CN103246158B - 掩模及其图案配置方法与曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩模及其图案配置方法与曝光方法。掩模的图案配置方法包括以下步骤：将多个几何图案以多行排列于一掩模；排列于奇多行的几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的几何图案的排列方式相似；选取二奇多行或二偶多行为一第一边界行及一第二边界行；于第一边界行及第二边界行的各个对应处，仅挑选第一边界行或第二边界行配置一个几何图案。

Description

掩模及其图案配置方法与曝光方法

技术领域

本发明是有关于一种掩模及其图案配置方法与曝光方法，且特别是有关于一种由几何图案重复排列的掩模及其图案配置方法与曝光方法。

背景技术

随着半导体技术的不断进步，各式半导体元件不断推陈出新，在半导体元件的制造过程中，曝光、显影工艺是相当重要的步骤。

在曝光的工艺中，采用掩模来遮蔽能量光线照射于衬底上的光刻胶层，使得光刻胶层能够进行图案化显影。在一些情况下，半导体元件的曝光工艺必须分段进行。将多次的曝光结果衔接后，形成完整的曝光图案。然而，在曝光过程中，掩模移动误差、掩模对准误差或能量光线的绕射都有可能影响曝光结果衔接的精准度。如何精准地衔接多次曝光结果已成为目前半导体技术的一项瓶颈。

发明内容

本发明是有关于一种掩模及其图案配置方法与曝光方法，其利用图案配置方法搭配重叠曝光的技术，使得掩模在重叠曝光时，可以顺利衔接图案。

根据本发明的一方面，提出一种掩模的图案配置方法，掩模的图案配置方法包括以下步骤：将多个几何图案以多行排列于一掩模；排列于奇多行的几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的几何图案的排列方式相似；选取二奇多行或二偶多行为一第一边界行及一第二边界行；于第一边界行及第二边界行的各个对应处，仅挑选第一边界行或第二边界行配置一个几何图案。

根据本发明的另一方面，提出一种掩模的曝光方法，掩模的曝光方法包括以下步骤：提供一掩模；多个几何图案以多行排列于掩模；排列于奇多行的几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的几何图案的排列方式相似；掩模具有一第一边界行及一第二边界行；第一边界行及第二边界行的各个对应处，仅有第一边界行或第二边界行配置一个几何图案；以掩模重复曝光一衬底；掩模的第一边界行至少部份重叠于掩模前次曝光的第二边界行的区域。

根据本发明的再一方面，提出一种掩模。掩模包括一衬底及多个几何图案；此些几何图案以多行排列于衬底上；排列于奇多行的几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的几何图案的排列方式相似；掩模具有一第一边界行及一第二边界行；第一边界行及第二边界行的各个对应处，仅有第一边界行或第二边界行配置一个几何图案。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举各种实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示掩模的图案配置方法的流程图。

图2至图3绘示图1的各步骤的示意图。

图4绘示掩模的曝光方法的流程图。

图5绘示以掩模进行重叠曝光的示意图。

图6至图7绘示图1的各步骤的另一示意图。

图8绘示以掩模200进行重叠曝光的示意图。

【主要元件符号说明】

100、200：掩模

110：衬底

120：几何图案

900：欲曝光图案

A2、A3：范围

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13：行

D120：间距

E11：第一边界行

E12：第二边界行

R1、R2、R3、R4：列

S101、S102、S103、S201、S202：流程步骤

W120：宽度

具体实施方式

以下是提出各种实施例进行详细说明，其利用图案配置方法搭配重叠曝光的技术，使得掩模在重叠曝光时，可以顺利衔接图案。然而，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的图式是省略部份元件，以清楚显示本发明的技术特点。

第一实施例

请参照图1～图3，图1绘示掩模100的图案配置方法的流程图，图2至图3绘示图1的各步骤的示意图。在进行掩模100的图案配置时，首先需考虑到欲曝光图案900的排列方式。如图2所示，在步骤S101中，将多个几何图案120以多行排列于一掩模100。排列于奇多行的几何图案120的排列方式相似。如图2所示，第C1、C3、C5、C7、C9、C11、C13行的几何图案120皆排列于第R2、R4列。排列于偶多行的几何图案120的排列方式相似。如图2所示，第C2、C4、C6、C8、C10、C12行的几何图形120皆排列于第R1、R3列。

