TW561312B

TW561312B - A phase shift mask

Info

Publication number: TW561312B
Application number: TW92107002A
Authority: TW
Inventors: Chin-Lung Lin; Chuen-Huei Yang; Ming-Jui Chen; Wen-Tien Hung
Original assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2003-11-11
Also published as: TW200419301A

Description

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發明所屬之技術領域本發明提供一種相位移光罩（phase shift mask, PSM)，尤指一種同時包含有選擇性無鉻膜相位移光罩’ (selective chromeless phase shift mask)結構以及交替式相位移光罩（alternating phase shi ft mask)結構之相位移光罩。先前技術在積體電路製程中，微影製程（lith〇graphic process)早已成為一不可或缺之技術。藉由微影製程，半導體製造者才能夠順利將電子電路佈局圖案精確且清晰地轉移至半導體晶片上。微影製程主要是先將設計的圖案，諸如電路圖案或者是佈植區域佈局圖案等，形成 2個或多個光罩上，然後再藉由曝光將光罩上的圖案曰1步進及掃瞄機台（stepper & scanner)轉移到半導體曰曰片上。

由於半導體產化微影製程之解析習知1提高解析度的的光對光阻來進行高。另一種方法則業之元件尺寸曰益度（resolution)即方法主要有兩種，曝光，波長越短，是利用相移式光I 縮小，因此如何強成為重要的課題，一種是利用短波長則圖案的解析度越 Cphase shift

561312 五、發明說明（2) 案的解析罩意圖，圖 (chrome) 側分別為域16，其 2280埃，光區域16 且造成一而使得進區域12下 mask, PSM)來提高被轉移至半導體晶片上之圖度。請參考圖一，圖一為習知交替式相位移光 (alternating phase shift mask)10之結構示一所示，交替式相位移光罩1〇包含有一由鉻膜構成之不透光區域12，並且不透光區域12的兩石英（quartz)所構成之透光區域14以及透光區中透光區域14的厚度約較透光區域16的厚度少因此使得穿透透光區域1 4的光線相對於穿透透的光線存在有180度的相位差（phase shift)並破壞性干涉（destructive interference)，進行一微影製程時位於交替式相光罩1 〇之不透光方的光阻層不會被曝光。然而，交替式相位移光罩1 0必須進行兩次曝光 (double expo sure)程序同時還需使用一修整光罩（trim mask)才能完成圖形的轉移。此外，交替式相位移光罩1〇還具有相位移（phase shifted)區域（即透光區域14)以及非相位移（non-phase shi f ted)區域（即透光區域16)之間產生的光穿透不平衡（transmission imbalance)問題。因此，一種選擇性無鉻膜相位移光罩（selective chromeless phase shift mask)被發展出來，請參考圖二，圖二為習知選擇性無鉻膜相位移光罩2 0之結構示意圖。如圖二所示，選擇性無鉻膜相位移光罩2 0包含有一

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五、發明說明（3) 由石英構成之透光區域22，並且透光區域2 2的兩側分別為同樣由石英（quartz)所構成之透光區域24以及26了其中透光區域22的厚度係較透光區域24以及26的厚度為八厚’因此使得穿透透光區域2 4以及2 6的光線相對於^透透光區域2 2的光線存在有1 8 0度的相位差。換句話說，透光S域2 4以及2 6係為相位移區域，而透光區域2 2係為非相位移區域。由於相位移區域2 4以及2 6與非相位移區域 2 2之間的邊界（boundary)發生一破壞性干涉，因此使得進行一微影製程時位於選擇性無鉻膜相位移光罩2 〇之非相位移區域2 2下方的光阻層不會被曝光。然而，隨著元件堆積密度（packing density)的增加’元件（尤其指閘極）之間的間距（p i t ch)也隨之縮小。不幸的是，當間距寬度小於元件寬度的兩倍並且構成一密集圖案（dense pattern)時，由於〇度相位光線和180度相位光線會互相抵銷，因此習知選擇性無鉻膜相位移光罩2 0無法完成該密集圖案之轉移。發明内容因此本發明之主要目的在於提供一種相位移光罩，以解決上述習知交替式相位移光罩以及習知選擇性無鉻膜相位移光罩的問題。

