專利名稱：相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)，特別是有關(guān)一種具有鉻(chrome)的相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)。
(2)背景技術(shù)微影制程在半導(dǎo)體制程中扮演了一個(gè)相當(dāng)重要的角色，而光罩是微影制程中最重要的一環(huán)。在現(xiàn)有技術(shù)中，雙強(qiáng)度光罩(binary intensity mask；BIM)是一種已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制程中的光罩。參考圖1A，雙強(qiáng)度光罩包含一層石英層100，與多組位于石英層100上的鉻區(qū)域110。所述的鉻區(qū)域110將會阻斷來自微影制程中所使用的光源所發(fā)出的光線。換言之，在鉻區(qū)域110的穿透率為0％，而在石英層100上非鉻的區(qū)域120的穿透率為100％。圖1B是穿過所述雙強(qiáng)度光罩的光線的電場強(qiáng)度分布圖。圖1C是穿過所述雙強(qiáng)度光罩的光線在一晶片上的光強(qiáng)度分布圖。
另一種眾所周知的技術(shù)是相移轉(zhuǎn)光罩(phase shifting mask)。相移轉(zhuǎn)光罩已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于進(jìn)階的微影制程(advanced photolithography)。圖2A是一種半透式相移轉(zhuǎn)光罩(half-tone phase shifting mask)。所述的半透式相移轉(zhuǎn)光罩包含一層石英層200與多組相移層(shifter)210。光線穿過石英層200上的相移層210與非相移層220的后的相位差(phase difference)可以是90°、180°或是270°。所述相移層210的穿透率約為3％至20％，而在所述石英層200上的非相移層220的穿透率為100％。圖2B是是穿過所述相移轉(zhuǎn)光罩的光線的電場強(qiáng)度分布圖。圖2C是穿過所述相移轉(zhuǎn)光罩的光線在一晶片上的光強(qiáng)度分布圖。
隨著線寬容許度(line width tolerance)的縮減，相移轉(zhuǎn)光罩的應(yīng)用也越來越重要。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于相移轉(zhuǎn)光罩的材質(zhì)對于不同波常有不同的吸收特性，所以，相移轉(zhuǎn)光罩的材質(zhì)無法同時(shí)適用于不同波長的光源。其結(jié)果是，在微影制程的改進(jìn)過程中，必須不斷的尋找適當(dāng)?shù)南嘁茖硬馁|(zhì)。然而，在微影制程中如何尋找出一種在改變光源的后可以達(dá)到所要求的相位差與穿透率要求的相移轉(zhuǎn)層材質(zhì)是一項(xiàng)既繁瑣又困難的工作。
因此，為了改善微影制程的效率，如何發(fā)展出一種不需隨著光源的改變而變化相移層的材質(zhì)，并可滿足不同穿透率與相位差的要求的相移轉(zhuǎn)光罩是一個(gè)重要的課題。
(3)發(fā)明內(nèi)容鑒于所述的發(fā)明背景中，現(xiàn)有技術(shù)在相移轉(zhuǎn)光罩方面所出現(xiàn)的諸多缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種相移轉(zhuǎn)光罩，使得在微影制程中在改變光源的時(shí)候不需改變相移轉(zhuǎn)光罩的材質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種相移轉(zhuǎn)光罩，使得所述的相移轉(zhuǎn)光罩可以滿足在半導(dǎo)體制程中所需要的相位差。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種相移轉(zhuǎn)光罩，使得所述的相移轉(zhuǎn)光罩可以滿足在半導(dǎo)體制程中所需要的穿透率。換言之，可以藉由改變本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩上的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的形式來調(diào)整相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種相移轉(zhuǎn)光罩，藉由提升所述相移轉(zhuǎn)光罩的對比度(contrast)，可以提升微影制程的解析度(resolution)。
根據(jù)本發(fā)明一方面的一種相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，包含一底材，該底材具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域包含多組透明區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，包含一石英層，該石英層具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域分別位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域具有多組遮蔽區(qū)域與多組透明區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的一種相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，包含一石英層，該石英層具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域具有多組鉻區(qū)域與多組非鉻區(qū)域。
本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩包含一層石英層與多組位于石英層上的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域。所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率可以經(jīng)由對所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來達(dá)到在半導(dǎo)體制程中所需要的穿透率。本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩并不需要隨著微影制程中的光源改變來變化相移轉(zhuǎn)光罩的材質(zhì)。此外，所述相移轉(zhuǎn)光罩具有比現(xiàn)有技術(shù)中的雙強(qiáng)度光罩與半透式相移轉(zhuǎn)光罩更好的對比度。所以，本發(fā)明可以提供一種更有效率的相移轉(zhuǎn)光罩，進(jìn)而可以提升微影制程的解析度。