此些几何图形120实质上相同，且以相同的方式规则地重复排列成一张大尺寸的欲曝光图案900。

然而，曝光机的尺寸通常较小，因此设计者通常将欲曝光图案900做适当的切割，而设计一较小尺寸的掩模100。掩模100在重复曝光过程中进行图案的衔接，以衔接成大尺寸的欲曝光图案900。

如图2所示，相邻两行的几何图案120的间距D120小于各个几何图案120的宽度W120。也就是说，相邻两行的范围将形成重叠区域。以第C2及C3行为例，第C2行的范围A2与第C3行的范围A3形成重叠区域。但由于第C2行的几何图案120位于第R1、R3列，第C3行的几何图案120位于第R2、R4行，故第C2行的几何图案120不会重叠于第C3行的几何图案120。

设计者将欲曝光图案900做切割时，由于任何相邻两行的范围将形成重叠区域，因此任何的直接切割方式都会切割到部份的几何图案120。被切割的几何图案120在后续衔接时，容易产生衔接不良的问题。本实施例透过以下步骤进行图案配置，以改善衔接不良的问题。

在步骤S102中，选取二奇多行或二偶多行(例如是第C3及C9行)为一第一边界行E11及一第二边界行E12。

在步骤S103中，于第一边界行E11及第二边界行E12的各个对应处，仅挑选第一边界行E11或第二边界行E12配置一个几何图案120。举例来说，如图2所示，第一边界行E11及第二边界行E12有两个对应处，分别是第R1及R2列之处。在第R1列的对应处，仅挑选第一边界行E11来配置一个几何图案120，而不在第二边界行E12配置任何几何图案120。在第R3列的对应处，仅挑选第二边界行E12配置一个几何图案120，而不在第一边界行E11配置任何几何图案120。

在本实施例中，第一边界行E11及第二边界行E12的所有对应处，随机挑选第一边界行E11或第二边界行E12配置几何图案120，而不是仅在第一边界行E11配置几何图案120，也不是仅在第二边界行E12配置几何图案120。

并且，第一边界行E11所配置的几何图案120是完整的图案，且第二边界行E12所配置的几何图案120是完整的图案。因此在重复曝光过程中，无须针对单一个几何图案120进行衔接，而不会产生衔接不良的问题。

如图3所示，透过上述图案配置方法所形成的掩模100包括一衬底110及多个几何图案120。几何图案120此些几何图案120以多行排列于衬底110上，排列于奇多行的几何图案120的排列方式相似，排列于偶多行几何图案120的排列方式相似。其中，第一边界行E11及第二边界行E12的各个对应处，仅有第一边界行E11或第二边界行E12配置一个几何图案。

请参照图4，其绘示掩模100的曝光方法的流程图。采用上述图案配置所形成的掩模100搭配重叠曝光的技术即可顺利衔接出完整的大尺寸曝光图案。

在步骤S201中，如图3所示，提供掩模100。几何图案120所在空白区域为透光区，几何图案120以外的斜线区域则为非透光区。掩模100在进行透光时，能量光线可以穿透几何图案120，以使几何图案120转印至欲曝光的衬底上。

请参照图5，其绘示以掩模100进行重叠曝光的示意图。在步骤S202中，以掩模100重复曝光衬底。如图5所示，从左至右，第一次曝光的掩模100以实线表示，第二次曝光的掩模100以虚线表示，第三次曝光的掩模100以实线表示，第四次曝光的掩模100以虚线表示，依此类推。掩模100第二次曝光的第一边界行E11重叠于掩模100第一次曝光的第二边界行E12的区域，掩模100第三次曝光的第一边界行E11重叠于掩模100第二次曝光的第二边界行E12的区域，掩模100第四次曝光的第一边界行E11重叠于掩模100第三次曝光的第二边界行E12的区域，依此类推。

透过上述图案配置技术与重叠曝光的技术，即使在曝光对准上有所误差，每一次曝光所呈现的几何图案120皆为完整的图案，没有单一几何图案120衔接误差问题。此外，掩模100进行曝光时，在衔接处容易产生圆化(rounding)的现象，透过上述图案配置技术与重叠曝光的技术，也不会因圆化现象造成任何问题。

