TW497148B - Method and apparatus for producing rectangular contact holes utilizing side lobe formation - Google Patents

Description

五、發明說明（1) _ 發明領域 本發明大致上有關 關於形成方形接觸孔 W+導體製造之微影且更特別地 特徵。 及使用結構性干擾之邊瓣形成之類似 發明背景 當半導體特徵尺寸持_ 、 效果在微影處理湘、、、、5 j成為次微米範圍時’光繞射 使用具有一 2 4 8臺* 4 更月絲員。深务、外線（UV)曝光工具 成具有2 0 0至3〇〇毫米 九源。當這類工具被使用來形 果變的相當明顯。〃、寸彳政尺寸之半導體裝置時，光繞射效 一繞射效果係為一特 及通孔之小矩形特彳t中二喊之區域係位於形成如接觸孔 該基板晶圓時之繞射而變^罩圖案上之方形特徵因曝光 之矩形接觸孔所致之較大接：二圓孔具有-大於類似尺寸 广么, 直徑圓接觸孔來產生較低封裝密度 r ?'疋，x大間隔需求）。在任一事件中，該圓接觸孔 係比一類似尺寸之矩形接觸孔較不可期待。 使用热知之衰減相位移遮罩來移去與小尺寸產品中之光 繞射相關之問題。該習知技術提供許多解決方案係適合消 除繞射效果所致之邊瓣圖案。例如，Tzu教示使用一不透 明環圍繞該相位移特徵以減少美國專利號5，9 3 5，7 3 6中邊 瓣形成之效應。Choi et a 1 ·教示在該相位移遮罩中形成 之虛擬π開口區域’此虛擬區域允許光穿透無阻礙並與繞 射光180度反相，其另一方面於美國專利5, 591，550中之虛

第6頁 497148 、發明說明（2) 擬開口區域了形成邊瓣。Garza於美國專利5 68 2也教 不使用護環來破壞干擾邊瓣並因而消 ’ 7土 m 口 土一从h〜功打 · 于、< 0 Sugawara教示 使用另一輕拍相位移及非相位移圖案以

5，4 8 7，9 6 3破壞性干擾邊瓣圖案。 秀困寻才J 習知技藝之缺點係在於減少或消除 未強調在小特徵密度圖案中形成良好_ ==n 發明克服習知技藝之缺點並從下列 =圖木之求。本 例之說明中變得顯而易見。 ]本务明之較佳具體實施 發明相 乂』 在—觀點中，本發明提供一用以在—勺 阻層之表面並曝光該光阻層至一 =括主佈具有一光 ，該光源已穿透-光遮罩。f亥光=表面上形成-方孔 之光在該表面上曝光該所需儀該第-窗口 許多相鄰窗口，藉此穿過該相鄰窗口部份，及 该繞射圖案結構性地干擾以在唁 光形成I射圖案。 徵之一第二部份。最後，該 2 士曝光該所需方形特 除該光阻層曝光部份及在該光阻^部=2性地被溶解以移 方孔下之表面部份。 9 4仏破餘刻移除以形成 在另一觀點中，本發明提供一 基板、一在誃其妃u ^ ^ 槓體电路。该電路包含一 。該積體電路：包含ί穿該傳導層上之絕緣層 觸孔，該矩形接觸;層J該傳！層之矩形接 來在該絕緣層表面上曝光_光阻所=形二口之光遮罩 几j嶒所％成，該矩形窗口具

第7頁 497148 五、發明說明（3) :口 ΐ ϊ ϊ Ϊ:於該曝光光源附予之部份同調，自該矩形 ;形部：邊瓣特徵結構性地干擾以曝光該光阻層之- 圖式_之簡單 本t月之上述特徵將自 楚地了解，其中：自μ附圖考慮之下列說明中更清 統圖1顯示一以微影形成圖案化特徵於一基板表面上之系 圖2a及2b顯示一習知衰減相位移光遮罩 光遮罩上之小特徵之光譜密度外形； 牙匕在3亥 圖2c及2d顯示包含用於一在一 之單小特徵及用於一在該習知 哀減相位移光遮罩上 徵陣列之邊瓣構造所致之曝光圖案；目位移光遮罩上之小特 圖3 a及3 b顯示於平面圖中一齡: — 及分別導致之曝光圖案；以及土 /、_只施例相位移遮罩 圖4a至4g顯示用以形成一方形接觸 驟。 _圖示性具體實施例之处里y知 同具！實ί:之製造及使用係於下詳細討論。然而 丄應了解：本發明=供許多可應用的 念可被 貫施於各式各樣之特定内文中。所述之特定具體實施例係 僅為說明製造及使用本發明之特定方法，而非用以限 發明範圍。 圖1以示意圖形式顯示一微影處理步階器1〇 。該步階哭 包括…照明^在-半導體曰曰曰圓6或類似基板上形成；