(4)


本發(fā)明的所述目的與優(yōu)點(diǎn)，將以下列的實(shí)施例以及圖示，做詳細(xì)說明如下，其中圖1A是一根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙強(qiáng)度光罩的示意圖；圖1B是光線穿過圖1A的雙強(qiáng)度光罩后的電場強(qiáng)度分布圖；圖1C是光線穿過圖1A的雙強(qiáng)度光罩的后在晶片上的光強(qiáng)度分布圖；圖2A是一根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半透式相移轉(zhuǎn)光罩的示意圖；圖2B是光線穿過圖2A的半透式相移轉(zhuǎn)光罩的后的電場強(qiáng)度分布圖；圖2C是光線穿過圖2A的半透式相移轉(zhuǎn)光罩的后在晶片上的光強(qiáng)度分布圖；圖3A是一根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩的示意圖；圖3B是光線穿過圖3A的相移轉(zhuǎn)光罩的后的電場強(qiáng)度分布圖；圖3C是光線穿過圖3A的相移轉(zhuǎn)光罩的后在晶片上的光強(qiáng)度分布圖；圖4A是一根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的俯視圖；圖4B是另一根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的俯視圖；圖4C是另一根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的俯視圖；及圖4D是另一根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的俯視圖。
(5)具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一些實(shí)施例予以詳細(xì)描述如下。然而，除了詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其他的實(shí)施例施行，且本發(fā)明的范圍不受其限定，其是以所附的權(quán)利要求限定的范圍為準(zhǔn)。
另外，在本說明書中，半導(dǎo)體元件的不同部分并沒有依照尺寸繪圖。某些尺度與其他相關(guān)尺度相比已經(jīng)被夸張，以提供更清楚的描述和本發(fā)明的理解。
本發(fā)明的一較佳實(shí)施例為一種具有鉻的相移轉(zhuǎn)光罩(chrome phaseshifting mask)的結(jié)構(gòu)。所述的相移轉(zhuǎn)光罩包含一層底材，與多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域(transmission adjustor)位于所述石英層上。所述的底材可以是一層石英層。所述的石英層包含多組凸出區(qū)域及多組凹入?yún)^(qū)域。所述的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于石英層的凸出區(qū)域上。穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的組成包含鉻。每一穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域包含多組透明區(qū)域。所述的透明區(qū)域可以是非鉻區(qū)域(non-chromeareas)。所述的非鉻區(qū)域可以是方形、線形、圓形或是其他的幾何形狀。
在石英層的凹入?yún)^(qū)域中，石英層的蝕刻深度(etched depth)可以用來調(diào)整本實(shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩中的相位差。在光線穿過石英層后，在所述凸出區(qū)域與凹入?yún)^(qū)域之間的相位差可以是90°、180°或270°。所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率可以藉由改變所述的非鉻區(qū)域的間隔與分布方式來加以調(diào)整。穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率可以是3％至20％。因此，所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的材質(zhì)可以不必隨著微影制程的光源改變而使用不同的材質(zhì)。此外，因?yàn)楸緦?shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩在微影制程中具有較佳的對比度，所以，本實(shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩可以提升微影制程的解析度。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例為一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)。參考圖3A，所述的相移轉(zhuǎn)光罩包含一石英層300，與多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320位于石英層300之上。石英層300具有多組凹入?yún)^(qū)域310與多組凸出區(qū)域315。凹入?yún)^(qū)域310的深度L可以用來調(diào)整在凹入?yún)^(qū)域310與凸出區(qū)域315之間的相位差。也就是說，藉由改變凹入?yún)^(qū)域310的深度L，可以將本實(shí)施例中的凹入?yún)^(qū)域310與凸出區(qū)域315之間的相位差設(shè)定為90°、180°或270°。
每一穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域包含多組遮蔽區(qū)域(block region)330與多組透明區(qū)域(transparent region)340。在本實(shí)施例中，遮蔽區(qū)域330的組成包括鉻，而透明區(qū)域340可以是非鉻區(qū)域。在穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的穿透率可以藉由改變透明區(qū)域340的間隔與設(shè)置方式來加以調(diào)整。穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的穿透率可以是1％至30％。更好的是，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的穿透率可以是3％至20％。
