TW573309B - Phase shift mask and its manufacturing method - Google Patents

Description

573309 彡、發明說明（1) 本發明係有關於一種相位移光罩，特別有關於一種結 合交替式及衰減式相位移光罩結構之相位移光罩，同時具 有兩者之優點而適用於疏密度不同之圖形上。 在微影成像技術中，由於積體電路尺寸不斷地縮小， 造成對圖形曝光精度的要求也愈來愈高。但是尺寸的縮小 會使得在使用光罩進行曝光時產生光學鄰近效應，破壞圖 形之精確度。因此，許許多多的技術被提出以改進成像之 精確度。其中一個被廣為使用之技術是相位移光罩之應 用。由於相位移光罩可以有效地減緩光學鄰近效應帶來的 負面影響’所以其本身也因不斷的改進而產生許多不同種 類的相位移光罩。 衰減式相位移光罩（Attenuated Phase Shift Mask) 便是諸多相位移光罩中的一種。衰減式相位移光罩係將光 罩上透光區圖形周圍增加一吸光物質，使穿射過透光區圖 形周圍之光不但進行了相位移，同時也進行衰減。圖i中 之光罩10為衰減式相位移光罩的一種。圖la係光罩1〇之平 面圖而圖1 b係光罩1 〇沿線l 1切割所得之剖面圖。同時參閱 圖la及lb，其包括一透光層12、一吸光層丨4及一遮光層 16。透光層12在透光區11内形成一凹洞，以使穿射過透光 區11及相移區13之光具有不同之相位角。 另外，由於吸光層14的存在，使穿射過相移區13之光 會進行衰減，而與穿射過透光區11之光具有不同之強度。 遮光層1 6則將非圖形區域覆蓋形成黑暗區1 5。 另外’還有一種交替式相位移光罩（Alternative

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Phase Shift 中間隔性地增 交界處因相位 光罩2 0為交替 圖而圖2 b係光 2a及2b，其包 移區2 3内形成 生相位差。遮 然而，在 其互補之優缺 包括單獨的圖 便大幅減小甚 中發揮極佳之 因此，當 時便很難兩全

Mask) 加一相 相反產 式相位 罩20沿 括一透 凹洞， 光層2 4 上述之 點。衰 形’但 至不顯 性能， 所需成 其美。 。交替式相位移光罩係在透光區圖形 移層二使穿射過兩相鄰透光區之光在 生破壞性干涉而相互抵消。圖2中之 移光罩的一種。圖2a係光罩20之平面 線L2切割所得之剖面圖。同時參閱圖 光層22及一遮光層24。透光層22在相 使穿射過相移區23及透光區21之光產 則覆蓋非圖形區域而形成黑暗區2 5。 衰減式及交替式相位移光罩中卻各有 減式相位移光罩可用於任何的圖形， 當其用於緻密圖形時，其成像之性能 者。父替式相位移光罩可在緻密圖形 但對於單獨的圖形卻無法派上用場。 像之圖形同時具有緻密與單獨之特性

上因此’本發明提供一種相位移光罩，同時具有衰減式 ^又替式相位移光罩之結構，因而可同時具有衰減式及交 。。式相位移光罩之優點，當成像之圖形同時有緻密圖形與 單獨之圖形時亦可發揮極佳之成像性能。 p本發明亦提供一種相位移光罩之製造方法，包括提供 :光罩底材，該光罩底材包括一透光層、一吸光層及一遮 光層’並在該光罩底材之該遮光層上覆蓋一第一光阻層； 定義一第一、第二、第三及第四圖形，其中該第一及 锋 一 圖I刀別為讀交替式相位移光罩結構之相移區及透光 573309 五、發明說明（3) 區圖形，而該第三及第四圖形分別為該衰減式相位移光罩 結構之相移區及透光區圖形，對该苐一、第二、第三及第 四圖形内之該第一光阻層進行曝光，其中該第一、第二及 第四圖形之曝光深度到達該遮光層，而該第三圖形之曝光 深度較該第一、第二及第四圖形之曝光深度淺且未及該遮 光層；進行顯影，使相對之該遮光層露出；以該第一光阻 層為遮罩對該遮光層及該吸光層進行餘刻，露出相對之該 透光層；對該第一光阻層進行蝕刻直至該第三圖形下之該 遮光層露出；以該第一光阻層為遮罩對該遮光層進行蝕 刻’露出相對之吸光層；去除 第二光阻層；對該第一及第四 曝光並顯影，使該第一及第四 第一光阻層為遮罩對該透光層 去除該第二光阻層。

