專(zhuān)利名稱(chēng)：利用多投影掩模制造多個(gè)電路圖案的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造集成電路(IC)器件的處理，更具體地說(shuō)，涉及由相同的照相掩模制造多個(gè)電路圖案的處理。
背景技術(shù)：
一般利用光刻技術(shù)，依據(jù)光刻掩模(通常稱(chēng)為“光掩?！?在基體材料或晶片上產(chǎn)生所需的圖案，制造集成電路。光掩?？梢允请娐穲D案被放大例如4倍或5倍的光掩模。光刻步進(jìn)器把縮小到所需尺寸的光掩模的圖像投影到涂覆光致抗蝕劑的晶片上。為了把光掩模日益增長(zhǎng)的成本攤銷(xiāo)在多個(gè)電路圖案上，或者攤銷(xiāo)在同一電路圖案的多個(gè)產(chǎn)生階段上，已提出采用在同一基體上產(chǎn)生多個(gè)電路圖案的光掩模。類(lèi)似地，還提出了產(chǎn)生主電路圖案和相關(guān)補(bǔ)充電路，例如測(cè)試和工藝驗(yàn)證電路的光掩模。產(chǎn)生多個(gè)電路的光掩模通常稱(chēng)為多投影(MP，multi-project)原版或掩模。
希望的是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段內(nèi)，可依據(jù)多投影掩模印刷所有各種電路圖案，包括任意補(bǔ)充測(cè)試電路。即一次印刷整個(gè)光掩模范圍。但是，歸根結(jié)底，通過(guò)把光刻步進(jìn)器的曝光照明區(qū)(即視場(chǎng))減小到對(duì)應(yīng)于所需電路圖案的一部分掩模，可單獨(dú)印刷各個(gè)電路圖案中的一個(gè)或多個(gè)電路圖案。一般通過(guò)使用物理插入光掩模上游的分幅葉片(framing blade)，實(shí)現(xiàn)照明區(qū)域的這種減小。為了適應(yīng)限定有限曝光照明區(qū)的分幅葉片位置的不確定性，多投影掩模上每個(gè)電路圖案的區(qū)域被不透明區(qū)域(通常稱(chēng)為“隔斷區(qū)”(exclusive region))環(huán)繞。隔斷區(qū)是光掩模上的硬鉻區(qū)，并且和要曝光的光致抗蝕劑的色調(diào)無(wú)關(guān)。按照晶片的比例(從掩模比例縮小)，環(huán)繞每個(gè)圖案區(qū)的隔斷區(qū)的橫向尺寸一般為50-300微米。
在單一圖案區(qū)的光致抗蝕劑曝光之后，隔斷區(qū)一般導(dǎo)致印刷電路圖案的潛像被光致抗蝕劑的未曝光區(qū)域環(huán)繞。按照步進(jìn)-重復(fù)曝光的順序，后續(xù)的印刷圖案鄰近先前的印刷圖案被準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，鄰近先前印刷的電路圖案的未曝光帶被曝光。于是，通過(guò)在晶片上使圖案緊靠在一起，環(huán)繞每個(gè)圖案的隔斷區(qū)被套印，從而避免晶片上環(huán)繞每個(gè)圖案區(qū)的無(wú)特征區(qū)。
對(duì)于MP掩模來(lái)說(shuō)，如果依據(jù)掩模印刷單一圖案區(qū)，則緊靠處理只避免環(huán)繞圖案區(qū)的無(wú)特征區(qū)。當(dāng)依據(jù)MP掩模印刷多個(gè)圖案區(qū)時(shí)，隔斷區(qū)不會(huì)只環(huán)繞印刷圖案區(qū)，還會(huì)位于圖案區(qū)內(nèi)(隔開(kāi)各個(gè)圖案)。隔開(kāi)掩模上圖案的隔斷區(qū)會(huì)在步進(jìn)-重復(fù)印刷過(guò)程之后，殘存的光致抗蝕劑中留下無(wú)特征區(qū)。對(duì)于正光致抗蝕處理來(lái)說(shuō)，在光致抗蝕劑顯影之后，隔斷區(qū)將在隔開(kāi)多個(gè)圖案的每個(gè)重復(fù)區(qū)內(nèi)留下光致抗蝕劑帶。對(duì)于負(fù)光致抗蝕處理來(lái)說(shuō)，在光致抗蝕劑顯影之后，隔斷區(qū)將在除去光致抗蝕劑的地方留下條帶。
