光刻系统和光刻方法技术方案

本公开涉及一种光刻系统，包括光源、掩膜板、透镜和衬底台。光源被配置为提供光。掩膜板具有预定图案并被配置为基于预定图案遮挡光的至少一部分。透镜被配置为用经遮挡的光投影出预定图案的像。衬底台被配置为支撑衬底并使得预定图案的像被投影到衬底上的光刻胶中。预定图案至少包括第一图案和第二图案，第一图案和第二图案能够分别被透镜投影并且在被投影时具有不同的像距。衬底台被配置为在透镜的光轴方向上移动衬底，使得第一图案的像在光刻胶中的深度与第二图案的像在光刻胶中的深度之差小于第一图案与第二图案的像距之差。本公开还提供了一种光刻方法。

【技术实现步骤摘要】
光刻系统和光刻方法
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及用于制造半导体器件的光刻系统和光刻方法。
技术介绍
光刻技术是半导体制造技术的基础工艺，被广泛引用在半导体制造中，因此光刻技术的进展直接决定着半导体制造技术的发展水平。光刻过程的基本步骤包括：将光刻胶涂布在衬底上形成光刻胶膜；用掩膜板作为遮光罩对衬底上的光刻胶进行曝光；显影并去除一部分光刻胶，从而将掩膜板上的图案转移到光刻胶上；利用光刻胶作为掩膜对衬底进行刻蚀；将剩余的光刻胶去除。在以上基本步骤中，曝光的步骤是关键的步骤之一。随着例如半导体的临界尺寸(CD)越来越小，对于光刻技术的曝光的分辨率和临界尺寸等的要求也越来越高，光刻系统的焦深越来越浅，并且光刻的公共工艺窗口也越来越狭窄。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种光刻系统和光刻方法，能够例如提高改善的光刻工艺。根据本公开的第一方面，提供了一种光刻系统，包括：光源，被配置为提供光；掩膜板，具有预定图案并被配置为基于预定图案遮挡光的至少一部分；透镜，被配置为用经遮挡的光投影出预定图案的像；和衬底台，被配置为支撑衬底，并使得预定图案的像被投影到衬底上的光刻胶中。预定图案至少包括第一图案和第二图案，第一图案和第二图案能够分别被透镜投影并且在被投影时具有不同的像距，并且衬底台被配置为在透镜的光轴方向上移动衬底，使得第一图案的像在光刻胶中的深度与第二图案的像在光刻胶中的深度之差小于第一图案与第二图案的像距之差。根据本公开的第二方面，提供了一种光刻方法，包括以下步骤：用光照射掩膜板上的第一图案并用透镜将第一图案投影到衬底上的光刻胶中以形成第一图案的像，以及用光照射掩膜板上的第二图案并用透镜将第二图案投影到衬底上的光刻胶中以形成第二图案的像，并且在用光照射第一图案的步骤和用光照射第二图案的步骤之间，还包括以下步骤：根据第一图案和第二图案在被透镜投影时各自的像距，在透镜的光轴方向上移动支撑衬底的衬底台，使得在第一图案被投影时第一图案的像在光刻胶中的深度与在第二图案被投影时第二图案的像在光刻胶中的深度之差小于第一图案与第二图案的像距之差。根据本公开的实施例的一个优点在于，提供了一种能够提供改善的光刻工艺的光刻系统和光刻方法。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1是示意性地示出根据本公开的实施例的光刻系统的示图。图2是示意性地示出了掩膜板上的图案投影到光刻胶中的像的像平面和焦深的视图。图3是示意性地示出由掩膜板上的图案的厚度引起像距变化的原理图。图4是示意性地示出由掩膜板上的图案的线条尺寸引起像距变化的原理的示意图。图5是示意性地示出由衬底台在透镜的光轴方向上移动衬底的另一个方式的示意图。图6是示意性地示出根据本公开的实施例的光刻方法的流程的示图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。如图1所示，其示意性地示出根据本公开的实施例的光刻系统10的示图。如图所示，光刻系统10包括光源1、掩膜板2、透镜3和衬底台4。光源1被配置为提供用于对衬底进行曝光的光。光源1可以是本领域技术人员已知的各种光源，例如，高压汞灯、受激准分子激光器(例如，KrF准分子激光器、ArF准分子激光器和F2准分子激光器)、X射线发射器、电子束发射器、离子束发射器等。另外，随着光刻工艺的发展，来自光源1的光的波长越来越短，以满足越来越高的光刻分辨率的要求。例如，光的波长可以处于紫外波段、深紫外波段、极紫外波段等。此外，来自光源1的光的强度和稳定性等参数可以满足对衬底进行曝光的要求。掩膜板2包括基底和基底上用于形成预定图案的遮光材料。来自光源1的光入射到掩膜板2上，并且掩膜板2基于预定图案遮挡光的至少一部分。经遮挡的光之后被透镜3投影到衬底5上的光刻胶6中。