TWI576672B - 光罩組及使用該光罩組的微影製程 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光罩,且特別是有關於一種用於雙重曝光(Double Exposure,DE)的光罩組。
微影製程(photolithography process)是整個半導體製程中很關鍵的一個程序,而如何把關鍵尺寸(critical dimension)進一步縮小將是所有研發人員須持續面對的挑戰。在圖案微縮(pattern shrinkage)的挑戰中,已有多種先前技術相繼地被提出,例如雙重曝光(DE)、雙重微影蝕刻(Litho-Etch Litho-Etch,LELE)、遠紫外光微影(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)、自對準雙重圖案化(Self-Alignment Double Patterning,SADP)、負調顯影(Negative-Tone Development,NTD)、定向自我組裝(Directed Self-Assembly,DSA)等方式。由於目前遠紫外光微影(EUVL)所需的光源功率(power)尚未提升至可量產的狀態,而定向自我組裝(DSA)所需的材料尚在研發階段,因此,現行半導體製程多半仰賴
多重圖案化(Multi Pattering)的技術以縮小關鍵尺寸。舉例而言,雙重曝光(DE)搭配負調顯影(NTD)的製程技術能夠有效縮小接觸窗(Contact Hole)尺寸。
微影製程的挑戰除了圖形的微縮之外,製程裕度(Process Window)的提升亦是該製程能否導入量產的另一個關鍵因素。一般而言,良好的光罩圖案設計對於製程裕度的提升有絕對的幫助。承上述,在雙重曝光(DE)搭配負調顯影(NTD)的製程技術中,如何透過適當的光罩圖案設計來提升製程裕度,為目前研發人員企圖解決的問題之一。
本發明提供一種光罩組,其可提升微影製程的製程裕度。
本發明提供一種微影製程,其具有良好的製程裕度。
本發明的光罩組用以對一負型顯影光阻層進行雙重曝光,此光罩組包括一第一光罩以及一第二光罩。第一光罩包括多個彼此平行排列的第一主要圖案、多個第一次解析輔助圖案(sub-resolution assistant feature,SRAF)以及多個第二次解析輔助圖案,第二次解析輔助圖案彼此分離設置於第一主要圖案的一側,第一次解析輔助圖案彼此分離設置於第一主要圖案與第二次解析輔助圖案之間,且第一主要圖案的延伸方向平行於第二次解析輔助圖案的延伸方向。第二光罩包括多個彼此平行排列的第二主要圖案,當第一光罩與第二光罩置於負型顯影光阻層上方的一
預定位置以分別進行曝光時,第二主要圖案與第一主要圖案交錯,且第二主要圖案與第一次解析輔助圖案重疊。
本發明的微影製程包括下列步驟。首先,提供前述的光罩組。接著,分別以第一光罩以及第二光罩為罩幕,對負型顯影光阻層進行二次的曝光。之後,對負型顯影光阻層進行顯影。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於前述的預定位置以分別進行曝光時,第一主要圖案的延伸方向垂直於第二主要圖案的延伸方向。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於前述的預定位置以分別進行曝光時,第一次解析輔助圖案的延伸方向平行於第二主要圖案的延伸方向。
在本發明的一實施例中,上述的第一次解析輔助圖案的排列間距與第二主要圖案的排列間距相同。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於預定位置以分別進行曝光時,第二次解析輔助圖案不與第一主要圖案以及第二主要圖案重疊。
在本發明的一實施例中,上述的第二光罩可進一步包括多個第三次解析輔助圖案以及多個第四次解析輔助圖案,第四次解析輔助圖案彼此分離設置於第二主要圖案的一側,第三次解析輔助圖案彼此分離設置於第二主要圖案與第四次解析輔助圖案之間,且第二主要圖案的延伸方向平行於第四次解析輔助圖案的延伸方向。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於預定位置以分別進行曝光時,第三次解析輔助圖案的延伸方向平行於第一主要圖案的延伸方向。
在本發明的一實施例中,上述的第三次解析輔助圖案的排列間距與第一主要圖案的排列間距相同。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於預定位置以分別進行曝光時,各個第三次解析輔助圖案分別設置於相鄰二第一主要圖案之間,且第三次解析輔助圖案不與第一主要圖案重疊。
