TWI459442B - 成像裝置及其形成方法及形成半導體裝置結構之方法 - Google Patents

Description

成像裝置及其形成方法及形成半導體裝置結構之方法

本發明之實施例係關於光微影製程，且更具體言之，係關於改良利用成像裝置之光微影製程、形成此等成像裝置之方法及形成利用該等成像裝置之半導體裝置結構的方法，該等成像裝置具有實質上具有相同大小且實質上按某一間距形成之陣列特徵及輔助特徵。

本申請案主張2011年1月7日申請之美國專利申請案第12/986,836號「成像裝置及其形成方法及形成半導體裝置結構之方法(IMAGING DEVICES,METHODS OF FORMING SAME,AND METHODS OF FORMING SEMICONDUCTOR DEVICE STRUCTURES)」的申請日期之權利。

比例光罩常用以在積體電路晶圓上形成圖案。隨著圖案尺寸減小，臨界尺寸(CD)近接效應變成顯著問題，且使用用以校正近接效應問題之方法。光學近接校正(OPC)為消除歸因於近接效應之裝置臨界尺寸之偏差的一種方法。近接效應發生在輻射(諸如，光)投影至上面具有圖案之比例光罩上時。歸因於藉由比例光罩之輻射之繞射(其亦可表徵為散射)，輻射發散且散佈。經繞射之光產生多個繞射級，並非所有該等繞射級皆由光學系統之透鏡捕獲。透鏡捕獲光之一部分，該部分被導引至半導體基板之表面。此外，輻射之穿過半導體基板上之光阻材料的一部分藉由下伏半導體基板之表面反射，從而引起光干涉且導致圖案之 部分中之光阻材料的過度曝露，此情形引起光阻材料中之缺陷，諸如光學失真(亦即，圓化)。雖然OPC方法用以校正此等缺陷，但習知OPC方法為複雜的，此係因為必須利用電腦軟體來計算可能發生光學失真之處。習知OPC方法亦依賴於經驗資料。然而，對OPC的基於經驗之解決方案需要延長之時間及許多光罩反覆以便成功地開發。

諸如襯線特徵、鎚形特徵及支架特徵之輔助特徵亦可用於習知OPC方法中。相對於比例光罩上之對應於待形成於半導體基板上之特徵的圖案，輔助特徵係以次解析度尺度來形成。雖然習知輔助特徵未成像(印刷)於半導體基板上，但歸因於可處於高攻角下且通過光學系統中之透鏡之邊緣的繞射信號之產生，此等輔助特徵引起輻射之散射及額外繞射。習知輔助特徵對像差為敏感的，此係因為其實現半導體基板上之特徵之成像但其自身不參與成像。在習知OPC方法中使用此等輔助特徵引起在生產及模擬/模型化兩者中之CD均勻性(CDU)及CD偏移控制方面的問題。

將需要達成具有較少光罩製造問題、成像品質問題、CD及CDU問題之光微影製程。

揭示用於形成半導體裝置結構之成像裝置(例如，光罩(諸如，比例光罩))，亦揭示形成該等成像裝置之方法及形成該等半導體裝置結構之方法。成像裝置可包括基板上之至少一陣列圖案區及至少一衰減區。該至少一陣列圖案區可包括對應於最終待形成於半導體裝置結構上之陣列特徵 的成像特徵。在一實施例中，該至少一衰減區可包括經組態以至少顯著地使輻射衰減(例如，阻擋)使得對應特徵不形成於半導體裝置結構上之輔助特徵。在另一實施例中，該至少一衰減區可包括經組態以至少顯著地使輻射衰減(例如，阻擋)使得對應特徵不形成於半導體裝置結構上之輔助特徵及至少一像素化結構。常常需要半導體裝置結構上之陣列特徵具有彼此實質上相同之大小且實質上按某一間距形成。因此，陣列圖案區中之成像特徵亦可具有彼此實質上相同之大小且實質上按某一間距形成。衰減區中之輔助特徵具有彼此實質上相同之特徵大小且具有與成像特徵實質上相同之特徵大小及間距。成像特徵及輔助特徵之週期性可向最終形成於半導體裝置結構上之陣列特徵提供良好之CD及CDU。

