TWI293476B - Method and apparatus for performing rule-based gate shrink utilizing dipole illumination - Google Patents

Description

1293476 玖、發明說明： 技術領域 _ 本發明與微影相關，且更特別地與光罩佈局產生相關， 其與雙極照射技術一起使用，提供電晶體最小可印刷的閘 極長度之減少和產生的解析度之改進兩者。此外，本發明 與使用一微影裝置之裝置製造方法相關，該裝置包括一照 射系統，用於提供照射之投射光束；一光罩桌，用於持住 一光罩，作為圖樣化該投影光束；一基板桌，用於持住一 基板；以及一投射系統，用於投射該已圖樣化的投射光束 在基板之目標部分上。 先前技術 可以使用微影投射裝置（工具），例如，在積體電路（IC)之 製造中。在這樣之情況下，該光罩包括一對應至該汇之個 別層之笔路圖樣，且該圖樣可被映射在一基板（碎晶圓）上之 一目標部份上（例如，包括一或更多晶片），其已經以一層的 照射感應材料（光阻）塗覆。一般來說，一單一晶圓將包含一 整個網路的相鄰目標部分，其隨後會經由投射系統一次一 個照射。在一型式的微影投射裝置中，在一次執行中，每 個目標部分藉由暴露整個光罩圖樣在目標部分上而被照 射；這樣之裝置通常被稱為晶圓步進機。在另一裝置中-通 常被稱為一步進-和_掃描裝置_每個目標部分由往一給定參 考万向（該”掃描方向”）之投射光束下，循序地掃描該光罩圖 樣而照射’同時以平行或反平行於該方向，同步地掃描該 基板桌；因為，一般來說，該投射系統具有一放大倍數M(通 1293476 和堅固性的微影方法被分類為解析度增進技術（ret)且包括 非常廣範圍的應用。範例包括：光源修改（例如，離軸照明)—、 特殊光罩的使用，其利用光干涉現象(例如，衰減相位偏移 光罩、替換相位偏移光罩、無鉻光罩等等），以及光罩佈局 修改（例如，光學鄰近修正）。 對積體電路設計師特別重要的一個問題係為儘可能減少 電晶體閘極長度的能力。如大家所知，電晶體閘極長度的 減少導致電晶體操作速度的增加，以及提供功率需求相對 地減少。此外，一減少的閘極長度增加電晶體在低電壓準 位更完全地關閉以及減少漏電流的能力1 Λ，準確地複 製具有減少閘極寬度的電晶體係為高度需要的。 因此，對於-種方时在-需要’其允許料現有可得 的微影設備獲得最小閘極長度的進_步減少，以提供關於 電晶體閘極長度減少所相關的前面優點。 、 發明内容 · 在努力解決前面需要中，本發明之—目的係為提供一潜 万法，利用現有可得的微影技術減少積體電路 電晶體的閘極長度。換句話說，本發 G 口 ^.. mΛ Λ又目的係為提供一 产的解析户於印刷呈現一減少長度的閘極，同時維持高卷 二、。並且’本發明之目的之-係為允許閘極長廣 的減V而不需要半導體設計的完全重新調整尺寸。 更特定地，在一例示具體實施例中，本發明與— 基板上印刷一閘極圖樣之方法相關，包二 在一 在該圖樣中至少一區域，其中閘極特徵並/ ,騾Ά別 /、Τ艾一覆蓋主戴 !293476 區域其中之―；在該等閘極特徵其中之—覆蓋主動區域其 中<一的位置，減少該等閘極特徵其中之一的寬度尺寸、 分解孩等閘極特徵為一垂直成分光罩和一水平成分光罩； 以及利用雙極照射，照射該垂直成分光罩和水平成分光罩’。 雖然在本文中對於在IC之製造中本發明之使用有特定參 考’但是應該明顯地了解本發明具有許多其他可能應用。 例如’可在整合光學系統、磁性領域記憶體之導引和偵測 圖樣、液晶顯示面板、薄膜磁性頭等等之製造中利用。熟 悉該技藝的人士將了解，在這樣另外應用之情況下，在本 文中任何名詞”標線"、"晶圓"或"晶片"之使用，應該分別地 視為被更一般的詞"光罩"、”基板，，和"目標部分"所替換。 在本文件中，使用該等詞"照射，，和"光束"以包括所有種類 之電磁照射、包括紫外線照射（例如，具有365、248、193、157 或126奈米之波長）和Euv(極度紫外線照射，例如具有範圍在 5-20奈米之波長）。 · 使用在本文中之詞光罩可被廣泛地解釋為指稱一般圖樣 化裝置，其可使用以賦予進來照射光束圖樣化的剖面，其 對應至將在基板之一目標部分中產生之圖樣；該詞"光瓣" 也可使用在該上下文中。除了傳統光罩(傳輸性的或反射性 的；二元的、相位偏移的、混和的等等），其他這樣的圖樣 化裝置之範例包括： a) —可程式化鏡陣列。這樣裝置之一範例係為具有黏著 伸縮性的控制層以及一反射性表面的矩陣可定址的表 面。該裝置背後之基本原則係為（例如）反射性表面之被 1293476 定址區域反射入射光為分解光，而未被定址區域反射 光為未分解光。使用適當過濾器，該未分解光可從該 反射光束被濾出，僅留下被分解的光；以此方式，根 據該矩陣可定址表面之定址圖樣，該光束被圖樣化。 使用適當電子裝置可以執行所需的矩陣定址。 陣列的更多資訊例如可從美國專利us 5,296,891和us 5,523，193中獲得，其因參考而在此加入。 b) 一可程式化LCD陣列。這樣結構之範例在美國專利奶 5,229,872中可得到，其因參考而在此加入。 本發明之方法提供比先前技藝更重要的優點。例如，本 發明提供-種簡單方法’用於使用現有可得的微影技術減 〆電晶體的閘極長度。如上所提及，一減少閘極長度有利 地增加電晶體的操作速度。減少電晶體功率的需求，以及 減少漏電流。重要的是，本發明的技術允許電晶體閘極長 度的減少，而不需要半導體設計的完全重新調整大小。 本發明之額外優點從本發明之例示具體實施例之下面詳 細描述而對熟悉此技藝的人士變得明顯。 發明本身和進-步目的和優點將參考下列詳細描 附圖式而有較佳了解。 & 實施方式 如在下更詳細地描述’本發明之較佳具體實施例利用雙 極照明，其係為一離軸照明(0ΑΙ)技術，與閘極收縮技術結 合以減少在基板上被印刷的在半導體裝置中所包含的電晶 體的閘極長度。圖㈣示離軸照射的觀念。如所顯：，：： -11- 奶3476 取止，因為這樣的繅 複製。 勺^何在可接受限制内在晶圓上不容易地 根據本發明，利用^ 面閘極收縮技術的結和隨後雙極照射與下 設計。圖6提出顯示本發;有閘極長度的半導體 圖。 ” ^月疋·万法艾例示具體實施例的流程 的W ^ 6 ’孩第™步驟6G與獲得被印刷在晶圓或基板上 样⑸圖樣相關〈資料相關。圖7顯示被印刷的一例示圖 診、斤6 丁忒圖樣包括主動區域81，以及閘極區域82 _。 / :法：《下步驟’步驟61，需要識別該等閘極區域82 /现心等主動區域81之部分。這樣之區域由圖7參考號碼幻 所顯示。 在下一步驟中，步驟62，其係為一選擇性步騾，該等閘 極區域84覆蓋主動區域81的部分以一覆蓋容忍度(例如，％ 奈米）往垂直方向延伸，以提供對未對齊容忍度的修正（或補 饧）。相似地，水平閘極區域85覆蓋主動區域81之部份以相 同覆蓋容忍度往水平方向延伸。雖然根據利用以映射基板 的規格和設計規則需求覆蓋的量會有所變化，但是，通常 來說，該覆蓋係在關鍵尺寸3〇%的範圍内。 接下來，步驟63，該等垂直閘極區域84覆蓋主動區域81的 每個部分和該等水平閘極區域85覆蓋主動區域81的每個部 分，尺寸通常減少（即是，收縮)1〇%等級或更多，而該閘極 圖樣的垂直和水平幾何彼此分開。圖8-11顯示前面方法。首 先，圖8顯示與本發明執行之閘極收縮。如圖8所顯示，每 個該等垂直閘極區域84寬度（即是，沿著水平軸，從邊緣至 1293476 的圖樣(即是，閘極收縮至70奈米之觸奈米麵)之由上到 下光阻影像的結果。如圖14所顯示，藉由利用適當垂直和 水平極照射f曼丨，根據所利用@製程設備而決定附屬，該 閘極區域以清楚的圖樣定義轉移至該光阻。進一步注意的 是，線端點縮短錯誤也完全地修正。圖15顯示圖14加上圖12 和圖13所|員示的i直光罩和水平光軍的模擬結$。如所顯 不的，該模擬結果正確地對應至該所需圖樣。圖16顯示利

