一种厚光阻的多重曝光方法技术

本发明专利技术提供一种用于厚光阻的多重曝光方法，属于光刻技术领域。本发明专利技术曝光方法中，通过Ｎ（Ｎ为大于或等于２的整数）次曝光对厚光阻的同一预定区域曝光，每次曝光的曝光能量小于厚光阻单次曝光的光刻技术的曝光能量的Ｎ分之一。使用该发明专利技术的曝光方法对厚光阻进行曝光时，具有成像质量高、光刻机寿命长的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻
，具体涉及。
技术介绍
在半导体制造
中，光刻技术广泛应用。光刻技术用于对晶圓表面的薄膜的图案的构图成型，其一般包括光阻(PR)涂覆、曝光、显影等工 序。对表面涂覆光阻的晶圆进行曝光后，被曝光部分的光阻在显影液中的溶 解度改变，从而可以在显影过程中露出光阻的目标图案。因此，在曝光过程 中需要对光阻充分曝光，以改变光阻的化学性质、进而改变其在显影液的溶 解度。现有技术中，在不同的半导体制程中，为适应特殊制程需要，某些光刻 步骤中通常需要涂覆比较厚的光阻来曝光；例如，0. 13um工艺节点的制程中， 有时需要涂覆的光阻的厚度在6um或6um以上，而一^殳的光阻的厚度在2um 或2um以下，我们定义这种大于或等于一般厚度值三倍的光阻为"厚光阻"。图1所示为现有技术的厚光阻的曝光方法示意图。如图l所示，厚光阻 13涂覆于晶圆14之上，光刻机的曝光光线通过掩膜版ll、曝光系统的棱镜 12后聚焦于厚光阻13上。图1中示意性地给出了曝光光线路径，为实现光 阻的均匀曝光，曝光光线聚焦于光阻的平面15上(如图1中所示的焦点F1、 F2)，曝光光线聚焦的焦点位置是由光刻系统的焦深参数决定的。平面15为平行于晶圓上表面的平面，基本位于厚光阻13的正中间。现有技术图l所 示的曝光方法的缺点是(1)由于光阻的厚度太厚， 一次需要极高的曝光能 量(Dose),这容易导致成像镜头由发热效应膨胀，进一步引发对准精度下 降、成像质量恶化，长期用于对厚光阻曝光时，会降低透镜的使用寿命；(2) 厚光阻受焦深影响，其上下表面的曝光程度有所差异，导致光阻显影后形成 的曝光图案的侧壁非常倾斜，从而影响光刻的曝光精度。图2为采用图1所 示曝光方法曝光显影后的厚光阻的示意图，如图2所示，13b为带曝光图案 的光阻，其侧壁垂直度不佳。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，避免使用高曝光能量条件对厚光阻曝光并 提高曝光形成的光阻图案的侧壁形状的垂直度。为解决以上技术问题，本专利技术提供的多重曝光方法，用于对晶圆上的厚 光阻曝光，通过N次曝光对厚光阻的同一预定区域进行曝光，每次曝光的曝 光能量小于或等于对所述厚光阻仅作单次曝光的光刻技术的曝光能量的N分 之一；其中所述N为大于或等于二的整数。根据本专利技术提供的多重曝光方法，其中，所有曝光过程中，掩膜版位置 固定，实现对厚光阻的同一预定区域曝光。每次曝光的焦深参数可以相同。每次曝光的焦深参数可以按照曝光的顺序依次增大。作为较佳实施例技术方案，所述多重曝光方法为双重曝光方法，所述N 等于2。每次曝光的曝光能量均等于厚光阻单次曝光光刻技术的曝光能量的 二分之一。第一次曝光的曝光能量等于厚光阻单次曝光光刻技术的曝光能量的二分之一，第二次曝光的曝光能量小于第一次曝光的曝光能量。在第一次 曝光的焦深参数条件下，曝光的焦平面与晶圆的上表面之间的距离为厚光阻的厚度的四分之三；在第二次曝光的焦深参数条件下，曝光的焦平面与晶圆的上表面之间的距离为厚光阻的厚度的四分之一。在又一实施例技术方案中，所述多重曝光方法为三重曝光方法，所述N 等于3。，所述第一次曝光的曝光能量、第一次曝光的曝光能量和第一次曝光 的曝光能量均等于厚光阻单次曝光光刻技术的曝光能量的三分之一。在第一 次曝光的焦深参数条件下，曝光的焦平面与晶圆的上表面之间的距离为厚光 阻的厚度的六分之五；在第二次曝光的焦深参数条件下，曝光的焦平面与晶 圆的上表面之间的距离为厚光阻的厚度的二分之一；在第三次曝光的焦深参 数条件下，曝光的焦平面与晶圆的上表面之间的距离为厚光阻的厚度的六分 之一。