CN1637607A - 使用光微影罩幕降低印制于基板上影像的不一致性及影像缩短的方法及光微影罩幕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用光微影罩幕降低印制于基板上影像的不一致性及影像缩短的方法及光微影罩幕。不一致性及影像缩短于使用一光微影罩幕而印制于一基板上的一影像中实质地被降低，其中罩幕图案系包括相邻于一干净区域的至少一线与空间数组。至少一线特征被并入该罩幕图案的该干净区域之内，并且配置于接近该线与空间数组的位置，该线特征具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度，而该影像系通过使用该光学投影系统照射该光微影罩幕并投射已传输通过该光微影罩幕的光至该基板之上而加以印制。

Description

使用光微影罩幕降低印制于基板上影像的不一致性 及影像缩短的方法及光微影罩幕

技术领域

本发明涉及关于光微影制程以及罩幕，例如用于半导体装置的制造，并且，更特别相关于在一基板上印制次微米尺寸特征的光微影制程及罩幕。

背景技术

在现有的光学光微影制程中，具有将被印制于一基板上的各式图案的一光微影罩幕通过一光源而加以照射，该光透过在该罩幕中的开口而加以传输，并典型地以一预定的缩小率，而通过将罩幕图案映像至位于影像投影平面上的一晶片或其它基板上的投影透镜而加以收集。所聚焦的影像系会暴露已事先覆盖于该晶片上的一或多个光阻层，然后，该已暴露的光阻接着利用一显影剂溶液而加以显影，而该显影剂于使用一正光阻时，移除该光阻层已暴露的部分，并于使用一负光阻时，移除该光阻未暴露的部分，结果，该罩幕图案会原原本本地被传输至该光阻之上，而可被使用于接续的蚀刻或掺杂步骤。

当引入新一代的较密集及/或较快速的装置时，则较小的尺寸特征即必须被印制于该晶片之表面，延伸光学光微影的限制。而于通常会降低对已印制特征的线宽(critical dimension)的控制的非线型行为(non-linearbehavior)区域中操作时，该光学光微影系统及光阻乃系为需要，再者，当特征尺寸接近或变得小于用于照射该罩幕的该光源的波长时，则光学变形会被导入于该已印制之图案之中，而该光学变形系会造成相关于其相邻特征的密度、尺寸及位置的该已印制特征的线宽的变化，举例而言，毗邻一干净区域的密集线与空间数组(dense lines and spaces arrays)通常会受到来自该干净区域所散射之光，已知为“闪耀(flare)”，进入该数组区域之影响的限制，其可造成该数组的线宽度(line widths)的不一致性成为与该干净区域之距离的函数，更甚者，在该线宽度中不一致性的程度亦会取决于该数组的尺寸，作为一更进一步的例子，具有错开(staggered)之线端部(line ends)的密集线与空间数组系通常容易具有因在该罩幕图案中聚焦的小改变而造成之线端部缩短，而该线宽不一致性及线端部缩短则可以造成在最终装置中增加的接触电阻以及开放式电路(opencircuits)。

用于应付这些问题的一个已知方法，是于暴露该罩幕时调整所使用的照射条件，例如，调整空间相干性(spatial coherecy)、所照射的角度、离焦(defocusing)的程度、以及暴露时间等。然而，用于降低线缩短以及不一致性的理想照射条件系通常不是该已印制特征的分辨率的最佳条件。

另一个现有的方法是调整该罩幕偏差(maskbias)。在该罩幕上之特征的边缘加以延伸，以补偿在该晶片上的已印制图案中的该线缩短或不一致性。然而，随着装置密度成长以及特征尺寸更进一步的缩小，在罩幕上相邻之特征间总是没有足够的空间可以将边缘足够地延伸以补偿这些变化。

再一已知的方法是增加已知为“截线”的形状至该罩幕图案中，以于发生线缩短或角落变圆的区域中增加或减少光，而补偿该缩短或变圆。然而，此种技术具有截线非常小以及使得罩幕之检阅与写入非常困难的缺点，再者，每一个特征可能需要多个截线，以藉此于准备如此之罩幕时，大大地增加必须储存于该罩幕写入系统中的数据。另外，当特征尺寸减少时，截线之使用变得较没有效果。

