TWI465862B - 光罩及其圖案配置方法與曝光方法 - Google Patents

Description

光罩及其圖案配置方法與曝光方法

本發明是有關於一種光罩及其圖案配置方法與曝光方法，且特別是有關於一種由幾何圖案規律排列的光罩及其圖案配置方法與曝光方法。

隨著半導體技術的不斷進步，各式半導體元件不斷推陳出新。在半導體元件的製造過程中，曝光、顯影製程是相當重要的步驟。

在曝光的製程中，採用光罩來遮蔽能量光線照射於基材上的光阻層，使得光阻層能夠進行圖案化顯影。在一些情況下，半導體元件的曝光製程必須分段進行。將多次的曝光結果銜接後，形成完整的曝光圖案。然而，在曝光過程中，光罩移動誤差、光罩對準誤差或能量光線的繞射都有可能影響曝光結果銜接的精準度。如何精準地銜接多次曝光結果已成為目前半導體技術的一項瓶頸。

本發明係有關於一種光罩及其圖案配置方法與曝光方法，其利用圖案的選擇搭配曝光的重疊技術，使得光罩在重複曝光時，可以順利銜接圖案。

根據本發明之一方面，提出一種光罩之圖案配置方法。光罩之圖案配置方法包括以下步驟。將數個幾何圖案以數行排列於一基板。排列於奇數行之幾何圖案的排列方 式相似，排列於偶數行之幾何圖案的排列方式相似。選取二奇數行或二偶數行為一第一邊界行及一第二邊界行。於第一邊界行及第二邊界行之各個對應處，僅挑選第一邊界行或第二邊界行配置一個幾何圖案。

根據本發明之另一方面，提出一種光罩之曝光方法。光罩之曝光方法包括以下步驟。提供一光罩。光罩包括一基板及數個幾何圖案。此些幾何圖案以數行排列於基板。排列於奇數行之幾何圖案的排列方式相似，排列於偶數行之幾何圖案的排列方式相似。光罩具有一第一邊界行及一第二邊界行。第一邊界行及第二邊界行之各個對應處，僅有第一邊界行或第二邊界行配置一個幾何圖案。以光罩重複曝光一基材。光罩之第一邊界行至少部份重疊於光罩前次曝光之第二邊界行之區域。

根據本發明之再一方面，提出一種光罩。光罩包括一基板及數個幾何圖案。此些幾何圖案以數行排列於基板上。排列於奇數行之幾何圖案的排列方式相似，排列於偶數行之幾何圖案的排列方式相似。光罩具有一第一邊界行及一第二邊界行。第一邊界行及第二邊界行之各個對應處，僅有第一邊界行或第二邊界行配置一個幾何圖案。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉各種實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下係提出各種實施例進行詳細說明，其利用圖案的 選擇搭配曝光之重疊技術，使得光罩在重複曝光時，可以順利銜接圖案。然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略部份元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

第一實施例

請參照第1~3圖，第1圖繪示光罩100之圖案配置方法的流程圖，第2~3圖繪示第1圖之各步驟的示意圖。在進行光罩100之圖案配置時，首先需考慮到欲曝光圖案900的排列方式。如第2圖所示，在步驟S101中，將數個幾何圖案120以數行排列於一基板110。排列於奇數行之幾何圖案120的排列方式相似。如第2圖所示，第C1、C3、C5、C7、C9、C11、C13行之幾何圖案120皆排列於第R2、R4列。排列於偶數行之幾何圖案120的排列方式相似。如第2圖所示，第C2、C4、C6、C8、C10、C12行之幾何圖案120皆排列於第R1、R3列。

此些幾何圖案120實質上相同，且以相同之方式規則地重複排列成一張大尺寸的欲曝光圖案900。

然而，曝光機之尺寸通常較小，因此設計者通常將欲曝光圖案900做適當的切割，而設計一較小尺寸的光罩100。光罩100在重複曝光過程中進行圖案的銜接，以銜接成大尺寸的欲曝光圖案900。

如第2圖所示，相鄰兩行之幾何圖案120之間距D120小於各個幾何圖案120之寬度W120。也就是說，相鄰兩行的範圍將形成重疊區域。以第C2及C3行為例，第C2行 的範圍A2與第C3行的範圍A3形成重疊區域。但由於第C2行之幾何圖案120位於第R1、R3列，第C3行的幾何圖案120位於第R2、R4行，故第C2行之幾何圖案120不會重疊於第C3行之幾何圖案120。

設計者將欲曝光圖案900做切割時，由於任何相鄰兩行的範圍將形成重疊區域，因此任何的直接切割方式都會切割到部份的幾何圖案120。被切割的幾何圖案120在後續銜接時，容易產生銜接不良的問題。本實施例透過以下步驟進行圖案配置，以改善銜接不良的問題。

