TWI229236B - Complementary mask, fabrication method thereof, exposure method, semiconductor device, and fabrication method thereof - Google Patents

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1229236 ⑴ 玖、發吗說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 發明技術領域 本發明係有關如使用於半導體裝置製造步驟中之曝光 步驟之互補光罩及其製造方法、曝光方法以及半導體裝置 及其製造方法。 先前技術 荷電粒子線曝光裝置，如電子束曝光裝置於製造大規模 積體電路等電路圖案（元件形成圖案）時，要求提高每單位 時間之處理能力（通量）的水準。 因應此種要求之電子束曝光裝置，如記載於特開平 5- 1 600 1 2號公報及專利第295 1 947號公報中。 圖1係顯不與S載於上述公報内之電子束曝光裝置相同 之一種形式的概略圖。該電子束曝光裝置1〇形成於固定型 板光章2 0的狀態下，以铽斜a夕从&本 式科σ之作動使晶圓等試料（被曝 先體）適時移動之所謂油对剂描《、生 月夜紋型構造。本專利說明書中所謂 型板光罩，係指具有空間肉又左士 1内不存在物質之開口區域的光 如圖1所示，電子束曝Ψ驻番 曝先裝置10具備··電子束源12，其 係射出電子束Eb，會聚光學系 尤子糸統丨4，其係會聚電子束Eb ’主竹射器1 6 ’其係將以會聚光與 . 賞\九予系統1 4所會聚之電子束 E b予以偏向，及微調衍射· ， 7 土 r ° ，通過微調衍射器1 8之電 子束Eb經由型板光罩2〇投射於試 電子束曝光裝置10具備· 、表面。 2〇 . ^ ^ , 罩栽台，其係保持型板光罩 2 0，及试枓σ 其係於藉由携讲⑴ 透過型板光罩20之電子束Eb 1229236

(2) 投影電蹀圖案（開口圖案）的位置保持試料2 1。 上述構造之電子束曝光裝置10於將型板光罩20安襄於 光罩載台上，且將表面塗敷光阻膜（無圖式）之試料21搭栽 於試料台上的狀態下開始曝光。 此時，自電子束源1 2射出電子束Eb時，通過會聚光學 系統1 4、主衍射器1 6及微調衍射器1 §之電子束E b透過型 板光罩20之電路圖案後’投影曝光在試料21表面的光阻膜 上作為電路圖案。 再者’電子束曝光裝置1〇’由於使用於電路圖案投影之 電子束Eb具有於透過透明物質時功率亦被吸收的性質， 因此不可以透明且堅固之石英玻璃等構成型板光罩20。因 而於投射曝光時’為使電子束Eb良好地透過，只有以開 口形成電路圖案的一種方法。 因而型板光罩20係藉由電子束之透過區域之電路圖案 疋全開口而形成之自行支撐型的透過光罩，無法具備以完 全開口包圍周圍之甜甜圈狀圖案。因此，僅使用丨片此種 型板光罩20,無法將甜甜圈狀圖案投射曝光於試料。上。 為求解決上述甜甜圈狀圖案的問題，如特公平7_66182 號公報中記載有：將一個電路圖案分割成數個互補型板光 I之互補光罩分割方法。 該公報所記載之互補光罩分割方法，係將比較單純之+ 導體晶片的佈局分割成數個分區，將分割之各分區分配形 :2片互補型板光罩。而後’藉由使用此等2片互補型板光 ，於試料（被曝光體）表面依序曝光形成於各互補型板光 (3) — 1229236 罩上之I局的分區，轉印整個電路圖案。 本專利說明書中所謂互補光罩，係指分割某個區劃圖案 ，搭載於數個光罩或同一個光罩之不同區域，重疊各光罩 或同一光罩之各個不同區域，藉由重疊分割之各個圖案， 可形成該區劃分割前之圖案的光罩。 此外，本專利說明書中所謂互補型板光罩，係指分割某 個區劃圖案，搭載於數個型板光罩或同一個型板光罩之不 同區域，重疊各型板光罩或同一個型板光罩之各個不同區 域，藉由重疊分割之各個圖案，可形成該區劃分割前之圖 案的型板光罩。 近年來之半導體積體電路的製造領域，因應進一步高積 體化之要求，構成半導體積體電路的元件數量增加，各元 件趨於更微細化。藉此，包含藉由所照射之電子束於試料 上投影曝光元件圖案用之開口的電路圖案更加微細化。 因此，構成電路圖案之開口的圖案密度增加，上述先前 之互補光罩分割方法等所使用之互補型板光罩的機械性 強度降低，電路圖案容易產生畸變等變形，嚴重時甚至造 成破損。 互補型板光罩上產生畸變等變形時，試料與互補型板光 罩之間無法正確的定位，並且透過畸變之電路圖案的電子 束投影曝光在試料上，無法轉印正確的電路圖案。 ： 發明之内容 有鑑於上述情況，本發明之目的在提供一種可提高機械 性強度，避免在電路圖案上產生畸變，正確地進行與試料 1229236 (4) 間的定位，於試料上正確地轉印電路圖案之互補光罩及其 製造方法。 再者，本發明之目的在提供一種使用此種互補光罩之曝 光方法以及半導體裝置及其製造方法。 為求達成上述目的，本發明之互補光罩之第一電路圖案 分割成彼此互補的互補圖案，並具有數個圖案形成區域， 該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補圖案 ，以各圖案形成區域之圖案密度實質上相同之方式，前述 互補圖案配置於各圖案形成區域内。 為求達成上述目的，本發明之互補光罩之製造方法包含 :互補圖案分配步驟，其係以圖案密度實質上相同之方式 將第一電路圖案分割成數個圖案形成區域，並於各圖案形 成區域内分配彼此互補的互補圖案；及孔形成步驟，其係 以同-個光罩基板上各圖案形成區域鄰接之方式，形成包 含各圖案形成區域之互補圖案之孔。 為求達成上述目的，本發明之曝光方法之第一電路圖案 分割成彼此互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區 域，該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補圖 案，且使用第一互補光罩，其係以各圖案形成區域之圖案 密度實質上相同之方式，前述互補圖案配置於各圖案形成 區域内，並具有：互補圖案轉印步驟，其係於前述第一參 補光罩之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於被曝光 體上轉印互補圖案；及錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前 述圖案形成區域部分，再度於前述第一互補光罩之全部圖 1229236