561312 五、發明說明（4) 本發明係提供一種相位移光罩（p h a s e s h i f t i n g mask, PSM)，其包含有一透光基板、一半密集圖案 (semi-dense pattern)以及一密集圖案（dense pattern)。該半密集圖案係設於該透光基板上，並且係由複數個連續之相位移區域（phase shift region)以及非相位移區域（non-phase shift region)所構成。該密集圖案係設於該透光基板之一非相位移區域上，並且係由複數個不透光區域所構成。本發明之相位移光罩係結合習知交替式相位移光罩結構以及選擇性無鉻膜相位移光罩結構，換句話說，本發明之相位移光罩包含有一密集圖案製作於一交替式相位移光罩結構上，以及一半密集圖案或是一隔離圖案製作於一選擇性無鉻膜相位移光罩結構上。因此，本發明之相位移光罩可以避免習知交替式相位移光罩產生相位移區域以及非相位移區域光穿透不平衡的缺點，同時可以解決^知選擇性無鉻膜相位移光罩對於圖案無法成像的問題。實施方式請參考圖三，圖意圖。如圖三所示， PSM)30包含有一由石三為本發明之相位移光罩之結構示相位移光罩（phase shift mask, 英（quartz)所構成之透光基板32、 561312 五、發明說明（5) 一半密集圖案（semi-dense pattern)34以及一密集圖案 (dense pattern)36。半密集圖案34係設於透光基板32 上’並且由複數個連續之相位移區域（phase shift region)31以及非相位移區域（non-phase shift region) 3 3所構成。密集圖案3 6亦設於透光基板3 2上，並且係由複數個相位移區域3 1、非相位移區域、以及由鉻膜 (chrome)所構成之不透光區域35所構成。其中構成半密集圖案3 4之各相位移區域3 1寬度係至少為各非相位移區域3 3寬度的兩倍，而構成密集圖案3 6之各不透光區域35 之間則分別包含有一預定間隙3 7，並且預定間隙3 7寬度係小於不透光區域35寬度的兩倍。在本發明之相位移光罩3 0結構中，相位移區域3 1之透光基板3 2厚度係小於非相位移區域3 3之透光基板3 2厚度，因此使得穿透相位移區域3丨之光線相對於穿透非相位移區域33之光線係存在有1 8〇度之相位差（phase sh 1 f t ),並且相位移區域3 1與非相位移區域3 3之間的邊界（boundary)會發生一破壞性干涉（destructive interference)。因此對密集圖案36而言，在一微影製程中位於不透光區域35下方的光阻層不會被曝光，而對半密集圖案3 4而言，則是位於非相位移區域3 3下方的光阻層不會被曝光。此外’相位移光罩30另可包含有一隔離圖案 561312 五、發明說明（6) (13〇1&1^(1031^〇1"11)3 8設於透光基板3 2上，隔離圖案38 係由相鄰之一相位移區域3 1、一非相位移區域3 3以及一相位移區域3 1所構成。同樣地，由於穿透相位移區域3 i 之光線相對於穿透非相位移區域3 3之光線係存在有1 8 〇度之相位差並且造成一破壞性干涉，因此對隔離圖案3 8而言，在一微影製程中位於非相位移區域3 3下方的光阻層不會被曝光。本鉻膜相四至圖圖四所膜4 2以利用光 4 8以及所示， 4 2並且示，去層5 2，半密集之鉻膜 51表面進行一後去除發明之相位移光罩位移光罩的製作方九為本發明之相位示，一由石英構成及一光阻層44，如阻層4 4定義出構成一半密法相同移光罩之透明方法係與習知，請參圖四至之製作方法示基板4 0表面包含有一鉻選擇性無圖九，圖意圖。如一隔離圖案5 0之各進行一钱刻製程以向下蝕刻透明基底除光阻層44並且於然後如圖八所示，圖案4 6以及隔離圖 42，並且同時暴露部分預定形成一間钱刻製程以去除未光阻層5 2以完成本圖五所示，進行一微集圖案4 6、一非相位去除未 4 0至一透明基去除部案5 0之構成密隙5 3之被光阻發明之移區域51。接被光阻層4 4覆預定深度。如底4 0表面形成分光阻層5 2以各非相位移區集圖案4 8之非鉻膜42。如圖層5 2覆蓋之鉻相位移光罩。影製程以密集圖案著如圖六蓋之鉻膜圖七所另一光阻暴露構成域51表面相位區域九所示，膜42，最

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本結構以發明之位移光作於一之相位移區域以解決成像的與習知不需要發明之相位移光罩係结入六罩結構ί翠：

鉻膜相位移光罩結構上…，本發：移先罩可以避免習知交替式相位移光罩產生相位以及非相位移區域光穿透不平衡的缺點，同時可習知選擇性無鉻膜相位移光罩對於密集圖案無法問喊。此外’本發明之相位移光罩的製作^ ϋ係選擇性無鉻膜相位移光罩的製作方法相同，因^ 額外的製程步驟或是設備而導致成本增加。 ^ 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發4專之涵蓋範圍。