在本發明的一實施例中,當第一光罩與第二光罩置於預定位置以分別進行曝光時,第四次解析輔助圖案不與第一主要圖案以及第二主要圖案重疊。
基於上述,由於本發明採用第一次解析輔助圖案與第二次解析輔助圖案之設計,因此本發明可以改善微影製程的製程裕度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
M1、M1’‧‧‧第一光罩
M2、M2’‧‧‧第二光罩
PR‧‧‧負型顯影光阻層
P‧‧‧預定位置
110‧‧‧第一主要圖案
120‧‧‧第一次解析輔助圖案
130‧‧‧第二次解析輔助圖案
210‧‧‧第二主要圖案
220‧‧‧第三次解析輔助圖案
230‧‧‧第四次解析輔助圖案
圖1是依照本發明第一實施例的微影製程的示意圖。
圖2A與圖2B分別是第一實施例中第一光罩與第二光罩的上
視圖。
圖3是將第一實施例的第一光罩與第二光罩置於負型顯影光阻層上方的預定位置以分別進行曝光時,二光罩相對關係的示意圖。
圖4A與圖4B是經由不同的光罩設計對負型顯影光阻層經過曝光顯影後所形成的圖案化光阻層的示意圖。
圖5是將第二實施例的第一光罩與第二光罩置於負型顯影光阻層上方的預定位置以分別進行曝光時,二光罩相對關係的示意圖。
圖6A與圖6B是經由不同的光罩設計對負型顯影光阻層經過曝光顯影後所形成的圖案化光阻層的示意圖。
【第一實施例】
圖1是依照本發明第一實施例的微影製程的示意圖。請參照圖1,本實施例的微影製程包括下列步驟。首先,提供包含第一光罩M1與第二光罩M2的光罩組。接著,分別以第一光罩M1以及第二光罩M2為罩幕對一負型顯影光阻層PR進行二次的曝光。此處,本實施例可先採用第一光罩M1為罩幕對負型顯影光阻層PR進行第一次的曝光,再採用第二光罩M2為罩幕對負型顯影光阻層PR進行第二次的曝光;或者,可先採用第二光罩M2為罩幕對負型顯影光阻層PR進行第一次的曝光,再採用第一光罩M1
為罩幕對負型顯影光阻層PR進行第二次的曝光。換言之,本實施例不限定第一光罩M1與第二光罩M2的使用順序。在本實施例中,負型顯影光阻層PR例如是形成於晶圓W或是其他基材上。通常,負型顯影光阻層PR會覆蓋於待圖案化的導電或介電薄膜上。在完成重覆曝光之後,對此負型顯影光阻層PR進行顯影。舉例而言,前述的顯影例如為負調顯影。
為了使微影製程中所採用的光罩在其邊緣處保有良好的曝光解析度,進而改善微影製程的製程裕度,本實施例於第一光罩M1與第二光罩M2上採用了特殊設計的解析輔助圖案(sub-resolution assistant feature,SRAF)。以下將搭配圖2A、圖2B以及圖3至圖4針對第一光罩M1與第二光罩M2做詳細之描述。
圖2A與圖2B分別是第一實施例中第一光罩與第二光罩的上視圖,圖3是將第一實施例的第一光罩與第二光罩置於負型顯影光阻層上方的預定位置以分別進行曝光時,二光罩相對關係的示意圖。
請參照圖2A與圖2B,本實施例的第一光罩M1包括多個彼此平行排列的第一主要圖案110、多個第一次解析輔助圖案120以及多個第二次解析輔助圖案130。如圖2A與圖2B所示,第二次解析輔助圖案130彼此分離設置於第一主要圖案110的至少一側,而第一次解析輔助圖案120彼此分離設置於第一主要圖案110與第二次解析輔助圖案130之間,且第一主要圖案110的延伸方向平行於第二次解析輔助圖案140的延伸方向。舉例而言,第
一次解析輔助圖案120與第二次解析輔助圖案130通常是分佈於第一主要圖案110的外圍,以強化第一光罩M1在其邊緣處的曝光解析度。此外,第二光罩M2至少包括多個彼此平行排列的第二主要圖案210。
請參照圖1至圖3,當第一光罩M1與第二光罩M2置於負型顯影光阻層PR上方的一預定位置P(繪示於圖1)以分別進行曝光時,而第二主要圖案210與第一主要圖案110交錯,且第二主要圖案210可與第一次解析輔助圖案120重疊。如圖3所示,第一次解析輔助圖案120與第二主要圖案210的重疊面積即為第一次解析輔助圖案120本身的面積。此外,第一次解析輔助圖案130的排列間距與第二主要圖案210的排列間距相同。
如圖3所示,當第一光罩M1與第二光罩M2被置於前述的預定位置P以分別進行兩次的曝光時,第一主要圖案110的延伸方向例如是垂直於第二主要圖案210的延伸方向。第一次解析輔助圖案120的延伸方向例如是平行於第二主要圖案210的延伸方向。此外,第二次解析輔助圖案130不與第一主要圖案110以及第二主要圖案210重疊。
