双重构图的曝光方法与流程

1.本技术涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种双重构图的曝光方法。


背景技术：

2.随着半导体器件尺寸不断缩小，光刻关键尺寸(cd)逐渐接近甚至超过了光学光刻的物理极限，由此给半导体制造技术尤其是光刻技术提出了更加严峻的挑战。而多重构图技术也适时而至，如最常用的双重构图技术(double patterning technique，dpt)其基本思想是通过两次构图形成最终的目标图案，以获得单次构图所不能达到的光刻极限。
3.双重构图技术目前包括下列三种：sadp(self-aligned double patterning，自对准双重构图)和lele(lele(litho-etch-litho-etch，光刻-蚀刻-光刻-蚀刻)。这三种技术均是第一次曝光使用一个掩模板(mask)，第二次曝光使用另一个掩模板，并且两次都在同一张硅片(wafer)上曝光。
4.但是这种双重构图技术每次只能将一张掩模板放在掩模台(reticle stage)上进行校准、曝光，因此掩模台需要反复加载和卸载掩模板，导致循环时间(cycle time)长、制程数量增加，并且掩模板间的标准流程(baseline offset)偏移可能不断改变，进而造成图案(pattern)间产生偏移。


技术实现要素：

5.本技术的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种双重构图的曝光方法及电子设备，该目的是通过以下技术方案实现的。
6.本技术的第一方面提出了一种双重构图的曝光方法，所述方法包括：
7.将第一掩模板装载到光刻机的第一掩模台；
8.将第二掩模板装载到光刻机的第二掩模台；
9.校准第一掩模台相对晶圆台的第一移动数据；
10.校准第二掩模台相对所述晶圆台的第二移动数据，所述晶圆台上装载有硅片；
11.基于第一移动数据将第一掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第一次曝光，并基于第二移动数据将第二掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第二次曝光；
12.其中，所述第一掩模台和第二掩模台分别位于光刻机的透镜中心两侧。
13.本技术的第二方面提出了一种电子设备，包括采用上述第一方面所述的曝光方法制备获得的半导体器件。
14.在本技术实施例中，通过在光刻机中使用两个掩模台，一个掩模台装载一个掩模板，另一个掩模台装载另一个掩模板，分别校准之后，便可以依序曝光实现双重曝光，避免了反复装载和卸载的工序，进而缩短了工艺循环时间且减少了制程数量。并且由于两个掩模台分别校准，校准精度佳，避免两个掩模板间的标准流程偏移不会发生改变，因此还可减小两次曝光分别形成图案间产生的偏移。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
16.图1为本技术示出的一种相关技术中双重构图的曝光流程图；
17.图2图1为本技术示出的又一种相关技术中双重构图的曝光流程图；
18.图3为本技术根据一示例性实施例示出的一种双掩模台系统结构示意图；
19.图4为本技术根据一示例性实施例示出的一种双重构图的曝光方法的实施例流程图；
20.图5为本技术根据一示例性实施例示出的一种在进行曝光时晶圆台与掩模台之间的位置关系示意图；
21.图6为本技术根据一示例性实施例示出的一种双重构图的曝光流程图。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
23.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
25.参见图1和图2所示，均为现有技术中采用的双重构图所涉及的二次曝光技术，图1是先连续曝光两次后再进行一次蚀刻，即曝光-曝光-蚀刻，图2是每曝光一次进行一次蚀刻，即曝光-蚀刻-曝光-蚀刻，但是图1和图2均需要反复装载和卸载掩模板，从而导致工艺循环时间(cycle time)长、制程数量增加，并且掩模板间的标准流程(baseline offset)偏移还可能不断改变，进而还可能造成图案(pattern)间产生偏移。
26.为解决上述技术问题，本技术提出一种双重构图的曝光方案，将第一掩模板装载到光刻机的第一掩模台，将第二掩模板装载到光刻机的第二掩模台，并校准第一掩模台相对晶圆台的第一移动数据，校准第二掩模台相对所述晶圆台的第二移动数据，所述晶圆台上装载有硅片，接着基于第一移动数据将第一掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第一次曝光，并基于第二移动数据将第二掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第二次曝光；其中，所述第一掩模台和第二掩模台分别位于光刻机的透镜中心两侧。
