CN1782868A - 光掩模及用此制造图案的方法 - Google Patents

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Abstract

一种光掩模，其在以穿过使用于半导体曝光步骤中的垂直对称结构的多个环栅极图案所形成的孔中加入有辅助图案，以致于该等辅助图案与该等环栅极图案分离有一指定距离，以及一种使用该光掩模来制造图案的方法。该等辅助图案位于孔中与该等环栅极图案分离有该指定距离的位置上，藉此减少因透镜像差所造成的必须是相同的一对垂直相对的环栅极图案的临界尺寸的变化，藉以精确地形成细的图案。

Description

光掩模及用此制造图案的方法
技术领域
本发明涉及一种微影技术(photolithography)，以及更特别地是有关于一种光掩模及一种使用该光掩模以制造图案的方法，其中该光掩模减少了在其上所形成的图案间的临界尺寸(criticai dimension)的差异。
背景技术
如本领域技术人员所熟知，微影技术是一种用以促成一半导体元件的高度集成化的基本技术，在该微影技术中具有指定形状的图案使用光而形成于一晶片基板上。亦即，从一曝光装置将光(例如：紫外线、电子束或X射线)照射在一要形成绝缘膜或导电膜的图案的位置上，因而产生一具有可变溶解度的光致抗蚀剂。使用一光掩模使该光致抗蚀剂的一指定部分暴露于光线中，以及将在显影溶液中具有高溶解度的光致抗蚀剂的部分去除。藉此，获得具有指定形状的光致抗蚀剂图案。藉由蚀刻步骤去除暴露在该光致抗蚀剂图案的外侧的晶片部分，形成具有所需形状的半导体元件图案。
图1是描述一传统曝光装置的示意图。
如图1所示，该传统曝光装置包括一聚光透镜20，用以聚集一曝光源10的光线(例如：激光光束)；一投影透镜40，用以将该光线聚集在一配置于该聚光透镜20下方的晶片50上；以及一光掩模30，其上形成有指定形状的图案32及配置于该聚光透镜20与该投影透镜40之间，用以图案化该晶片50的光致抗蚀剂52。
在上述曝光装置中，使该曝光源10所照射的激光光束经由该聚光透镜20通过该光掩模30，藉由该投影透镜40聚集该激光光束，以及然后将该激光光束传送至该晶片50。藉此，将该光掩模30上的图案32投影至该晶片50上的光致抗蚀剂52。
在重复使用一在DRAM或快闪存储器的光掩模上所形成的图案及该图案具有细的形状的情况中，该光掩模上的图案无法以相同图案投影至该晶片上，而是该等图案是会变形的，以致于该晶片图案具有不同于所期望临界尺寸或保真度的临界尺寸(CDs)或保真度(fidelity)，原因是该曝光装置的透镜像差。
例如：在一晶片上所形成的每一图案是一圆环栅极的情况中(如图2所示)，将一具有垂直对称结构的矩形环栅极图案32的阵列配置在该光掩模上。
具有垂直对称结构的相对的环栅极图案32间的临界尺寸会因透镜像差而改变。
用以具体化高分辨率以形成较细图案进而符合近来半导体器件高集成度及高密度趋势的微影技术可藉由用以防止任何光学近距效应(opticalproximity effect)的几个方法(亦即：一光源的校正(例如：偏轴式照光)、使用光学干扰效应(optical interference effect)的掩模的制造(例如：减少相位位移、交替相位位移等)及光掩模的布局的校正)来达成。
因此，必须研究及开发使用上述方法以更精确地制造细图案的微影技术。
发明内容
因此，有鉴于上述问题而提出本发明，以及本发明要解决的技术问题是提供一种光掩模，其在对称结构的环栅极图案的孔中加入有辅助图案，以便减少因透镜像差而造成在相邻图案间所产生的临界尺寸的变化，及因而可精准地形成细图案，以及提供一种使用该光掩模以制造图案的方法。
依据本发明的一方面，上述及其它目的可藉由一光掩模的提供来达成，该光掩模包括多个用于一半导体装置的一曝光步骤中的具有垂直对称结构的环栅极图案，其中将辅助图案加入穿过该等环栅极图案所形成的孔中，以便使该等辅助图案与该等环栅极图案分离有一指定距离。
依据本发明的另一方面，提供一种使用一具有垂直对称结构的多个环栅极图案的光掩模以在一晶片上制造图案的方法，该方法包括：使用该光掩模来实施一曝光步骤，该光掩模在穿过该等环栅极图案所形成的孔中加入有辅助图案，以便使该等辅助图案与该等环栅极图案分离有一指定距离；以及使用藉由该曝光步骤在该晶片的一光致抗蚀剂上所形成的环栅极图案来图案化该光致抗蚀剂。
从下面详细说明并配合附图可更清楚了解本发明的上述及其它目的、特征以及其它优点。
附图说明
图1是描述一传统曝光装置的示意图；
图2是描述一传统光掩模的环栅极图案的布局的图式；
图3是描述依据本发明的使用一光掩模的一曝光装置的示意图；
图4是描述本发明的光掩模的加入有辅助图案的环栅极图案的布局的图式；
图5是比较性地描述在使用该传统光掩模及本发明的具有该等辅助图案的光掩模的曝光步骤中晶片图案的上下部分间的差异的图形；以及
图6是比较性地描述在使用该传统光掩模及本发明的具有该等辅助图案的光掩模的曝光步骤中该等晶片图案的左右部分间的尺寸差异的图形。
附图标记说明
10曝光源              20聚光透镜
30光掩模              32图案
40投影透镜            50晶片
100曝光源             110聚光透镜
120光掩模             122图案
130投影透镜           140晶片
142光致抗蚀剂
具体实施方式
