專利名稱：一種提高光刻工藝中焦深的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，特別是一種半導體光刻工藝的方法。
背景技術：
目前在半導體制造領域，光刻工藝是十分重要的工藝過程。隨著技術節(jié)點持續(xù)的 縮小，一些特定圖形曝光焦深變小的趨勢更加的迅速，使得光刻機的曝光難度增大，光刻工 藝窗口變小，保持光刻工藝穩(wěn)定性非常困難。隨著半導體器件集成度的提高，對投影光學系統(tǒng)分辨率的要求不斷提高。目前有 一些分辨率增強技術(RET)用于增大焦深，主要有四種，一種是在照明方式上，如采用離軸 照明；一種是調制光刻掩膜的相位，如采用相移掩膜(PSM)技術；一種是在掩膜圖形附近添 加輔助圖形，如添加襯線、散射條等光學臨近效應校正(OPC)技術。還有一種是采用浸液光 刻技術，即在投影光學系統(tǒng)最后一個光學表面和像面之間充滿一種高折射率的液體介質可 以提高投影光學系統(tǒng)的焦深。隨著技術節(jié)點到了 32納米甚至22納米時，由于現(xiàn)有浸沒式193nm光刻機的極限 分辨率只能達到45納米節(jié)點(如ASML公司1700i系列光刻機)，實現(xiàn)更小節(jié)點(如32納 米甚至22納米)光刻，應用雙重圖形技術(Double Patterning)就是十分有效的現(xiàn)實手 段。至此，雙重圖形技術就正式登上了歷史舞臺，它在提高分辨率和焦深方面發(fā)揮著越來越 大的作用。在光刻工藝中密集線條比孤立線條的焦深要大很多，而目前提高孤立線條焦深 的方法一般是應用輔助線條(Assist Feature)。Robertson在他的碩士論文中(Peter Robertson, ProximityEffects in Projection Lithography :A Case Study of the Perkin-Elmer "Micralign. "M. S. Thesis,U. C. Berkeley (Berkeley,California,1981))建 議在孤立線旁邊增加輔助的細線條，它們在曝光時不成像，可以減少孤立線的臨近效應。 該結論發(fā)表在1982年SPIE光刻會議上。但是應用輔助線條也具有一定的局限性，因為要使輔助線條不在光刻膠上成像， 必須使用比較大的曝光能量，這樣必然會增加OPC的工作量；另外添加了輔助線條的孤立 線條的焦深比密集線條的焦深還是小一些。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了使孤立線條的焦深與密集線條一樣大，同時減小OPC的工作 量，采用雙重曝光技術在密集線條上得到較大焦深的孤立線條。本發(fā)明一種提高光刻工藝中焦深的方法，包括如下步驟1)設計兩種掩膜圖形，分別具有密集線條和孤立線條；2)涂底(HMDS)，增加硅片表面的疏水性，去除表面水分；3)涂光刻膠，得到所需膜厚和均勻性的光刻膠層；4)軟烘，去除光刻膠中的溶劑，并釋放光刻膠中的應力，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性；
5)用密集線條的掩膜圖形在光刻膠上進行第一次曝光，曝出密集線條；6)用孤立線條的掩膜圖形進行第二次曝光，除去設計所不需要的其它密集線條， 只留下設計所要求的孤立線條；7)曝光后烘烤(PEB)，加速光酸催化作用，減小駐波效應；8)顯影，使得曝光、PEB得到的光酸與顯影液反應，得到所需要的孤立線圖形；9)后烘，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性，增加光刻膠抵抗蝕刻的能力。其中，第二次曝光時孤立線條的中心必須對準第一次曝光密集線條中的某一條線 條的中心。其中，孤立線條的寬度應小于等于密集線條的線條寬度與兩個間距的寬度和，大 于一條密集線條的線寬。使用本發(fā)明的光刻工藝方法，可以提高孤立線條的焦深，使得孤立線條焦深與密 集線條基本一致，節(jié)省輔助圖形設計，同時節(jié)省OPC的工作量。


圖1為本發(fā)明光刻工藝方法流程圖；圖2為本發(fā)明密集線條掩膜圖形；圖3為本發(fā)明孤立線條掩膜圖形。
