專利名稱：提高光刻套刻精度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體制造的光刻工藝。
背景技術：
在半導體制造中，光刻工藝是實現(xiàn)設計圖形向硅片轉移的必要步驟。 通常的半導體器件都需要在硅片上進行多次光刻(套刻)才能形成。即使
對于最簡單的器件，也需要3 10次光刻。對于硅片不同層的多次光刻， 如何保證層與層之間的套刻精度是光刻工藝的關鍵性問題之一，它直接制 約了半導體制造的工藝水平。
請參閱圖l，這是硅片多層光刻的示意圖。其中，當前層10是直接通 過光刻工藝所產(chǎn)生的圖形，被對準層20是已經(jīng)通過成膜、光刻、刻蝕等工 藝形成的圖形，套刻精度則以兩層圖形中心之間的偏差A來表征。
實際測量時，當前層10的圖形具有上凸的臺階11，臺階高度為dl。 被對準層20的圖形具有下凹的臺階21，臺階高度為d2。臺階11的一側邊 緣與臺階21的同側邊緣的間距為a，臺階11的另一側邊緣與臺階21的同 側邊緣的間距為b，偏差A以(a-b) /2計算得到。
要準確測量圖形邊緣，當前層10和被對準層20的圖形需要具有一定 的圖形強度。圖形強度主要由以下物理量決定n*d/A。其中n為圖形環(huán) 境的折射率，d為圖形的臺階高度，A為測量光的波長。
上述各物理量中，折射率n和波長入通常無法改變，而臺階高度d則受限于工藝流程也無法改變。當前層io的圖形是直接光刻形成，臺階高度dl —般很大(在0.2um至lO"m之間)。被對準層20的圖形是通過之前的成膜、光刻、刻蝕等工藝形成，臺階高度d2—般不大(在0.01um至0.5um之間)。因此當前層10的圖形具有很好的圖形強度，可以準確測量其邊緣。而被對準層20的圖形具有很低的圖形強度，無法準確測量其邊緣。因此對于多層光刻工藝，當存在某層圖形的臺階高度d很小時，很難保證其套刻精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種提高光刻套刻精度的方法，同
時對現(xiàn)有工藝的影響盡可能降低。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提高光刻套刻精度的方法包括如下步驟第1步，在己有被對準層圖形的硅片上，以光刻工藝形成當前層圖形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充層，所述填充層至少將被
對準層的圖形完全覆蓋；
第3步，測量并計算當前層與被對準層之間的套刻精度；第4步，曝光和/或顯影，去除填充層。
本發(fā)明通過在硅片上旋涂一填充層，增大了圖形環(huán)境的折射率n (空氣的折射率為1)，增強了圖形強度，從而提高測量圖形邊緣的準確度。本發(fā)明可以保證硅片多層光刻時層與層之間的套刻精度，同時對現(xiàn)有工藝的影響盡可能降低。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1是現(xiàn)有的測量硅片多層光刻的套刻精度的示意圖2是本發(fā)明提高光刻套刻精度的方法流程圖3是本發(fā)明測量硅片國層光刻的套刻精度的示意圖。
圖中附圖標記為lO-當前層；11-當前層圖形的臺階；20-被對準層；
21-被對準層圖形的臺階；30-填充層。
具體實施例方式
請參閱圖2和圖3，本發(fā)明提高光刻套刻精度的方法包括如下步驟
第1步，在已有被對準層20的圖形的硅片上，涂光刻膠、曝光、顯影，
以光刻工藝形成當前層10的圖形；
其中，當前層10是僅由光刻工藝形成的，被對準層20的圖形是通過 之前的成膜、光刻、刻蝕等工藝形成的。如圖3所示，當前層10的圖形具 有上凸的臺階11，臺階高度為dl。被對準層20的圖形具有下凹的臺階21, 臺階高度為d2。
第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充層30，填充層30至少將被 對準層20的圖形完全覆蓋；
被對準層20的圖形強度為i^d/入，填充層30的折射率大于1，即大 于未旋涂填充層30時空氣的折射率，因此本步驟可以增強被對準層20的 圖形強度。
填充層30也可以再將當前層10的圖形完全覆蓋，這樣也 以再增強 當前層10的圖形強度。第3步，測量并計算當前層10與被對準層20之間的套刻精度；
