TW594844B - Phase shift mask using polarizing material and its manufacturing method - Google Patents

Description

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第4頁 594844 五、發明說明（2) · 之光罩基底10表面，由下而上依序形成一相移層12、一以 鉻所構成之遮蔽層14以及一光阻層（未顯示），接著再以一 電子束（e-beam)於該光阻層的表面定義並形成_圖案化 (patterned)的第一光阻層16。如圖二所示，利用一光 阻層1 6當作罩幕，進行一第一蝕刻製程，以垂直去除未被 苐光阻層覆蓋之遮蔽層14，隨後將第一光阻芦丨^完全 去除。 3 阻層（未顯示），接 並形成一圖案化的 18所定義出來之圖 遮蔽層14，以於各 所示，接著對相移 一姓刻製程，以垂 1 2，隨後完全去除 式光罩（PSM) 20製 由於習知的相 以使入射光線不會 的感光區域。然後 後續之曝光製程中 之周圍產生一破壞 進而k 1¾被轉移至 然 後 於 相 移 層 12及 遮 著 再 以 電 子 束於 該 第 二 光 阻 層 18 。其 中 案 的 面 積 係 大 於遮 蔽 遮 蔽 圖 案 之 周 圍構 成 層 (pha s e S hi f ter 1 直 去 除 未 被 第 二光 阻 第 二 光 阻 層 18 ，完 成 程 〇 移 式 光 罩 結 構 係以 鉻 被 投 影 到 半 導 體晶 片 再 利 用 相 移 層 1 2來 提 穿 透 相 移 層 1 2的 光 性 干 涉（d e s t r u c t i ve 半 導 體 晶 片 上 之圖 案 蔽層14上形成一光 光阻層的表面定義 ’利用第二光阻層 層14且完全包覆住 相移區域。如圖四 ayer) 12進行一第 層1 8覆蓋之相移層 該習知技術的相移 膜做為遮蔽層1 4， 上而產生一相對應 向解析度，以期在 線能在各遮蔽圖案 interference)， 的解析度，同時有

594844 五、發明說明（3) 效縮小被轉移至半導體晶片上之圖案之邊界擺動 (boundary vibration)的範圍，以使圖案能被準破無誤地 轉移到半導體晶片上。 然而這種利用鉻膜當作光屏蔽區（blinding portion) 的習知方法卻必須對該相移式光罩上進行兩次的電子束顯 影製程，以分別形成各該鉻膜之光屏蔽區以及相移層1 2的 圖案，進而浪費許多時間以及成本，降低產能（t h r 〇 u g h put) 〇 發明概述 因此，本發明之目的在於提供一種使用偏振光材料之 相位移光罩及其製作方法，以解決上述問題。 本發明係提供一種使用偏振光材料之相位移光罩結構 及其製作方法。本發明之相位移光罩結構包含有一石英基 材，一第一偏振光材料層與一第二偏振光材料層設於該石 英基材之上。本發明之相位移光罩結構的製作方法是先於 該石英基材的表面形成一經過定義之第一偏振光材料層， 接著再於該第一偏振光材料層以及該石英基材之上，覆蓋 一第二偏振光材料層。其中，該第二偏振光材料層是用來 形成一相位移區，而該第一偏振光材料層與該第二偏振光 材料層之重疊區域則構成一光屏蔽區。此外，該第一偏振

594844 五、發明說明（4) 光材料層與第二偏振光材料層，均可由一薄膜偏振光材料 (thm film P〇larizer)、方解石偏振光材料（caicite P〇iarizer)或高分子材料所構成，且在該相位移區（phase lhVtP〇1?7n)中，該石英基材上之該第二偏振光材料層 ΚΙ材= = …光材料層與該第- 偏振ί ϊ du::，層偏振光方向並不相：： 習知以狄暄各於， 光屏敝區以及相移層，進而犬破 兮終膜5 s i二$屏t區的技術瓶頸，節省以電子束定義 =的圖案所需的時間成*，並大幅簡化習知光罩製輕 發明之詳細說明 式光S r圖1圖i圖圖五到圖九為本發明製作^相j (PSM) 30的方:杰仏圖五所示，本發明製作相移式光罩 下而上依序形成二」二以石英（Quatz)基底31表面，由 顯示），接著再以一雷振光材料層32以及一光阻層（未 阻層的表面定義廿束（e_beam)或微影製程於該光 層34。然後如圖案化（patterned)的第〆光限 行一第一钱刻二二，=赤利用第一光阻層34 /當作罩幕:進 第一偏振光枒二溫q9垂直去除未被第一光阻層34覆蓋之 m 直至石英基底31的表面，同時於石

