專利名稱：形成無側(cè)葉現(xiàn)象的光致抗蝕劑層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成無側(cè)葉(sidelobe)現(xiàn)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(shè)計而形成無側(cè)葉現(xiàn)象的光致抗蝕劑層的方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)光刻在最近幾年已發(fā)展到可以產(chǎn)生非常小的圖案特征，近來，光學(xué)光刻最重要的進(jìn)展為引進(jìn)一種稱之為相位移光掩模(phase shift mask，PSM)的光掩模結(jié)構(gòu)。相位移光掩模能夠補償光的散射效應(yīng)，否則，光的散射效應(yīng)會限制光學(xué)光刻所能轉(zhuǎn)移的最小圖案的特征。
光學(xué)光刻，一般指通過對形成在基材上的影像進(jìn)行顯影，以蝕刻一圖案在基材上的技術(shù)。此技術(shù)的過程涉及射入光線(如紫外光)并穿過一光掩模，以對先前已形成在基材上的感光薄膜進(jìn)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于光掩模的透明區(qū)域底下，則正光致抗蝕劑將進(jìn)行一化學(xué)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(zhuǎn)移到感光薄膜中。最后，再以感光薄膜為屏蔽，進(jìn)行蝕刻，則可以轉(zhuǎn)移感光薄膜的圖案至基材中。
圖1a至圖1d中說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，光掩模圖案、光穿透率、光強度、與光刻圖案的相對關(guān)系。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(jìn)行選擇性的曝光，光掩模10包括一非透明區(qū)12、一部分透明區(qū)14以及一透明區(qū)16，光線30穿過光掩模10，并對晶片20上的光致抗蝕劑層26進(jìn)行曝光。
光掩模10的穿透率顯示于圖1b中，其中，非透明區(qū)12、部分透明區(qū)14與透明區(qū)16的穿透率分別為0％，6％與100％。
圖1c說明曝于光致抗蝕劑層26中的光強度，曝光強度的曲線具有一主峰42，其對應(yīng)于透明區(qū)16的中心。遠(yuǎn)離主峰42則是一次峰46，其對應(yīng)于部分透明區(qū)14的中心，次峰46的高度高于引發(fā)光致抗蝕劑層26的光反應(yīng)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(yù)期的側(cè)葉洞(sidelobehole)28均形成。其中，對應(yīng)于光掩模10透明區(qū)16中心的孔洞24，用以形成一孔洞于光致抗蝕劑層26的下方；然而，側(cè)葉洞28并無相對應(yīng)的圖案在光掩模10上，而且并不是預(yù)期中要形成在光致抗蝕劑層26中的圖案。在后續(xù)的蝕刻步驟中，側(cè)葉洞28將會在光致抗蝕劑層26的下層薄膜形成一側(cè)葉(sidelobe)現(xiàn)象，此種現(xiàn)象通常導(dǎo)致制作工藝容忍度(process window)的下降。
因此，針對此種側(cè)葉現(xiàn)象，實有必要提出一方法或改變光掩模的設(shè)計，以抑制側(cè)葉現(xiàn)象的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決側(cè)葉現(xiàn)象的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種形成不具有一側(cè)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(jìn)行曝光，光掩模具有一側(cè)葉區(qū)、一圖案區(qū)以及一中間區(qū)，側(cè)葉區(qū)對應(yīng)于光致抗蝕劑層產(chǎn)生側(cè)葉的區(qū)域，圖案區(qū)對應(yīng)于光致抗蝕劑層產(chǎn)生一圖案的區(qū)域，中間區(qū)介于側(cè)葉區(qū)與圖案區(qū)，本方法的特征為設(shè)定側(cè)葉區(qū)的穿透率低于中間區(qū)的穿透率，使側(cè)葉區(qū)的光強度低于引發(fā)光致抗蝕劑層的光反應(yīng)的能量閾。
