專利名稱：增強相移位光罩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于集成電路及其制造方法，尤指產(chǎn)生相位移圖案以改善柵極及其它層級(layer)的圖案化、結(jié)構(gòu)或需要次名義尺寸(sub-nominal dimension)的區(qū)域(region)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置或集成電路可包含有數(shù)以百萬計的組件，例如晶體管。特大型積體(ULSI)電路可包含有互補金氧半導(dǎo)體(CMOS)場效應(yīng)晶體管(FET)。盡管現(xiàn)有系統(tǒng)能力與在IC上制造數(shù)以百萬計的IC組件制程，其仍需要減少該IC組件特征尺寸，因而增加一IC上的組件數(shù)目。
為達到縮小IC組件尺寸的一限制在于現(xiàn)有微影技術(shù)(lithography)能力。微影藉以將圖案或圖像自一媒介轉(zhuǎn)換至另一媒介的制程?，F(xiàn)有IC微影技術(shù)利用紫外線(ultra-violet，UV)感應(yīng)光阻(photoresist)。紫外光透過一標(biāo)線或光罩投射至該光阻以在一IC上產(chǎn)生裝置圖案化。現(xiàn)有IC微影制程受限于其打印小尺寸特征能力，例如接點、溝槽、多晶硅線路或門極結(jié)構(gòu)。
一般而言，現(xiàn)有微影制程(如投射微影技術(shù)及遠(yuǎn)紫外線(EUV)微影技術(shù))并不具有足夠分辨率與準(zhǔn)確性去一貫地制造最小尺寸的微小特征。分辨率可能為一些包含有光線繞射、透鏡像差、機械穩(wěn)定度、污染、阻障材料光學(xué)特性、阻障對比、阻障膨潤、阻障熱流等現(xiàn)象所不利地沖擊。故而，該接點、溝槽、柵極關(guān)鍵尺寸，也因此IC裝置受限于該些尺寸所能達成的微小化程度。
例如一個集成電路設(shè)計特征尺寸約0.5微米或更小，其最佳光學(xué)微影技術(shù)分辨率需要該透鏡系統(tǒng)一最大能得到的數(shù)值孔徑(numericalaperture，NA)。當(dāng)獲得良好的分辨率時則較好的焦點將無法獲取，反的亦然，因為該透鏡系統(tǒng)電場深度反比于該數(shù)值孔徑，所以該集成電路表面無法光學(xué)性平整。因此，當(dāng)半導(dǎo)體制程最小可實行的尺寸減小時，將達到現(xiàn)有光學(xué)微影技術(shù)的極限。特別是當(dāng)最小尺寸接近0.1微米時，傳統(tǒng)光學(xué)微影技術(shù)將無法有效運作。
為有效減小特征尺寸，集成電路業(yè)者建立一名為″相位移(phaseshifting)″的技術(shù)。于相位移中，由一光學(xué)平版印刷光罩的兩相鄰?fù)该鲄^(qū)域所產(chǎn)生的破壞性干擾，用以在一光阻層上產(chǎn)生一未曝露區(qū)域。相位移利用光穿透光罩上的透明區(qū)域顯示一波特征的現(xiàn)象，藉此該光自該光罩材料透射出來的位相為該光經(jīng)由該光罩材料旅行距離的函數(shù)。該距離等于該光罩材料厚度。
相位移允許一光罩所產(chǎn)生的圖像品質(zhì)增強。在該光阻層上需求的未曝露區(qū)域能夠透過自具有該光穿透相鄰孔徑彼此相對180轉(zhuǎn)換的位相特性的相鄰?fù)该鲄^(qū)域的光線平擾加以產(chǎn)生。藉由該穿透其中光線的破壞性干擾，一深暗、未曝露區(qū)域?qū)⒖尚纬捎谠摴庾鑼友卦撓辔灰茀^(qū)域邊緣。
相位移光罩為熟知技藝且早已應(yīng)用于不同結(jié)構(gòu)中，如B.J.Lin于1993年3月所提出″相位移光罩獲取的邊緣(Phase-Shifting Masks Gainan Edge)″，Circuits and Devices，pp.28-35。于上所描述的結(jié)構(gòu)稱為交替相位移光罩(phase shift masking，PSM)。
于一些實例中，應(yīng)用于設(shè)計相位移光罩的相位移算法定義一相位移區(qū)域以延伸至剛好超越一作用層的作用區(qū)域。例如，多晶硅剩余長度是由一電場或修整光罩所典型定義。然而，該方法并非不具有其問題，例如，當(dāng)其自該相位移區(qū)域轉(zhuǎn)變至該電場光罩區(qū)域時，位于相位移光罩與電場光罩間的校準(zhǔn)補償可能導(dǎo)致于該多晶硅線路扭結(jié)或修剪區(qū)域。再者，由于該電場光罩是用以打印超越該作用區(qū)域的多晶硅的密集、狹窄線路，該電場光罩變成關(guān)鍵性且作為該相位移光罩。