本發明之成像裝置使得不同量之輻射能夠透射穿過成像裝置之不同區。由於跨越衰減區可以恆定(例如，均勻)間距維持輔助特徵之週期性，因此陣列圖案區可易於成像。因此，利用成像裝置之光微影製程中之光學系統可將成像特徵(陣列圖案區中)及輔助特徵(衰減區中)視為灰度階及視為均勻場。藉由以實質上相同之大小及間距形成成像特徵及輔助特徵，改良了跨越陣列及周邊之繞射一致性。此外，可維持成像特徵之影像品質及因此陣列特徵之影像品質。藉由利用本發明之成像裝置及方法，可從根本上改良成像(諸如，在製造快閃記憶體時使用之成像)。

以下描述提供特定細節(諸如，成像裝置中之材料類 型、材料厚度及圖案)以便提供對本發明之實施例的透徹描述。然而，一般熟習此項技術者將理解，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。實情為，可結合產業中使用之習知製造技術來實踐本發明之實施例。此外，以下提供之描述並不形成用於製造半導體裝置之完整程序流程。以下所描述之半導體裝置結構並不形成完整半導體裝置。以下僅詳細描述對理解本發明之實施例所必需之彼等製程動作及結構。用以自半導體裝置結構形成完整半導體裝置之額外動作可藉由習知製造技術來執行。

除非另外指定，否則本文中所描述之材料可藉由包括(但不限於)以下各者之任何合適技術來形成：旋塗、毯覆式塗佈、化學氣相沈積(CVD)、原子層沈積(ALD)、電漿增強型ALD，或物理氣相沈積(PVD)。或者，可就地生長該等材料。取決於待形成之特定材料，用於沈積或生長材料之技術可藉由一般熟習此項技術者來選擇。雖然本文中所描述及說明之材料可形成為層，但材料不限此且可以其他三維組態來形成。

本文中所呈現之說明並不意謂為任何特定半導體裝置結構之實際視圖，而是僅為用以描述本發明之理想化表示。諸圖未必按比例繪製。另外，諸圖之間共同的元件可保持相同數值指示。

待形成於半導體裝置結構上之陣列特徵之所要圖案可藉由使不同量(其亦可表徵為量值(亦即，強度))之輻射能夠透射以穿過成像裝置來達成。以實例說明，成像裝置之陣 列圖案區可使得較高百分比之輻射能夠透射穿過其以形成半導體裝置結構上之陣列特徵，而衰減區可使得較低百分比之輻射能夠透射穿過其。因此，對應於位於衰減區中之輔助特徵之特徵可不形成於半導體裝置結構上。輔助特徵可由輻射衰減材料形成，使得衰減量之輻射穿過成像裝置之衰減區。可選擇輻射衰減材料以提供輻射之衰減之所要程度及相位。待形成於半導體裝置結構上之陣列特徵可為密集特徵、隔離特徵或其組合。如本文中所使用，術語「密集特徵」及「隔離特徵」指代個別特徵彼此在半導體裝置結構上之相對近接性。密集特徵彼此在半導體裝置結構上可緊密近接，而隔離特徵彼此可間隔得較遠。半導體裝置結構亦可包括密集特徵過渡成隔離特徵之區。為方便起見，此過渡區在本文中被稱為所謂的「等密區」。等密區為半導體裝置結構之自陣列特徵過渡至輔助特徵之部分。陣列特徵在半導體裝置結構之主平面中實質上為一維特徵，諸如導電線(諸如，存取線(亦即，字線))或為二維特徵，諸如接點。

