本發(fā)明是有關(guān)于一種掩模，且特別是有關(guān)于一種用于雙重曝光(Double Exposure，簡(jiǎn)稱(chēng)：DE)的掩模組。

背景技術(shù)：

微影工藝(photolithography process)是整個(gè)半導(dǎo)體工藝中很關(guān)鍵的一個(gè)程序，而如何把關(guān)鍵尺寸(critical dimension)進(jìn)一步縮小將是所有研發(fā)人員須持續(xù)面對(duì)的挑戰(zhàn)。在圖案微縮(pattern shrinkage)的挑戰(zhàn)中，已有多種先前技術(shù)相繼地被提出，例如雙重曝光(DE)、雙重微影蝕刻(Litho-Etch Litho-Etch，簡(jiǎn)稱(chēng)：LELE)、遠(yuǎn)紫外光微影(Extreme Ultraviolet Lithography，簡(jiǎn)稱(chēng)：EUVL)、自對(duì)準(zhǔn)雙重圖案化(Self-Alignment Double Patterning，簡(jiǎn)稱(chēng)：SADP)、負(fù)調(diào)顯影(Negative-Tone Development，簡(jiǎn)稱(chēng)：NTD)、定向自我組裝(Directed Self-Assembly，簡(jiǎn)稱(chēng)：DSA)等方式。由于目前遠(yuǎn)紫外光微影(EUVL)所需的光源功率(power)尚未提升至可量產(chǎn)的狀態(tài)，而定向自我組裝(DSA)所需的材料尚在研發(fā)階段，因此，現(xiàn)行半導(dǎo)體工藝多半仰賴(lài)多重圖案化(Multi Pattering)的技術(shù)以縮小關(guān)鍵尺寸。舉例而言，雙重曝光(DE)搭配負(fù)調(diào)顯影(NTD)的工藝技術(shù)能夠有效縮小接觸窗(Contact Hole)尺寸。

微影工藝的挑戰(zhàn)除了圖形的微縮之外，工藝裕度(Process Window)的提升也是該工藝能否導(dǎo)入量產(chǎn)的另一個(gè)關(guān)鍵因素。一般而言，良好的掩模圖案設(shè)計(jì)對(duì)于工藝裕度的提升有絕對(duì)的幫助。承上述，在雙重曝光(DE)搭配負(fù)調(diào)顯影(NTD)的工藝技術(shù)中，如何通過(guò)適當(dāng)?shù)难谀D案設(shè)計(jì)來(lái)提升工藝裕度，為目前研發(fā)人員企圖解決的問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的掩模組，其可提升微影工藝的工藝裕度。

本發(fā)明提供的微影工藝，其具有良好的工藝裕度。

本發(fā)明的掩模組用以對(duì)一負(fù)型顯影光致抗蝕劑層進(jìn)行雙重曝光，此掩模組包括一第一掩模以及一第二掩模。第一掩模包括多個(gè)彼此平行排列的第一主要圖案、多個(gè)第一次解析輔助圖案(sub-resolution assistant feature，簡(jiǎn)稱(chēng)：SRAF)以及多個(gè)第二次解析輔助圖案，第二次解析輔助圖案彼此分離設(shè)置于第一主要圖案的一側(cè)，第一次解析輔助圖案彼此分離設(shè)置于第一主要圖案與第二次解析輔助圖案之間，且第一主要圖案的延伸方向平行于第二次解析輔助圖案的延伸方向。第二掩模包括多個(gè)彼此平行排列的第二主要圖案，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層上方的一預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第二主要圖案與第一主要圖案交錯(cuò)，且第二主要圖案與第一次解析輔助圖案重疊。

本發(fā)明的微影工藝包括下列步驟。首先，提供前述的掩模組。接著，分別以第一掩模以及第二掩模為罩幕，對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層進(jìn)行二次的曝光。之后，對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于前述的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第一主要圖案的延伸方向垂直于第二主要圖案的延伸方向。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于前述的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第一次解析輔助圖案的延伸方向平行于第二主要圖案的延伸方向。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一次解析輔助圖案的排列間距與第二主要圖案的排列間距相同。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第二次解析輔助圖案不與第一主要圖案以及第二主要圖案重疊。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二掩?？蛇M(jìn)一步包括多個(gè)第三次解析輔助圖案以及多個(gè)第四次解析輔助圖案，第四次解析輔助圖案彼此分離設(shè)置于第二主要圖案的一側(cè)，第三次解析輔助圖案彼此分離設(shè)置于第二主要圖案與第四次解析輔助圖案之間，且第二主要圖案的延伸方向平行于第四次解析輔助圖案的延伸方向。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第三次解析輔助圖案的延伸方向平行于第一主要圖案的延伸方向。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第三次解析輔助圖案的排列間距與第一 主要圖案的排列間距相同。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，各個(gè)第三次解析輔助圖案分別設(shè)置于相鄰二第一主要圖案之間，且第三次解析輔助圖案不與第一主要圖案重疊。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝谎谀Ｅc第二掩模置于預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，第四次解析輔助圖案不與第一主要圖案以及第二主要圖案重疊。