多晶硅或“多晶系”配置的相位移圖案化已經(jīng)過證明為同時在制造與促成微小線路及狹窄間距加強。該些項目可更加強化所需線路寬度與間距縮減，然而其可能存在一些風(fēng)險與混亂。
現(xiàn)有利用相位移圖案化是藉由僅位移最小需求尺寸的區(qū)域通常為該作用圖案上的多晶系柵極(poly gate)或狹窄多晶系材料(narrow poly)所完成。該遠(yuǎn)離作用區(qū)域的圖案化多晶系材料線路通常是以相似設(shè)計準(zhǔn)則安排，俾使該圖案化工藝線路位于作用區(qū)域。如此，該相位移圖案化(phase shifted patterning)與二元圖案化(binary patterning)間會產(chǎn)生許多過渡區(qū)域。而過渡區(qū)域可能導(dǎo)致線路寬度的損失，增加裝置的漏損量。
現(xiàn)今另一用于多晶硅層的相位移光罩(PSM)設(shè)計總是著重于藉由提供另一沿該柵極區(qū)域周圍(亦即該多晶硅與作用層的交會處)的相位移區(qū)域俾使柵極縮減。其中的另一PSM設(shè)計是美國專利第5,573,890號由Christopher A.Spence(為本申請的其中一位發(fā)明者)的″利用相位移光罩的光學(xué)微影方法(METHOD OF OPTICAL LITHOGRAPHY USINGPHASE SHIFT MASKING)″所描述揭示，并讓渡至本申請的受讓人。
一增強相位移方法是發(fā)展用以減低該過渡區(qū)域并自該作用邊緣移除該等過渡區(qū)域以加寬工藝圖案化的多晶系材料或多晶系材料邊角以減小或避免沖擊線路寬度損失。該增強相位移方法的范例如美國專利申請?zhí)柕?9/772,577，于2001年1月30日由Todd P.Lokanc(為本申請的其中一位發(fā)明者)提出，名為″相位移光罩系統(tǒng)及其制造方法(PHASESHIFT MASK AND SYSTEM AND METHOD FOR MAKING THESAME)″所描述揭示，并讓渡至本申請的受讓人，于此合并提出作為參考。
由Lokanc的專利申請說明書中所描述的二元及相位移光罩定義出該多晶系材料圖案的多個部分且必需具有良好控制的關(guān)鍵尺寸(criticaldimensions，CDs)。該相光罩基本具有冗長狹窄開口以便于圖案化但該二元光罩具與微小線路同樣的微小開口于分離及密集區(qū)域。如此，該二元光罩的圖案化可能變得復(fù)雜且此技術(shù)的制造窗口可能會受到限制。同時于普通相(simple phase)與增強相(enhanced phase)方法中，其兩者的光罩是關(guān)鍵性且具有不同最佳照度及圖案化條件。
其它已知系統(tǒng)不同柵極特定(gate-specific)方法而利用“節(jié)點”為基礎(chǔ)方法以產(chǎn)生一相分配，俾對所有最小多晶系幾何結(jié)構(gòu)施以相位移電場與門極)。該節(jié)點基礎(chǔ)方法的二實例包含有例如于1994年12月由Galan等人所提出的″應(yīng)用另一型態(tài)相位移光罩于多晶硅層級隨機邏輯電路(Application of Alternating-Type Phase Shift Mask to PolysiliconLevel Random Logic Circuit″Jpn.J.Phys).Vol.33(1994)pp.6779-6784，以及由Liebmann等人所提出的美國專利第5,807,649號的″微影圖案化方法及其藉由光場修整光罩設(shè)置而成的光罩(LITHOGRAPHICPATTERNING MTHOD AND MASK SET THEREFOR WITH LIGHTFIELD TRIM MASK)″。