561312 圖式簡單說明圖示之簡單說明：圖一為習知交替式相位移光罩之結構示意圖。圖二為習知選擇性無鉻膜相位移光罩之結構示意圖。圖三為本發明之相位移光罩之結構示意圖。圖四至圖九為本發明之相位移光罩之製作方法示意圖。圖示之符號說明：

第13頁 10 交替式相位移光罩 12 不透光區域 14、 16 透光區域 20 選擇性無鉻膜相位移光罩 22、 24、 26 透光區域 30 相位移光罩 31 相位移區域 32 透光基板 33 非相位移區域 34 半密集圖案 35 不透光區域 36 密集圖案 38 隔離圖案 40 透明基板 42 鉻膜 44^ 52 光阻層 46 半密集圖案 48 密集圖案 50 隔離圖案 51 非相位移區域 561312 圖式簡單說明 53 間隙

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Claims

561312 六申請專利範圍一種相位移光罩（phase shift mask, PSM)，其包含有一透光基板；一半密集圖案（semi-dense pattern)設於該透光基板上，並且該半密集圖案係由複數個連續之相位移區域 (phase shift region)以及非相位移區域（non-phase shift region)所構成；以及一密集圖案（dense pattern)設於該透光基板上，並且該密集圖案係由複數個非相位移區域、相位移區域以及不透光區域所構成。 2 · 如申請專利範圍第一項之相位移光罩，其中該透光基板係由石英（Quartz)所構成。 3 ·如申請專利範圍第一項之相位移光罩，其中各該不透光區域係由鉻膜（chrome)所構成。、 ^ •如申請專利範圍第一項之相位移光罩，其中相位移區域之透光基板厚度係小於該非相位移區域之光A板厚度’以使得穿透該相位移區域之光線相^於二非 se 相位移區域之光線係存在有1 8 0度之相仇罢、人 ^ Cpha shift)。其中構成該 5 · 如申請專利範圍第一項之相位移光罩，

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街集圖案之各該不读I p 倍隙，並且哕預定M，先區域之間分別包含有一預定間 ’ ^ 間隙寬度係小於該不透光區域寬度的兩 6·如申請專利範圍第一項半密集圖案之各該相位移區移區域寬度的兩倍。 7·如申請專利範圍第一項移光罩另包含有一隔離圖案透光基板上，並且該隔離圖域、一非相位移區域以及一之相位移光罩，其中構成該域寬度係至少為各該非相位之相位移光罩，其中該相位 (isolated pattern)設於該案係由相鄰之一相位移區相位移區域所構成。 8· 一種相位移光罩（phase shift mask, PSM)，該相位移光罩係同時包含有選擇性無鉻膜相位移光罩 (selective chromeless phase shift mask)結構以及交替式相位移光罩（alternating phase shift mask)結構，其包含有：一透光基板；一半密集圖案（semi-dense pattern)設於該透光基板上，並且該半密集圖案係由複數個連續之相位移區域 (phase shift region)以及非相位移區域（non-phase shift region)所構成；以及一密集圖案（dense pattern)設於該透光基板上，並

561312 六、申請專利範圍且該密集圖案係由複數個相位移區域、非相位移區域以及不透光區域所構成；其中構成3亥绝、集圖案之各該不透光區域之間分別包含有一預定間隙，並且該預定間隙寬度係小於該不透光區域寬度的兩倍。 9 ·如申請專利範圍第八項之相位移光罩，其令該透光基板係由石英（q u a r t z )所構成。 I Ο ·如申請專利範圍第八項之相位移光罩，其中各該不透光區域係由鉻（chrome)所構成。 II ·如申請專利範圍第八項之相位移光罩，其中相位移區域之透光基板厚度係小於該非相位移區域之透光基板厚度，以使得穿透該相位移區域之光線相對於穿透該非相位移區域之光線係存在有i 8〇度之相位差（phase shift)。 1，2 ·如申請專利範圍第八項之相位移光罩，其中構成該半推、集圖案之各該相位移區域寬度係至少為各該非相位移區域寬度的兩倍。 1 3 ·如申請專利範圍第八項之相位移光罩，其中該相位移光罩另包含有一隔離圖案（isolated pattern)設於該

第17頁 561312 六、申請專利範圍透光基板上，並且該隔離圖案孫由相鄰之一相位移區域、一非相位移區域以及一相位移區域所構成。

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