交替式相移光罩及其解除光罩以及接触洞的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN01134366.4

申请日:

2001.11.01

公开号:

CN1416015A

公开日:

2003.05.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开|||实质审查的生效

IPC分类号:

G03F1/00; G03F1/16

主分类号:

G03F1/00; G03F1/16

申请人:

台湾积体电路制造股份有限公司;

发明人:

林本坚; 游信胜; 何邦庆

地址:

台湾省新竹科学工业园区

优先权:

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

汤保平

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内容摘要

本发明揭露一种交替式相移光罩(AlternatingPhase-Shifting Mask;AltPSM)及其相对应的解除光罩(Unpacking Mask),以及利用构装的交替式相移光罩与解除光罩,以构装及解除(Packing And Unpacking;PAU)的方式来制造接触洞(Contact Hole)。由交替式相移光罩的使用,可增加聚焦深度(Depth Of Focus;DOF),并降低光罩误差系数(Mask Error Factor;MEF),而构装及解除法亦可缩小洞与洞的分离率(Hole-to-separation Ratio),进而达到提高聚焦深度及降低光罩误差系数的目的。

权利要求书

1: 一种交替式相移光罩,适用于制造复数个接触洞,其特征在于, 其中该交替式相移光罩至少包括: 一背景; 复数个接触洞图案位于该背景上;以及 复数个填充洞图案位于该背景上,且该些填充洞图案包围住每一该 些接触洞图案,其中该些填充洞图案与相邻的该些接触洞图案具有一相 位差,且该些填充洞图案与相邻的该些接触洞图案之间具有一预设距离。
2: 如权利要求1所述的交替式相移光罩,其特征在于,其中该背景 为暗背景,且该些接触洞图案以及该些填充洞图案为透明。
3: 如权利要求1所述的交替式相移光罩,其特征在于,其中该背景 为透明背景,且该些接触洞图案以及该些填充洞图案为不透明。
4: 如权利要求1所述的交替式相移光罩,其特征在于,其中该预设 距离的大小约介于该些接触洞图案的一侧边的1倍至2倍之间。
5: 如权利要求1所述的交替式相移光罩,其特征在于,其中该相位 差约为180度。
6: 一种交替式相移光罩的解除光罩,其中该交替式相移光罩至少包 括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,其特征在于,且该交替式 相移光罩的解除光罩至少包括: 一背景;以及 复数个解除图案位于该背景上,其中该些解除图案的位置是对应于 该交替式相移光罩的该些填充洞图案的位置,且该些解除图案的尺寸约 略大于相对应的该些填充洞图案的尺寸。
7: 如权利要求6所述的交替式相移光罩的解除光罩,其特征在于, 其中该背景为暗背景,且该些解除图案为透明。
8: 如权利要求6所述的交替式相移光罩的解除光罩,其特征在于, 其中该背景为透明背景,且该些解除图案为不透明。
9: 一种交替式相移光罩的解除光罩,其中该交替式相移光罩至少包 括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,其特征在于,且该交替式 相移光罩的解除光罩至少包括: 一背景;以及 复数个解除图案位于该背景上,其中该些解除图案的位置是对应于 该交替式相移光罩的该些接触洞图案的位置,且该些解除图案的尺寸约 略大于相对应的该些接触洞图案的尺寸。
10: 如权利要求9所述的交替式相移光罩的解除光罩,其特征在于, 其中该背景为暗背景,且该些解除图案为透明。
11: 如权利要求9所述的交替式相移光罩的解除光罩,其特征在于, 其中该背景为透明背景,且该些解除图案为不透明。
12: 一种接触洞的制造方法,其中该方法是应用一交替式相移光罩 以及该交替式相移光罩的一解除光罩,其特征在于,而该方法至少包括: 提供一基材,其中该基材上已形成有一第一光阻层; 提供一第一道光罩,而该第一道光罩为该交替式相移光罩,且该第 一道光罩至少包括一背景、复数个接触洞图案、以及复数个填充洞图案, 其中每一该些接触洞图案被该些填充洞图案所包围,且该些接触洞图案 与相邻的该些填充洞图案具有一相位差,而该些填充洞图案与相邻的该 些接触洞图案之间具有一预设距离; 以该第一道光罩定义该第一光阻层,以将该第一道光罩上的该些接 触洞图案以及该些填充洞图案转移至该第一光阻层上,而在该第一光阻 层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞; 形成一第二光阻层覆盖在该第一光阻层、该基材、该些接触洞、以 及该些填充洞上,并填满该些接触洞以及该些填充洞; 提供一第二道光罩,而该第二道光罩为该交替式相移光罩的该解除 光罩,其中该第二道光罩至少包括一背景以及复数个解除图案;以及 以该第二道光罩定义该第二光阻层。
13: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第一道光罩为一构装光罩。
14: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 相位差约为180度。
15: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 预设距离的大小约介于该些接触洞图案的一侧边的1倍至2倍之间。
16: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中形 成该第一光阻层的步骤还包括提供一双层光阻系统,其中该双层光阻层 系统包括一底层光阻层以及一成像光阻层,而该成像光阻层系覆盖在该 底层光阻层上。
17: 如权利要求16所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中形 成该第一光阻层的步骤还包括将该成像光阻层的图案转移至该底层光阻 层。
18: 如权利要求17所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中转 移该成像光阻层的图案至该底层光阻层的步骤是利用一反应性离子蚀刻 法,且该反应性离子蚀刻法的一反应气体为氧气。
19: 如权利要求16所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 成像光阻层的材料至少包括硅。
20: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中形 成该第二光阻层的步骤前,还包括对该第一光阻层进行一硬烤步骤。
21: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中形 成该第二光阻层的步骤前,还包括对该第一光阻层进行一链结步骤。
