雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)在第二硬掩模層形成多個(gè)淺槽，并在第二硬掩模層和第一硬掩模層形成多個(gè)深槽，由此形成淺槽和深槽間隔而設(shè)的深度不同的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以增強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，易于被采集到。本發(fā)明較佳地通過(guò)調(diào)整兩個(gè)硬掩模層的厚度，控制淺槽和深槽的深度，以使得淺槽和深槽在深度-信號(hào)強(qiáng)度正弦波一個(gè)周期波峰的兩側(cè)，并使其信號(hào)強(qiáng)度相同，以進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，更易于被采集到。本發(fā)明尤其適用于硬掩模厚度較小、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記深度有限的雙重圖形工藝情況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前光學(xué)光刻技術(shù)已達(dá)到22nm?14nm工藝節(jié)點(diǎn)，這對(duì)光刻精度提出了更高的要求，而作為投影光刻機(jī)核心部件之一的硅片及掩模對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其對(duì)準(zhǔn)精度是影響光刻精度的關(guān)鍵因素，而對(duì)準(zhǔn)速度、效率以及對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的靈活性亦將直接影響光刻機(jī)的另一關(guān)鍵指標(biāo)，產(chǎn)率。
[0003]所謂對(duì)準(zhǔn)，是指建立掩模與硅片之間精確的相對(duì)位置關(guān)系。對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，一般包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、標(biāo)記、信號(hào)探測(cè)和處理等四個(gè)部分。通過(guò)已公開(kāi)的相關(guān)專(zhuān)利及科技文獻(xiàn)可知，光刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)已從早期的明、暗場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)(GCA)發(fā)展到最新的同軸、離軸搭配，粗、精對(duì)準(zhǔn)混合的高精度光柵衍射對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。如ASML公司采用TIS對(duì)準(zhǔn)(同軸對(duì)準(zhǔn))+ATHENA對(duì)準(zhǔn)(離軸)間接實(shí)現(xiàn)掩模與硅片的對(duì)準(zhǔn)，而Nikon公司則根據(jù)工藝側(cè)重點(diǎn)的不同，開(kāi)發(fā)出FIA、LSA以及LIA等混合型光柵對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。這類(lèi)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的共性在于均采用位相光柵標(biāo)記以取代早期的光度式對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記以提高信噪比，并根據(jù)需要優(yōu)化選擇明場(chǎng)、暗場(chǎng)或相襯技術(shù)以提高對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的工藝適應(yīng)性。
[0004]其中，ASML光刻機(jī)套準(zhǔn)工藝所采用的是形成在襯底上的硅臺(tái)階光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(SPM, Scribeline Primary Marks)。在進(jìn)行光刻套準(zhǔn)時(shí)，采用中心頻率為633nm的紅色光或532nm的綠色光，根據(jù)硅臺(tái)階的光程差來(lái)捕捉光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。
[0005]然而，此方法在應(yīng)對(duì)雙重甚至多重圖形硬掩模的情況下，尤其是硬掩模厚度較小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瓶頸。由于刻蝕后形成的光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記臺(tái)階段差較小，降低了光刻對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的采樣收集強(qiáng)度，從而帶來(lái)兩次光刻的對(duì)準(zhǔn)不良。
[0006]圖1和圖2是現(xiàn)有技術(shù)中光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖，硅片自下而上包括襯底、第一硬掩模、第二硬掩模、抗反射層和光刻膠，現(xiàn)有方法是通過(guò)圖形化光刻膠直接刻蝕第一硬掩模和第二硬掩模，形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，由于每個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記深度相同，且當(dāng)兩層硬掩模厚度較小時(shí)，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的深度對(duì)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)度較弱。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的深度與對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)弱有一定的正弦波關(guān)系，如圖3所示，現(xiàn)有方法會(huì)使得設(shè)備難以采集到對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，影響光刻對(duì)準(zhǔn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，以解決雙重圖形光刻中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記信號(hào)較弱、難以被采集到的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其包括以下步驟:
[0009]步驟S01，提供硅片，其自下而上依次具有襯底、第一硬掩模層和第二硬掩模層；
[0010]步驟S02，第一次光刻刻蝕所述第二硬掩模層，使所述第二硬掩模層具有多個(gè)淺槽；[0011 ] 步驟S03，第二次光刻刻蝕相鄰淺槽中間的第二硬掩模層以及第一硬掩模層，形成多個(gè)深槽，所述淺槽與深槽間隔而設(shè)，形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；
[0012]步驟S04，對(duì)所述淺槽和深槽形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)信號(hào)采集。
[0013]進(jìn)一步地，所述淺槽的深度與深槽的深度在光刻對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度分別位于深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期中波峰的兩側(cè)。
[0014]進(jìn)一步地，所述淺槽的深度與深槽的深度為深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期波峰兩側(cè)的相同信號(hào)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的深度位置。
[0015]進(jìn)一步地，第一次光刻刻蝕中刻蝕停止于所述第一硬掩模層的頂面。
[0016]進(jìn)一步地，第二次光刻刻蝕中刻蝕停止于所述襯底的頂面。
[0017]進(jìn)一步地，第一次光刻刻蝕包括先涂布抗反射層和光刻膠。
[0018]進(jìn)一步地，第二次光刻刻蝕包括先涂布抗反射層和光刻膠，所述抗反射層填充所述淺槽。
