TWI225965B - Photomask pattern - Google Patents

Description

1225965 -一案號92113045_年月日 絛正_ 五、發明說明（1) 所屬之技術領域 本發明是有關於一種光罩圖案，且特別是有關於一種 高解析度的光罩圖案。 先前技術 近來，半導體業均趨向縮小電路元件的設計發展，而 於整個半導體製程中最為舉足輕重的步驟之一即為微影製 程（〇11〇七〇1丨1:11〇2^?1^)。凡是與半導體元件結構相關例如 各層薄膜的圖案，都是由微影製程來決定其關鍵尺寸 (critical dimension，簡稱C D)的大小，也決定於微影势 程技術的發展。所以’光罩圖案轉移（transfer)的精確 性，便佔了非常重要的地位，若是圖案的轉移不正確，則 會影響晶片上之關鍵尺寸的容忍度（to 1 ere nee)，降低曝 光的解析度。 ' 因此，目前最常採用的方法有兩種，一種是使用二元 鉻光罩（binary chrome mask)並配合偏軸式照明 (off-axis illumination ，簡稱0AI)作為曝光光源或者是 使用半透式相移光罩（attenuated phase - shift mask，^ 稱APSM)並配合偏轴式照明（ΟΑΙ )，以獲得較佳的解析度。9 其中，半透式相移光罩的概念是將有圖案的區域加人 的材料，使得其與無圖案區域之相位差達1 8 0度，並能多句 獲得適當的穿透率，以滿足產能的需求。 然而，上述改良的微影製程仍舊無法應付日益縮小的 關鍵尺寸（C D )，同時關鍵尺寸的均勻度亦不佳。 發明内容

10831twfl.ptc 第 8 頁 1225965 _案號92113045_年月日_^_ 五、發明說明（2) 因此，本發明之目的是提供一種光罩圖案，以提高微 影製程的解析度。 本發明之另一目的是提供一種光罩圖案，以提升溝渠 圖案的對比度。 本發明之再一目的是提供一種光罩圖案，以滿足日益 縮小的關鍵尺寸（C D )，同時改善關鍵尺寸均勻度不佳的問 題。 根據上述與其它目的，本發明提出一種光罩圖案，其 結構包括一主圖案以及數個反相次解析輔助圖案所組成， 其中反相次解析輔助圖案係位於主圖案側邊。而反相次解 析輔助圖案包括一第一輔助圖案以及一第二輔助圖案，而 第一辅助圖案係接近主圖案配置，第二輔助圖案則遠離主 圖案配置且相鄰於第一輔助圖案，其中第一輔助圖案與主 圖案之相位差為180度、第二輔助圖案與第一輔助圖案之 相位差為1 8 0度。 本發明再提出一種光罩圖案，包括數個主圖案、數個 第一反相次解析輔助圖案以及數個第二反相次解析輔助圖 案。第一反相次解析辅助圖案是位於主圖案之間，且各個 第一反相次解析輔助圖案包括單數個數個輔助圖案，其中 單數的輔助圖案與主圖案之相位差為180度，以及雙數的 輔助圖案與主圖案之相位差為0度。而第二反相次解析輔 助圖案，則位於主圖案之外側，其中每個第二反相次解析 輔助圖案包括一第一辅助圖案以及一第二輔助圖案。第二 輔助圖案是接近主圖案配置，第二輔助圖案則遠離主圖案

10831twfl.ptc 第9頁 1225965 ------案號 92113045___年月日____ 五、發明說明（3) 配置’其中第一輔助圖案與主圖案之相位差為180度、第 —輔助圖案與第一辅助圖案之相位差則為丨8 〇度。 本發明因為在主圖案側邊配置了反相的次解析輔助圖 案’而且主圖案與反相次解析輔助圖案中的第一輔助圖案 之相位差為1 8 0度，所以會產生破壞性干涉，進而增加對、 比，。同時’因為反相次解析輔助圖案中的第一輔助圖案 與第二辅助圖案之相位差為1 8 〇度，所以彼此會互相抵銷 7會成像’而對主圖案具有輔助功效，使曝光時的解析度 '曰加’進而增加製程格度（process window)。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 二易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作 說明如下： 、 复复方式 J 一實施例 第1 A圖係依照本發明之一第一實施例之光罩圖案的上 視示意圖。請參照第1 A圖，本發明之光罩圖案1 〇 〇係由一 主圖案102以及反相次解析輔助圖案（sub-resolution assistant feature，簡稱SR AF )104所組成，其中反相次 解析辅助圖案1 0 4例如是交替型相移式光罩（a 1 t e r n a t i v e phase shift mask)，且其材質例如鉬矽化合物（MoSiz〇xNy) 或氮氧矽化物（Si 0xNy)。反相次解析輔助圖案1 04是位於主 圖案1 0 4側邊，且反相次解析輔助圖案1 〇 4包括有一第一輔 助圖案106a以及一第二輔助圖案l〇6b，而第一輔助圖案 106a係接近主圖案102配置、第二輔助圖案l〇6b則是遠離