22: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二光阻层为正光阻。
23: 如权利要求22所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些接触洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些接触洞图案的尺寸。
24: 如权利要求23所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二道光罩的该背景为暗背景,且该些解除图案为透明。
25: 如权利要求22所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些填充洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些填充洞图案的尺寸。
26: 如权利要求25所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二道光罩的该背景为透明背景,且该些解除图案为不透明。
27: 如权利要求12所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二光阻层为负光阻。
28: 如权利要求27所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些接触洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些接触洞图案的尺寸。
29: 如权利要求28所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二道光罩的该背景为透明背景,且该些解除图案为不透明。
30: 如权利要求27所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些填充洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些填充洞图案的尺寸。
31: 如权利要求30所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二道光罩的该背景为暗背景,且该些解除图案为透明。
32: 一种接触洞的制造方法,其中该方法是应用一交替式相移光罩 以及该交替式相移光罩的一解除光罩,其特征在于,而该方法至少包括: 提供一基材,其中该基材上已形成有一光阻层; 提供一第一道光罩,而该第一道光罩为该交替式相移光罩,且该第 一道光罩至少包括一背景、复数个接触洞图案、以及复数个填充洞图案, 其中每一该些接触洞图案被该些填充洞图案所包围,且该些接触洞图案 与相邻的该些填充洞图案具有一相位差,而该些填充洞图案与相邻的该 些接触洞图案的间具有一预设距离; 以该第一道光罩对该光阻层进行一第一曝光步骤; 提供一第二道光罩,而该第二道光罩为该交替式相移光罩的该解除 光罩,其中该第二道光罩至少包括一背景以及复数个解除图案; 以该第二道光罩对该光阻层进行一第二曝光步骤。
33: 如权利要求32所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第一道光罩为一构装光罩。
34: 如权利要求32所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 相位差约为180度。
35: 如权利要求32所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 预设距离的大小约介于该些接触洞图案的一侧边的1倍至2倍之间。
36: 如权利要求32所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 光阻层为双极性光阻。
37: 如权利要求36所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第一曝光步骤的光能量强度小于该第二曝光步骤的光能量强度。
38: 如权利要求36所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中进 行该第一曝光步骤时还包括在该光阻层中形成复数个填充洞潜像以及复 数个接触洞潜像。
39: 如权利要求36所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第一道光罩的该背景为暗背景,且该些接触洞图案以及该些填充洞图案 为透明。
40: 如权利要求32所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些填充洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些填充洞图案的尺寸。
41: 如权利要求40所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第二道光罩的该背景为暗背景,且该些解除图案为透明。
42: 一种接触洞的制造方法,其中该方法是应用一交替式相移光罩 以及该交替式相移光罩的一解除光罩,其特征在于,而该方法至少包括: 提供一基材,其中该基材上已形成有一第一绝缘层; 提供一第一道光罩,而该第一道光罩为该交替式相移光罩,且该第 一道光罩至少包括一背景、复数个接触洞图案、以及复数个填充洞图案, 其中每一该些接触洞图案被该些填充洞图案所包围,且该些接触洞图案 与相邻的该些填充洞图案具有一相位差,而该些填充洞图案与相邻的该 些接触洞图案之间具有一预设距离; 以该第一道光罩定义该第一绝缘层,以在该第一绝缘层中形成复数 个接触洞以及复数个填充洞; 形成一第二绝缘层覆盖在该第一绝缘层、该基材、该些接触洞、以 及该些填充洞上,并填满该些接触洞以及该些填充洞; 提供一第二道光罩,而该第二道光罩为该交替式相移光罩的该解除 光罩,其中该第二道光罩至少包括一背景以及复数个解除图案;以及 以该第二道光罩定义该第二绝缘层。
43: 如权利要求42所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 第一道光罩为一构装光罩。
44: 如权利要求42所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 相位差约为180度。
45: 如权利要求42所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 预设距离的大小约介于该些接触洞图案的一侧边的1倍至2倍之间。
46: 如权利要求42所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些接触洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些接触洞图案的尺寸。
47: 如权利要求42所述的接触洞的制造方法,其特征在于,其中该 些解除图案的位置对应于该些填充洞图案的位置,且该些解除图案的尺 寸约略大于该些填充洞图案的尺寸。