本發明之方法可利用具有至少一陣列圖案區及至少一衰減區之成像裝置以在半導體裝置結構上形成所要圖案。如圖1中所展示，成像裝置2可包括上面形成有輔助特徵6之基板4，該等輔助特徵6經組態以至少部分地使穿過其之輻射衰減。其他成像裝置2'、2"、2'''、2''''展示於圖2A、圖2B、圖3及圖13中。輔助特徵6可(例如)經組態以實質上阻擋穿過成像裝置2'、2"、2'''、2''''之輻射。輔助特徵6可由 使輻射衰減之光學不透明材料形成。如本文中所使用，術語「光學不透明」或其文法等效詞意謂且包括經組態以截獲(例如，吸收)成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''所曝露至之輻射的材料。成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''亦可包括成像特徵8，該等成像特徵8係由光學不透明材料或部分透射性材料形成。如本文中所使用，術語「部分透射性材料」或其文法等效詞意謂且包括當成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''在(例如)光微影製程期間曝露至選定波長或波長範圍之輻射時此輻射之一部分穿過的材料。以實例說明，部分透射性材料可包括(但不限於)鉬矽(MoSi)、鉬摻雜之氧化矽(MoSi_x O_y )、鉬摻雜之氮氧化矽(MoSi_x O_y N_z )、鉬摻雜之氮化矽、矽化鉬、氧化鉻(CrO)、氮氧化鉭矽(TaSiON)或其組合，其中「x」、「y」、「z」為大於零之數字。部分透射性材料可使大約6%、大約20%、大約30%或大約40%之輻射能夠穿過其，此取決於所選擇之材料。使6%或20%之輻射能夠穿過之部分透射性材料為此項技術中已知的。成像特徵8可與成像裝置2上之開放區域及輔助特徵6異相180°。如先前所描述，輔助特徵6可形成衰減區10且成像特徵8可形成陣列圖案區12。基板4可由對成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''待曝露至之波長或波長範圍之輻射為光學透明的材料形成。如本文中所使用，術語「光學透明」或其文法等效詞意謂且包括當成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''在(例如)光微影製程期間曝露至選定波長或波長範圍之輻射時實質上所有此輻射穿過的材料。以實例說明，光學透明 材料可為石英。在圖1至圖3及圖13中，用白色指示成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之使輻射穿過之區(由光學透明材料形成之彼等區)，用黑色指示成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之實質上阻擋輻射穿過之區(由光學不透明材料形成之彼等區)，且用灰色指示成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之至少部分地阻擋輻射穿過之區(輔助特徵6、像素化結構14或成像特徵8)。

在成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之一些實施例中，藉由用按輔助特徵6之厚度調配之材料形成輔助特徵6以部分地使輻射衰減，輔助特徵6至少部分地使輻射衰減。可基於輻射衰減材料之消光係數(k)來選擇輻射衰減材料以達成輻射之所要百分比的衰減(部分透射性)。輻射衰減材料可阻擋已知百分比之特定波長或波長範圍之輻射穿過衰減區10，而准許剩餘輻射穿過衰減區10。輻射衰減材料可為MoSi、MoSi_x O_y 、MoSi_x O_y N_z 、鉬摻雜之氮化矽、矽化鉬、CrO、TaSiON或其組合，其中「x」、「y」、「z」為大於零之數字。在一實施例中，輻射衰減材料為MoSi。以實例說明，輻射衰減材料可為經組態以阻擋6%之輻射或阻擋20%之輻射的MoSi。輻射衰減材料可藉由習知技術而形成於基板4上，諸如藉由化學氣相沈積(CVD)或物理氣相沈積(PVD)。輔助特徵6可藉由圖案化輻射衰減材料而由輻射衰減材料形成，諸如藉由使用本文中未詳細描述之習知光微影技術。用於使輻射有效衰減之輻射衰減材料之厚度可取決於成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''待曝露至之輻射之波 長或波長範圍且取決於輻射透射穿過成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之所要程度。以非限制性實例說明，若將自大約193 nm至大約248 nm之波長用作輻射，則輻射衰減材料之厚度可自大約50 nm至大約200 nm。