該第一光阻層並重新覆蓋一 圖形内之該第二光阻層進行 圖形下之透光層露出；以該 進行部份蝕刻而形成凹槽， 包括：提供一 光層及一遮光 阻層；定義一 及第二圖形分 光區圖形，而 罩結構之相移 第四圖形内之 曝光深度到達 另一種 該光罩 光罩底 、第三 式相位 四圖形 圖形； 曝光， 而該第 第一圖 此外，本發明亦提供 光罩底材， 層，並在該 第一、第二 別為該交替 該第三及第 區及透光區 光阻層進行 該遮光層， 一圖形之曝光深度淺、該 相位移光罩之製造方法 底材包括一透 材之該遮光層 及第四圖形， 移光罩結構之 分別為該衰減 對該第一、第 其中該第二、 二圖形之曝光 形之曝光深度 光層、一吸 上覆蓋一光 其中該第一 才目移區及透{ 式相位移光 二、第三及 第四圖形之 深度較該第 又較該第二 573309 五、發明說明（4) 及第四圖形之曝光深度淺’且該第一及第三圖形之曝光深 度均未及該遮光層；進行顯影，使相對之該遮光層露出； 以該光阻層為遮罩對該遮光層及吸光層進行蝕刻，並對該 透光層進行部份蝕刻而形成凹槽；對該光阻層進行蝕刻恰 使該第一圖形下之遮光層露出；以該光阻層為遮罩對該遮 光層及吸光層進行姓刻，使相對之該透光層露出；對該光 阻層進行餘刻恰使該第三圖形下之遮光層露出；以該光阻 層為遮罩對該遮光層進行钱刻，使相對之該吸光層露出； 去除該光阻層。 為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，斯 文特舉較佳實施例，並配合所附圖丨，作詳細說明如 圖式簡單說明 圖1 a係一衰減式相位移光罩之平面圖。 图1 b係哀減式相位移光罩之剖面圖。 圖2a係—交替式相位移光罩之平面圖。 圖2b係一交替式相位移光罩之剖面圖。 =係，發明一實施例之相位移光罩平面圖。 圖4 a〜4 1係顯示本發明一實

方法。 +〜a貝施例之相位移光罩之靠 圖5 a〜5 j係顯示本發明另一眚 造方法。 +知a为只施例之相位移光罩2 符號說明 12、22 42、52〜透光層

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14、 44、54〜吸光層； 16、24、46 '56〜遮光層； 48、58〜光阻層； 11、21、31〜透光區； 13、23、33〜相移區； 15、 25、35〜黑暗區。 實施例 第一實施例 及另之貫施例欲完成五個相鄰近開口(。pening) 相曝光圖形。因&，本實施例將以交替式 以m f之結構來完成五個相鄰近開口之曝光圖形，而 矿\ 1目位移光罩之結構來完成另一單獨開口之曝光圖 :2 =例光罩之圖形如圖3所示，包括交替式相位移 區3 1 A、相移區3 3 A及衰減式相位移光罩之透光 &31B、相移區33B以及黑暗區35。 以下將說明本實施例之相位移光罩製造方法。 =圖4a，首先提供一光罩底材，包括由透光度為1〇〇% 之石奂（Qz)所構成之透光層42、由CrF等材質所構成之吸 光層44及由透光度為之鉻（Cr)所構成之遮光層α。其中 吸光層44僅讓光部份通過且不具相位移之效果。接著在光 罩底材之遮光層46上覆蓋一層由壓克力聚合物（acryHc poymer，ZEP)所構成之第一光阻層48。 如圖4b ’對第一光阻層48進行透光區3U、31b及相移 區33A、33B之曝光，其中相移區33B(即衰減式相位移光罩 573309 五、發明說明（6) --- 之相移區）之曝光能量較小，故顯影後深度較淺，不及遮 光層46 ’其餘均曝光深及遮光層μ。 如圖4c ’對第一光阻層48進行顯影，露出相對之遮光 層46。此步驟可以使用二甲醚·乙二醇（^^心^ ethyl ether)及甲：_(methyi ethyl ketone)之混合 液做為顯影劑進行顯影。 如圖4d，以第一光阻層48為遮罩，對遮光層46及吸光 層44進行㈣’直至露出相對之透光層^。遮光㈣及吸 光層44之#刻可以為乾#刻，以氯氣為#刻氣體進行。 @ X如圖4 6以含氧氣之電漿氣體做為蝕刻氣體對第一光⑯ 阻層4 8進行部份鉍^九丨 + ^ τ 彳乾餘刻’直至在相移區33Β内之遮光層46 2圖4f，以第一光阻層48為遮罩，對遮光層46進行蝕 u 先層 遮光層46之蝕刻可以為濕 刻/HC1(\及Ce(NH4)2(N〇3)6之混合液進行。 用之、容：2第精Ϊ硫酸以及過氧化氫之混合溶液或其他適 用之命液將第一光阻層48剝除。 上一：【4二重新覆上-層第二光阻層49，必要時還需覆 此處不贊述。使進仃第一次曝先時產生之電子導出，但 如圖4 i，對楚一 之蔽本甘霞〜弟二光阻層49進行相移區33A及透光區31B ^ ，八+光深度均及透光層4 2。 如圖4 j，對笛一 1 層42。此步驟可阻層49進行顯影，露出相對之透光 J U 使用二甲醚.乙二醇（diethyl glyc〇l