第8頁 497148 五、發明說明（4) "'一—---—- 光敏層（一光阻層）4之弁调？。m安# 之九源^圖木係利用光從光源2中透 過一形成要傳送之圖荦於豆卜夕氺、诗 < 口木/、上之先遮罩8而形成在光阻層4 上。4光也在照射在層4前穿透聚焦鏡頭g。 現在將提供細節於一較佳實施例光遮罩8 顯=有一形成於其上之單圖案之光遮罩8,該圖案係 一形開口二該圖案由一由衰減區域1 2所環繞之窗口區域 1 〇所組成。衰減區域1 2係利用以一例如矽化鉬於一 248毫 微米波長曝光（用於其它波長曝光，不同不透明材料將如 習知技藝中所熟知的來使用）例中之不透明材料塗佈於該 光遮罩而形成。雖然範圍4%至2〇%之透明度係可以接受的 結果，但最好，此塗佈提供一約6%之光透明度。注意圖“ 中，牙透區域12之光行進半個波長比穿透開口窗1〇之光更 透過該光遮罩，導致光在穿透開口窗丨〇及區域丨2之間產生 一 1 8 0度相位移。該相位移傾向於少於，但非消除，如圖 2 b所不之光穿透開口窗1 〇所形成之繞射圖案丨6之強度。圖 2 b之曲線1 4代表穿透光遮罩8及照射在光阻層4上之光強度 。如所不，該光強度在開口窗丨〇下係為最高，其中來自光 源2之光穿透主要阻礙之光遮罩8。該光之二階繞射產生峰 值16。來自光源2之光約6%穿透衰減區域12，如上述地相 位移1 8 0度’其減少但未消除邊瓣構造。 圖2 c顯示在該光阻層4表面上所致之圖案。注意，二特 欲係曝光於該層上。該第一特徵丨8對應至開口窗丨〇下之區 域。注意，該特徵因角落磨圓及其它熟知繞射現象故主要 係為圓的。邊瓣2 〇也同時形成，對應至來自穿透開口窗1 〇

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497148 五 發明說明（7) 下例中，僅須選擇產生之接觸孔丨8中之一 電路之進一步處理。其它接觸孔丨8 ς =—積趲 孔具有所要之方形。進-步處理因而係丄4::该所選接觸 要之接觸孔。 ’、土的以便消除不 此例中，光阻層4已使用該前述例子中任一 而產生圖扑所示之㈣。然而，只有 —方：來曝光 用於該電路中’該四周接觸孔已被間接觸孔18 % 間接觸孔具有一可接受方形以防止不以確認該最中 想要之接觸孔形成。 瓣特徵環繞讀 為了刪去（移除）該不要之接觸孔，一牽、牛 層及一阻斷光遮罩之第二曝光被使用。該=^ 一第二光阻 有—僅對應至該想要（最中間）接觸孔之開口 —光遮罩將具 接觸孔將置於該阻斷光遮罩之一衰減區域12^10，而其餘 中，只有該想要之接觸孔會在該第二 。在此方式 為了阻止該第一光阻層4隨同該第；_先/，期間曝光。 姻化學互鍵、t子束曝光或其它熟知互鍵方;;=曝光 此例中，光阻層4已使用前述例方法來曝光而導致圖礼 中所不之圖案。圖4a至4g顯示消除該不要接觸孔之處理 ，，圖4a提供-半導體晶圓6之剖面圖，包含在該晶圓頂 4形成之傳導區域24及在該傳導區域頂部形成之絕緣層26 。光阻層4已如上述作微影處理而導致圖4 a中所示之圖案

第12頁 497148 五、發明說明（8) -- 化層4。如同熟知此項技藝之人士所了解的，期待之接觸 孔1 0’係嘗試透過可製造具有埋入傳導區域24之電接觸之 絕緣層2 6來提供一傳導路徑。 圖4 b中，最好係為一二氧化矽或多晶矽層之絕緣層2 6係 利用已知蝕刻技術來蝕刻。因光阻層4圖案使三接觸孔被 钱刻成為該層。圖4c中，光阻層4被移除。圖切中，一第 二光阻層2 8被施用且一阻塞圖案係形成於層2 8中。此阻夷 圖案係僅形成覆在所需接觸孔10，上。一旦第二光阻層 已完成該阻塞圖案曝光，該層2 8未曝光部份如圖4 e般被移 除。接下來，不要之接觸孔1 〇被填充一如圖4 f所示之絕緣 體材料3 0，例如電漿沉積聚合物、旋佈聚合物 '或雷同者 。最後，如圖4g所示，移除剩餘之光阻層28，在該想要之 位置留下一單接觸孔丨〇。 〜 就如該上述例中之顯而易見，本發明可以一些具體實施 例來具體化。假設該開口窗之間距及尺寸被調整以產生該 接觸孔角落區中之邊瓣構造且該照明條件（特別是部份同 调）被調整致使該光阻層係曝光充足，則可得方形接觸孔 用於各類微影處理。例如可被應用來教示本發明、提供該 部份同調、數位孔徑及聚焦而常用之丨93毫微米及365毫微 米波長光源之其它光源如此處所教示的正確地調整該想要 矩形特徵之尺寸及間距。 “ #在本發明已參考圖示具體實施例作說明時，此說明並未 嘗試要構成限制。應了解本發明也有關於其中儲存符合本 务明需求之標線設計或執行本發明方法之程式指令之可由

