專利名稱：用于雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案的布圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曝光技術(shù)，并且更加特別地涉及一種雙極點曝光設(shè)備(dipole exposure apparatus)中使用的垂直圖案的布圖，該設(shè)備采用雙極點(dipole)作為光闌(aperture)從而改善垂直圖案的分辨率。
背景技術(shù)：
為了滿足半導(dǎo)體器件的高集成度和高密度的趨勢，已經(jīng)研究并開發(fā)出了用于形成精細圖案的光刻技術(shù)。用于改善精細圖案分辨率的光刻方法包括調(diào)整光源的方法(例如離軸照明(off-axis illumination))、使用利用光干涉的掩模的方法(例如衰減相移和交替相移)、以及調(diào)整掩模布圖的方法(例如光學(xué)鄰近效應(yīng))。
由于需要較高的分辨率和聚焦深度(DOF)來去除超高度集成的元件，因此已經(jīng)積極地開發(fā)了改進的照明法，諸如使用光闌的離軸照明。通常用在離軸照明系統(tǒng)中的光闌包括環(huán)形的、四極點(quadruple)的、以及雙極點的。
在諸如其中重復(fù)多個單位單元的DRAM或閃存的半導(dǎo)體存儲元件中，該些單元具有指定取向。因此，在上述半導(dǎo)體存儲元件采用雙極點作為光闌的情況下，可增大工藝裕度。例如，在使用具有利用KrF作為光源且利用雙極點作為光闌的離軸照明系統(tǒng)的曝光設(shè)備的情況下，可以實現(xiàn)半導(dǎo)體元件的半節(jié)距小于100nm的精細圖案。
圖1為采用雙極點作為光闌的傳統(tǒng)曝光設(shè)備的示意圖。
如圖1所示，應(yīng)用離軸照明系統(tǒng)的采用雙極點作為光闌的曝光設(shè)備包括用作控制曝光光源的部件的光闌10、匯集通過光闌10的光的聚光透鏡12、設(shè)置于聚光透鏡12下方的將光會聚在晶片18上的投影透鏡16、以及設(shè)置在聚光透鏡12與投影透鏡16之間并用作用于構(gòu)圖形成在晶片18上的光致抗蝕劑的分劃板(reticle)的掩模14。
在上述曝光設(shè)備中，當(dāng)曝光光線被光闌10和聚光透鏡12過濾和聚集并經(jīng)過掩模14后，曝光光線通過投影透鏡16照射在晶片18上，晶片18上涂覆有光致抗蝕劑。由此，形成在掩模14中的半導(dǎo)體器件圖案投射在晶片18上。
在上述曝光工藝中，經(jīng)過了聚光透鏡12和掩模14的光的0階光分量和-1階光分量通過衍射分量匯聚于投影透鏡16上，并且照射在晶片18的光致抗蝕劑上，由此可以精確地形成掩模14的精細圖案。
圖2示出了用作光闌的雙極點。如圖2所示，雙極點具有各種極點形狀和取向，例如沿垂直方向、沿水平方向、或處于任何給定角度。此處，垂直和水平方向表示平面上分別沿Y和X方向形成的幾何圖案的正交方向。
圖3A和3B示出了通過采用雙極點的圖2的雙極點曝光設(shè)備的掩模中的水平和垂直圖案曝光的晶片圖案，所述水平和垂直圖案分別具有相同的尺寸，該設(shè)備應(yīng)用了離軸照明系統(tǒng)。通過垂直于雙極點的圖案24曝光的晶片圖案26具有比通過水平于雙極點的圖案20曝光的晶片圖案22更高的分辨率。因此，圖3A的水平晶片圖案22具有寬的臨界尺寸，而圖3B的垂直晶片圖案26具有窄的臨界尺寸。
與圖2不同，如圖4所示，在將其上和下部設(shè)置有激光通過其中的極點的照明系統(tǒng)應(yīng)用于雙極點曝光設(shè)備的情況下，垂直圖案32跨過形成在晶片上的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)30與器件隔離區(qū)34之間的邊界區(qū)域設(shè)置。當(dāng)保持垂直圖案32的尺寸具有小臨界尺寸從而達到分辨率的極限時，垂直圖案32的輪廓在邊界區(qū)域的邊緣部分(A)處嚴(yán)重變形，而邊緣部分(A)處垂直圖案32的臨界尺寸比中心部分(B)處垂直圖案32的臨界尺寸更窄。
以上采用雙極點的雙極點曝光設(shè)備無法實現(xiàn)垂直圖案的精細臨界尺寸，由此導(dǎo)致半導(dǎo)體器件產(chǎn)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
由此，考慮到上述問題做出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的在于提供一種用在采用雙極點作為光闌的雙極點曝光設(shè)備中的掩模中的垂直圖案的布圖(layout)，該布圖包括垂直于雙極點設(shè)置的垂直圖案、以及插入垂直圖案的邊緣內(nèi)的短條(tab)，由此保持垂直圖案的均勻的精細臨界尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，以上和其它目的可以通過提供一種用在采用雙極點作為光闌的雙極點曝光設(shè)備中的掩模中的垂直圖案的布圖來實現(xiàn)，該布圖包括垂直于雙極點設(shè)置的垂直圖案；以及橫穿垂直圖案的邊緣的短條，其臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬。
優(yōu)選地，短條可以形成在掩模中垂直圖案的位于有源區(qū)與器件隔離區(qū)之間的邊界區(qū)域處的邊緣處，并具有比垂直圖案的臨界尺寸寬5nm至10nm的臨界尺寸。
