TWI282911B - Multiple exposure method for forming patterned photoresist layer - Google Patents

Description

1282911 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般來說是有關於被使用於形成微電子 (microelectronic)產品之微影的（photolithographic)方法，且特 別是有關於形成圖案化的光阻層（patterned photoresist layers) 之方法，其中這些方法被使用於形成微電子產品。 【先前技術】 微電子產品是由基材（substrates)所形成，其中微電子元件 被形成於這些基材上，而這些微電子元件與圖案化的導體層 互相連接或内連接（interconnected)。這些圖案化的導體層是被 介電層（dielectric layers)所分開。 當使用微影的方法時，微電子元件與圖案化的層被形成在 微電子產品内。這些微影的方法提供了圖案化的光阻層，其 中當#刻、沉積、植入（implanting)或以其他方式在微電子產 品内處理或製造微電子結構時，這些圖案化的光阻層被使用 作為光罩層（mask layers)。 雖然當製造微電子產品時圖案化的光阻層一般來說是必 要的，但是圖案化的光阻層並非全然沒有問題。關於這方面， 製造遍於微電子產品内的晶粒圖案（die patterns)而有適當的 尺寸精確度（dimensional precision)之圖案化的光阻層經常是 困難的。 所以令人想要的是製造具有提升的尺寸精確度之圖案化 的光阻層。本發明被導向此一目標。 1282911 【發明内容】 本發明的帛-目的是錢供 品内形成-圖案化的光阻層。方法心在-微電子產 法，其中'一目的是按照本發明的第-目的提供-種方 按照本㈣案化的綠層具有提升的尺寸精確度。 x的目的’本發明提供將-光阻層曝光的方法。 》首純供_基材，具有形成於此基材上的一 層。此方法也準備了將在此光阻層内之一單一晶粒區域 =e dle reglGn)内至少兩非重疊（議咖㈣的次 圖案_•帅咖）單獨地曝光，同時使用至少兩影像 ㈣㈣被㈣在單-整合的光罩或者作成單獨分開的複數 光罩’以形成一被曝光的光阻層。 在本發明中，每一此至少兩非重疊的次圖案可利用單獨 各別的曝光條件而被曝《，以致於在由此被曝光的光阻層 所形成的一圖案化的光阻層内產生最理想的性質。 本發明提供一種方法，用以在一微電子產品内形成具有提 升的尺寸精確度之一圖案化的光阻層。 當形成一被曝光的光阻層時，本發明藉由將在一光阻層 内之單一晶粒區域内至少兩非重疊的晶粒次圖案曝光，而 實現了前一目標，其中此光阻層被形成於一基材上。由於 至少兩非重®的次圖案的使用，此被曝光的光阻層可在不 同的次圖案區域中不同的曝光條件下被形成，且因此由此 被曝光的光阻層所形成的一圖案化的光阻層可被形成以且 1282911 有提升的尺寸精確度。 【實施方式】 本發明提供一種方法，用以在一微電子產品内形成具有提 升的尺寸精確度之一圖案化的光阻層。 當形成一被曝光的光阻層時，本發明藉由將在一光阻層 内之單一晶粒區域（die regi〇n)内至少兩非重疊 (non-overlapping)的晶粒次圖案（sub_patterns)曝光，而實現 了刚述目標’其中此光阻層被形成於一基材上。由於至少 兩非重疊的次圖案的使用，此被曝光的光阻層可在不同的 次圖案區域中不同的曝光條件（exp〇sure c〇nditions)下被 形成，且因此由此被曝光的光阻層所形成的一圖案化的光 阻層可被形成以具有提升的尺寸精確度。 第1圖顯示一微電子產品的圖解遠視示意圖，其中此微電 子產品可按照本發明而被製造。 此微電子產品包含一基材10，具有形成於此基材1〇上 的一毯覆性目標層（blanket target layer)12，且具有形成於 此目標層1 2上的一毯覆性光阻層14。 此基材1 0可在一微電子產品内被使用，其中此微電子產 品係選自一族群，此族群包括但不限於半導體產品、陶瓷 (ceramic)基材產品以及光電（opt〇electr〇nic)產品。形成此毯覆 性目標層1 2的材料可選自一族群，此族群包括但不限於導 體材料、半導體材料以及介電質（dielectric)材料。此毯覆性 光阻層14可以由正（positive)光阻材料或負（negative)光阻 1282911 材料所形成。 較可取的是：（1)此基材10是一半導體基材，具有形成 於此基材10上的一閘介電層（gate dielectric layer) ; (2)此 毯覆性目標層1 2是一毯覆性閘電極材料層，且被形成到從 約15〇0到約3500埃（angstrom)之一厚度；（3)此毯覆性光 阻層1 4是由一正光阻材料所形成，其中此正光阻材料被形 成到從約1 0000到約20000埃之一厚度。 第1圖也顯示在此毯覆性光阻層1 4内一系列的晶粒區域 15。此系列的晶粒區域15在其他方面是在微電子製造技術中 按照慣例傳統的，而特別是在半導體產品製造技術中按照慣 例傳統的。典型來說，在此系列的晶粒區域15中每一晶粒區 域15包含從約5到約20毫米之被投射的（projecte(j)區域尺 寸。在本發明中，一晶粒圖案是打算被曝光而進入此毯覆性 光阻層14每一晶粒區域1 5内，以形成一被曝光的光阻層。 在顯影此被曝光的光阻層以形成一圖案化的光阻層時，此圖 案化的光阻層可為了此毯覆性目標層12的進一步處理而被 利用。此毯覆性目標層1 2的進一步處理可包括餘刻此毯覆 性目標層12以形成一圖案化的目標層，如同在其他方面是 在微電子製造技術中按照慣例傳統的。 第2圖顯示一光罩，其中此光罩可按照本發明被部分地利 用以製造第1圖中的微電子產品。 第2圖顯示一透光的（transparent)基材16，具有形成於此 基材16上的一毯覆性不透光的（opaque)材料層工8。此毯覆 性不透光的材料層18具有被定義在其内的一系列影^ 1282911 (images)圖案區域19a、19b、19c以及19d，而此系列影像圖 案區域的具體特定圖案並未繪示在第2圖中。每一此系列影 像圖案區域19a、19b、19c以及19d是打算有適當的尺寸， 以致於曝光在第1圖的毯覆性光阻層1 4中的一系列晶粒區 域15其中之一，以在其中形成一晶粒圖案。 此透光的基材16可由一透光的材料所形成，其中此透光 的材料例如但不限於石英（qUartz)或玻璃。典型來說，此透光 的基材被形成到從約1到約1 〇毫米之一厚度。 此圖案化的不透光的材料層1 8可由不透光的材料所形 成，其中不透光的材料例如但不限於金屬和金屬合金。典型 來說’此圖案化的不透光的材料層18是由鉻（chromium)不透 光材料所形成，且被形成到從約200到約5〇〇埃之一厚度。 典型來說’母一影像圖案區域19a、19b、19c以及19d已 在其中包含如以下更詳細討論的圖案。 第3圖繪示一晶粒圖案，其中此晶粒圖案可按照本發明的 較佳實施例而被形成到一毯覆性光阻層内的一晶粒區域。此 2粒圖案包含四個晶粒次圖案，包括：〇)一孤立的（is〇iated) 曰曰粒次圖案31 ; (2)一複雜的（intricate)晶粒次圖案32 ; (3) — 水平的晶粒次圖案33 ;以及（4) 一垂直的晶粒次圖案34。 當曝光一毯覆性光阻層以形成一圖案化的光阻層，而且 此圖案化的光阻層具有被形成在其中的如第3圖所繪示的晶 :圖案時，經常難以提供一被曝光的晶粒圖案會接著顯影成 有提升的尺寸精確度之一圖案化的光阻層。這些困難經 常是源自於圖案密度上的差異以及圖案的複雜度。本發明是 1282911 打算提供一種方法，用來補償前述的差異，以致於提供具有 提升的尺寸精確度之一圖案化的光阻層。 苐4A-4D圖顯示一系列的圖解平面不意圖’繪不出一系列 的四個單獨的影像（images)，每一影像被導向各自一個第3 圖的晶粒圖案的四個晶粒次圖案。在第4A-4D圖中，每一影 像是打算只曝光各自一個如第3圖所繪示的個別的晶粒次圖 案31、32、33以及34。當利用如第4A-4D圖所繪示的此系 列影像進行曝光時，每一此系列的晶粒次圖案會被曝光且不 會重疊（non-overlapping)。