基于上述，由于本發(fā)明采用第一次解析輔助圖案與第二次解析輔助圖案的設(shè)計(jì)，因此本發(fā)明可以改善微影工藝的工藝裕度。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的微影工藝的示意圖；

圖2A與圖2B分別是第一實(shí)施例中第一掩模與第二掩模的上視圖；

圖3是將第一實(shí)施例的第一掩模與第二掩模置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層上方的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，二掩模相對(duì)關(guān)系的示意圖；

圖4A與圖4B是通過(guò)不同的掩模設(shè)計(jì)對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層經(jīng)過(guò)曝光顯影后所形成的圖案化光致抗蝕劑層的示意圖；

圖5是將第二實(shí)施例的第一掩模與第二掩模置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層上方的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，二掩模相對(duì)關(guān)系的示意圖；

圖6A與圖6B是通過(guò)不同的掩模設(shè)計(jì)對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層經(jīng)過(guò)曝光顯影后所形成的圖案化光致抗蝕劑層的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

M1、M1’：第一掩模；

M2、M2’：第二掩模；

PR：負(fù)型顯影光致抗蝕劑層；

P：預(yù)定位置；

W：晶圓；

110：第一主要圖案；

120：第一次解析輔助圖案；

130：第二次解析輔助圖案；

210：第二主要圖案；

220：第三次解析輔助圖案；

230：第四次解析輔助圖案。

具體實(shí)施方式

【第一實(shí)施例】

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的微影工藝的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的微影工藝包括下列步驟。首先，提供包含第一掩模M1與第二掩模M2的掩模組。接著，分別以第一掩模M1以及第二掩模M2為罩幕對(duì)一負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行二次的曝光。此處，本實(shí)施例可先采用第一掩模M1為罩幕對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行第一次的曝光，再采用第二掩模M2為罩幕對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行第二次的曝光；或者，可先采用第二掩模M2為罩幕對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行第一次的曝光，再采用第一掩模M1為罩幕對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行第二次的曝光。換言之，本實(shí)施例不限定第一掩模M1與第二掩模M2的使用順序。在本實(shí)施例中，負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR例如是形成于晶圓W或是其他基材上。通常，負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR會(huì)覆蓋于待圖案化的導(dǎo)電或介電薄膜上。在完成重復(fù)曝光之后，對(duì)此負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR進(jìn)行顯影。舉例而言，前述的顯影例如為負(fù)調(diào)顯影。

為了使微影工藝中所采用的掩模在其邊緣處保有良好的曝光解析度，進(jìn)而改善微影工藝的工藝裕度，本實(shí)施例在第一掩模M1與第二掩模M2上采用了特殊設(shè)計(jì)的解析輔助圖案(sub-resolution assistant feature，簡(jiǎn)稱(chēng)：SRAF)。以下將搭配圖2A、圖2B以及圖3至圖4針對(duì)第一掩模M1與第二掩模M2做詳細(xì)的描述。

圖2A與圖2B分別是第一實(shí)施例中第一掩模與第二掩模的上視圖，圖3是將第一實(shí)施例的第一掩模與第二掩模置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層上方的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，二掩模相對(duì)關(guān)系的示意圖。

請(qǐng)參照?qǐng)D2A與圖2B，本實(shí)施例的第一掩模M1包括多個(gè)彼此平行排列的第一主要圖案110、多個(gè)第一次解析輔助圖案120以及多個(gè)第二次解析輔 助圖案130。如圖2A與圖2B所示，第二次解析輔助圖案130彼此分離設(shè)置于第一主要圖案110的至少一側(cè)，而第一次解析輔助圖案120彼此分離設(shè)置于第一主要圖案110與第二次解析輔助圖案130之間，且第一主要圖案110的延伸方向平行于第二次解析輔助圖案130的延伸方向。舉例而言，第一次解析輔助圖案120與第二次解析輔助圖案130通常是分布于第一主要圖案110的外圍，以強(qiáng)化第一掩模M1在其邊緣處的曝光解析度。此外，第二掩模M2至少包括多個(gè)彼此平行排列的第二主要圖案210。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3，當(dāng)?shù)谝谎谀1與第二掩模M2置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層PR上方的一預(yù)定位置P(示出于圖1)以分別進(jìn)行曝光時(shí)，而第二主要圖案210與第一主要圖案110交錯(cuò)，且第二主要圖案210可與第一次解析輔助圖案120重疊。如圖3所示，第一次解析輔助圖案120與第二主要圖案210的重疊面積即為第一次解析輔助圖案120本身的面積。此外，第一次解析輔助圖案120的排列間距與第二主要圖案210的排列間距相同。

如圖3所示，當(dāng)?shù)谝谎谀1與第二掩模M2被置于前述的預(yù)定位置P以分別進(jìn)行兩次的曝光時(shí)，第一主要圖案110的延伸方向例如是垂直于第二主要圖案210的延伸方向。第一次解析輔助圖案120的延伸方向例如是平行于第二主要圖案210的延伸方向。此外，第二次解析輔助圖案130不與第一主要圖案110以及第二主要圖案210重疊。