具體實施例方式下面，結合附圖詳細描述根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明一種提高光刻工藝中焦深的方法，工藝流程如圖1所示，包括如下步驟1)在一塊掩膜上設計兩種圖形，分別為密集線條和孤立線條；2)涂底(HMDS)，增加硅片表面的疏水性，去除表面水分；3)涂光刻膠TOK P3232，得到所需膜厚(5000A)和均勻性(Range < 50A)的光刻 膠層；4)軟烘(110C60S)，去除光刻膠中的溶劑，并釋放光刻膠中的應力，增加光刻膠的 熱穩(wěn)定性；5)用密集線條圖形區(qū)在光刻膠上進行第一次曝光，按照常規(guī)工藝曝出密集線條；6)用孤立線條圖形區(qū)在光刻膠上進行第二次曝光，除去設計所不需要的其它密集 線條，只留下設計所要求的孤立線條；7)曝光后烘烤(PEB，110C60Q，加速光酸催化作用，減小駐波效應；8)顯影，使得曝光、PEB得到的光酸與顯影液反應，得到所需要的孤立線圖形；9)后烘，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性，增加光刻膠抵抗蝕刻的能力。本發(fā)明使用的密集線條及孤立線條圖形設計如圖2和圖3所示。密集線條圖形采 用LINE/SPACE為150/150nm的密集線條，孤立線條圖形采用線寬為430nm的孤立線條圖 形。假設密集線條線寬是L，孤立線條線寬是M，兩條密集線條之間的間距是S，對準精度是 A，則L < M < = 2S+L，考慮到對準精度，則可更精確表示為L+2A < M < = 2S+L-2A，具體的 孤立線條線寬跟對準精度和最終在硅片上所需的線條寬度是相關的。具體曝光時，第二次 曝光必須使得孤立線條的中心對準第一次曝光密集線條中的某一條線條的中心，使得只留下這對準的一線條。對準精度越小越好，如果用兩塊掩膜，則需要保證掩膜對準精度。目前 實驗中的對準方式是把兩種圖形做在一塊掩膜上，這樣的對準精度能達到2nm左右。曝光的結果以150nm+/-15為關鍵尺寸(⑶)規(guī)格，則單次曝光密集線條的焦深DOF為0. 5um ；
曝光寬容度EL > 10% ；而雙重曝光的DOF也為0. 5um ；EL >10%。以上結果說明雙重曝光能使得孤立線條的DOF與密集線條的DOF基本一致。本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本 發(fā)明的技術方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領域技術人員依本發(fā)明的構思通過邏輯分析、 推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發(fā)明的范圍之內。
權利要求
1.一種提高光刻工藝中焦深的方法，包括如下步驟1)設計兩種掩膜圖形，分別具有密集線條和孤立線條；2)涂底(HMDS)，增加硅片表面的疏水性，去除表面水分；3)涂光刻膠，得到所需膜厚和均勻性的光刻膠層；4)軟烘，去除光刻膠中的溶劑，并釋放光刻膠中的應力，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性；5)用密集線條的掩膜圖形在光刻膠上進行第一次曝光，曝出密集線條；6)用孤立線條的掩膜圖形進行第二次曝光，除去設計所不需要的其它密集線條，只留 下設計所要求的孤立線條；7)曝光后烘烤(PEB)，加速光酸催化作用，減小駐波效應；8)顯影，使得曝光、PEB得到的光酸與顯影液反應，得到所需要的孤立線圖形；9)后烘，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性，增加光刻膠抵抗蝕刻的能力。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于第二次曝光時孤立線條的中心對準第一次 曝光密集線條中的某一條線條的中心。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于孤立線條的寬度應小于等于密集線條的線 條寬度與兩個間距的寬度和，大于一條密集線條的線寬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高光刻工藝中焦深的方法，首先對光刻膠進行曝光得到密集線條，然后利用特制掩膜圖形進行第二次曝光，曝去其他不需要的線條，留下孤立線條，得到的孤立線條的焦深與密集線條一樣大。使用這種方法可以提高線條的焦深，同時節(jié)省很多光學臨近效應校正技術OPC的工作量。
文檔編號G03F7/00GK102117012SQ20091024763
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者段立峰, 蔡燕民, 聞人青青 申請人:上海微電子裝備有限公司