在步驟S102中，選取二奇數行或二偶數行(例如是第C3及C9行)為一第一邊界行E11及一第二邊界行E12。

在步驟S103中，於第一邊界行E11及第二邊界行E12之各個對應處，僅挑選第一邊界行E11或第二邊界行E12配置一個幾何圖案120。舉例來說，如第2圖所示，第一邊界行E11及第二邊界行E12有兩個對應處，分別是第R2及R4列之處。在第R2列之對應處，僅挑選第一邊界行E11來配置一個幾何圖案120，而不在第二邊界行E12配置任何幾何圖案120。在第R4列之對應處，僅挑選第二邊界行E12配置一個幾何圖案120，而不在第一邊界行E11配置任何幾何圖案120。

在本實施例中，第一邊界行E11及第二邊界行E12之所有對應處，隨機挑選第一邊界行E11或第二邊界行E12配置幾何圖案120，而不是僅在第一邊界行E11配置幾何圖案120，也不是僅在第二邊界行E12配置幾何圖案120。

並且，第一邊界行E11所配置的幾何圖案120是完整 的圖案，且第二邊界行E12所配置的幾何圖案120是完整的圖案。因此在重複曝光過程中，無須針對單一個幾何圖案120進行銜接，而不會產生銜接不良的問題。

如第3圖所示，透過上述圖案配置方法所形成之光罩100包括一基板110及數個幾何圖案120。此些幾何圖案120以數行排列於基板110上，排列於奇數行之幾何圖案120的排列方式相似，排列於偶數行幾何圖案120的排列方式相似。其中，第一邊界行E11及第二邊界行E12之各個對應處，僅有第一邊界行E11或第二邊界行E12配置一個幾何圖案。

請參照第4圖，其繪示光罩100之曝光方法的流程圖。採用上述圖案配置所形成之光罩100搭配重疊曝光的技術即可順利銜接出完整的大尺寸曝光圖案。

在步驟S201中，如第3圖所示，提供光罩100。幾何圖案120所在空白區域係為透光區，幾何圖案120以外的斜線區域則為非透光區。光罩100在進行透光時，能量光線可以穿透幾何圖案120，以使幾何圖案120轉印至欲曝光之基材上。

請參照第5圖，其繪示以光罩100進行重疊曝光之示意圖。在步驟S202中，以光罩100重複曝光基材。如第5圖所示，從左至右，第一次曝光之光罩100以實線表示，第二次曝光之光罩100以虛線表示，第三次曝光之光罩100以實線表示，第四次曝光之光罩100以虛線表示，依此類推。光罩100第二次曝光的第一邊界行E11重疊於光罩100第一次曝光之第二邊界行E12之區域，光罩100第三次曝 光的第一邊界行E11重疊於光罩100第二次曝光之第二邊界行E12之區域，光罩100第四次曝光的第一邊界行E11重疊於光罩100第三次曝光之第二邊界行E12之區域，依此類推。

透過上述圖案配置技術與重疊曝光之技術，即使在曝光對準上有所誤差，每一次曝光所呈現的幾何圖案120皆為完整的圖案，沒有單一幾何圖案120銜接誤差問題。此外，光罩100進行曝光時，在銜接處容易產生圓化(rounding)的現象，透過上述圖案配置技術與重疊曝光的技術，也不會因圓化現象造成任何問題。

第二實施例

請參照第6~7圖，其繪示第1圖之各步驟的另一示意圖。本實施例之光罩200及其圖案配置方法與曝光方法與第一實施例之光罩及其圖案配置方法與曝光方法不同之處在於步驟S103之幾何圖案120的挑選方式，其餘相同之處不再重複敘述。

在步驟S103中，於第一邊界行E11及第二邊界行E12之所有對應處，皆挑選第一邊界行E11配置幾何圖案120。舉例來說，如第6圖所示，第一邊界行E11及第二邊界行E12有兩個對應處，分別是第R2及R4列之處。在第R2列之對應處，僅挑選第一邊界行E11配置一個幾何圖案120，而不在第二邊界行E12配置任何幾何圖案120。在第R4列之對應處，僅挑選第一邊界行E11配置一個幾何圖案120，而不在第二邊界行E11配置任何幾何圖案120。

如第6圖所示，第二邊界行E12之所有幾何圖案120均未被挑選。光罩200之邊界可以縮小至第C8行之範圍。

請參照採用上述圖案配置所形成之光罩200搭配重疊曝光的技術即可順利銜接出完整的大尺寸欲曝光圖案900。如第8圖所示，從左至右，第一次曝光之光罩200以實線表示，第二次曝光之光罩200以虛線表示，第三次曝光之光罩200以實線表示，第四次曝光之光罩200以虛線表示，依此類推。光罩200第二次曝光的第一邊界行E11部份重疊於光罩200第一次曝光之第二邊界行E12之區域，光罩200第三次曝光的第一邊界行E11部份重疊於光罩200第二次曝光之第二邊界行E12之區域，光罩200第四次曝光的第一邊界行E11部份重疊於光罩200第三次曝光之第二邊界行E12之區域，依此類推。