在本實(shí)施例中，相移轉(zhuǎn)光罩所適用的光源包括I-線激光(I-line laser)，KrF激光，ArF激光，以及其他在微影制程中可能使用的光源。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于相移轉(zhuǎn)光罩中相移層(shifter)的材質(zhì)對于不同的波長會有不同的吸收，所以，現(xiàn)有技術(shù)中的相移轉(zhuǎn)光罩可能無法同時(shí)適用于許多不同波長的光源。因此，在每一代的微影制程的發(fā)展與改進(jìn)的過程中，必須為了不同的光源而不斷的研發(fā)出新的相移層的材質(zhì)，以達(dá)到微影制程中所要求的相位差或穿透率。然而，在本實(shí)施例中，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的材質(zhì)并不需要隨著光源的改變而有所變化。當(dāng)光源改變的時(shí)候，可以藉由改變遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340的間隔及形式來得到適當(dāng)?shù)拇┩嘎收{(diào)節(jié)區(qū)域320的穿透度。
此外，本實(shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩具有比現(xiàn)有技術(shù)中的相移轉(zhuǎn)光罩與雙強(qiáng)度光罩更高的對比度。圖3B是光線穿過本實(shí)施例后的電場強(qiáng)度分布圖。圖3C是光線穿過本實(shí)施例后在晶片上的光強(qiáng)度分布圖。如圖3B與圖3C所示，本實(shí)施例的光罩可以產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)(node point)(強(qiáng)度為零)，因此，可以提升圖像的對比度，從而可以改善微影制程的解析度。在一測試的結(jié)果中，根據(jù)本實(shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩的對比度為0.78。在相同的測試中，雙強(qiáng)度光罩的對比度為0.63，而半透式相移轉(zhuǎn)光罩的對比度為0.75。換言的，本實(shí)施例中的相移轉(zhuǎn)光罩具有比現(xiàn)有技術(shù)中的雙強(qiáng)度光罩與半透式相移轉(zhuǎn)光罩更高的對比度。因此，在微影制程中，根據(jù)本實(shí)施例的相移轉(zhuǎn)光罩可以表現(xiàn)出更好的解析度。
另一方面，在本實(shí)施例中，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340可以是各種幾何圖形。舉例來說，圖4A可以是一種穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的俯視圖。如圖4A所示，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320可以是一種棋盤的形式，其中棋盤上的白方格410可以是本實(shí)施例中的非鉻區(qū)域340，而棋盤上的黑方格420可以是本實(shí)施例中含有的鉻的遮蔽區(qū)域330。在另一范例中，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域上的遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340的設(shè)置方式可以是類似一紗窗的形式，如圖4B所示，其中黑線的部分430可以是本實(shí)施例中的遮蔽區(qū)域330，而在黑線之間的白色區(qū)塊440可以是本實(shí)施例中的透明區(qū)域340。在另一實(shí)例中，遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340的排列方式可以是如圖4C所示的多條直線，其中黑線部份450可以是遮蔽區(qū)域330，而白線部份460可以是透明區(qū)域340。在另一實(shí)例中，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320可以是如圖4D所示，其中黑色的部分470是所述的遮蔽區(qū)域330，而白色的圓形部分480可以是所述的透明區(qū)域340。除此的外，所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320中的遮蔽區(qū)域330及透明區(qū)域340的設(shè)置方式也可以是其他的幾何形狀。不管遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340是以什么幾何形狀的排列方式，穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的穿透率依然可以藉由改變在穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域320的遮蔽區(qū)域330與透明區(qū)域340之間的間隔來加以調(diào)整。
綜合以上所述，本發(fā)明揭示了一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)。所述的相移轉(zhuǎn)光罩包含一具有多組凹入?yún)^(qū)域與凸出區(qū)域的石英層，及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于所述的凸出區(qū)域。所述凹入?yún)^(qū)域的深度可以用來調(diào)整在凹入?yún)^(qū)域與凸出區(qū)域之間的相位差。在本發(fā)明中，每一穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域包含多組遮蔽區(qū)域與多組透明區(qū)域，以調(diào)整穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率。所述穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率約為3％至20％，而穿過石英層的凹入?yún)^(qū)域與凸出區(qū)域的光線的相位差，根據(jù)石英層的凹入?yún)^(qū)域的深度，可以是90°、180°或是270°。