[0019]本發(fā)明提供的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)在第二硬掩模層形成多個(gè)淺槽，并在第二硬掩模層和第一硬掩模層形成多個(gè)深槽，由此形成淺槽和深槽間隔而設(shè)的深度不同的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以增強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，易于被采集到。本發(fā)明較佳地通過(guò)調(diào)整兩個(gè)硬掩模層的厚度，控制淺槽和深槽的深度，以使得淺槽和深槽在深度-信號(hào)強(qiáng)度正弦波一個(gè)周期波峰的兩側(cè)，并使其信號(hào)強(qiáng)度相同，以進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，更易于被采集到。本發(fā)明尤其適用于硬掩模厚度較小、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記深度有限的雙重圖形工藝情況。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0021]圖1和圖2是現(xiàn)有技術(shù)中光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的形成示意圖；
[0022]圖3是對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的深度與對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)弱有一定的正弦波關(guān)系示意圖；
[0023]圖4至圖7是本發(fā)明光刻對(duì)準(zhǔn)方法的各步驟示意圖；
[0024]圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的深度與對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)弱有一定的正弦波關(guān)系不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]請(qǐng)同時(shí)參閱圖4至圖7，本實(shí)施例的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法包括以下步驟:
[0026]步驟S01，提供硅片，其自下而上依次具有襯底11、第一硬掩模層12和第二硬掩模層13，如圖4所示。
[0027]具體地，本步驟可采用本領(lǐng)域常規(guī)手段、材質(zhì)形成各層次。為了便于后續(xù)光刻刻蝕，本步驟還包括涂布第一抗反射層14和第一光刻膠15。
[0028]步驟S02，第一次光刻刻蝕第二硬掩模層13，使第二硬掩模層13具有多個(gè)淺槽2，如圖5所示。
[0029]具體地，本步驟可采用本領(lǐng)域常規(guī)手段進(jìn)行光刻和刻蝕等工藝。本步驟可通過(guò)先圖形化光刻膠，再將圖形轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層上，隨后去除殘留抗反射層和光刻膠。較佳地，本步驟的刻蝕停止于第一硬掩模層12的頂面。
[0030]步驟S03，第二次光刻刻蝕相鄰淺槽2中間的第二硬掩模層13以及第一硬掩模層12，形成多個(gè)深槽3，淺槽2與深槽3間隔而設(shè)，形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，如圖7所示。
[0031]具體地，本步驟可采用本領(lǐng)域常規(guī)手段進(jìn)行光刻和刻蝕等工藝。本步驟可先在步驟S02形成的淺槽上涂布第二抗反射層16和第二光刻膠17，第二抗反射層16填充淺槽2內(nèi)。本步驟可通過(guò)圖形化第二光刻膠，再將圖形轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層和第一硬掩模層上，隨后去除殘留抗反射層和光刻膠，如圖6所示。其中，為了形成淺槽和深槽間隔而設(shè)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，第二光刻膠圖形化后露出兩個(gè)相鄰淺槽2中間的第二硬掩模層13中間位置。較佳地，本步驟的刻蝕停止于襯底11的頂面。
[0032]步驟S04，對(duì)淺槽2和深槽3形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)信號(hào)采集。
[0033]其中，為了進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的信號(hào)，以更便于采集，淺槽的深度與深槽的深度在光刻對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度分別位于深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期中波峰的兩側(cè)，以同時(shí)獲得淺槽與深槽的最大對(duì)準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度。更佳地，淺槽的深度與深槽的深度為深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期波峰兩側(cè)的相同信號(hào)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的深度位置，如圖8所示，左圈代表淺槽(80nm左右深度)，右圈代表深槽(160nm左右深度)。
[0034]綜上，本發(fā)明提供的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)在第二硬掩模層形成多個(gè)淺槽，并在第二硬掩模層和第一硬掩模層形成多個(gè)深槽，由此形成淺槽和深槽間隔而設(shè)的深度不同的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以增強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的信號(hào)強(qiáng)度，易于被采集到。較佳地通過(guò)調(diào)整兩個(gè)硬掩模層的厚度，控制淺槽和深槽的深度，以使得淺槽和深槽在深度-信號(hào)強(qiáng)度正弦波一個(gè)周期波峰的兩側(cè)，并使其信號(hào)強(qiáng)度相同，以進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，更易于被采集到。本發(fā)明尤其適用于硬掩模厚度較小、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記深度有限的情況。
【權(quán)利要求】
1.一種雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟S01，提供硅片，其自下而上依次具有襯底、第一硬掩模層和第二硬掩模層； 步驟S02，第一次光刻刻蝕所述第二硬掩模層，使所述第二硬掩模層具有多個(gè)淺槽； 步驟S03，第二次光刻刻蝕相鄰淺槽中間的第二硬掩模層以及第一硬掩模層，形成多個(gè)深槽，所述淺槽與深槽間隔而設(shè)，形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記； 步驟S04，對(duì)所述淺槽和深槽形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)信號(hào)采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:所述淺槽的深度與深槽的深度在光刻對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度分別位于深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期中波峰的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:所述淺槽的深度與深槽的深度為深度-信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系圖中一個(gè)正弦波周期波峰兩側(cè)的相同信號(hào)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的深度位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:第一次光刻刻蝕中刻蝕停止于所述第一硬掩模層的頂面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:第二次光刻刻蝕中刻蝕停止于所述襯底的頂面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:第一次光刻刻蝕包括先涂布抗反射層和光刻膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形光刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于:第二次光刻刻蝕包括先涂布抗反射層和光刻膠，所述抗反射層填充所述淺槽。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104460243SQ201410852223
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】姚樹(shù)歆 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司