CN100445870C - 处理具有倾斜特征的掩模的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

揭露一种方法与系统，用以处理在一掩模或倍缩掩模基底上一个或多个倾斜的特征。在将所述掩模或倍缩掩模基底与一预定的参考系统对准之后，决定在所述掩模或倍缩掩模基底上要被处理的一个特征的一个偏移角，所述偏移角是对于所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向而言。所述掩模或倍缩掩模基底在一预定的方向上被旋转所述偏移角度；而且使用所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的所述特征，其中所述特征是在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理。

Description

处理具有倾斜特征的掩模的系统与方法
技术领域
本发明一般来说是关于半导体制造操作，且特别是关于一种改善的方法与系统，用以制造将被使用在光刻法(photolithography)过程中并具有倾斜特征的掩模。
背景技术
现代微电子组件常见的制造方式是使用光刻法过程将电路设计印到一个晶片(wafer)基底(substrate)上。在此过程中，一半导体晶片首先被涂上一光阻层。然后利用一掩模影像(photomask、mask、reticle皆被视为掩模)将此光阻层曝露于一照明光，接着此光阻层被显影。显影之后，此上了图案的光阻会在此晶片上产生此掩模的图像。之后，此晶片的最上层被蚀刻、进行注入或以其它方式处理，而且剩下的光阻层被剥除。对于多层的晶片，以上的步骤会被重复以产生连续的上了图案的多个层。就其本身而论，掩模的质量是很重要的，因为掩模的质量跟电路的质量是直接相关的，这是因为从电路设计准确转换到半导体晶片只在有质量好的掩模时发生。
在过去，因为各种理由，包括质量控制的考虑，电路已被设计为只具有水平和垂直的线路(lines)，所以容易在晶片上制造电路。所以，在掩模上主要是水平和垂直的线路。随着电路尺寸被缩得越来越小，晶片的每一电路小片(die)上的空间变得很珍贵。现在有时想要的是有倾斜的线路作为连接(connection)，而不是将水平和垂直的线路用于同样的目的。虽然为了在小的组件单元(cell)尺寸之下有效率而使用倾斜的方位(orientation)来布局所设计的半导体集成电路不是很困难，然而因为所有现存的掩模制造机器被设计用以制作在晶片上有关键精确度(critical precision)的垂直和水平线路，所以在掩模上产生这些倾斜的线路是很困难的。
附图1显示一典型的掩模写入系统100的顶视图。因为预计只会产生垂直和水平的线路，一掩模台(mask stage)102、在掩模台上的一掩模支架(maskholder)104以及一空白掩模(blank mask)或掩模或倍缩掩模基底106，都被设计以在水平的参考方向(或X方向)与垂直的参考方向(或Y方向)上被准确地对准。掩模或倍缩掩模基底106被掩模支架104所支持。这些组件的对准能通过使用两个镜子108和110而完成，其中这两个镜子108和110反射光到X干涉仪(interferometer)112和Y干涉仪114。在这种传统的配置方式中，掩模支架104被稳固地固定在掩模台102上，以致于当掩模台被对准时其它所有的东西也被对准。一旦对准了，掩模写入装置100能够如所期望地在此空白掩模上制作掩模图案(mask pattem)116。掩模图案例如附图1中的图案116可能含有倾斜特征，比如关于X-Y对准配置的倾斜线路。
附图2A～2C显示传统的掩模写入装置如何处理倾斜的线路。大多数的掩模写入装置处理这样的倾斜线路是通过将小的倾斜图案合并在一起，而不是使用大的连续区域。举例来说，如在图2A中所示，倾斜线路200由许多三角形202所形成。如在图2B～2C中所示，倾斜线路204和水平的线路206(或垂直的线路)之间的连接可通过(部分)重叠这两个实体或通过加入第三个倾斜的实体，例如在两实体间的三角形208。因为制造任何倾斜的实体是很耗费时间的，掩模写入装置的产量以及所产生的图案的图案逼真度(fidelity)会受到负面的影响。
