使用铬膜辅助图形的无铬膜相转移光罩的制作方法

专利名称：使用铬膜辅助图形的无铬膜相转移光罩的制作方法
技术领域：
本发明有关一种光学邻近修正的方法，特别是有关一种利用铬膜辅助图案的无铬膜相转移光罩。
(2)背景技术在微影制程中，一种曝光能量，例如紫外光，是将图案穿透过光罩(mask orreticle)，并且将图案穿透至靶材上，其中靶材可以是硅芯片。一般而言，包含不透明及透两个区域的光罩形成在预先决定的图案上。曝光能量曝露形成在靶材上的光阻层的光罩图案。接着，对于正光阻而言是移除任何一个光阻上的曝光区域，对负光阻而言是将未曝光区域移除。光罩一般而言是包含透明平板如耐火二氧化硅(fused silica)具有不透明的成份在平板上，用于形成图案，在此不透明成份为铬(chrome)。接着，根据已知的方法，将幅射光源照射光罩。此幅射光源穿透过光罩以及曝光工具投影光学在光阻上形成一光罩图案的衍射(diffraction)有限图案。此光罩可以用于后续制程。在半导体制程中，光罩可以用于具有较小特征图案的集成电路制程如沉积、蚀刻或是离子植入制程。
一半导体制造提升至超大型集成电路(ULSI，ultra-large scaleintegration)，在芯片上的元件已经缩小至次微米的尺寸，同时其集成电路的积密度增加至每晶粒(die)有个数百万晶体管存在。为了达到高封装积密度，愈来愈小的元件尺寸的需求是日趋重要。其重要性包含内连线的线宽及距离以及不同特征图案的角落及边缘的几何图案。
由于在图案的复杂性的增加使得半导体元件的复杂度也随之增加，使得位于两个不透明区域之间的距离减少。藉由减少位于不透明区域之间的距离，较小的通孔会使得光透过通孔时将光源分散。干扰光源会造成当光穿过两个不透明区域时，会使得光源分散或是将光源弯曲，而使得两个不透明区域没有解析度，因此，对于光学微影技术而言，衍射(diffraction)是一个很重要的限制条件。
在光学微影技术中，处理衍射效应的方法是利用相位移转移光罩(phaseshift mask)。一般而言，光为一种波，相转移是光波的正弦函数图案的波形，在一时间转移中所造成的结果，并且藉此将光传导至一透明材料上。
一般来说，相转移可以由光穿透过不同厚度的透明材料的区域或是透过不同反射指数的材料、藉此改变相或是光波形的周期性图案。相转移光罩是藉由结合光及相转移干射光以减少衍射效应，以至于建设性及破坏性干涉可以有效地解决。平均而言，藉由相转移光罩方式其图案解析度的最小宽度约为原来光罩的解析度的宽度的一半。
此外，这些相转移光罩结构是由具有三个不同材料的层所构成的光罩(reticle或masks)。一透明层是图案转移以形成光阻档区(light blockingarea)，此光阻档区可以允许非曝光光源照射穿透过。一穿透层，一般为底材，是将图案转移至具有光传导区域(transmissive area)上，此传导区域可以允许趋近于百分之百的曝光光源透过。一相转移层是将图案转移至一相转移区域，此相转移区域允许接近百分之百的曝光光源透过，并且有180度角转移。因此，曝光光源位于传导区域及相转移区域使得在暗区之间且经由每一个区域的曝光光源相互抵消。因此而产生暗区图案及亮区图案，暗区图案及亮区图案可以用于清楚的描述特征图案。这些特征图案一般是由不透明层(如，不透明特征图案)或是藉由在不透明层的开口(如透明特征图案)所形成。
对于半导体制程而言，选择性通孔转移光罩一般是用于数个成对的紧密不透明特征图案。然而，当特征图案与邻近的特征图案相似度较差的时候，通常会利用次解析度相转移结构做为特征图案。次解析度相转移结构一般是用于孤立特征图案(isolated feature)，例如，接触窗(contact opening)及线开口(lineopening)，其中相转移结构可以包含辅助狭缝(assist-slots)或是位于特征图案侧端的支架结构(outrigger)。次解析度相转移结构在光学微影解析度限制以下，因此，无法将图案列印在靶材上。
