TW200300222A - Phase shift mask and fabrication method therefor - Google Patents

Description

200300222 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術頷域】 本發明係關於一種邊緣增強型之移相光罩以及其製造 方法。 二、【先前技術】 圖1為一習知邊緣增強型之移相光罩結構之橫剖面 圖，而圖2A至2F為此移相光罩逐步製造之橫剖面圖（丨994 年曰本公開專利公報第2 820 65號）。在此習知之移相光罩 中二於玻璃基板1上形成一蝕刻阻止薄膜層2，而於蝕刻p旦 ^薄膜層2上更圖形化形成二氧化矽薄膜層3。然後，再於 每一塊一氧化矽薄膜層3之圖案上形成一鉻遮光薄膜層4。 Μ馬9此一-移相光幕之製法如下。如圖2A所示，蝕刻阻止薄 璃二杯1 了氧，矽薄膜層3及鉻遮光薄膜層4分別形成於玻 用二在光阻層5形成於鉻遮光薄膜層4上之後，利 先罩描、曰设備將移相圖案描繪於光 阻層5赫旦）品π丄、 …成上，然後，光 5被^員如而形成如圖2β所顯示之光阻 著，如圖2C所示，以光阻層圖案為' :膜層4及二氧化矽薄膜層 的：二”，鉻遮光 先阻層5亦被去除掉。 谇旺的移除。在此之後， 之後，光阻層6形成於上述產生沾 上’接下來，利用光罩描繪設備將線路。構之全部表面 上’如圖2 D所示。 、' 圖案描綠於光阻層 接下來’光阻層6被顯影而形成如 一 案°然後’如圖2F所示，利圖2Ε所示之光阻圖

利用先阻層圖案作為光罩，鉻遮 200300222 五、發明說明（2) 光薄膜層4被選擇性的移除而決定其圖案，由此，完成由 鉻遮光薄膜層4所構成之光罩。 根據習知移相光罩的製法，由光阻層6所產生光罩之 ^度甚不均自，而且在外圍部分的光罩厚度會變得比較 溥，如圖2E所示。外圍部分光罩厚度的變化會改變曝光的 敏感度，而且曝光敏感度的變化會降低鉻遮光薄膜層4形 成圖案之精確度。此會對於因光罩引起之尺寸變化造成很 大的影響，也因此限制了半導體裝置製程中良率的改善。 圖3為另一種習知光罩之橫剖面圖（丨993年日本公開 專1公報第3^ 3344號）。一鉻遮光薄膜層12形成於玻璃基 板11上，接者利甩形成於鉻遮光薄膜層丨2上之光阻層13作 為光罩’對薄膜層進行侧向钱刻。然冑，藉著液相^長 ί具ΪΪ璃基板U上形成一二氧化矽薄膜層14。於此液相 成長法中，僅於玻璃基板U上形成二氧化石夕薄膜層14。此 移：2罩係於至少-部份的透明基板上 的自動對準型移相光罩。 ^ 因，在圖3所示移相光罩中之二氧切薄膜層14 1 成長的步驟而形成，所以，要控制二氧化Μ 膜層14的厚度是非常困難的，以致於相位移所需 薄膜層之必要厚度精確度無法被達到。 勿 三、【發明内容】 針對上述問題，本發明的目 一種具有高尺寸精確度及高生產 的即是為半導體裝置提供 良率的移相光罩以及其製

