专利名称：提高光刻套刻精度的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造的光刻工艺。
背景技术：
在半导体制造中，光刻工艺是实现设计图形向硅片转移的必要步骤。 通常的半导体器件都需要在硅片上进行多次光刻(套刻)才能形成。即使
对于最简单的器件，也需要3 10次光刻。对于硅片不同层的多次光刻， 如何保证层与层之间的套刻精度是光刻工艺的关键性问题之一，它直接制 约了半导体制造的工艺水平。
请参阅图l，这是硅片多层光刻的示意图。其中，当前层10是直接通 过光刻工艺所产生的图形，被对准层20是已经通过成膜、光刻、刻蚀等工 艺形成的图形，套刻精度则以两层图形中心之间的偏差A来表征。
实际测量时，当前层10的图形具有上凸的台阶11，台阶高度为dl。 被对准层20的图形具有下凹的台阶21，台阶高度为d2。台阶11的一侧边 缘与台阶21的同侧边缘的间距为a，台阶11的另一侧边缘与台阶21的同 侧边缘的间距为b，偏差A以(a-b) /2计算得到。
要准确测量图形边缘，当前层10和被对准层20的图形需要具有一定 的图形强度。图形强度主要由以下物理量决定n*d/A。其中n为图形环 境的折射率，d为图形的台阶高度，A为测量光的波长。
上述各物理量中，折射率n和波长入通常无法改变，而台阶高度d则受限于工艺流程也无法改变。当前层io的图形是直接光刻形成，台阶高度dl —般很大(在0.2um至lO"m之间)。被对准层20的图形是通过之前的成膜、光刻、刻蚀等工艺形成，台阶高度d2—般不大(在0.01um至0.5um之间)。因此当前层10的图形具有很好的图形强度，可以准确测量其边缘。而被对准层20的图形具有很低的图形强度，无法准确测量其边缘。因此对于多层光刻工艺，当存在某层图形的台阶高度d很小时，很难保证其套刻精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高光刻套刻精度的方法，同
时对现有工艺的影响尽可能降低。
为解决上述技术问题，本发明提高光刻套刻精度的方法包括如下步骤第1步，在己有被对准层图形的硅片上，以光刻工艺形成当前层图形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充层，所述填充层至少将被
对准层的图形完全覆盖；
第3步，测量并计算当前层与被对准层之间的套刻精度；第4步，曝光和/或显影，去除填充层。
本发明通过在硅片上旋涂一填充层，增大了图形环境的折射率n (空气的折射率为1)，增强了图形强度，从而提高测量图形边缘的准确度。本发明可以保证硅片多层光刻时层与层之间的套刻精度，同时对现有工艺的影响尽可能降低。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明
图1是现有的测量硅片多层光刻的套刻精度的示意图2是本发明提高光刻套刻精度的方法流程图3是本发明测量硅片国层光刻的套刻精度的示意图。
图中附图标记为lO-当前层；11-当前层图形的台阶；20-被对准层；
21-被对准层图形的台阶；30-填充层。
具体实施例方式
请参阅图2和图3，本发明提高光刻套刻精度的方法包括如下步骤
第1步，在已有被对准层20的图形的硅片上，涂光刻胶、曝光、显影，
以光刻工艺形成当前层10的图形；
其中，当前层10是仅由光刻工艺形成的，被对准层20的图形是通过 之前的成膜、光刻、刻蚀等工艺形成的。如图3所示，当前层10的图形具 有上凸的台阶11，台阶高度为dl。被对准层20的图形具有下凹的台阶21, 台阶高度为d2。
第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充层30，填充层30至少将被 对准层20的图形完全覆盖；
被对准层20的图形强度为i^d/入，填充层30的折射率大于1，即大 于未旋涂填充层30时空气的折射率，因此本步骤可以增强被对准层20的 图形强度。
填充层30也可以再将当前层10的图形完全覆盖，这样也 以再增强 当前层10的图形强度。第3步，测量并计算当前层10与被对准层20之间的套刻精度；
首先测量台阶11的一侧边缘与台阶21的同侧边缘的间距为a，再测量台阶11的另一侧边缘与台阶21的同侧边缘的间距为b，最后计算套刻精度A二(a-b)/2。
第4步，曝光和/或显影，去除填充层30。
可以优先选择无须曝光、仅通过显影即可去除的填充层30的材料，这样可以方便后续的去除填充层30的第4步。
在实际生产中，填充层30可以选择负性光刻胶或可溶性抗反射材料。
本发明增加了旋涂填充层30和去除填充层30的步骤，这有可能导致被对准层20和/或当前层10的图形的关键尺寸发生变化。为此，本发明提供如下方法选择填充层的材料
所述方法的第1步还包括测量被对准层20和/或当前层10的图形的
关键尺寸C (假设C是被对准层20的最小特征尺寸)；
所述方法还包括第5步，再测量被对准层20和/或当前层10的图形的关键尺寸c。
所述方法的第2步中选取不同的填充层材料，重复所述方法的第1歩至第5步，比较第1步和第5步所测量的两个关键尺寸c的变化，将导致对准层20和/或当前层10的图形的关键尺寸c变化最小的填充层30的材料作为优选的填充层30的材料。(理想情况下，c应保持不变)这样，本发明所述方法可以对现有工艺的影响降到最小。
值得注意的是，实际测量套刻精度时，直接通过光刻形成的最上层与通过成膜、光刻、刻蚀等工艺形成的最下层之间可能还存在中间层。中间 层也是通过成膜、光刻、刻蚀等工艺形成的图形。中间层可能是透明的， 也可能是不透明的。如果中间层是透明的，那么中间层与最下层的组合视 作为本发明所述方法中的被对准层20。如果中间层是不透明的，那么中间
层即视作为本发明所述方法中的被对准层20。也就是说，被对准层20始终
是不透明的、且已经通过成膜、光刻、刻蚀等工艺形成的图形。
综上所述，本发明通过在硅片上旋涂一填充层30，改变了图形环境的 折射率n，从而增强了图形强度，使得准确测量台阶高度很低的图形成为可 能。因此，本发明所述方法可以确保硅片多层光刻(套刻)的套刻精度， 同时对现有工艺的前后步骤的影响尽可能降低。
权利要求
1.一种提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法包括如下步骤第1步，在已有被对准层图形的硅片上，以光刻工艺形成当前层图形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充层，所述填充层至少将被对准层的图形完全覆盖；第3步，测量并计算当前层与被对准层之间的套刻精度；第4步，曝光和/或显影，去除填充层。
2. 根据权利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法的第l步还包括测量被对准层图形的关键尺寸；所述方法还包括第5步，再测量被对准层图形的关键尺寸。
3. 根据权利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述方法的第4步中，仅通过显影，去除所述填充层。
4. 根据权利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述填充层的材料为负性光刻胶。
5. 根据权利要求1所述的提高光刻套刻精度的方法，其特征是所述填充层的材料为可溶性抗反射材料。
全文摘要
本发明公开了一种提高光刻套刻精度的方法，包括如下步骤第1步，在已有被对准层图形的硅片上，以光刻工艺形成当前层图形；第2步，在硅片上旋涂折射率大于1的填充层，所述填充层至少将被对准层的图形完全覆盖；第3步，测量并计算当前层与被对准层之间的套刻精度；第4步，曝光和/或显影，去除填充层。本发明通过在硅片上旋涂一填充层，增大了图形环境的折射率n，增强了图形强度，从而保证硅片多层光刻时层与层之间的套刻精度。
文档编号G03F7/20GK101661224SQ200810043750
公开日2010年3月3日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者雷 王 申请人:上海华虹Nec电子有限公司