10831twfl.ptc 第10頁 1225965 _案號92113045_年月日 修正___ 五、發明說明（4) 主圖案102配置且相鄰於第一輔助圖案106a，其中第一輔 助圖案106a與主圖案102之相位差為180度、第二輔助圖案 106b與第一輔助圖案106a之相位差為180度。而且，第一 輔助圖案106a與第二輔助圖案106b最好尺寸相同。 請繼續參照第1 A圖，本實施例中的主圖案1 〇 2是設定 成相位1 8 0度的圖案，所以可推知光罩圖案1 〇 〇中的第一輔 助圖案106a之相位為0度、第二輔助圖案106b之相位為180 度。而且，雖然圖中之反相次解析輔助圖案104的數目為4 條，分別位於主圖案1 0 2的兩側，且每一側邊有2條，但是 本發明並不侷限反相次解析輔助圖案1 0 4的數目，僅需根 據所需以及考量圖案密度來決定其數目，所以不管是在主 圖案1 0 2的每一側邊有1條、2條或是2條以上的反相次解析 輔助圖案104都是可行的。此外，光罩圖案1〇〇更包括一遮 蔽層108，請詳見第1B圖。 第1 B圖是本發明之光罩圖案沿第1 A圖中I - Γ方向的剖 面示意圖，請參照第1 B圖，形成於一基板1 〇 1上的光罩圖 案100 ，除了第1A圖所示的各圖案，還包括有遮蔽層1〇8， 其中基板101例如是石英基板。而且，遮蔽層1〇8具有一開 口 110 ’以暴露出主圖案102以及反相次解析輔助圖案 1 0 4。而且，當主圖案1 〇 2像本實施例一樣是相位為1 8 〇度 的圖案時，遮蔽層108還可選擇配置於主圖案1〇2之外的基 板101 ，以及配置於最遠離主圖案102之反相次解析輔助圖 案104的第一輔助圖案l〇6a以外的基板1〇1上。 由於主圖案102旁有反相次解析輔助圖案104，而且主

10831twfl.ptc 第11頁 1225965 _案號92113045_年月曰 修正_ 五、發明說明（5) 圖案102與反相次解析輔助圖案104中的第一辅助圖案106a 之相位差為1 8 0度，所以會產生破壞性干涉，進而增加對 比度。同時，因為第一輔助圖案106a與第二輔助圖案106b 之相位差為1 8 0度，所以彼此會互相抵銷不會成像，而對 主圖案1 0 2具有輔助功效，藉以增加曝光時的解析度，進 而增力口製程裕度（process window) 〇 第二實施例 第2 A圖係依照本發明之一第二實施例之光罩圖案的上 視示意圖。請參照第2 A圖，本發明之光罩圖案2 0 0係由數 個主圖案202、第一反相次解析輔助圖案204以及數個第二 反相次解析輔助圖案2 0 6，其中第一反相次解析輔助圖案 2 0 4以及數個第二反相次解析輔助圖案2 0 6例如是交替型相 移式光罩，且其材質例如鉬矽化合物（MoSizOxNy)或氮氧矽 化物（Si 0xNy)。第一反相次解析轉助圖案2 0 4是位於主圖案 2 0 2之間，且各個第一反相次解析輔助圖案2 0 4包括單數個 數個辅助圖案203a與203b，其中單數的輔助圖案203a與主 圖案202相位差為180度，以及雙數的輔助圖案203b與主圖 案202之相位差為0度。而第二反相次解析輔助圖案206， 則位於主圖案2 0 2之外側，其中每個第二反相次解析輔助 圖案206包括一第一輔助圖案207a以及一第二辅助圖案 207b。第一輔助圖案207a是接近主圖案202配置，第二輔 助圖案207b則遠離主圖案202配置，其中第一輔助圖案 207a與主圖案202之相位差為180度、第二輔助圖案202b與 第一輔助圖案202a之相位差則為180度。而且，第一輔助

