專利名稱：光掩模及用此制造圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微影技術(shù)(photolithography)，以及更特別地是有關(guān)于一種光掩模及一種使用該光掩模以制造圖案的方法，其中該光掩模減少了在其上所形成的圖案間的臨界尺寸(criticai dimension)的差異。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，微影技術(shù)是一種用以促成一半導(dǎo)體元件的高度集成化的基本技術(shù)，在該微影技術(shù)中具有指定形狀的圖案使用光而形成于一晶片基板上。亦即，從一曝光裝置將光(例如紫外線、電子束或X射線)照射在一要形成絕緣膜或?qū)щ娔さ膱D案的位置上，因而產(chǎn)生一具有可變?nèi)芙舛鹊墓庵驴刮g劑。使用一光掩模使該光致抗蝕劑的一指定部分暴露于光線中，以及將在顯影溶液中具有高溶解度的光致抗蝕劑的部分去除。藉此，獲得具有指定形狀的光致抗蝕劑圖案。藉由蝕刻步驟去除暴露在該光致抗蝕劑圖案的外側(cè)的晶片部分，形成具有所需形狀的半導(dǎo)體元件圖案。
圖1是描述一傳統(tǒng)曝光裝置的示意圖。
如圖1所示，該傳統(tǒng)曝光裝置包括一聚光透鏡20，用以聚集一曝光源10的光線(例如激光光束)；一投影透鏡40，用以將該光線聚集在一配置于該聚光透鏡20下方的晶片50上；以及一光掩模30，其上形成有指定形狀的圖案32及配置于該聚光透鏡20與該投影透鏡40之間，用以圖案化該晶片50的光致抗蝕劑52。
在上述曝光裝置中，使該曝光源10所照射的激光光束經(jīng)由該聚光透鏡20通過該光掩模30，藉由該投影透鏡40聚集該激光光束，以及然后將該激光光束傳送至該晶片50。藉此，將該光掩模30上的圖案32投影至該晶片50上的光致抗蝕劑52。
在重復(fù)使用一在DRAM或快閃存儲器的光掩模上所形成的圖案及該圖案具有細(xì)的形狀的情況中，該光掩模上的圖案無法以相同圖案投影至該晶片上，而是該等圖案是會變形的，以致于該晶片圖案具有不同于所期望臨界尺寸或保真度的臨界尺寸(CDs)或保真度(fidelity)，原因是該曝光裝置的透鏡像差。
例如在一晶片上所形成的每一圖案是一圓環(huán)柵極的情況中(如圖2所示)，將一具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的矩形環(huán)柵極圖案32的陣列配置在該光掩模上。
具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的相對的環(huán)柵極圖案32間的臨界尺寸會因透鏡像差而改變。
用以具體化高分辨率以形成較細(xì)圖案進而符合近來半導(dǎo)體器件高集成度及高密度趨勢的微影技術(shù)可藉由用以防止任何光學(xué)近距效應(yīng)(opticalproximity effect)的幾個方法(亦即一光源的校正(例如偏軸式照光)、使用光學(xué)干擾效應(yīng)(optical interference effect)的掩模的制造(例如減少相位位移、交替相位位移等)及光掩模的布局的校正)來達成。
因此，必須研究及開發(fā)使用上述方法以更精確地制造細(xì)圖案的微影技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有鑒于上述問題而提出本發(fā)明，以及本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光掩模，其在對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案的孔中加入有輔助圖案，以便減少因透鏡像差而造成在相鄰圖案間所產(chǎn)生的臨界尺寸的變化，及因而可精準(zhǔn)地形成細(xì)圖案，以及提供一種使用該光掩模以制造圖案的方法。
依據(jù)本發(fā)明的一方面，上述及其它目的可藉由一光掩模的提供來達成，該光掩模包括多個用于一半導(dǎo)體裝置的一曝光步驟中的具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案，其中將輔助圖案加入穿過該等環(huán)柵極圖案所形成的孔中，以便使該等輔助圖案與該等環(huán)柵極圖案分離有一指定距離。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用一具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的多個環(huán)柵極圖案的光掩模以在一晶片上制造圖案的方法，該方法包括使用該光掩模來實施一曝光步驟，該光掩模在穿過該等環(huán)柵極圖案所形成的孔中加入有輔助圖案，以便使該等輔助圖案與該等環(huán)柵極圖案分離有一指定距離；以及使用藉由該曝光步驟在該晶片的一光致抗蝕劑上所形成的環(huán)柵極圖案來圖案化該光致抗蝕劑。
從下面詳細(xì)說明并配合附圖可更清楚了解本發(fā)明的上述及其它目的、特征以及其它優(yōu)點。