第6頁 200300222 五、發明說明（3) 造方法。 依據本發明之移相光罩，包括：—透明基板；一 薄膜層之圖案形成於透明基板上；一具 ，九 移相薄膜層再形成於透明基板上，如此 ^ i 一 層及二=之區域；一第二移相薄膜層選擇性的形成於二 移相溥膜層之上，且位於遮光薄膜層之上， 霜# 範圍較遮光薄膜層大。 而且所覆盍之 另一種依據本發明之移相光罩，包括：一 一遮光薄膜層之圖案形成於透明基板上._ 2月基板； 之第一移相薄膜層再形成於透明基板上:平坦表面 光，膜層及其間之區域；-第二移相薄膜ί 覆蓋遮 於第-移相薄膜層之上，且位於遮膜；門=的形成 上，：且所覆蓋之範圍較遮光薄之=區域之 在這些移相光罩中，介於第二蒋乂 J乾圍小。 薄膜層之間可能需要形成一蝕 層與第一移相 根據本發明之移相光罩的膜：。 明基板上形成一遮光薄膜層的圖案 ：驟包括：在透 Π面上形成第—移相薄膜層:、缺 ^生之結構之 層之表面進行平坦化；形成 f，再對弟一移相薄膜 薄膜層上形成一光阻層；藉著二^ ^膜層；在第二移相 繪於光阻層上，再顯影移相圖宰製程將移相圖案描 層之上，且位於遮光薄膜層形成於第-移相薄膜 _ 而且所覆蓋之範圍較遮

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五、發明說明（4) 光薄膜層大。 另 上形成 面上形 面進行 上形成 阻層上 層圖案 此，第 上，且 較遮光 在 膜之類 一種移 一遮光 成第一 平坦化 一光阻 ，再顯 作為光 二移相 位於遮 薄膜層 這些製 的材質 相光罩的製 薄膜層的圖 移相薄膜層 ;形成第二 層；藉著光 影移相圖案 罩’對第二 薄膜層選擇 光薄膜層間 間之範圍小 造方法中， 造方法 案；在 ，然後 移相薄 學微影 成為光 移相薄 性的形 的區域 步驟 上述產 再對第 膜層； 製程將 阻層圖 膜層蝕 成於第 之上， 包括：在 生之結構 一移相薄 在第二移 移相圖案 案；然後 刻而決定 一移相薄 而且所覆 透明基板 之整個表 膜層之表 相薄膜層 描綠於光 利用光阻 圖案，藉 膜層之 蓋之範圍 第一移相薄膜層是如二氧化矽薄 介於形成第—移相薄膜層與第二移相 間有些時候可能需要形成-蝕刻阻止薄膜芦: 方法中，如一二氧化矽薄膜形成第一移&込二衣工 二氧:二薄二形成第二移相薄膜層的情況時 而另· sSOG缚膜形成第二移相薄膜声 ^ 成。 ，哥勝層便不需要被子 四、【實施方式】 本發明較佳實施例詳述 據本發明第一實施例中所述 如下，請參考附圖。 之移相光罩之橫剖面 圖4為依 圖。鉻遮 五、發明說明（5)

光薄膜層22在玻璃基板21上形成一預先決定圖案之遮光薄 膜，另外，一具有平坦表面之二氧化矽薄膜層2 3 (第—移 相薄膜層）形成於上述產生之結構之全部表面上，如此可 以覆蓋住鉻遮光薄膜層22間之區域。一s〇G

薄膜層2 4 (第二移相薄膜層）所構成的圖案形成於二氧化 矽薄膜層23之上。此SOG薄膜層24直接形成於鉻遮光薄膜 層22之上’而且所覆盍之範圍較絡遮光薄膜層22大。此艮 為移相光罩之結構。 P 此移相光罩為未被鉻遮光薄膜層2 2所遮蓋的區域之中 間及最後部分提供了 180 °的相差，如此，當我們在解析 圖案時可以增加其對比。在鉻遮光薄膜層22間之透光區域 中有一塊光僅透過二氧化矽薄膜層2 3之區域及另一塊光^ 過一氧化石夕薄膜層23及SOG薄膜層24之區域。在二區&域中 均能產生1 8 0 的相差，如此更加強了其優勢。 圖5 A至5 G為依據本發明第一實施例中所述之移相光罩 逐步製造之橫剖面圖。首先，鉻遮光薄膜層22所構成之線 路圖案开> 成於玻璃基板21之上，如此便製備了光罩的基 板，如圖5A所示。 尸接下來，如圖5β所示，一二氧化矽薄膜層23&藉由化 學氣相沉積（CVD，Chemical Vapor Deposition)或濺鍍 之方法形成於上述結構之整個表面上。二氧化矽薄膜層 23a表面會有些起伏，凸出的地方即是鉻遮光薄膜層22構 成之線路圖案所存在的部分。因此，反映鉻遮光薄膜層2 2 所造成之起伏會存在於二氧化矽薄膜層23a表面。 200300222 五、發明說明（6) 之後’二氧化矽薄膜層23a表面藉由化風她#试府、土 圖5C所示。 孔化矽溥膜層23，如 π# ί後，—S〇G薄膜層24a形成於二氧化矽薄膜>23之整 個表面上，如圖5D所示。 y 24a之緊上接者之德如Λ'Ε所示，一 ★阻層25a形成於S0G薄膜層 阻層25a上。，1用光軍描繪設備將移相圖案描繪於光