参考图1A，它表示一原始的光罩图案100。在经过曝光步骤后，光阻的特征图案会如同图1B所表示的一样。为了得到较佳的图案转移结果，加入辅助特征图案以形成一光学近似特征图案，如图1B所示。这些辅助特征图案包含102、104、106、108、110及112。在经过图案转移步骤之后，这些光学邻近效应修正图案提供相似于原始图案的图案。然而，辅助特征图案的尺寸大小相当的小，因此，尺寸小的辅助图案很难去制作，且在光罩检查(mask inspection)上有很大的困难度。
对于具有辅助图案的传统的光学邻近修正方法是用于补偿位于相似图案(iso-pattern)与密集图案(dense pattern)之间的临界尺寸(CD，criticaldimensional)。
此外，为了防止辅助特征图案在曝光步骤的过程中被曝露出来，因此辅助图案需为虚线形状。更进一步，对于大块的图案例如图2A中所表示的T型具有铬膜的原始图案200。传统的校正方式是利用如无铬膜转移光罩的辅助特征图案202、204、206、208、210及212将T型具有铬膜的原始图案分割为数个特征图案，其中分割的数个特征图案是接近T型铬膜的原始图案，如图2B中所示。上述利用无铬膜作为相转移光罩校正的方法其缺点是，无法决定需要分割多少个特征图案于原始的特征图案上。如果利用太多个辅助图案，由于数个特征图案之间的距离太小使得图案在曝光后的解析度降低。另一方面，特征图案的数目无法决定，而且会增加档案的大小及图案检查的时间也会增加。因此，根据上述所描述，传统利用无铬膜相转移光罩修正特征图案必需考虑辅助特征图案之间的功率比(dutyratio)。此外，大块的图案上无铬膜图案的配置是一个很重要的问题。辅助特征图是用于修正特征图案或修正后形成数个无铬膜图案，其电脑辅助设计(CAD，computer-aided design)与光罩制造上的困难度都会增加。
(3)发明内容本发明的主要目的在于提供一种具有铬膜辅助特征图案的无铬膜相转移光罩，它采用光学邻近效应修正方法修正特征图案，用以改善密集图案与相似图案之间的差异性，可利用铬膜辅助图案作为特征图案并且可在具有大临界尺寸的无铬膜光罩上利用铬膜辅助图案作为辅助图案。
为实现上述目的，本发明提供一种用于在集成电路中用于光学微影制程的相转移光罩，其特点是，该相转移光罩包含一第一透明平板；一第一不透明膜位于该第一透明平板上，其中该第一不透明膜具有一第一图案并形成一主要特征图案，该第一图案将影像映射至一光阻层上且该光阻层涂布在一晶片上；至少一个相转移区域，该相转移区域位于该第一透明平板上；至少两个第二透明平板邻近于该第一透明平板；及 至少两个不透明膜位于至少两个第二透明平板上，该至少两个不透明膜具有至少两个特征图案，其中该至少两个特征图案位于该第一不透明膜的该第一图案的边缘且与该第一不透明膜的该第一图案分开，及该至少两个特征图案映射至具有该相转移区域及该第一图案的该芯片上。
本发明提供了一种具有辅助光学邻近效应修正的相转移光罩，在此光罩中包含有一穿透式平板及一主要的特征区域；它是利用一辅助特征图案如混合式的无铬膜及铬膜图案用于修正图案。在一实施例中，利用具有铬膜的特征图案用以修正原始的特征图案使得电脑辅助设计的制程可以简化。另外，利用具有无铬膜的特征图案修正具有较大的临界尺寸的图案，使得在光罩制造的过程中，不需使用到小块的无铬膜图案，同时，缺陷发生的机率会降低。
为进一步说明本发明的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)