于該現(xiàn)有技藝中，需要改良該透明電場相位移光罩及電場或修整光罩方法，俾簡化且提升光罩實施信賴性及良好晶圓圖像。再者，其亦需要藉由包含相位移光罩形體以最小化變動或利用光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)(Optical Proximity Correction，OPC)。另外，亦需要產(chǎn)生相位移圖案以改善柵極及其它需要尺寸(sub-nominal dimension)膜層(layer)的圖案化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一典型實施例有關(guān)于利用一鉻界線圍繞第一相區(qū)域以增強透明電場相位移光罩。一典型方法包括界定第一相圖案邊緣，擴充該些邊緣，以及藉由鉻以合并該擴充部分。另一方法包括特大化與縮小化第一相資料，撿選不同的部分，以及藉由鉻以合并該不同部分。該相光罩上的鉻區(qū)域可藉由允許該光罩上的鉻以完整地定義石英蝕刻，俾改善光罩的產(chǎn)生。
另一具體實施例有關(guān)于一種設(shè)計相位移光罩的方法，俾用于集成電路的制造。該方法可包含界定相位移光罩的第一相區(qū)域邊緣，擴充該界定邊緣以定義一沿該第一相區(qū)域邊緣的狹窄線路，以及于該狹窄線路形成鉻俾形成一沿該第一相區(qū)域邊緣的鉻邊界。該第一相區(qū)域一般位于接近一關(guān)鍵區(qū)域，例如，關(guān)鍵多晶系材料或其它欲藉由相位移定義的區(qū)域，且該界定區(qū)域非鄰近該關(guān)鍵區(qū)域的該第一相區(qū)域邊緣。
另一具體實施例有關(guān)于一種產(chǎn)生相位移圖案以改善柵極圖案化及其它需要尺寸(sub-nominal dimension)膜層的方法。該方法可包括定義一關(guān)鍵柵極區(qū)域，于該關(guān)鍵柵極區(qū)域的任一邊產(chǎn)生相區(qū)域，配置相對相極性至該關(guān)鍵柵極區(qū)域任一邊的相區(qū)域，藉由配置極性以增強相區(qū)域，定義相轉(zhuǎn)換有可能發(fā)生的毀損區(qū)域，產(chǎn)生多邊形以定義其它邊緣且排除經(jīng)定義的毀損區(qū)域，以及建構(gòu)一邊界區(qū)域于第一相區(qū)域外圍以形成一鉻界線。
另一具體實施例有關(guān)于一種藉由在第一相區(qū)域邊緣外側(cè)周圍的鉻界線增強透明電場相位移光罩的方法。該方法可包括配置相極性至包含有第一相區(qū)域及第二相區(qū)域的相區(qū)域，定義該經(jīng)配置相區(qū)域的邊緣，建立一于該第一相區(qū)域邊緣周圍的邊界，以及形成一鉻界線于該第一相區(qū)域周圍邊界。
另一具體實施例有關(guān)于一種安裝用于集成電路制程的光罩。該光罩可降低由0相區(qū)域第一邊緣所定義的關(guān)鍵圖案區(qū)段與180相區(qū)域的第一邊緣以及一位于該180相區(qū)域邊緣周圍外側(cè)的鉻邊界區(qū)域。該鉻邊界區(qū)域包含一非透明材料。
本發(fā)明的其余特征與優(yōu)點對于熟悉該項技藝者檢視以下的圖式、詳細(xì)描述與對應(yīng)的申請專利范圍后將變得更為明顯。


以下所述的具體實施例將參照對應(yīng)的圖式，其中以相同數(shù)字表示相同組件，以及第1圖為一用以說明依據(jù)本發(fā)明實施例形成一相位移光罩的方法步驟流程圖；第2圖為一依據(jù)本發(fā)明實施例的相位移光罩設(shè)計頂視圖；第3圖為一依據(jù)本發(fā)明實施例的利用第2圖中相位移光罩設(shè)計的電場或修整光罩設(shè)計頂視圖；以及第4圖為一用以說明依據(jù)本發(fā)明實施例的分離180相區(qū)域及一0相區(qū)域的多晶系材料線路與對應(yīng)的修整光罩區(qū)塊示意圖。
具體實施例方式
第1圖中顯示一流程圖100，用以描述一相位移光罩(PSM)與一電場或修整光罩的組成或設(shè)計示范性步驟。一套先前于相光罩上所定義的0相或180相區(qū)域?qū)⒂兄R別一關(guān)鍵性多晶系區(qū)段。該些0相或180相區(qū)域的產(chǎn)生可藉由手繪、利用目前可獲得的軟件程序、或創(chuàng)作一最佳程序以定義該些區(qū)域。
于步驟110，一鉻邊界區(qū)域(chrome boundary region)形成于該相光罩先前所定義的180相區(qū)域的180相區(qū)域邊緣外側(cè)，該180相區(qū)域并未定義一最終多晶系圖案(final poly pattern)。該非透明邊界區(qū)域可由手繪或利用一計算機軟件程序的任一者加以定義。其特點在于，藉由合并該具有關(guān)鍵層級圖案的所定義的非透明邊界區(qū)域產(chǎn)生的設(shè)計數(shù)據(jù)庫，可用于″芯片至數(shù)據(jù)庫(die-to-database)″檢驗，藉以簡化該光罩制程。于步驟120，所有非定義區(qū)域(最終多晶系圖案或180相區(qū)域或鉻邊界區(qū)域)定義為0相。