I 隨=:光阻層25a被顯影而形成光阻層25之圖案，如 S0G薄膜層24a被 ，如圖5G所示。 二氟甲烷（CHF3)等 於二氧化矽薄 、其後，以光阻層2 5之圖案作為光罩， 選，性的移除而形成s〇G薄膜層24之圖案 f f，我們較常使用四就甲烧（CF4 )或 = 進行乾㈣。因為相……薄 需氧化鈦銦（IT0, 刻速率，所以此法具有不 薄膜之優點。依據圖4所Ί!1 ita—nium 〇xide)等蝕刻阻止 由上述方法而完成。6兄明的實施例之移相光罩便是藉 如圖2D所示，根據習知 成之光阻層6的厚度铖當备山衣方杰先罩基板上所形 所決定出來的光阻層;之化」而且在這種條件下 厚度的變化、感光度的'文到許多因素的影響，如 如果鉻遮光薄膜層4利用〜广及各個步驟所產生的影響。 麼此移相光罩便益法擁， 、、忐擁有向尺寸精確度。

第10頁 200300222 五、發明說明（7) 然而，根據此實施例，當鉻遮光薄膜層22之圖案形成 於平坦的基板上時，如圖5A所示，鉻遮光薄膜層22具有非 常高之尺寸精確度。因此，此實施例能提供一個鉻遮光薄 膜層22及S0G薄膜層24均具有非常高尺寸精確度之移相光 罩。 遮光薄膜不限定於鉻金屬薄膜，鎳金屬薄膜等也同樣 的能被使用。而第一移相薄膜層也不限定於二氧化矽薄 膜，其他材質如SOG也可使用。此外，第二移相薄膜層亦 不限定於S0G薄膜，其他材質如二氧化矽也可使用。 圖6為依據本發明第二實施例中所述之移相光罩之橫 剖面圖，而圖7 A至7 C為依據此實施例中所述之移相光罩逐 步製造之橫剖面圖。在此實施例中，鉻遮光薄膜層32之圖 案形成於玻璃基板31上，之後，一二氧化矽薄膜層3 3形成 於上述產生之結構 薄膜層3 2間之區域 二氧化矽薄膜層3 3 光薄膜層3 2間之面 層3 2間之範圍小。 首先，如圖7A 形成一個與圖5E類 同步驟，鉻遮光薄 之圖案，二氧化石夕 面，S0G薄膜層34a 再於S0G薄膜層3 4a 之全部表面上，如此可以覆蓋住鉻遮） 。一S0G薄膜層34所構成的圖案形成於 之上。此S0G薄膜層34直接形成於鉻遮 積上’而且所覆蓋之範圍較鉻遮光薄用 此即為移相光罩之結構。

所示，根據此實施例所述之移相光罩3 似之結構。即是透過圖5A到5D所示之；ί 膜層3 2於玻璃基板3丨上形成一預先決卞 薄膜層3 3再以前述方法形成一平坦之^ 再形成於二氧化矽薄膜層33之上，接； 上形成一光阻層3 5 a。之後，利用光罩