另一更进一步已知可替代的方法则系叙述于U.S.Patent No.6,451,490 B1，titled“Method To Overcome Image Shortening By Use OfSub-Resolution Reticle Features”to W.H.Advocate，et al.，其叙述于此做为参考而并入本文之中。为了应付密集数组图案之影像缩短问题，小于该光微影系统的解析能力的特征，已知为次分辨率特征，被增加至该罩幕之中，并被加以定位而垂直于该密集数组图案的至少一特征。该次分辨率特征系具有较该数组图案之特征为小的宽度，并且不会被印制到该晶片之上。然而，其所显示的次分辨率特征，不是位于该密集数组图案之特征间的空间，就是均分该密集数组图案的特征，因此，其并无法显著地降低不一致性，并且也无法理想地位在最小化县缩短的位置。

因此，存在避免上述缺点之方法而在已印制数组中降低该线缩短或不一致性的需要。

发明内容

本发明通过将次分辨率特征并入围绕于线与空间数组周围的干净区域之中而解决线与空间数组中不一致性及线缩短的问题。

根据本发明的一个观点，不一致性及影像缩短于使用一光微影罩幕而印制于一基板上的一影像中实质地被降低，其中该光微影罩幕系具有包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，而该影像系通过使用一光学投影系统照射该光微影罩幕并投射已传输通过该光微影罩幕之光至该基板之上而加以印制。至少一线特征系被并入该罩幕图案的该干净区域之内，同时该线特征系位于接近该线与空间数组的位置，并系具有小于该光学投影系统之一最小分辨率的一线宽度。

根据本发明的另一个观点，一特征系利用一光学投影系统而被印制于一基板上。一光微影罩幕系使用一光源而加以照射，该光微影罩幕系具有包括相邻于一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，并具有位于该干净区域中之一线特征，该线特征系接近该线与空间数组，并系具有小于该光学投影系统之一最小分辨率的一线宽度。已传输通过该光微影罩幕的光系利用该光学投影系统而被投影至该基板之上。

根据本发明的再一个观点，一种用于一光学投影系统之一光微影罩幕系加以形成。一罩幕图案系加以提供，其包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组，而至少一线特征被并入该罩幕图案的该干净区域之内，该线特征系被配置为接近该线与空间数组，并系具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

根据本发明的又一个观点，一种光微影罩幕系被使用于一光学投影系统之中。一罩幕图案系包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组，至少一线特征系被配置于该罩幕图案之该干净区域之内，该线特征被配置为接近该线与空间数组，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

依照本发明上述的各个观点，相邻的该线与空间数组系具有错开之端部。该线特征系被配置为与该线与空间数组之线平行，或被配置为与该线与空间数组之线垂直。该干净区域系可相邻于该线与空间数组的一线的一长度或可相邻于该线与空间数组的一线的一端部，该罩幕图案的该干净区域系包括一不透明区域中的一开口，一部份穿透区域，或一相移区域。多个该线特征彼此平行地加以排列，并且该等线特征可被排列在至少具有一2μm宽度的区域之内。

本发明上述之观点、特征及优点将以接下来对较佳实施例的叙述以及所伴随的图式作为参考而有更进一步地体会。

附图说明

图1是显示在一干净区域中，线与空间数组配置于其中之光微影罩幕图案之部分的图式；

图2是显示使用图1的该罩幕图案所印制的部分线与空间数组的图案；

图3是显示图2的该线与空间数组中该等线所测得的线宽度的曲线图；

图4A是显示当该罩幕理想地聚焦于基板上时，使用图1的该罩幕图案所印制的线与空间数组的端部的图案；

图4B是显示当该罩幕离焦点0.3μm而于基板上时，使用图1的该罩幕图案所印制的线与空间数组的端部的图案；

图5是显示根据本发明之部分罩幕图案，其中次解析线特征系被包含于围绕该线与空间数组的干净区域之中；以及

图6是显示当该线与空间数组被干净区域所包围并且当次解析线特征被包含于该干净区域范围内时，该线与空间数组的该等线的宽度的曲线图。

具体实施方式

图1显示一光微影罩幕之部分，其中一线与空间数组图案102是被一干净区域104而围住所有的侧边。相邻线106、108之端部，可以是错开的，因此，线106之端部较线108之端部更延伸进入该干净区域。

