[發明專利]一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法

在審

• 申請號: 202011488602.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112596347A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙圓圓;段宣明;陳經濤
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明公開了一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法，包括以下步驟：將目標光刻版圖的密集圖案拆解為N個低密度稀疏光刻圖案；利用空間光調制器對曝光光束進行空間像素化調制，生成N個低密度稀疏數字掩膜圖案；襯底上涂覆有光刻膠，N個低密度稀疏數字掩膜圖案經過投影物鏡成像于光刻膠，并交替曝光N次；進行后處理，最終得到高密度納米線陣列光刻圖案。本發明通過交替曝光N次低密度稀疏圖案(最小周期不小于λ/2)，將納米線條的密度提高N倍，實現密集圖案曝光(最小周期可小于λ/2)，顯著提高了投影光刻分辨率。另外，由于空間光調制器的組件中像素間距固定不存在對準誤差，因此無需實體掩模板的套刻對準的步驟，即可實現一次涂膠的多重曝光工藝。

技術領域

本發明涉及數字掩模投影光刻領域，更具體地，涉及一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

背景技術

光刻技術是半導體產業中不可缺少的關鍵技術，傳統光刻采用光掩模微縮投影光刻的方式來高效制備IC的納米圖形，在光學系統未突破光學衍射極限情況下，通過多重曝光等分辨率增強技術與光刻膠非線性特性之間的配合，提高了納米圖形密集程度，并且突破了7納米節點的光刻制程。然而，針對高端芯片超高密度晶體管的光刻，需要將密集圖案拆分成不同密度稀疏圖案，并結合多重曝光技術，有些時候不得不使用四重、五重乃至是六重曝光，這種多次套刻的步驟增加了光刻工藝的復雜度，需要克服納米級的對準誤差問題，不僅會導致光刻掩模板數量和費用急劇增加，還會導致生產流程加長、成本加高，良品率也很難提上來。

基于空間光調制器(SLM)的數字掩模投影光刻技術，如利用數字微反射鏡器件(DMD)當作SLM來生成“數字掩模”，不僅能省去掩模板及其制作設備的成本，而且提高了光刻的靈活性和生產效率，是下一代新型光刻技術一個潛在的替代方案。現有的DMD數字掩模投影光刻技術一般通過采用短波長(λ400nm)相干光源、高密度小面元(d10μm)DMD芯片、大縮小比大數值孔徑投影物鏡等手段，來提高光刻的極限分辨率和增加納米圖案的密集程度。然而隨著投影物鏡縮小比例的增大和DMD像素面元尺寸的減小，由DMD生成的“數字掩模”如常見的密集納米線圖案，在一次涂膠光刻過程中相鄰納米線條在焦面上的間距不小于光學衍射極限λ/2，這意味著一味地減小像元尺寸、增大鏡頭的縮放比例也無法解決數字掩模投影光刻中周期小于λ/2密集圖案的制備問題。

在現有技術中，公開號為CN101470354A的中國發明專利，于2009年07月01日公開了一種提高數字掩模光刻的分辨率的方法，包括使該被曝光元件與該聚焦元件陣列之間沿第一方向和第二方向相對步進移動，依次曝光形成多組像素，其中每次移動的步長小于各聚焦元件所形成的光斑的直徑，以使各像素點上由一個以上的光斑相互重疊而形成的光強分布中，光強大于一曝光臨界值的曝光像素圖案形成一個所述的像素。雖然該方案在聚焦元件的分辨率受限的情況下，能在一定程度上提高數字掩模光刻的分辨率，但是并未能解決上述問題，因此，用戶急需一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

發明內容

本發明為解決多次套刻納米級的對準誤差問題、數字掩模投影光刻中周期小于λ/2密集圖案的制備問題等，提供了一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

本發明的首要目的是為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種數字掩膜投影光刻的多重曝光方法，包括以下步驟：S1：將目標光刻版圖的密集圖案拆解為N個結構最小周期不小于λ/2的低密度稀疏光刻圖案，其中N≥2；S2：利用計算機控制的空間光調制器對入射的曝光光束進行空間像素化調制，生成與低密度稀疏光刻圖案對應的N個低密度稀疏數字掩膜圖案；S3：襯底上涂覆有光刻膠，N個低密度稀疏數字掩膜圖案經過投影物鏡成像于光刻膠上，并控制低密度稀疏數字掩膜圖案陣列化像素微鏡面元的開關狀態，交替曝光N次；S4：曝光結束后進行后處理，最終得到結構周期小于λ/2的高密度納米線陣列光刻圖案。