除了第二主要圖案210之外,第二光罩M2可進一步包括多個第三次解析輔助圖案220以及多個第四次解析輔助圖案230,第四次解析輔助圖案230彼此分離設置於第二主要圖案210的一側,第三次解析輔助圖案220彼此分離設置於第二主要圖案210與第四次解析輔助圖案之間230,且第二主要圖案210的延伸
方向平行於第四次解析輔助圖案230的延伸方向。舉例而言,第三次解析輔助圖案220與第四次解析輔助圖案230通常是分佈於第二主要圖案210的外圍,以強化第二光罩M2在其邊緣處的曝光解析度。
如圖3所示,當第一光罩M1與第二光罩M2被置於前述的預定位置P以分別進行兩次的曝光時,第三次解析輔助圖案220的延伸方向平行於第一主要圖案110的延伸方向,且第三次解析輔助圖案220的排列間距與第一主要圖案110的排列間距相同。各個第三次解析輔助圖案220分別設置於相鄰二第一主要圖案110之間,且第三次解析輔助圖案220不與第一主要圖案110重疊。此外,第四次解析輔助圖案230不與第一主要圖案110以及第二主要圖案210重疊。
在前述的第一實施例中,同時使用第一次解析輔助圖案120與第二次解析輔助圖案130可以明顯地改善第一光罩M1與第二光罩M2在其邊緣處的曝光解析度,以下將搭配圖4進行詳細的說明。
圖4A與圖4B是經由不同的光罩設計對負型顯影光阻層經過曝光顯影後所形成的圖案化光阻層的示意圖。請參照圖4A與圖4B,在第一實施例中,第一光罩具有第一主要圖案、第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案,而第二光罩具有第二主要圖案、第三次解析輔助圖案以及第四次解析輔助圖案;在比較例1中,第一光罩僅具有第一主要圖案以及第二次解析輔助圖案,而
第二光罩僅具有第二主要圖案以及第四次解析輔助圖案;在比較例2中,第一光罩僅具有第一主要圖案以及第一次解析輔助圖案,而第二光罩僅具有第二主要圖案以及第三次解析輔助圖案。
從圖4A與圖4B可知,在比較例1與比較例2中,圖案化光阻層在對應於光罩邊緣處(圖中左側邊緣)的解析度不佳。反觀第一實施例,由於第一次解析輔助圖案、第二次解析輔助圖案、第三次解析輔助圖案以及第四次解析輔助圖案的設計,光罩邊緣處(圖中左側邊緣)的曝光解析度可獲得明顯的改善。
從圖4A與圖4B可清楚得知,不論是在最佳對焦位置或者是在偏離最佳對焦位置60奈米處,採用本實施例之第一光罩與第二光罩的微影製程具有十分良好的製程裕度。
【第二實施例】
圖5是將第二實施例的第一光罩與第二光罩置於負型顯影光阻層上方的預定位置以分別進行曝光時,二光罩相對關係的示意圖。請參照圖5,本實施例的第一光罩M1’以及第二光罩M2’與第一實施例的第一光罩M1以及第二光罩M2(繪示於圖3)類似,二者主要差異之處在於:本實施例中的第一主要圖案110與第二主要圖案210的重疊位置不同,且第二光罩M2’上僅具有第二主要圖案210。
圖6A與圖6B是經由不同的光罩設計對負型顯影光阻層經過曝光顯影後所形成的圖案化光阻層的示意圖。請參照圖6A與
圖6B,在第二實施例中,第一光罩具有第一主要圖案、第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案,而第二光罩僅具有第二主要圖案;在比較例1中,第一光罩僅具有第一主要圖案以及第二次解析輔助圖案,而第二光罩僅具有第二主要圖案;在比較例2中,第一光罩僅具有第一主要圖案以及第一次解析輔助圖案,而第二光罩僅具有第二主要圖案。
從圖6A與圖6B可知,在比較例3與比較例4中,圖案化光阻層在對應於光罩邊緣處的解析度不佳。反觀第二實施例,由於第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案的設計,光罩邊緣處的曝光解析度可獲得明顯的改善。
從圖6A與圖6B可清楚得知,不論是在最佳對焦位置或者是在偏離最佳對焦位置60奈米處,採用本實施例之第一光罩與第二光罩的微影製程具有十分良好的製程裕度。
值得注意的是,本發明不限定第一光罩與第二光罩上第一、第二主要圖案的設計型態,此領域具有通常知識者可依據實際設計需求更動第一、第二主要圖案。
雖然本發明已以實施例揭露如上,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,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
M1‧‧‧第一光罩
M2‧‧‧第二光罩
110‧‧‧第一主要圖案