案形成區^域内掃描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印互 補圖案；藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖 案形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印前述 第一電路圖案。 為求達成上述目的，本發明之半導體裝置之電路圖案分 割成彼此互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區域 ，該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補圖案 ，且使用互補光罩，其係以各圖案形成區域之圖案密度實 質上相同之方式，前述互補圖案配置於各圖案形成區域内 ，並具有：前述互補圖案轉印步驟，其係於前述互補光罩 之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於被曝光體上轉 印前述互補圖案；及錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前述 圖案形成區域部分，再度於前述互補光罩之全部圖案形成 區域内掃描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印前述互補 圖案；藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖案 形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印前述電 路圖案。 為求達成上述目的，本發明之半導體裝置之製造方法之 電路圖案分割成彼此互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖 案形成區域，該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前 述互補圖案，且使用互補光罩，其係以各圖案形成區域4 圖案密度實質上相同之方式，前述互補圖案配置於各圖案 形成區域内，並具有：前述互補圖案轉印步驟，其係於前 述互補光罩之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於被 ⑹ 1^^ 1229236 曝光體JT轉印前述互補圖案；及錯開轉印步驟，其係僅錯 開一個前述圖案形成區域部分，再度於前述互補光罩之全 部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉 印前述互補圖案；藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部 之前述圖案形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上 轉印前述電路圖案。 實施方式 以下，列舉實施形態例，並參照附圖具體且詳細說明本 發明之實施形態。另外，以下實施形態例中顯示之互補光 罩等係為求容易瞭解本發明的一個範例，本發明並不限定 於該範例。 第一種實施形態 本實施形態例係一種互補型板光罩的實施形態，圖2係 顯示藉由本實施形態例之互補型板光罩將第一電路圖案 (閘極層）與第二電路圖案（元件分離層）轉印於曝光對象 區域50之圖案的平面圖。 圖3係顯示具有將第一電路圖案轉印於曝光對象區域5 0 用之第一開口圖案之第一互補型板光罩的平面圖，圖4係 顯示具有將第二電路圖案轉印於曝光對象區域50用之第 二開口圖案之第二互補型板光罩的平面圖。 圖5係故大圖3所示之第一互補型板光罩之第一開口 _ 案的平面圖，圖6係放大圖4所示之第二互補型板光罩之第 二開口圖案的平面圖。 本實施形態例之構成半導體元件之第一電路圖案及第 1229236 ⑺ 二電路郾案分 電路的閘極層 此時，第一 1 ，第二電路圖 本實施形態 成圖2所示之；; 次，於該底層 所示之閘極層 如圖3所示 排列之兩個第 域 34a，34b 内 極層圖案2 6 A 第一互補型 部第^開口圖 圖2所示之曝； 28A的方式構； ，34b時之第-對象區域5 0内 構成。 第二互補型 ，如圖4所·示 形成區域3 4 a， 域46a， 46b 〇

