TWI345680B - - Google Patents

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1345680 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在透明基板上具光罩圖案之光罩之案】方 法’尤其關於利用場所改變透明基板透光率之光罩之製、Α : 方法。此外，本發明係關於使用有以該方法而製作之光= 之半導體裝置之製造方法。 【先前技術】 φ 近年’伴隨半導體裝置微細化發展，對光微影程序中的 微細化提高要求。目前，最前端裝置的設計規則係將半間 距（hp)微細化至45 nm。該微細化係藉由組合有液浸曝光 與偏光照明之曝光而盡量對應。 - 在該種狀況下，光罩所要求之尺寸均勻性更加嚴格，光 罩圖案尺寸的面内均勻性必須為2 nm (3(?)值。接著，光罩 圖案尺寸的修正技術係使用改變石英基板透光率之技術。 其係藉由一光罩面内光罩圖案開口部可相對變大時降低石英 • 彡光率，實際上在曝光裝置可實質地使轉印至晶圓上的圖 案尺寸為所希望值。降低石英基板透光率之方法係如下： 利用飛秒雷射（Femto second laser)在基板内部形成微小的 異質層’藉由在該異質層使曝光之光亂射，可降低透光 率。（例如，參照國際專利申請公開號碼W〇 2〇〇5/〇〇8333 A2) 4方法中，將石英基板的透光率變化量相對於光罩面内 尺寸分佈調整為特定關係。具體而言，光罩上的尺寸較所 希望值偏移】⑽時的透光率變化量為1%，該光罩尺寸與 I22023.doc 丄345680 透光率之關係在光罩面内特^。亦即，有以下情形：光罩尺 寸較所希望值擴大3 nm開口部時，石英透光率係下降外〇。 光罩尺寸與透光率之關係（之後，冑為透光率修正係 數），一般係與稱為晶胞部之最微細圖案_致。但是，由 於光罩上的圖案既有微細圖案又有非微細圖案，故可知盘 ^胞部之透光率修正係數中存在過度修正之區域。因 細n細圖案’晶圓上的尺寸變動對光罩上的尺寸變 越大，亦即所謂的光罩誤差增大係數（MEF: Mask Err0r enhancement Fact〇r)值报大。 MEF可由以下公式表示。 廳^光罩倍率x晶圓上的尺寸變動/光罩上的 ^的晶圓曝«置因1/4縮小轉印，故 ^ 為4。轉印之圖案尺寸對曝光波長非常大時， 1。此時，光罩上的尺寸 、‘-， 為一為，晶圓曝以置進回上的尺寸變動時 "亢屐置進行1/4縮小轉印。 然而，形成曝光波長以 中，mEF係2以上 I田圖案之近年的光微影 .., •先罩的尺寸變動更加敏碭。因 此，例如，微細圖案中 敏α因 正，但非微細圖案中，平均】均、_。最好緖❶透光率修 細圖案一致而修正非 〇·5/〇為佳。因此’與微 ,對非镟細圖案會導致過度修正。 率之方法申，咖值因圖案尺^寸而改變石英基板透光 行透光率修正。 、、不同’敌無法高精度進 f發明内容】 122023.doc 本發明之一態樣係請求項1。 本發明之其他一態樣係請求項9。 本發明之另一其他態樣係請求項10。 【實施方式】 以下，依據圖示之實施形態，說明本發明之詳細。 (第一實施形態） 圖1係用以說明本發明第一實施形態之光罩之製造方法 的流程圖。另夕卜，該圖中，係表示接著光罩製造而至製造 半導體k置之步驟。 首先針對應形成於光罩上之80 mm方形區域的圖案資 料，區分成光罩上50 μιη方形各區域（步驟Sl)，對各區域 決定透光率修正係數（步驟S2卜接著，製作如圖2所示的 透光率修正係數圖（步驟S3)。在此，透光率修正係數係取 決於圖案尺寸。具體而言，使用500 μιη方形區域内的平均 圖案間距，求出透光率修正係數。圖案間距越小，越形成 較大的透光率修正係數。 其次，如圖3.Α所示，利用通常的光罩製程，在作為透明 基板的石英基板31上形成MoSiON之ArF用半色調(ΗΤ)圖案 32作為光罩圖案（步驟S4)。如此而製作之光罩亦完成缺陷 檢查或缺陷修正。接著，利用.SEM (Scanning Electron M〗cros?ope :掃描式電子顯微鏡）測定所形成之ht圖案尺 寸（步驟S5)。此時，在8〇 形的圖案内以4 mm間距测 疋44 1點。由該測定資料製作如圖4所示的8〇 mm方形區域 的圖案尺寸圖（步驟S6)。 I22023.doc 該圖案尺寸圖並非圖案尺计 所希望m安 、值本身，而係以實際圖案對 所希望圖案之相對值記述。 、疋因為即使透光率修 能降低透光率，也無法提 ^ 原理 丌具體而吕，以去圖案尺寸 U、指無ΗΤ部分的寬度圖案 八才）形成最小值之圖案測定值 為基準心述。亦即，本實麵g巾全料以正值記述， 该圖係表示值越大，去圖案尺寸越大。 其次，由圖2的透光率修正係數圖與圖4的圖案尺寸圖，