用本發明之方法所獲得的前述範例的閘極圖樣的3度空間光 阻側像圖。 要>王意的是，雖然在前面範例中，本發明已經應用至sram 裝置的設計’但並不侷限於此。前面設計方法也可在其他 邏輯設計或1C設計之形成中利用。 並且，雖然上述的方法在分解垂直和水平閘極特徵之前 執行收縮該閘極，也可能在執行閘極收縮步驟之前，執行 分解垂直和水平閘極特徵。因此，該閘極收縮步驟可在垂 直和水平成分分解之前或之後執行。

圖17概要地描述適合與在本發明之幫助下所設計的光罩 一起使用的微影投射裝置。該裝置包括： -一照射系統Ex，IL，用以供應照射的投射光束pB。在該 特別情況下，該照射系統也包括一照射源L A ; -一第一物件桌（光罩桌）MT，提供一光罩持有器於持有一 光罩MA(例如，一標線），以及連接至第一定位裝置，用以 精確地相對於項目PL定位光罩； _一第二物件桌（基板桌）WT，提供一基板持有器，以持有 -17- 1293476 一基板w(例如，一光阻塗覆的矽晶圓），以及連接至第二定 位裝置，用以精確地相對於項目PL定位基板； _ -一投射系統（"鏡頭”)PL(例如，一折射、反射或折反射式 光學系統），用以映射光軍MA之照射部分至基板W之一目標 部分C(例如，包括一或更多晶片）。 如在此描述的，該裝置係為傳輸型式（即是，具有一傳輸 性光罩）。然而，一般來說，也可能是反射型式，例如（具有 一反射光罩）。或者，該裝置可利用另一類的圖樣化裝置為 使用光罩之另一方式；範例包括一可程式化鏡陣列或LCD矩 陣。 該來源LA(例如，水銀燈、激光雷射、電漿放電來源）產 生照射之光束。該光束引至一照明系統（照明器）IL，不論直 接地或在穿越調節裝置，例如光束擴展器Εχ，之後。該照 明器IL可以包括調整裝置AM，用以設定在光束中強度分布 的外面和/或内在放射範圍（一般分別地稱為σ_外部和①内 部）。此外，將一般地包括許多其他組件，例如整合器爪和 一緊途、益C0。以此方式’衝擊在光罩μα上之光束ΡΒ在其剖 面具有所需的一致性和強度分布。 關於圖17應該注意該來源la可位在微影投射裝置之機殼 内（例如’通常為當來源LA係為水銀燈的情況），但是也可 能距離微影投射裝置有一段距離，它產生之照射光束引導 至該裝置（例如’以合適的引導鏡之幫助後者的情境通常 為該來源LA為激光雷射（例如根據μ、或&雷射）。本發 明包括這些情境兩者。 -18- 1293476 如上所述’本發明之方法提供比先前技藝重要的優點。 例如’本發明提供一簡單方法，用於利用現有可得的微影 技術減少電晶體之閘極長度。如上所提及，一減少閘極長 度有利地導致電晶體操作速度上的增加、電晶體功率需求 的減少’以及漏電流的減少。重要的是，本發明之技術允 許電晶體閘極長度的減少而不需半導體設計的完全重新調 整大小。 雖然已經揭示本發明之某特定具體實施例，但是要注意 的是本發〗月不需背離本身精神或基本特徵，而可以其他形 式具現。所以該等具體實施例在所有觀點來說被視為說明 f生而不具有限制性，本發明之範圍由增附申請宣告範圍所 指示’且在申請專利範圍之相等意義和範圍内相符的改變 因此被視為被包含在裡面。 圖式簡單說明 圖1顯示離軸照射的原理。 圖2顯示雙極照射的原理。 圖3⑷-3(h)顯示雙極來源的例示形狀。 圖4顯π從1〇〇奈米線之雙極照射所產生的影像強度。 Η 5,☆、示“在弟一照射中所利用的掩蓋的寬度增加時，由 圖4所顯示的照射所獲得的影像強度的改變。 圖6係為本發明之方法之一例示具體實施例的流程圖。 圖7顯示一例示目標設計圖樣，其係為具有100奈米線的 SRAM設計。 圖8顯不本發明之"閘極收縮"步驟，其中覆蓋主動區域的 •20- 1293476 閘極部分的通道寬度被減少。在該給定的範例中，閘極圖 樣之這些覆蓋部分減少至70奈米。 _ 圖9顯示從顯示在圖8中之全部圖樣所擴取之圖§的閘極圖 樣。 圖10顯示利用雙極分解方法從圖9的閘極圖樣擷取的垂直 成分圖樣。 圖11顯示利用雙極分解方法從圖9的閘極圖樣擷取的水平 成分圖樣。 ^ 圖12顯示在應用掩蓋和光學鄰近修正技術之後的垂直成 分光罩。 圖13顯示在應用掩蓋和光學鄰近修正技術之後的水平成 分光罩。 圖14顯示利用圖12和13所顯示之光罩照射基板所獲得的模 擬結果。 圖15顯示圖14加上圖12和圖13所顯示的垂直光罩和水平光 罩的模擬結果。如所顯示，該模擬結果正確地對應至該所 需圖樣。 圖16顯不利用本發明之方法所獲得的前述範例的閘極圖 樣的3度空間光阻側像圖。 圖17概要地描述適合於與在本發明之幫助下所設計的光 罩一起使用的微影投射裝置。 圖式代表符號說明 11 附屬光源 12'18 光罩