別係SRAM(靜態隨機存取記憶體)之記憶體 及元件分離層。 I：路圖案係曝光形成於曝光層之閘極層圖案 案係曝光形成於底層之元件分離層圖案。 用於首先藉由第二互補型板光罩24曝光形 C件为離層圖案38A，4〇A，而形成底層，其 上’藉由第一互補型板光罩22曝光形成圖2 圖案 26A，28A。 第一互補型板光罩22具有彼此連接而依序 圖案形成區域34a，34b。第一圖案形成區 7別设有類似於曝光對象區域5 〇内之數個閘 ’ 28A之第一開口圖案（互補圖案）26，28。 板光罩22之第一圖案形成區域34a，34b之全 案26，28分別係一對_之對應，並以類似於 對象區域5 0内任何一個閘極層圖案2 6 a， 戋。再者，重疊全部之第一圖案形成區域34a -開口圖案2 6 , 2 8的集合，係以類似於曝光 之全部閘極層圖案26A，28A之集合的方式 板光罩24係與第一互補型板光罩22成對者 ’具有彼此連接而依序排列，作為第一圖秦 鬌 3 4b之對而分別構成之兩片第二圖案形成區 第二圖案形成區域46a，46b内分別設有類似於曝光對象 1229236

⑻ 區域50网之數個元件分離層圖案38A, 4〇A之第二開口圖 案（互補圖案）38，40。 第二圖案形成區域46a，46b與對應於第一圖案形成區域 3 4 a，3 4 b之第一開口圖案2 6，2 8之閘極層構成功能性相關 ’具有類似於閘極層下層之元件分離層圖案38A，4〇a的 第二開口圖案3 8，4 0。 第二圖案形成區域46a，4 6b之全部第二開口圖案38, 4〇 分別係一對一之對應，而類似於圖2所示之曝光對象區域馨 50内之任何一個元件分離層之元件分離層圖案38A，4〇A。 · 再者’全部之第二開口圖案3 8, 40重疊全部之第二圖案 形成區域46a，46b時之第二開口圖案38, 4〇的集合，類似 於曝光對象區域50内之全部元件分離層圖案38a，40A之 集合。 重疊第一圖案形成區域34a，34b與第二圖案形成區域 46a’46b時之包含第一開口圖案26, 28與第二開口圖案38 ’4〇之複合開口圖案’就第一圖案形成區域34a，34b與第 鲁 二圖案形成區域46a，46b之對的全部，圖案密度實質上彼 此相同。 第一及第二互補型板光罩2 2，2 4以分別照射電子束，藉 由透過第一開口圖案26，28及第二開口圖案38，40之荷電 粒子，將閘極層圖案26A，28A及元件分離層圖案38Α，4〇λ 才又影曝光在圖1所示之试料21上之方式而構成。 本實施形態例之互補型板光罩由於可大幅減少形成於 第一互補型板光罩22之電路圖案之開口面積密度而予以 -12- 1229236 (9) 粗化，因-此可使第一及第二互補型板光罩2 2，2 4之機械性 強度提高。 因而，由於第一及第二互補型板光罩22，24上不發生畸 變等變形，因此可正確地進行試料2 1與互補型板光罩2 2 ’ 2 4之間的定位。藉此，可實現正確地在試料2 1上投影曝 光電路圖案，使用兩片互補型板光罩22, 24之正確電路圖 案的轉印。 另外，本實施形態例中說明之第一互補型板光罩2 2的相 春 關構造係對應於第一種發明之實施形態者。 本說明書中所謂「圖案密度」，係指曝光對象區域内之 圖索的粗密程度，且指曝光對象區域每單位面積的圖案面 積之比。存在於曝光對象區域内之圖案宜以形成適度粗密 狀態之方式，分割成各圖案相互間隔一樣。 詳如後述，本實施形態例之互補型板光罩使用如下。亦 即’於圖1 1所示之被曝光體之曝光對象區域50A，50B内 ’藉由第二互補型板光罩24曝光形成元件分離層圖案38A 參 ，4〇a。其次，將曝光對象區域50A，50B錯開一個，再度 反覆進行藉由互補型板光罩24將元件分離層圖案38A， 40A曝光形成於曝光對象區域50A，50B的步驟，在各個曝 ， 光對象區域50A，50B上曝光形成元件分離層圖案38A及 40A。 · ； 繼續’藉由第一互補型板光罩22於轉印元件分離層圖案 38A’ 40A之曝光對象區域5〇八，50B的兩者上曝光形成閘 極層圖案26A，28A。進一步將曝光對象區域50A, 50B錯 -13- 1229236