本發(fā)明的側(cè)葉區(qū)、圖案區(qū)與中間區(qū)利用蝕刻一非透明光掩模完成，而非透明光掩模、側(cè)葉區(qū)、圖案區(qū)與中間區(qū)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(zhì)所組成或深紫外(deep-UV)光致抗蝕劑物質(zhì)所組成。


圖1a～圖1d為現(xiàn)有技術(shù)光掩模圖案、光穿透率、光強度、與光刻圖案的相對關(guān)系；圖2a～圖2d為本發(fā)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(guān)系；
圖3a與圖3b分別為本發(fā)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(fā)明的提供一種解決側(cè)葉(sidelobe)問題的方法，以改善光刻制作工藝的容忍度。圖2a至圖2d說明根據(jù)本發(fā)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(guān)系。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涂覆在晶片220上，光致抗蝕劑層226已根據(jù)圖2a的光掩模210的圖案進(jìn)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(jìn)行選擇性的曝光。光掩模210包括一非透明區(qū)212、一部分透明區(qū)214以及一透明區(qū)216，其中，非透明區(qū)212位于光掩模210的周圍，透明區(qū)216為孔洞產(chǎn)生的位置，而部分透明區(qū)214則為非透明區(qū)212與透明區(qū)216以外的區(qū)域。光線230穿過光掩模210，并對晶片220上的光致抗蝕劑層226進(jìn)行曝光。
最原始的光掩模210全為非透明區(qū)212所組成。部分透明區(qū)域214與透明區(qū)域216利用蝕刻非透明區(qū)212而形成，使得非透明區(qū)212、部分透明區(qū)域214與透明區(qū)域216的穿透率分別為0％、0至20％、100％。然而，本發(fā)明并不限定于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(yīng)用于本發(fā)明中。
部分透明區(qū)214中還包括一外部分透明區(qū)214(o)與一內(nèi)部分透明區(qū)214(i)，其中，外部分透明區(qū)214(o)的穿透率為4至20％，而內(nèi)部分透明區(qū)214(i)的穿透率為0至4％，且內(nèi)部分透明區(qū)214(i)對應(yīng)于圖1d中所形成的側(cè)葉洞28的位置。在圖1d中，側(cè)葉洞28的形成起因于散射效應(yīng)，因而導(dǎo)致曝光強度于圖1c中產(chǎn)生次峰46。為了消除圖1c中的次峰46，本發(fā)明利用降低穿透率，以減少光掩模210在側(cè)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(qū)214(o)的穿透率為6％，而內(nèi)部分透明區(qū)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(qū)212與透明區(qū)216的穿透率分別為0％與100％，而外部分透明區(qū)214(o)與內(nèi)部分透明區(qū)214(i)的穿透率分別約為6％與0％。
圖2c說明曝于光致抗蝕劑層226中的光強度，曝光強度的曲線具有一主峰242，其對應(yīng)于透明區(qū)216的中心。遠(yuǎn)離主峰242則是一次峰246，次峰246對應(yīng)于部分透明區(qū)214的中心，次峰246的高度遠(yuǎn)低于引發(fā)光致抗蝕劑層226的光反應(yīng)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(cè)葉洞(sidelobe hole)出現(xiàn)的情況下形成，且此對應(yīng)于光掩模210透明區(qū)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(yuǎn)低于促發(fā)光致抗蝕劑層226的光反應(yīng)的能量閾，因此，本發(fā)明已抑制側(cè)葉洞現(xiàn)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具有一位于其周圍的非透明區(qū)212、數(shù)個以四方數(shù)組分布在其上的透明區(qū)216、以及一部分透明區(qū)214。當(dāng)四個透明區(qū)216位于一四方形的四個角落，四方形即為部分透明區(qū)216，其中，四方形以虛線表示。內(nèi)部分透明區(qū)214(i)位于部分透明區(qū)214的中央，而外部分透明區(qū)214(o)位于部分透明區(qū)214的其它區(qū)域。