-21 - 1293476 13 14、20 16 17 19 42 45、48、94、96 53、47 81 82 84 85 91 92 97 41 44 鏡頭 晶圓 附屬雙極孔 緊密器鏡頭 投射鏡頭 線 掩蓋 合成影像 主動區域 閘極區域 垂直閘極區域 水平閘極區域 垂直幾何 水平幾何 光學鄰近特徵 Y-雙極孔 X-雙極孔 -22-

Claims (1)

1. 0月彡日修(类)正替換頁 1293^¾㈣3。號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(96年1〇月） 拾、申請專利範圍： 一種在-基板上印刷-圖樣之方法，其包括閘極特徵和主 動區域兩者，該方法包括下列步驟： #識別在該圖樣中至少_區域，其中閘極特徵其中之一覆 蓋主動區域其中之一； 在閘極特徵其中之-覆蓋主動區域其中之一的位置，減 少該等閘極特徵其中之一的寬度尺寸； 分解該等閘極特徵為-垂直成分光罩和—水平成分光 利用雙極照射，照射該垂直成分光罩和水平成分光罩。 2. 如申請專利範圍第旧之方法，其中每個該等具有覆蓋主 動區域<邵份㈣極特徵在該閘極特徵I蓋主動區域的 位置上寬度尺寸減少。 3. 如申請專利範圍第！項之方法，尚包括下列步驟： 加入掩蓋成分至該垂直成分光罩，當照射該垂直成分光 罩時，該掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包含的水平成分 被照射。 刀 4. 如申請專利範圍第丨項之方法，尚包括下列步驟： 加入掩蓋成分至該水平成分光罩，當照射該水平成分光 軍時，該掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包含的垂直成分 如申請專利範圍第〗項之方法，尚包括下列步驟： 加入光學鄰近修正特徵至該垂直成分光罩和、^ 成分光罩。 孩水f