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五、發明說明（5) ^ 英基底31表面定義出相位移區35的,扯置。其中’第一偏振 光材料層32係由一薄膜偏振光:材<、方解石偏振光材料或 高分子材料所構成。而選擇利用偏振光材料的目的在於篩 選入射光線（incident light)的振動方向，使入射光線緩 篩選後，只具有唯一方向的橫向振動模式，篩選後的光線 即稱為偏振光（polarized light)。 在完全去除第一光阻層34之後。接著如圖七所不’於 ， 石英基底31上形成一第二偏振光材料層36，使第一偏振光 材料層36係覆蓋在第一偏振光材料層32之上，構成:光屏 蔽區3 7，並同時填滿相位移區3 5。其中，第二偏振光材料-層3 6亦係由一薄膜偏振光材料、方解石偏振光材料或高分 _ 子材料所構成，而且形成於相位移區3 5上之第二偏振光材 料層36的厚度約略相等於光屏蔽區37上之第二偏振光材料 層3 6與第一偏振光材料層3 2的總厚度。 由於第一偏振光材料層32與第二偏振光材料層36的偏 振光方向並不相同，因此第一偏振光材料層32與第二偏振 光材料層36重疊的部分便構成光屏蔽區37，以分別阻擋入 射光線中沿X方向以及Y方向震動的光波，使入射光線無法 穿透過光屏蔽區37。 ^ 一 厂、 接著如圖八所不’於該第二偏振光材料/形成一 光阻層（未顯示），然後再以一電子束（e _ b e )或微影製

第8頁 594844 五、發明說明（6) 程於該光阻層的表面定義並形成一圖案化的第二光阻層 38 ，同時定義出透光區39的圖案。隨後如圖九所示，進行 一第二蝕刻製程，利用第二光阻層3 8當作罩幕，沿著透光 區39的圖案，向下蝕刻第二偏振光材料層36 ，直至石英基 底31的表面，使透光區39表面不覆蓋有任何偏振光材料， 而可讓入射光線得以完全透過透光f 39。最後去除第二光 阻層38 ，完成本發明之相移式光革4 0少 V /，' 或子 料分 材成 光構 振其 偏， 石料 解材 方光 、振 料偏 材之 光成 振形 偏所 膜料 薄材 用光 利振 些偏 這料 於材 由子 分 高

醇為 稀料 乙材 聚子 以分 。高 構的 結料 的材 栅光 光振 似偏 類為 一做 成} 列1 fcr ο 為h 的Co 序al 有1 而ny 行VI 平ly 以PO 可C

醇方 烯的 乙力 聚伸 伸拉 拉向 的朝 速地 快序 邊有 一而 ，行 熱平 加， 邊子 一分 是的 法亂 方混 作而 製長 其先 ，原 例使 長行 細平 些而 這長 在細 附些 吸這 碘過 使通 ，1 付 中使 液而 溶進 埃， 入上 浸子 醇分 烯醇 乙烯 聚乙 將聚 著的 接行 。平 向而 束變 光收 振吸 偏所 非碘 的被 子會 分將 醇， 烯場 乙電 聚的 的動 方性 列導 排傳 子具 分不 些隙 這空 於的 直間 垂之 有子 僅分 而與 成向 振。 向熱 方成 子化 分轉 些再 這流 於電 行， 平流 其電 子而 分長 為細 因些 可這 ，過 場通 電全 的安 動能 振而 方 振 線 光 選 篩 料 材 光 振 偏 為 即 此 ο 子 分 醇。 烯一 乙之 聚式 的模 行的 平向 佈 塗 用 利 以 可 亦 明 發 本 外 此 方 的 料 染