在成像裝置2'、2"之另一實施例中，衰減區10包括由滿足以下情形之材料形成的至少一像素化結構14：該材料對成像裝置2'、2"所曝露至之波長或波長範圍之輻射為光學不透明的、吸收性的(例如，非透射性)或部分透射性的，如圖2A及圖2B中所展示。像素化結構14可由複數個所謂的光學不透明材料「點」形成，該等點對於用於光微影製程中之光學系統顯現為如同灰度階。像素化結構14之該等點可按次解析度尺度形成，使得像素化結構14之該等點可小於用於光微影製程中之光學系統之解析度。輔助特徵6結合像素化結構14可控制成像裝置2'、2"之衰減區10中之輻射的透射。以實例說明，該光學不透明材料可為金屬材料，諸如鉻(Cr)、含鉻化合物、氮化鈦、鎢或其組合。輔助特徵6及像素化結構14可由與成像特徵8相同之材料形成。在一實施例中，輔助特徵6及像素化結構14係由鉻形成。該光學不透明材料可以自大約400 Å至大約800 Å之厚度形成。該光學不透明材料可藉由習知技術而形成於基板4上，諸如藉由CVD或PVD，此取決於所使用之材料。輔助特徵6及像素化結構14可藉由圖案化光學不透明材料而由光學不透明材料形成，諸如藉由使用本文中未詳細描述之習知光罩曝寫(photomask writing)技術。以實例說明， 可使用電子束曝寫器(e-beam writer)或基於雷射之曝光工具來圖案化光學不透明材料。

圖2A及圖2B中之輔助特徵6可相對於陣列圖案區12之成像特徵8按某一間距形成。然而，像素化結構14可相對於輔助特徵6及成像特徵8不按間距形成。衰減區10中之經圖案化之光學不透明材料可形成像素化結構14及輔助特徵6，如圖2A及圖2B中所展示。像素化結構14可位於個別輔助特徵6之間、定位成接近輔助特徵6(如圖2A中所展示)或接觸輔助特徵6(如圖2B中所展示)。當成像裝置2'、2"曝露至輻射時，像素化結構14及輔助特徵6可防止輻射穿過衰減區10。像素化結構14之間距可使光學系統將像素化結構14視為均勻衰減場。歸因於藉由輔助特徵6及像素化結構14之輻射之繞射，輻射可超出該區以藉由光學系統之透鏡捕獲。輻射之能量低於臨限位準(E₀ )，從而使光學系統將像素化結構14視為均勻衰減場。因此，輔助特徵6及像素化結構14可不形成(例如，印刷)於半導體裝置結構上，而陣列特徵形成於該半導體裝置結構上。

在其他實施例中，可形成成像裝置2'、2"，其中陣列圖案區12及衰減區10之相對大小不同。以實例說明，陣列圖案區12之大小可大於衰減區10之大小，或陣列圖案區12之大小可小於衰減區10之大小，如藉由圖1及圖3中之此等區之比較所展示。在一實施例中，相對於成像裝置2之衰減區10，對應於待形成於半導體裝置結構上之圖案之陣列圖案區12可較小，如圖1中所展示。由於衰減區10為大尺度 特徵，因此衰減區10可提供大尺度之輻射衰減。此外，歸因於衰減區10之相對大的區域，本發明之方法可比習知OPC方法易於實施。在另一實施例中，相對於衰減區10，成像裝置2'''之陣列圖案區12可較大，如圖3中所展示。然而，在兩個實施例中，陣列圖案區12及衰減區10可包括實質上按某一間距形成之特徵(輔助特徵6及成像特徵8)。因此，與大小較小且易受像差敏感性影響之習知輔助特徵相對比，本發明之成像裝置2、2'''之衰減區10可具有實質上降低之像差敏感性。