(10) 開一個，再度用於反覆進行藉由第一互補型板光罩22將第 一圖案形成區域34a，34b曝光形成於曝光對象區域50A， 5 0 B的步驟。 其次，說明上述互補型板光罩之製造方法。

本製造方法分別具有類似於圖2所示之曝光對象區域5 0 内之數個閘極層之各個平面形狀的第一開口圖案2 6，2 8 ，製造包含彼此連接而依序排列之數個第一圖案形成區域 34a，34b的第一互補型板光罩22。進一步製造與互補型板 光罩22成對，包含具有第二開口圖案38, 40之第二圖案形 成區域46a，46b的第二互補型板光罩24。 亦即，本製造方法首先如圖2所示地製造複合圖案4 9， 其係顯示包含曝光對象區域5 0之全部閘極層圖案2 6 A， 28A與曝光對象區域50之全部元件分離層圖案38A，40A 的複合圖案。

其次，如圖7及圖8所示，以圖案密度低於複合圖案49 ，且圖案密度實質上彼此相同之方式，將複合圖案49内之 閘極層圖案26A，28A及元件分離層圖案38A，40A分割成 群0 而後，製造兩個分割圖案4 1，4 3，其係顯示包含各群之 閘極層圖案26A，28A及元件分離層圖案38A，40A之複合 圖案。 - 7 繼續，如圖9A及圖10A所示，製造第一圖案形成區域34a ，3 4 b，其係具有對應於構成分割圖案4 1，4 3之閘極層圖 案26A，28A的第一開口圖案26，28。 -14 - 1229236 〇1) 再者*r圖9B及圖10B所示，製造具有對應於元件分離層 圖案38A，40A之第二開口圖案38，40，並與第一圖案形 成區域34a，34b成對之第二圖案形成區域46a，46b。各分 割圖案分別製造第一圖案形成區域34a，34b及第二圖案形 成區域46a，46b。 繼續，如圖3及圖5所示，製造與第一圖案形成區域34a ，3 4b彼此連接而依序排列之第一互補型板光罩22。再者 如圖4及圖6所示，製造與第二圖案形成區域46a，46b彼此 連接而依序排列之第二互補型板光罩24。 藉由此等一連串步驟，可輕易獲得本實施形態例之互補 型板光罩22，24。 再者，構成記憶體電路之MOS電晶體及構成電容器之各 層的各個圖案，就電性及元件功能性而言，對於彼此圖案 之位置偏差的要求比其他圖案嚴密。 因此，本實施形態例之互補型板光罩2 2，2 4的群分割， 係將電性及元件構成功能性相關部分之閘極層與元件分 離層分配在相同群内，作為彼此需要嚴密之定位精度的構 件。 此外，著眼於閘極層，宜以各開口圖案儘可能避免過於 接近，且分割之分割圖案41，43之圖案密度（面積密度） 儘可能相等之方式進行分割。 ； 其次，參照圖1 1〜圖1 4及圖1 5〜圖1 8，說明使用上述互補 型板光罩的曝光方法。 圖1 1〜圖1 4係概略顯示將互補型板光罩2 2或2 4設置於光 1229236

(12) 罩載台Jf的狀態下，以試料台之作動使圖1之試料2 1階段 性移動，曝光轉印於曝光對象區域50A，50B時之曝光處 理的流程圖，轉印之閘極層圖案及元件分離層圖案省略圖 式。圖1 5〜圖1 8係顯示分別對應於圖1 1〜圖1 4之實際轉印 結果的平面圖。

