專(zhuān)利名稱(chēng)：多重曝光的方法
技術(shù)領(lǐng)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(lái)修正使用單一次曝光時(shí)，可能產(chǎn)生的曝光圖形失真的問(wèn)題。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體的工藝技術(shù)朝深亞微米(deep submicron)前進(jìn)的趨勢(shì)下，光掩膜圖案線復(fù)雜度日益增加，且對(duì)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(gè)光刻的技術(shù)發(fā)展，并不只與曝光設(shè)備有關(guān)，但卻與它有著密不可分的關(guān)系，參閱圖1所示，在整個(gè)曝光設(shè)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(dǎo)體基底18等，現(xiàn)今先進(jìn)VLSI光刻技術(shù)的研發(fā)，便大致以這五個(gè)類(lèi)別來(lái)區(qū)分。在加強(qiáng)分辨率的技術(shù)中各種形式的照明都可以應(yīng)用在特別適用的圖形范圍。例如現(xiàn)今技術(shù)對(duì)于密集線的圖形采用偏軸照明系統(tǒng)(off-axis illumination)來(lái)獲得較佳的景深。但是基于現(xiàn)有機(jī)臺(tái)每次只能夠有一種照明的選擇，對(duì)其他不適用于偏軸照明系統(tǒng)的圖形則會(huì)產(chǎn)生不良的影響。例如使用四孔式照明系統(tǒng)來(lái)對(duì)水平或垂直的光掩膜圖形進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體基底的曝光工藝時(shí)，能呈現(xiàn)極佳的曝光與景深效果，但是對(duì)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(lái)得差。
鑒于上述問(wèn)題，因此，本發(fā)明提出一種多重曝光的方法，它可以在不開(kāi)發(fā)新的材料，不使用新工藝機(jī)臺(tái)的前提下，利用光強(qiáng)度(intensity)與光學(xué)影像(aerial image)累積而成的效果，來(lái)達(dá)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(dǎo)體基底上時(shí)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(shí)至半導(dǎo)體基底時(shí)，因失真所導(dǎo)致的工藝成本的浪費(fèi)。
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(fù)雜度高的曝光機(jī)臺(tái)，即可進(jìn)行焦聚的調(diào)整，與曝光能量的修正，進(jìn)而可以補(bǔ)償機(jī)臺(tái)像差所造成的影響。
為達(dá)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(dǎo)體基底；然后在半導(dǎo)體基底上形成一光刻膠層；以一光掩膜對(duì)光刻膠層進(jìn)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(lái)對(duì)相同的光掩膜與光刻膠層進(jìn)行一第二次曝光工藝，來(lái)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(diǎn)。
本發(fā)明的有益效果通過(guò)多重曝光在無(wú)須研發(fā)新的材料，無(wú)須導(dǎo)入新的復(fù)雜度高的曝光機(jī)臺(tái)的情況下只進(jìn)行焦聚的調(diào)整，與曝光能量的修正，進(jìn)而可以補(bǔ)償機(jī)臺(tái)像差所造成的影響，達(dá)到有效提升光掩膜圖形轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體基底上時(shí)的分辨率與景深，從而避免因失真所導(dǎo)致的工藝成本增加的缺點(diǎn)。


圖1為一般的曝光設(shè)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(shí)施步驟流程示意圖。
圖6至圖9為本發(fā)明對(duì)四孔式照明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)不同角度后所能對(duì)應(yīng)的最佳化的曝光圖案的示意圖。
圖10至圖17為本發(fā)明對(duì)二孔式照明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)不同角度后所能對(duì)應(yīng)的最佳化的曝光圖案的示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10 光源12 照明系統(tǒng)14 光掩膜16 透鏡18 半導(dǎo)體基底具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)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(duì)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(jìn)行曝光為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
對(duì)用以提升密集線的景深的能力與曝光精確度來(lái)說(shuō)，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(dá)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(duì)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(duì)一光掩膜上的同時(shí)具有水平、垂直、呈45度角、呈135度角的圖形進(jìn)行曝光的工藝來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)然，其曝光設(shè)備的配置(請(qǐng)參閱圖1所示)在本發(fā)明中并無(wú)改變，不再贅述。
首先請(qǐng)參閱圖5所示，如步驟S1，先在半導(dǎo)體基底上涂布一光刻膠層，然后經(jīng)過(guò)曝光前烘烤(Pre-Exposure Bake)，接著將半導(dǎo)體基底送至黃光室進(jìn)行曝光，再如步驟S2，以一照明系統(tǒng)對(duì)光掩膜進(jìn)行第一次曝光，請(qǐng)參閱圖6所示，若此時(shí)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(jìn)行調(diào)整，就本實(shí)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(lái)對(duì)因前次照明系統(tǒng)(參閱圖6)無(wú)法精確曝光的呈現(xiàn)45度與135度角的圖案如圖9所示，進(jìn)行第二次曝光修正，這樣就可以通過(guò)光強(qiáng)度與光學(xué)影像累積的效果，從而得到一精確的圖案轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體基底的效果，進(jìn)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(diǎn)，并補(bǔ)償機(jī)臺(tái)像差所造成的影響。
當(dāng)然，本發(fā)明也可以使用二孔式的照明系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行多次的重復(fù)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(qǐng)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(duì)一光掩膜進(jìn)行曝光時(shí)，可針對(duì)光掩膜上的圖案，將二孔式照明系統(tǒng)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)與曝光量的調(diào)整來(lái)進(jìn)行多次的重復(fù)曝光，以修補(bǔ)單一次曝光所產(chǎn)生的景深與焦聚不足的缺點(diǎn)。
當(dāng)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(lái)改變焦聚與曝光能量，實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(lái)提升光掩膜圖案轉(zhuǎn)移到芯片上時(shí)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(fèi)，大幅度地提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
以上所述的實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本專(zhuān)利的范圍并不僅局限于上述具體實(shí)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(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多重曝光的方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底上形成一光刻膠層；以一光掩膜對(duì)所述光刻膠層進(jìn)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(duì)所述光刻膠層進(jìn)行一第二次曝光工藝。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)不同的照明系統(tǒng)所提供。
3.根據(jù)權(quán)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(guò)旋轉(zhuǎn)不同角度或改變曝光量所提供。
4.根據(jù)權(quán)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(quán)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(quán)利要求4所述的多重曝光的方法，其特征在于當(dāng)所述照明系統(tǒng)為二孔式照明系統(tǒng)時(shí)，還可依據(jù)曝光量與焦聚條件的需求，以所述光掩膜對(duì)所述光刻膠層進(jìn)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(guò)改變照明系統(tǒng)或旋轉(zhuǎn)原曝光時(shí)的照明系統(tǒng)來(lái)改變?cè)毓鈺r(shí)的曝光量與焦聚后，再進(jìn)行一次曝光，以修正單次曝光所可能引起的轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體基底的圖形曝光不良的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03F7/22GK1700102SQ20041001845
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者鄭銘仁, 傅國(guó)貴 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司