通常，存在除了其它之外，還限制晶片上區(qū)域的圖案密度和特征尺寸，以便遵照蝕刻和化學(xué)機(jī)械拋光處理(CMP)規(guī)范的設(shè)計(jì)規(guī)則，所述蝕刻和化學(xué)機(jī)械拋光處理在光刻曝光步驟之后。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)印刷時(shí)，多投影掩模上的隔斷區(qū)對(duì)某些蝕刻處理，包括蝕刻和化學(xué)機(jī)械拋光處理具有有害影響。當(dāng)在電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段內(nèi)，依據(jù)多投影掩模印刷各種電路圖案(包括任意補(bǔ)充測(cè)試電路)時(shí)，隔斷區(qū)違反關(guān)鍵的設(shè)計(jì)規(guī)則。從而，當(dāng)依據(jù)多投影掩模印刷多個(gè)圖案時(shí)，多投影掩模會(huì)違反設(shè)計(jì)規(guī)則，使得難以驗(yàn)證關(guān)鍵處理步驟，從而挫傷使用多投影掩模的初始動(dòng)機(jī)。
如果制造多個(gè)電路圖案(或者主電路圖案和相關(guān)補(bǔ)充電路)的方法在電路設(shè)計(jì)階段或工藝驗(yàn)證階段使用相同的多投影掩模印刷多個(gè)電路圖案，或者在產(chǎn)生階段有選擇地印刷單獨(dú)的電路圖案，則是有利的。于是需要一種克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題和局限性的制造多個(gè)電路圖案(或者主電路圖案和相關(guān)補(bǔ)充電路)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)一種制備具有多個(gè)電路圖案的基體，例如半導(dǎo)體晶片或諸如用于液晶顯示器之類(lèi)玻璃基體的方法和設(shè)備。所述方法利用了光致抗蝕劑顯影之前，光致抗蝕劑的兩次曝光。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，基體受到具有被一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)環(huán)繞的多個(gè)所需電路圖案的主掩模，及具有對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)，滿(mǎn)足后續(xù)處理的至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案的輔助掩模的影響。在對(duì)最后得到的光致抗蝕劑圖案顯影之前，按照任意順序在基體上曝光主掩模和輔助掩模。輔助掩模上的圖案可包括，例如填充圖案陣列。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輔助掩模上的圖案滿(mǎn)足一個(gè)以上處理層面的設(shè)計(jì)規(guī)則，從而單個(gè)輔助掩?？杀挥糜诙鄠€(gè)處理層面。另外，對(duì)于隔斷區(qū)違反設(shè)計(jì)規(guī)則的處理層面來(lái)說(shuō)，基體只需受到輔助掩模的影響。
參考下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，將更完整地理解本發(fā)明，以及本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1圖解說(shuō)明了在同一基體上產(chǎn)生多個(gè)電路圖案的常規(guī)多投影掩模；圖2圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的在同一基體上產(chǎn)生多個(gè)電路圖案的輔助多投影掩模。
具體實(shí)施例方式
圖1圖解說(shuō)明了在同一基體上產(chǎn)生多個(gè)電路圖案的常規(guī)多投影掩模100。如圖1中所示，例證的多投影掩模100包括按照已知方式，可在基體上有選擇地印刷的三個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3。一般來(lái)說(shuō)，存在用于晶片上每個(gè)處理層面(process level)的多投影掩模100。如圖1中所示，組合的圖案區(qū)，即圖案區(qū)110-1～110-3被不透明區(qū)120環(huán)繞，當(dāng)在晶片上印刷組合圖案區(qū)時(shí)，例如當(dāng)同時(shí)印刷圖案區(qū)110-1～110-3時(shí)，所述不透明區(qū)120限定掩模100的全部曝光區(qū)。為了便于每個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3的選擇性印刷，每個(gè)圖案區(qū)110-1～111-3還必須被不透明隔斷區(qū)130、140環(huán)繞。不透明隔斷區(qū)130、140把圖案區(qū)110-1～110-3相互分開(kāi)，當(dāng)減小的閃光域被用于有選擇地印刷單獨(dú)的圖案110-1～110-3時(shí)，有助于限定曝光區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，垂直隔斷帶130和水平隔斷帶140的寬度由光刻曝光工具(步進(jìn)器或掃描器)規(guī)定，并且取決于其光學(xué)配置。