第11頁 200300222 五、發明說明（8) 描繪設備將移相圖案描繪於光阻層3 5a上。 接下來’光阻層35a被顯影而形成光阻層35之圖案， 如圖7B所示。光阻層35之圖案直接形成於鉻遮光薄膜層32 間之面積上’而且所覆蓋之範圍較鉻遮光薄膜層3 2間之範 圍小。 然後’以光阻層35之圖案作為光罩，s〇G薄膜層34 a被 钱刻而形成S0G薄膜層34之圖案，如圖7C所示。如此可製 作出如圖6所示結構之移相光罩。 因為在此實施例中，鉻遮光薄膜層之圖案亦形成於玻 璃基板31之上，而且s〇G薄膜層34之圖案是藉由具均勻厚 度的光阻層3 5而形成，所以所製備之移相光罩具有極高之 尺寸精確度。 圖8為依據本發明第三實施例中所述之移相光罩之横 剖面圖圖。在圖8所示實施例之移相光罩中，鉻遮光薄膜 層42之圖案形成於玻璃基板41上，接著，一具有平坦表面 之二氧化矽薄膜層4 3形成於上述產生之結構之全部表面 上’如此可以覆蓋住鉻遮光薄膜層4 2間之區域。一蝕刻阻 止薄膜層44再形成於二氧化矽薄膜層43之上，然後二氧化 石夕薄膜層4 5之圖案再形成於钕刻阻止薄膜層4 4上。二氧化 石夕薄膜層4 5直接开> 成於鉻遮光薄膜層4 2之上，而且所覆蓋 之範圍較鉻遮光薄膜層4 2大。此即為移相光罩之結構。 在弟二貫施例中，二氧化石夕薄膜層4 5取代了圖4所示 第一實施例之S0G薄膜層24。因此，在二氧化矽薄膜層45 及其下層之一乳化石夕薄膜層4 3之間便不具有银刻選擇性。

第12頁 200300222 五、發明說明（9) 因此，當我 4 5進行钱刻 二氧化矽薄 實施例中， 如上所 其絡遮光薄 透光區1 80 ° 確度）均非 大小差異的 ?利用如圖5 F中之光罩2 5來對二氧化 捋，在沒有蝕刻阻止薄膜層44存在下，/ ' « 膜層4 3亦將會被餘刻。基於這個老旦 曰之 w可里，在這個 蝕刻阻止薄膜層44是必要的。 述，此發明能製造出一高精確度之移相光罩， 膜層之形成精確度（尺寸精確度）及為了提供 ^相差之相差調整薄膜之形成精確度（尺寸精/、 常高。如此，便能防止因光罩造成半導體穿月 情形以及改善半導體裝置之生產良率。 "

第13頁 200300222 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 圖J為一習知移相光 J面_ ; ；32A "2F ^ ^ ^ ^ ^ ^ ； 圖3為另一種習知移相光罩結構之横别面圖 圖4為依據本發日$ ^ ’ rb 之侈相光罩之横 剖面圖； 實施例中所达 圖5A至5G為依據本發明第〆實施例中所述之移相光罩 逐步製造之橫剖面圖； 、 圖6為依據本發明第二中所述之移相光罩之橫 剖面圖； 、圖以至冗為依據本發明第二實施例中所述之移相光罩 逐步製造之橫剖面圖；及 圖8為依據本發明第三實施例中所述之移相光罩之橫 剖面圖。 、 元件符號說明： 玻璃基板 钱刻阻止薄膜層 二氧化矽薄膜層 鉻遮光薄膜層 光阻層 光阻層 11 玻璃基板 12 鉻遮光薄膜層

第14頁 200300222 圖式簡單說明 13 光阻層 14 二氧化矽薄膜層 2 1 玻璃基板 22 鉻遮光薄膜層 23 二氧化矽薄膜層 23a 二氧化矽薄膜層 24 S0G薄膜層 24a S0G薄膜層