第13頁 497148 五、發明說明（9) 機器讀取之媒體。對熟知此項技藝之人士將根據參考之說 明書而對該圖示具體實施例之不同修改及結合及本發明其 它實施例了解。因此，附上之申請專利範係意欲包含任何 這類之修改或具體實施例。

第14頁 497148 圖式簡單說明 第15頁

Claims (1)

1. 497148 申請專利範圍 1 · 種用 該表面塗 將該光阻 中，該光遮 一對應 穿透該第一 該表面上； 在許多 圖案，其結 以在一表面上形成一方形孔之方法，包括： 佈一光阻層； 之 第二部 層曝光 罩包括 至該想 窗之光 及 相鄰窗 構性地 份於該 解該光 除在光 專利範 至一光源，該光源已穿透一光遮罩，其 要方形特徵之第 曝光該想要之方 下，由此，穿透 干擾繞射圖案以 表面上； 阻層以移除該光 阻層之部份下之 圍第1項之方法， 選擇性溶 以蝕刻移 2.如申請 在該I虫刻表面施用一第二光阻層 曝光除了 一窗，由此來自光源且 形特徵之一第一部份於 該相鄰窗之光形成繞射 曝光該想要之方形特徵 阻層之曝光部份；及 表面而形成方形孔。 進一步包括 在一所選方形孔上之部份外之所有第二光阻 選擇性地溶解該第二光阻層以移除該第二光阻層之曝光 部份； 沉積一材料於該表面上以填充未涵蓋之方形孔；及 移除在該所選方形孔上之第二光阻部份。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，穿透該第一窗 之未繞射光及穿透許多相鄰窗之繞射光之結合曝光一方形 特徵於該光阻層之一頂部表面。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該表面係一在

   第16頁 497148 六、申請專利範圍 一半導體晶圓頂部形成之絕緣層。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該第一窗及許 多相鄰窗之間距及尺寸係選擇成為來自該光源發射之光之 部份同調之函數以給予該表面上所要方形孔區域中之邊瓣 結構性干擾。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該光源發射一 波長為2 4 8毫微米之光。 7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，該方形孔形成 一用以產生電性連接至一在該絕緣層下之傳導區域之接觸 孔。 8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該第一窗及該 相鄰窗之尺寸係約為2 0 0 - 2 5 0毫微米，而該相鄰窗間之間 距係約為3 2 0 - 3 8 0毫微米以及該光源具有一部份同調約為 • 3 - · 6 系格瑪（s i g m a)。 9 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該光遮罩係為 一衰減相位移遮罩。 1 0.如申請專利範圍第8項之方法，其中，該光源具有一 數位孔徑約為0 . 5 - 0 . 8。 1 1. 一種積體電路，包括： 一基板； 一在該基板上之傳導層； 一在該傳導層上之絕緣層； 一穿透該絕緣層至該傳導層之矩形接觸孔，該矩形接觸 孔已透過一具有許多矩形窗之光遮罩藉由曝光一光阻層於

   Μ

   第17頁 497148 六、申請專利範圍 該絕緣層表面上來形成，該矩形窗具有一間距致使對該曝 光光源之一給予部份同調而言，自該矩形窗形成之邊瓣特 徵結構性地干擾以曝光該光阻層之一矩形部份。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之積體電路，進一步包括一 在該矩形接觸孔内形成之傳導材料。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之積體電路，進一步包括一 在該絕緣層上且經由在該矩形接觸孔内形成之傳導材料而 與該第一傳導層電性接觸之第二傳導層。 1 4.如申請專利範圍第1 2項之積體電路，其中，該相鄰 矩形窗間之間距係約為3 2 0 - 3 6 0毫微米而該光阻層係以具 有一約.4 4系格瑪（s i g m a)之相位同調光曝光。 1 5. —種於一絕緣層中形成一方形接觸孔之方法，包括 提供一光阻層於該絕緣層頂部； 以一具有約0. 3 - 0. 6之部份同調之光源透過一具有許多 方形光傳輸窗之光遮罩來曝光該光阻層’各窗之一邊上係 約為2 0 0 - 2 5 0毫微米，由此穿透各窗之光結合由該光阻層 上之各窗所繞射之光以曝光其方形部份； 選擇性地溶解該光阻層之曝光部份；及 蝕刻在該光阻層之曝光部份下之絕緣層。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該光阻層係 以一具有一 2 4 8毫微米波長之光來曝光。 1 7.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該光阻層係 以一具有一 193毫微米波長之光來曝光。

   第18頁 497148 六、申請專利範圍 1 8.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該光阻層係 以一具有一 3 6 5毫微米波長之光來曝光。 · 1 9.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，許多方形接 . 觸孔係同步形成。 _ 2 〇.如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，所選接觸孔 係接著填充一傳導材料而所選其它接觸孔係接著填充一絕 ' 緣材料。

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