说明书


交替式相移光罩及其解除光罩以及接触洞的制造方法

    【技术领域】

    本发明是有关于一种交替式相移光罩(Alternating Phase-ShiftingMask;Alt PSM)及其解除光罩(Unpacking Mask)以及接触洞(Contact Hole)的制造方法,特别是有关于一种利用构装及解除(Packing AndUnpacking;PAU)法,以构装的交替式相移光罩与相对应的解除光罩来制造接触洞的方法。背景技术

    在半导体的制造过程中,主要是将硅或砷化镓(Galium Arsenide;GaAs)等半导体材料制作成电子装置的组成元件,例如电容、电阻或开关等,并利用沉积、蚀刻、微影(Photolithography)等技术,将电子装置的体积及重量予以缩减。其中,由于微影技术不但可用以将设置在光罩上的电路布局的图案转移至半导体基材上,且在蚀刻制程以及离子植布制程时,大都需利用微影制程的辅助,因此微影技术为集成电路工业中不可或缺的重要技术。

    在微影制程中,评估转移图案品质的好坏主要是依据解析度(Resolution)以及聚焦深度(Depth Of Focus;DOF)两项指标,其中解析度越高、聚焦深度越深代表图案的转移品质越佳。随着元件集成度的日益提升,线宽尺寸随之微小化,对微影制程的解析度的要求也越来越高。一般,为了增加微影制程的解析度,通常会选用波长较短地光源来作为曝光光源,然而若曝光光源的波长无法随解析度的要求等比率地变小将会导致聚焦深度的降低。因此,在例如接触洞等微小尺寸特征的图案印刷上,为了要兼顾高解析度与较深的聚焦深度,大都采用相移光罩来进行小尺寸图案的印刷。

    尤其是当特征尺寸已降至0.4波长(λ)/数值孔径(NumericalAperture;NA)以下时,聚焦深度随之降至0.2波长/数值半孔径(NHA)2,其中数值孔径为代表光学曝光系统的数值孔径,波长则代表光学曝光系统的光源。此外,光罩误差系数(Mask Error Factor;MEF)代表显像尺寸的增加变动量对光罩上的目标尺寸的增加变动量的比值,光罩误差系数的数值越大,即代表对显像品质的控制越差,而显像品质的控制不佳会导致微影制程的可靠度降低。

    因此,在集成电路朝高密度、小体积持续发展的同时,具浅聚焦深度以及高光罩误差系数的微影技术,已无法符合目前半导体制程所需。虽然,构装孔洞紧密度较高的接触洞布局可利用交替式相移光罩来增加微影制程的聚焦深度,并降低其光罩误差系数值,然而对于低构装密度的接触洞布局,交替式相移光罩并无法有效改善微影制程的聚焦深度及光罩误差系数。发明内容

    鉴于上述已知转移接触洞等具较小特征尺寸的图案时,在微影曝光步骤中,所使用的光罩,例如二元(Binary)光罩或交替式相移光罩,有聚焦深度不足以及光罩误差系数值偏高的现象。聚焦深度不足会使得光阻在显影时无法显像至光阻层底部,而导致接触金属导线与元件之间接触不完全,甚至在接触金属导线与元件之间形成断路,造成半导体元件的电性稳定度降低。此外,光罩误差系数值偏高则代表图案转移的准确度低。发明内容

    因此,本发明的一目的为提供一种交替式相移光罩来当作构装光罩,其是在已形成有所需的接触洞图案以及相移接触洞图案的光罩上,另外设置用以增加光罩孔洞构装密度的填充洞图案以及相移填充洞图案。由在接触洞图案以及相移接触洞图案周围所设置的填充洞图案以及相移填充洞图案,可增加接触洞以及相移接触洞在曝光时的聚焦深度,并缩减光罩误差系数值。

    本发明的另一目的为提供一种解除光罩,解除光罩上形成有对应于构装光罩的填充洞图案以及相移填充洞图案,且尺寸略大于填充洞图案以及相移填充洞图案的解除图案,或者是将解除光罩上的解除图案设置成与接触洞图案相对应,且尺寸略大于接触洞图案。因此,利用构装光罩进行曝光后,再以解除光罩进行曝光,可选择性地在基材上形成所需的接触洞。