当在该罩幕上之图案具有适合于印制次微米尺寸特征之维度(dimension)时，印制于该基板上之特征系通常容易有因传输通过该干净区域并散射进入该数组的光所造成之各式不一致性及/或线缩短的问题，举例而言，沿着一线与空间数组之一侧边，亦即，沿着该线与空间数组的一长度，的一干净区域，其可于该已印制数组的已印制线之维度中导入不一致性，另外，相较于较大的线与空间数组，较小的线与空间数组的该不一致性系更为显著，一更进一步的例子是，被配置于该线与空间数组的端部的该干净区域系会造成该已印制之特征对聚焦变化更为敏感。

图2系显示使用一罩幕以印制一线与空间数组的部分SEM图(扫瞄式电子显微图)，其中该线与空间数组系相邻于一干净区域。散射自该干净区域之闪耀(flare)或光系会于该已印制之线的线宽度中产生一不一致性，因此，最靠近该干净区域的线202会出现较所需的宽度大上许多的情形，而相邻的线204、206、208、210则因为远离所散射光而出现较所需的宽度小的情形。相较之下，在该数组中央的线则会与刚好为或接近所需的线宽度。

图3系为图2中所显示之线所测得之宽度的取线图。该线与空间数组最外围2μm的部分系为最受到闪耀影响的部分，因此，最靠近该干净区域之线系显著地较剩余的线为宽，并且，在该2μm范围内的该等剩余的线系较所需之线宽度为小。

图4A以及图4B举例说明该线与空间数组之该已印制之线端部对因散射自位于靠近该线端部之干净区域的光所造成之离焦的敏感度。

图4A是为显示利用一罩幕所印制之一线与空间数组之端部的SEM图，其中相邻线之端部系加以错开。该图案系以投射自于基板上位于其理想聚焦位置之罩幕的影像而加以印制，因此，所印制的图案相同的会显示出罩幕图案中所呈现之错开的线端部。相较之下，图4B则为以偏离有关基板平面之焦点0.3μm之投影影像所印制之相同罩幕图案的图式，而此离焦造成该罩幕图案之该等错开的线端部不会出现于所印制之图案上，因此，所有的线都会具有相同的长度。

而为了减轻散射自相邻于该线与空间数组的干净区域之光所造成的线宽度的不一致性以及线端部缩短，本发明将一或多个次分辨率辅助特征并入该干净区域之中，举例而言，一或多条实线系被包含于该干净区域之中，以仿效一线与空间数组的效果。线的宽度系较光学投影系统之分辨率限制为窄，因此，线并不会被印制，相反地，只有所需干净区域会出现在基板之上。

图5是显示部分的罩幕图案，其中次分辨率辅助特征系依照本发明而被并入干净区域之中。一线与空间数组系被一干净区域504所包围，而在沿着该等线之长度的部分该干净区域中，次分辨率辅助特征506系加以形成，并且被定位为与该线与空间数组的该等线平行，较佳地是，该次分辨率特征填满至少一2μm宽的区域，以最小化散射自该干净区域的光。另外，在该线与空间数组的线端部，更进一步的次分辨率辅助特征加以引入，并被定位为与该线与空间数组的该等线垂直，再次，较佳地是足够数目地次尺寸解析辅助会填满该干净区域的一2μm尺寸区域。

虽然图5仅显示被以平行或垂直于该线与空间数组之该等线的方向而定位的次分辨率辅助特征，但其它的方位系能够减轻该不一致性及线缩短影响。

图6是为显示来自该干净区域中不包括该辅助特征以及包括该次分辨率辅助特征两区域的闪耀的影响的图式。曲线602系显示没有任何次分辨率辅助特征之一干净区域，亦即，具有100％干净背景之干净区域，其线宽度变化以及具该数组边缘之距离间的关系曲线，显著的不一致性系显示于最靠近该数组边缘的线中，其系由于来自该干净区域之闪耀所造成。相较之下，曲线604系显示包括次分辨率辅助特征之一干净区域，其闪耀以及数组边缘位置间的关系曲线，其中该次分辨率辅助特征系降低传输通过该干净区域之光的强度，因此，仅最初光强度之60％会被进行传输。在此，最靠近该线与空间数组之边缘的该等线的线宽度的变化系大大地被降低。

具有优势地是，本发明于相邻于该线与空间数组的该干净区域中提供次分辨率辅助特征，而其降低该干净区域的透明度，并因此降低光散射或闪耀的影响，结果，在最靠近该数组边缘的该等线的宽度中的不一致性会显著地被降低。更甚者，不一致性的降低系使得较小的线与空间数组可以以与较大线与空间数组实质上相同的一致性而进行印制。