第9頁 594844 五、發明說明（7) 式來形成成偏振光材料。其方法是，選擇一由細長分子組 成的染料，接著以刷子沾著該染料來順著同一方向而在玻 璃片的表面上塗抹，使得附在玻璃片上的染料分子可以沿 同一方向，做有序而平行的排列。此方法的原理，跟前述 之聚乙烯醇篩選光線的原理一樣，但節省了一邊加熱、一 邊快速拉伸的繁複步驟。 本發明之相移式光罩的優點，係利用兩個偏振光方向 不同的偏振光材料重豐，來構成一光屏敝區5其原理是當 光線透過其第一層偏振光材料時，便已先篩選出唯一方向 的橫向振動模式，而僅剩下具有唯一方向的橫向振動模式 的光線，卻又會被振動方向不同的第二層偏振光材料阻 當，而使入射光線無法同時穿透過第一與第二層偏振光材 料。此外，本發明之相移式光罩更藉由調整該第二偏振光 材料層的厚度，來控制入射光線與其穿透光線 (transmitted light)之間的相位差（phase difference)，以期在後續之曝光製程中，穿透第二偏振 光材料層3 6的光線能在相位移區3 5產生一破壞性干涉 (destructive interference)，進而提高被轉移至半導體 晶片上之圖案的解析度，同時有效縮小被轉移至半導體晶 片上之圖案之邊界擺動（boundary vibration)的範圍，俾 使圖案準確地轉移到半導體晶片上。 相較於習知技術，本發明係利用兩層偏振光方向並不

594844 五、發明說明（8) 相同的偏振光材料來於相移式光罩上形成一光屏蔽區、一 透光區以及一相移層，進而突破習知以鉻膜當作光屏蔽區 的技術瓶頸，並節省了電子束定義該鉻膜的圖案所需的時 間成本，大幅簡化習知光罩製程的步驟。 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，皆應屬本發明專利之涵 蓋範圍。

第11頁 594844 圖式簡單說明 圖示之簡單說明 圖一至圖四為習知技術製作相移式光罩的方法的示意 圖。 圖五至圖九為本發明製作相移式光罩的方法的示意 圖0 圖示之符號說明 層 料 材 層罩 層光層罩 阻光底阻振阻光 層光式基光偏光式 移一移英一二二移 相第相石第第第相

10 光 罩 基 底 12 14 遮 蔽 層 1 6 18 第 二 光 阻 層 20 30 相 移 式 光 罩 3 1 32 第 一 偏 振 光材料層 34 35 相 位 移 區 36 37 光 屏 蔽 區 38 39 透 光 區 40 第12頁

Claims (1)

1. 594844 案號J9122052 车 曰 六、申請專利範圍 -^9 ,^哪固 H '〜、、修正 戶I構成。、偏振光材料、方解石偏振光^弟二偏振光材料 所構成 先材料或高分子材料 6·如專利申請範圍第1項之结構，罝由 材上之該第二偏振光材料層的：：,相位移區中該 :弟-偏振光材料層與該第-偏振光：2该光屏蔽區 等。 九材枓層之總厚度相 7 ·如專利申請範圍第6項之結構，苴 區中該第：偏振光材料層之人射光線f 相= 二透光線(一ltted llght)之間的相位差（=说 difference)係藉由調整該第二偏振光材料層的厚度來杵 制。 工 8 · —種使用偏振光材料之相位移光罩的製作方法，該方 法包含有下列步驟： 提供一石英基材； 於該石英基材上形成一第一偏振光材料層； 於該第一偏振光材料層上形成一第一光阻層，且該第 一光阻層定義出一相位移區（phase shift portion)圖 案； 進行一第一蝕刻製程，利用該第一光阻層為遮罩，沿 者該相位移區圖案向下蚀刻該第一偏振光材料層直至該石