    本发明的再一目的为提供一种接触洞的制造方法,其是以构装及解除的方式,利用本发明的构装交替式相移光罩以及相对应的解除光罩,来进行光罩上接触洞图案以及相移接触洞图案的转移。由于本发明的构装光罩具有额外设置的填充洞图案以及相移填充洞图案,而使得对应于接触洞图案以及相移接触洞图案的光阻区域的曝光强度增加,进而加深聚焦深度,并缩小光罩误差系数,而提升接触洞图案复制的精确度。

    根据以上所述的目的,本发明更提供了一种交替式相移光罩,至少包括:一背景;复数个接触洞图案位于此背景上;以及复数个填充洞图案位于此背景上,其中这些填充洞图案系位于接触洞图案的周围,且填充洞图案与其相邻的接触洞图案的相位呈现交替现象,而填充洞图案与其邻近的接触洞图案的间具有一预设距离。

    根据以上所述的目的,本发明还提供了一种交替式相移光罩的解除光罩,其中交替式相移光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,且此解除光罩至少包括:一背景;以及复数个解除图案位于此背景上,其中这些解除图案的位置是对应于交替式相移光罩的填充洞图案的位置,或者是这些解除图案的位置是对应于交替式相移光罩的接触洞图案的位置,二者择一。此外,解除图案的尺寸约略大于相对应的填充洞图案的尺寸,或解除图案的尺寸约略大于相对应的接触洞图案的尺寸。

    根据以上所述的目的,本发明还提供了一种以构装及解除法制造接触洞的方法,至少包括:提供一基材,其中此基材上已形成有第一光阻层;提供第一道光罩,而此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,其中这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围,且填充洞图案与其相邻的接触洞图案的相位呈交替现象,而填充洞图案与其相邻的接触洞图案之间有一预设距离;以第一道光罩定义第一光阻层,以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至第一光阻层上,而在第一光阻层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞;形成第二光阻层覆盖在第一光阻层上,并填满第一光阻层中的接触洞以及填充洞;提供第二道光罩,其中第二道光罩至少包括复数个解除图案,其中这些解除图案的位置可对应于填充洞图案的位置,或者是对应于接触洞图案的位置,二者择一,且解除图案的尺寸略大于其所对应的填充洞图案的尺寸或接触洞图案的尺寸;以及以第二道光罩定义第二光阻层,以开启第一光阻层中的接触洞。

    根据以上所述的目的,本发明还提供了一种应用交替式相移光罩及其解除光罩的组合制造接触洞的方法,至少包括:提供一基材,其中此基材上已形成有一光阻层,且光阻层为双极性(Dual-polarity)光阻;提供第一道光罩,而第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,其中这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围,而接触洞图案与其相邻的填充洞图案的相位呈交替现象,且接触洞图案与其相邻的填充洞图案之间有一预设距离;以第一道光罩进行第一曝光步骤,以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至光阻层上,而在光阻层中形成复数个接触洞潜像以及复数个填充洞潜像;提供第二道光罩,其中第二道光罩至少包括位置对应于填充洞图案的复数个解除图案,且这些解除图案的尺寸约略大于其所对应的填充洞图案的尺寸;以第二道光罩进行第二曝光步骤,其中第二曝光步骤的光能量强度大于第一曝光步骤的能量强度;以及进行一显影步骤。

    根据以上所述的目的,本发明还提供了一种应用光罩组合制造接触洞的方法,至少包括:提供一基材,其中此基材上已形成有第一绝缘层;提供第一道光罩,而此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案,且这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围,其中接触洞图案与其相邻的填充洞图案的相位呈交替现象,且接触洞图案与其相邻的填充洞图案之间有一预设距离;以第一道光罩定义第一绝缘层,以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至第一绝缘层上,而在第一绝缘层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞;形成第二绝缘层覆盖在第一绝缘层上,并填满第一绝缘层中的接触洞以及填充洞;提供第二道光罩,其中第二道光罩至少包括复数个解除图案,且这些解除图案的位置对应于接触洞图案与填充洞图案,二者择一,而解除图案的尺寸略大于其所对应的填充洞图案的尺寸或接触洞图案的尺寸;以及以第二道光罩定义第二绝缘层,以开启第一绝缘层中的接触洞。附图说明

    本发明的较佳实施例将于以下的说明文字中辅以下列附图做更详细的阐述,其中:

    图1为绘示本发明的一较佳实施例的交替式相移光罩的上视图,此交替式相移光罩具有排列整齐的接触洞图案;

    图2为绘示在图1的交替式相移光罩上额外设置填充洞图案后的上视图;

    图3为绘示图2的交替式相移光罩的解除光罩的上视图,其中此解除光罩上具有复数个对应于图2的填充洞图案的解除图案;

    图4为绘示图2的交替式相移光罩的解除光罩的上视图,其中此解除光罩上具有复数个对应于图2的接触洞图案的解除图案;

