專利名稱：利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，具體而言涉及一種利用光子晶體的等效負(fù)折射率的透光層和一正折射率透光層的迭合結(jié)構(gòu)改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光掩膜為在微影制程中大量生產(chǎn)的要素之一。一般而言，微影制程中的分辨率能力即代表該制程能力的優(yōu)劣，其中曝光制程的光掩膜分辨率更是其中的關(guān)鍵。圖1為現(xiàn)有技術(shù)光掩膜應(yīng)用示意圖。光掩膜的主體是由平坦且透明的玻璃或石英基板13所構(gòu)成的，半導(dǎo)體組件各層的圖案121則是以在玻璃表面覆上一層鉻薄膜12來代表，曝光光線11照射到光掩膜時(shí)，可將電路的圖樣轉(zhuǎn)移到晶圓14(Wafer)上。一款芯片通常需用到許多層的光掩膜，光掩膜數(shù)愈多，生產(chǎn)過程也愈久。
傳統(tǒng)上，改善分辨率的方法大都采降低曝光制程的光波長，根據(jù)雷利判別式(Rayleigh’s Criterion)，當(dāng)波長愈小代表可以解析的圖形愈細(xì)，然而此方法將導(dǎo)致曝光機(jī)和光掩膜的支出成本大幅增加。因此，最新的方法為1990年代所提出的光學(xué)近階修正(optical proximity correction；OPC)和相位移光掩膜(phase shift mask；PSM)的方法，光學(xué)近階修正乃是針對(duì)光掩膜圖案在遠(yuǎn)場(chǎng)曝光時(shí)所產(chǎn)生的圖形失真，在光掩膜設(shè)計(jì)階段時(shí)對(duì)光掩膜先做進(jìn)一步的圖形修正補(bǔ)償，以改善曝光顯影后的失真，由于圖形需做變形，因此在設(shè)計(jì)階段需做大量的運(yùn)算，以確保圖案的正確。而相位移光掩膜為在光掩膜上貼一層相位移薄膜(weak phase shifter)，或利用在光掩膜基版蝕刻產(chǎn)生相位移圖形(strong phase shifter)，當(dāng)光線經(jīng)過兩相鄰的圖形時(shí)，由于其中一個(gè)圖形有相位移，使兩相鄰的光的相位產(chǎn)生180度的相位差，所以相鄰圖形具有破壞性干涉的暗線，因而提升曝光的分辨率。
然而傳統(tǒng)的改善光掩膜分辨率的方法，皆是補(bǔ)償光線在遠(yuǎn)場(chǎng)所產(chǎn)生的干涉，因此分辨率必然受限于雷利判別式(Rayleigh’sCriterion)，使得分辨率無法小于波長，本發(fā)明利用光子晶體薄膜產(chǎn)生的負(fù)折射率效應(yīng)，透過適當(dāng)?shù)恼凵渎势ヅ?，組成完美透鏡(perfect lens)，藉此改善一般曝光時(shí)犧牲近場(chǎng)光信息的缺點(diǎn)，并可以有效的增加曝光的距離，而過去的技藝，若要取得近場(chǎng)光的信息以避免失真，其曝光距離需小于波長，以致于光掩膜與光阻距離過近，造成光掩膜污染，利用本發(fā)明可以避免其缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，改善光掩膜的分辨率，主要利用光子晶體的負(fù)折射率效應(yīng)，建立一種利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，使光掩膜在使用時(shí)，即使在焦點(diǎn)距離大于波長(λ)時(shí)，仍能將近場(chǎng)光聚焦到焦點(diǎn)，而不受雷利判別式(Rayleigh’s Criterion)的限制，進(jìn)而提升光掩膜的分辨率。
為達(dá)到以上的發(fā)明目的，提出一種利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，藉以改善一光掩膜的分辨率，其包含一正折射率的透光層及一等效負(fù)折射率的透光層，其特征在于，所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層迭合在一起，應(yīng)用于所述光掩膜時(shí)，可得一較佳的分辨率。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其中所述正折射率的透光層系為一般的透光物質(zhì)，亦可為黏合用的膠質(zhì)。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其中所述等效負(fù)折射率的透光層系為一光子晶體結(jié)構(gòu)或具負(fù)折射率效應(yīng)的物質(zhì)。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其中所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的折射率之和系介于+0.1與-0.1之間。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其中所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的迭合系利用貼附方式或一體成型制作者。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，所述正折射率透光層的厚度得設(shè)計(jì)小于微影制程所使用的主要曝光光線的波長的二分之一。
如所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)的聚焦距離為所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的厚度之差。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)光掩膜應(yīng)用示意圖。
圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)另一示意圖。
標(biāo)號(hào)說明