120‧‧‧第一次解析輔助圖案
130‧‧‧第二次解析輔助圖案
220‧‧‧第三次解析輔助圖案
Claims (9)
- 一種光罩組,用以對一負型顯影光阻層進行雙重曝光,該光罩組包括:一第一光罩,包括多個彼此平行排列的第一主要圖案、多個第一次解析輔助圖案以及多個第二次解析輔助圖案,該些第二次解析輔助圖案彼此分離設置於該第一主要圖案的一側,該些第一次解析輔助圖案彼此分離設置於該第一主要圖案與該些第二次解析輔助圖案之間,且該些第一主要圖案的延伸方向平行於該些第二次解析輔助圖案的延伸方向;以及一第二光罩,包括多個彼此平行排列的第二主要圖案、多個第三次解析輔助圖案以及多個第四次解析輔助圖案,該些第四次解析輔助圖案彼此分離設置於該第二主要圖案的一側,該些第三次解析輔助圖案彼此分離設置於該第二主要圖案與該些第四次解析輔助圖案之間,且該些第二主要圖案的延伸方向平行於該些第四次解析輔助圖案的延伸方向,當該第一光罩與該第二光罩置於負型顯影光阻層上方的一預定位置以分別進行曝光時,該些第二主要圖案與該些第一主要圖案交錯,且該些第二主要圖案與該些第一次解析輔助圖案重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,該些第一主要圖案的延伸方向垂直於該些第二主要圖案的延伸方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該 第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,該些第一次解析輔助圖案的延伸方向平行於該些第二主要圖案的延伸方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,其中該些第一次解析輔助圖案的排列間距與該些第二主要圖案的排列間距相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,該些第二次解析輔助圖案不與該些第一主要圖案以及該些第二主要圖案重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,該些第三次解析輔助圖案的延伸方向平行於該些第一主要圖案的延伸方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,其中該些第三次解析輔助圖案的排列間距與該些第一主要圖案的排列間距相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,各該第三次解析輔助圖案分別設置於相鄰二第一主要圖案之間,且該些第三次解析輔助圖案不與該些第一主要圖案重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的光罩組,當該第一光罩與該第二光罩置於該預定位置以分別進行曝光時,該些第四次解析輔助圖案不與該些第一主要圖案以及該些第二主要圖案重疊。
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TW201636736A TW201636736A (zh) | 2016-10-16 |
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TWI703619B (zh) * | 2020-01-22 | 2020-09-01 | 華邦電子股份有限公司 | 半導體元件及其製造方法 |
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WO2014111098A1 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method of lithographically transferring a pattern on a light sensitive surface and illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus |
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-
2015
- 2015-04-13 TW TW104111801A patent/TWI576672B/zh active
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