    图5为绘示本发明的一较佳实施例的交替式相移光罩的上视图,其中此交替式相移光罩具有不规则排列的接触洞图案;

    图6为绘示图5的交替式相移光罩的填充洞图案的设置示意图;

    图7为绘示图5的交替式相移光罩的填充洞图案设置完成后的上视图;

    图8为绘示图7的交替式相移光罩的解除光罩的上视图,其中此解除光罩上具有复数个对应于图7的填充洞图案的解除图案;

    图9为绘示图7的交替式相移光罩的解除光罩的上视图,其中此解除光罩上具有复数个对应于图7的接触洞图案的解除图案;

    图10至图13为绘示本发明的第一较佳实施例的接触洞的成型流程图;

    图14至图17为绘示本发明的第二较佳实施例的接触洞的成型流程图;

    图18至图21为绘示本发明的第三较佳实施例的接触洞的成型流程图;以及

    图22至图25为绘示本发明的第四较佳实施例的接触洞的成型流程图。具体实施方式

    本发明揭露一种交替式相移光罩及其解除光罩,以及应用交替式相移光罩及其解除光罩制造接触洞的方法。本发明是利用构装及解除法,运用构装光罩与解除光罩进行两次曝光,进行接触洞图案的印刷。利用高开口密度的构装光罩,在不变动光学曝光系统的数值孔径以及光源下,达到增加聚焦深度与降低光罩误差系数的目的。为了使本发明的叙述更加详尽与完备,可参照下列描述并配合图1至图25的图示。

    请参照图1,其所绘示为本发明的一较佳实施例的交替式相移光罩的上视图。交替式相移光罩100至少包括背景102以及复数个规则排列的所需接触洞图案104与接触洞图案106位于背景102上,其中接触洞图案106为相移式图案,且接触洞图案104与接触洞图案106之间具有约180度的相位差,而接触洞图案104的大小与接触洞图案106的大小约相等。

    请参照图2,为了增加图1的交替式相移光罩100的开口密度,而在交替式相移光罩100上另外设置填充洞图案108与填充洞图案110,其中填充洞图案110为相移式图案,且填充洞图案108与填充洞图案110之间具有约180度的相位差。填充洞图案108与填充洞图案110的设置规则为在每一接触洞图案104及接触洞图案106周围,且与接触洞图案104及接触洞图案106相隔一预设距离处,植布填充用的图案,并使所加入的填充洞图案108及填充洞图案110与原已设置的接触洞图案104及接触洞图案106呈规则排列,且使交替式相移光罩100上的任两相邻的图案的相位差约为180度。图2所示的交替式相移光罩100是用以当作构装及解除法的构装光罩。

    当利用交替式相移光罩100进行曝光以将其上的图案转移至光阻层(未绘示)时,填充洞图案108及填充洞图案110可增加相邻接触洞图案106及接触洞图案104在光阻上的曝光强度,加深曝光的聚焦深度,再加上与接触洞图案106及接触洞图案104相邻的填充洞图案108及填充洞图案110的间的相位差约180度,因此可消除邻近图形间的近距效应(Proximity Effect),可在不改变曝光光源波长的情况下,提高图案复制的解析度。

    当以构装光罩,即图2的交替式相移光罩100,进行图案转移的同时,也会将填充洞图案108及填充洞图案110一并转移至光阻层上。为了将光阻层上不需要的孔洞或图案消除,因此必须搭配使用图3所示的解除光罩130或图4所示的解除光罩150。其中,解除光罩130至少包括背景132以及复数个位置对应于交替式相移光罩100的填充洞图案108及填充洞图案110的解除图案134,且解除图案134的尺寸约略大于其所对应的填充洞图案108及填充洞图案110的尺寸;而解除光罩150则至少包括背景152以及复数个位置对应于交替式相移光罩100的接触洞图案104及接触洞图案106的解除图案154,且解除图案154的尺寸约略大于其所对应的接触洞图案104及接触洞图案106的尺寸。

    请参照图5,其所绘示为本发明的一较佳实施例的交替式相移光罩的上视图。交替式相移光罩170至少包括背景172以及复数个呈不规则排列的所需接触洞图案174与接触洞图案176,而这些接触洞图案174与接触洞图案176位于背景172上,其中接触洞图案176为相移式图案,且接触洞图案174与接触洞图案176之间具有约180度的相位差,且接触洞图案174的大小与接触洞图案176的大小约相等。