本實施例皆挑選第一邊界行E11配置幾何圖案120，不僅可以使光罩200之尺寸縮小，並且可以縮減重覆曝光的重疊範圍。

綜上所述，雖然本發明已以各種實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。

100、200‧‧‧光罩

110‧‧‧基板

120‧‧‧幾何圖案

900‧‧‧欲曝光圖案

A2、A3‧‧‧範圍

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13‧‧‧行

D120‧‧‧間距

E11‧‧‧第一邊界行

E12‧‧‧第二邊界行

R1、R2、R3、R4‧‧‧列

S101、S102、S103、S201、S202‧‧‧流程步驟

W120‧‧‧寬度

第1圖繪示光罩之圖案配置方法的流程圖。

第2~3圖繪示第1圖之各步驟的示意圖。

第4圖繪示光罩之曝光方法的流程圖。

第5圖繪示以光罩進行重疊曝光之示意圖。

第6~7圖繪示第1圖之各步驟的另一示意圖。

第8圖繪示以光罩進行重疊曝光之示意圖。

100‧‧‧光罩

110‧‧‧基板

120‧‧‧幾何圖案

900‧‧‧欲曝光圖案

A2、A3‧‧‧範圍

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13‧‧‧行

D120‧‧‧間距

E11‧‧‧第一邊界行

E12‧‧‧第二邊界行

R1、R2、R3、R4‧‧‧列

W120‧‧‧寬度

Claims (15)

1. 一種光罩之圖案配置方法，包括：將複數個幾何圖案以複數行排列於一基板，排列於奇數行之該些幾何圖案的排列方式相似，排列於偶數行之該些幾何圖案的排列方式相似，其中相鄰兩行的範圍係形成重疊區域；選取二奇數行或二偶數行為一第一邊界行及一第二邊界行；以及於該第一邊界行及該第二邊界行之各個對應處，僅挑選該第一邊界行或該第二邊界行配置一個幾何圖案。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光罩之圖案配置方法，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，皆挑選該第一邊界行配置該些幾何圖案。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光罩之圖案配置方法，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，隨機挑選該第一邊界行或該第二邊界行配置該些幾何圖案。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光罩之圖案配置方法，其中該些幾何圖案實質上相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光罩之圖案配置方法，其中相鄰行之該些幾何圖案之間距小於各該幾何圖案之寬度。
6. 一種光罩之曝光方法，包括：提供一光罩，該光罩包括一基板及複數個幾何圖案，該些幾何圖案以複數行排列於該基板，排列於奇數行之該 些幾何圖案的排列方式相似，排列於偶數行之該些幾何圖案的排列方式相似，其中相鄰兩行的範圍係形成重疊區域，該光罩具有一第一邊界行及一第二邊界行，該第一邊界行及該第二邊界行之各個對應處，僅有該第一邊界行或該第二邊界行配置一個幾何圖案；以及以該光罩重複曝光一基材，該光罩之該第一邊界行至少部份重疊於該光罩前次曝光之該第二邊界行之區域。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光罩之曝光方法，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，皆挑選該第一邊界行配置該些幾何圖案。
8. 如申請專利範圍第6項所述之光罩之曝光方法，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，隨機地由該第一邊界行或該第二邊界行配置該些幾何圖案。
9. 如申請專利範圍第6項所述之光罩之曝光方法，其中該些幾何圖案實質上相同。
10. 如申請專利範圍第6項所述之光罩之曝光方法，其中相鄰行之該些幾何圖案之間距小於各該幾何圖案之寬度。
11. 一種光罩，包括：一基板；以及複數個幾何圖案，該些幾何圖案以複數行排列於該基板上，排列於奇數行之該些幾何圖案的排列方式相似，排列於偶數行之該些幾何圖案的排列方式相似，其中相鄰兩行的範圍係形成重疊區域；其中，該光罩具有一第一邊界行及一第二邊界行，該 第一邊界行及該第二邊界行之各個對應處，僅有該第一邊界行或該第二邊界行配置一個幾何圖案。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光罩，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，皆挑選該第一邊界行配置該些幾何圖案。
13. 如申請專利範圍第11項所述之光罩，其中於該第一邊界行及該第二邊界行之所有對應處，隨機地由該第一邊界行或該第二邊界行配置該些幾何圖案。
14. 如申請專利範圍第11項所述之光罩，其中該些幾何圖案實質上相同。
15. 如申請專利範圍第11項所述之光罩，其中相鄰行之該些幾何圖案之間距小於各該幾何圖案之寬度。