，比普通兩次曝光要做兩個完整全硅片步進要少得多，而且避免了中間調(diào)整所需的時間。因此用新方法實現(xiàn)兩次曝光要比普通方式快得多。本發(fā)明大大降低了兩次曝光技術進入大生產(chǎn)的困難，具有廣闊的應用前景。


圖1是分步掃描系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明所建議的新的掃描方式；圖3表示新掃描方式中加長的掃描距離；
圖中標號分別是1是普通掩模版，2為光學鏡頭系統(tǒng)，3是硅片，4是曝光臺步進方向，5是掃描縫，6是掃描方向，7是掃描縫長度，8是新方法的一次硅片掃描距離，9是曝光臺縱向步進距離，10是普通方法的一次曝光區(qū)域，11是新方法使用的光刻版，12是光刻版運動方向，13曝光臺運動方向。
具體實施例方式
下面示例說明本發(fā)明的一種可能的實施過程，其目的是更好地解釋本發(fā)明的運用，而不應當理解為對本發(fā)明的限制。
1.載入掩模版并進行對準操作；2.載入硅片并進行對準操作、補償量計算并設置掃描距離、步進長度、掃描原點等有關參數(shù)；3.掃描雙區(qū)，步進單區(qū)對全片進行曝光；4.重復2-3完成所有硅片的曝光。
權利要求
1.一種集成電路掩模版的曝光方法，其特征是，通過增加掃描長度的方法，在一次掃描曝光中完成多塊普通掩模版的曝光區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成電路掩模版的曝光方法，其特征是在一次掃描曝光中完成2個普通掩模版的曝光區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求2所述的集成電路掩模版的曝光方法，其特征是，上述2塊普通掩模版制成一塊特殊掩模版，分別對應2次曝光的圖形。
4.一種實現(xiàn)權利要求1所述方法的掃描曝光控制臺，其特征是掩模版掃描距離為4mm-400mm，硅片掃描距離為1mm-100mm，硅片掃描縫長度為1mm-50mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路制造工藝中的光刻曝光技術領域，具體為一種一次掃描兩個普通曝光區(qū)域的曝光方法。為了擴展光學光刻技術的最小線寬、延長現(xiàn)有光刻設備的技術使用壽命，在關鍵層次采用兩次曝光技術是非常有吸引力的，但其代價是需要用兩塊版分別對同一層曝光兩次，使曝光時間加倍，機器效率減半，此外還有兩次曝光存在對準難的問題。因此兩次曝光技術仍然沒有為大生產(chǎn)所采用。為了提高兩次曝光的效率，本發(fā)明提出了一種新的曝光方法，具體是在一次掃描曝光中完成普通曝光時要兩次掃描才能完成的兩個區(qū)域的曝光。新的曝光方法大大提高了兩次曝光技術的工作效率，使其接近一次曝光從而能夠被用于大生產(chǎn)中，具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01L21/30GK1554988SQ20031012290
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月27日 優(yōu)先權日2003年12月27日
發(fā)明者姚峰英 申請人:上海華虹(集團)有限公司, 上海集成電路研發(fā)中心有限公司