圖1至圖3中所展示之成像裝置2、2'、2"、2'''可用以形成半導體裝置結構上之陣列特徵，諸如線及空間之圖案。此外，類似於成像裝置2、2'、2"、2'''之成像裝置可用於形成半導體裝置結構上之不同圖案。為了形成該等圖案(其在以下更詳細描述)，成像裝置2、2'、2"、2'''可定位於上方具有光阻材料(圖中未展示)之基板4上方。光阻材料可為用於光微影製程中之習知材料，且因此在本文中不對其進行詳細描述。如本文中所使用，術語「基板」意謂且包括習知矽基板或具有半導體材料層之其他塊體基板。如本文所使用，術語「塊體基板」不僅包括矽晶圓，而且包括絕緣體上矽(SOI)基板、藍寶石上矽(SOS)基板、基底半導體底座上之矽之磊晶層，及其他半導體或光電材料，諸如矽鍺、鍺、砷化鎵或磷化銦。基板4可視情況在其上包括其他材料(圖中未展示)，諸如來自在半導體裝置結構之製造期間進行之先前動作的材料。基板4及光阻材料可形成 中間半導體裝置結構，陣列特徵待形成於該中間半導體裝置結構上。為簡單起見，在圖式中既不說明光阻材料亦不說明下伏材料(若存在)。

可使所要波長或波長範圍之輻射穿過成像裝置2、2'、2"、2'''中之每一者而導引於中間半導體裝置結構之光阻材料處。隨著輻射穿過成像裝置2、2'、2"、2'''中之每一者，成像裝置2、2'、2"、2'''中之陣列圖案區12及衰減區10可使輻射以不同方式透射穿過其，從而使成像裝置2、2'、2"、2'''中之每一者上之圖案轉印至上覆基板4之光阻材料。若到達光阻材料之輻射之強度大於臨限位準(E₀ )，則光阻材料可藉由輻射固化且隨後經顯影及移除，從而在光阻材料中產生對應於成像裝置2、2'、2"、2'''中之圖案的圖案。雖然本文中之各種實施例將光阻材料描述為正型光阻且將其顯影描述為正型顯影製程，但該光阻材料亦可為使用正型顯影製程(例如，TMAH)顯影之負型光阻或使用負型顯影製程(例如，溶劑用於未經曝露之區)顯影之正型光阻。以實例說明，輻射可透射穿過陣列圖案區12(穿過其之輻射大於E₀ )，且藉由衰減區10至少部分地衰減或實質上阻擋(穿過其之輻射小於E₀ )，此取決於用以形成衰減區10中之輔助特徵6或像素化結構14之材料。在顯影後，經圖案化之光阻材料可用作光罩以圖案化下伏材料(諸如，基板4)，從而在基板4之頂表面上產生陣列特徵。

本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''及方法可用於光微影製程中以在基板4上形成陣列特徵，其中陣列特徵係按均 勻間距形成。陣列特徵可為密集或隔離的。以實例說明，陣列特徵可為線及空間之圖案，諸如，(諸如)用於快閃記憶體之導電線(諸如，存取線(亦即，字線))之圖案。本發明之成像裝置2''''及方法亦可用以形成所關注之二維圖案，只要待形成之陣列特徵實質上係按某一間距形成且具有實質上相同之大小即可。以下詳細描述待使用本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''及方法形成之圖案的各種實例。為簡單起見，圖4及圖8中之每一者說明可使用成像裝置2、2'、2"、2'''形成之半導體裝置結構16、16'之頂表面。

圖4說明利用圖3之成像裝置2'''形成的具有線18及空間20之圖案的半導體裝置結構16。以實例說明，此圖案可用以產生「反及」(NAND)快閃記憶體裝置中之導電線(亦即，存取線，諸如字線)。如圖5中所展示，空中影像曲線(依據基板4上之位置的用以完全移除上覆基板4之光阻材料之輻射的相對強度)之模擬指示可形成(例如，印刷)均勻線18。強度臨限值為光阻材料之參數，且界定引發光阻材料之化學特性之充分改變所需的輻射量，使得可使光阻材料完全顯影。如先前所描述，光阻材料可為正型或負型，且可藉由正型顯影製程或負型顯影製程來顯影。用於光微影之模擬工具為此項技術中已知的，諸如可購自KLA-Tencor Corp.(Milpitas,CA)之PROLITH^TM 系統。如藉由圖5所證明，線18可展現良好之CDU及對比度。此外，正規化影像對數斜率(NILS)及CD沿線18可為均勻的(例如，不改變)。因此，成像裝置2'''之使用應實現對陣列特徵之CDU 之簡化控制，且可能不需要額外OPC。然而，若需要額外校正，則本發明之方法可結合習知OPC方法來使用。相比而言，在使用如圖6中所展示之成像裝置22(其具有具不同大小且未按某一間距形成之特徵24)之習知OPC方法中，空中影像曲線(圖7)指示未均勻地形成線且NILS及CD沿該等線改變。