圖1是描述一傳統(tǒng)曝光裝置的示意圖；圖2是描述一傳統(tǒng)光掩模的環(huán)柵極圖案的布局的圖式；圖3是描述依據(jù)本發(fā)明的使用一光掩模的一曝光裝置的示意圖；圖4是描述本發(fā)明的光掩模的加入有輔助圖案的環(huán)柵極圖案的布局的圖式；圖5是比較性地描述在使用該傳統(tǒng)光掩模及本發(fā)明的具有該等輔助圖案的光掩模的曝光步驟中晶片圖案的上下部分間的差異的圖形；以及圖6是比較性地描述在使用該傳統(tǒng)光掩模及本發(fā)明的具有該等輔助圖案的光掩模的曝光步驟中該等晶片圖案的左右部分間的尺寸差異的圖形。
附圖標(biāo)記說明10曝光源 20聚光透鏡30光掩模 32圖案40投影透鏡50晶片100曝光源 110聚光透鏡120光掩模 122圖案130投影透鏡 140晶片142光致抗蝕劑具體實施方式
現(xiàn)在，將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解本發(fā)明的標(biāo)的。
為了精確地描述在圖式中的幾個層及區(qū)域，而放大其厚度。在本發(fā)明的下面說明中，相同或相似元件以相同附圖標(biāo)記來表示。
圖3是描述依據(jù)本發(fā)明的使用一光掩模的一曝光裝置的示意圖。
如圖3所示，本發(fā)明的曝光裝置包括一聚光透鏡110，用以聚集一曝光源100的光線(例如激光光束)；一投影透鏡130，用以將該光線聚集在一配置于該聚光透鏡110下方的晶片140上；以及一光掩模120，形成有指定形狀的圖案122及配置于該聚光透鏡110與該投影透鏡130之間，用以圖案化該晶片140的光致抗蝕劑142。
在本發(fā)明的光掩模120上的每一圖案122具有一矩形環(huán)柵極形狀及重復(fù)每一圖案122，以及一對上及下環(huán)柵極圖案122彼此相對，以致于該上及下圖案122是對稱的。將一輔助圖案插入每一環(huán)柵極圖案122的孔中，以便該輔助圖案與該圖案122分離有一指定距離。
當(dāng)以使用本發(fā)明的光掩模120的曝光裝置來實施曝光步驟時，該曝光源100所照射的激光光束通過該聚光透鏡110及該光掩模120的環(huán)柵極圖案122，其中該光掩模120具有該等輔助圖案，藉由該投影透鏡130聚集該激光光束，以及然后將激光光束傳送至該晶片140。因此，將該光掩模120上的環(huán)柵極圖案122投影至該晶片140上的光致抗蝕劑142，藉以在該晶片140的光致抗蝕劑142上形成具有相同于該等環(huán)柵極圖案122的形狀的圓環(huán)柵極圖案。在此，在該等環(huán)柵極圖案122的孔中的輔助圖案具有最小尺寸，以致于沒有將該等輔助圖案投影至該晶片140的光致抗蝕劑142上。
圖4是描述本發(fā)明的光掩模的加入有輔助圖案的環(huán)柵極圖案的布局的圖式。
參考圖4，將一具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的矩形環(huán)柵極圖案122的陣列配置在該光掩模上，以及將該等輔助圖案124配置在該等環(huán)柵極圖案122的孔中，以便該等輔助圖案124分別與該等對應(yīng)環(huán)柵極圖案122分離有一指定距離。
例如每一輔助圖案124具有一規(guī)則的方形形狀及20×20nm～120×120nm范圍的尺寸，以便不會在該晶片上構(gòu)圖該等輔助圖案124。
在該環(huán)柵極圖案122的左右部分的寬度均勻以及將每一環(huán)柵極圖案122的具有大寬度的部分界定為上部分及將每一環(huán)柵極圖案122的具有小寬度的部分界定為下部分的情況中，該輔助圖案124位于一沿著Y軸與該環(huán)柵極圖案122的下部分的上表面分離有一150nm～190nm的距離范圍(S)的位置上。
在本發(fā)明的光掩模中，藉由位于該等環(huán)柵極圖案122的孔中的輔助圖案124來減少一對具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的相對的環(huán)柵極圖案122間的臨界尺寸差。亦即，該等相對的環(huán)柵極圖案122的臨界尺寸減少了因透鏡像差所造成的圖案122的敏感度的變化，藉此最小化相鄰圖案間所產(chǎn)生的光學(xué)近距效應(yīng)。
圖5是比較性地描述在使用該傳統(tǒng)光掩模及本發(fā)明的具有該等輔助圖案的光掩模的曝光步驟中晶片圖案的上下部分間的差異的圖形。
參考圖5，在該曝光步驟中，比較在使用該不具有輔助圖案的傳統(tǒng)光掩模的情況中因該等晶片圖案的上下部分間的差異(T-B)所造成的透鏡像差的敏感度(以空線條(clean bars)來表示)以及在使用依據(jù)本發(fā)明的具有位于垂直對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案中的輔助圖案(60×60nm、80×80nm、90×90nm、100×100nm及120×120nm的尺寸)的光掩模的情況中因該等晶片圖案的上下部分間的差異(T-B)所造成的透鏡像差的敏感度(以陰線條(shaded bars)來表示)。