第4A圖顯示一影像的圖解平面示意圖，其中此影像是打 算用來曝光一孤立的次圖案。第4B圖顯示一影像，其中此影 像疋打算用來曝光一複雜的次圖案。第4C圖顯示一影像，其 中此衫像是打算用來曝光一水平的次圖案。第4D圖顯示一影 像其中此影像是打算用來曝光一垂直的次圖案。如第4A — 4D :所繪示的此系列景“象可被製造到如帛2 戶斤繪示的單一整 合的光罩，或者可被提供作為單獨分開的光罩。 ^ ® n列的圖解平面示意圖，繪示了使用如第 曝光的：所繪不的此系列影像將一晶粒圖案曝光而進入-被 層中所進行的各階段的結果，以提供 繪不的一晶粒圖案。 的孤fr沾A ▼ 疋倜序地利用如第4A圖所 Π第tr?:如“B圖料示的複雜的次圖 終示的垂直的/斤I不的水平的次圖案光罩以及如第4D 、、，曰不的垂直的次圖案光罩。 10 1282911 在本發明中，與利用每一單獨分開的影像以提供如第5 圖所繪示的循序累積的曝光相配合的是，在第5圖中所利用 的一循序系列的四次曝光中所利用的曝光條件也可以被改 變。可以引起這樣的改變以致於當從一被曝光的光阻層形成 一圖案化的光阻層時提供精確的線寬（linewidth)尺寸。這些曝 光條件可包括但不限於··（1)曝光能量；（2)焦點深度（depth 〇f focus);以及（3)曝光照明（iUuminati〇n)。 雖然本發明的較佳實施例係在利用四個累積的曝光和影 像（分開的或整合的）所形成的一晶粒圖案的文章背景中說明 本發明，本發明也考慮到了利用至少兩個累積的曝光和影像 所形成的一晶粒圖案。 如同在此技術領域中習知技藝者所理解的，本發明的較佳 實施例是在說明本發明而不是在限制本發明。方法、材料、 結構和尺寸可按照本發明的較佳實施例作各種之修正與更 改，而同時仍提供按照本發明、更按照後附之申請專利範圍 的一實施例。 【圖式簡單說明】 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯 易*下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下： ^第1圖顯示一微電子產品的圖解遠視示意圖，其中此微 電子產可按照本發明的較佳實施例而被製造。 第2圖顯示一光罩的圖解遠視示意圖，其中此光罩可按 1282911 照本發明的較佳實施例而被使用。 第3圖顯示一晶粒圖案的圖解平面示意圖，其中意欲按 照本發明而曝光此晶粒圖案。 第4A、4B、4C以及4D圖顯示一系列的影像，這些影像 定義了一系列的次圖案（sub-patterns)，其中這些光罩可被使用 來形成第3圖的晶粒圖案。 第5圖顯示一系列的圖解平面示意圖，繪示了製造第3 圖的晶粒圖案之進行的各階段的結果，其中在製造時同時使 用苐4A- 4D圖的此系列影像。 【主要元件符號說明】 10 :基材 12 :毯覆性目標層 14 :毯覆性光阻層 15 : —系列的晶粒區域 1 6 :基材 18 :毯覆性不透光的材料層 19a、19b、19c以及19d : —系列影像圖案區威 3 1 ·孤立的晶粒次圖案 32 :複雜的晶粒次圖案 3 3 ·水平的晶粒次圖案 34 :垂直的晶粒次圖案 12

Claims (1)

1282911 十、申請專利範圍 1· 一種將一毯覆性（blanket)光阻層曝光之方法， 至少包含： 提供一基材，具有形成於該基材上的一光阻層；以 及 將在該先阻層内之《單晶粒區域（single die region)内至少兩非重疊的晶粒次圖案（sub-patterns)曝 光’同時使用至少兩影像，其中該些影像可被繪示在一 光罩或者作成單獨分開的複數光罩。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材 是一半導體基材。 3.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材 是一陶瓷基材。 4·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該毯覆 性光阻層是由一正光阻材料所形成。 如中請專利範圍第i項所述之方法，其中該毯覆 性光阻層是由一負光阻材料所形成。 至少包含： 的一光阻層；以 6. —種將一光阻層曝光之方法， 提供一基材，具有形成於該基材上 13 將在該光阻層 疊的晶粒次圖案曝 條件。 1282911 及 内之一單一晶粒區域内 光，同時使用至少兩影 .如申請專利範圍第6項所述之方， 是一半導體基材。 ’ 5 8·如申請專利範圍第6項所述之方法， 是一陶瓷基材。 ’ 9·如申請專利範圍第6項所述之方法， 層是由一正光阻材料所形成。 1〇·如申請專利範圍第6項所述之方法， 層是由一負光阻材料所形成。 11 ·如申請專利範圍第6項所述之方法， 光條件包括曝光能量。 12·如申請專利範圍第6項所述之方法， 光條件包括焦點深度（depth of focus)。 13 ·如申請專利範圍第6項所述之方法： 至少兩非重 像與兩曝光 其中該基材 其中該基材 其中該光阻 其中該光阻 其中該些曝 其中該些曝 其中該些曝 14 1282911 光條件包括照明。 14· 一種形成一圖案化的層之方法，至少包含： 提供一基材，具有形成於該基材上的_目標層，且 具有形成於該目標層上的一光阻層； 將在該光阻層内之一單一晶粒區域内至少兩非重 疊的晶粒次圖案曝光’同時使用至少兩影I，以形成 一被曝光的光阻層； 顯影該被曝光的光阻層以形成一圖案化的光陴 層；以及 ’同時使用該 處理该目標層以形成一被處理的目標層 圖案化的光阻層作為一罩幕層。 15.如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該基材 是一半導體基材。

是一陶瓷基材。 14項所述之方法，其中該光阻 17 ·如申睛專利範圍第14巧 層是由一正光阻材料所形成。 14項所述之方法，其中該光阻 I8·如申請專利範圍第14巧 層是由一負光阻材料所形成。 15 1282911 19.如申請專利範圍第14項所述之方法，其中使用兩 影像以曝光該光阻層也使用至少兩個不同的曝光條 件0 20.如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該些不 同的曝光條件係選自曝光能量、焦點深度與照明所組 成的族群。 16