CN107037696B - 提高套刻精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种提高套刻精度的方法，包括：提供复合掩膜版，所述复合掩膜版包括镜像对称的第一光刻图形和第二光刻图形；以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺；以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向。本发明中，第一次光刻工艺和第二次光刻工艺过程中图形膨胀的方向相同，便于第一次光刻图形与第二光刻图形的对位，提高套刻精度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种提高逃课精度的方法。
背景技术
光刻的套刻精度是衡量光刻工艺的关键参数之一，它是指硅片上上下两层图形之间的偏移量，套刻精度的好坏将直接影响最终产品的性能。影响套刻精度的因素很多，包括：光刻工艺之外的热处理过程、薄膜生长的质量、硅片变形以及光刻工艺本身的套刻标记的好坏、光刻机对准方式、光刻机镜头受热膨胀以及掩膜版受热膨胀等。
在实际的曝光过程中，掩膜版经过深紫外光线照射之后，会受热而产生热膨胀效应，如图1所示，虚线部分为受热膨胀后的掩膜版示意图，掩膜版的热膨胀将直接影响硅片上的图形质量，进而影响上下两层图形的套刻精度。通常来说，对于掩膜版的热膨胀，可以通过光刻机的成像系统进行补正，以修正掩膜版的热膨胀对于图形畸变的影响，从而减小对套刻精度的影响，但是这种补正的方法，只适合于热膨胀方向一致的掩膜版，即只对单层掩膜版有效。但在实际的生产和研发过程中，为了节省掩膜版的成本，经常会使用二合一掩膜版，所谓二合一掩膜版，即每块掩膜版上左右或上下分布有两个光刻图形，如图2a或2b所示的第一光刻图形101和第二光刻图形102，通常第一光刻图形101和第二光刻图形102的图形方向一致。对于这种二合一掩膜版，在分别进行第一光刻图形101和第二光刻图形102曝光时，每次只是掩膜版的一半被曝光而受热膨胀，而另一半因未曝光而不会产生热膨胀，因此第一光刻图形101和第二光刻图形102曝光后产生的热膨胀形状不一样，如图3a、3b所示，其中图3a表示第一光刻图形曝光后产生的热膨胀情况，因为只是掩膜版的上半部分受热，而下半部分未受热，因此产生了倒梯形形状111，同理，图3b表示第二光刻图形曝光后产生的热膨胀情况，是一正梯形形状112，第一光刻层101和第二光刻层102的不同膨胀形状导致形成于硅片上的光刻胶图形产生畸变的方向也就不一样，当第一光刻图形101和第二光刻图形102之间需要实现对准时，如图4所示，第一光刻图形热膨胀后的倒梯形形状111和第二光刻图形热膨胀后的正梯形形状112无法完全重合在一起，从而影响第一光刻图形101和第二光刻图形102的套刻精度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种提高套刻精度的方法，提供复合掩膜版进行两次光刻的套刻精度。
为了实现上述目的，本发明一种提高套刻精度的方法，包括：
提供复合掩膜版，所述复合掩膜版包括镜像对称的第一光刻图形和第二光刻图形；
以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺；
以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向。
进一步的，所述第一光刻图形与所述第二光刻图形在水平方向或竖直方向上成镜像对称。
进一步的，以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺的步骤包括：以所述第一光刻图形为掩膜进行曝光、显影，形成具有第一光刻图形的衬底；以所述第一光刻图形为掩膜刻蚀所述衬底，形成具有第一光刻图形的刻蚀层。
进一步的，还包括：曝光过程中，对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变。
进一步的，进行第一次光刻工艺之后还包括：离子注入、薄膜生长工艺。
进一步的，以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺的步骤包括：以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行曝光、显影，形成具有第二光刻图形的衬底，所述衬底上的第二光刻图形与第一光刻图形同向。
进一步的，还包括：曝光过程中，以具有第一光刻图形的刻蚀层为对准和套刻目标。
进一步的，还包括：曝光过程中，对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变。
进一步的，翻转的所述第二光刻图形的步骤包括：旋转和/或翻转所述复合掩膜版；或改变光刻机成像系统；或通过两者相结合的方式来实现。
进一步的，在光刻机成像系统中增加至少一块镜头或镜片。
与现有技术相比，本发明的提高套刻精度的方法具有以下有益效果：
本发明中，以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺，以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，使得第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向，从而第一次光刻工艺和第二次光刻工艺过程中图形膨胀的方向相同，便于第一次光刻图形与第二光刻图形的对位，提高套刻精度。
附图说明
图1为现有技术中光刻图形热膨胀的示意图；
图2a～图2b为现有技术中二合一掩膜版的结构示意图；
图3a为现有技术中第一光刻图形热膨胀的示意图；
图3b为现有技术中第二光刻图形热膨胀的示意图；
图4为现有技术中第一光刻图形与第二光刻图形对位的示意图；
图5为本发明中提高套刻精度方法的流程图；
图6a为本发明一实施例中复合掩膜版的结构示意图；
图6b为本发明另一实施例中复合掩膜版的结构示意图；
图7a为本发明一实施例中第一光刻图形热膨胀后形成第三光刻图形的示意图；
图7b为本发明一实施例翻转的第二光刻图形热膨胀后形成第四光刻图形的示意图；
图8为本发明一实施例中在光学成像系统中增加镜头或镜片的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的提高套刻精度的方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种提高套刻精度的方法，包括：提供复合掩膜版，所述复合掩膜版包括镜像对称的第一光刻图形和第二光刻图形；以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺；以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向。本发明中，第一次光刻工艺和第二次光刻工艺过程中图形膨胀的方向相同，便于第一次光刻图形与第二光刻图形的对位，提高套刻精度。
