TWI270117B - Photomask - Google Patents

Description

1270117 12509twB.doc/006 95-9-28 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種使用於微影製程之光罩，且特別是 有關於一種可以增加成像時之對比強度的光罩。 疋 【先前技術】 半導體積體電路係利用微影與蝕刻技術，將基底上的膜 層圖案化來形成所需的圖案。典型的微影技術係在半導體基 底上形成一層光阻層，再進行曝光，將光罩上的圖案轉移至 光阻層之後，再進行顯影，以使得光阻層得到與光罩相同或 互補的圖案。 請參照第1圖，傳統用於微影製程的光罩100是一種在透 光的石英基底12上形成一層不透光的圖案化鉻層14的光 罩。理論上，在進行曝光製程時，光線會穿透沒有形成鉻層 的石英基底（孔隙）16，使得半導體基底上對應之處的光阻層 曝光；光線不會穿透形成鉻層14之處，使得半導體基底上對 應之處的光阻層不會曝光。然而，事實上，受到光線繞射效 應的影響，光阻層中與光罩1〇上鉻層14相對應之處也會受到 部分曝光，如第2圖所示。隨著積體電路圖案的密集化，光 罩上圖案與圖案之間的孔隙愈來愈小，上述的現象將更為明 顯。換言之，當元件小型化之後，以傳統的光罩來進行微影 製程時，成像時的對比強度將明顯不足，而無法提供足夠的 解析度與關鍵尺寸的均勻度。 習知提咼曝光品質的方法係採用一種相移技術。相移技 術係在孔隙間增加一層相移薄膜層，令光線訊號角度位移 180度，以使得相鄰之透光孔隙的繞射效應彼此抵銷。已知 的相移式光罩（Phase-shi f t i ng Mask)大致可分為Levenson 1270117 12509twf3.doc/006 95-9-28 ssist Slot) ，、唯相移層（Shifer Only)型以及辅助線型（a 等。 上述的相移式光罩中，Levenson型光罩300，戋稱間隔 (Alt_te)型光罩如第3圖所示，其相移層職非^續，盆 1 間5鉻層14之_孔隙16上。唯相移層型光罩 如第5^斤Λ戶1不’其僅有相移層18。辅助線型光罩500， ^24 ^ :==質、改善解析度，然而，其製造的= 【發明内容】 的對 可以==目的是提供-種光罩’其“常容易且 述目的，本發明提供—種解，解包括一声 二。圖案層具有多個開口，且與各個開 對應==疊凹陷’這-些凹陷的上一 案:數個遮蔽 ，集區與圖締鬆區分別具有多個遮蔽區與光益圖^ :荦該==於遮蔽區與透光區的上： ”則配置在基底的遮蔽區上，且其邊緣的部分覆蓋住凹 1270117 12509twf3.doc/006 95-9-28 陷之頂角。 由於遮蔽圖案周圍的凹陷可以產生破壞性干涉，使得晶 圓在對應於光罩的遮蔽圖案之處的影像電場振幅強产接近 零，因此可以增加成像時_比強度，以得顺 ^ 關鍵尺寸均勻度。 /此外’由於上述光罩僅需在基底上形成_層遮蔽層，然 後，將遮蔽層圖案化之後，再細基底即可製作完成，因此， 其製程非常簡單’而且由於基底的_深度非常容易控制， 因此，光罩的良率非常高。 *為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯 易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 明如下： 【貫施方式】 、，本叙月之光罩叹计可應用於不同型光罩，並配合以不同 材料’以HI應不同微影製程之需求。微影製程所顧之光罩 設計中更有包括多種相移式光罩設計，例h ··邊緣型(Rim)、 ，光型（Attenuate)以及減光邊緣型（Attenuate Rim)光罩 等。其中減光型光罩_，如第6圖所示，其係以穿透率為 4〜10%的相移層26在石英基材12形成所額案，以同時兼具 吸，與相移之侧。邊緣型光罩·，如第7騎示，其係在 石英基材12上形成鉻層圖案14，並在各層圖案14之間之間隙 16的中央處侧出—個可以產生⑽度相移角的凹陷2〇，而 間隙16的邊緣處則不蝕刻，保留原有的石英基材12。邊緣型 光罩7⑽係間随巾凹陷2()處與非凹陷處22之間的相角 差以’肖除間隙16邊緣處的繞射，增加成像時之解析度。減 1270117 12509twG .doc/006 95-9-28 光邊緣型光罩_，如第8騎示，其係以穿透率朴⑽的 相移層26在石英基材12形成所需圖案，並在相移層沈之間之 間隙16的中央處爛出—個可以產生⑽度相移角的凹陷 20 ’而間隙16的邊緣處22則不姓刻，保留原有的石英基材 12 ”咸光邊緣型光罩8_結合減光型和邊緣制優點，且 其減光區可以干涉消除距離孔隙中央較遠處的繞射。 第9A圖係_本發明之—種鮮。