再者，对于需要进行尺寸测量的半导体制造工具来说，令人感兴趣的特征是被垂直地放置。举例而言，这些工具包含度量衡(metrology)工具像CDSEM、光学测量显微镜、掩模检查(inspection)工具、掩模修理(repair)工具以及掩模验证(verification)工具。在各种截面(cross sections)内的尺寸是通过将电子束(e-beam)或光学聚光灯(optical spot)扫描横过这些截面而估计的。
甚至在一掩模被产生之后，当验证此掩模的质量时，一典型的掩模验证工具模仿了掩模图案复制(replication)工具的成像参数(unaging parameters)。举例来说，一个空间影像仿真(Aerial Image Simulation，AIMS)工具使用一个小的场镜(field len)，此场镜具有与实际的晶片成像(wafer-imaging)工具相同的数值孔隙(numerical aperture)以及相同的波长和照明条件，而此晶片成像工具将把掩模图案复制在晶片上。检查从AIMS工具得来的空间影像是为了关键尺寸(Critical Dimension，CD)控制、连接(bridging)或折断(breaking)。应理解的是若令人感到兴趣的特征是被倾斜地放置，而非垂直地或水平地放置，则考虑到这些工具的测量和扫描网格(scanning grids)全都是被垂直地和水平地安排方位的事实，测量结果会较不准确且更耗费时间。同样地，为了确保较佳的准确度，在掩模修理工具中的观测和图案修改功能也更喜欢水平和垂直的图案。
因为工具的限制，大多数的布局(layout)图案的方位安排是在水平或垂直的参考方向上。至少来说，所有的关键图案(critical patterns)是这样安排方位的。只有不要求精确尺寸的图案被允许倾斜地安排方位。在掩模上制造倾斜的关键图案已经是困难的任务。
所以需要一种改进的方法和系统，用以产生倾斜的图案，而仍然维持图案尺寸的准确度，使所产生的掩模可被用在半导体制造操作中。
发明内容
揭露一种方法与系统，用以处理在一掩模或倍缩掩模基底上一个或多个倾斜的特征。在将所述掩模或倍缩掩模基底与一预定的参考系统对准之后，决定在所述掩模或倍缩掩模基底上要被处理的一特征的一偏移(offset)角，所述偏移角是关于所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向而言。所述掩模或倍缩掩模基底在一预定的方向上被旋转所述偏移角度；而且使用所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的所述特征，其中所述特征是在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理。
本发明提供一种改进的方法，用以提供处理倾斜特征的一种有效的掩模处理方法。相对于传统的方法，会获得各种好处。举例来说，在掩模制造过程的背景下，在掩模制造过程期间可维持关键的倾斜图案的准确度。再者，掩模制造系统的产量不一定会被制造、检查或者处理倾斜的关键图案的需要所阻碍。就其本身而论，具有倾斜的关键图案的设计的掩模制造周期时间(cycle time)没有受到负面的影响。
从以下的详细说明以及附图一起来看，这些和其它的方面与优点将变得明显。这些附图是经由本发明的例子和原理而绘示说明的。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面特举出一个较佳实施例，并配合附图，详细说明如下：
图1显示一标准的掩模写入装置。
图2A～2C显示在一掩模中制作倾斜特征的传统方法。
图3A显示一掩模图案，此掩模图案含有关键的倾斜连接线路以及较不关键的垂直和水平线路。
图3B显示依据本发明的一实施例旋转掩模基底之后的图3A的掩模图案。
图4A显示在一水平和垂直对准的掩模基底上将被制作的预期的倾斜特征。
图4B显示依据本发明的一实施例的方法，用来通过旋转掩模基底以制作倾斜的特征。
图4C显示依据本发明的一实施例的改进的掩模制造工具，用来通过旋转掩模基底与方位监视系统来制作倾斜的特征。
组件代表符号简单说明
100：掩模写入系统      102：掩模台
104：掩模支架          106：掩模或倍缩掩模基底
108、110：镜子         112：X干涉仪
114：Y干涉仪           116：图案