圖8說明利用圖1之成像裝置2形成的具有線18及空間20之圖案的半導體裝置結構16'。此圖案可用以產生NAND快閃記憶體裝置中之導電線(例如，存取線，諸如字線)。如圖9中所展示，空中影像曲線指示可形成均勻線18。相比而言，在使用如圖10中所展示之成像裝置22'(其具有具不同大小之特徵24)之習知OPC方法中，空中影像曲線(圖11)指示未均勻地形成線。

圖2A及圖2B之包括像素化結構14之成像裝置2'、2"可用以形成圖4中所展示之半導體裝置結構16上之線18及空間20的圖案。如圖12中之劑量對清除量(dose-to-clear)曲線指示，當利用成像裝置2'、2"時，可形成均勻線。因此，可能不需要額外OPC。

亦可利用成像裝置2''''而將小的隔離特徵(諸如，接點)形成於半導體裝置結構上，如圖13及圖14中所展示。成像裝置2''''可包括衰減區10中之輔助特徵6及陣列圖案區12中之成像特徵8，其中輔助特徵6藉由輻射衰減材料26而彼此分離。陣列圖案區12中之成像特徵8可具有待形成於半導體裝置結構上之接點之圖案的圖案。衰減區10中之輔助特徵 6及陣列圖案區12中之成像特徵8可具有實質上相同之大小且實質上按某一間距形成。衰減區10之總面積可顯著大於陣列圖案區12之總面積。歸因於成像特徵8及輔助特徵6之實質上均勻之間距及大小，光學系統可在光微影期間將成像裝置2''''視為具有均勻場。儘管衰減區10中之輔助特徵6之大小及間距實質上與陣列圖案區12中之成像特徵8相同，但輔助特徵6不由光學系統形成，此係因為輻射衰減材料26使穿過其之輻射衰減。

在圖13中所說明之實施例中，習知正型顯影製程可用以形成隔離特徵。輔助特徵6可由部分透射性材料形成，成像特徵8可由光學透明材料(諸如，石英)形成，陣列圖案區12可由部分透射性材料(諸如，先前所描述之材料中之一者)形成，且輻射衰減材料26可由光學不透明材料形成。輻射之衰減可在成像裝置2''''之包括輔助特徵6之區中發生。在圖14中所說明之實施例中，習知負型顯影製程可用以形成隔離特徵。輔助特徵6及成像特徵8可由光學不透明材料形成，陣列圖案區12可由光學透明材料形成(諸如，石英)，且輻射衰減材料26可由部分透射性材料(諸如，先前所描述之材料中之一者)形成。

先前所描述之本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''及方法亦可用以形成包括複數個密集陣列特徵(圖中未展示)及複數個隔離陣列特徵(圖中未展示)之半導體裝置結構。該半導體裝置結構亦可包括半導體裝置結構自陣列特徵過渡至輔助特徵之等密區。在藉由習知方法形成此等半導體 裝置結構期間，該等過渡區通常展現陣列之邊緣處關於CDU、CD偏移及CD不對稱性之問題。然而，藉由利用本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''及方法，可減少或消除關於CDU、CD偏移及CD不對稱性之問題。

藉由在光微影製程中利用本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''，可對成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''之大的區進行單一衰減動作。因此，本發明之方法可比習知OPC方法易於實施。亦可在對現有設備及硬體進行少數修改之情況下在習知光微影製程中利用成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''。在習知OPC方法中，輻射可超出光學系統之透鏡，此情形導致高的像差敏感性。然而，藉由本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''及方法，實質上所有輻射在透鏡內，從而給出強健的像差效能。由於輔助特徵6係以與成像特徵8實質上相同之特徵大小及間距來形成，因此用於本發明之方法中之光學系統可易於對輔助特徵6成像，從而實現低的像差敏感性。此外，由於輔助特徵6跨越衰減區10係以週期性方法形成，因此輔助特徵6可由光學系統在光學上視為均勻場。因此，衰減區10之輔助特徵6可參與成像，即使對應特徵未形成於半導體裝置結構16、16'上。相比而言，在習知OPC方法中，光學系統並不在光學上辨識輔助特徵，此係因為此等輔助特徵係以次解析度尺度形成。在本發明之成像裝置2、2'、2"、2'''、2''''及方法中，與陣列圖案區12相對比，衰減區10可在光學上被視為灰度階。