第二实施例

请参照图6至图7，其绘示图1的各步骤的另一示意图。本实施例的掩模200及其图案配置方法与曝光方法与第一实施例的掩模及其图案配置方法与曝光方法不同之处在于步骤S103的几何图案120的挑选方式，其余相同之处不再重复叙述。

在步骤S103中，于第一边界行E11及第二边界行E12的所有对应处，皆挑选第一边界行E11配置几何图案120。举例来说，如图6所示，第一边界行E11及第二边界行E12有两个对应处，分别是第R1及R2列之处。在第R1列的对应处，仅挑选第一边界行E11配置一个几何图案120，而不在第二边界行E12配置任何几何图案120。在第R3列的对应处，仅挑选第一边界行E11配置一个几何图案120，而不在第二边界行E11配置任何几何图案120。

如图6所示，第二边界行E12的所有几何图案120均未被挑选。掩模200的边界可以缩小至第C8行的范围。

请参照采用上述图案配置所形成的掩模200搭配重叠曝光的技术即可顺利衔接出完整的大尺寸曝光图案。如图8所示，从左至右，第一次曝光的掩模200以实线表示，第二次曝光的掩模200以虚线表示，第三次曝光的掩模200以实线表示，第四次曝光的掩模200以虚线表示，依此类推。掩模200第二次曝光的第一边界行E11部份重叠于掩模200第一次曝光的第二边界行E12的区域，掩模200第三次曝光的第一边界行E11部份重叠于掩模200第二次曝光的第二边界行E12的区域，掩模200第四次曝光的第一边界行E11部份重叠于掩模200第三次曝光的第二边界行E12的区域，依此类推。

本实施例皆挑选第一边界行E11配置几何图案120，不仅可以使掩模200的尺寸缩小，并且可以缩减重复曝光的重叠范围。

综上所述，虽然本发明已以各种实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (12)

1.一种掩模的图案配置方法，包括：

将多个几何图案以多行排列于一掩模，排列于奇多行的该多个几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的该多个几何图案的排列方式相似；

选取二奇多行或二偶多行为一第一边界行及一第二边界行；以及

于该第一边界行及该第二边界行的各个对应处，仅挑选该第一边界行或该第二边界行配置一个几何图案；

其中，相邻行的该多个几何图案的间距小于各该几何图案的宽度。

2.根据权利要求1所述的掩模的图案配置方法，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，皆挑选该第一边界行配置该多个几何图案。

3.根据权利要求1所述的掩模的图案配置方法，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，随机挑选该第一边界行或该第二边界行配置该多个几何图案。

4.根据权利要求1所述的掩模的图案配置方法，其中该多个几何图案相同。

5.一种掩模的曝光方法，包括：

提供一掩模，多个几何图案以多行排列于该掩模，排列于奇多行的该多个几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的该多个几何图案的排列方式相似，该掩模具有一第一边界行及一第二边界行，该第一边界行及该第二边界行的各个对应处，仅有该第一边界行或该第二边界行配置一个几何图案；以及

以该掩模重复曝光一衬底，该掩模的该第一边界行至少部份重叠于该掩模前次曝光的该第二边界行的区域；

其中，相邻行的该多个几何图案的间距小于各该几何图案的宽度。

6.根据权利要求5所述的掩模的曝光方法，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，皆该第一边界行配置该多个几何图案。

7.根据权利要求5所述的掩模的曝光方法，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，随机地由该第一边界行或该第二边界行配置该多个几何图案。

8.根据权利要求5所述的掩模的曝光方法，其中该多个几何图案相同。

9.一种掩模，包括：

一衬底；以及

多个几何图案，该多个几何图案以多行排列于该衬底上，排列于奇多行的该多个几何图案的排列方式相似，排列于偶多行的该多个几何图案的排列方式相似；

其中，该掩模具有一第一边界行及一第二边界行，该第一边界行及该第二边界行的各个对应处，仅有该第一边界行或该第二边界行配置一个几何图案；相邻行的该多个几何图案的间距小于各该几何图案的宽度。

10.根据权利要求9所述的掩模，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，皆该第一边界行配置该多个几何图案。

11.根据权利要求9所述的掩模，其中于该第一边界行及该第二边界行的所有对应处，随机地由该第一边界行或该第二边界行配置该多个几何图案。

12.根据权利要求9所述的掩模，其中该多个几何图案相同。