CN1230717C - 无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法和使用该掩模的照相腐蚀制造方法 - Google Patents

Abstract

一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，其首先提供一光掩模，其中此光掩模上形成有一栅极图案，且此栅极图案的一关键尺寸处形成有一180度的相转移层。之后，进行一曝光制造过程，以将光掩模上的栅极图案转移至一光致抗蚀剂层。

Description

无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法 和使用该掩模的照相腐蚀制造方法

技术领域

本发明涉及一种照相腐蚀制造方法，且特别是涉及一种使用无铬膜与相转移混合型光掩模的照相腐蚀制造方法。

背景技术

随着集成电路的积集度的提高，整个集成电路的组件尺寸也必须随之缩小。而在半导体制造过程中最举足轻重的可说是照相腐蚀制造方法，凡是与金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)组件结构相关的，例如：各层薄膜的图案(Pattern)，及掺有杂质(Dopants)的区域，都是由照相腐蚀这个步骤来决定的。为了因应缩小组件的尺寸，一些提高光掩模分辨率的方法被不断地提出来，如相转移光掩模(Phase Shift Mask，PSM)照相腐蚀技术以及光学邻近校正法(Optical Proximity Correction，OPC)等等。

其中，相转移光掩模技术是利用在光掩模图案之间的孔隙上加一层相转移层(Shifter Layer)，造成光线讯号角度位移180度。这层相转移层在曝光时会产生正反相的干射，而使投射在芯片上的影像图案具有优选的分辨率。亦即相位转移层的厚度与折射系数在设计时会设计成使穿透的光线作180度的相移，而使相邻透光孔隙的绕射效应彼此抵销，进而提高曝光分辨率以及组件关键尺寸的均匀度。

图1所示，其绘示为设计的组件的上视图；图2与图3所示，其绘示为一种配合图1的组件设计而使用交替式相转移光掩模照相腐蚀技术的光掩模上视图，其系利用两道光掩模来进行。

请参照图1，图1中所设计的组件包括在一基底100上的一栅极结构102，以与门极结构102两侧的基底100中的掺杂区104、106。其中，对应于配置有掺杂区104、106的栅极结构102处，其关键尺寸必须加以控制。因此，传统的栅极成像，为了提高分辨率与关键尺寸的均匀度，会使用交替式相转移光掩模(Alternating PSM)照相腐蚀技术，以提高栅极结构的关键尺寸处的分辨率以及均匀度。

现有以交替式相转移光掩模技术以进行曝光的方法如下所述。请参照图2，首先在涂布有铬膜的基板200上形成一180度相转移层202以及一0度的相转移层204。其中，180度的相转移层202与0度的相转移层204系分别配置在对应于图1中栅极结构102的关键尺寸处的两侧。

之后，利用图2的光掩模进行第一次曝光制造过程。接着，请参照图3，于第一次曝光制造过程后，紧接着利用图3的光掩模以进行第二次曝光制造过程。图3的光掩模的设计为于一透明基板300上形成对应于图1中整个栅极结构102的一栅极图案302。换言的，透明基板300上仅有栅极图案302的处系有铬膜覆盖，而透明基板300其它未覆盖有铬膜的处皆为0度的相移转区。以上述两光掩模进行双重曝光步骤之后，便可以将栅极图案转移至一芯片上的光致抗蚀剂层。

虽然以现有的交替式相转移光掩模照相腐蚀技术可以提高分辨率以及关键尺寸的均匀度，但是，却必须使用双重曝光才得以完全成像。因此，现有交替式相转移光掩模照相腐蚀技术较为复杂且费时。此外，由于现有交替式相转移光掩模照相腐蚀技术需制作两道光掩模而加以搭配进行，因此不但光掩模设计的绘制过程较为复杂，且也制作成本也较高。

发明内容

因此，本发明的任务就是在提供一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，以改善现有交替式相转移光掩模照相腐蚀技术中需双重曝光才得以成像的缺点。

本发明的另一任务是提供一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，以使照相腐蚀制造方法更佳简化且节省成本。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，包括下列步骤：

提供一光掩模，其中该光掩模上形成有一栅极图案，且该栅极图案包括一关键尺寸处和一非关键尺寸处，其中该关键尺寸处形成有一180度的相转移层，该非关键尺寸处为一非透光区，且该关键尺寸处的厚度比其他非栅极图案处的厚度厚；以及

