TWI421627B - 光學鄰近修正光罩 - Google Patents

Description

光學鄰近修正光罩

本發明係有關於一種光學微影技術，特別是有關於一種用於製造接觸孔洞(contact hole)的光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)光罩。

在半導體裝置製造中，對應於各個特徵圖案(例如，接觸孔洞)通常透過微影製程所使用的光罩轉印至晶圓上的光阻。之後，透過蝕刻製程將特徵圖案形成於晶圓上。然而，由於光線繞射或其他因素，光罩上的圖案並無法順利轉印至光阻上而造成特徵圖案製造上的困難。因此，半導體裝置製造的其中一個目標就是使原始設計圖案能夠透過光罩準確地轉印至晶圓上的光阻。

目前，已經有發展出許多光學鄰近修正光罩，使原始設計圖案能夠更準確地轉印至光阻上。一種熟習的光學鄰近修正光罩為在光罩上增加次解析(subresolution)的散射條(scattering bar)圖案。由於散射條圖案很細小，因此光學鄰近修正光罩中的散射條圖案無法透過曝光製程而轉印至光阻上，但可改善微影技術中圖案的銳利度(sharpness)。例如，美國專利編號第6,238,825號揭露一種具有間隔排列的散射條的光罩，用以修正光學鄰近效應而提升微影製程的解析度。

然而，隨著積體電路的積集度(integration)增加而使對應於各個特徵圖案的圖案尺寸及間距(pitch)縮小。如此一來，散射條圖案將變得非常靠近光罩上圖案(例如，接觸孔洞圖案)，因而降低製備光罩的製程容許度(process window)，且容易使相鄰的圖案產生交連，而使圖案無法順利轉印至光阻上。

因此，有必要尋求一種新的光學鄰近修正光罩，其能夠解決上述的問題。

本發明一實施例提供一種光學鄰近修正光罩，包括：二個開口圖案，沿一第一方向排列於一基底上，且彼此隔開一既定距離；以及一對散射條圖案，沿垂直於第一方向的一第二方向排列於基底上，且鄰近於每一開口圖案的二個相對側。從側視觀點，每一散射條圖案在第一方向及第二方向上，不與開口圖案重疊，且每一開口圖案與每一散射條圖案之間存在180°的相移。

本發明另一實施例提供一種光學鄰近修正光罩，包括：複數個矩形開口圖案，分別沿一第一方向排列於一基底上，以在矩形開口圖案之間定義出複數個間隔區；以及複數對散射條圖案，沿垂直於第一方向的一第二方向排列於基底上，使每一對散射條圖案鄰近於一對應的間隔區的二個相對側。從側視觀點，每一散射條圖案在第一方向及第二方向上，不與矩形開口圖案重疊，且每一矩形開口圖案與每一散射條圖案之間存在180°的相移。

以下說明本發明實施例之光學鄰近修正光罩。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

請參照第1圖，其繪示出根據本發明實施例之光學鄰近修正光罩100之平面示意圖。在本實施例中，光學鄰近修正光罩100係用於製造一半導體特徵圖案，例如接觸孔洞，其包括複數個開口圖案104及複數對散射條圖案106。這些開口圖案104，沿一第一方向10排列於一基底102(例如，石英或玻璃)上，基底102上鍍有一層具有圖案的不透光材料(例如，鉻(Cr)金屬膜)，且相鄰的開口圖案104彼此隔開一既定距離W1，以在開口圖案104之間定義出複數個間隔區S。

每一對散射條圖案106沿垂直於第一方向10的一第二方向20排列於基底102上，使每一對散射條圖案106鄰近於一對應的間隔區S的二個相對側，且鄰近定義出該間隔區S的開口圖案104的二個相對側。

需注意的是雖然第1圖中繪示出五個開口圖案104及四對散射條圖案106，然而任何所屬技術領域中具有通常知識者可以理解的是開口圖案104的數量取決於設計需求，而散射條圖案106的對數則取決於開口圖案104的數量。亦即，光學鄰近修正光罩100需至少包括二個開口圖案以及用以修正光學鄰近效應的一對散射條圖案，其鄰近設置於每一開口圖案的二個相對側。