   第14頁 594844 修正 曰 —__ 案號 89122052 六、申請專利範圍 j =表面’以將該相位移區圖該第一偏振光材 枓層中； 去除該第一光阻層； 低i/Vl石社央®基变材上形成—第二偏振光材料層’且該第二 ίίίΐϊ! 第一偏振光材料層並填滿由該第二偏 振光材料層中之相位移區； -丄於該偏振光材料層上形成一第二光阻層，且該第 —光阻層疋義出一透光區圖案； 著Λ行光一Λ二Λ刻製程’利該第二光阻層為遮罩，沿 該石英基材“，以將該透光區圖案轉 及至该弟一偏振光材料層以及該第二偏振光材料層中；以 去除該第二光阻層； 最//Λ第—丄偏振光材料層以及該第二偏振光材料層重 區中不具有任何偏振光材料。 透光 ^如專利申請範圍第8項之方法，其中該第一 s與該第二偏振光材料層之偏振光方向彼此不相^材料 i〇.如專利申請範圍第9項之方法，並中該第一 ;:ί ΐ ΐ振光材料層之偏振光方向係彼此呈m 侍先線無法牙過由該第一偏振光材料層與該=吏

   第15頁 ^ , . - 89122052 -曰...一—„ 修:^ 粗/請專利範圍 - ΐ._…月 抖層辦u 斤/、同構成之該井 "先屏蔽區。 利申請範圍第如 所播溥膜偏振光材料、、^方法，其中該第一偏振光材料 成。 解石偏振光材料或高分子材料 1 2 士 ::層係由薄膜偏振弟光m製作方法，其中該第二偏振光 材料所構成。材抖、方解石偏振光材料或高分子

   中該石英基申材？"之圍歹第8項之製作方法，其中於該相位移區 ί區中該第二偏振°光材的厚度與於該光屏 度相等。 竹竹層與该弟一偏振光材料層之總厚 i4區ΥΛ專第13項之方法，其中―人射於該相位 的相位Li:f光材料層之入射光線與其穿透光線之間 心錯由调整該第二偏振光材料層的厚度來控制。 1 5 · —種使用偏光材料之相位移光罩結構，其包含有 一石英基材（quartz substrate);

   一經過定義（patterned)之第一偏光材料（p〇iarizer) 層形成於該石英基材表面；以及 一弟二偏光材料層形成於該第一偏光材料層上以及該

   第16頁 594844 — 案號89122052 月日―—.1正—— 六、申請專利範圍 石英基材上； 其中於該石英基材上之該.第二偏光材料層形成一相位 移區（phase shift portion)，而該第二偏光材料層與該 第一偏光材料層重疊之區域形成一光屏蔽區（blinding port ion)，且該第一偏光材料層與該第二偏光村料層之偏 光方向係彼此呈一直角使得光線無法穿過由該第一偏光材 料層與該第二偏光材料層所共同構成之該光屏蔽區。 1 6 ·如專利申請範圍第1 5項之結構，其中該第一偏光材料 層係由薄膜偏光材料（thin film polarizer)、方解石偏 光材料（calcite polarizer)或高分子材料所構成。

   1 7 ·如專利申請範圍第1 5項之結構，其中該第二偏光材料 層係由薄膜偏光材料、方解石偏光材料或高分子材料&彳冑 成。 1 8 ·如專利申請範圍第1 5項之結構，其中於該相位移區 該石英基材上之該第二偏光材料層的厚度與於該光w 中該第二偏光材料層與該第一偏光材料層之總厚度^ @ 1 9 ·如專利申請範圍第1 8項之結構，其中一入射於兮4 吻相位 移區中該第二偏光材料層之入射光線 （i n c i d e n t 1 ., 丄 l g h t、 與其穿透光線 （transmitted light)之間的相位差 (phase difference)係藉由調整該第二偏光材料； y的厚

   594844 案號89122052 年月日 修正 ........* …—· ..…- - - — ------------— — -- 六、申請專利範圍 度來控制。 画圓_1 第18頁