图1A至图1B是表示根据传统的技术，执行传统无铬膜辅助图特征图案以修正图案时的示意图；图2A至图2B是表示根据传统的技术，具有大临界尺寸的铬膜特征图案修正图案的示意图；图3A至图3B是根据本发明所的具有铬膜特征图案修正图案时的示意图；及图4是根据本发明的具有铬膜图案以修正具有大的临界尺寸图案的示意图。
(5)具体实施方式
本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围不受其限定，而是以权利要求所限定的的专利范围为准。
光学微影制程技术包含先将感光材料涂布在芯片上。接着，光源投影至感光材料并经过光罩，此光罩主要是由玻璃所构成。其光束经过具有相同图案的光罩使得光罩图案可以转移至芯片上的感光材料上。感光材料可以是光阻。然后，经由曝光或是显影步骤，相等或是互补在光罩上的图案，使得在光罩上的图案可以转移至感光材料上。若感光材料为正光阻，则可以得到相同的光罩。另一方面，若感光材料为负光阻，则可以得到一互补的图案。
本发明是提供一混合式无铬膜(chromeless)及铬膜(chrome)的图案用以修正图案以减少缺陷(defect)发生的机率以及得到一个较简单的光罩制作步骤。
本发明是利用混合式的无铬膜及铬膜辅助图案用以修正图案以得到最佳的解析度。修正具有辅助图案的特征图案可以使得图案得到较佳的解析度，并且可以减少档案大小，在此，特征图案可以是多边形特征图案。此外，由于原始特征图案分割成数个小块的特征图案，使得光罩写入时间同样地可以改善以及图案检查的时间也相对的减少。
当光源照射透过光罩时，传统的无铬膜相转移光罩无法决定需要在辅助图案的虚线上加入多少的功率比(duty ratio)，这使得特征图案无法得到较佳的解析度。为了改善图案的解析度，本发明是提供一种混合式无铬膜及铬膜的图案方法，用以修正图案。参考图3A，是表示一无铬膜的原始图案10A，此一无铬膜的原始图案10A可以是多边形图案，在本发明的实施例中是以四边形作为实施例的说明。在本发明的实施例中是以石英为材质的透明平板。接着，位于光罩上的主要图案为一透明图案，且涂布在光罩上，其铬膜在光罩上至少具有两个辅助图案12A及12B并且邻近于主要图案。接下来，在光学微影制程中，将透明图案映射至位于芯片上的光阻层，且下层是由光阻层去光阻、蚀刻等步骤，使得在芯片上形成集成电路。
接着，参考图3B，示出是表示本发明另一实施例，同样地在本发明中提供由石英作成的透明平板。然后，位于光罩上的主要特征图案为不透明图案，如图3B中具有铬膜的原始图案10B，此不透明图案是藉由铬膜涂布在光罩上，且至少具有铬膜的两个辅助图案12A及12B邻近于主要图案10B。因此，由于混合式铬膜及无铬膜相转移取代传统无铬膜图案或是铬膜辅助图案，使得不需要考虑在图案的虚线之间要加多少的功率比(duty ratio)且可以使得图案的规则简单化。
此外，如果主要特征图案为大块的特征图案，如图4中所表示具有大临界尺寸的多边形图案20，其特征图案可以是T型、L型或是其他相似于多边形状的特征图案。在光罩制作过程中，需要制作小的无铬膜图案，这使得在大块的光罩制作过程中，如光罩写入时间长、光罩检查时间增加及档案大小增加等等缺点，都会造成光罩制程上的困难度。因此，为了解决上述所描述的种种缺点，本发明的另一实施例是利用混合式铬膜及无铬膜图案用以修正大块的特征图案。在本发明中是利用铬膜特征图案取代传统具有小制程的无铬膜以修正特征图案，将光罩图案分割成大块及数个小区块的部份，其中大块的部份为具有铬膜的特征图案，如图4中参考标号22；数个小区块的部份为具有无铬膜的特征图案，如图4中参考标号24A、24B。因此，并不需加入功率比于每一个无铬膜图案之间，同时，在经过曝光步骤后，其图案的解析度较传统无铬膜特征图案要来得佳。因此，在经过曝光步骤的后，其解析度可以增加、缺陷发生的机率降低并且可以简化光罩制程。