專利名稱：相位移掩模及其形成圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相位移掩模以及使用此相位移掩才莫以形成圖案的方法， 特別涉及一種能解決相位沖突以形成圖案的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路的制作過程中，光刻工藝早已成為一種不可或缺的技術(shù)。光 刻工藝主要是先將設(shè)計好的圖案，例如電路圖案，接觸洞圖案等，形成于一 個或多個的掩模上，然后再通過曝光程序?qū)⒀谀Ｉ系膱D案利用步進及掃描機
臺(stepper & scanner)轉(zhuǎn)移至半導體芯片上的光刻膠層內(nèi)。只有精良(precise) 的光刻工藝，才能順利地將復雜的布局圖案精確且清晰地轉(zhuǎn)移至半導體芯片 上。
由于半導體的元件尺寸日益縮小，因此如何提高光刻工藝—的分辨率即成 為關(guān)鍵課題。以理論上而言，提高分辨率最直接的方法是利用短波長的光來 對光刻膠進行曝光。波長越短，則所形成圖案的分辨率越高。這個方法看起 來雖然簡單，但卻并不可行，因為短波長光源的取得并不容易，再者，利用 短波長的光來進行曝光時，設(shè)備的損耗將十分可觀以至于縮短了設(shè)備的壽 命，進而拉高成本，使產(chǎn)品不具有竟爭力。由于上述理論與現(xiàn)實條件的矛盾， 業(yè)界無不進行各項研究以期能跨越此問題。
在目前許多現(xiàn)行的分辨率強化技術(shù)(RET)中，相位移掩模一直是用來提 升分辨率的重要工具之一。 一般說來，當曝光光源通過傳統(tǒng)掩模后，由于曝 光光源的相位并沒有被偏移，因此，部分光線到達晶片表面時產(chǎn)生了建設(shè)性 干涉(constructive interference),造成晶片表面上不應(yīng)該照射到光線的圖形 因為干涉作用而有了曝光的現(xiàn)象，造成圖形的分辨率下降。
相位移掩模則是在圖案本身上選擇性多加了 一相位移層(phase shifter )。
當曝光光源通過相位移掩模的相位移層后，曝光光源電場的相位會被位移了 一預(yù)定角度，使得位移后的光源相位與先前入射的光源相位產(chǎn)生相位差，造 成光源到達芯片表面時，產(chǎn)生了石皮壞性干涉(destructive interference )。經(jīng)由破壞性的干涉效應(yīng)來消除繞射所引起的干涉效應(yīng)，于是大幅提升了圖案邊界 的分辨率。
然而，利用相位移掩模的分辨率強化技術(shù)仍然有其缺點。舉例來說，因 為半導體元件尺寸的日益縮小，相位移掩模上圖案間的距離也隨之減小。圖 1繪示已知無鉻相位移掩模上線條圖案的設(shè)計。相位移掩模10包含玻璃基板
11與圖案12,圖案12由第一相位移區(qū)13與第二相位移區(qū)14彼此平行交互 排列組成。當相位移掩模10上圖案12間的間距a因為關(guān)鍵尺寸(critical dimension)縮小而變的太小時，例如35nm左右時，由于相位沖突的緣故，在 第一相位移區(qū)13與第二相位移區(qū)14末端區(qū)域位于相位移反轉(zhuǎn)的交界處15， 容易產(chǎn)生不良的互連16 (cross-link),如圖2所繪示，使得原本獨立的線條 圖案互連形成環(huán)形瑕疵，影響后續(xù)所形成的圖案的正確性與獨立性。 于是需要一種新穎的相位移掩模應(yīng)用技術(shù)來解決這個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種相位移掩模以及使用此相位移掩模以形成圖案的方法。 使用此相位移掩模所形成的圖案，不會有互連的問題產(chǎn)生。
本發(fā)明首先提供一種相位移掩模，包含基板以及第三相位移區(qū)，基板具 有圖案、第一相位移區(qū)和第二相位移區(qū)，其中的圖案位于第一相位移區(qū)和第 二相位移區(qū)交界處，且第 一相位移區(qū)和第二相位移區(qū)之間具有第一相位差， 而第二相位移區(qū)至少具有一末端，第三相位移區(qū)則位于基板上并設(shè)置于第二 相位移區(qū)的末端，且第三相位移區(qū)與第一相位移區(qū)之間具有第二相位差。
本發(fā)明形成圖案的方法，包含
提供一相位移掩模，其包含玻璃基板與位于玻璃基板表面的圖案，此圖 案包含第一相位移區(qū)、第二相位移區(qū)以及第三相位移區(qū)，此第一相位移區(qū)與 此第二相位移區(qū)彼此平行交互排列使得第三相位移區(qū)位于第一相位移區(qū)的 末端；以及