573309 發明說明 dimethyl ether)及甲乙酮（methyl ethyl ketone)之混合 液做為顯影劑進行顯影。 如圖4k ’以第二光阻層為遮罩，對透光層42進行部份 飯刻，因而在透光層42中形成凹洞，使爾後穿射過凹洞之 光與未穿射過凹洞之光具有18〇度之相位差。其中，對透 光層（石英層）之蝕刻可以使用CHF3/He之氣體進行乾敍 刻0 最後，如圖4 1，藉由硫酸以及過氧化氫之混合溶液或 其他適用之溶液將第二光阻層4 9剝除，即完成本實施之相 位移光罩。 第二實施例 此外’依據本發明提供之另一相位移光罩之製方法， 圖5 a〜5 i顯示了本發明第二實施例之相位移光罩製造方 法。在第二實施例中，其光罩圖形與欲製成之相位移光罩 均與第一實施例相同，而其不同之處在於製造之步驟。以 下將說明其製程。 如圖5a ’首先提供一光罩底材，包括由透光度為1〇〇 % 之石英（Qz)所構成之透光層52、由CrF等材質所構成之吸 光層54及由透光度為〇%之鉻（Cr)所構成之遮光層56。其中 吸光層5 4僅讓光部份通過且不具相位移之效果。接著在光 罩底材之遮光層56上覆蓋一層由壓克力聚合物（acryHc poymer，ZEP)所構成之光阻層58。 如圖5b ’對光阻層58進行透光區31A、31B及相移區

33A、33B之曝光’其中相移區33B之曝光深度較透光區31A

第10頁 573309 五、發明說明（8) 之曝光深度短’且兩者均未深及遮光層56，而其餘之曝光 深度均深及遮光層5 6。 如圖5c ’對光阻層5 8進行顯影，露出相對之遮光層 56。此步驟可以使用二甲醚·乙二醇㈠“讣“ giyc〇i dimethyl ether)及甲乙 _(methyi ethyl ketone)之混合 液做為顯影劑進行顯影。 如圖5d ’以光阻層58為遮罩，依序對遮光層56、吸光 層54及透光層52進行蝕刻，因而在透光層52產生凹洞，使 爾後牙射過凹洞之光與未穿射過凹洞之光具有丨8 〇度之相 位差。 _ 如圖5 e以s氧氣之電漿氣體做為钱刻氣體對光阻層 58進行部份乾蝕刻，恰使在透光區31A内之遮光層“露 出0 如圖5f，以光阻層58為遮罩，依序對遮光層56及吸光 層54進行蝕刻，使相對之透光層52露出。其中遮光層及吸 光層之蝕刻為乾蝕刻。 如圖5g，再以含氧氣之電漿氣體做為蝕刻氣體對光阻 層58進行部份乾蝕刻，使在相移區3 3B内之遮光層“露 出。 如圖5h，以光阻層58為遮罩對遮光層56進行蝕刻，使 相對之吸光層54露出。此蝕刻步驟可以為濕蝕玄j，使用氣 酸（HCIO3)與硝酸銨鈽（cwnwuO3)6)之混合溶液或A他、 適用之濕蝕刻液進行。 ^ 最後，如圖5i ’藉由硫酸以及過氧化氫之混合溶液或