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种用于在集成电路中用于光学微影制程的相转移光罩，其特征在于，该相转移光罩包含一第一透明平板；一第一不透明膜位于该第一透明平板上，其中该第一不透明膜具有一第一图案并形成一主要特征图案，该第一图案将影像映射至一光阻层上且该光阻层涂布在一晶片上；至少一个相转移区域，该相转移区域位于该第一透明平板上；至少两个第二透明平板邻近于该第一透明平板；及至少两个不透明膜位于至少两个第二透明平板上，该至少两个不透明膜具有至少两个特征图案，其中该至少两个特征图案位于该第一不透明膜的该第一图案的边缘且与该第一不透明膜的该第一图案分开，及该至少两个特征图案映射至具有该相转移区域及该第一图案的该芯片上。
2.如权利要求1所述的相转移光罩，其特征在于，所述透明平板包含石英。
3.如权利要求1所述的相转移光罩，其特征在于，所述第一不透明膜包含铬膜。
4.如权利要求1所述的相转移光罩，其特征在于，所述至少两个第二不透明膜包含铬膜。
5.一种具有铬膜辅助特征图案的无铬膜相转移光罩，其特征在于，该无铬膜相转移光罩包含一第一透明平板；一第一薄膜位于该第一透明平板上，该第一薄膜具有一第一图案并形成一主要特征区域，该第一图案映射至位于一芯片上的一光阻层；至少一相转移区域位于该第一透明平板上；至少两个第二透明平板邻近于该第一透明平板；及至少两个不透明膜，该至少两个第二不透明膜位于该至少两个第二透明平板上，该至少两个不透明膜具有至少两个特征图案，该两个特征图案位于该第一薄膜的该第一图案的边缘且与该第一薄膜的该第一图案分开，及该至少两个特征图案映射至具有该相转移区域及该第一图案的该芯片上。。
6.如权利要求5所述的相转移光罩，其特征在于，所述第一透明平板包含石英。
7.如权利要求5所述的相转移光罩，其特征在于，所述第一薄膜包含铬膜。
8.如权利要求5所述的相转移光罩，其特征在于，所述第一薄膜包含无铬膜。
9.如权利要求5所述的相转移光罩，其特征在于，所述至少两个第二不透明膜包含铬膜。
10.一种具有铬膜辅助特征图案的无铬膜相转移光罩，其特征在于，该无铬膜相转移光罩包含一透明平板；一薄膜位于部份该透明平板上使得该透明平板分割成多个区块，该薄膜具有一图案并形成一主要特征区域，该图案映射至涂布在一芯片上的一光阻层；及至少一相转移区域位于该透明平板上。
11.如权利要求10所述的无铬膜相转移光罩，其特征在于，所述透明平板为一多边形平板。
12.如权利要求11所述的无铬膜相转移光罩，其特征在于，所述透明平板包含石英。
13.如权利要求11所述的无铬膜相转移光罩，其特征在于，铬膜位于该部份该透明平板上较大面积一区块。
14.如权利要求11所述的无铬膜相转移光罩，其特征在于，所述位于该透明平板上的该多数个区块上为一无铬膜，具有该无铬膜的多个区块的面积小于具有该铬膜的该区块。
全文摘要
一种用于在集成电路中用于光学微影制程的相转移光罩，包含一第一透明平板；一第一不透明膜位于第一透明平板上，第一不透明膜具有一第一图案并形成一主要特征图案，第一图案将影像映射至一光阻层上且光阻层涂布在一晶片上；至少一个相转移区域，它位于第一透明平板上；至少两个第二透明平板邻近于第一透明平板；及至少两个不透明膜位于至少两个第二透明平板上，至少两个不透明膜具有至少两个特征图案，它们位于第一不透明膜的第一图案的边缘且与第一不透明膜的第一图案分开，及至少两个特征图案映射至具有相转移区域及第一图案的芯片上。本发明的相转移光罩不需使用到小块的无铬膜图案，并且使缺陷发生的机率会降低。
文档编号G03F1/38GK1462908SQ0212204
公开日2003年12月24日 申请日期2002年5月29日 优先权日2002年5月29日
发明者林金隆, 杨春晖, 洪文田 申请人:联华电子股份有限公司