TW494280B - Projection exposure method and mask employed therein - Google Patents

Description

494280 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 發明説明（1 ) 本發明係關於一種投影曝光之方法及其所用之一種光 罩，並特別關於一種藉由在一光罩諸相鄰的樣式之間的相 位差而增進其解析度之投影曝光的方法，及其所用的一光 罩0 通常，許多半導體元件內的樣式係由照相平版印刷術 形成是眾所皆知的。依據形成諸樣式的照相平版印刷術， u種可溶解性隨著比如X射線或紫外線光的照射而變動之 光阻劑薄膜形成於樣式將被形成的薄膜上，例如一絕緣性 薄膜或傳導性薄膜上。在光阻劑薄膜之預定區域曝光之後 ，藉由除去對一顯像溶液具有高溶解性的部份，便形成一 光阻劑薄膜樣式。於是，將要形成樣式之薄膜的曝光部份 便藉蝕刻而除去，以便形成如佈線或電極的諸不同樣式。 於是曝光裝置在形成諸樣式的加工中扮演了重要的角 色。有許多不同型式的曝光裝置：接觸曝光裝置、接近曝 光裝置、Μ及投影曝光裝置。最近，就投影曝光裝置而言 ，由美國的GCA、日本的Nikon與Cannon製造的步進裝置因 為其對樣式形成之較高的解析度能力而被大量地採用。 同時，當半導體積髏電路需要較高的集成性時，其最 小外形尺寸日漸微小。於是，供曝光裝置用的光源利用更 短的波長，其範圍從卜線之0.365μιη的波長到深紫外線之 0·248μπ»的波長。例如，256Mega動態隨機存取記憶體所需 的最小外形尺寸大約為0.25μ·，這幾乎是與利用氟化氪準 分子雷射為光源之步進裝置的曝光波長相同的等级。在此 情況下，位在晶圓上的光阻劑樣式因為光罩所導致之入射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X ；297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ #1. 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 494280 A7 B7 五、發明説明（2 ) 光的繞射與干涉而嚴重地變形，尤其，在曝光光源之相同 尺寸的波長下，於諸細撤樣式內的變形更嚴重。 欲解決上述問題，一種利用光罩樣式Μ增進解析度之 相位平移方法已被提出。相位平移利用包括一相位平移器 的光罩（此後稱爲“相位平移光罩”）Μ曝光樣式。相位平 移光罩利用光的干涉或局部干涉而增加解析度或焦距的深 度，Μ曝光一所欲之尺寸的樣式。 也就是說，當光線通過一光罩基體或一平移器薄膜時 ，光線的波長減少為其波長除Μ其在真空内折射率的值。 因此，依平移是否存在而定，同相位的光線會產生光程差 。在此，當相差為Θ時，θ=2ττΜτ?_1)/λ(η :平移 器的折射率；t:平移器的厚度；以及人：使用之波長） 。當Θ為τι時，通過平移器的光線具有反相位。因此，由 於分別地通過光線傳送部份與平移器之光線彼此有二分之 一週期的相位落後，藉由將平移器配置在光罩樣式之邊緣 ，在該樣式的邊界區域之光線強度變成零，導致差異的増 加0 第1A至1C圖是用Μ解釋當採用傳統的傳送光罩與相位 平移光罩時，樣式形成之可用的最小間距的諸圖面。更具 體地說，第1Α画說明當使用傳統的傳送光罩時，振幅與空 間頻率的分布；而第1Β與1C圖分別地說明當使用傳統的李 文森型相位平移光罩Μ及灰調型相位平移光罩時，振幅與 空間頻率的分布。 一般而言，在線間隔型樣式中，供樣式形成之最小間 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 5 494280 A7 B7___ 五、發明説明（3 ) 距給定如下： 間距 >1/ vc, ν<ϊ=ΝΑ/λ······⑴ 在此，ΝΑ表示透鏡之數值孔徑；λ表示光源的波長； Μ及ν c表示臨界頻率。方程式⑴係關於第1Α圖內所示之 普通的傳送光罩。對一相位平移光罩而言，在零階光線與 一階光線之間的空間頻率差異δν藉由設定在諸相鄰樣式間 的相位差為180°而減少，因此供樣式形成之可用間距可 Μ降低。這是因為當光線利用如第1Α與1Β圖內所示之間距 “d”的光罩而投影時，相位平移光罩的振幅週期d’等於 “2d” ，與普通傳送光罩的“d”不相同。換句話說，由 於在零階光線與一階光線之間於空間頻率上的頻率差δ v給 定為Ι/d’，傳送光罩之d’變成d，而相位平移光罩的d’變 成2d。結果，能在-i/c〜Vc的範圍內實現的相位平移光 罩之最小間距，與傳送光罩相比，可降低為i。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，如第1C圖内所示，在諸相鄰樣式間之相位差90° 使其振幅週期d’成為“4d” ，與傳送光罩相比，大大地降 低δv至其+。結果，供實現該樣式之可用的最小間距亦變 成傳送光罩的士。 然而，灰調型相位平移光罩之製造是相當困難且複雜 的，因此其精細的調整是不可能的，並且實際上無法使用 此光罩。 為了解決上述諸問題，本發明之一目的為提供一種供 投影曝光用的方法，其利用一種藉諸相鄰光罩樣式之間的 相位差而增進解析度的光罩。 本紙張尺度適Λ中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 6 494280 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 本發明的另一目的為提供一種用於上述投影曝光方法 中，已增進解析度之光罩。 為了達成第一個目的，於是提供一種利用光罩的投影 曝光方法，此法包含利用一透明的光罩基體而曝光一物件 的步驟，此光罩基髏的上表面在垂直於光線路徑的方向Μ 一預定角度而傾斜；並且有一不透明的薄膜樣式Μ規律的 間隔形成於該光罩基體的下表面上，因此在諸相鄰光罩樣 式之間，由於此傾斜的光罩基體而發生相位差。 在本發明中，此光程差為ndUn Θ是較適當的，其中 “η”表示光罩基體的折射率，“d”表示光罩的間距，而 Θ表示傾斜的光罩基體之角度。 為了達成第二値目的，故提供一光罩，包含一透明的 光罩基體，其上表面在垂直於光線路徑的方向以一預定的 角度而傾斜；一不透明的薄膜樣式Μ規律的間隔形成於光 罩基體的下表面上，因此在諸相鄰的光罩樣式之間，便由 於此傾斜的光罩基體而發生相位差。 在本發明中，此光程差為ndUn0是較適當的，其中 “η”表示光罩基體的折射率，“d”表示光罩間距，而0 表示傾斜的光罩基體之角度。 依據本發明之另一光罩，本發明提供一光罩，包含一 透明的光罩基體，其第一表面在垂直於光線路徑的方向以 一預定的角度而傾斜；並且一不透明的薄膜樣式規律地形 成於光罩基體的第二表面上。 在本發明之增進解析度的光罩內，在不需要較短波長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 494280 A7 B7 五、發明説明（5 ) 的光源，亦不需要增加NA的情形下，藉由在給定的光源波 長與NA下，降低頻率差Sv與光罩間距d的比值，能夠降低 供樣式形成用之可用的最小間距。 本發明之上述諸目的及優點將藉由詳細地描述其較佳 實施例，並參考諸附圖而變成更顯而易見，其中： 第1A至1C圖是用Μ解釋當使用傳統的傳送光罩及相位 平移光罩時，供樣式形成之可用的最小間距之諸圖面；以 及 第2Α至2C圖是用以解釋利用依據本發明之具有一傾斜 的光罩基體之增進解析度的光罩，一種投影曝光方法的諸 圖面。 第2Α至2C圖是用以解釋依本發明之一種投影曝光方法 的諸圖面，此法利用具有一傾斜的光罩基髏之增進解析度 的光罩。更具體地說，第2Α圖為顯示本發明之增進解析度 的光罩之圖面；而第2Β與2C圖係當利用本發明之增進解析 度的光罩而形成樣式時，顯示其振幅與空間頻率分布的諸 圖面。 參看第2Α至2C圖，一光罩基體10的上表面Μ—預定的 角度而傾斜，而一不透明的光罩樣式12形成於光罩基體10 的下表面上。在本發明的光罩內，光罩基體10的上表面正 以一角度Θ而傾斜，所Μ在兩相鄰的樣式之間的光程差變 成ndtan0。在此“η”表示玻璃的折射率，而“d”表示 間距。當一相位差發生於兩樣式間時，振幅的週期d’，如 第2B圖內所示，變成d’ = Ld，L= A/ndtan0。於是，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 494280 A7 — B7 五、發明説明（6 ) 零階光線與一階光線之間在空間頻率的頻率差δν可給定為 Ι/Ld 〇 因此，可藉著調整“Θ”而控制“L” 。由於依據一 給定的光源的波長與NA之δ v對間距“d”的比率減少，供 樣式形成之可用的最小間距變成1/L，所以在不霈要較短 波長的光源及不增加NA的情況下，可獲得一精細的樣式。 本發明不偈限於上述之較佳實施例，並可知熟悉此技 藝者所做之變化與改進可在附加聲明中所定義之本發明的 精神與範醻內完成。 元件標號對照 10.·…光罩基體 12....光罩樣式 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 9 一