10831twfl.ptc 第12頁 1225965 _案號92113045_年月 曰 佟γρ_— — 五、發明說明（6) 圖案207a與第二輔助圖案207b最好尺寸相同。 請繼續參照第2 A圖，本實施例中的主圖案2 〇 2是設定 成相位1 8 0度的圖案，所以可推知第一反相次解析輔助圖 案204中的單數的輔助圖案203a之相位為0度、雙數的輔助 圖案203b之相位為180度；而第二反相次解析輔助圖案206 中的第一輔助圖案207a之相位為〇度、第二辅助圖案207b 之相位為1 8 0度。此外，此外，雖然圖中之主圖案2 〇 2的數 目為2條，但是在此僅供說明本發明之用，而非用來限定 主圖案2 0 2的數目，所以不管主圖案2 0 2的數目為2條或是2 條以上的都可以。 另外，請再參照第2 A圖，雖然圖中之第一反相次解析 輔助圖案204的數目為3條、第二反相次解析輔助圖案206 的數目為4條，分別位於主圖案2 〇 2最外側，且每一側邊有 2條，但是本發明並不侷限各反相次解析輔助圖案2 〇 4或 206的數目，僅需根據所需以及考量圖案密度來決定其數 目’特別是兩主圖案2 0 2之間的距離。所以不管是在各個 主圖案202之間的第一反相次解析輔助圖案2〇4的數目為1 條、3條或是3條以上的單數個數；抑或位於主圖案2 0 2最 外側有1條、2條或是2條以上的第二反相次解析輔助圖案 206都是可行的。此外，光罩圖案2〇()更包括一遮蔽層 208，請詳見第2B圖。 第2B圖是本發明之光罩圖案沿第η圖中丨丨一丨厂方向的 剖面示意圖，請參照第2B圖，形成於一基板2〇1上的光罩 圖案200 ，除了第2A圖所示的各圖案，還包括有遮蔽層

10831twfl.ptc 第13頁 1225965 _案號92113045_年月日__ 五、發明說明（7) 208，其中基板201例如是石英基板。而且，遮蔽層208具 有一開口 210 ，以暴露出主圖案202以及第一與第二反相次 解析輔助圖案2 0 4與2 0 6。而且，當主圖案2 0 2像本實施例 一樣是相位為180度的圖案時，遮蔽層208還可選擇配置於 主圖案202與第一反相次解析輔助圖案204以外的基板201 上以及配置於最遠離主圖案202之第二反相次解析輔助圖 案206的第一輔助圖案207a以外的基板201上。 為證實本發明之功效，請參考第3圖，其係利用習知 之鉻膜光罩圖案與本發明之第一實施例的光罩圖案進行曝 光所測得的光強度與圖案位置之關係圖。請參照第3圖， 利用習知的光罩圖案與本發明的光罩圖案進行曝光，其結 果如圖所示，在強度大於0 . 5的範圍内，習知的曲線所涵 蓋的區域明顯大於本發明的曲線所涵蓋的區域，而且不論 本發明在主圖案的每一側邊有一條或是兩條的反相次解析 輔助圖案都是如此。因此，本發明確實可改善曝光時的解 析度。 由於本發明在主圖案旁配置反相次解析輔助圖案，而 且主圖案與反相次解析輔助圖案中接近主圖案的部分之相 位差為1 8 0度，所以會產生破壞性干涉，進而增加對比 度。同時，因為反相次解析輔助圖案是由相位差為1 8 0度 的兩部分組成，所以彼此會互相抵銷不會成像，而對主圖 案具有輔助功效，並增加曝光時的解析度，進而增加製程 裕度。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以