首先測量臺階11的一側邊緣與臺階21的同側邊緣的間距為a，再測量臺階11的另一側邊緣與臺階21的同側邊緣的間距為b，最后計算套刻精度A二(a-b)/2。
第4步，曝光和/或顯影，去除填充層30。
可以優(yōu)先選擇無須曝光、僅通過顯影即可去除的填充層30的材料，這樣可以方便后續(xù)的去除填充層30的第4步。
在實際生產(chǎn)中，填充層30可以選擇負性光刻膠或可溶性抗反射材料。
本發(fā)明增加了旋涂填充層30和去除填充層30的步驟，這有可能導致被對準層20和/或當前層10的圖形的關鍵尺寸發(fā)生變化。為此，本發(fā)明提供如下方法選擇填充層的材料
所述方法的第1步還包括測量被對準層20和/或當前層10的圖形的
關鍵尺寸C (假設C是被對準層20的最小特征尺寸)；
所述方法還包括第5步，再測量被對準層20和/或當前層10的圖形的關鍵尺寸c。
所述方法的第2步中選取不同的填充層材料，重復所述方法的第1歩至第5步，比較第1步和第5步所測量的兩個關鍵尺寸c的變化，將導致對準層20和/或當前層10的圖形的關鍵尺寸c變化最小的填充層30的材料作為優(yōu)選的填充層30的材料。(理想情況下，c應保持不變)這樣，本發(fā)明所述方法可以對現(xiàn)有工藝的影響降到最小。
值得注意的是，實際測量套刻精度時，直接通過光刻形成的最上層與通過成膜、光刻、刻蝕等工藝形成的最下層之間可能還存在中間層。中間 層也是通過成膜、光刻、刻蝕等工藝形成的圖形。中間層可能是透明的， 也可能是不透明的。如果中間層是透明的，那么中間層與最下層的組合視 作為本發(fā)明所述方法中的被對準層20。如果中間層是不透明的，那么中間
層即視作為本發(fā)明所述方法中的被對準層20。也就是說，被對準層20始終
是不透明的、且已經(jīng)通過成膜、光刻、刻蝕等工藝形成的圖形。
綜上所述，本發(fā)明通過在硅片上旋涂一填充層30，改變了圖形環(huán)境的 折射率n，從而增強了圖形強度，使得準確測量臺階高度很低的圖形成為可 能。因此，本發(fā)明所述方法可以確保硅片多層光刻(套刻)的套刻精度， 同時對現(xiàn)有工藝的前后步驟的影響盡可能降低。
權利要求
1.一種提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法包括如下步驟第1步，在已有被對準層圖形的硅片上，以光刻工藝形成當前層圖形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充層，所述填充層至少將被對準層的圖形完全覆蓋；第3步，測量并計算當前層與被對準層之間的套刻精度；第4步，曝光和/或顯影，去除填充層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法的第l步還包括測量被對準層圖形的關鍵尺寸；所述方法還包括第5步，再測量被對準層圖形的關鍵尺寸。
3. 根據(jù)權利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法的第4步中，僅通過顯影，去除所述填充層。
4. 根據(jù)權利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述填充層的材料為負性光刻膠。
5. 根據(jù)權利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述填充層的材料為可溶性抗反射材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高光刻套刻精度的方法，包括如下步驟第1步，在已有被對準層圖形的硅片上，以光刻工藝形成當前層圖形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充層，所述填充層至少將被對準層的圖形完全覆蓋；第3步，測量并計算當前層與被對準層之間的套刻精度；第4步，曝光和/或顯影，去除填充層。本發(fā)明通過在硅片上旋涂一填充層，增大了圖形環(huán)境的折射率n，增強了圖形強度，從而保證硅片多層光刻時層與層之間的套刻精度。
文檔編號G03F7/20GK101661224SQ200810043750
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者雷 王 申請人:上海華虹Nec電子有限公司