    在图5的交替式相移光罩170上设置填充图案时,设置规则请参照图6所示的设置示意图,对每一个接触洞图案174而言,填充洞图案180设置在其周围,而填充洞图案180为相移式图案,且填充洞图案180与接触洞图案174的相位差约为180度,其中填充洞图案180的尺寸约等于接触洞图案174的尺寸,且接触洞图案174与相邻的填充洞图案180之间相隔一预设距离184,而预设距离184的大小约为介于接触洞图案174的侧边182的1倍与2倍之间。另一方面,对每一个接触洞图案176而言,在其周围设置有复数个填充洞图案178,其中填充洞图案178的尺寸约等于接触洞图案176的尺寸,且接触洞图案176与相邻的填充洞图案178之间相隔一预设距离184,而预设距离184的大小为约介于接触洞图案176的侧边182的1倍与2倍之间。由于接触洞图案176为相移式图案,因此填充洞图案178为相移式图案,且填充洞图案178与接触洞图案176的相位差约为180度,以提升图案转移的解析度。

    在上述的实施例中,每一个接触洞图案174以及接触洞图案176周围的上端、下端、左端、以及右端各设置有不同相位的填充洞图案180以及填充洞图案178,然而设置在接触洞图案174以及接触洞图案176周围的填充洞图案180以及填充洞图案178的数量并非固定,而是依情况而定。举例而言,若接触洞图案174的右端已植布有另一图案开口,则接触洞图案174的右端便无需再设置额外的开口。因此,上述的填充洞图案180以及填充洞图案178的设置位置及数量仅用以举例说明,本发明并不限于此。

    当分别在每一个接触洞图案174以及接触洞图案176旁设置填充洞图案180以及填充洞图案178后,由于所设置的填充洞图案180以及填充洞图案178彼此之间会产生重叠,为了简化填充图案的设置,因此将重叠在一起且同相位的填充图案结合,最后形成如图7所绘示的布局。

    请参照图8以及图9,其所绘示为图7的交替式相移光罩的解除光罩的上视图。图8的解除光罩190至少包括背景192以及复数个解除图案194,解除图案194的位置系对应于图7的交替式相移光罩170上填充洞图案178的位置以及填充洞图案180的位置,且解除图案194的尺寸约略大于其所对应的填充洞图案178以及填充洞图案180。另一方面,图9的解除光罩200至少包括背景202以及复数个解除图案204,而解除图案204的位置则对应于图7的交替式相移光罩170上的接触洞图案174以及接触洞图案176,且解除图案204的尺寸约略大于其所对应的接触洞图案174以及接触洞图案176的尺寸。

    上述的交替式相移光罩170、解除光罩190、以及解除光罩200可分成两类,当这些光罩具有不透明的暗背景时,位于其上的接触洞以及填充洞的图案为透明,而当这些光罩具有透明背景时,则位于其上的接触洞以及填充洞的图案为不透明。本发明所采用的光罩,可依所需以及所采用的光阻的不同,而选择具不同背景的光罩。例如,当光罩具暗背景,且所需的图案为透明时,应选用正光阻;而当光罩具透明背景,且所需的图案为不透明时,应选用负光阻。

    本发明的接触洞的制造方法利用了两道光罩,即构装用的交替式相移光罩以及解除光罩,以构装及解除法,先利用例如图7所示的交替式相移光罩170当作构装用的第一道光罩,形成接触洞以及填充洞,再选用图8的解除光罩190或图9的解除光罩200当作解除用的第二道光罩,以选择性地将已形成的填充洞填满。以下所述为达成本发明的构装及解除法的实施例,仅为举例说明,本发明不限于此,任何运用构装及解除的观念来提高图案印刷的聚焦深度并降低光罩误差系数值的方法,均应包含在本发明的范围内。

    请参照图10至图13,其是绘示本发明的第一较佳实施例的接触洞的成型流程图,在此实施例中利用两层光阻来达到构装及解除的目的。先利用例如旋转涂盖(Spin Coating)的方式形成第一光阻层212覆盖在所提供的半导体的基材210上。再利用第一道光罩进行第一次的微影制程,经过曝光步骤以及显影(Development)步骤后,在第一光阻层212中形成填充洞214以及接触洞216,并暴露出部分的基材210,而形成如图11所示的结构,其中第一道光罩为本发明的构装光罩,而此构装光罩可例如为图7的交替式相移光罩170。

    在第一次微影制程进行时,由于第一道光罩,例如交替式相移光罩170上的接触洞图案174以及接触洞图案176周围分别设置有与其相位差约180度的填充洞图案180以及填充洞图案178,因此当曝光光线经交替式相移光罩170而投射至第一光阻层212时,透过填充洞图案180以及填充洞图案178的光线会增加与其相邻的接触洞图案174以及接触洞图案176的位置对应于第一光阻层212的区域的光能量强度,而使得聚焦深度增加,且由于相邻图案彼此间具有一相位差,而降低近距效应,进而提升转移至第一光阻层212上的图案的解析度。

