TWI789405B - 光罩 - Google Patents

Abstract

一種光罩，其包括基板、至少一成像圖案以及多個熱平衡部。基板具有平面，而成像圖案形成於基板的平面上。這些熱平衡部形成於基板的平面上。至少部分一些熱平衡部沿著多條並列的第一直線分佈，而這些第一直線未與成像圖案重疊。與成像圖案相鄰的兩條第一直線兩者與至少一成像圖案之間的距離彼此不相等。各個熱平衡部的尺寸超出光刻製程的分辨率極限。

Description

光罩

本發明有關於一種光罩，特別是有關於一種能減少熱膨脹量（amount of thermal expansion）的光罩。

光刻（photolithography）是目前半導體製造流程中的常見製程。一般而言，在進行光刻的過程中，光線會照射於光罩，並且在穿透光罩之後入於晶圓，以對晶圓表面上的光阻（photoresist）進行曝光（exposure），進而在晶圓的表面上得以蝕刻出特定形狀的圖案。一般的光罩具有不透光部，而此不透光部能吸收光線來產生熱能。當此熱能持續產生時，熱能會累積於光罩，以至於光罩的不透光部因為受熱而膨脹，導致光罩產生形變，造成光罩在不透光部以外的元件區域變形而降低光罩的精準度，從而對良率（yield）不利。

本發明提供一種光罩，其利用多個熱平衡部來減少熱膨脹量。

本發明所提供的光罩包括基板、至少一成像圖案以及多個熱平衡部。基板具有平面，而成像圖案形成於基板的平面上，其中至少部分一些熱平衡部沿著多條並列的第一直線分佈，而這些第一直線未與成像圖案重疊。與成像圖案相鄰的兩條第一直線兩者與至少一成像圖案之間的距離彼此不相等，而各個熱平衡部的尺寸（dimension）超出光刻製程的分辨率極限（resolution limit）。

在本發明的一實施例中，上述成像圖案與這些熱平衡部形成於遮光層。成像圖案為開口，而各個熱平衡部為凹陷（depression），其中成像圖案的深度大於至少一熱平衡部的深度。

在本發明的一實施例中，各個熱平衡部為溝渠（trench），而這些熱平衡部彼此並列。

在本發明的一實施例中，這些熱平衡部之間的間距彼此相等。

在本發明的一實施例中，至少一個熱平衡部與至少一成像圖案相連。

在本發明的一實施例中，各個熱平衡部與成像圖案彼此分離。

在本發明的一實施例中，這些熱平衡部全面性地分布於基板的平面上。

在本發明的一實施例中，這些熱平衡部至少一者的形狀為點狀。

在本發明的一實施例中，至少部分這些熱平衡部沿著這些第一直線排列。

在本發明的一實施例中，至少部分這些熱平衡部沿著這些第一直線延伸。

在本發明的一實施例中，其他部分這些熱平衡部沿著多條並列的第二直線分佈。這些第二直線與這些第一直線並列，且這些第二直線與至少一成像圖案重疊。

本發明因採用上述熱平衡部，而這些熱平衡部能有效地減少光罩的熱膨脹量，進而提升光罩的精準度與良率。

為讓本發明的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。

圖1A是本發明一實施例的光罩的俯視示意圖，而圖1B是圖1A中線1B-1B剖面而繪製的剖面示意圖。請參閱圖1A與圖1B，光罩100包括至少一個成像圖案120。在圖1A所示的實施例中，光罩100包括多個成像圖案120，但在其他實施例中，光罩100可以只包括一個成像圖案120。所以，圖1A所示的成像圖案120僅供舉例說明，不限定光罩100所包括的成像圖案120的數量。