除了第二主要圖案210之外，第二掩模M2可進(jìn)一步包括多個(gè)第三次解析輔助圖案220以及多個(gè)第四次解析輔助圖案230，第四次解析輔助圖案230彼此分離設(shè)置于第二主要圖案210的一側(cè)，第三次解析輔助圖案220彼此分離設(shè)置于第二主要圖案210與第四次解析輔助圖案230之間，且第二主要圖案210的延伸方向平行于第四次解析輔助圖案230的延伸方向。舉例而言，第三次解析輔助圖案220與第四次解析輔助圖案230通常是分布于第二主要圖案210的外圍，以強(qiáng)化第二掩模M2在其邊緣處的曝光解析度。

如圖3所示，當(dāng)?shù)谝谎谀1與第二掩模M2被置于前述的預(yù)定位置P以分別進(jìn)行兩次的曝光時(shí)，第三次解析輔助圖案220的延伸方向平行于第一主要圖案110的延伸方向，且第三次解析輔助圖案220的排列間距與第一主要圖案110的排列間距相同。各個(gè)第三次解析輔助圖案220分別設(shè)置于相鄰二第一主要圖案110之間，且第三次解析輔助圖案220不與第一主要圖案110 重疊。此外，第四次解析輔助圖案230不與第一主要圖案110以及第二主要圖案210重疊。

在前述的第一實(shí)施例中，同時(shí)使用第一次解析輔助圖案120與第二次解析輔助圖案130可以明顯地改善第一掩模M1與第二掩模M2在其邊緣處的曝光解析度，以下將搭配圖4進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

圖4A與圖4B是通過(guò)不同的掩模設(shè)計(jì)對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層經(jīng)過(guò)曝光顯影后所形成的圖案化光致抗蝕劑層的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4A與圖4B，在第一實(shí)施例中，第一掩模具有第一主要圖案、第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案，而第二掩模具有第二主要圖案、第三次解析輔助圖案以及第四次解析輔助圖案；在比較例1中，第一掩模僅具有第一主要圖案以及第二次解析輔助圖案，而第二掩模僅具有第二主要圖案以及第四次解析輔助圖案；在比較例2中，第一掩模僅具有第一主要圖案以及第一次解析輔助圖案，而第二掩模僅具有第二主要圖案以及第三次解析輔助圖案。

從圖4A與圖4B可知，在比較例1與比較例2中，圖案化光致抗蝕劑層在對(duì)應(yīng)于掩模邊緣處(圖中左側(cè)邊緣)的解析度不佳。反觀第一實(shí)施例，由于第一次解析輔助圖案、第二次解析輔助圖案、第三次解析輔助圖案以及第四次解析輔助圖案的設(shè)計(jì)，掩模邊緣處(圖中左側(cè)邊緣)的曝光解析度可獲得明顯的改善。

從圖4A與圖4B可清楚得知，不論是在最佳對(duì)焦位置或者是在偏離最佳對(duì)焦位置60納米處，采用本實(shí)施例的第一掩模與第二掩模的微影工藝具有十分良好的工藝裕度。

【第二實(shí)施例】

圖5是將第二實(shí)施例的第一掩模與第二掩模置于負(fù)型顯影光致抗蝕劑層上方的預(yù)定位置以分別進(jìn)行曝光時(shí)，二掩模相對(duì)關(guān)系的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，本實(shí)施例的第一掩模M1’以及第二掩模M2’與第一實(shí)施例的第一掩模M1以及第二掩模M2(示出于圖3)類(lèi)似，二者主要差異的處在于：本實(shí)施例中的第一主要圖案110與第二主要圖案210的重疊位置不同，且第二掩模M2’上僅具有第二主要圖案210。

圖6A與圖6B是通過(guò)不同的掩模設(shè)計(jì)對(duì)負(fù)型顯影光致抗蝕劑層經(jīng)過(guò)曝光 顯影后所形成的圖案化光致抗蝕劑層的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6A與圖6B，在第二實(shí)施例中，第一掩模具有第一主要圖案、第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案，而第二掩模僅具有第二主要圖案；在比較例1中，第一掩模僅具有第一主要圖案以及第二次解析輔助圖案，而第二掩模僅具有第二主要圖案；在比較例2中，第一掩模僅具有第一主要圖案以及第一次解析輔助圖案，而第二掩模僅具有第二主要圖案。

從圖6A與圖6B可知，在比較例3與比較例4中，圖案化光致抗蝕劑層在對(duì)應(yīng)于掩模邊緣處的解析度不佳。反觀第二實(shí)施例，由于第一次解析輔助圖案以及第二次解析輔助圖案的設(shè)計(jì)，掩模邊緣處的曝光解析度可獲得明顯的改善。

從圖6A與圖6B可清楚得知，不論是在最佳對(duì)焦位置或者是在偏離最佳對(duì)焦位置60納米處，采用本實(shí)施例的第一掩模與第二掩模的微影工藝具有十分良好的工藝裕度。

值得注意的是，本發(fā)明不限定第一掩模與第二掩模上第一、第二主要圖案的設(shè)計(jì)型態(tài)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求更動(dòng)第一、第二主要圖案。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。