Claims (1)

1. 494280 A8 B8 C8 D8

   -ϊ ·, 六、申請赛利範圍 第85102843號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正曰期：90年^月 1· 一種利用一光罩的投影曝光方法，其包含 利用it明的光罩基體而曝光_物件，該光罩基發 具有一上表面，該上表面在垂直於光線路徑的方向以— 預定角度而傾斜；以及 一不透明的薄膜樣式，其係以規律的間隔形成於镇 光罩基體的下表面上；且 其中藉該傾斜的光罩基體而在諸相鄰的光罩樣式之 間發生相位差，且造成該相位差之光程差為以丨⑽^， 而“η”表示該光罩基體的折射率；“d，，表示該光罩的 間距，以及0表示該傾斜的光罩基體之角度。 2. —種光罩，其包含，： 一透明的光罩基體，其具有一上表面，該上表面在 垂直於光線路徑的方向以一預定角度而傾斜；以及 一不透明的薄膜樣式，其係以規律的間隔形成於該 光罩基體的下表面上，該上及下表面係位於該光罩基體 的相對側上；且 ' 其中藉該傾斜的光罩基體而在諸相鄰的光罩樣式間 發生相位差，且造成相位差之光程差為ndtan0，而“n” 表示該光罩基體的折射率，“ 表示該光罩的間距， 以及0表示該傾斜的光罩基體之角度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 奉 訂...........·----線— -10-