光罩100還包括基板110，其中基板110可為透明的，且例如是石英玻璃板。基板110具有平面111，而這些成像圖案120形成於基板110的平面111上。以圖1B為例，光罩100還包括遮光層191，其例如是金屬層，而遮光層191是不透明的。這些成像圖案120形成於遮光層191，其中成像圖案120為形成於遮光層191的開口，並且局部暴露基板110的平面111。光罩100還包括連接層192，其形成於遮光層191與基板110之間，其中構成連接層192的材料可以是鉬矽氮氧化矽（MoSiON），而成像圖案120從遮光層191，經由連接層192而延伸至基板110。這些成像圖案120的尺寸皆在光刻製程的分辨率極限以內，所以這些成像圖案120都能在晶圓上對應地形成多個曝光圖案，其中各個曝光圖案的形狀可以相同於其所對應的成像圖案120之形狀。

光罩100還包括這些熱平衡部131與132，其中這些熱平衡部131與132皆形成於基板110的平面111上，而各個熱平衡部131與各個熱平衡部132皆與成像圖案120彼此分離。各個熱平衡部131與132的尺寸超出光刻製程的分辨率極限，因此不同於成像圖案120，熱平衡部131與132不能在晶圓上形成對應的曝光圖案，即熱平衡部131與132兩者的圖案無法轉移至晶圓上。此外，成像圖案120與熱平衡部131及132皆可利用光刻來形成，其中此光刻可採用電子束（e-beam）。

在本實施例中，這些熱平衡部131與熱平衡部132兩者的形狀皆為條狀（bar），並且彼此交錯，從而形成網格圖案，如圖1A所示，其中這些彼此並列的熱平衡部131是沿著橫向方向延伸，而這些彼此並列的熱平衡部132是沿著縱向方向延伸。此外，這些熱平衡部131之間的間距P11彼此相等，而這些熱平衡部132之間的間距P12彼此相等。

至少部分這些熱平衡部131與132會沿著多條並列的直線而分佈。以圖1A為例，這些熱平衡部131沿著多條並列的第一直線L11與第二直線L12而分佈，而這些第二直線L12與這些第一直線L11並列，其中至少部分這些熱平衡部131沿著這些第一直線L11延伸，而其他部分這些熱平衡部131會沿著多條並列的第二直線L12延伸。這些第一直線L11與這些第二直線L12皆為虛設直線（virtual straight line），並可為這些熱平衡部131的軸心。此外，這些第一直線L11未與至少一成像圖案120重疊，而這些第二直線L12與至少一成像圖案120重疊，其中與至少一成像圖案120相鄰的兩條第一直線L11兩者與至少一成像圖案120之間的距離彼此不相等。

以圖1A中位於左上方的L形成像圖案120為例，第一直線L11未與此L形的成像圖案120重疊，但第二直線L12卻與此L形的成像圖案120重疊，其中兩條第一直線L11鄰近成像圖案120。從圖1A來看，在鄰近此成像圖案120的兩條第一直線L11中，上方第一直線L11與成像圖案120之間的距離D11顯然不相等於下方第一直線L11與成像圖案120之間的距離D12，且距離D11明顯小於距離D12。

此外，這些熱平衡部131與132也形成於遮光層191，而各個熱平衡部131與132為溝渠（trench），並且局部暴露基板110的平面111，即這些熱平衡部131與132也是從遮光層191，經由連接層192而延伸至基板110。利用這些熱平衡部131與132，可使大範圍內的遮光層191呈不連續分佈。如此，在使用光罩100來進行光刻的過程中，縱使熱能累積於光罩100，這些熱平衡部131與132也能有效地減少光罩100的熱膨脹量，以進一步地減少光罩100因熱膨脹所產生的形變，進而提升光罩100的精準度與良率。

圖2A是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖，而圖2B是圖2A中線2B-2B剖面而繪製的剖面示意圖。請參閱圖2A與圖2B，本實施例的光罩200與前述實施例的光罩100兩者功能相同，結構相似。例如，光罩200也包括基板110、遮光層191、連接層192、形成於遮光層191的至少一個成像圖案120與多個熱平衡部231與232，而熱平衡部231與232兩者深度相同。