如上面圖形中所示，在使用該不具有任何輔助圖案的傳統(tǒng)光掩模的情況中因該等晶片圖案的上下部分間的差異(T-B)所造成的透鏡像差的敏感度高于在使用依據(jù)本發(fā)明的具有輔助圖案的光掩模的情況中因該等晶片圖案的上下部分間的差異(T-B)所造成的透鏡像差的敏感度。
圖6是比較性地描述在使用該傳統(tǒng)光掩模及本發(fā)明的具有該等輔助圖案的光掩模的曝光步驟中晶片圖案的左右部分間的尺寸差異的圖形。
參考圖6，在使用不同透鏡(A、B及C)的曝光步驟中，比較在使用不具有輔助圖案的傳統(tǒng)光掩模的情況中晶片圖案的左右部分間的尺寸差(max|L-R|)(以左側(cè)線條來表示)、在使用依據(jù)本發(fā)明的具有位于環(huán)柵極圖案中的輔助圖案(90×90nm的尺寸及150nm的間距)的光掩模的情況中晶片圖案的左右部分間的尺寸差(max|L-R|)(以中間線條來表示)以及在使用依據(jù)本發(fā)明的具有位于環(huán)柵極圖案中的輔助圖案(100×100nm的尺寸及190nm的間距)的光掩模的情況中晶片圖案的左右部分間的尺寸差(max|L-R|)(以右側(cè)線條來表示)。
如上面圖形中所示，在使用不具有輔助圖案的傳統(tǒng)光掩模的情況中晶片圖案的左右部分間的尺寸差(max|L-R|)高于在使用依據(jù)本發(fā)明的具有輔助圖案的光掩模的情況中晶片圖案的左右部分間的尺寸差(max|L-R|)。
因此，藉由加入該具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案中的輔助圖案減少了因透鏡像差所造成的該等相對的環(huán)柵極圖案的敏感度的變化。藉此，可均勻地維持該等相對的環(huán)柵極圖案的臨界尺寸的變化。
如上述說明可清楚了解，本發(fā)明提供一種光掩模，其在垂直對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案的孔中加入有輔助圖案，以便減少因透鏡像差而造成在相鄰環(huán)柵極圖案間所產(chǎn)生的臨界尺寸的變化，及因而以便精確地形成細(xì)晶片圖案，以及提供一種使用該光掩模來制造圖案的方法。
雖然已基于描述目的公開本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解在不脫離本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)可實施不同修飾、加入及取代，而本發(fā)明的范圍及精神公開于所附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種光掩模，其包括多個使用于一半導(dǎo)體裝置的一曝光步驟中具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)柵極圖案，其中將輔助圖案加入穿過該等環(huán)柵極圖案所形成的孔中，以便使該等輔助圖案與該等環(huán)柵極圖案分離有一指定距離。
2.如權(quán)利要求1的光掩模，其中該等輔助圖案具有規(guī)則的方形形狀。
3.如權(quán)利要求1的光掩模，其中該等輔助圖案具有20×20nm～120×120nm范圍內(nèi)的尺寸。
4.如權(quán)利要求1的光掩模，其中該等輔助圖案位于沿著Y軸與該等對應(yīng)環(huán)柵極圖案的下部分的上表面分離有150nm～190nm的距離的位置上。
5.一種使用一具有垂直對稱結(jié)構(gòu)的多個環(huán)柵極圖案的光掩模以在一晶片上制造圖案的方法，該方法包括使用該光掩模來實施一曝光步驟，該光掩模在穿過該等環(huán)柵極圖案所形成的孔中加入有輔助圖案，以便使該等輔助圖案與該等環(huán)柵極圖案分離有一指定距離；以及使用藉由該曝光步驟在該晶片的一光致抗蝕劑上所形成的環(huán)柵極圖案來圖案化該光致抗蝕劑。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中該等輔助圖案具有規(guī)則的方形形狀。
7.如權(quán)利要求5的方法，其中該等輔助圖案具有20×20nm～120×120nm范圍內(nèi)的尺寸。
8.如權(quán)利要求5的方法，其中該等輔助圖案位于沿著Y軸與該等對應(yīng)環(huán)柵極圖案的下部分的上表面分離有150nm～190nm的距離的位置上。
全文摘要
一種光掩模，其在以穿過使用于半導(dǎo)體曝光步驟中的垂直對稱結(jié)構(gòu)的多個環(huán)柵極圖案所形成的孔中加入有輔助圖案，以致于該等輔助圖案與該等環(huán)柵極圖案分離有一指定距離，以及一種使用該光掩模來制造圖案的方法。該等輔助圖案位于孔中與該等環(huán)柵極圖案分離有該指定距離的位置上，藉此減少因透鏡像差所造成的必須是相同的一對垂直相對的環(huán)柵極圖案的臨界尺寸的變化，藉以精確地形成細(xì)的圖案。
文檔編號G03F1/70GK1782868SQ200510073730
公開日2006年6月7日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者任東圭 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司