對5〇0 _方形區域的各區域以透光率修正值（步驟S7)。 亦即，藉由作為透光率修正係數圖區分之任意5〇〇 _方形 區域的透光率修正係數乘以對應該區域之圖案尺寸圖的圖 案尺寸差之值，計算透光率修正值。接著，製作如圖5所 不的透光率修正值圖。該修正值圖之值表示應降低之透光 率量。例如，透光率修正值為5時，表示將透光率下降 5%。另夕卜’圖案尺寸圖中，測定點係4咖間距，大小雖

與500㈣區域不合，但利用内插法補充測定點與測定點 間0 再者’如圖3B所示’藉由將雷射光33照射至石英基板 31，部分降低石英基板31的透光率（步驟s8)。具體而言， 使用雷射透光率修正裝置（國際專利申請公開號碼w〇 2005/008333)，藉由在光罩上5〇〇 _方形各區域利用飛秒 雷射光照射’於石英基板31内形成折射率不同的異質層， 降低石英基板31的透光率。此時，將透光率修正值圖讀入 透光率修正裝置（CDC)，並降低透光率’以如同透光率修 正值圖而形成。 122023.doc 1345680 其次，使用通常的弁置朝招 ㈣以H進行洗淨、貼上薄膜等， 罩（步驟S9)。接著，使用該光罩，如圖3C所示，, 由投影透鏡34,將圖案縮小轉印於晶圓35上的光阻⑽ 驟51〇)。具體而言’將光罩安裝於液浸曝光裝置，並將年 間距45⑽的裝置圖案轉印至晶圓35上的光阻36。再者， 藉由將光阻36备作光罩而對晶圓35施以蝕刻處理，製 導體裝置（步驟SU)。其結果，相較以往，可確認提升'圖案

尺寸的均H藉此，可增加微f彡的余欲度並大幅提 導體裝置製造良率。 如此，根據本實施形態，產生光罩面内各特定區域的这 光率修正係數圖，且產生光罩面内的圖案尺寸圖。接著， 從透光率修正係數圖與圖案尺寸圖，算出透光率修… 的修正值。藉此，相較以往，可更高精度地進行石英基招 的透光率修正。其結果，可使hp 45 nm以下之極微細的半 導體裝置的製造良率良好。 (第二實施形態） 圖6係用以說明本發明第二實施形態之光罩之製造方法 的流程圖。本實施形態的基本製程係與第_實施形熊相 同。本實施形態與第-實施形態相異之關依據在各㈣ 所決定的MEF值’決定透光率修正係數。 本實施形態中，首先，與第一實施形態相同，對形成於 光罩上之80 mm方形區域的圖案資料，分成光罩上5〇〇 方形各區域（步驟si)，對各區域決定該區域内最大的mef 值作為該區域的MEF值（步驟S12)。再者，從該mef值決定 122023.doc 1345680 如前述圖2所示的透光率修正係數（步驟S2)。MEF值與透光 率修正係數之關係、係唯―，一般以—次式記述。亦即， 透光率修正係數=AxMEF值+ B …（2) (2)式中，A、B係預先設定的常數。接著，從所決定之各 區域的透光率修正係數製作透光率修正係數圖（步驟趵）。 其次，藉由通常的光罩製程，在石英基板上形成