200：倾斜线路          202：三角形
204：倾斜线路          206：水平的线路
208：三角形            300：掩模图案
302：关键线路          304：非关键线路
400：掩模制造工具      402：掩模台
404：掩模支架          406：掩模基底
408A：X干涉仪          408B：Y干涉仪
410：激光产生器        412：被固定的镜子
414A：用于Y干涉仪的镜子
414B：用于X干涉仪的镜子
415：分光镜            416：检测器
418：掩模图案          420：定位标记
422：方位监视光束产生器
424：方位监视镜        426：方位检测器
具体实施方式
提供一种方法与系统，用以为了半导体制造的目的而处理具有倾斜特征的掩模或倍缩掩模。虽然本发明主要在制造掩模的背景下提出，但本领域技术人员可以理解的是，整体的观念可被用来检查、验证、修理或修改掩模。
通过选择性地旋转一掩模基底，同时维持掩模处理系统例如一掩模写入系统的正规配置，倾斜的特征是在掩模基底上被处理。这个词汇「倾斜的」(oblique)意指任何不与一掩模基底的一边缘垂直或平行的线路。在本文中这个词汇「处理」(process或processing)的意义包含制造、修改、检查、验证、修理掩模上的图案、或任何其它类似的且需要应付此掩模上的图案/特征的处理。贯穿本发明说明书的是，传统的掩模处理系统所使用的在此叙述为一水平-垂直参考系统(horizontal-vertical reference system)，而且可被称为X-Y参考系统。同样地，水平的参考方向可被称为X方向，且垂直的参考方向可被称为Y方向。也被理解的是X方向和Y方向是互相垂直的，而且若观看者的视角已改变90度的话，在某种意义上X方向和Y方向是可互换的。为了本发明的目的，假设掩模处理工具已经清楚地定义出X方向和Y方向。举例来说，当一个人将一空白掩模加载一掩模写入系统时，此空白掩模必须要有一边与X方向对准。再者，支持着掩模基底的一掩模台的移动方向也能定义出X-Y参考系统。此参考系统被各种处理工具普遍地使用，以致于可在此掩模基底上精确地与准确地产生设计特征。
在半导体工业中，尤其是掩模制造过程，各种掩模制造工具较喜欢垂直地和/或水平地安排方位的图案。设定在许多这样的掩模制造工具中的是X-Y参考系统，此系统只允许产生或检查相互垂直的线路。由于工业上这个广泛的偏好，大多数的电路设计的最关键特征的方位安排在X-Y方向上，只留下较不关键的特征在方位安排上有一点灵活性。
随着科技的进步，在一些电路设计中，尤其是具有连线层(wiring layer)的情形下，更愿意的是倾斜地引导安排关键的连接线路的方位，最常见的是相对于水平的或垂直的参考方向而言成45度或135度。在此情况下，垂直和水平特征的尺寸的关键性可能比不上倾斜地被定位的线路的关键性。
图3A显示一掩模图案300，此掩模图案300含有被倾斜地定位且具有关键尺寸的线路302，而垂直的或水平的线路304实际上被允许具有关键性低很多的尺寸。经过掩模图案设计文件，要决定在倾斜的线路和水平的或垂直的参考方向之间有多大的偏移角(offset angle)存在是可能的。此偏移角最常见的是约45度或135度。
如在图2A～2C中所述的传统的掩模写入方法是不令人满意的，这是由于关键特征的不准确性以及掩模制造过程的缺点。本发明提出一种掩模图案上倾斜的线路的改进的写入和/或测量方法，通过使用现存的掩模制造工具以及它们的X-Y参考系统。进行修改以允许旋转一空白掩模基底，使倾斜的特征变成水平的或垂直的特征。
图3B显示此掩模图案300，其中此掩模图案300已被旋转90度使在图3A中的倾斜线路现在被水平地或垂直地定位。在此例子中，当电路图案具有如在图2中所示的以45度和135度方向排成一排的关键特征时，此掩模基底是在被旋转45度的情形下被处理的。为了安排掩模制造工具以达到想要的结果，更多的细节会在下面描述。