一更进一步的优点，本发明的该次分辨率特征会降低该错开线端部之线缩短，并允许在已印制图案中有一较大的可接受离焦程度，由此，降低该已印制图案对光阻剥除及重制的需要。

本发明虽然在此以具体的实施例进行叙述，但可以了解的是，这些实施例仅是本发明原则及应用的举例说明，因此，需要了解的是，为数众多的修饰可以加诸于举例说明的实施例，并且其它排列亦可加以设计而不脱本发明由所附权利要求所定义的精神及范围。

Claims (36)

1.一种使用一光微影罩幕以实质降低印制于一基板上的一影像中的不一致性及影像缩短的方法，其中该光微影罩幕具有包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，而该影像通过使用一光学投影系统照射该光微影罩幕并投射已传输通过该光微影罩幕的光至该基板之上而加以印制，该方法包括下列步骤：

将至少一线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，其中该线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中相邻的该线与空间数组具有错开的端部。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该线特征被配置为平行于该线与空间数组的线。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该线特征被配置在该线与空间数组的线的一垂直方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该罩幕图案的该干净区域包括一不透明区域中之一开口，一部份穿透区域，以及一相移区域的至少其中之一。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该并入步骤包括并入多个彼此平行排列的该线特征。

7.根据权利要求6所述的方法，其中该多个线特征被排列在至少具有一2μm宽度的区域之内。

8.一种使用一光学投影系统而于一基板上印制一特征的方法，该方法系包括下列步骤：

使用一光源照射一光微影罩幕，其中该光微影罩幕具有包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，并具有配置于该干净区域中的一线特征，该线特征接近该线与空间数组，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度；以及

使用该光学投影系统将已传输通过该光微影罩幕的光投影至该基板之上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中该线与空间数组包括具有错开的端部的线。

10.根据权利要求8所述的方法，其中该线特征被配置为平行于该线与空间数组的线。

11.根据权利要求8所述的方法，其中该线特征被配置在该线与空间数组的线的一垂直方向。

12.根据权利要求8所述的方法，其中该罩幕图案的该干净区域包括一不透明区域中之一开口，一部份穿透区域，以及一相移区域的至少其中之一。

13.根据权利要求8所述的方法，其中还包括将多个各该线特征排列为彼此平行。

14.根据权利要求13所述的方法，其中该多个线特征被排列在至少具有一2μm宽度的区域之内。

15.一种形成用于一光学投影系统的一光微影罩幕的方法，该方法包括下列步骤：

提供一罩幕图案，其包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组；以及

将至少一线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，而该线特征被配置为接近该线与空间数组，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中相邻的该线与空间数组具有错开的端部。

17.根据权利要求15所述的方法，其中该线特征被配置为平行于该线与空间数组的线。

18.根据权利要求15所述的方法，其中该线特征被配置在该线与空间数组的线的一垂直方向。

19.根据权利要求15所述的方法，其中该罩幕图案的该干净区域包括一不透明区域中之一开口，一部份穿透区域，以及一相移区域的至少其中之一。

20.根据权利要求15所述的方法，其中该并入步骤还包括并入多个彼此平行排列的该线特征。

21.根据权利要求20所述的方法，其中该多个线特征被排列在至少具有一2μm宽度的区域之内。

22.一种用于一光学投影系统的光微影罩幕，该光微影罩幕包括：

一罩幕图案，其系包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组；以及

至少一线特征，其系被配置于该罩幕图案的该干净区域之内，且该线特征被配置为接近该线与空间数组，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

23.根据权利要求22所述的光微影罩幕，其中相邻的该线与空间数组系具有错开的端部。

24.根据权利要求22所述的光微影罩幕，其中该线特征被配置为平行于该线与空间数组的线。

25.根据权利要求22所述的光微影罩幕，其中该线特征被配置在该线与空间数组的线的一垂直方向。

26.根据权利要求22所述的光微影罩幕，其中该干净区域包括该罩幕之一不透明区域中之一开口，一部份穿透区域，以及一相移区域的至少其中之一。

27.根据权利要求22所述的光微影罩幕，其中还包括多个彼此平行排列的该线特征。

28.根据权利要求27所述的光微影罩幕，其中该多个线特征被排列在至少具有一2μm宽度的区域之内。

29.一种使用一光微影罩幕以实质降低印制于一基板上之一影像中的不一致性及影像缩短的方法，其中该光微影罩幕具有包括至少一线与空间数组以及至少一干净区域的一罩幕图案，该干净区域相邻于该线与空间数组的一线的一长度，而该影像通过使周一光学投影系统照射该光微影罩幕并投射已传输通过该光微影罩幕的光至该基板之上而加以印制，该方法包括下列步骤：