27.基于上述描述可知，通过在光刻机中使用两个掩模台，一个掩模台装载一个掩模板，另一个掩模台装载另一个掩模板，分别校准之后，便可以依序曝光实现双重曝光，避免
了反复装载和卸载的工序，进而缩短了循环时间且减少了制程数量。并且由于两个掩模台分别校准，校准精度佳，避免两个掩模板间的标准流程偏移不会发生改变，因此还可减小两次曝光分别形成图案间产生的偏移。
28.本发明还提出一种双掩模台系统，参见图3所示，包括第一掩模台、第二掩模台以及用于传输光的透镜，第一掩模台和第二掩模台具有相同的结构构造且位于透镜中心两侧，第一掩模台和第二掩模台可以通过各自的扫描控制(scan control)来补正掩模旋转(reticle rotation)误差。在曝光过程中，第一掩模台或第二掩模台工作在扫描控制模式。
29.下面以具体实施例对本技术提出的双重构图的曝光方案进行详细阐述。
30.图4为本技术根据一示例性实施例示出的一种双重构图的曝光方法的实施例流程图，所述双重构图的曝光方法应用于上述图3所示的双掩模台系统上，如图4所示，所述双重构图的曝光方法包括如下步骤：
31.步骤301：将第一掩模板装载到光刻机的第一掩模台。
32.步骤302：将第二掩模板装载到光刻机的第二掩模台。
33.其中，在双重构图技术中使用的两张掩模板上具有相同的曝光图形。
34.步骤303：校准第一掩模台相对晶圆台的第一移动数据。
35.步骤304：校准第二掩模台相对晶圆台的第二移动数据。
36.其中，晶圆台上装载有硅片，并且硅片上涂覆有用于曝光的光刻胶。
37.在步骤303和步骤304中，第一掩模台的校准过程获得的第一移动数据，是为了使第一掩模板与硅片上的单个成像区域位置对准；第二掩模台的校准过程获得的第二移动数据，是为了使第二掩模板与硅片上的同一个成像区域位置对准。
38.本领域技术人员可以理解的是，第一掩模台和第二掩模台的校准过程可以采用相关校准技术实现，本发明对此不进行限定。
39.需要说明的是，上述步骤的执行顺序可以是步骤301、步骤303、步骤302、步骤304，也可以是步骤301、步骤302、步骤303、步骤304，当然也可以其它的组合形式，只要满足步骤301在步骤303之前执行，步骤302在步骤304之前执行的条件即可。
40.步骤305：基于第一移动数据将第一掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第一次曝光，并基于第二移动数据将第二掩模台移动至所述晶圆台正上方，对装载的硅片进行第二次曝光。
41.在步骤305中，通过使用第一掩模板和第二掩模板，将光刻版图形通过光刻机镜头曝光后转移到硅片上的单个成像区域。
42.参见图5所示，在进行曝光时，掩模台上装载的掩模板需要移至晶圆台的正上方。
43.在一些实施例中，在进行第一次曝光过程中，第一掩模台工作在扫描控制模式；在进行第二次曝光过程中，第二掩模台也工作在扫描控制模式。
44.由此可见，每个掩模台通过各自的扫描控制可以补正掩模旋转等误差。
45.在一些实施例中，在执行步骤305之后，可以利用新的硅片替换晶圆台上的硅片，并继续执行步骤305的过程。即一次的掩模校准，可以重复曝光预设数量次。
46.也就是说，一次的掩模校准可以曝光多张硅片进而避免了反复的装载和卸载，进一步缩短了工艺循环时间且减少了制程数量。
47.通常，一次的掩膜板校准可以曝光25张硅片，即预设数量可以是25。
48.在一些实施例中，在进行第一次曝光之前，依据第一掩模板的图像可以调节用于曝光光源的光强、曝光能量和焦点，同时依据第一掩模板的图像还可以修正套刻误差；
49.相应的，在进行第二次曝光之前，依据第二掩模板的图像可以调节用于曝光光源的光强、曝光能量和焦点，同时依据第二掩模板的图像修正套刻误差。
50.需要说明的是，在执行步骤305之后，还需要对经过两次曝光的硅片进行曝光后烘焙，接着对烘焙后的硅片进行蚀刻。
51.针对上述步骤301至步骤305的描述，参见图6所示，为本技术双重构图的曝光流程，通过将两个掩模板分别装载到两个掩模台上，并各自进行校准后两个掩模板依次移动至晶圆台上进行曝光，与上述图1和图2所示的现有技术中的双重构图的曝光流程对比可以发现，本技术即使也使用两个掩模板，但是省去了反复装载和卸载的工序，并且经过一次的校准，可以连续曝光多张硅片，因此可以在很大程度上减少制程数量、缩短工艺循环时间。
52.值的说明的是，图6所示的双重构图的曝光流程，其执行顺序还可以是1、3、2、4、5、6的顺序。
53.至此，完成上述图4所示的双重构图的曝光的流程，通过上述图4所示流程可以省去反复装载和卸载的工序，减少制程数量、缩短工艺循环时间。
54.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
55.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。