光線……11 鉻薄膜……12 圖案……121玻璃……13 晶圓(Wafer)……14光掩膜……20 光線……21鉻薄膜……22 正折射率的透光層……23光子晶體層……24圖樣……221 聚焦處……222聚焦平面……具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖2，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)。光線21進(jìn)入光掩膜20，穿過鉻薄膜22的圖樣221后，再由正折射率的透光層23產(chǎn)生正折射及光子晶體層24產(chǎn)生等效負(fù)折射，到聚焦處222時(shí)，其匯聚的光線包含近場(chǎng)光和遠(yuǎn)場(chǎng)光，而近場(chǎng)光具有空間結(jié)構(gòu)的信息，所以即使圖樣221的開孔小于波長，也可以在聚焦處222成像。
所以，在現(xiàn)有的光掩膜貼上n＜0(負(fù)折射率)的透光層24將可得到好處有二，一可避免各類像差產(chǎn)生的失真(distortion)；二可提高解析度，使小于波長的圖樣(pattern)亦可以曝光。其中，制作負(fù)折射率層為光子晶體的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參見圖3，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例另一示意圖。如圖所示，入射光線的夾角θi，進(jìn)入正折射率(n1)的透光層之后，夾角變?yōu)棣萯，經(jīng)過負(fù)折射率(-n1)的透光層，夾角仍為-θ1，最后到聚焦平面31，光線的夾角又回復(fù)到θi。聚焦平面31即晶圓成像的平面，聚焦的距離d3＝d2-d1。
就技術(shù)特征而言，本發(fā)明系利用正負(fù)折射率的透光層的迭合結(jié)構(gòu)來改善光掩膜的分辨率。其中，正折射率的透光層系為一般透光的物質(zhì)，而負(fù)折射率的透光層系為一光子晶體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的等效負(fù)折率效應(yīng)。所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的折射率之和系介于+0.1與-0.1之間，而所述正折射率的透光層與所述負(fù)折射率的透光層的迭合系利用貼附方式或一體成型制作者。正折射率的透光層的厚度的設(shè)計(jì)小于或等于一曝光光線的二分之一波長，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)系可將一近場(chǎng)(Near Field)聚焦到一焦平面(Focal plane)。當(dāng)然，所述結(jié)構(gòu)的聚焦距離為該正折射率的透光層與所述負(fù)折射率的透光層的厚度之差。
本發(fā)明系利用正負(fù)折射率層的組合，產(chǎn)生一完美透鏡(Perfect Lens)，其中負(fù)折射率層可利用光子晶體(請(qǐng)參考美國專利5,045,417)，在固定波段，固定角度范圍內(nèi)產(chǎn)生負(fù)折射效應(yīng)。將正負(fù)折射率層的組合應(yīng)用于光掩膜的設(shè)計(jì)系前所未有，其可使光掩膜能在焦點(diǎn)距離大于波長時(shí)，依舊能夠?qū)⒔鼒?chǎng)光聚焦到焦平面(Focal Plane)上，而不受Rayleigh’s Criterion的限制。因此，本發(fā)明利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，能提升光掩膜的分辨率，以改善制程的精密度。
權(quán)利要求
1.一種利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，藉以改善一光掩膜的分辨率，其包含一正折射率的透光層及一等效負(fù)折射率的透光層，其特征在于所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層迭合在一起，應(yīng)用于該光掩膜時(shí)，可得一較佳的分辨率。
2.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述正折射率的透光層系為一般透光物質(zhì)，亦可為黏合用的膠質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述等效負(fù)折射率的透光層系為一光子晶體結(jié)構(gòu)或一具有負(fù)折射率效應(yīng)的物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的折射率之和系介于+0.1與-0.1之間。
5.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的迭合系利用貼附方式或一體成型制作者。
6.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述正折射率的透光層的厚度的設(shè)計(jì)小于微影制程所使用的主要曝光光線的波長的二分之一。
7.如權(quán)利要求1所述的利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)的聚焦距離為所述正折射率的透光層與所述等效負(fù)折射率的透光層的厚度之差。
全文摘要
本發(fā)明為一種利用光子晶體改善光掩膜分辨率的結(jié)構(gòu)，藉以改善光掩膜的分辨率，其包含一正折射率的透光層及一等效負(fù)折射率的透光層，其中等效負(fù)折射率的透光層為光子晶體的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的特征在于，當(dāng)光子晶體透光層的等效負(fù)折射率的絕對(duì)值大致等于正折射率的透光層的折射率時(shí)，將正折射率的透光層與光子晶體的透光層疊合則可以產(chǎn)生類似透鏡的聚焦效果，且控制正折射率的透光層的厚度即可以將近場(chǎng)光收集并聚焦于焦點(diǎn)，應(yīng)用于光掩膜時(shí)，可得一較佳的分辨率，而控制光子晶體的透光層的厚度則可以調(diào)整聚焦的距離。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1740907SQ20041005711
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者鄭至成 申請(qǐng)人:盟圖科技股份有限公司