這些熱平衡部231與232沿著多條直線而分布。例如，至少部分這些熱平衡部232沿著這些第一直線L21延伸，而其他部分這些熱平衡部232沿著多條並列的第二直線L22延伸，其中第一直線L21未與此L形的成像圖案120重疊，但第二直線L22卻與此L形的成像圖案120重疊。此外，從圖2A來看，在鄰近此成像圖案120的兩條第一直線L21中，上方第一直線L21與成像圖案120之間的距離D21顯然不相等於下方第一直線L21與成像圖案120之間的距離D22，其中距離D21明顯小於距離D22。

不過，不同於前述實施例，各個熱平衡部231與232為凹陷。從圖2B來看，成像圖案120的深度T22大於至少一個熱平衡部231的深度T23，即熱平衡部231從遮光層191延伸至連接層192。所以，成像圖案120會局部暴露基板110，但是熱平衡部231與232並不暴露基板110。

在本實施例中，成像圖案120與熱平衡部231與232可利用光阻進行兩次光刻而形成。第一次進行的光刻可以先利用第一次光阻來製作這些成像圖案120。完成這些成像圖案120之後，去除殘留的第一次光阻。然後，形成第二次光阻，以進行第二次光刻，其中第二次光阻用來形成這些熱平衡部231與232，並且覆蓋這些成像圖案120。完成熱平衡部231與232之後，去除殘留的第二次光阻。至此，光罩200大致上已製造完成。另外，上述兩次光刻也可採用電子束。

另一個不同於前述實施例的地方在於：熱平衡部231與232的外型不同於前述實施例中的熱平衡部131與132的外型。從圖2A來看，這些熱平衡部231與232全面性地分布於基板110的平面111上，其中熱平衡部231彼此並列，並沿著縱向方向延伸，而熱平衡部232彼此並列，並沿著橫向方向延伸。熱平衡部231與232彼此交錯而形成網格圖案，而各個熱平衡部231與232個別與成像圖案120彼此分離。不過，有別於前述實施例，這些熱平衡部231之間的間距並不彼此相等，且這些熱平衡部232之間的間距也不彼此相等。

值得一提的是，雖然在圖2B所示的實施例中，成像圖案120的深度T22大於熱平衡部231的深度T23，但在其他實施例中，成像圖案120的深度T22也可等於熱平衡部231的深度T23，如同圖1B所示的成像圖案120的深度與熱平衡部132的深度。因此，圖2B所示的熱平衡部231之深度T23只是舉例說明，不限定成像圖案120的深度T22一定要大於熱平衡部231的深度T23。

圖3是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。請參閱圖3，本實施例的光罩300與前述實施例的光罩200兩者功能相同，結構相似。例如，光罩300也包括多個成像圖案120以及多個熱平衡部330。惟光罩300與光罩200兩者之間的差異在於：這些條狀的熱平衡部330彼此並列，並且都沿著相同方向延伸，其中各個熱平衡部330為連續直線，而至少一個熱平衡部330與至少一成像圖案120相連。以圖3為例，所有的成像圖案120皆與熱平衡部330相連。不過，在其他實施例中，也可以只有一個或一些成像圖案120相連於熱平衡部330，所以圖3所示的成像圖案120並不限定一定要與至少一條熱平衡部330相連。此外，熱平衡部330的深度可等於或小於成像圖案120的深度。

圖4是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。請參閱圖4，本實施例的光罩400與前述實施例的光罩300兩者功能相同，結構相似，惟兩者的差異僅在於：光罩400所包括的多個熱平衡部430具有不同於熱平衡部330的外型。具體而言，雖然熱平衡部430與330都是沿著相同方向延伸，並且與至少一個成像圖案120相連，但各個熱平衡部430為線段，其中相鄰兩熱平衡部430是彼此分離而不相連，如圖4所示。

圖5是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。請參閱圖5，本實施例的光罩500與前述實施例的光罩100兩者功能相同，結構相似，惟兩者差異僅在於：光罩500所包括的多個熱平衡部530具有不同於熱平衡部131或132的外型。具體而言，這些熱平衡部530至少一者的形狀為點狀。以圖5為例，各個熱平衡部530的形狀為點狀，而這些熱平衡部530是呈點陣排列。此外，在光罩500中，至少一個熱平衡部530的深度可等於或小於成像圖案120的深度。

