[发明专利]一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法

说明书

本发明公开了一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法，包括以下步骤：将目标光刻版图的密集图案拆解为N个低密度稀疏光刻图案；利用空间光调制器对曝光光束进行空间像素化调制，生成N个低密度稀疏数字掩膜图案；衬底上涂覆有光刻胶，N个低密度稀疏数字掩膜图案经过投影物镜成像于光刻胶，并交替曝光N次；进行后处理，最终得到高密度纳米线阵列光刻图案。本发明通过交替曝光N次低密度稀疏图案(最小周期不小于λ/2)，将纳米线条的密度提高N倍，实现密集图案曝光(最小周期可小于λ/2)，显著提高了投影光刻分辨率。另外，由于空间光调制器的组件中像素间距固定不存在对准误差，因此无需实体掩模板的套刻对准的步骤，即可实现一次涂胶的多重曝光工艺。

技术领域

本发明涉及数字掩模投影光刻领域，更具体地，涉及一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

背景技术

光刻技术是半导体产业中不可缺少的关键技术，传统光刻采用光掩模微缩投影光刻的方式来高效制备IC的纳米图形，在光学系统未突破光学衍射极限情况下，通过多重曝光等分辨率增强技术与光刻胶非线性特性之间的配合，提高了纳米图形密集程度，并且突破了7纳米节点的光刻制程。然而，针对高端芯片超高密度晶体管的光刻，需要将密集图案拆分成不同密度稀疏图案，并结合多重曝光技术，有些时候不得不使用四重、五重乃至是六重曝光，这种多次套刻的步骤增加了光刻工艺的复杂度，需要克服纳米级的对准误差问题，不仅会导致光刻掩模板数量和费用急剧增加，还会导致生产流程加长、成本加高，良品率也很难提上来。

基于空间光调制器(SLM)的数字掩模投影光刻技术，如利用数字微反射镜器件(DMD)当作SLM来生成“数字掩模”，不仅能省去掩模板及其制作设备的成本，而且提高了光刻的灵活性和生产效率，是下一代新型光刻技术一个潜在的替代方案。现有的DMD数字掩模投影光刻技术一般通过采用短波长(λ400nm)相干光源、高密度小面元(d10μm)DMD芯片、大缩小比大数值孔径投影物镜等手段，来提高光刻的极限分辨率和增加纳米图案的密集程度。然而随着投影物镜缩小比例的增大和DMD像素面元尺寸的减小，由DMD生成的“数字掩模”如常见的密集纳米线图案，在一次涂胶光刻过程中相邻纳米线条在焦面上的间距不小于光学衍射极限λ/2，这意味着一味地减小像元尺寸、增大镜头的缩放比例也无法解决数字掩模投影光刻中周期小于λ/2密集图案的制备问题。

在现有技术中，公开号为CN101470354A的中国发明专利，于2009年07月01日公开了一种提高数字掩模光刻的分辨率的方法，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。虽然该方案在聚焦元件的分辨率受限的情况下，能在一定程度上提高数字掩模光刻的分辨率，但是并未能解决上述问题，因此，用户急需一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

发明内容

本发明为解决多次套刻纳米级的对准误差问题、数字掩模投影光刻中周期小于λ/2密集图案的制备问题等，提供了一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种数字掩膜投影光刻的多重曝光方法，包括以下步骤：S1：将目标光刻版图的密集图案拆解为N个结构最小周期不小于λ/2的低密度稀疏光刻图案，其中N≥2；S2：利用计算机控制的空间光调制器对入射的曝光光束进行空间像素化调制，生成与低密度稀疏光刻图案对应的N个低密度稀疏数字掩膜图案；S3：衬底上涂覆有光刻胶，N个低密度稀疏数字掩膜图案经过投影物镜成像于光刻胶上，并控制低密度稀疏数字掩膜图案阵列化像素微镜面元的开关状态，交替曝光N次；S4：曝光结束后进行后处理，最终得到结构周期小于λ/2的高密度纳米线阵列光刻图案。