由於本曝光方法需要提高型板光罩與試料之間的定位 精度，因此藉由電子束曝光裝置10進行曝光時，係進行如 下的定位，並進行如圖15〜圖18所示的曝光作業。 而圖1 1〜圖1 4係為求便於說明，而將底層圖案與互補型 板光罩之實際重疊位置分開記載。 本曝光方法，首先如圖11所示，藉由第二互補型板光罩 24，在彼此連接而排列之曝光對象區域50A，5 0B上轉印 元件分離層圖案38A，40A。 其次，藉由試料台之作動，將曝光對象區域50A，5 0B 錯開一個，再度藉由第二互補型板光罩24將元件分離層圖 案38A，40A轉印於曝光對象區域50A，50B内（第一錯開轉 鲁 印步驟）。 繼續，反覆進行第一錯開轉印步驟，彼此連接而排列， 分別形成轉印有元件分離層圖案38A，40A之曝光對象區 域 50A，50B。 藉此，於曝光對象區域50A，50B内可獲得圖15所示 底層的元件分離層圖案38A，40A。圖15之曝光對象區域 50A與曝光對象區域50B兩者分別曝光形成有元件分離層 圖案38A及40A。 -16- 1229236

(13) 上述曝光時，如圖11所示，於曝光對象區域5〇A及曝光 對象區域5 Ο B内分別形成有對準符號3 〇 , 3 i。 其次如圖1 2所示，於彼此連接而排列，分別轉印有元件 分離層圖案38A, 40A之曝光搿象區域5〇人，5〇B中之曝光 對象區域50A内，藉由第一互補型板光罩22之第一圖案形 成區域34a轉印閘極層圖案28A。 藉此，獲得圖1 6所示之轉印圖案。 再者，藉由試料台之作動，將曝光對象區域5〇A，5〇b # 錯開一個，再度藉由第一互補型板光罩22之第一圖案形成 _ 區域34a，34b分別將閘極層圖案26A，28A轉印於曝光對 象區域50A ’ 50B(第二錯開轉印步驟）。藉此可獲得圖i 7 所示之轉印圖案。 而後，藉由反覆進行第二錯開轉印步驟，可獲得圖1 8 所示的轉印圖案。 以上之曝光方法於第一圖案形成區域34a, 3讣上分別設 有圖12所示的對準符號3 5, 3 6。對準符號35, “使用預先籲 收肩於電子束曝光裝置1〇之程式，與對準符號3〇，3丨對 準。 如圖13所示的情況下，僅將第一圖案形成區域3讣之對 準符號3 6與對準符號3 1整合時，可縮短對準時間，有助於 通量。 _ ·» m 除此之外，將第一圖案形成區域34a之對準符號35亦與 對準符號30及31整合時，通量雖稍微降低，但是對準精度 -17- 1229236 (14) 本實施~形態例係以便於抑制位置偏差之方式將某個 導體元件之圖案區分成群，因此，藉由以對準符號適切 將曝光時雙方之互補型板光罩22，24予以位置整合，可 構成一組之MOS電晶體之閘極層及元件分離層等不允 位置偏差者極正確地對準。 本實施形態例可以曝光處理分別適切的重疊於底層 案之曝光對象區域的對準資訊。 該重疊亦可使用包含第二開口圖案38, 40或78, 80之 層圖案與包含曝光轉印於該底層圖案之第一開口圖案 ，28或66, 68之曝光層圖案之經過互補分割之圖案的面 及數量之比。或是亦可利用實際使用之光罩製造機（無 式）及電子束曝光裝置10的固有特徵（特性）。 採用此種曝光方法可充分地運用曝光底層圖案時之 補型板光罩的資訊，因此可獲得更高的位置精度。 此外，運用曝光互補型板光罩24, 64時預先製造之互 型板光罩22，62用之對準符號，進行曝光轉印分割成兩 以上互補型板光罩之電路圖案時之互補型板光罩24, 與互補型板光罩22，62的對準。藉此，互補型板光罩間 位置精度大幅提高。 另外，使用本實施形態例說明之第一互補型板光罩 之曝光方法的相關構造係對應於第三種發明的實施形 者。 第二種實施形態 圖1 9係顯示藉由本實施形態例之互補型板光罩將閘 半 地 將 許 圖 底 26 積 圖 互 補 個 64 之 22 i 極 -18- 1229236

