[发明专利]提高无掩模光刻的分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无掩模光刻技术，尤其涉及提高无掩模光刻的分辨率的方法。

背景技术

在传统的投影式光刻技术(projection optical lithography)中，掩模上的图案通过一个光学系统缩小若干倍(通常为4-10倍)，并投影到光刻胶(photoresist)上。然后经过显影(development)即可在光刻胶上得到缩小的掩模图案。

随着半导体技术的发展，集成电路(Integrated Circuits，简称IC)的特征尺寸日益缩小，传统光刻面临着越来越大的挑战，其中之一是掩模的费用和制造时间。一套用于90nm集成电路的掩模价格高达1百万美元，制造周期长达3个月，而且有比例高达70％可能是不能使用的。对于小批量的IC生产(如定制集成电路，ASIC)来说，掩模的费用和周期越来越无法承受。

纳米技术的发展也对光刻有着广泛的需求，因为光刻是获得纳米量级的材料和系统的主要手段。但昂贵而耗时的掩模使得深亚微米光刻几乎无法用于纳米技术。

因此，近年来提出的无掩模光刻(Maskless Lithography)(又称直接写入技术)技术提供了解决这些问题的方案。

一种无掩模光刻的基本流程如下：

1)在计算机控制下，产生一组微型光束。光束的产生方法可以有多种，比如说：把光发射向一个微型反射镜阵列，每个微型反射镜可以“开”或“关”，从而形成多个宽度在微米左右的光束。每个微型光束也可以是由几个反射镜形成的。这几个反射镜同时开或关。当每个微型光束由几个反射镜形成的时候，可以减少由反射镜的反射率和开关速度的差异带来的微型光束的不稳定。

把光发射向一个微型液晶阵列。每个液晶点可以单独被电压控制从而透光或不透光，从而形成多个宽度在微米左右的光束。每个微型光束也可以是由几个液晶点一起形成的。这几个液晶点同时开或关。当每个微型光束由几个液晶点控制的时候，可以减少由液晶点的透射率和开关速度的差异带来的微型光束的不稳定。

2)每个微型光束被一个为微透镜聚焦，投影到基片表面的光刻胶上。光束的宽度由微透镜控制。被光束曝光的区域就成了亮像素(pixel)，未被曝光的区域即为暗像素。

3)在计算机控制下，微型光束阵列中的每一个光束被不断“开”或“关”，并同步移动基片，即可用亮和暗的像素组成所需的任何图案(pattern)。

类似地，美国专利文献US 2005/0181314公开了一种以微透镜阵列(如波带片)来聚焦光束，在基片上形成光斑图案的方法和系统。

在无掩模光刻中，像素分辨率的大小取决于各微透镜所聚焦形成的光斑大小。由于目前微透镜聚焦形成的光斑直径仍达到几百纳米，因此无掩模光刻的分辨率无法有效提高，受制于此，由此制作的半导体器件的特征尺寸仍然较高，无法满足日益提高的集成度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以提高无掩模光刻的分辨率的方法。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种提高无掩模光刻的分辨率的方法，该方法包括使该被曝光元件与该聚焦元件阵列之间沿第一方向和第二方向相对步进移动，依次曝光形成多组像素，其中每次移动的步长小于各聚焦元件所形成的光斑的直径，以使各像素点上由一个以上的光斑相互重叠而形成的光强分布中，光强大于一曝光临界值的曝光像素图案形成一个所述的像素。

在上述的提高无掩模光刻的分辨率的方法中，各像素点(x，y)上的光强分布为：

f(x,y)=ΣjΣkajkh(x-jΔl,y-kΔl),]]>其中a_jk是中心为(jΔl，kΔl)的曝光点上的光斑强度，Δl为移动步长，j为第一方向x上的步进次数，k为第二方向y上的步进次数；