MoSiON之ArF用Ητ圖案（步驟S4)。該光罩完成缺陷檢查或 缺陷修正。再者，利用SEM測定所形成HT圖案尺寸（步驟 S5)。測定係在8〇 mm方形的圖案内以4 間距測定4^ 點。由該測定資料，製作如前述圖4所示的80 _方形區域 的圖案尺寸圖。 5 其次，由圖2的透光率修正係數圖與圖4的圖案尺寸圖， 對500 μιη方形區域的各區域決定透光率修正值（步驟π)。 之後’與第一實施形態相同，使用雷射透光率修正裝置 (CDC)，降低透光率以如同透光率修正值圖而形成（步驟 S8) ° 其次’與第—實施形態相同，使用通常的光罩製程，進 灯洗淨、貼上薄膜等’完成光罩（步驟S9)。接著，將該光 罩安裝於液浸曝光裝置’並轉印半間距45 nm的裝置圖案 (步驟S10)。再者’藉由將光阻當作光罩而對晶圓施以蝕 刻處理，製作半導體裝置（步驟S11)。其結果，相較以往， :確認提升圖案尺寸的均勻性。藉此’可增加微影的余欲 度而大幅提昇半導體裝置製造良率。 如此，根據本實施形態’除了第一實施形態外，藉 122023.doc 1345680 求出光罩面内各特定區域的MEF值並先決定MEF值與透 光率修正係數值之關係，可較第一實施形態精度良好地進 行石英基板的透光率修正。其結果，可使hp 45 nm以下之 極微細的半導體裝置的製造良率佳。 (第三實施形態） 其次，說明本發明之第三實施形態。該實施形態，基本

上係與第二實施形態相同，但為進行透光率修正，使用離 子植入取代雷射光照射。 本實轭形態中，首先，對形成於光罩上之8〇 mm方形區 域的圖案資料，分成光罩上丨mm方形各區域，並對各區域 決定MEF值。在此，在各區域’決定該區域内最大的刪 值與平均MEF值之中間值作為該區域的MEF值。接著，從 該MEF值決定透光率修正係數。又，與第二實施形態相同 要領，從各區域的透光率修正係數製作如前述圖2所示的 透光率修正係數圖。 其次，藉由通常的光罩製程，在石

MoSiON之ArF料色調圖案（ΗΤ)β該光罩完成缺陷檢查或 缺陷修正。再者，利用SEM測定所形成的Ητ圖案尺寸。測 定係在80 形的圖案内以4 mm間距測定44丨點。由該 測定資料，製作如前述圖4所示的8〇mm方形區域的圖案乂 寸圖。圖案尺寸圖並非圖案尺寸值本身，其係以相對值記 述0 其次’由圖2的透光率修正係數圖與圖4的圖案尺寸圖 對1 mm方形區域的各區域決定透光率修正值。接著，本 122023.doc 12 1345680 知形u’ll由對石英基板31進行離子植人，進行透光率 修正。二植人的離子種係Ga離子，在丨咖方形各區域， 在2xl〇M〜2xl〇,6 [i〇ns/cm2]的範圍内改變離子植入量，至 降低透光率’以形成透光率修正值圖。另外，根據本發明 者等的實驗，藉由將1015 [ions/cm2]左右的Ga離子植入石 英基板’確認降低丨5%左右的透光率。 —其次，使用通常的光罩製程，進行洗淨、貼上薄膜等，