将多个线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征排列为彼此平行，并且平行于该线与空间数组的线，同时该多个线特，征被配置于接近该线与空间数组的位置，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

30.一种使用一光微影罩幕以实质降低印制于一基板上之一影像中的不一致性及影像缩短的方法，其中该光微影罩幕具有包括至少一线与空间数组与至少一干净区域的一罩幕图案，该干净区域相邻于该线与空间数组的线的一端部，且相邻之线与空间数组具有错开的端部，而该影像通过使用一光学投影系统照射该光微影罩幕并投射已传输通过该光微影罩幕的光至该基板之上而加以印制，该方法包括下列步骤：

将多个线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征排列为彼此平行，并且被排列在该线与空间数组的线的一垂直方向，同时该多个线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，并具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

31.一种利用一光学投影系统而于一基板上印制一特征的方法，该方法包括下列步骤：

使用一光源照射一光微影罩幕，其中该光微影罩幕系具有包括相邻于一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，并具有配置于该干净区域中的多个线特征，而该干净区域相邻于该线与空间数组的一线的一长度，且该多个线特征排列为彼此平行，并被排列为接近且平行于该线与空间数组的线，同时每一该线与空间数组具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度；以及

使用该光学投影系统将已传输通过该光微影罩幕的光投影至该基板之上。

32.一种利用一光学投影系统而于一基板上印制一特征的方法，该方法包括下列步骤：

使用一光源照射一光微影罩幕，其中该光微影罩幕具有包括相邻于至少一干净区域的至少一线与空间数组的一罩幕图案，并具有配置于该干净区域中的多个线特征，而该干净区域相邻于该线与空间数组的线的一端部，且相邻之线与空间数组乃具有错开之端部，而该多个线特征系排列为彼此平行，并系被排列为垂直于且接近该线与空间数组之线，同时每一该线与空间数组系具有小于该光学投影系统之一最小分辨率的一线宽度；以及

使用该光学投影系统将已传输通过该光微影罩幕的光投影至该基板之上。

33.一种形成用于一光学投影系统之一光微影罩幕的方法，该方法系包括下列步骤：

提供一罩幕图案，其包括至少一线与空间数组以及至少一干净区域，而该干净区域相邻于该线与空间数组的线的一长度；以及

将多个线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征系排列为彼此平行，并被排列为平行于该线与空间数组的线，同时该多个线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，且每一该多个线特征具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

34.一种形成用于一光学投影系统之一光微影罩幕的方法，该方法包括下列步骤：

提供一罩幕图案，其系包括至少一线与空间数组以及至少一干净区域，而该干净区域相邻于该线及空间数组的线的一端部，且相邻之线与空间数组具有错开的端部；以及

将多个线特征并入该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征排列为彼此平行，并被排列为垂直于该线与空间数组的线，同时该多个线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，且每一该多个线特征具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

35.一种用于一光学投影系统的光微影罩幕，该光微影罩幕包括：

一罩幕图案，其包括至少一线与空间数组以及至少一干净区域，而该干净区域相邻于该线与空间数组的线的一长度；以及

多个线特征，其被配置于该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征排列为彼此平行，并被排列为平行于该线与空间数组的线，同时该多个线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，且每一该多个线特征具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

36.一种用于一光学投影系统的光微影罩幕，该光微影罩幕包括：

一罩幕图案，其包括至少一线与空间数组以及至少一干净区域，而该干净区域相邻于该线及空间数组的线的一端部，且相邻之线与空间数组具有错开的端部；以及

多个线特征，其被配置于该罩幕图案的该干净区域之内，而该多个线特征排列为彼此平行，并被排列为垂直于该线与空间数组的线，同时该多个线特征被配置于接近该线与空间数组的位置，且每一该多个线特征具有小于该光学投影系统的一最小分辨率的一线宽度。

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