[发明专利]曝光装置及曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种曝光装置及曝光方法。

背景技术

随着集成电路制造工艺中器件的尺寸越来越小，对于光刻工艺的要求也越来越高。目前，一般都是通过缩小曝光光源的曝光波长来达到曝出更小尺寸图形的目的。然而，这种仅仅借由缩小曝光波长的方式，通常会出现光刻分辨率不足的问题。为了增加光刻分辨率，如今已发展出用于改善精细图案分辨率的光刻技术包括：调整光源的方法(例如离轴照明(off-axisillumination))，利用光干涉的方法(例如相位移掩膜方法)以及调整布局的方法(例如光学邻近修正)。最近，还出现了另一种提高分辨率的技术——“两次曝光技术”，所述“两次曝光技术”是将需要进行曝光的电路图形分解成两部分，首先曝光一部分电路图形，然后将已曝光图形移到邻近地方，再对剩下的一部分电路图形进行曝光。采用这一技术能够提高光刻分辨率。而当前在“两次曝光技术”中使用的是基于双极照明的两次曝光技术。

在制作半导体存储器件时，由于这些存储单元具有指定取向，因此一般采用双极照明法，可增大工艺裕度。例如，在曝光装置中利用KrF作为光源且双极孔径作为孔径光阑时，可以实现半导体器件的半节距小于100纳米的精细图案。

同时，两次曝光技术还应先把布局电路图形分解成X极(水平方向)和Y极(垂直方向)两部分，并写入光掩模版，形成X极掩模版电路图形和Y极掩模版电路图形；然后，再分别将通过X双极孔径的激光束对X极掩模版电路图形进行曝光，将通过Y双极孔径的激光束对Y极掩模版电路图形进行曝光，曝光后图形在晶圆上叠加从而得到实际的电路图形。在例如专利申请号为03128638.0的中国专利申请中还能发现更多关于利用双极照明来得到具有较小特征尺寸的电路图形的方法。

现有曝光装置如图1所示，包括激光源100、第一光学准直系统102、聚焦透镜104、双极孔径106、反射系统108、第二光学准直系统110、投影透镜114和晶圆载物台118，其中，激光源100发射激光束至第一光学准直系统102，激光束经第一光学准直系统102准直后射向聚焦透镜104，聚焦透镜104将激光束聚焦后出射至双极孔径106，反射系统108接收双极孔径106射出的激光束并反射至第二光学准直系统110，第二光学准直系统110对激光束准直且发射至投影透镜114，投影透镜114将激光束聚焦至晶圆载物台118上的晶圆116表面。

所述双极孔径具有各种形状及取向，例如沿水平方向(X方向)(如图2A所示)、沿垂直方向(Y方向)(如图2B所示)或任何给定角度。此处，垂直和水平方向表示平面上分别沿Y和X方向形成的图形的正交方向。

现有曝光方法，继续参考图1所示，由激光源100发射单束激光束，经第一光学准直系统102对激光束进行准直；准直后的激光束经过聚焦透镜104进行聚焦；聚焦后的激光束进入双极孔径106，此时双极孔径106沿水平方向(X方向)放置，激光束由双极孔径106输出至反射系统108，对激光束进行全反射；通过反射系统108对激光束进行反射后，将激光束射入第二光学准直系统110；第二光学准直系统110对激光束进行准直，输出至光掩模版112；激光束通过光掩模版112上的透光区域，入射至投影透镜114；投影透镜114将激光束聚焦至晶圆载物台118上的晶圆116表面，并将光掩模版112上的X极掩模版电路图形曝光至晶圆116表面的一个位置；重复上述步骤，将双极孔径106改变方向至垂直方向(Y方向)，将光掩模版112上的Y极掩模版电路图形转移至晶圆116上；经过两次曝光后，X极掩模版电路图形与Y极掩模版电路图形在晶圆上叠加，从而得到实际的电路图形。

现有技术要通过调节双极孔径的取向，经过两次曝光，分别将光掩模版上的X极和Y极掩模版电路图形成像至晶圆上，并经过叠加得到实际电路图形，步骤繁琐，降低光刻效率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种曝光方法及曝光装置，简化步骤，提高光刻效率。

为解决上述问题，本发明提供一种曝光装置，包括：激光源，发射单束激光束；分光系统，将激光源发出的单束激光束分成第一束激光束和第二束激光束；X方向成像系统，接收分光系统发射的第一束激光束并对X极掩模版电路图形进行成像；Y方向成像系统，接收分光系统发射的第二束激光束并对Y极掩模版电路图形进行成像；转像系统，接收X方向成像系统出射的第一束激光束并进行发射，及接收Y方向成像系统出射的第二束激光束并进行发射。

可选的，所述分光系统为半反半透镜或棱镜分束器或五角棱镜或光栅或梯形棱镜。

可选的，所述转像系统为半反半透镜或棱镜组合。