进行一曝光制造过程，以将该光掩模上的栅极图案转移至一光致抗蚀剂层。

本发明另一方面提供一种无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，包括下列步骤：

提供一透明基板，该透明基板上已涂布有一铬膜；

图案化该铬膜以及部分厚度的该透明基板，以形成一栅极图案，且该栅极图案包括一关键尺寸处和一非关键尺寸处；以及

移除该栅极图案的关键尺寸处的该铬膜，而暴露出该透明基板并保留该非关键尺寸处的该铬膜，其中所暴露出的该透明基板处为一180度的相转移层。

本发明提出一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，其系首先提供一光掩模，其中此光掩模上形成有一栅极图案，且此栅极图案的一关键尺寸处形成有一180度的相转移层。换言的，此光掩模上的栅极图案的一非关键尺寸处覆盖有一层铬膜，而栅极图案的关键尺寸处为一石英材质的180度相转移层。而光掩模上未形成有栅极图案的区域为一0度的相转移区。之后，进行一曝光制造过程，以将光掩模上的栅极图案转移至一光致抗蚀剂层。

本发明提出一种无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，此方法系首先提供一透明基板，其中此透明基板上已涂布有一铬膜。接着，以一照相腐蚀蚀刻制造过程图案化此铬膜以及部分厚度的透明基板，以于透明基板上形成一栅极图案，其中此栅极图案为具有铬膜与部分基板厚度的双层结构。之后，以一照相腐蚀蚀刻制造过程移除栅极图案的一关键尺寸处的铬膜，而暴露出透明基板，其中所暴露出的透明基板处为一180度的相转移层。而透明基板上未形成有栅极图案处则是一0度的相转移区。

本发明使用无铬膜与相转移混合式光掩模照相腐蚀技术以进行栅极成像，仅需一道光掩模以及一道曝光制造过程，即可以达到高分辨率与高关键尺寸均匀度的要求。

本发明使用无铬膜与相转移混合式光掩模照相腐蚀技术以进行栅极成像，由于仅需一道光掩模且此光掩模的绘制与制作相当简易，因此可使制造过程简化且节省成本。

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，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明，附图中：

图1为一设计组件的上视图。

图2是现有一种使用交替式相转移光掩模照相腐蚀技术的光掩模设计上视图；

图3是现有一种使用交替式相转移光掩模照相腐蚀技术的另一光掩模设计上视图；

图4是依照本发明一优选实施例的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法的光掩模设计上视图；

图5A至图5C是依照本发明一优选实施例的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法的光掩模制造流程剖面示意图，其系由图4中由I-I’的剖面示意图；以及

图6A与图6B为光线通过不同线宽的相转移层的光振幅分布示意图。

附图的标示说明

100：基底

102：栅极结构

104、106：掺杂区

200：涂布有铬膜的基板

202：180度相转移层

204、408：0度相转移层

300、400：透明基板

302、402：栅极图案

401：铬膜

404：栅极图案的非关键尺寸处(铬膜)

406：栅极图案的关键尺寸处(180度的相转移层)

600：光线

具体实施方式

图1所示，其绘示为设计的组件上视图；图4所示，其绘示为依照本发明一优选实施例的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法的光掩模设计上视图。

请参照图1，图1中所设计的组件包括在一基底100上的一栅极结构102，以与门极结构102两侧的基底100中的掺杂区104、106。其中，对应于配置有掺杂区104、106的栅极结构102处，其关键尺寸必须加以控制。

本发明的使用相转移光掩模技术的照相腐蚀制造方法的光掩模设计如图4所示。在一透明基板400上形成有对应于图1中的栅极结构102的一栅极图案402。其中，此栅极图案402在对应于图1的栅极结构102的关键尺寸处，即对应于图1的栅极结构102下方欲形成有掺杂区104、106处，形成一180度的相转移层406。

在本发明的实施例中，透明基板400例如是一透明石英基板。而栅极图案402的非关键尺寸处404覆盖有一铬膜。栅极图案402的关键尺寸处406为一透光且具有180度相转移功效的石英材质层。其中，栅极结构的关键尺寸处406的线宽例如是小于0.13微米，优选的是小于0.1微米。而透明基板400上除了栅极图案402以外的区域，则是0度的相转移区域408。