請參照細圖，此光 罩包括—基底902與一圖案層904。圖案層9〇4具有多個開口 卯5，與各個開口905對應的基底9〇2中具有一凹陷9〇6，這一 些凹陷906的上周緣與所對應的開口9〇5的下周緣重疊，也就 是共用一邊界907。 ’ 更具體地說，此光罩900係在一透光的基底9〇2上形成多 個遮蔽圖案904。基底902例如是-透光的結晶石英基材。基 底902可區分為一圖案密集區95〇與一圖案疏鬆區96()，且g 案密集區950與圖案疏鬆950區分別具有多個遮蔽區91〇盥多 個透光區92G，其中各透光區係位於相鄰的兩個遮蔽區 910之間。遮蔽圖案9〇4，係配置在基底9〇2的遮蔽區91〇上， 其材質為不透光的金屬，如鉻。遮蔽圖案9〇4材質亦可採用 微透光材質，例如是透光率為4—10% (較佳是5-1〇%)且兼 具相移功能的微透光材質，例如矽化鉬。本發明之光罩的重 要特徵之一係在遮蔽圖案9〇4之間的透光區92〇形成凹陷 906。凹陷906的邊界907(或頂角9〇6c)係位於遮蔽區91〇與透 光區920的邊界上，並且凹陷906之側壁9〇6a與遮蔽圖案卯4 之側壁904a相連且上下對齊，換言之，凹陷9〇6的頂角處9〇6c 被遮蔽圖案904其邊緣的部分所覆蓋。凹陷9〇6之底面9〇牝與 遮蔽區910之基底902表面902a具有一高度差d。凹陷9〇6可為 1270117 12509twfi.doc/006 95-9-28 凹溝、孔洞或凹穴’而縱親為條狀、四邊形、長方形、圓形 或三角形，且凹陷906之剖面呈矩形、U形，或是τ形，如第 9B圖所示。 當遮蔽圖案904由不透光材質所構成時，光線不會穿透 遮蔽圖案904，但會穿透透光區920，且透光區920所形成的 凹陷906，可令穿過遮蔽圖案904周緣之光線產生產生破壞性 干涉’使得晶圓在對應於光罩的遮蔽圖案9〇4之處的影像電 場振幅強度接近零，如第10圖所示。當凹陷9〇6之剖面呈矩 t日守，其底面906b與遮敝區910之基底902表面的距離d例如 是可以使通過透光區920的光線產生180度相移者。 當遮蔽圖案904由微透光的相移材質所構成時，光線會 穿過透光區920，且會有一部份的光線會穿透遮蔽圖案9〇4， 且產生180度的相移。透光區920所形成的凹陷9〇6，可令穿 過遮蔽圖案904周緣之光線產生產生破壞性干涉，使得晶圓 ^對應於光罩的遮蔽圖案9〇4之處的影像電場振幅強度接近 零，如第11圖所示。當凹陷9〇6之剖面呈矩形時，其底面9〇肋 $蔽區910之基底902表面的距離d為例如是可以使通過透 光區920的光線產生360度相移者。 由於本發明在透光區形成頂部被遮蔽圖案所覆蓋的凹 陷，可以產生破壞性干涉，使得晶圓在對應於光罩的遮蔽圖 案之處的影像電場振幅強度接近零，因此，可以增加成像時 的對比強度，以得到較高解析度與關鍵尺寸均勻度。 此外，由於上光罩的製作僅需在基底上形成一層遮蔽 層，然後，將遮蔽層圖案化之後，再蝕刻基底即可製作完成， 因此’其製程非常簡單，而且祕基底的侧深度非常容易 控制，因此，光罩的良率非常高。 1270117 12509twf3.doc/006 95-9-28 …雖然本發明已啸佳實施例揭露如上，然其並非用以限 疋本發=，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 圍内’當可作些許之更動制飾，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。 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示習知一種傳統式光罩。 第2圖係繪示採用第1圖所示之傳統光罩其在晶圓上之 影像電場振幅強度之示意圖。 弟3圖係繪示習知一種Levens〇n型光罩。 第4圖係繪示習知一種唯相移層型光罩。 第5圖係繪示習知一種辅助線型光罩。 第6圖係繪示習知一種減光型光罩。 第7圖係緣示習知一種邊緣型光罩。 第8圖係繪示習知一種減光邊緣型光罩。 第9A圖係繪示本發明實施例之一種光罩。 第9B圖係繪示本發明實施例之另一種光罩。 第10圖係繪示當本發明第9A圖所示之光罩的遮蔽圖案 為不透光時，其在晶圓上之影像電場振幅強度之示意圖。 弟11圖係繪示當本發明第9A圖所示之光罩的遮蔽圖案 為微透光的相移層時，其在晶圓上之影像電場振幅強度之示 意圖。 【圖式標示說明】 100、300、400、500、600、700、800、900 :光罩 12、902 :基底 14 :不透光之鉻層 1270117 95-9-28 12509twfi.doc/006 16 :孔隙 18 :相移層 20、906 :凹陷 22 :非凹陷區 24 :縫隙 26 :微透光之相移層 902a :表面