本专利技术的技术效果是，由于曝光能量相对厚光阻单次曝光光刻技术的曝 光能量减小，可有效避免由光刻机成像镜头的发热效应导致的膨胀，从而保 证光刻机长期使用后的对准精度和成像质量，延长光刻机的使用寿命；另一 方面由于多次曝光过程中分别采用不同的焦深参数， -使曝光光线分别聚焦于 厚光阻的不同厚度部分，可以改善厚光阻曝光图案的侧壁形状。因此，使用 该专利技术的曝光方法对厚光阻进行曝光时，具有成像质量高、光刻机寿命长的 特点。附图说明图l是现有技术的厚光阻的曝光方法示意图2是采用图1所示曝光方法曝光显影后的厚光阻的示意图；图3是本专利技术提供的第 一 实施例多重曝光方法的第 一 步示意图； 图4是本专利技术提供的第二实施例多重曝光方法的第二步示意图； 图5是采用第 一实施例多重曝光方法曝光显影后的厚光阻的示意图； 图6是本专利技术提供的第二实施例多重曝光方法的第一步示意图； 图7是本专利技术提供的第二实施例多重曝光方法的第二步示意图； 图8是本专利技术提供的第二实施例多重曝光方法的第三步示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术 作进一步的详细描述。图3所示为本专利技术^是供的第一实施例多重曝光方法的第一步示意图。如 图3所示，该专利技术提供的曝光方法用于对晶圓24上的厚光阻23曝光，当光 阻的厚度大于或者等于一般光阻厚度的3倍时，我们定义为"厚光阻"。该 实施例是针对0. 13um工艺节点的光刻技术。在0. 13um工艺节点下的光刻4支 术中， 一般光阻厚度小于2um，图3中厚光阻23的厚度CO为6um。需要说 明的是，不同工艺节点，其一般光阻厚度是有所变化的。曝光光线通过掩膜 版21、光刻系统的棱镜22聚焦于厚光阻23的平面25a。其中，曝光光线的 曝光能量Dl小于图1所示现有技术对厚光阻仅作单次曝光的光刻技术的曝 光能量DO,在该实施例中，D1约为D0的二分之一，曝光能量可以通过现有 技术的光刻机进行参数调整设置，曝光光线的具体类型不受本专利技术限制。掩 膜版21上预先制作了图案，曝光光线可以通过掩膜版21将掩膜版的图案转 移至光阻23上。图中示意性地给出了曝光光线的曝光过程的路径，F1和F2 为其中的两个焦点，通过设置光刻机的焦深参数，在第一焦深参数条件下，所有焦点(包括Fl和F2 )聚焦于平面25a,平面25a在该次曝光中为焦平 面。其中，平面25a为平^f亍于晶圓24的上表面的平面，在该实施例中，平 面25a距晶圆的上表面的距离Cl为CO的四分之三；当然本专利技术的CI值不 仅限于此，Cl大于CO值的二分之一即可。通过以上限定，能够更好地实现 在曝光能量Dl的条件下对预定区域的厚光阻上半部分进行充分曝光。图4所示为本专利技术提供的第一实施例多重曝光方法的第二步示意图。完 成图3所示的第一步后，掩膜版21不动，继续对厚光阻23的同一预定区域 进行曝光。在该步骤中，通过对光刻机进行调整，以第二焦深参数条件进行 曝光。如图4所示，在该焦深参数条件下，所有焦点(包括F3和F4)聚焦 于平面25b，平面25b在该次曝光中为焦平面，其中，平面25b为平行于晶 圓24的上表面的平面，在该实施例中，平面25b距晶圓的上表面的距离C2 为CO的四分之一；在其它实施例中，Cl至少小于CO值的二分之一。另夕卜， 在该实施例中，曝光光线的曝光能量与第一步中的曝光能量Dl基本相同。 通过以上限定，能够实现在曝光能量Dl的条件下对预定区域的厚光阻下半 部分进行充分曝光。在其它实施例中，该步骤中的曝光能量D2可以小于第 一步中的曝光能量D2,只要能够更好地实现对厚光阻下半部分进行充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重曝光方法，用于对晶圆上的厚光阻曝光，其特征在于，通过Ｎ次曝光对厚光阻的同一预定区域进行曝光，每次曝光的曝光能量小于或等于对所述厚光阻仅作单次曝光的光刻技术的曝光能量的Ｎ分之一；其中所述Ｎ为大于或等于二的整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾，赖强，鲍晔，胡林，周孟兴，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]