以下结合附图对本发明提高套刻精度的方法进行具体说明。
参考图5所示，本发明中提高套刻精度的方法包括以下步骤：
执行步骤S1，参考图6a所示，提供复合掩膜版，所述复合掩膜版包括镜像对称的第一光刻图形201和第二光刻图形202，所述第一光刻图形201与所述第二光刻图形202在竖直方向上成镜像对称。当然，在本发明的其他实施例中，所述第一光刻图形201与所述第二光刻图形202在水平方向上成镜像对称，参考图6b所示。
执行步骤S2，以所述第一光刻图形201为掩膜进行第一次光刻工艺，具体的，以所述第一光刻图形201为掩膜进行第一次光刻工艺的步骤包括：参考图7a所示，以所述第一光刻图形201为掩膜进行曝光、显影，形成具有第三光刻图形211的衬底，第一次光刻工艺过程中的曝光过程中，还包括：对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变的过程；接着，以所述第三光刻图形211为掩膜刻蚀所述衬底，形成具有第三光刻图形211的光刻层。进一步的，进行第一次光刻工艺之后还包括：离子注入、薄膜生长工艺等。
执行步骤S3，以翻转后的所述第二光刻图形202为掩膜进行第二次光刻工艺，第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向。具体的，以翻转后的所述第二光刻图形202为掩膜进行第二次光刻工艺的步骤包括：参考图7b所示，以翻转后的所述第二光刻图形202为掩膜进行曝光、显影，形成具有翻转后的第四光刻图形212的衬底，所述衬底上的翻转后的第四光刻图形212与第三光刻图形211同向，本发明中翻转所述第二光刻图形202的步骤包括：旋转和/或翻转所述复合掩膜版；或改变光刻机成像系统；或通过两者相结合的方式来实现。参考图8所示，在光刻机成像系统中增加至少一块镜头或镜片，以翻转所述第二光刻图形202。第二次光刻工艺的曝光过程中，还包括：对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变的过程；接着，以所述翻转后的第四光刻图形212为掩膜刻蚀所述衬底，形成具有翻转后的第四光刻图形212的光刻层。
需要说明的是，以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，使得第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向，从而第一次光刻工艺和第二次光刻工艺过程中图形膨胀的方向相同，第二次光刻工艺的曝光过程中，以具有第一光刻图形的刻蚀层为对准和套刻目标，便于第二次光刻图形与第一光刻图形的对位，提高套刻精度。
综上所述，本发明提供的提高套刻精度的方法中，以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺，以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，使得第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向，从而第一次光刻工艺和第二次光刻工艺过程中图形膨胀的方向相同，便于第一次光刻图形与第二光刻图形的对位，提高套刻精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种提高套刻精度的方法，其特征在于，包括：
提供复合掩膜版，所述复合掩膜版包括镜像对称的第一光刻图形和第二光刻图形；
以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺；
以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺，第一次光刻工艺与第二次光刻工艺形成的图形同向。
2.如权利要求1所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，所述第一光刻图形与所述第二光刻图形在水平方向或竖直方向上成镜像对称。
3.如权利要求1所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，以所述第一光刻图形为掩膜进行第一次光刻工艺的步骤包括：以所述第一光刻图形为掩膜进行曝光、显影，形成具有第三光刻图形的衬底；以所述第三光刻图形为掩膜刻蚀所述衬底，形成具有第三光刻图形的刻蚀层。
4.如权利要求3所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，还包括：曝光过程中，对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变。
5.如权利要求3所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，进行第一次光刻工艺之后还包括：离子注入、薄膜生长工艺。
6.如权利要求3所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行第二次光刻工艺的步骤包括：以翻转的所述第二光刻图形为掩膜进行曝光、显影，形成具有第四光刻图形的衬底，所述衬底上的第四光刻图形与第三光刻图形同向。
7.如权利要求6所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，还包括：曝光过程中，以具有第一光刻图形的刻蚀层为对准和套刻目标。
8.如权利要求6所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，还包括：曝光过程中，对所述复合掩膜版的热膨胀进行补偿修正，以减小图形畸变。
9.如权利要求6所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，翻转的所述第二光刻图形的步骤包括：旋转和/或翻转所述复合掩膜版；或改变光刻机成像系统；或通过两者相结合的方式来实现。
10.如权利要求9所述的提高套刻精度的方法，其特征在于，在光刻机成像系统中增加至少一块镜头或镜片。
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