根據(jù)本發(fā)明，相移轉(zhuǎn)光罩的穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的材質(zhì)可以不必隨著光源的改變而有所變化。此外，從測試的結(jié)果得知，本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩具有比現(xiàn)有技術(shù)中的雙強(qiáng)度光罩與半透式相移轉(zhuǎn)光罩更高的對比度。所以，本發(fā)明可以提供一種更有效率的光罩，并且根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩可以大幅提升在微影制程中的解析度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或等效替換，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含一底材，該底材具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域包含多組透明區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該底材是一石英層。
3.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的組成包含鉻。
4.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明區(qū)域是非鉻區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率約為1％至30％。
6.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域之間的相位差約為180°。
7.如權(quán)利要求1所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明區(qū)域在每一穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的配置方式是一幾何圖形。
8.一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含一石英層，該石英層具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域分別位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域具有多組遮蔽區(qū)域與多組透明區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該遮蔽區(qū)域的組成包含鉻。
10.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明區(qū)域是非鉻區(qū)域。
11.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率約為3％至20％。
12.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域之間的相位差約為90°。
13.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域之間的相位差約為180°。
14.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域之間的相位差約為270°。
15.如權(quán)利要求8所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明區(qū)域的配置方式是一幾何圖形。
16.一種相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含一石英層，該石英層具有多組凹入?yún)^(qū)域與多組凸出區(qū)域；及多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于該凸出區(qū)域上，其中每一該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域具有多組鉻區(qū)域與多組非鉻區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的相移轉(zhuǎn)光罩，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的穿透率約為3％至20％。
18.如權(quán)利要求16所述的相移轉(zhuǎn)光罩，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域的相位差約為180°。
19.如權(quán)利要求16所述的相移轉(zhuǎn)光罩，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域的相位差約為90°。
20.如權(quán)利要求16所述的相移轉(zhuǎn)光罩，其特征在于，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域與該凹入?yún)^(qū)域的相位差約為180°。
21.如權(quán)利要求16所述的相移轉(zhuǎn)光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，該非鉻區(qū)域與該鉻區(qū)域的配置方式是一幾何圖形。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種相移轉(zhuǎn)光罩的結(jié)構(gòu)。該相移轉(zhuǎn)光罩包含一石英層與多組穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域位于石英層之上。藉由使用該相移轉(zhuǎn)光罩，該穿透率調(diào)節(jié)區(qū)域的材質(zhì)可以不必隨著光源的變化而改變不同的材質(zhì)。此外，根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩具有比現(xiàn)有技術(shù)中的雙強(qiáng)度光罩與半透式相移轉(zhuǎn)光罩更高的對比度。所以，本發(fā)明可以提供一種更有效率的光罩，而且根據(jù)本發(fā)明的相移轉(zhuǎn)光罩可以改善微影制程的解析度。
文檔編號G03F1/08GK1467565SQ0312165
公開日2004年1月14日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者林思閩 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司