:成光罩。接|，將該光罩安裝於液浸曝光裝置，並轉印 半間距45 nm的裝置圖案時，相較以往，可確認提升圖案 尺寸的均句性。藉此，可增加微影的余欲度而大幅提昇半 導體裝置製造良率。 如此’根據本實施形態，由於#然可得到與第二實施形 態㈣的效果，及為進行透光率修正而使㈣子植入，故 可簡易以離子植人量降低透光率，且設定良好的控制性。 因此’可進-步精度良好地進行石英基板的透光率修正。 ^外’ Ga離子具有使已修正石英基板料光率穩定之特 诞。亦即，可得到以下結果：即使將晶圓曝光裝置之ArF 環氧雷射照射至已進行透光率修正之光罩也不會引起透光 率變化’可半永久維持已修正的透光率。再者，離子植入 前後的光罩平坦度變化減少為.2G副下，作為進行透光 率修正之離子種，係非常適合的離子。 (變形例） ，本發明並不限於上述各實施形態。例如，決 值時可適當選擇各區域内複數圖案的平均MEF值 J22023.doc 13 1345680 最高MEF值、或平均_值與最高卿值間的贿值而使 用。再者，MEF值方面，也可選擇各區域内代表圖案（尺 寸管理嚴格的重要圖案）的膽值。根據本發明者等的實 驗，因使用最大MEF值時會有稍微過度修正意思，使用平 ·: 均礙值時則稍微有修正不足的傾向，故確認採用平均 : MEF值與最大MEF值間之MEF值者具最佳情況。 此外’實施形態t，光罩圖案例方面，係說明使用有半 # &調圖案之例’但通常’當然也可只有遮光膜之圖宰。再 者’降低透光率之方法並不限於飛秒雷射或離子植入，只 要係利用能量射束的照射部分降低石英基板透光率之方^ ㈣：此外，透明基板未必侷限於石英基板，只要係對曝 λ之光具充分高透光率的基板即可。再者，為降低透明基 板的透光率，離子植入未必揭限於Ga離子，也可使用其他 離子’例如氙離子。 附加優點及修訂將附隨於已成熟之技藝產纟，故本發明 ·+之廣義特徵，不得受限於本申請書中所揭示及記述之詳 細内容及具體圖式’因此’在不違背追加申請及其同質文 件中所定義的一般發明概念之精神與領域下，得於未來提 出不同的修訂内容。 【圖式簡單說明】 圖係表示第一貫施形態之光罩製程的流程圖。 圖2係表不第一實施形態所使用透光率修正係 例圖。 圖3A〜3C係表示從光罩形成至圖案轉印的程序圖。 I22023.doc -14- 1345680 圖4係表示第一實施形態所使用圖案尺寸圖的一例圖。 圖5係表示第一實施形態所使用透光率修正值圖的一例 圖。 圖6係表示第二實施形態之光罩製程的流程圖。 【主要元件符號說明】 31 石英基板 32 ArF用半色調圖案 33 雷射光 34 投影透鏡 3 5 晶0 36 光阻 122023.doc •15·

Claims (1)