進行一曝光步驟，將此相位移掩模上的圖案轉(zhuǎn)移至一基材上。 因為第一相位區(qū)額外包含第三相位移區(qū)，可以抵消位于相位移反轉(zhuǎn)交界 處的干涉結(jié)果，所以即使當相位移掩模上圖案的間距持續(xù)縮小，仍然能夠避 免掉相位移反轉(zhuǎn)交界處的沖突，不容易產(chǎn)生不利的互連，確保以掩模所形成
光刻圖案的分辨率與品質(zhì)，充分解決了上述已知技藝的問題。


圖1繪示已知相位移掩模上線條圖案的設(shè)計。
圖2繪示使用圖1的相位移掩^^莫形成瑕疵圖案的結(jié)果。
圖3繪示本發(fā)明相位移掩模圖案的設(shè)計。 圖4繪示在本發(fā)明形成圖案的方法中圖案轉(zhuǎn)移至基材上。 圖5繪示在本發(fā)明形成圖案的方法中進行蝕刻步驟。 圖6繪示本發(fā)明形成圖案的方法中經(jīng)圖案化的薄膜。 圖7繪示本發(fā)明形成圖案的方法中感光材料與薄膜交錯排列。 圖8繪示本發(fā)明形成圖案的方法中經(jīng)過兩次曝光與蝕刻步驟將線條圖案 形成于基材上。
圖9繪示經(jīng)由本發(fā)明形成圖案的方法所形成的線條圖案。 附圖標記說明
110玻璃基寺反 121第一相位移區(qū) 123第三相位移區(qū) 131第一薄膜 133、 134感光材料
100相位移掩才莫 120第一圖案 122第二相位移區(qū) 130基材 132第二薄膜 139珪基底
具體實施例方式
本發(fā)明在提供一種新穎的相位移掩模應(yīng)用方法。此等相位移掩模能避免 由于相位沖突所造成掩模光刻圖案的瑕疵，確保掩模所形成光刻圖案的分辨 率與品質(zhì)，解決了上述已知技藝的問題。
圖3繪示本發(fā)明相位移掩模的設(shè)計。相位移掩模100,包含玻璃基板110 與位于玻璃基板IIO表面上預(yù)定的第一圖案120，例如，多條平行排列的密 集線條圖案。玻璃基板IIO本身具有第一相位，而為形成第一圖案120，以 本實施例的線條圖案而言，各成對線條圖案間具有第二相位，如第三圖所示 的第一相位移區(qū)121和第二相位移區(qū)122。第一圖案120即是利用兩相位移 區(qū)的相位差異所產(chǎn)生的圖形，此為已知^t術(shù)內(nèi)容，在此不再贅述。相位移掩 模IOO優(yōu)選為無鉻相位移掩模，另外可以使用已知的方法形成第一相位移區(qū)121和第二相位移區(qū)122的相位差異，例如調(diào)整基材厚度或使用相位移材料。
當圖形間距的關(guān)鍵尺寸縮小至一定尺寸時，為避免在兩相位移交界處產(chǎn)
生如先前技術(shù)所述的互連現(xiàn)象，因此在兩相位移交界處設(shè)置第三相位移區(qū)
123,以消弭兩相位間的光線干涉情形。第三相位移區(qū)123的形成方式與第
一和第二相位移區(qū)近似，例如是調(diào)整基材厚度或使用相位移材料等。
第一相位移區(qū)121、第二相位移區(qū)122以及第三相位移區(qū)123間的相位
移關(guān)系通常彼此是相對的，或是任意指定的。例如，第一相位移區(qū)121、第
二相位移區(qū)122以及第三相位移區(qū)123間的相位移可以分別是180度、0度、
90度，使得一預(yù)定波通過第一相位區(qū)121與第二相位區(qū)122后的相位差為
180度即可。此外，為消弭使用已知相位移掩模造成獨立的線條圖案互連形
成環(huán)形瑕瘋的問題，第三相位區(qū)123的相位移設(shè)計是使得一預(yù)定波通過第一
相位區(qū)121(或第二相位移區(qū)122)與第三相位區(qū)123后的相位差為90度。
第二相位區(qū)122的寬度視所需要的圖形寬度而定。例如，當所需要形成
的圖形線條寬度為37.5nm時，第二相位區(qū)122的寬度可以是75nm，換言之，
通常為所需要形成線條寬度的兩倍。
如果要盡量消除獨立的線條圖案互連形成的環(huán)形瑕疵，第三相位區(qū)123
的寬度應(yīng)該不小于第二相位區(qū)122的寬度，通常稍大一些。例如第三相位區(qū) 123的單邊比第一相位區(qū)122的寬度多延伸出約1%-5%左右，使得第三相位 區(qū)123的寬度較第二相位區(qū)122的寬度大了約2%-10%。
接下來，圖4所繪示，進行第一曝光，將相位移掩模100上的第一圖案 110轉(zhuǎn)移至基材130上。于是，基材130通常具有復合的層狀結(jié)構(gòu)，以便將 相位移掩模IOO上的第一圖案110正確地轉(zhuǎn)移至其上。例如，基材130可以 包含有硅基底139,其上形成有第一薄膜131以及第二薄膜132,并以第一 感光材料133,例如光刻膠，覆蓋第二薄膜132。視情況需要，基材130可 以額外包含其他材料層，例如抗反射層。