25 光阻層 25a 光阻層 31 玻璃基板 32 鉻遮光薄膜層 33 二氧化矽薄膜層 34 S0G薄膜層 34a S0G薄膜層 35 光阻層 35a 光阻層 41 玻璃基板

42 鉻遮光薄膜層 43 二氧化矽薄膜層 44 蝕刻阻止薄膜層 45 二氧化矽薄膜層

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Claims (1)

1. 200300222 六、申請專利範圍 1 · 一種移相光罩，包含： 一透明基板； 一遮光薄膜層圖案，形成於該透明基板上； 一第一移相薄膜層，具有平坦表面且形成於透明基板 上，其形成方式係覆蓋該遮光薄膜層及該遮光薄膜層間之 區域；及 一第二移相薄膜層，選擇性的形成於該第一移相薄膜 層上，且位於該遮光薄膜層之上，而且所覆蓋之範圍較該 遮光薄膜層大。 /

   2· —種移相光罩’包含· 一透明基板； 一遮光薄膜層圖案，形成於該透明基板上； 一第一移相薄膜層，具有平坦表面且形成於透明基板 上，其形成方式係覆蓋該遮光薄膜層及該遮光薄膜層間之 區域；及 一弟一移相薄膜層’選擇性的形成於該第一移相薄膜 層上’且位於該遮光薄膜層間的區域之上，而且所覆蓋之 範圍較該遮光薄膜層間的範圍小。

   3 ·根據申請專利範圍第1項或第2項之移相光罩，其中 =餘刻阻止薄膜層形成於該第二移相薄膜層與該^相 薄膜層之間。 、 4 · 一種移相光罩製造方法，包含如下步驟： 形成一遮光薄膜層圖案於一透明基板上； 开/成第移相薄膜層於别述產生之結構之整個表面

   200300222 六、申請專利範圍 上，然後使該第一移相薄膜層之表面平坦化； 形成一第二移相薄膜層； 形成一光阻層於該第二移相薄膜層上； 藉著光學微影製程於該光阻層上描繪出一移相圖案， 並將該移相圖案顯影，而形成一光阻圖案；及 利用該光阻圖案作為光罩，對該第二移相薄膜層之圖 案施以钮刻及圖形化； 藉由前述方式， 第一移相薄膜層上， 蓋之範圍較該遮光薄 種移相光罩 該第二 且位於 膜層大 製造方 層圖案 薄膜層 相薄膜 薄膜層 該第二 影製程 顯影， 作為光 該第二 且位於 遮光薄 範圍第 移相薄膜層選擇性的形成於該 膜層之上，而且所覆 該遮光薄 5. — 形成 形成 然後 形成 形成 一遮光薄膜 一第一移相 將該第一移 一第二移相 一光阻層於 藉著光學微 該移相圖案 該光阻圖案 刻及调形化 前述方式， 第一移相薄膜層上， 之範圍較該 據申請專利 上 案 並將 利用 案施以姓 藉由 且所覆蓋 6 ·根 法，步驟包含： 於一透明基板上； 生之結構之整個表面 平坦化； 於前述產 層之表面 移相薄膜 於該光阻 而形成一 罩’對該 移相薄膜 該遮光薄 膜層間的 4項或第5 層上； 層上描繪出一移相圖 光阻圖案；及 第二移相薄膜層之圖 層選擇性的形成於該 膜層間的區域上，而 範圍小。 項之移相光罩製造方

   第17頁 200300222 六、申請專利範圍 法，其中該第一移相薄膜層為二氧化矽薄膜。 7. 根據申請專利範圍第4項或第5項之移相光罩製造 方法，其中介於該第一移相薄膜層形成步驟與該第二移相 薄膜層形成步驟之間，形成一蝕刻阻止薄膜層。 8. 根據申請專利範圍第6項之移相光罩製造方法，其 中該第二移相薄膜層為一玻璃基板上之矽（SOG，Silicon On Glass)薄膜。 9. 根據申請專利範圍第7項之移相光罩製造方法，其 中該第二移相薄膜層為二氧化矽薄膜。 ，

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