(15) 層圖案6名A ’ 68A與元件分離層圖案78a，80a轉印於曝光 對象區域90之圖案的平面圖。 圖20係顯示具有將閘極層圖案66a，68a轉印於曝光對 象區域90用之第一開口圖案之第一互補型板光罩的平面 圖’圖21係顯示具有將元件分離層圖案78八，8〇A轉印於 曝光對象區域90用之第二開口圖案之第二互補型板光罩 的平面圖。 如圖20所示’本實施形態例之互補型板光罩62具有彼此 _ 連接而依序排列之數個第一圖案形成區域74a，74b。第一 · 圖案形成區域74a，74b具有類似於曝光對象區域9〇内之各 個閘極層圖案66八，68八之第一開口圖案（互補圖案）60, 68 〇 第一互補型板光罩62之第一圖案形成區域74a, 74b之全 部第一開口圖案6 6 ’ 6 8分別係一對一之對應，並形成類似 於曝光對象區域90内任何一個閘極層圖案66A，68A。

再者’第一互補型板光罩62重疊全部之第一圖案形成區 域74a，74b時之第一開口圖案66，68的集合，係形成類似 於曝光對象區域90内之全部閘極層圖案66A , 68A的集合。 如圖21所示’第二互補型板光罩64作為第一互補型板光 罩62之第一圖案形成區域74a，74b之對分別構成。此外第 二互補型板光罩64具有對應於成對之第一圖案形成區^ 74a，74b彼此連接而依序排列之第二圖案形成區域86&， 86b’並與第一互補型板光罩62成對。 第二圖案形成區域86a 86b具有第二開口圖案（互補圖 -19- 1229236 (16) 案）78，居0。第二開口圖案78，80與對應於第一圖案形成 區域74a，74b之第一開口圖案66，68之閘極層66Α，68Α 構成功能性相關’並類似於設於閘極層下層之圖1 9所示之 元件分離層圖案78A，80A。 第二互補型板光罩64之第二圖案形成區域86a，86b之全 部第二開口圖案7 8，8 0分別係一對一之對應，並類似於曝 光對象區域90内任何一個元件分離層圖案78A，80A。 再者，重疊全部之第二圖案形成區域86a，86b時之第二 開口圖案78, 80的集合類似於曝光對象區域90内之全部元 件分離層圖案78A，80A的集合。 互補型板光罩62, 64之包含重疊第一及第二圖案形成區 域74a，74b及86a，86b時之第一及第二開口圖案66, 68 及78，80的複合開口圖案，就第一及第二圖案形成區域74a ,74b及8 6a，86b之對的全部，圖案密度實質上彼此相 同。 本實施形態例之互補型板光罩6 2，6 4亦可與第一種實施 形態例之互補型板光罩2 2，2 4的製造方法同樣地製造。 此外，藉由與第一種實施形態例之互補型板光軍22 , 24 同樣地使用完成之互補型板光罩62，64，可在試料21上正 確地投影曝光電路圖案。 本實施形態例之互補型板光罩由於可大幅減少形成士 第一互補型板光罩62之開口圖案之開口面積密度而予以 粗化’可使第一及第一互補型板光罩6 2 ’ 6 4之機械性強度 提高，因此互補型板光罩62，64上不發生畸變等的變形。 -20- 1229236 ⑼ 丨 因而，、於可正確地進行試料21與互補型板光罩62，64 之間的定位，因此可實現正確地投影曝光開口圖案，使用 兩片互補型板光罩62，64之正確電路圖案的轉印。 再者，互補型板光罩之第一種實施形態例雖較容易將 MO S電晶體及電容器等元件統一地分配於互補型板光罩 2 2，2 4，不過本實施形態例可有效適用於不具記憶體電路 等重複構造的邏輯電路（Logic電路）等。 本發明並不限定於上述實施形態之說明。如本實施形態 係說明第一電路圖案以及與該第一電路圖案構成功能性 相關，而設於與第一電路圖案不同層之第二電路圖案彼此 需要嚴密之定位精度之MO S電晶體的閘極層及元件分離 層，不過並不限定於此。如亦可為接觸插塞及連接於該接 觸插塞之元件分離層。此外，亦可為金屬配線層及連接於 該金屬配線層之接觸插塞。 產業上之利用可行性 本發明之互補光罩及其製造方法、曝光方法、以及半導 體裝置及其製造方法，如可利用於半導體裝置製造步驟中 的曝光步驟上。 圖式簡單說明 圖1係顯示先前之一種電子束曝光裝置的概略圖。 圖2係顯-示藉由第一種實施形態例之互補型板光罩將# 一圖案及第二圖案轉印於曝光對象區域之圖案的平面圖。 圖3係顯示該實施形態例之第一互補型板光罩的平面圖。 圖4係顯示該實施形態例之第二互補型板光罩的平面圖。 1229236