另外，優(yōu)選地，雙極點曝光設(shè)備可以使用KrF、ArF或F2作為曝光光源。
在本發(fā)明的垂直圖案的布圖中，臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬的短條插入垂直于雙極點設(shè)置的垂直圖案的邊緣中，由此最小化垂直圖案的中心與邊緣部分之間的臨界尺寸之差，使得垂直圖案保持均勻的精細臨界尺寸。


通過以下結(jié)合附圖的詳細說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特征及其它優(yōu)點將更加明顯易懂，附圖中圖1為采用雙極點作為光闌的傳統(tǒng)曝光設(shè)備的示意圖；圖2為示出該雙極點的放大圖；圖3A和3B為示意圖，示出通過雙極點曝光設(shè)備的掩模中分別具有相同尺寸的水平和垂直圖案曝光的晶片圖案；圖4為示出通過另一傳統(tǒng)雙極點曝光設(shè)備的掩模中的垂直圖案曝光的晶片圖案的示意圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的掩模中垂直圖案的布圖的示意圖，該布圖中額外地插入了短條；圖6A至6C為示意圖，示出根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的掩模中其中插入短條的垂直圖案的各種示例；以及圖7A至7C為圖表，其比較根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備中，通過分別曝光不帶短條的垂直圖案和帶有短條的垂直圖案獲得的晶片圖案。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖詳細介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的掩模中的垂直圖案的布圖，其中插入有短條(tab)。
如圖5所示，在采用雙極點作為光闌的曝光設(shè)備的掩模內(nèi)的圖案中垂直于雙極點的圖案100的邊緣內(nèi)額外地插入短條102，從而將曝光步驟中被照射在晶片上的光致抗蝕劑上的垂直圖案100的中心部分與邊緣部分之間的臨界尺寸的差異減至最小。此處，短條102的臨界尺寸比垂直圖案100的臨界尺寸更寬，且短條102和垂直圖案100彼此交叉。
優(yōu)選地，插入掩模中的垂直圖案100的邊緣內(nèi)的短條102的寬度比垂直圖案100的寬度寬5nm至10nm。
參照圖1，本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備包括用作控制曝光光源的部件的光闌10、匯集經(jīng)過光闌10的光的聚光透鏡12、設(shè)置于聚光透鏡12下方的將光會聚在晶片18上的投影透鏡16、以及設(shè)置在聚光透鏡12與投影透鏡16之間并用作用于構(gòu)圖形成在晶片18上的光致抗蝕劑的分劃板(reticle)的掩模14。如圖5所示，具有邊緣的垂直圖案100形成在本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的掩模14中，短條102插入所述邊緣內(nèi)。優(yōu)選地，本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備使用KrF、ArF、或F2作為曝光光源，從而實現(xiàn)高分辨率。
在本發(fā)明的上述雙極點曝光設(shè)備中，諸如KrF的曝光光源被光闌10和聚光透鏡12過濾和匯集，經(jīng)過掩模14中的其中插入有短條102的垂直圖案100，隨后通過投影透鏡15照射在其上涂覆有光致抗蝕劑的晶片18上。于是，掩模14中形成的其中插入有短條102的垂直圖案100投射在晶片18上。因此，由垂直圖案100的邊緣產(chǎn)生的分辨率的退化由短條102補償。
圖6A至6C分別示出根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的掩模中形成的其中插入有短條的垂直圖案的各種示例。
參照圖6A、6B和6C，具有寬臨界尺寸的短條102分別插入垂直圖案100的位于有源區(qū)104與器件隔離區(qū)106之間的邊界區(qū)域處的邊緣A內(nèi)。此處，附圖標(biāo)記B表示垂直圖案100的除邊緣A以外的所有部分，優(yōu)選地表示與垂直圖案100的邊緣A相反的垂直圖案100的中心。
通常，在應(yīng)用離軸照明系統(tǒng)的采用雙極點作為光闌的曝光設(shè)備中，跨過半導(dǎo)體器件的有源區(qū)與器件隔離區(qū)之間的邊界區(qū)域設(shè)置的垂直圖案的輪廓在該邊界區(qū)域中的其邊緣處嚴(yán)重變形。因此，為了防止上述問題，如圖6A至6C所示，短條102插入垂直圖案100的位于有源區(qū)104與非有源區(qū)106之間的邊界區(qū)域處的邊緣內(nèi)。
圖7A至7C為圖表，其比較根據(jù)本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備中，通過曝光不帶短條的垂直圖案和帶有短條的垂直圖案獲得的晶片圖案。
此處，雙極點曝光設(shè)備的曝光條件為使用0.8NA的KrF和70Y的雙極點。
表1

參照圖7A、7B和7C的圖表，在傳統(tǒng)雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案中未插入短條的情況下，通過曝光在晶片上的光致抗蝕劑上獲得晶片圖案102a、102b和102c，從而晶片圖案102a、102b和102c的邊緣的臨界尺寸(例如98.0、129.3和127.4)比晶片圖案102a、102b和102c的中心的臨界尺寸(例如113.6、143.6和161.1)窄。