結論

本發明之一實施例包括一種成像裝置。該成像裝置包含至少一陣列圖案區及至少一衰減區。至少一陣列圖案區中之複數個成像特徵及至少一衰減區中之複數個輔助特徵具有彼此實質上相同之大小且實質上按某一間距形成。

本發明之另一實施例包括一種形成一成像裝置之方法。該方法包含在基板上形成複數個成像特徵及複數個輔助特徵。該複數個成像特徵及該複數個輔助特徵具有彼此實質上相同之大小且具有實質上均勻之間距。

本發明之又一實施例包括一種形成一半導體裝置結構之方法，該方法包含經由一成像裝置使一光阻材料曝露至輻射。該成像裝置包含至少一陣列圖案區及至少一衰減區。至少一陣列圖案區中之特徵具有與至少一衰減區中之特徵實質上相同之大小且實質上按與至少一衰減區中之特徵相同之間距形成。移除光阻材料之部分以在光阻材料中形成一圖案。接著將該圖案轉印至該結構。

儘管本發明易受到各種修改及具有各種替代形式，但特定實施例已藉由實例在圖式中加以展示且已在本文中加以詳細描述。然而，本發明並不意欲限於所揭示之特定形式。更確切而言，本發明欲涵蓋屬於如藉由以下附加申請專利範圍及其法定等效物界定之本發明之範疇內的所有修改、等效物及替代方案。

2‧‧‧成像裝置

2'‧‧‧成像裝置

2"‧‧‧成像裝置

2'''‧‧‧成像裝置

2''''‧‧‧成像裝置

4‧‧‧基板

6‧‧‧輔助特徵

8‧‧‧成像特徵

10‧‧‧衰減區

12‧‧‧陣列圖案區

14‧‧‧像素化結構

16‧‧‧半導體裝置結構

16'‧‧‧半導體裝置結構

18‧‧‧線

20‧‧‧空間

22‧‧‧成像裝置

22'‧‧‧成像裝置

24‧‧‧特徵

26‧‧‧輻射衰減材料

圖1至圖3為根據本發明之實施例之成像裝置的自頂向下 之視圖；圖4為根據本發明之實施例的形成於半導體裝置結構上之圖案之側視圖；圖5為使用圖3之成像裝置產生之模擬劑量對清除量曲線(依據光阻厚度之相對輻射強度)；圖6為先前技術之成像裝置的自頂向下之視圖；圖7為使用圖6之成像裝置產生之模擬劑量對清除量(依據光阻厚度之相對輻射強度)曲線圖；圖8為根據本發明之實施例的形成於半導體裝置結構上之圖案之側視圖；圖9為使用圖1之成像裝置產生之模擬劑量對清除量(依據光阻厚度之相對輻射強度)曲線圖；圖10為先前技術之成像裝置的自頂向下之視圖；圖11為使用圖10之成像裝置產生之模擬劑量對清除量(依據光阻厚度之相對輻射強度)曲線圖；圖12為使用圖2A及圖2B之成像裝置產生之模擬劑量對清除量(依據光阻厚度之相對輻射強度)曲線圖；及圖13及圖14為根據本發明之實施例之成像裝置的自頂向下之視圖。

2‧‧‧成像裝置

4‧‧‧基板

6‧‧‧輔助特徵

8‧‧‧成像特徵

10‧‧‧衰減區

12‧‧‧陣列圖案區

Claims (23)