圖5係瓦大圖3所示之第一互補型板光罩之第一開口圖 案的平面圖。 圖6係放大圖4所示之第二互補型板光罩之第二開口圖 案的平面圖。 圖7係顯示將複合圖案内之閘極層及元件分離層分割成 群之狀態的平面圖。 圖8係顯示將複合圖案内之閘極層及元件分離層分割成 群之狀態的平面圖。 圖9 A及圖9B係顯示第一及第二互補型板光罩中成對之 開口圖案的平面圖。 圖10A及圖10B係顯示第一及第二互補型板光罩中成對 之開口圖案的平面圖。 圖11係概略顯示曝光轉印於曝光對象區域時之曝光處 理的流程圖。 圖1 2係概略顯示曝光轉印於曝光對象區域時之曝光處 理的流程圖。 圖1 3係概略顯示曝光轉印於曝光對象區域時之曝光處 理的流程圖。 圖1 4係概略顯示曝光轉印於曝光對象區域時之曝光處 理的流程圖。 圖1 5係顯示對應於圖1 1之實際轉印結果的平面圖。 ？ 圖1 6係顯示對應於圖1 2之實際轉印結果的平面圖。 圖1 7係顯示對應於圖1 3之實際轉印結果的平面圖。 圖1 8係顯示對應於圖1 4之實際轉印結果的平面圖。 -22- 1229236

圖1 9係顯示藉由第二種實施形態例之互補型板光罩將 閘極層圖案及元件分離層轉印於曝光對象區域之圖案的 平面圖。 圖2 0係顯示第二種實施形態例之第一互補型板光罩的 平面圖。 圖2 1係顯示第二種實施形態例之第二互補型板光罩的 平面圖。 圖式代表符號說明 10 電 子 束 曝 光 裝 置 12 電 子 束 源 14 會 聚 光 學 系 統 16 主 衍 射 器 18 微 調 衍 射 器 20 - 型 板 光 罩 2 1 試 料 22 第 一 互 補 型 板 光 罩 24 第 二 互 補 型 板 光 罩 26， 28 第 一 開 V 圖 案 26A ，28A 閘 極 層 圖 案 30， 31 ， 35 ， 36 對 準 符 號 34a ，34b - 第 一 圖 案 形 成 區 域 38， 40 第 二 開 口 圖 案 38A ，40A 元 件 分 離 層 圖 案 41， 43 分 割 圖 案 -23 - 1229236 (20) 4 6a ，46b 第 二 圖 案 形 成 區 域 49 複 合 圖 案 50， 50A ， 50B 曝 光 對 象 區 域 62 第 一 互 補 型 板 光 罩 64 第 二 互 補 型 板 光 罩 6 6, 68 第 一 開 α 圖 案 66A ，68A 閘 極 層 圖 案 78， 80 第 二 開 C7 圖 案 78A ，80A 元 件 分 離 層 圖 案 90 曝 光 對 象 區 域 Eb 電 子 束 •24-

Claims (1)