图5A至图5C所示，其绘示是依照本发明一优选实施例的使用相转移光掩模技术的照相腐蚀制造方法的光掩模制造流程剖面示意图，其为图4中由I-I’的剖面示意图。

请参照图5A，此光掩模的制造方法系首先在一透明基板400上涂布一层不透光的铬膜401。其中，透明基板400的材质例如是石英材质。

之后，请参照图5B，图案化此铬膜401与部分厚度的透明基板400，而形成对应于图1的栅极结构102的一栅极图案402，其中，栅极图案402为具有铬膜401与部分厚度的透明基板400的双层结构。而图案化此铬膜401与部分的透明基板400的方法，例如先在铬膜401上形成一图案化的光致抗蚀剂层(未绘示)，再以此光致抗蚀剂层为蚀刻罩幕进行一蚀刻制造过程而形成。

接着，请参照图5C，移除栅极图案402的关键尺寸处406的铬膜401，而使透明基板400暴露出来。其中，关键尺寸处406的透明基板400厚度较其它非栅极图案处408的厚度厚。此关键尺寸处406的透明基板400厚度系经特别加以设计，而使此处具有180度相转移的功效。

之后，利用本发明所设计的光掩模(如图4所示)进行一曝光制造过程，即可将光掩模上的图案转移至一芯片上的光致抗蚀剂层。

图6A与图6B所示，其绘示为光线通过不同线宽的相转移层的光振幅分布示意图。

请参照图6A，一光掩模610上具有一180度的相转移层604以及一0度的相转移层602，其中，180度相转移层604的宽度系大于0.15微米以上。当光线600通过光掩模610之后，将会在相对于光掩模610的180度相转移层604两侧的部分形成有二个光振幅。

请参照图6B，然而，当光掩模610上的180度相转移层604的宽度小于0.13微米以下时，光线600通过光掩模610之后，仅会在相对于光掩模610的180度相转移层604处出现一光振幅。这是由于原先会产生的二光振幅，因过于靠近而结合成一振幅。而本发明就是利用图6B的单一光振幅的分布，而将其应用在栅极图案的关键尺寸处。

本发明的光掩模设计系将无铬膜光掩模的照相腐蚀技术与相转移光掩模的照相腐蚀技术结合。由于无铬膜光掩模技术较适合细线化制造过程，因此将栅极图案的关键尺寸处以180度相转移层取代原先的铬膜，而保留栅极图案上非关键尺寸处的铬膜。如此，不但可提高分辨率与关键尺寸的均匀度，且更可简化光掩模绘制的复杂度以及曝光制造过程的次数，因此较为省时省力。

综合以上所述，本发明具有下列优点：

1.本发明使用无铬膜与相转移混合式光掩模照相腐蚀技术以进行栅极成像，仅需一道光掩模以及一道曝光制造过程，即可以达到高分辨率的高关键尺寸均匀度的要求。

2.本发明使用无铬膜与相转移混合式光掩模照相腐蚀技术以进行栅极成像，由于仅需一道光掩模且此光掩模的绘制与制作皆相当简易，因此可使制造过程简化且节省成本。

虽然本发明已结合优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，包括下列步骤：

提供一光掩模，其中该光掩模上形成有一栅极图案，且该栅极图案包括一关键尺寸处和一非关键尺寸处，其中该关键尺寸处形成有一180度的相转移层，该非关键尺寸处为一非透光区，且该关键尺寸处的厚度比其他非栅极图案处的厚度厚；以及

进行一曝光制造过程，以将该光掩模上的栅极图案转移至一光致抗蚀剂层。

2.如权利要求1所述的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，其中该非透光区覆盖有一铬膜。

3.如权利要求1所述的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，其中该180度相转移层的材质为石英材质。

4.如权利要求1所述的使用无铬膜与相转移混合式光掩模的照相腐蚀制造方法，其中该光掩模上该栅极图案以外的区域为一0度相转移区。

5.一种无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，包括下列步骤：

提供一透明基板，该透明基板上已涂布有一铬膜；

图案化该铬膜以及部分厚度的该透明基板，以形成一栅极图案，且该栅极图案包括一关键尺寸处和一非关键尺寸处；以及

移除该栅极图案的关键尺寸处的该铬膜，暴露出该透明基板并保留该非关键尺寸处的该铬膜，其中所暴露出的该透明基板处为一180度的相转移层。

6.如权利要求5所述的无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，其中该透明基板的材质为石英材质。

7.如权利要求5所述的无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，其中该透明基板上的该栅极图案以外的区域为一0度的相转移区。

8.如权利要求5所述的无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，其中图案化该铬膜以及部分厚度的该透明基板的方法包括一照相腐蚀蚀刻法。

9.如权利要求5所述的无铬膜与相转移混合式光掩模的制造方法，其中移除该栅极图案的该关键尺寸处的该铬膜，而暴露出该透明基板的方法包括一照相腐蚀蚀刻法。

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