于步驟130，是于光罩上圖案化及蝕刻鉻。當(dāng)該鉻定義過程中或于該鉻圖案化后，一阻層系涂覆且該阻層部分是選擇性移除于180相部分所形成的區(qū)域。于一具體實施例中一超大型180相或一相蝕刻區(qū)域定義為允許該阻層被移除及蝕刻石英。該超大型阻層圖案覆蓋住鉻的任一開口以避免蝕刻。一干或濕蝕刻可用以于形成該180相區(qū)域時蝕刻該石英至更小厚度。該180相部分的形成與相蝕刻區(qū)域?qū)⑦M一步描述于第2圖中。
于步驟140，該修整光罩形成有該最終多晶系圖案化外側(cè)的邊界鉻區(qū)域的超大型樣式開口。該修整光罩開口超大型的原因在其尺寸稍大于該邊界區(qū)域。于該修整光罩制程中，該修整光罩的開口設(shè)置于該些稍小的邊界區(qū)域。一示范性修整光罩參照如第3圖所示。
第2圖描述一相光罩200參照第1圖所述利用該制程加以形或設(shè)計的頂視圖。相光罩200包含有多晶系區(qū)域(poly region)210、180相區(qū)域220、0相區(qū)域230、以及180相邊界區(qū)域240。多晶系區(qū)域210(于第2圖中所描述的標(biāo)記區(qū)域)為關(guān)鍵性多晶系區(qū)段。180相區(qū)域220與0相區(qū)域230有助于定義多晶系區(qū)域210并能夠藉由徒手或裝置計算機軟件程序以設(shè)計相光罩。180相邊界區(qū)域240可由定義于該非定義多晶系圖案的180相區(qū)域220外側(cè)邊緣所形成。
相光罩200亦可包含一區(qū)域250于定義區(qū)域外側(cè)。于一實施例中，區(qū)域250(如第2圖所描述的部分)指定為0相。
相蝕刻區(qū)域260(如第2圖所描繪的粗體虛線)為用于形成180相區(qū)域220所定義圖案的區(qū)域。其特點在于該相蝕刻區(qū)域260位置會自行對齊該鉻圖案，以避免該對應(yīng)至該原始鉻圖案的蝕刻圖案的錯置。于另一實施例中，其可能促使該蝕刻輪廓部分覆蓋于鉻下方而藏匿部分蝕刻輪廓。該部分藏匿的蝕刻輪廓允許側(cè)壁輪廓有些許變化。
修整光罩開口270(如第2圖所描繪的標(biāo)記線)于該電場或修整光罩應(yīng)用時定義出一曝露區(qū)域。參照第3圖中所描敘的，一示范性修整光罩對應(yīng)至修整光罩開口270。
第3圖描述一電場或修整光罩300頂視圖。修整光罩300參照第2圖所描述的相光罩200而裝配。修整光罩300包含有對應(yīng)至第2圖修整光罩開口270的開口310。
第4圖說明一多晶系線路400與一修整光罩405。多晶系線路400其分離180相區(qū)域410及0相區(qū)域420。一鉻邊界430位于沿180相區(qū)域410邊緣。鉻邊界430可藉由允許一鉻光罩完整地定義石英蝕刻以改善光罩產(chǎn)生。
于一具體實施例中，鉻邊界430的形成藉由定義180相區(qū)域410邊緣，擴充該些邊緣外面及內(nèi)面以定義一狹小線路，以及形成鉻于該狹小線路中。鉻邊界430可具有一寬度接近最小柵極寬度尺寸或位于0相及180相之間形成關(guān)鍵柵極區(qū)域?qū)挾?。另外，鉻邊界430的產(chǎn)生可藉由考量該180相資料，特大化與縮小化該資料且撿選不同的部分。
用為鉻邊界430的示范性材料可包含任意非透明特性材料。另外，其它適合的非透明材料可利用為邊界430者，例如為熟悉該項技藝者可滿足必須相需求的任一材料。
此外，鉻邊界430改善該光罩的產(chǎn)生可藉由允許該鉻光罩完整地定義石英蝕刻，俾可能促使更多可重復(fù)蝕刻輪廓。再者，用以描寫該相光罩的鉻數(shù)據(jù)庫可用作芯片至數(shù)據(jù)庫檢驗。又，雖然狹小，該鉻邊界430可提供足夠?qū)挾纫蕴峁┮挥嘣Ｗ鳛樵撓辔g刻開口的非自我校準(zhǔn)(misalignment)。若缺乏鉻邊界430的定義，該光罩將顯現(xiàn)具有一黑色線路于光阻檢驗期間的0相及180相間轉(zhuǎn)換，因此提議缺陷。