134508(^。96124855號專利申請案 134508(^。96124855號專利申請案 曰修正本 中文申請專利範圍替換本(100年3月） 十、申請專利範圍： 一種光罩之製造方法，其特徵係包含 準備在透明基板上形成有光罩圖案之光罩； 藉由測定前述圖幸之K @ 口茶之尺寸的先罩面内分佈，產生圖案 藉由將前述圖案之形成區域區分成複數區域，對應於 各區域的㈣尺寸而分別在前述各區域決定透光率修正 係數，產生透光率修正係數圖； 從前述圖案尺寸圖與前述透光率修正係、數圖求出對前 述各區域的透光率修正值； 依據前述透光率修正值，改變對應前述透明基板的前 述各區域之區域透光率。 2.如請求項1之光罩之製造方法，其中 別述光罩圖案係半色調圖案或遮光體圖案。 3·如請求項1之光罩之製造方法，其中 為決定前述透光率修正係數，對應於前述複數區分的 各區域内的平均圖案間距而決定透光率修正係數。. 4. 如請求項1之光罩之製造方法，其中 為產生前述透光率修正係數圖， -求出在將前述光罩圖案轉印至半導體晶圓上時用以表 不光罩上的尺寸變動與晶®上的尺寸變動之關係之光罩 誤差增大係數，以該光罩誤差增大係數為基礎而決定前 述各區域的透光率修正係數。 5. 如請求項4之光罩之製造方法，其十 122023- ] 0003 ] 4.doc S 選擇使用前述複數區分的各區域内的複數圖案的平均 MEF值、最高MEF值、或平均MEF值與最高mef值之間 之值，來作為表示前述光罩誤差增大係數之值。 6. 如清求項3之光罩之製造方法，其中 為產生前述圖案尺寸圖，在決定前述透光率修正係數 時，在比所區分區域大的各區域測定前述圖案尺寸。 7. 如請求項1之光罩之製造方法，其中 為改變前述透明基板的透光率， 將雷射光聚光於前述透明基板而在該透明基板内形成 異質區域。 8. 如請求項1之光罩之製造方法，其中 為改變前述透明基板的透光率， 利用離子植入法，將離子植入前述透明基板内。 9. 如請求項1之光罩之製造方法，其中 刖述圖案尺寸圖決定實際圖案對所希望圖案之 值。 7 —種光罩之製造方法，其特徵係包含·· 準備在透明基板上形成有由半色調膜所構成之光罩圖 案之光罩； 將前述圖案形成區域區分成複數區域’在各區域，求 出在將前述光罩圖案轉印至半導體晶圓上時用以表示光 罩上的尺寸變動與晶圓上的尺寸變動之關係之光罩誤差 增大係數，選擇使用各區域内的複數圖案中的最大Μπ 值’來作為表示前述光罩誤差增大係數之_值以所選 J22023-I0003M.doc 擇之最大MEF值為基礎而分別決定前述各區域的透光率 修正係數，藉以產生透光率修正係數圖； 在決定前述透光率修正係數時，在比所區分區域大的 各區域測定前述圖案尺寸，藉以產生用以表示前述圖案 尺寸的光罩面内分佈之圖案尺寸圖； 從前述圖案尺寸圖與前述透光率修正係數圖，求出對 前述各區域之透光率修正值； 依據前述透光率修正值，改變對應前述透明基板的前 述各區域之區域透光率。 11. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵係包含： 準備在透明基板上形成有光罩圖案之光罩； 藉由測定前述圖案尺寸的光罩面内分佈，產生圖案尺 寸圖； ' 將前述圖案形成區域區分成複數區域，對應於各區域 的圖案尺寸而分別在前述各區域決定透光率修正係數， 藉以產生透光率修正係數圖； 從前述圖案尺寸圖與前述透光率修正係數圖求出對前 述各區域的透光率修正值； 依據前述透光率修正值，改變對應前述透明基板的前 述各區域之區域透光率； 使用已改變前述透明基板的透光率之光罩，將前述光 罩的圖案轉印至晶圓上。 12. 如請求項U之半導體裝置之製造方法，其中 月ij述光罩圖案係半色調圖案或遮光體圖案。 122023-1000314.doc 1345680 13. 如請求項Η之半導體裝置之製造方法，其中 為決定前述透光率修正係數，對應於前述複數區分的 各區域内的平均圖㈣距而決定透光率修正係數。 14. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中 為產生前述透光率修正係數圖， _求出在將前述光罩圖案轉印至半導體晶圓上時用以表 丁光罩上的尺寸變動與晶圓上的尺寸變動之關係之光罩 誤差增大係、數，以該光罩誤差增大係數為基礎而決定前 述各區域的透光率修正係數。 15·如請求項14之半導體裝置之製造方法，其中 選擇使用前述複數區分的各區域内的複數圖案的平均 光罩誤差增大係數（MEF)值、最高MEF值、或平均卿 值與最高MEF值之間之值，來作為表示前述光罩誤差增 大係數之MEF值。 16. 如請求項π之半導體裝置之製造方法，其中 為產生前述圖案尺寸圖，在決定前述透光率修正係數 時，在比所區分區域大的各區域測定前述圖案尺寸。 17. 如請求項丨丨之半導體裝置之製造方法，其中 為改變前述透明基板的透光率， 將雷射光聚光於前述透明基板而在該透明基板内形成 異質區域。 18. 如請求項U之半導體裝置之製造方法，其中 為改變前述透明基板的透光率， 利用離子植入法，將離子植入前述透明基板内。 122023-J000314.doc ‘1345680 19.如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中 前述圖案尺寸圖決定實際圖案對所希望圖案之相對 值。 S

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