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10831twfl.ptc 第15頁 1225965 _案號92113045_年月日__ 圖式簡單說明 第1 A圖係依照本發明之一第一實施例之光罩圖案的上 視不意圖， 第1 B圖是本發明之光罩圖案沿第1 A圖中I - Γ方向的剖 面不意圖， 第2 A圖係依照本發明之一第二實施例之光罩圖案的上 視不意圖， 第2B圖是本發明之光罩圖案沿第2A圖中ΙΙ-ΙΓ方向的 剖面不意圖，以及 第3圖係利用習知之鉻膜光罩圖案與本發明之第一實 施例的光罩圖案進行曝光所測得的光強度與圖案位置之關 係圖。 圖式標示說明 100 、 200 :光罩圖案 1 0 1、2 0 1 :基板 102 、202 :主圖案 1 0 4、2 0 4、2 0 6 :反相次解析輔助圖案 106a、207a ··第一輔助圖案 1 06b、2 0 7b :第二辅助圖案 1 08、2 0 8 :遮蔽層 1 1 0、2 1 0 ··開口 203a :單數的輔助圖案 20 3b :雙數的輔助圖案

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Claims (1)

1225965 _案號 92113045_年月日__ 六、申請專利範圍 1. 一種光罩圖案，形成於一基板上，其圖案包括： 一主圖案；以及 至少一反相次解析輔助圖案，位於該主圖案之側邊， 其中各該反相次解析輔助圖案包括： 一第一輔助圖案，接近該主圖案配置，其中該第 一輔助圖案與該主圖案之相位差為180度；以及 一第二輔助圖案，遠離該主圖案配置，且相鄰於 該第一輔助圖案，其中該第二輔助圖案與該第一輔助 圖案之相位差為180度。 2 .如申請專利範圍第1項所述之光罩圖案，其中該主 圖案之相位為180度。 3. 如申請專利範圍第2項所述之光罩圖案，更包括一 遮蔽層，配置於該主圖案以外的該基板上，以及配置於最 遠離該主圖案之該反相次解析輔助圖案的該第一輔助圖案 以外的該基板上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光罩圖案，更包括一 遮蔽層，位於該基板上，其中該遮蔽層具有一開口 ，暴露 出該主圖案以及該至少一反相次解析輔助圖案。 5 .如申請專利範圍第1項所述之光罩圖案，其中該第 一輔助圖案與該第二輔助圖案的尺寸相同。 6 .如申請專利範圍第1項所述之光罩圖案，其中該至 少一反相次解析輔助圖案包括交替型相移式光罩。 7.如申請專利範圍第1項所述之光罩圖案，其中該基 板包括石英基板。

10831twfl.ptc 第17頁 1225965 _案號 92113045_年月日_^JE._ 六、申請專利範圍 8. —種光罩圖案，位於一基板上，包括： 複數個主圖案； 至少一第一反相次解析輔助圖案，位於該些主圖案之 間，各該第一反相次解析輔助圖案包括單數個數個輔助圖 案，其中 單數的該些輔助圖案與該些主圖案之相位差為 1 8 0度；以及 雙數的該些輔助圖案與該些主圖案之相位差為 0度；以及 複數個第二反相次解析辅助圖案，位於該些主圖案之 外側，其中每一第二反相次解析輔助圖案包括： 一第一輔助圖案，接近該些主圖案配置，其中該 第一輔助圖案與該些主圖案之相位差為1 8 0度；以 及 一第二輔助圖案，遠離該些主圖案配置，且相鄰 於該第一輔助圖案，其中該第二輔助圖案與該第一輔 助圖案之相位差為180度。 9. 如申請專利範圍第8項所述之光罩圖案，其中該些 主圖案之相位為180度。 1 0 .如申請專利範圍第9項所述之光罩圖案，更包括一 遮蔽層，配置於該些主圖案以外的該基板上、配置於該至 少一第一反相次解析輔助圖案以外的該基板上以及配置於 最遠離該些主圖案之該些第二反相次解析輔助圖案的該第 一輔助圖案以外的該基板上。

10831twfl.ptc 第18頁 1225965 _案號92113045_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 11. 如申請專利範圍第9項所述之光罩圖案，更包括一 遮蔽層，位於該基板上，其中該遮蔽層具有一開口 ，暴露 出該些主圖案、該至少一第一反相次解析輔助圖案以及該 些第二反相次解析輔助圖案。 12. 如申請專利範圍第9項所述之光罩圖案，其中該第 一輔助圖案與該第二輔助圖案的尺寸相同。 13. 如申請專利範圍第9項所述之光罩圖案，其中該至 少一第一反相次解析輔助圖案以及該些第二反相次解析輔 助圖案包括交替型相移式光罩。 1 4.如申請專利範圍第9項所述之光罩圖案，其中該基 板包括石英基板。

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