盡管該典型實施例經(jīng)由先前圖式所揭示及描述后現(xiàn)在應(yīng)更為清晰，其應(yīng)可理解的是該些實施例僅為例示。例如，用以產(chǎn)生相位移區(qū)域的不同技術(shù)。再者，本發(fā)明并用以限定于一特定實施例，而可擴充至不同修正、組合與變更，而未脫離下述申請專利范圍所涵蓋的精神與技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)計相位移光罩方法，包括確認(rèn)相位移光罩的第一相區(qū)域邊緣，該第一相區(qū)域位于鄰近一關(guān)鍵性區(qū)域，且經(jīng)定義的邊緣非為鄰接該關(guān)鍵性區(qū)域的該第一相區(qū)域邊緣；擴充經(jīng)定義區(qū)域以定義出一沿該第一相區(qū)域邊緣的狹小線路；以及于該狹細(xì)線路形成鉻以構(gòu)成一沿該第一相區(qū)域的鉻邊界。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該狹細(xì)線路中形成鉻以構(gòu)成鉻邊界包含有藉由鉻數(shù)據(jù)庫以合并該狹細(xì)線路。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含配置相極性至該第一相區(qū)域；定義該第一相區(qū)域邊緣；于該定義邊緣周圍建立一邊界；以及配置經(jīng)建立邊界的外側(cè)的區(qū)域使具有0相。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該第一相區(qū)域及一第二相區(qū)域是彼此配置相角180度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包含產(chǎn)生一修整光罩以移除位于該第一相區(qū)域與第二相區(qū)域間的非所欲的圖案。
6.一種產(chǎn)生相位移圖案的方法，以改善柵極及需要尺寸的其它層級的圖案化，該方法包括定義關(guān)鍵性柵極區(qū)域；于該關(guān)鍵性柵極區(qū)域的任一側(cè)產(chǎn)生相區(qū)域；配置相對的相極性至該關(guān)鍵性柵極區(qū)域任一側(cè)的相區(qū)域；增強具有經(jīng)配置相極性的相區(qū)域；定義其中有可能發(fā)生相轉(zhuǎn)換的毀損區(qū)域；產(chǎn)生多邊形以定義除了該所定義的毀損區(qū)域的其余邊緣；以及建構(gòu)一邊界區(qū)域于第一相區(qū)域外側(cè)以形成一鉻界線。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包含修正違反設(shè)計準(zhǔn)則部分；以及提供光學(xué)鄰近部分與程序修正俾產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膱D案。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包含產(chǎn)生一修整光罩以移除該第一相區(qū)域與第二相區(qū)域間的一需求圖案外側(cè)的非需求的圖案。
9.一種藉由鉻界線在第一相區(qū)域外側(cè)邊緣周圍以增強透明電場相位移光罩的方法，該方法包括配置相極性至相區(qū)域，該相區(qū)域包含第一相區(qū)域與第二相區(qū)域；定義該分配相區(qū)域的邊緣；建立一邊界于該第一相區(qū)域的定義邊緣周圍；以及形成一鉻界線于該第一相區(qū)域周圍的邊界。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該配置相區(qū)域的定義邊緣包含定義發(fā)生相轉(zhuǎn)換的毀損區(qū)域，以及產(chǎn)生包含邊緣但排除毀損區(qū)域的多邊形，其中該多邊形的該配置相區(qū)域是合并在一起。
全文摘要
一種在180相區(qū)域周圍形成鉻界線以增強透明電場相位移光罩的方法，該方法實施例包括界定180度相圖案邊緣，擴充該些邊緣，以及藉由鉻以合并該擴充部分。另一方法實施例包括特大化與縮小化180相資料，撿選不同的部分，以及藉由鉻以合并該不同部分。該光罩上的鉻區(qū)域可藉由允許該光罩上的鉻以完整地定義石英蝕刻，俾改善光罩的產(chǎn)生。
文檔編號H01L21/027GK1602449SQ02824783
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者T·P·盧康科, C·A·斯彭斯 申請人:先進微裝置公司