1229236 拾、申讀:專利範圍 1. 一種互補光罩， 其係第一電路圖案分割成彼此互補的互補圖案，並 具有數個圖案形成區域，該圖案形成區域配置有藉由 開口所形成之前述互補圖案， 前述互補圖案係以各圖案形成區域之圖案密度實質 上相同之方式，配置於各圖案形成區域内。 2. 如申請專利範圍第1項之互補光罩， 其中前述第一電路圖案係對於與前述第一電路圖案 構成功能性相關，且相對與前述第一電路圖案不同層 之第二電路圖案需要嚴密之定位精度的圖案。 3. 如申請專利範圍第2項之互補光罩， 其中前述第一電路圖案及前述第二電路圖案分別係 彼此需要嚴密之定位精度之MOS電晶體的閘極層及元 件分離層。 4. 如申請專利範圍第2項之互補光罩， 其中前述第一電路圖案及前述第二電路圖案分別係 彼此需要嚴密之定位精度之MOS電晶體的接觸插塞及 連接於該接觸插塞之元件分離層。 5. 如申請專利範圍第2項之互補光罩， : 其中前述第一電路圖案及前述第二電路圖案分別# 彼此需要嚴密之定位精度之Μ 0 S電晶體的金屬配線層 及連接於金屬配線層之接觸插塞。 6. —種曝光方法， 1229236 其係使用第一互補光罩，其中，第一電路圖案分割 成彼此互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區 域，該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互 補圖案， 且前述互補圖案係以各圖案形成區域之圖案密度實 質上相同之方式，配置於各圖案形成區域内， 此方法具有：互補圖案轉印步驟，其係於前述第一 互補光罩之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於 被曝光體上轉印互補圖案；及 錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前述圖案形成區域 部分，再度於前述第一互補光罩之全部圖案形成區域 内掃描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印互補圖 案； 藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖案 形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印前 述第一電路圖案。 7.如申請專利範圍第6項之曝光方法， 其中前述被曝光體上形成有與前述第一電路圖案構 成功能性相關，且彼此需要嚴密之定位精度的第二電 路圖案， 。 於轉_印前述第一電路圖案步驟之前，進一步具有韓 印前述第二電路圖案步驟，轉印前述第二電路圖案步 驟： 使用第二互補光罩，其中前述第二電路圖案分割成 1229236

彼此互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區域 ，該圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補 圖案， 且前述互補圖案係以各圖案形成區域之圖案密度實 質上相同之方式，配置於各圖案形成區域内， 此方法具有：互補圖案轉印步驟，其係於前述第二 互補光罩之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於 被曝光體上轉印互補圖案；及 錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前述圖案形成區域 部分，再度於前述第二互補光罩之全部圖案形成區域 内掃描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印互補圖 案； 藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖案 形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印前 述第二電路圖案。 8. —種互補光罩之製造方法， 其係包含：互補圖案分配步驟，其係以圖案密度實 質上相同之方式將第一電路圖案分割成數個圖案形成 區域，並於各圖案形成區域内分配彼此互補的互補圖 案；及 孔形-成步驟，其係以同一個光罩基板上各圖案形咸 區域鄰接之方式，形成包含各圖案形成區域之互補圖 案之孔。 9.如申請專利範圍第8項之互補光罩之製造方法， 1229236

其中該互補光罩進一步具有第二電路圖案，其係對 前述第一電路圖案構成功能性相關而配置於不同之層 ，且需要嚴密之定位精度， 於各圖案形成區域内分配彼此互補之互補圖案的步 驟具有： 複合圖案製造步驟，其係包含前述第一電路圖案及 第二電路圖案； 分割步驟，其係以圖案密度實質上相同之方式將前 述複合圖案分割成數個分割圖案；及 分配步驟，其係抽出相當於各分割圖案所含之前述 第一電路圖案之互補圖案，於各圖案形成區域内分配 前述互補圖案。 10. —種半導體裝置， 其係藉由使用互補光罩，其中電路圖案分割成彼此 互補的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區域，該 圖案形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補圖 案， 且前述互補圖案係以各圖案形成區域之圖案密度實 質上相同之方式，配置於各圖案形成區域内， 並由具有：前述互補圖案轉印步驟，其係於前述互 補光罩-之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於被 曝光體上轉印前述互補圖案；及 錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前述圖案形成區域 部分，再度於前述互補光罩之全部圖案形成區域内掃 1229236

描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印前述互補圖 案； 藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖案 形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印前 述電路圖案而製成。 11. 一種半導體裝置之製造方法， 其係使用互補光罩，其中電路圖案分割成彼此互補 的互補圖案，並鄰接設有數個圖案形成區域，該圖案 形成區域配置有藉由開口所形成之前述互補圖案， 且前述互補圖案係以各圖案·形成區域之圖案密度實 質上相同之方式，配置於各圖案形成區域内， 並具有：前述互補圖案轉印步驟，其係於前述互補 光罩之全部圖案形成區域内掃描荷電粒子束，於被曝 光體上轉印前述互補圖案；及 錯開轉印步驟，其係僅錯開一個前述圖案形成區域 部分，再度於前述互補光罩之全部圖案形成區域内掃 描荷電粒子束，於前述被曝光體上轉印前述互補圖 案； 藉由重複前述錯開轉印步驟，轉印全部之前述圖案 形成區域之前述互補圖案，於前述被曝光體上轉印_ 述電路®案。 z