图1中示出的是透射式投影光刻系统。在该透射式投影光刻系统中，来自光源1的光透射通过掩膜板2，使得掩膜板上的预定图案遮挡光的至少一部分，来产生经遮挡的光。透射式投影光刻系统的掩膜板2使用透明的基底，一般是玻璃，包括钠钙玻璃、硼硅玻璃和石英玻璃等。然而，本领域技术人员可以明白，在本公开的一个或多个实施例中也可以使用反射式投影光学系统。在该反射式投影光刻系统中，来自光源的光由掩膜板的基底反射并且不被遮光材料反射，来产生经遮挡的光。反射式投影光刻系统的掩膜板使用反射式基底，包括例如各种金属等。基底上的遮光材料包括金属(例如铬)和金属氧化物(例如氧化铁)等。遮光材料通过溅射、蒸发等方式沉积到基底上，从而形成预定图案。透镜3用于对来自光源1并经遮挡的光(即，透过掩膜板2的光)进行投影，来投影出预定图案的像。在一个或多个实施例中，透镜3可以是多个透镜组成的透镜组。透镜3具有光轴31，并且投影出的预定图案的像(像平面)在光轴上距离透镜的光学中心的距离被定义为像距。通过透镜3投影，可以对掩膜板上的预定图案进行缩放。也就是说，形成衬底上的预定图案的像可以是按照掩膜板上的预定图案放大或缩小的。在本公开的一个实施例中，例如，衬底上的预定图案的像的长度可以是掩膜板上的预定图案的长度的1/4，即，面积的1/16。通过用投影透镜缩小掩膜板上的预定图案，例如可以增加掩膜板上的图案的尺寸，降低掩膜板的制作难度。衬底台4用于支撑衬底5，并使得预定图案的像被投影到衬底5上的光刻胶6中。衬底台4可以在透镜3的光轴31方向上移动，以改变衬底5和光刻胶6在光轴31的方向上的位置。在根据本公开的实施例中，衬底5上的预定图案至少包括第一图案和第二图案。第一图案和第二图案能够分别被透镜3投影，并且在被投影时具有不同的像距。也就是说，第一图案的像和第二图案的像(像平面)在光轴31上距离透镜的光学中心的距离不同，并且因此第一图案的像(像平面)和第二图案的像(像平面)在光轴上不重合。参照图1，第一图案的成像光由数字8表示，而第二图案的成像光由数字9表示，并且第一图案的像所在的像平面为I1，第二图案的像所在的像平面为I2。如图1所示，像平面I1和像平面I2不重合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻系统，其特征在于包括：光源，被配置为提供光；掩膜板，具有预定图案并被配置为基于预定图案遮挡光的至少一部分；透镜，被配置为用经遮挡的光投影出预定图案的像；和衬底台，被配置为支撑衬底，并使得预定图案的像被投影到衬底上的光刻胶中，其中，预定图案至少包括第一图案和第二图案，第一图案和第二图案能够分别被透镜投影并且在被投影时具有不同的像距，并且衬底台被配置为在透镜的光轴方向上移动衬底，使得第一图案的像在光刻胶中的深度与第二图案的像在光刻胶中的深度之差小于第一图案与第二图案的像距之差。

【技术特征摘要】
1.一种光刻系统，其特征在于包括：光源，被配置为提供光；掩膜板，具有预定图案并被配置为基于预定图案遮挡光的至少一部分；透镜，被配置为用经遮挡的光投影出预定图案的像；和衬底台，被配置为支撑衬底，并使得预定图案的像被投影到衬底上的光刻胶中，其中，预定图案至少包括第一图案和第二图案，第一图案和第二图案能够分别被透镜投影并且在被投影时具有不同的像距，并且衬底台被配置为在透镜的光轴方向上移动衬底，使得第一图案的像在光刻胶中的深度与第二图案的像在光刻胶中的深度之差小于第一图案与第二图案的像距之差。2.根据权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，第一图案和第二图案具有不同的厚度。3.根据权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，第一图案和第二图案具有不同的线条尺寸。4.根据权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，衬底台垂直于透镜的光轴方向延伸，并且被配置为能够沿透镜的光轴方向移动。5.根据权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，衬底台相对于透镜的光轴方向倾斜延伸，并且被配置为能够沿倾斜方向移动。6.根据权利要求1所述的光刻系统，其特征在于还...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥平，李天慧，许刚，藤井光一，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32