專利名稱:正四極照明曝光方法及其裝置的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路制造工藝中的光刻技術(shù)，特別是關(guān)于一種采用正四極照明的曝光方法及其裝置。
背景技術(shù)：
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(jìn)CMOS工藝中晶體管柵極的長(zhǎng)度已小于0.1微米。特征線寬的不斷縮小導(dǎo)致了芯片集成度的大幅度提高，但也給光學(xué)光刻工藝帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。
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(xué)光刻的替代方法，但因成本、速度以及掩模版制造上的困難，目前還都難以和光學(xué)光刻方法相抗衡，在所有的實(shí)際大生產(chǎn)中都仍然采用光學(xué)光刻的方法。
為了擴(kuò)展光學(xué)光刻技術(shù)的最小線寬、延長(zhǎng)現(xiàn)有光刻設(shè)備的技術(shù)使用壽命，在關(guān)鍵層次采用兩次曝光技術(shù)是非常有吸引力的。兩次曝光有多種方式，例如一次強(qiáng)交替式移相掩模以得到細(xì)線條，再加一次多余線條修剪曝光；或者用兩極照明方式分別對(duì)橫方向的線條和縱方向的線條曝光；或者將一層掩模版分解為周期更大的兩個(gè)掩模版以減小分辨率上的難度；或用兩個(gè)不同的聚焦位置分別用一半的曝光能量曝光以增加焦深。所有這些兩次曝光技術(shù)均可提高光刻工藝的能力，得到了廣泛的研究。
其中兩極照明方式是提高光刻分別率的有效手段，其原理如圖1所示。對(duì)掩模版1上面的水平線條組2，采用兩極照明方式(即在光刻機(jī)鏡頭的等效光接收區(qū)域3內(nèi)用兩個(gè)相對(duì)的光刻機(jī)照明系統(tǒng)等效光源4進(jìn)行曝光)并選用優(yōu)化的兩極間的間距，此參數(shù)組合可以大大提高光刻的分辨率并擴(kuò)大工藝窗口。
但是兩次曝光技術(shù)的缺點(diǎn)是必須用兩塊掩模版分別對(duì)同一層曝光兩次，使曝光時(shí)間加倍，機(jī)器效率減半，因此會(huì)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(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題也令人擔(dān)心。由于這些原因，兩次曝光技術(shù)仍然沒(méi)有成為實(shí)際大生產(chǎn)所采用的技術(shù)，而一直停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種正四極照明的曝光方法以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化了兩次曝光的工作流程，提高兩次曝光的效率。
為實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種正四極照明的曝光方法，用不變化參數(shù)的正四極照明連續(xù)掃描兩塊掩模版，所述兩塊掩模版的圖形分別為圖形的縱向線條和橫向線條。
其中，該所述的正四極照明的曝光方法包括以下步驟a.將掩模版圖形分解成互相垂直的線條并分別做在兩塊掩模版上；b.根據(jù)兩塊掩模版曝光圖形的要求設(shè)置正四極照明的兩極參數(shù)和光源形狀；c.對(duì)兩塊掩模版進(jìn)行連續(xù)掃描的兩圖形曝光。
所述的正四極照明是指橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直。所述的兩塊掩模版圖形組成一塊長(zhǎng)掩模版，曝光設(shè)備掃描整個(gè)長(zhǎng)掩模版。所述的等效光源的形狀是圓形、一段圓弧、一段圓環(huán)中的一種或幾種。
為實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種正四極照明的曝光裝置，橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直的四個(gè)等效光源；一塊長(zhǎng)掩模版，其上的相鄰兩個(gè)部分分別為掩模版圖形分解成的橫向線條和縱向線條。
所述的等效光源的形狀是圓形、一段圓弧、一段圓環(huán)中的一種或幾種。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)分解曝光圖形，采用正四極照明，簡(jiǎn)化了兩次曝光的掃描復(fù)雜程度，提高兩次曝光的效率。
圖1是兩極照明的原理示意圖；圖2是使用兩次兩極曝光完成一層光刻的原理示意圖；圖3是連續(xù)掃描兩圖形曝光中運(yùn)用兩極照明的困難之處的示意圖；圖4是本發(fā)明的正四極照明的曝光方法的示意圖；圖5是光刻機(jī)照明系統(tǒng)的等效光源的形狀示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作更為詳細(xì)的解釋首先請(qǐng)參閱圖2，圖2是使用兩次兩極曝光完成一層光刻的原理示意圖。通常的掩模版上即有水平線條又有垂直線條，為實(shí)現(xiàn)兩極照明則需要如圖2所示。對(duì)于掩模版上的水平和垂直線條組5，可以將5分解為垂直線條組6和水平線條組7并分別做在兩塊掩模版上，然后對(duì)6采用兩等效光源4在水平方向的照明系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行曝光，而對(duì)7采用兩等效光源4在垂直方向的照明系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行曝光，這就需要進(jìn)行兩次曝光。
圖3說(shuō)明了在連續(xù)掃描兩圖形曝光中運(yùn)用兩極照明的困難之處。將分解成垂直線條組6和水平線條組7的兩光刻圖形放在長(zhǎng)掩模版上并沿連續(xù)掃描的掃描方向8進(jìn)行掃描曝光，水平線條7需要垂直方向的兩等效光源4而垂直線條6需要水平方向的兩等效光源4。如果將光刻機(jī)的照明系統(tǒng)設(shè)置成兩極照明方式，則必須在連續(xù)掃描的過(guò)程中改變照明系統(tǒng)，這在高速掃描系統(tǒng)中是非常困難的，即使能夠?qū)崿F(xiàn)也會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)換照明系統(tǒng)的時(shí)間而大大降低系統(tǒng)的速度，所以是不可取的。