图4A显示一掩模制造工具400的顶视图。此掩模制造工具400的各种组成组件在图中被排除以简化在此的图标。此掩模制造工具400具有一掩模台402以及一个可旋转的掩模支架404，其中此掩模台402的位置被固定在此掩模制造工具400上，而掩模支架404支持一个掩模基底或空白掩模406。此掩模台本身定义了一个预定的参考系统，因为它通常在垂直的(“Y”)或水平的(“X”)方向上移动。就其本身而论，此掩模台的移动路线定义了此参考系统的X和Y参考方向。此掩模台所移动的X和Y方向被高精确度的栏杆、轨道、轴承(bearings)等等机械性地保持。另一方面，此可旋转的掩模支架404能旋转所支持的掩模，此掩模被旋转到从该参考系统的X或Y方向算起的一偏移角。此掩模制造工具400也具有一个光学的对准子系统(opticalalignment subsystem)，用以感测和将此掩模台402的位置与X和Y干涉仪408A与408B对准。一个光源例如一激光产生器410产生光，通过使用一分光镜(beam splitter)415以使光在一被固定的镜子412上以及附着到掩模台402的另一镜子414A上反射。被反射的光束之间的干涉(interference)然后被一检测器(detector)416所感测，以便掩模台的垂直位置被评估。要注意到的是有另一个用于X干涉仪的镜子414B附着到掩模台402，这是为了在水平的参考方向上的位置测量。当在X上的位置改变没有改变在Y上的位置时而且反之亦然的情况下，会产生垂直正交(orthogonal)的移动。
如在图4A中所示，像图3A中掩模图案的一掩模图案418预计会被在掩模基底上制造。也有一个或多个定位标记(position mark)420在掩模支架上，以检验记录掩模台和掩模上预先写入的图案之间的相对位置，用于在多次曝光情况下的多次曝光之间写入的图案的记录。
图4B显示和图4A中相同的掩模制造工具400，除了掩模基底406和掩模支架404被向左旋转45度以外。如所显示的，掩模台402没被旋转而且相对于X和Y干涉仪来看掩模台402维持它的位置和对准度。掩模基底406是通过旋转掩模支架404而被旋转，其中掩模基底406的位置相对于掩模支架来看一点也没改变。可在掩模台上建一个或多个被固定的机械挡块(mechanical stopper)421，以便掩模支架可被协调一致地(consistently)旋转到预定的角度。因为现在可旋转图4A中掩模图案418的设计源以将关键的特征与X或Y方向对准，最后的结果是通过使用标准的水平和垂直线路制造过程，在空白掩模406上产生想要的掩模图案418。将不需要任何图2A～2C中所示的方法。
虽然掩模基底被旋转为在一倾斜的方位，掩模台402仍然在掩模制造工具400中垂直的和水平的参考方向上移动。因此，位置监视装置例如用于激光干涉仪的镜子412和414A-B维持在监视垂直和水平位置的位置。
图4C显示依据本发明的一实施例的具有方位监视子系统的掩模制造工具400。当掩模基底406的方位在掩模制造过程中可以改变的时候，会是最有灵活性的。这可以通过使用掩模支架404以及一掩模基底方位监视子系统来完成，其中方位监视子系统例如是方位监视光束产生器422、附着到掩模支架404的方位监视镜424以及方位检测器426。经由方位监视光束在方位监视镜424上的反射，检测器426可检测掩模支架404是否已被对准到一个想要的角度。此外，一个或多个定位标记428可被放在支架和/或掩模基底上以允许掩模写入工具400追踪记录在每一次改变位置之后掩模基底安定下来的位置。
在有适当设计的方位监视子系统的情形下，只要决定了偏移角则掩模支架可被转到任何想要的位置，而此偏移角是被倾斜的线路和掩模制造工具的参考系统的水平或垂直参考方向所定义的。就其本身而论，只要通过在掩模台上旋转掩模基底而使用标准的过程，在一想要的掩模上的任何倾斜特征可以被掩模制造工具所产生。
以上所叙述的本发明因此提供一种改进的方法，用以提供应付倾斜特征的一种有效的掩模处理方法。相对于传统的方法，会获得各种好处。举例来说，在掩模制造过程的背景下，在掩模制造过程期间可维持关键的倾斜图案的准确度。再者，掩模制造过程的产量不一定会被制造倾斜的关键图案的需要所阻碍。就其本身而论，具有倾斜的关键图案的设计的掩模制造周期时间没有受到负面的影响。这些好处同等适用于其它必须应付倾斜特征的掩模处理系统。
以上的揭露提供许多不同的实施例或例子，用来实施本发明的不同特征。组件的详细特定例子以及过程的叙述是要使本发明清楚易懂。当然这些仅仅是例子，并不是要限制在权利要求中所叙述的本发明。