573309 五、發明說明（9) 其他適用之溶液將光阻層58剝除，即完成本實施之相位移 光罩。 本發明雖已以較佳實施例揭露如上，但其並非用以限 制本發明。任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍内，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 (

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Claims (1)

1. 573309 且古· ^種相位移光罩的製造方法’該相位移光罩上同時 ς 父替式相位移光罩及一衰減式相位移光罩之結構， 该方法包括： 提供一光罩底材，該光罩底材包括一透光層、一吸光 二及遮光層，並在該光罩底材之該遮光層上覆蓋一第一 光阻層； 疋義一第一、第二、第三及第四圖形，其中該第一及 ” 一圖形分別為該交替式相位移光罩結構之相移區及透光 區圖形’而該第三及第四圖形分別為該衰減式相位移光罩 結構之相移區及透光區圖形； 、―對違第一、第二、第三及第四圖形内之該第一光阻層 進仃曝光’其中該第一、第二及第四圖形之曝光深度到達 該遮光層，而該第三圖形之曝光深度較該第一、第二及第 四圖形之曝光深度淺且未及該遮光層； 進行顯影’使相對之該遮光層露出； 以該第一光阻層為遮罩對該遮光層及該吸光層進行蝕 刻，露出相對之該透光層； 對遠第一光阻層進行蝕刻直至該第三圖形下之該遮光 層露出； 以該第一光阻層為遮罩對該遮光層進行餘刻，露出相 對之吸光層； 去除該第一光阻層並重新覆蓋一第二光阻層； 對該第一及第四圖形内之該第二光阻層進行曝光並顯 影’使該第一及第四圖形下之透光層露出； 以該第二光阻層為遮罩對該透光層進行部份蝕刻而形

   573309 —------案號 8811635Q 年 一---§__修正__ 六、申請專利範圍 成凹槽； 去除該第二光阻層。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該透光層 為透光度100%之石英所構成。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該吸光層 為CrF所構成。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該遮光層 為透光度0%之鉻。 5·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光阻層 為壓克力聚合物。 6 · —種相位移光罩的製造方法，該相位移光罩上同時 具有一交替式相位移光罩及一衰減式相位移光罩之結構， 該方法包括： 提供一光罩底材，該光罩底材包括一透光層、一吸光 層及一遮光層’並在該光罩底材之該遮光層上覆蓋一光阻 層； 定義一第一、第二、第三及第四圖形，其中該第一及 ^二圖形分別為該交替式相位移光罩結構之相移區及透光 區圖形，而該第三及第四圖形分別為該衰減式相位移光罩 結構之相移區及透光區圖形； ^ 對該第一、第二、第三及第四圖形内之光阻層進行曝 光，，中該第二、第四圖形之曝光深度到達該遮光層，而 該第三圖形之曝光深度較該第一圖形之曝光深度淺、該第 一圖形之曝光深度又較該第二及第四圖形之曝光深度淺， 且该第一及第三圖形之曝光深度均未及該遮光層；

   0503-4656TW1 ； TSMC-1-99-045 ； Vincenet.ptc

   573309 ____魏 六、申請專利範圍 Ml 16359

   進行顯影，使相對之該遮光層露出； >以該光阻層為遮罩對該遮光層及吸光層進行蝕刻，並 對該透光層進行部份蝕刻而形成凹槽； 對該光阻層進行蝕刻恰使該第一圖形下之遮光層露 出； 以該光阻層為遮罩對該遮光層及吸光層進行蝕刻，使 相對之該透光層露出； 對該光阻層進行蝕刻恰使該第三圖形下之遮光層露 出； 以該光阻層為遮罩對該遮光層進行蝕刻，使相對之該 吸光層露出； 去除該光阻層。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該透光層 為透光度100%之石英所構成。 8 Jfrr由 >主由^ I » #方法’其中該吸光層 8 ·如申晴專利範圍第6項所述之万杰 為CrF所構成。 n , - ^ ^ 々方法，其中該遮光層 9 ·如申#專利範圍第6項所述之 為透光度0°/◦之鉻。 ^a ,Λ 丄 r #方法，其中該光阻層 10·如申請專利範圍第6項所述 為壓克力聚合物。

   0503-4656TW1 ； TSMC-1-99-045 ； Vincenet ptc 第15貢