另外，參照圖7A、7B和7C中間的圖表，在臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬5nm的短條插入本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案的邊緣內(nèi)的情況下，通過曝光在晶片上的光致抗蝕劑上獲得晶片圖案102a、102b和102c，從而晶片圖案102a、102b和102c的邊緣的臨界尺寸(例如112.1、139.0和151.7)與晶片圖案102a、102b和102c的中心的臨界尺寸(例如113.6、143.6和161.1)相似。
另外，參照圖7A、7B和7C右側(cè)的圖表，在臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬10nm的短條插入本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案的邊緣內(nèi)的情況下，通過曝光在晶片上的光致抗蝕劑上獲得晶片圖案102a、102b和102c，從而晶片圖案102a、102b和102c的邊緣的臨界尺寸(例如123.0、148.6和175.6)與晶片圖案102a、102b和102c的中心的臨界尺寸(例如113.6、143.6和161.1)相似。
因此，在未向傳統(tǒng)雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案邊緣內(nèi)插入短條的情況下，形成在晶片的光致抗蝕劑上的晶片圖案的邊緣的臨界尺寸與晶片圖案的中心的臨界尺寸不同。另一方面，在臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬5nm或10nm的短條插入本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案的邊緣內(nèi)的情況下，形成在晶片的光致抗蝕劑上的晶片圖案的邊緣的臨界尺寸與晶片圖案的中心的臨界尺寸近似相同。
因此，在臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬的短條插入本發(fā)明的雙極點曝光設(shè)備的垂直圖案的邊緣內(nèi)的情況下，可以最小化形成在晶片上的晶片圖案的中心與邊緣之間的臨界尺寸之間的差異，由此實現(xiàn)垂直圖案的一致的精細臨界尺寸。
由以上說明顯見，本發(fā)明提供了一種用于采用雙極點作為光闌的雙極點曝光設(shè)備的掩模中的垂直圖案的布圖，其包括垂直于雙極點設(shè)置的垂直圖案，以及插在垂直圖案的邊緣中的其臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬的短條，由此最小化垂直圖案的中心與邊緣部分之間臨界尺寸的差異，使得垂直圖案保持一致的精細臨界尺寸。
另外，在將本發(fā)明的垂直圖案的布圖應(yīng)用于柵極線的情況下，即使在有源區(qū)與器件隔離區(qū)之間的邊界區(qū)域處柵極線的溝道長度保持均勻，由此允許晶體管精確開/關(guān)。
盡管已經(jīng)為說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解可以在不脫離所附權(quán)利要求公開的本發(fā)明的范圍和實質(zhì)的基礎(chǔ)上進行各種改動、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種采用雙極點作為光闌的雙極點曝光設(shè)備內(nèi)使用的掩模中的垂直圖案的布圖，包括所述垂直圖案，其垂直于該雙極點設(shè)置；以及與所述垂直圖案的邊緣交叉的短條，其具有比所述垂直圖案的臨界尺寸寬的臨界尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的布圖，其中所述短條形成在該掩模中的所述垂直圖案的位于有源區(qū)與器件隔離區(qū)之間的邊界區(qū)域處的邊緣處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的布圖，其中所述短條的臨界尺寸比所述垂直圖案的臨界尺寸寬5nm至10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的布圖，其中所述雙極點曝光設(shè)備使用KrF、ArF或F2作為曝光光源。
全文摘要
一種用于采用雙極點作為光闌的雙極點曝光設(shè)備的掩模中的垂直圖案的布圖，包括垂直圖案，垂直于雙極點設(shè)置；以及短條，臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬，與垂直圖案的邊緣交叉。臨界尺寸比垂直圖案的臨界尺寸寬的短條額外地插入垂直于雙極點的垂直圖案的邊緣中，從而最小化垂直圖案的中心與邊緣部分之間的臨界尺寸的差異，使得垂直圖案保持一致的精細臨界圖案。
文檔編號H01L21/027GK1749860SQ20051005195
公開日2006年3月22日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者樸贊河 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司