為了在連續(xù)掃描兩圖形曝光技術(shù)中使用兩極照明的好處，本發(fā)明提出圖4所示的方案。它用正四極照明的方式實(shí)現(xiàn)了連續(xù)掃描曝光中的兩次兩極照明，其實(shí)質(zhì)是用不變化參數(shù)的正四極照明連續(xù)掃描兩塊掩模版，該兩塊掩模版的圖形分別為圖形的縱向線條和橫向線條，從而使得對(duì)每一塊掩模版圖形而言實(shí)現(xiàn)了兩極照明。
如圖4將光刻機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)置為正四極照明，即橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直，用此設(shè)置掃描整個(gè)長(zhǎng)掩模版，不做任何參數(shù)變化的調(diào)整。用于連續(xù)掃描的兩塊掩模版圖形其中一塊上是沿水平方向的線條7，這時(shí)正四極照明的縱方向的兩極實(shí)現(xiàn)了對(duì)線條組7的曝光，而橫方向的兩極對(duì)水平線條不起作用；在另一塊上是沿垂直方向的線條組6，這時(shí)正四極照明的橫方向的兩極實(shí)現(xiàn)了對(duì)線條組6的曝光，而縱方向的兩極對(duì)垂直線條不起作用。這樣就完成了兩次兩極照明。
正四極照明的等效光源的形狀如圖5所示，它的典型形狀是圓形4或圓環(huán)的一段9，也可以是根據(jù)產(chǎn)品要求而專門(mén)設(shè)計(jì)的特殊的等效光源形狀，10是其中的一種。
本發(fā)明使用長(zhǎng)掩模版連續(xù)掃描可以提高兩次曝光的效率，但在運(yùn)用兩次兩極照明時(shí)存在需要改變照明系統(tǒng)設(shè)置的問(wèn)題。本發(fā)明的正四極照明的曝光方法的本質(zhì)是用不改變照明系統(tǒng)參數(shù)的正四極照明做連續(xù)掃描，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每塊掩模版圖形的兩極照明。
下面示例說(shuō)明本發(fā)明的一種可能的實(shí)施過(guò)程，其目的是更好地解釋本發(fā)明的運(yùn)用，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
1.對(duì)分解成兩方向的兩圖形長(zhǎng)掩模版，根據(jù)上面主要的線條組的周期計(jì)算優(yōu)化的兩極參數(shù)設(shè)置；2.將光刻機(jī)的照明系統(tǒng)設(shè)置成正四極照明方式；3.將同一方向的兩極的參數(shù)設(shè)為上面計(jì)算得到的優(yōu)化的兩極參數(shù)；4.根據(jù)所曝光圖形的要求選擇相應(yīng)的等效光源的形狀，如圓形或部分環(huán)形；5.按上述照明系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行連續(xù)掃描的兩圖形曝光。
根據(jù)以上介紹可以不難得出，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思想，還可以設(shè)計(jì)一種正四極照明的曝光裝置，其包括橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直的四個(gè)等效光源；一塊長(zhǎng)掩模版，其上的相鄰兩個(gè)部分分別為掩模版圖形分解成的橫向線條和縱向線條。采用這樣的曝光裝置，依據(jù)本發(fā)明的曝光方法可以實(shí)現(xiàn)高效率的兩次曝光，使這一技術(shù)更具實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。
以上介紹的僅僅是基于本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施例，并不能以此來(lái)限定本發(fā)明的范圍。任何對(duì)本發(fā)明的方法作本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)熟知的步驟的替換、組合、分立，以及對(duì)本發(fā)明實(shí)施步驟作本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)熟知的等同改變或替換均不超出本發(fā)明的揭露以及保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種正四極照明的曝光方法，其特征在于用不變化參數(shù)的正四極照明連續(xù)掃描兩塊掩模版，所述兩塊掩模版的圖形分別為圖形的縱向線條和橫向線條。
2.如權(quán)利要求
1所述的正四極照明的曝光方法，其特征在于所述的正四極照明的曝光方法包括以下步驟a.將掩模版圖形分解成互相垂直的線條并分別做在兩塊掩模版上；b.根據(jù)兩塊掩模版曝光圖形的要求設(shè)置正四極照明的兩極參數(shù)和光源形狀；c.對(duì)兩塊掩模版進(jìn)行連續(xù)掃描的兩圖形曝光。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的正四極照明的曝光方法，其特征在于所述的正四極照明是指橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直。
4.如權(quán)利要求
2所述的正四極照明的曝光方法，其特征在于所述的兩塊掩模版圖形組成一塊長(zhǎng)掩模版，曝光設(shè)備掃描整個(gè)長(zhǎng)掩模版。
5.如權(quán)利要求
1或2所述的正四極照明的曝光方法，其特征在于所述的等效光源的形狀是圓形、一段圓弧、一段圓環(huán)中的一種或幾種。
6.一種正四極照明的曝光裝置，其特征在于它包括橫方向的兩極等效光源與縱方向的兩極等效光源互相垂直的四個(gè)等效光源；一塊長(zhǎng)掩模版，其上的相鄰兩個(gè)部分分別為掩模版圖形分解成的橫向線條和縱向線條。
7.如權(quán)利要求
6所述的正四極照明的曝光裝置，其特征在于所述的等效光源的形狀是圓形、一段圓弧、一段圓環(huán)中的一種或幾種。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種正四極照明的曝光方法，用不變化參數(shù)的正四極照明連續(xù)掃描兩塊掩模版，所述兩塊掩模版的圖形分別為圖形的縱向線條和橫向線條。本發(fā)明簡(jiǎn)化了兩次曝光的工作流程，提高兩次曝光的效率。
文檔編號(hào)G03F7/00GK1996146SQ200510003375
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者姚峰英 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司, 上海華虹(集團(tuán))有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan