形成無側葉現象的光致抗蝕劑層的方法
2023-05-07 07:18:11 1
專利名稱：形成無側葉現象的光致抗蝕劑層的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成無側葉(sidelobe)現象的光致抗蝕劑層的方法，特別是涉及一種利用改善光掩模設計而形成無側葉現象的光致抗蝕劑層的方法。
背景技術：
光學光刻在最近幾年已發展到可以產生非常小的圖案特徵，近來，光學光刻最重要的進展為引進一種稱之為相位移光掩模(phase shift mask，PSM)的光掩模結構。相位移光掩模能夠補償光的散射效應，否則，光的散射效應會限制光學光刻所能轉移的最小圖案的特徵。
光學光刻，一般指通過對形成在基材上的影像進行顯影，以蝕刻一圖案在基材上的技術。此技術的過程涉及射入光線(如紫外光)並穿過一光掩模，以對先前已形成在基材上的感光薄膜進行曝光。如果感光薄膜為一正光致抗蝕劑，而且正光致抗蝕劑位於光掩模的透明區域底下，則正光致抗蝕劑將進行一化學與物理改變，使得它在顯影液中可溶解，此過程使得光掩模上的影像可以轉移到感光薄膜中。最後，再以感光薄膜為屏蔽，進行蝕刻，則可以轉移感光薄膜的圖案至基材中。
圖1a至圖1d中說明根據現有技術，光掩模圖案、光穿透率、光強度、與光刻圖案的相對關係。請先參考圖1a與圖1d，光掩模10用以對覆蓋有光致抗蝕劑層26的晶片20進行選擇性的曝光，光掩模10包括一非透明區12、一部分透明區14以及一透明區16，光線30穿過光掩模10，並對晶片20上的光致抗蝕劑層26進行曝光。
光掩模10的穿透率顯示於圖1b中，其中，非透明區12、部分透明區14與透明區16的穿透率分別為0％，6％與100％。
圖1c說明曝於光致抗蝕劑層26中的光強度，曝光強度的曲線具有一主峰42，其對應於透明區16的中心。遠離主峰42則是一次峰46，其對應於部分透明區14的中心，次峰46的高度高於引發光致抗蝕劑層26的光反應的能量閾，其能量閾如圖1c中的虛線所示。
圖1d說明利用圖1a光掩模10為曝光的屏蔽，而被光刻出來的光致抗蝕劑層26。在光致抗蝕劑層26中，孔洞24與非預期的側葉洞(sidelobehole)28均形成。其中，對應於光掩模10透明區16中心的孔洞24，用以形成一孔洞於光致抗蝕劑層26的下方；然而，側葉洞28並無相對應的圖案在光掩模10上，而且並不是預期中要形成在光致抗蝕劑層26中的圖案。在後續的蝕刻步驟中，側葉洞28將會在光致抗蝕劑層26的下層薄膜形成一側葉(sidelobe)現象，此種現象通常導致製作工藝容忍度(process window)的下降。
因此，針對此種側葉現象，實有必要提出一方法或改變光掩模的設計，以抑制側葉現象的產生。
發明內容
本發明的目的在於提供一種解決側葉現象的方法。
本發明的目的是這樣實現的，即提供一種形成不具有一側葉(sidelobe)的光致抗蝕劑層的方法，該光致抗蝕劑層是以一光掩模為屏蔽進行曝光，光掩模具有一側葉區、一圖案區以及一中間區，側葉區對應於光致抗蝕劑層產生側葉的區域，圖案區對應於光致抗蝕劑層產生一圖案的區域，中間區介於側葉區與圖案區，本方法的特徵為設定側葉區的穿透率低於中間區的穿透率，使側葉區的光強度低於引發光致抗蝕劑層的光反應的能量閾。
本發明的側葉區、圖案區與中間區利用蝕刻一非透明光掩模完成，而非透明光掩模、側葉區、圖案區與中間區的穿透率分別為0％、0至4％、100％與4至20％。光致抗蝕劑層可由I-Line光致抗蝕劑物質所組成或深紫外(deep-UV)光致抗蝕劑物質所組成。
圖1a～圖1d為現有技術光掩模圖案、光穿透率、光強度、與光刻圖案的相對關係；圖2a～圖2d為本發明的方法，其光掩模圖案、光穿透率、光強度與光刻圖案的相對關係；
圖3a與圖3b分別為本發明圖2a的光掩模與圖2b的光致抗蝕劑層的俯視圖。
具體實施例方式
本發明的提供一種解決側葉(sidelobe)問題的方法，以改善光刻製作工藝的容忍度。圖2a至圖2d說明根據本發明的方法，其光掩模圖案、光穿透率、光強度與光刻圖案的相對關係。圖2a用以在光致抗蝕劑層中形成一四方矩陣排列的孔洞的光掩模剖視圖。
請參考圖2d，一光致抗蝕劑層226塗覆在晶片220上，光致抗蝕劑層226已根據圖2a的光掩模210的圖案進行光刻，光掩模210用以對覆蓋有光致抗蝕劑層226的晶片220進行選擇性的曝光。光掩模210包括一非透明區212、一部分透明區214以及一透明區216，其中，非透明區212位於光掩模210的周圍，透明區216為孔洞產生的位置，而部分透明區214則為非透明區212與透明區216以外的區域。光線230穿過光掩模210，並對晶片220上的光致抗蝕劑層226進行曝光。
最原始的光掩模210全為非透明區212所組成。部分透明區域214與透明區域216利用蝕刻非透明區212而形成，使得非透明區212、部分透明區域214與透明區域216的穿透率分別為0％、0至20％、100％。然而，本發明並不限定於以蝕刻方法所形成的光掩模，任何其它方法所形成的光掩模，也可應用於本發明中。
部分透明區214中還包括一外部分透明區214(o)與一內部分透明區214(i)，其中，外部分透明區214(o)的穿透率為4至20％，而內部分透明區214(i)的穿透率為0至4％，且內部分透明區214(i)對應於圖1d中所形成的側葉洞28的位置。在圖1d中，側葉洞28的形成起因於散射效應，因而導致曝光強度於圖1c中產生次峰46。為了消除圖1c中的次峰46，本發明利用降低穿透率，以減少光掩模210在側葉洞28的相對位置的光通過量。以此實施例而言，外部分透明區214(o)的穿透率為6％，而內部分透明區214(i)的穿透率為0％。
光掩模210的穿透率顯示在圖2b圖中，其中，非透明區212與透明區216的穿透率分別為0％與100％，而外部分透明區214(o)與內部分透明區214(i)的穿透率分別約為6％與0％。
圖2c說明曝於光致抗蝕劑層226中的光強度，曝光強度的曲線具有一主峰242，其對應於透明區216的中心。遠離主峰242則是一次峰246，次峰246對應於部分透明區214的中心，次峰246的高度遠低於引發光致抗蝕劑層226的光反應的能量閾，其能量閾如圖2c中的虛線所示。
圖2d說明利用圖2a光掩模210為曝光的屏蔽，而被光刻出來的光致抗蝕劑層226，其中，光致抗蝕劑層226可為一I-line(365nm)光致抗蝕劑劑或深紫外線(deep-UV)光致抗蝕劑。在光致抗蝕劑層226中，孔洞224在無側葉洞(sidelobe hole)出現的情況下形成，且此對應於光掩模210透明區216的孔洞224，用以形成一接觸孔洞在光致抗蝕劑層226下方的薄膜層；而因為次峰246的高度已遠低於促發光致抗蝕劑層226的光反應的能量閾，因此，本發明已抑制側葉洞現象。
圖3a與圖3b，其分別為圖2a的光掩模210與圖2b的光致抗蝕劑層226的俯視圖。
在圖3a中，光掩模210具有一位於其周圍的非透明區212、數個以四方數組分布在其上的透明區216、以及一部分透明區214。當四個透明區216位於一四方形的四個角落，四方形即為部分透明區216，其中，四方形以虛線表示。內部分透明區214(i)位於部分透明區214的中央，而外部分透明區214(o)位於部分透明區214的其它區域。
在圖3b中，對應於透明區域的孔洞224，以四方數組排列，而因內部分透明區214(i)的穿透率為0，本發明已成功地解決側葉現象。
綜上所述，通過降低光掩模上對應於側葉位置的穿透率，本發明解決了困擾已久的側葉問題。因為，側葉被抑制，使得孔洞224的曝光能量得以提高，同樣的，聚焦深度(depth of focus，DOF)也可以增加。因此，可以改善光刻製作工藝的容忍度。
雖然結合以上一較佳實施例揭露了本發明，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種形成不具有一側葉(sidelobe)的光致抗蝕劑層的方法，其利用對一光掩模進行曝光完成，該光掩模具有一側葉區、一圖案區以及一中間區，其中，該側葉區對應於該光致抗蝕劑層產生該側葉的區域，該圖案區對應於該光致抗蝕劑層產生一圖案的區域，該中間區介於該側葉區與該圖案區之間，該方法的特徵為設定該側葉區的穿透率低於該中間區的穿透率，使得該側葉區的光強度低於引發該光致抗蝕劑層的光反應的能量閾。
2.如權利要求1所述的方法，其中該中間區的穿透率約為4至20％之間。
3.如權利要求2所述的方法，其中該側葉區的穿透率約為0至4％之間。
4.如權利要求1所述的方法，其中該圖案區的穿透率為100％。
5.如權利要求1所述的方法，其中該光致抗蝕劑層由I-Line光致抗蝕劑物質所組成。
6.如權利要求1所述的方法，其中該光致抗蝕劑層由深紫外(deep-UV)光組物質所組成。
7.如權利要求1所述的方法，其中該側葉區利用蝕刻一非透明光掩模完成。
8.如權利要求7所述的方法，其中該非透明光掩模的穿透率為0％。
9.如權利要求1所述的方法，其中該圖案區利用蝕刻一非透明光掩模完成。
10.如權利要求9所述的方法，其中該非透明光掩模的穿透率為0％。
11.如權利要求1所述的方法，其中該中間區利用蝕刻一非透明光掩模完成。
12.如權利要求11所述的方法，其中該非透明光掩模的穿透率為0％。
13.一種以之作為曝光的屏蔽，而不會在一光致抗蝕劑層中形成一側葉(sidelobe)的光掩模，該光掩模至少包括一側葉區，其對應於該光致抗蝕劑層可能產生該側葉的區域；一圖案區，其對應於該光致抗蝕劑層產生一圖案的區域；一中間區，其介於該側葉區與該圖案區之間；其中，該側葉區的穿透率低於該中間區的穿透率，使得穿過該側葉區的光強度低於引發該光致抗蝕劑層的光反應的能量閾。
14.如權利要求13所述的光掩模，其中該中間區的穿透率約為4至20％之間。
15.如權利要求14所述的光掩模，其中該側葉區的穿透率約為0至4％之間。
16.如權利要求13所述的光掩模，其中該圖案區的穿透率為100％。
全文摘要
本發明為一種形成不具有一側葉(sidelobe)的光致抗蝕劑層的方法，其利用對一光掩模進行曝光而完成，光掩模具有一側葉區、一圖案區以及一中間區，側葉區對應於光致抗蝕劑層產生側葉的區域，圖案區對應於光致抗蝕劑層產生一圖案的區域，中間區介於側葉區與圖案區的中間區域，本方法的特徵為設定側葉區的穿透率低於中間區的穿透率，使側葉區的光強度低於引發光致抗蝕劑層的光反應的能量閾。
文檔編號G03F1/38GK1553282SQ0313784
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月26日 優先權日2003年5月26日
發明者許偉華 申請人:旺宏電子股份有限公司