    当在第一光阻层212中形成填充洞214以及接触洞216后,利用例如硬烤(Hard Bake)方式对第一光阻层212进行硬化步骤,或是再次曝光第一光阻层212,以使第一光阻层212产生链结(Crosslinking),来强化第一光阻层212结构,使第一光阻层212中所形成的图案得以保存。此外,为了更可靠地保存形成于第一光阻层212中的图案,第一光阻层212的材料可选用双层光阻系统(Bi-layer Photoresist System)。此双层光阻系统的运用是先使双层光阻系统的底层光阻产生链结,再将双层光阻系统的成像光阻层涂盖在底层光阻后,利用例如反应性离子蚀刻法(Reactive IonEtching;RIE),且以氧气(O2)为反应气体,进行底层光阻的蚀刻,以将成像光阻层中的图案转移至底层光阻,此时底层光阻即为第一光阻层212,其中成像光阻层的组成中含有例如硅(Si)的成分。接着,涂布不影响第一光阻层212的第二光阻层218覆盖在基材210、第一光阻层212、填充洞214、以及接触洞216上,并填满填充洞214以及接触洞216。随后,利用第二道光罩进行第二次的微影制程,此时可使用例如图8的解除光罩190。其中,当第二光阻层218为负光阻时,解除光罩190的背景192为不透明的暗背景,且解除图案194为透明图案;当第二光阻层218为正光阻时,解除光罩190的背景192为透明背景,且解除图案194为不透明图案。由于,解除光罩190的解除图案194的位置对应于图7的交替式相移光罩170的填充洞图案180以及填充洞图案178的位置,且解除图案194的尺寸约略大于填充洞图案180以及填充洞图案178的尺、于。因此,使用解除光罩190进行第二光阻层218的曝光时,当第二光阻层218为负光阻,光透过透明的解除图案194投射至第二光阻层218时,曝光区域会含盖整个填充洞214区域,而使得此区域的第二光阻层218产生链结;当第二光阻层218为正光阻时,不透明的解除图案194会挡住光,而使整个填充洞214区域不会曝光。于是,进行后续的显影步骤时,第二光阻层218中,填充洞214区域不会溶于显影剂,而其余区域则会溶于显影剂,而移除覆盖在接触洞216上的光阻,再次开启接触洞216,形成如图13所示的结构。

    请参照图14至图17,其为绘示本发明的第二较佳实施例的接触洞的成型流程图,此实施例同样利用两层光阻来达到构装及解除的目的。首先,以例如旋转涂盖法形成第一光阻层232覆盖在基材230上,如图14所示。再利用第一道光罩进行第一次的微影制程,例如图7所示的交替式相移光罩170,经过曝光步骤以及显影步骤后,在第一光阻层232中形成填充洞234以及接触洞236,并暴露出部分的基材230,而形成如图15所示的结构,其中第一道光罩为本实施例的构装光罩。由于交替式相移光罩170的接触洞图案174以及接触洞图案176周围分别设置有与其相位差约180度的填充洞图案180以及填充洞图案178,因此当曝光光线经交替式相移光罩170而投射至第一光阻层232时,光线透过填充洞图案180以及填充洞图案178会使得与其相邻的接触洞图案174以及接触洞图案176的位置对应于第一光阻层232的区域的光能量强度增强,且使得近距效应降低,而增加聚焦深度,并提高转移图案的解析度。

    填充洞234以及接触洞236形成后,可采用例如硬烤方式对第一光阻层232进行硬化步骤、或是再次曝光第一光阻层232,使第一光阻层232产生链结,来强化第一光阻层232结构、或本发明的第一较佳实施例所述的双层光阻系统等方式,以使形成于第一光阻层232中的图案得以维持。再涂布不影响第一光阻层232的第二光阻层238覆盖在基材230、第一光阻层232、填充洞234、以及接触洞236上,并填满填充洞234以及接触洞236,形成如图16所示的结构。随后,利用第二道光罩进行第二次的微影制程,此时可使用例如第9图的解除光罩200。其中,当第二光阻层238为正光阻时,解除光罩200的背景202为不透明的暗背景,且解除图案204为透明图案;当第二光阻层238为负光阻时,解除光罩200的背景202为透明背景,且解除图案204为不透明图案。由于,解除光罩200的解除图案204的位置对应于图7的交替式相移光罩170的接触洞图案174以及接触洞图案176,且解除图案204的尺寸约略大于接触洞图案174以及接触洞图案176的尺寸。因此,运用解除光罩200进行第二光阻层238的曝光时,当第二光阻层238为正光阻,光透过透明的解除图案204投射至第二光阻层238时,曝光区域会含盖整个接触洞236区域;当第二光阻层238为负光阻时,不透明的解除图案204会将曝光光线挡住,而不会使接触洞236区域曝光。因此当后续的显影步骤进行时,会移除接触洞236上的光阻,而将接触洞236开启,形成如图17所示的结构。

