[发明专利]一种高密度光刻图案处理方法

说明书

本发明公开一种高密度光刻图案处理方法，属于光刻技术领域，包括如下步骤：S1将目标高密度光刻图案分解为多个低密度光刻图案，分解后的多个低密度光刻图案形状相同或者不同，并且分解后的多个低密度光刻图案能相互拼接而还原成目标高密度光刻图案，S2采用投影式光刻方式在介质上获得多个低密度光刻图案，每一个低密度光刻图案需要一次单独曝光，S3移动多个低密度曝光图案与光刻胶材料的相对位置以最终改变多个低密度曝光图案之间的相对位置，从而由多个低密度曝光图案拼接得到目标高密度曝光图案。本发明方法可解决现有光刻技术中，采用缩短光波长的方法提高光刻分辨率所带来的一系列难题，能大幅度降低芯片制造难度和制造成本。

技术领域

本发明属于光刻机技术领域，更具体地，涉及一种高密度光刻图案处理方法。

背景技术

历史上，曝光式光刻机技术经历了五代产品的发展。第一代为436纳米光源接触接近式光刻机，其光刻制程为几百纳米；第二代为365纳米光源接触接近式光刻机，其光刻制程相比第一代稍有提高；第三代为248纳米步进扫描投影式光刻机，其光刻制程达到65纳米；第四代为193纳米步进扫描投影式光刻机和193纳米浸没式步进扫描投影式光刻机，其光刻制程可达22纳米；第五代为13.5纳米极紫外式光刻机，其光刻制程可达7纳米。五代光刻机产品性能的提升，主要通过直接和间接采用更短波长光源的方法，以获得更高分辨率的光刻制程，其代价是光刻机整机的制造难度和造价急剧攀升。

采用更短波长光源，首先面临的问题是光源制造难度的增加。相比于深紫外光和极深紫外光光源，可见光和近紫外光光源更加容易实现。特别是13.5纳米的极深紫外光源，它是通过高能二氧化碳激光器辐照液体锡滴，激发出13.5纳米的等离子体辐射而产生的。其次，紫外光束的传输调控需要特殊的光学系统及运行环境。用普通的银镜反射深紫外光，每次反射能量损失高达20％；用普通的透镜聚焦深紫外光，能量损失可达40％；甚至空气也会强烈的吸收深紫外光。因此极深紫外光需要真空运行环境。最后，因为采用紫外光时，光学元件的表面精度比使用可见光时高几倍才能够得到相同的光束调控精度。与532纳米的绿色可见光相比，采取193纳米的光源，光学元件的表面精度需要提高2.8倍。而采取13.5纳米的光源，光学元件的表面精度需要提高约40倍。这就几十倍甚至上千倍地提高了光刻机中光学器件的制造成本。

当前，芯片制程已经到了7纳米甚至5纳米，摩尔定律如何延续面临重大挑战。当前一台第五代极紫外光刻机售价已经高达1亿欧元，所用光源也已经采用了波长仅为13.5纳米的软X射线。在这个基础上进一步升级光刻分辨率，如继续沿用国际现有紫外光刻机技术路线，仍然采用直接或间接缩短所用光源波长的方法，将进一步提升光刻机开发难度和整体价格。

在申请人前期提交的专利申请“一种投影式超分辨光学数据的写入/读出方法及装置”(申请号202010488820.5)中，提及了基于阴阳文互补掩膜版的投影式超分辨光学数据存储技术可以应用于光刻，然而，该光学数据存储专利申请中，仅提到了强度型阴阳文互补掩膜版的方法，对于其在光刻应用中的高密度图案的分解方法没有论述。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高密度光刻图案处理方法，旨在解决现有光刻技术中，采用缩短光波长进行芯片制造带来的一系列难题，包括对设备要求极高，价格成本极高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高密度光刻图案处理方法，包括如下步骤：

S1：将目标高密度光刻图案分解为多个低密度光刻图案，分解后的多个低密度光刻图案形状相同或者不同，并且分解后的多个低密度光刻图案能相互拼接而还原成目标高密度光刻图案，

S2：采用投影式光刻方式获得多个低密度光刻图案，每一个低密度光刻图案需要一次单独曝光，多个低密度光刻图案对应多次单独曝光，相应获得多个低密度曝光图案，

S3：移动多个低密度曝光图案与光刻胶材料的相对位置以最终改变多个低密度曝光图案之间的相对位置，从而由多个低密度曝光图案拼接得到目标高密度曝光图案。