在圖3b中，對應(yīng)于透明區(qū)域的孔洞224，以四方數(shù)組排列，而因內(nèi)部分透明區(qū)214(i)的穿透率為0，本發(fā)明已成功地解決側(cè)葉現(xiàn)象。
綜上所述，通過降低光掩模上對應(yīng)于側(cè)葉位置的穿透率，本發(fā)明解決了困擾已久的側(cè)葉問題。因為，側(cè)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，可以改善光刻制作工藝的容忍度。
雖然結(jié)合以上一較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成不具有一側(cè)葉(sidelobe)的光致抗蝕劑層的方法，其利用對一光掩模進(jìn)行曝光完成，該光掩模具有一側(cè)葉區(qū)、一圖案區(qū)以及一中間區(qū)，其中，該側(cè)葉區(qū)對應(yīng)于該光致抗蝕劑層產(chǎn)生該側(cè)葉的區(qū)域，該圖案區(qū)對應(yīng)于該光致抗蝕劑層產(chǎn)生一圖案的區(qū)域，該中間區(qū)介于該側(cè)葉區(qū)與該圖案區(qū)之間，該方法的特征為設(shè)定該側(cè)葉區(qū)的穿透率低于該中間區(qū)的穿透率，使得該側(cè)葉區(qū)的光強度低于引發(fā)該光致抗蝕劑層的光反應(yīng)的能量閾。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該中間區(qū)的穿透率約為4至20％之間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該側(cè)葉區(qū)的穿透率約為0至4％之間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該圖案區(qū)的穿透率為100％。
5.如權(quán)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(zhì)所組成。
6.如權(quán)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(zhì)所組成。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該側(cè)葉區(qū)利用蝕刻一非透明光掩模完成。
8.如權(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中該圖案區(qū)利用蝕刻一非透明光掩模完成。
10.如權(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中該中間區(qū)利用蝕刻一非透明光掩模完成。
12.如權(quán)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(cè)葉(sidelobe)的光掩模，該光掩模至少包括一側(cè)葉區(qū)，其對應(yīng)于該光致抗蝕劑層可能產(chǎn)生該側(cè)葉的區(qū)域；一圖案區(qū)，其對應(yīng)于該光致抗蝕劑層產(chǎn)生一圖案的區(qū)域；一中間區(qū)，其介于該側(cè)葉區(qū)與該圖案區(qū)之間；其中，該側(cè)葉區(qū)的穿透率低于該中間區(qū)的穿透率，使得穿過該側(cè)葉區(qū)的光強度低于引發(fā)該光致抗蝕劑層的光反應(yīng)的能量閾。
14.如權(quán)利要求13所述的光掩模，其中該中間區(qū)的穿透率約為4至20％之間。
15.如權(quán)利要求14所述的光掩模，其中該側(cè)葉區(qū)的穿透率約為0至4％之間。
16.如權(quán)利要求13所述的光掩模，其中該圖案區(qū)的穿透率為100％。
全文摘要
本發(fā)明為一種形成不具有一側(cè)葉(sidelobe)的光致抗蝕劑層的方法，其利用對一光掩模進(jìn)行曝光而完成，光掩模具有一側(cè)葉區(qū)、一圖案區(qū)以及一中間區(qū)，側(cè)葉區(qū)對應(yīng)于光致抗蝕劑層產(chǎn)生側(cè)葉的區(qū)域，圖案區(qū)對應(yīng)于光致抗蝕劑層產(chǎn)生一圖案的區(qū)域，中間區(qū)介于側(cè)葉區(qū)與圖案區(qū)的中間區(qū)域，本方法的特征為設(shè)定側(cè)葉區(qū)的穿透率低于中間區(qū)的穿透率，使側(cè)葉區(qū)的光強度低于引發(fā)光致抗蝕劑層的光反應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者許偉華 申請人:旺宏電子股份有限公司