   日修(要)正替換 1293476 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中該垂直成分光罩包括 在孩基板上被印刷之垂直閘極成分，而該水平成分光罩包 括在該晶圓上被印刷之水平閘極成分。 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中對於覆蓋主動區域之 每個垂直閘極成分，調整該垂直成分光罩以增加在垂直方 向該垂直閘極成分之覆蓋量，而對於覆蓋主動區域之每個 水平閘極成分，調整該水平成分光罩以增加在水平方向該 水平閘極成分之覆蓋量。 8· 了種在減㈣光微料射製財使用產生補償性光罩 <方法，該方法包括下列步驟： t義在基板上㈣刷的圖樣’該圖樣包括閘極特徵和主 動區域兩者； 區域，其中閘極特徵其中之 識別在該圖樣中至少 蓋主動區域其中之一； 在閘極特徵其中之—瑨裳、^1 ^ 1 、 覆I王動區域其中之一的位置，海 少孩等閉極特徵其中之—的寬度尺寸； 從該圖樣擷取該等閘極特徵；及 分解該等閘極特徵為—八 罩。 垂直成刀光罩和一水平成分光 ::專利範圍第㈣之方法，其中每個 力:=部份的閉極特徵在該閘極特徵：覆: 么置上寬度尺寸減少。 王動应碱 1〇·如申請㈣範圍第〜法，尚包括下列步赞. 加入第一組的掩蓋成 AA 刀至该垂直成分光罩，當照射該: -2- 1293476 ----— %0月3日修(类)正替換頁 罩時’該第-組的掩蓋成分防止在該極 所包含的水平成分被照射；及 特徵 平掩蓋成分至該水平成分光罩，當照射該水 子成刀先罩時’孩第二組的掩蓋成分防止在該 所包含的垂直成分被照射。 1極特徵 11.如申請專利範圍第8項之方法，尚包括下列步驟·· 加入光學鄭近修正特徵至該垂直成分光罩和至 成分光罩。" 12· -種在複數個曝光微影映射製程中使用產生補償性 之裝置，該裝置包括·· 裝置’用於定義在基板上被印刷的圖樣，該圖樣包括閘 極特徵和主動區域兩者； 甲 裝置’用於識別在該圖樣中至少—區域，其中閘極特徵 其中之一覆蓋主動區域其中之一； 裝置，用於在閘極特徵其中之一覆蓋主動區域其中之一 的位置’減少該等閘極特徵其中之一的寬度尺寸； 裝置’用於從該圖樣擷取該等閘極特徵；以及 裝置’用於分解該等閘極特徵為一垂直成分光罩和一水 平成分光罩。 13·如申請專利範圍第12項之裝置，其中每個該等具有覆蓋主 動區域足邵份的閘極特徵在該閘極特徵覆蓋主動區域的 位置上寬度尺寸減少。 Κ如申請專利範圍第12項之裝置，尚包括該等裝置，用於加 入第一組的掩蓋成分至該垂直成分光罩，當照射該垂直成 4 4 1293476 ㈣jg修鍵)正替換頁 分光罩時，該第一組的掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包 含的水平成分被照射，·以及裝置，用於加入第二組的掩蓋 成分至該水平成分光罩，當照射該水平成分光罩時，該第 二組的掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包含的垂直成分 被照射。 15·如申請專利範圍第12項之裝置，尚包括下列步驟·· 加入光學鄰近修正特徵至該垂直成分光罩和至該水平 成分光罩。 16. —種儲存有一電腦程式之電腦可讀取媒體，用以指導該電 腦產生對應至用於一眾多曝光微影映像製程中的補償性 光罩之至少一檔案，該等檔案之產生包括下列步驟·· 定義在基板上被印刷的圖樣，該圖樣包括閘極特徵和主 動區域兩者； 識別在該圖樣中至少一區域，其中閘極特徵其中之一覆 盖主動區域其中之一； 在閘極特徵其中之一覆蓋主動區域其中之一的位置，減 / p亥等閘極特徵其中之一的寬度尺寸· 從該圖樣擷取該等閘極特徵；及 分解該等閉極特徵為一垂直成分光罩和一水平成分光 早。 Π.如申請專利範圍帛16項之電腦可讀取媒體，其中每個該等 具有覆蓋主動區域之部份的閘極特徵在該閘極特徵覆蓋 王動區域的位置上寬度尺寸減少。 18·如申請專利範圍第 μ _矛1"之“可唄取媒體，其中該等檔案 1293476 问多日修(雯)正替換頁f - — -—^-—--Ll 之產生尚包括下列步驟： 加入掩蓋成分至該垂直成分光罩，當照射該垂直成分光 罩時，該掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包含的水平成分 被照射。 19·如申請專利範圍第16項之電腦可讀取媒體，其中該等檔案 之產生尚包括下列步驟·· 加入掩蓋成分至該水平成分光罩，當照射該水平成分光 罩時，該掩蓋成分防止在該等閘極特徵所包含的垂直成分 被照射。 2〇·如申請專利範圍第16項之電腦可讀取媒體，其中該等檔案 之產生尚包括下列步驟： 加入光學鄰近修正特徵至該垂直成分光罩和至該水平 成分光罩。 21. 如申請專利範圍第16項之電腦可讀取媒體，其中該垂直成 分光罩包括在該基板上被印刷之垂直閘極成分，而該水平 成分光罩包括在該基板上被印刷之水平閘極成分。 22. 如申請專利範圍第η項之電腦可讀取媒體，其中對於覆蓋 主動區域之每個垂直閘極成分，調整諸垂直成分光罩以增 加在垂直方向該垂直閘極成分之覆蓋量，而對於覆蓋主^ 區域之每個水平閘極成分，調整該水平成分光罩以增加在 水平方向該水平閘極成分之覆蓋量。 23. —種半導體裝置製造方法，其包括下列步驟： ⑷提供-基板’其至少部分地由—層的照射感應材料所 覆蓋； -5- 1293476 ^日修(動正#換 ⑻使用一照射系統，提供照射^投射光束； (C)使用圖樣化裝置以賦予投射光束其剖面之 (d)投射照射的圖樣化光束至照射感應材料/ 7 ’ 標部份上， η <層的_ 其中步辦^ 以第二圖樣：Γ—次以第一圖樣執行，〜後第 第8項之方法產生。和弟-圖樣使用根據如申讀專利:: %

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