虽然本发明已以其较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与修饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.一种处理在一掩模或倍缩掩模基底上一个或多个倾斜特征的方法，所述方法至少包含：
将所述掩模或倍缩掩模基底与一预定的参考系统对准；
处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的一水平或垂直特征，其中所述水平或垂直特征在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理；
决定在所述掩模或倍缩掩模基底上要被处理的一个倾斜特征的一偏移角，所述偏移角是关于所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向而言的；
在一预定的方向上将所述掩模或倍缩掩模基底旋转所述偏移角度；以及
依据所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的所述倾斜特征，其中所述倾斜特征在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理。
2.如权利要求1所述的方法，所述对准步骤包含将所述掩模或倍缩掩模基底定位于一掩模支架上，所述掩模支架位于一掩模处理工具的一个掩模台上。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述预定的参考系统通过所述掩模台的移动方向而被定义出。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述旋转步骤包含将被对准的所述掩模支架旋转所述偏移角度。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述旋转步骤还包含使用在所述掩模台上的一个或多个挡块，以挡住所述掩模支架。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述偏移角离所述第一或第二参考方向约45度。
7.一种处理在一掩模或倍缩掩模基底上一个或多个倾斜特征的方法，所述方法至少包含：
将所述掩模或倍缩掩模基底定位于一可旋转的掩模支架上，所述掩模支架是位于一掩模台上；
将所述掩模或倍缩掩模基底与一预定的参考系统对准，使所述掩模或倍缩掩模基底的至少一边是在所述参考系统的水平参考方向上，所述预定的参考系统通过所述掩模台的移动方向而被定义出；
依据所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的一水平或垂直特征，其中所述水平或垂直特征在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理；
决定在所述掩模或倍缩掩模基底上要被处理的第一倾斜特征的第一偏移角，所述第一偏移角是关于所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向而言；
在一预定的方向上将所述掩模支架旋转所述第一偏移角度；以及
依据所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的所述第一倾斜特征，其中所述第一倾斜特征在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理。
8.如权利要求7所述的方法，还包含：
决定在所述掩模或倍缩掩模基底上要被处理的第二倾斜特征的第二偏移角，所述第二偏移角是关于所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向而言；
旋转所述掩模支架到达基于所述第一和第二偏移角的一想要的方位；以及
依据所述预定的参考系统处理在所述掩模或倍缩掩模基底上的所述第二倾斜特征，其中所述第二倾斜特征在所述预定的参考系统的水平或垂直参考方向上被处理。
9.如权利要求7所述的方法，还包含依据所述预定的参考系统监视所述掩模或倍缩掩模基底的位置。
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