在本實施例中，特別的是從側視觀點，每一散射條圖案106在第一方向10上不與開口圖案104重疊。也就是說，間隔區S內不存在任何散射條圖案106。再者，從側視觀點，每一散射條圖案106在第二方向20上不與開口圖案104重疊。也就是說，散射條圖案106位於相鄰的開口圖案104之間且位於間隔區S外側。

在上述開口圖案104與散射條圖案106的配置中，開口圖案106與每一散射條圖案104排列定義出一邊對邊距離(edge-to-edge distance)D，且邊對邊距離D可在0至80奈米的範圍。如此一來，由於每一開口圖案104的邊緣附近不存在任何散射條圖案106，因此製備光學鄰近修正光罩100的製程容許度並不會因開口圖案104的尺寸及間距縮小而降低。在一實施例中，每一開口圖案104可為矩形，其具有一長邊L1平行每一散射條圖案106的一長邊L2，且平行第二方向20。再者，每一散射條圖案106的寬度W2與既定距離W1的比不超過0.5。

另外，在本實施例中，特別的是每一開口圖案104與每一散射條圖案106之間存在180°的相移。例如，每一開口圖案104具有0°的相位，而每一散射條圖案106具有180°的相位。在上述開口圖案104與散射條圖案106的配置中，通過開口圖案104的光與通過散射條圖案106的光可產生干涉作用，因而降低開口圖案104邊緣以及間隔區S的光強度但不降低開口圖案104本身的光強度。如此一來，可改善經由光學鄰近修正光罩100轉印至光阻上的開口圖案的輪廓，並增加微影製程中的對比度(contrast)。另外，在其他實施例中，每一開口圖案104也可具有180°的相位，而每一散射條圖案106具有0°的相位。

請參照第2A至2E圖，其繪示出對應於第1圖之光學鄰近修正光罩的區域A中，不同邊對邊距離下，開口圖案與散射條圖案的光強度分佈圖/空間影像(aerial image)圖，其中開口圖案與散射條圖案之間不存在相移。在第2A圖中，邊對邊距離(如第1圖的標號”D”所示)為0奈米(nm)(即，第1圖中，開口圖案104的一側邊切齊於散射條圖案106的一側邊)。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.486，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.178；在第2B圖中，邊對邊距離為10nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.478，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.131；在第2C圖中，邊對邊距離為20nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.472，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.129；在第2D圖中，邊對邊距離為30nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.466，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.086；在第2E圖中，邊對邊距離為40nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.461，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.086。

如第2A至2E圖所示，當邊對邊距離增加時，可降低開口圖案104邊緣的光強度Ie。然而，由於開口圖案104的中心光強度Ic隨邊對邊距離增加而降低，因而無法有效提升對比度。

請參照第3A至3E圖，其繪示出對應於第1圖之光學鄰近修正光罩的區域A中，不同邊對邊距離下，開口圖案與散射條圖案的光強度分佈圖/空間影像圖，其中開 口圖案與散射條圖案之間存在180°的相移。在第3A圖中，邊對邊距離為0nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.450，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.086；在第3B圖中，邊對邊距離為10nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.455，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.046；在第3C圖中，邊對邊距離為20nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.459，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.046；在第3D圖中，邊對邊距離為30nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.460，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.046；在第3E圖中，邊對邊距離為40nm。在此情形中，開口圖案104的中心光強度Ic為0.460，而開口圖案104的邊緣光強度Ie為0.046。

比較第2A至2E圖與第3A至3E圖可知，開口圖案104的中心光強度Ic並沒有隨邊對邊距離增加而降低。再者，當開口圖案104與散射條圖案106之間存在180°的相移時，可進一步降低開口圖案104邊緣的光強度Ie而提升對比度。因此，經由光學鄰近修正光罩100轉印至光阻上的開口圖案的輪廓得以改善。