1. 一種成像裝置，其包含：包含複數個成像特徵之至少一陣列圖案區及包含複數個輔助特徵之至少一衰減區，其中該複數個成像特徵及該複數個輔助特徵具有彼此實質上相同之大小且實質上按某一間距形成。
2. 如請求項1之成像裝置，其中該至少一陣列圖案區包含一光學透明材料及一光學不透明或部分透射性材料之一圖案。
3. 如請求項1之成像裝置，其中該至少一衰減區包含由一光學不透明材料或一輻射衰減材料形成之該複數個輔助特徵。
4. 如請求項1之成像裝置，其中該至少一陣列圖案區之一總面積大於該至少一衰減區之一總面積。
5. 如請求項1之成像裝置，其中該至少一衰減區之一總面積大於該至少一陣列圖案區之一總面積。
6. 如請求項1之成像裝置，其進一步包含至少一像素化結構。
7. 如請求項6之成像裝置，其中該至少一像素化結構中之一像素化結構接觸該複數個成像特徵中之一成像特徵。
8. 如請求項6之成像裝置，其中該至少一像素化結構中之一像素化結構定位成接近該複數個成像特徵中之一成像特徵。
9. 一種形成一成像裝置之方法，其包含： 在一基板上形成複數個成像特徵及複數個輔助特徵，其中該複數個成像特徵及該複數個輔助特徵係形成為具有彼此實質上相同之大小且具有一實質上均勻之間距。
10. 如請求項9之方法，其中在一基板上形成複數個成像特徵及複數個輔助特徵包含：由一光學不透明材料或一部分透射性材料形成該複數個成像特徵。
11. 如請求項9之方法，其中在一基板上形成複數個成像特徵及複數個輔助特徵包含由一光學不透明材料或一輻射衰減材料形成該複數個輔助特徵。
12. 如請求項9之方法，其進一步包含在該基板上形成複數個像素化結構。
13. 如請求項12之方法，其中在該基板上形成複數個像素化結構包含在該複數個輔助特徵中之鄰近輔助特徵之間形成該複數個像素化結構中之每一像素化結構。
14. 如請求項12之方法，其中在該基板上形成複數個像素化結構包含形成接觸該複數個輔助特徵中之一各別輔助特徵之該複數個像素化結構中之每一像素化結構。
15. 一種形成一半導體裝置結構之方法，其包含：經由一成像裝置使一光阻材料曝露至輻射，該成像裝置包含：至少一陣列圖案區及至少一衰減區，其中該至少一陣列圖案區中之特徵具有與該至少一衰減區中之特徵實質上相同之大小且實質上按與該至少一衰減區中之特徵相同之間距來形成； 移除該光阻材料之部分以在該光阻材料中形成一圖案；及將該光阻材料中之該圖案轉印至該結構。
16. 如請求項15之方法，其中移除該光阻材料之部分以在該光阻材料中形成一圖案包含：移除該光阻材料之曝露至高於一臨限位準之輻射的部分。
17. 如請求項15之方法，其中移除該光阻材料之部分以在該光阻材料中形成一圖案包含：移除該光阻材料之未曝露至輻射之部分。
18. 如請求項15之方法，其中經由一成像裝置使一光阻材料曝露至輻射包含：經由該至少一陣列圖案區且經由該至少一衰減區使該光阻材料曝露至不同量之輻射。
19. 如請求項15之方法，其中經由一成像裝置使一光阻材料曝露至輻射包含：經由該至少一陣列圖案區使該光阻材料曝露至一較高百分比之該輻射，且經由該至少一衰減區使該光阻材料曝露至一較低百分比之該輻射。
20. 如請求項15之方法，其中將該光阻材料中之該圖案轉印至該結構包含：形成陣列特徵而不形成對應於該至少一衰減區之該等特徵的額外特徵。
21. 如請求項15之方法，其中該成像裝置進一步包含至少一像素化結構。
22. 如請求項15之方法，其中將該光阻材料中之該圖案轉印至該結構包含：形成線及空間之一圖案。
23. 如請求項15之方法，其中將該光阻材料中之該圖案轉印至該結構包含：形成接點。