至少部分這些熱平衡部530沿著彼此並列的直線分佈。以圖5中位於左邊中間處的矩形的成像圖案120為例，一些熱平衡部530是沿著不與此矩形的成像圖案120重疊的多條第一直線L51而排列，而其他一些熱平衡部530是沿著與此矩形的成像圖案120重疊的第二直線L52而排列。此外，從圖5來看，在鄰近此成像圖案120的兩條第一直線L51中，上方第一直線L51與成像圖案120之間的距離D51顯然不相等於下方第一直線L51與成像圖案120之間的距離D52，其中距離D51明顯大於距離D52。

綜上所述，利用以上實施例所揭露的熱平衡部，可使大範圍內的遮光層呈不連續分佈。當使用本發明的光罩來進行光刻時，即使熱能累積於光罩，這些熱平衡部也能有效地減少光罩的熱膨脹量，以進一步地減少光罩因熱膨脹所產生的形變，減少成像圖案的變形來維持成像圖案的輪廓，進而提升光罩的精準度與良率。

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，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400、500‧‧‧光罩110‧‧‧基板111‧‧‧平面120‧‧‧成像圖案131、132、231、232、330、430、530‧‧‧熱平衡部191‧‧‧遮光層192‧‧‧連接層D11、D12、D21、D22、D51、D52‧‧‧距離L11、L21、L51‧‧‧第一直線L12、L22、L52‧‧‧第二直線P11、P12‧‧‧間距T22、T23‧‧‧深度

圖1A是本發明一實施例的光罩的俯視示意圖。 圖1B是圖1A中線1B-1B剖面而繪製的剖面示意圖。 圖2A是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。 圖2B是圖2A中線2B-2B剖面而繪製的剖面示意圖。 圖3是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。 圖4是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。 圖5是本發明另一實施例的光罩的俯視示意圖。

100‧‧‧光罩

120‧‧‧成像圖案

131、132‧‧‧熱平衡部

D11、D12‧‧‧距離

L11‧‧‧第一直線

L12‧‧‧第二直線

P11、P12‧‧‧間距

Claims (11)

1. 一種光罩，包括： 一基板，具有一平面； 至少一成像圖案，形成於該基板的該平面上；以及 多個熱平衡部，形成於該基板的該平面上，其中至少部分該些熱平衡部沿著多條並列的第一直線分佈，而該些第一直線未與該至少一成像圖案重疊，其中與該至少一成像圖案相鄰的兩條該第一直線兩者與該至少一成像圖案之間的距離彼此不相等，而各該熱平衡部的尺寸超出一光刻製程的分辨率極限。
2. 如請求項第1項所述的光罩，其中該成像圖案與該些熱平衡部形成於一遮光層，該成像圖案為一開口，而各該熱平衡部為一凹陷，其中該成像圖案的深度大於至少一熱平衡部的深度。
3. 如請求項第1項所述的光罩，其中各該熱平衡部為一溝渠，而該些熱平衡部彼此並列。
4. 如請求項第3項所述的光罩，其中該些熱平衡部之間的間距彼此相等。
5. 如請求項第1項所述的光罩，其中至少一個熱平衡部與至少一成像圖案相連。
6. 如請求項第1項所述的光罩，其中各該熱平衡部與該成像圖案彼此分離。
7. 如請求項第1項所述的光罩，其中該些熱平衡部全面性地分布於該基板的該平面上。
8. 如請求項第1項所述的光罩，其中該些熱平衡部至少一者的形狀為點狀。
9. 如請求項第8項所述的光罩，其中至少部分該些熱平衡部沿著該些第一直線排列。
10. 如請求項第1項所述的光罩，其中至少部分該些熱平衡部沿著該些第一直線延伸。
11. 如請求項第1項所述的光罩，其中其他部分該些熱平衡部沿著多條並列的第二直線分佈，該些第二直線與該些第一直線並列，且該些第二直線與該至少一成像圖案重疊。

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