根據上述實施例，由於每一開口圖案的邊緣附近不存在任何散射條圖案，因此製備光學鄰近修正光罩的製程容許度並不會因開口圖案的尺寸及間距縮小而降低。再者，由於開口圖案與散射條圖案之間存在180°的相移，因而可降低開口圖案邊緣的光強度但不降低開口圖案本身的光強度，進而改善經由光罩轉印至光阻上的開口圖案的輪廓，並增加微影製程中的對比度。另外，由於微影製程中的對比度的增加，因此可增加光阻材料的選擇彈性或進一步增加光學鄰近修正光罩的製程容許度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，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。

10．．．第一方向

20．．．第二方向

100．．．光學鄰近修正光罩

102．．．基底

104．．．開口圖案

106．．．散射條圖案

A．．．區域

D．．．邊對邊距離

Ic．．．中心光強度

Ie．．．邊緣光強度

L1、L2．．．長邊

S．．．間隔區

W1．．．既定距離

W2．．．寬度

第1圖繪示出根據本發明實施例之光學鄰近修正光罩之平面示意圖。

第2A至2E圖係繪示出對應於第1圖之光學鄰近修正光罩的區域A中，不同邊對邊距離下，開口圖案與散射條圖案的光強度分佈圖/空間影像圖。

第3A至3E圖，其繪示出對應於第1圖之光學鄰近修正光罩的區域A中，不同邊對邊距離下，開口圖案與散射條圖案的光強度分佈圖/空間影像圖，其中開口圖案與散射條圖案之間存在180°的相移。

10．．．第一方向

20．．．第二方向

100．．．光學鄰近修正光罩

102．．．基底

104．．．開口圖案

106．．．散射條圖案

A．．．區域

D．．．邊對邊距離

L1、L2．．．長邊

S．．．間隔區

W1．．．既定距離

W2．．．寬度

Claims (10)

1. 一種光學鄰近修正光罩，包括：二個開口圖案，沿一第一方向排列於一基底上，且彼此隔開一既定距離；以及一對散射條圖案，沿垂直於該第一方向的一第二方向排列於該基底上，且鄰近於每一開口圖案的二個相對側；其中從側視觀點，每一散射條圖案在該第一方向及該第二方向上，不與該等開口圖案重疊，且其中每一開口圖案與每一散射條圖案之間存在180°的相移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一開口圖案具有0°的相位，而每一散射條圖案具有180°的相位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一開口圖案具有180°的相位，而每一散射條圖案具有0°的相位。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一開口圖案為矩形，其具有一長邊平行每一散射條圖案的一長邊，且平行該第二方向。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一散射條圖案的寬度與該既定距離的比不超過0.5。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正光罩，其中該等開口圖案與每一散射條圖案排列定義出一邊對邊距離，且該邊對邊距離在0至80奈米的範圍。
7. 一種光學鄰近修正光罩，包括：複數個矩形開口圖案，沿一第一方向排列於一基底上，以在該等矩形開口圖案之間定義出複數個間隔區；以及複數對散射條圖案，分別沿垂直於該第一方向的一第二方向排列於該基底上，使每一對散射條圖案鄰近於一對應的間隔區的二個相對側；其中從側視觀點，每一散射條圖案在該第一方向及該第二方向上，不與該等矩形開口圖案重疊，且其中每一矩形開口圖案與每一散射條圖案之間存在180°的相移。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一矩形開口圖案具有一長邊平行每一散射條圖案的一長邊，且平行該第二方向。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學鄰近修正光罩，其中該等矩形開口圖案與每一散射條圖案排列定義出一邊對邊距離，且該邊對邊距離在0至80奈米的範圍。
10. 如申請專利範圍第7項所述之光學鄰近修正光罩，其中每一間隔區具有一寬度沿該第一方向延伸，且每一散射條圖案的寬度與每一間隔區的寬度的比不超過0.5。