    请参照图18至图21,其为绘示本发明的第三较佳实施例的接触洞的成型流程图,此实施例系利用一层双极性光阻来制造接触洞。先利用例如旋转涂盖的方式在基材250上覆盖一层光阻层252,其中光阻层252为双极性光阻。其中,双极性光阻在正常的曝光条件下,其特性如同正光阻一般,而在光能量较高或曝光剂量较多的情况下,其特性则如同负光阻一般。接着,在正常的曝光条件下,利用第一道光罩进行第一曝光步骤,而在光阻层252中形成填充洞潜像254以及接触洞潜像256,如图19所示,其中第一道光罩为本实施例的构装光罩,此构装光罩可例如为图7的交替式相移光罩170,且此时交替式相移光罩170的背景172为不透明,而交替式相移光罩170上的图案为透明图案。

    随后,以第二道光罩,并利用光能量较强或不同于第一曝光步骤所使用的光能量,对光阻层252进行第二曝光步骤。其中,当第二道光罩采用图8的解除光罩190时,解除光罩190的背景192不透明,且解除图案194为透明图案;当第二道光罩采用图9的解除光罩200时,解除光罩200的背景202为透明背景,且解除图案204不透明。此时,当第二道光罩为解除光罩190时,曝光光线透过解除图案194,投射在光阻层252的填充洞潜像254的表面区域;当第二道光罩为解除光罩200时,曝光光线受到解除图案204的阻挡,而不会投射在光阻层252的接触洞潜像256的表面区域。对填充洞潜像254的表面区域的双极性光阻而言,第二曝光步骤所投射的光能量会使得其性质如同负光阻般,而在填充洞潜像254的表面区域产生链结区258,如图20所示。其中,第二曝光步骤所投射的光能量仅需在填充洞潜像254的表面区域产生链结区258即可防止显影剂侵入。接着,进行显影步骤,以移除接触洞潜像256,而在光阻层252中形成接触洞260,如图21所示。此实施例所使用的方法较为简单。

    请参照图22至图25,其为绘示本发明的第四较佳实施例的接触洞的成型流程图。首先形成第一绝缘层292覆盖在基材290上,再利用例如微影与蚀刻制程,并以第一道光罩定义第一绝缘层292,而在第一绝缘层292中形成填充洞294以及接触洞296,并暴露出基材290的一部份,如图23所示。其中,第一道光罩为本实施例的构装光罩,而第一道光罩可例如为图7的交替式相移光罩170。接著,请参照图24,形成第二绝缘层298覆盖在第一绝缘层292、基材290、填充洞294、以及接触洞296上,并填满填充洞294以及接触洞296,其中形成第一绝缘层292以及第二绝缘层298的步骤可采用例如化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition;CVD)、溅镀(Sputtering)沉积法、或旋转涂布法等方式。当第二绝缘层298形成后,利用例如微影及蚀刻制程,并以第二道光罩定义第二绝缘层298,以选择性移除位于接触洞296中的第二绝缘层298的材料,以再次开启接触洞296,而形成如图25所示的结构。其中,第二道光罩可例如为第8图的解除光罩190或图9的解除光罩200,依所选用光阻的不同,而自二者中择其一。

    本发明的一优点就是在提供一种交替式相移光罩及其解除光罩,此交替式相移光罩上除了所需图案的开口外,尚有另外植布以增加交替式相移光罩的开口密度的填充图案,所设置的填充图案与其相邻的图案的相位差约为180度,而解除光罩则选择性地将所需的图案予以保留。因此,可增加图案印刷的聚焦深度,而提升元件的电性稳定度,并能兼顾图案转移的解析度,而提高图案印刷的可靠度,进而改善制程良率。

    本发明的另一优点就是在提供一种应用本发明的交替式相移光罩以及解除光罩来制造接触洞的方法,由增加交替式相移光罩的接触洞图案旁的开口密度,以及解除光罩的使用,而选择性地将开启的填充洞填盖住,或是将被遮盖住的接触洞开启。因此,进行光罩图案转移时,可在不改变光学曝光系统的数值孔径以及光源波长下,增加聚焦深度,提高图案印刷的解析度,缩减光罩误差系数值,而提高图案转移的准确度。

    如熟悉此技术的人员所了解的,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用以限定本发明的申请专利范围;凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在下述的申请专利范围内。

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本发明揭露一种交替式相移光罩(AlternatingPhaseShifting Mask;AltPSM)及其相对应的解除光罩(Unpacking Mask),以及利用构装的交替式相移光罩与解除光罩,以构装及解除(Packing And Unpacking;PAU)的方式来制造接触洞(Contact Hole)。由交替式相移光罩的使用,可增加聚焦深度(Depth Of Focus;DOF),并降低光。

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