现在，将参考附图来详细描述本发明的一优选实施例，以便本领域技术人员将了解本发明的标的。
为了精确地描述在图式中的几个层及区域，而放大其厚度。在本发明的下面说明中，相同或相似元件以相同附图标记来表示。
图3是描述依据本发明的使用一光掩模的一曝光装置的示意图。
如图3所示，本发明的曝光装置包括一聚光透镜110，用以聚集一曝光源100的光线(例如：激光光束)；一投影透镜130，用以将该光线聚集在一配置于该聚光透镜110下方的晶片140上；以及一光掩模120，形成有指定形状的图案122及配置于该聚光透镜110与该投影透镜130之间，用以图案化该晶片140的光致抗蚀剂142。
在本发明的光掩模120上的每一图案122具有一矩形环栅极形状及重复每一图案122，以及一对上及下环栅极图案122彼此相对，以致于该上及下图案122是对称的。将一辅助图案插入每一环栅极图案122的孔中，以便该辅助图案与该图案122分离有一指定距离。
当以使用本发明的光掩模120的曝光装置来实施曝光步骤时，该曝光源100所照射的激光光束通过该聚光透镜110及该光掩模120的环栅极图案122，其中该光掩模120具有该等辅助图案，藉由该投影透镜130聚集该激光光束，以及然后将激光光束传送至该晶片140。因此，将该光掩模120上的环栅极图案122投影至该晶片140上的光致抗蚀剂142，藉以在该晶片140的光致抗蚀剂142上形成具有相同于该等环栅极图案122的形状的圆环栅极图案。在此，在该等环栅极图案122的孔中的辅助图案具有最小尺寸，以致于没有将该等辅助图案投影至该晶片140的光致抗蚀剂142上。
图4是描述本发明的光掩模的加入有辅助图案的环栅极图案的布局的图式。
参考图4，将一具有垂直对称结构的矩形环栅极图案122的阵列配置在该光掩模上，以及将该等辅助图案124配置在该等环栅极图案122的孔中，以便该等辅助图案124分别与该等对应环栅极图案122分离有一指定距离。
例如：每一辅助图案124具有一规则的方形形状及20×20nm～120×120nm范围的尺寸，以便不会在该晶片上构图该等辅助图案124。
在该环栅极图案122的左右部分的宽度均匀以及将每一环栅极图案122的具有大宽度的部分界定为上部分及将每一环栅极图案122的具有小宽度的部分界定为下部分的情况中，该辅助图案124位于一沿着Y轴与该环栅极图案122的下部分的上表面分离有一150nm～190nm的距离范围(S)的位置上。
在本发明的光掩模中，藉由位于该等环栅极图案122的孔中的辅助图案124来减少一对具有垂直对称结构的相对的环栅极图案122间的临界尺寸差。亦即，该等相对的环栅极图案122的临界尺寸减少了因透镜像差所造成的图案122的敏感度的变化，藉此最小化相邻图案间所产生的光学近距效应。
图5是比较性地描述在使用该传统光掩模及本发明的具有该等辅助图案的光掩模的曝光步骤中晶片图案的上下部分间的差异的图形。
参考图5，在该曝光步骤中，比较在使用该不具有辅助图案的传统光掩模的情况中因该等晶片图案的上下部分间的差异(T-B)所造成的透镜像差的敏感度(以空线条(clean bars)来表示)以及在使用依据本发明的具有位于垂直对称结构的环栅极图案中的辅助图案(60×60nm、80×80nm、90×90nm、100×100nm及120×120nm的尺寸)的光掩模的情况中因该等晶片图案的上下部分间的差异(T-B)所造成的透镜像差的敏感度(以阴线条(shaded bars)来表示)。
如上面图形中所示，在使用该不具有任何辅助图案的传统光掩模的情况中因该等晶片图案的上下部分间的差异(T-B)所造成的透镜像差的敏感度高于在使用依据本发明的具有辅助图案的光掩模的情况中因该等晶片图案的上下部分间的差异(T-B)所造成的透镜像差的敏感度。
图6是比较性地描述在使用该传统光掩模及本发明的具有该等辅助图案的光掩模的曝光步骤中晶片图案的左右部分间的尺寸差异的图形。
参考图6，在使用不同透镜(A、B及C)的曝光步骤中，比较在使用不具有辅助图案的传统光掩模的情况中晶片图案的左右部分间的尺寸差(max|L-R|)(以左侧线条来表示)、在使用依据本发明的具有位于环栅极图案中的辅助图案(90×90nm的尺寸及150nm的间距)的光掩模的情况中晶片图案的左右部分间的尺寸差(max|L-R|)(以中间线条来表示)以及在使用依据本发明的具有位于环栅极图案中的辅助图案(100×100nm的尺寸及190nm的间距)的光掩模的情况中晶片图案的左右部分间的尺寸差(max|L-R|)(以右侧线条来表示)。
如上面图形中所示，在使用不具有辅助图案的传统光掩模的情况中晶片图案的左右部分间的尺寸差(max|L-R|)高于在使用依据本发明的具有辅助图案的光掩模的情况中晶片图案的左右部分间的尺寸差(max|L-R|)。
因此，藉由加入该具有垂直对称结构的环栅极图案中的辅助图案减少了因透镜像差所造成的该等相对的环栅极图案的敏感度的变化。藉此，可均匀地维持该等相对的环栅极图案的临界尺寸的变化。
如上述说明可清楚了解，本发明提供一种光掩模，其在垂直对称结构的环栅极图案的孔中加入有辅助图案，以便减少因透镜像差而造成在相邻环栅极图案间所产生的临界尺寸的变化，及因而以便精确地形成细晶片图案，以及提供一种使用该光掩模来制造图案的方法。
虽然已基于描述目的公开本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将了解在不脱离本发明的范围及精神内可实施不同修饰、加入及取代，而本发明的范围及精神公开于所附权利要求中。