如圖5所繪示，在第一感光材料133經(jīng)過曝光與顯影后，便可以將第一 圖案110正確地轉(zhuǎn)移至基材130的第一感光材料133上，并在感光材料133 上形成圖案。繼續(xù)，將此圖案化的感光材料133作為蝕刻掩模，對第二薄膜 132,例如可由氮化硅組成者，進行蝕刻，以圖案化第二薄膜132。在剝除光 刻膠后，圖案化的第二薄膜132即如圖6所繪示。
然后，可以使用曝光機臺將相位移掩模100平移，并進行第二曝光步驟，將此預(yù)定圖案轉(zhuǎn)移至新增在基材130上的第二感光材料134上，經(jīng)過顯影后 即如圖7所繪示，使得第二感光材料134與第二薄膜132在第一薄膜131上 交錯排列。繼續(xù)重復前述的蝕刻步驟，在第二曝光之后以第二薄膜132與第 二感光材料D4共同作為蝕刻掩模將圖案轉(zhuǎn)移至下方的第一薄膜131,如圖 8所繪示。在經(jīng)過兩次曝光與蝕刻步驟后，便可以將交錯排列的線條圖案形 成于基材130上。
如果相位移掩4莫100上第一相位區(qū)與第二相位區(qū)122的寬度均為75nm 時，在基材130的第一薄膜131上即可經(jīng)過兩次曝光后形成寬度約為37.5nm 左右的線條圖案，如圖9所繪示。
因為第一相位區(qū)額外包含第三相位移區(qū)，可以抵消位于相位移反轉(zhuǎn)交界 處的干涉結(jié)果，所以即使當相位移掩模上圖案的間距持續(xù)縮小，仍然能夠避 免掉相位移反轉(zhuǎn)交界處的沖突，不容易產(chǎn)生不利的互連，確保以掩模所形成 光刻圖案的分辨率與品質(zhì)，充分解決了上述已知技藝的問題。于是在經(jīng)過兩 次曝光與蝕刻步驟后，便可以將預(yù)定的窄間距線條圖案形成于基材上。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種相位移掩模，包含基板，該基板具有圖案、第一相位移區(qū)和第二相位移區(qū)，其中該圖案位于該第一相位移區(qū)和該第二相位移區(qū)交界處，且該第一相位移區(qū)和該第二相位移區(qū)之間具有第一相位差，而該第二相位移區(qū)至少具有一末端；以及第三相位移區(qū)，該第三相位移區(qū)位于該基板上并設(shè)置于該第二相位移區(qū)的該末端，且該第三相位移區(qū)與該第一相位移區(qū)之間具有第二相位差。
2. 如權(quán)利要求1的相位移掩模，其中該末端與該第一相位移區(qū)連接。
3. 如權(quán)利要求1的相位移掩^f莫，其中該第一相位差為180度。
4. 如權(quán)利要求1或3的相位移掩模，其中該第二相位差為90度。
5. 如權(quán)利要求4的相位移掩模，其中該圖案為線狀圖案。
6. —種形成圖案的方法，包含提供第一相位移掩模，其包含第一玻璃基板與位于該第一玻璃基板表面 的第一圖案、第一相位移區(qū)、第二相位移區(qū)以及第三相位移區(qū)，其中該第一 相位移區(qū)和該第二相位移區(qū)之間具有第 一相位差，該第 一相位移區(qū)和該第三 相位移區(qū)之間具有第二相位差，而該第 一相位移區(qū)與該第二相位移區(qū)彼此平 行交互排列且該第三相位移區(qū)位于該第二相位移區(qū)的末端；進行第一曝光，將該第一相位移掩模上的該第一圖案轉(zhuǎn)移至基材上；以及進行第二曝光，以將該第 一 圖案重復轉(zhuǎn)移至該基材上以形成該圖案。
7. 如權(quán)利要求6的形成圖案的方法，其中該第一相位差為180度。
8. 如權(quán)利要求6或7的形成圖案的方法，其中該第二相位差為90度。
9. 如權(quán)利要求8的形成圖案的方法，其中該第二曝光為平移該相位移掩 模，以將該第一圖案重復轉(zhuǎn)移至該基材上以形成該圖案。
10. 如權(quán)利要求6的形成圖案的方法，其中該基材包含光刻膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相位移掩模以及使用此相位移掩模形成圖案的方法。此相位移掩模包含玻璃基板與位于玻璃基板表面的圖案、第一相位移區(qū)、第二相位移區(qū)以及第三相位移區(qū)。第一相位移區(qū)與第二相位移區(qū)彼此平行交互排列且第三相位移區(qū)位于第一相位移區(qū)的末端。
文檔編號G03F1/28GK101477302SQ20081000193
公開日2009年7月8日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者傅國貴, 吳元薰, 王雅志 申請人:南亞科技股份有限公司