904 :遮蔽圖案 904a、906a :侧壁 905 :開口 906b :底面 906c :頂角 907 :邊界 910 :遮蔽區 920 :透光區 950 :圖案密集區 960 :圖案疏鬆區

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Claims (1)

1270117 12509twfi.doc/006 95-9-28 十、申請專利範圍： 1 ·一種光罩，包括： 一基底，该基底包括多數個遮蔽區與多數個透光 區，其中各該透光區係位於相鄰的該些遮蔽區之間，且 各具有-nm ’該些凹陷之頂角係位於該些遮蔽區與該 些透光區的邊界上，該些凹陷之底面與該些遮蔽區之該 基底表面的距離係大致相等；以及 多數個遮蔽圖案，配置在該基底的該些遮蔽區上， 且該些遮蔽圖案的邊緣部分覆蓋住該些凹陷之頂角。 一 2 ·如申請專利範圍第1項所述之光罩，其中該些遮 蔽圖案係由不透光材質所構成。 3·如申請專利範圍第2項所述之光罩，其中該不透光 材質包括鉻。 4·如申請專利範圍第2項所述之光罩，其中該些凹陷 之剖面呈矩形。 八 一 5·如申請專利範圍第4項所述之光罩，其中該些凹陷 之底面與該些遮蔽區之該基底表面的距離為可使通過該 些透光區的光線產生180度相移。 6·如申睛專利範圍第1項所述之光罩，其中該些凹陷 之剖面呈矩形。 7·如申請專利範圍第1項所述之光罩，其中該些凹陷 之剖面呈T型。 、 一 8·如申請專利範圍第1項所述之光罩，其中該基底包 括圖案遂、集區與一圖案疏鬆區，且該圖案密集區與該 圖案疏鬆區分別具有該些遮蔽區與該些透光區。 9 · 一種光罩，包括·· 12 1270117 12509twB.doc/006 95-9-28 區，豆^各#透數個遮蔽區與多數個透光 各具有-凹陷’該些凹陷之頂角係位 ^且 基絲面的距離係大致相等；面與該些遮蔽區之該 多數個遮蔽圖案，配置在該基 =些遮蔽圖案的邊緣部分覆蓋住丄陷=上， 二遮^圖案係由透光率為5%_1()%的微透紐質所^成以 10. 如申請專利範圍第9項所述 甘料冓成。 光材質包括矽化鉬。 ’ /、中該微透 11. 如申請專利範圍第9項所述％ 陷之剖面呈矩形。 之光罩，其中該些凹 12. 如申請專利範圍第9項所述之光罩， =之底面與該些賴區之該基底表面的距離為^二 该些透光區的光線產生360度相移。 ’，，、使 13. 如申請專利範圍第9項所述之 = 區，且該圖案= M· —種光罩，包括·· 一透先£ 基底，ά亥基底具有多數個凹陷；以及 η口了！ΐ層’配置於該基底上，該圖案層具有多數個 _圖案1覆蓋之該基底的表致3面距 案層二::=r。4項所述之先罩，其中該圖 13 1270117 12509twf3.doc/006 95-9-28 1 6·如申睛專利範圍第1 5項所述之光罩，其中該不透 光材質包括鉻。 17·如申請專利範圍第15項所述之光罩，其中該些凹 陷之剖面呈矩形。 18·如申請專利範圍第17項所述之光罩，其中該些凹 陷之底面與該基底表面的距離為可使通過該些凹陷的光 線產生180度相移。

^19·如申請專利範圍第14項所述之光罩，其中該圖案 層係由透光率為5%-1〇%的微透光材質所構成。 20·如申請專利範圍第19項所述之光罩，其中該微透 光材質包括矽化鉬。 21·如申請專利範圍第19項所述之光罩，其中該些凹 陷之剖面呈矩形。 h 22·如申請專利範圍第21項所述之光罩，其中該些凹 ^底面無基絲面的距離為可使通過該些凹陷的光 線產生360度相移者。

23·如申請專利範㈣14項所述之光罩，其中該如 “ ^^表s祕㈣可使通過該些凹陷的走 凹陷14項所狀料’其中剌 14 1270117， 12509ΐ\νβ · doc/006 95-9-28 五、 中文發明摘要： 一種光罩，此光罩包括一形成在基底上的圖案層。此圖 案層具有多個開口，且與各個開口對應的基底中各具有一凹 陷，這一些凹陷的上周緣係與所對應的開口的下周緣重疊。 六、 英文發明摘要： The present invention provides a photomask comprising a substrate having a plurality of depressions and a pattern layer disposed on the substrate. The pattern layer includes a plurality of patterns and a plurality of openings. The depressions correspond to the openings, and the sidewalls of each depression are aligned with the sidewalls of each opening. 七、 指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為··第（9A )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 900 :光罩 902 :基底 902a ·表面 904 :遮蔽圖案 904a、906a :側壁 905 :開口 906 :凹陷 906b :底面 906c ··頂角 907 :邊界 1270117 12509twfi.doc/006 95-9-28 910 遮蔽區 920 透光區 950 圖案密集區 960 圖案疏鬆區 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化 學式：