Claims (8)

1.一种光掩模，其包括多个使用于一半导体装置的一曝光步骤中具有垂直对称结构的环栅极图案，
其中将辅助图案加入穿过该等环栅极图案所形成的孔中，以便使该等辅助图案与该等环栅极图案分离有一指定距离。
2.如权利要求1的光掩模，其中该等辅助图案具有规则的方形形状。
3.如权利要求1的光掩模，其中该等辅助图案具有20×20nm～120×120nm范围内的尺寸。
4.如权利要求1的光掩模，其中该等辅助图案位于沿着Y轴与该等对应环栅极图案的下部分的上表面分离有150nm～190nm的距离的位置上。
5.一种使用一具有垂直对称结构的多个环栅极图案的光掩模以在一晶片上制造图案的方法，该方法包括：
使用该光掩模来实施一曝光步骤，该光掩模在穿过该等环栅极图案所形成的孔中加入有辅助图案，以便使该等辅助图案与该等环栅极图案分离有一指定距离；以及
使用藉由该曝光步骤在该晶片的一光致抗蚀剂上所形成的环栅极图案来图案化该光致抗蚀剂。
6.如权利要求5的方法，其中该等辅助图案具有规则的方形形状。
7.如权利要求5的方法，其中该等辅助图案具有20×20nm～120×120nm范围内的尺寸。
8.如权利要求5的方法，其中该等辅助图案位于沿着Y轴与该等对应环栅极图案的下部分的上表面分离有150nm～190nm的距离的位置上。
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