如前所述，當(dāng)利用所有圖案區(qū)110-1～110-3印刷整個(gè)掩模100時(shí)，每個(gè)單獨(dú)圖案110-1～110-3之間的不透明隔斷區(qū)130和140會(huì)違反某些處理層面(process level)的設(shè)計(jì)規(guī)則。例如，對(duì)于化學(xué)機(jī)械處理來(lái)說(shuō)，蝕刻率極大地取決于特征尺寸。和小特征相比，大特征蝕刻較慢。于是，關(guān)于最大的特征尺寸和圖案密度設(shè)置設(shè)計(jì)極限，保持基體內(nèi)蝕刻率統(tǒng)一。由于隔斷區(qū)130和140一般違反設(shè)計(jì)規(guī)則，因此只有當(dāng)利用減小的閃光域在基體上印刷單個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3時(shí)，多投影掩模100才有用，從而挫折使用多投影掩模的初始動(dòng)機(jī)。只有當(dāng)印刷單個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3時(shí)，步進(jìn)-重復(fù)過(guò)程中的緊靠過(guò)程才能消除環(huán)繞圖案區(qū)110-1～110-3的多條無(wú)特征區(qū)。
圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明，在同一基體上產(chǎn)生多個(gè)電路圖案的輔助多投影掩模200。根據(jù)本發(fā)明的一方面，對(duì)于隔斷區(qū)130和140會(huì)違反設(shè)計(jì)規(guī)則的多個(gè)水平，結(jié)合圖1的多投影掩模100使用輔助多投影掩模200。如圖2中所示，輔助掩模200包括對(duì)應(yīng)于圖1的多投影掩模100的圖案區(qū)110-1～110-3的圖案區(qū)210-1～210～3。圖案區(qū)210-1～210-3是不透明的，從而主圖案區(qū)110-1～110-3不會(huì)被兩次曝光。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，輔助掩模200還包括具有滿(mǎn)足處理層面的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案250的隔斷區(qū)230、240。圖案250可被構(gòu)成為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)范的填充(fill)圖案陣列。只有當(dāng)依據(jù)多投影掩模100印刷兩個(gè)或更多的圖案區(qū)110-1～110-3時(shí)，以及只有在隔斷區(qū)130和140違反一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的處理層面上，才需要輔助多投影掩模200。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果可能的話(huà)，輔助多投影掩模200應(yīng)被制備成使得當(dāng)需要時(shí)，單個(gè)輔助多投影掩模200可被用于多個(gè)處理層面。一般來(lái)說(shuō)，如果隔斷區(qū)230、240中的填充圖案250可被繪制，以滿(mǎn)足一個(gè)以上的處理層面的設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)范，則單個(gè)輔助多投影掩模200將適用于一個(gè)以上的處理層面。隨后將制備最小數(shù)目的輔助多投影掩模200，從而成本將降至最小。
由于寫(xiě)在輔助掩模200上的實(shí)際圖案區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于多投影掩模100的圖案區(qū)，并且填充圖案特征250不具有關(guān)鍵(小)尺寸特征，因此預(yù)計(jì)能夠比多投影掩模100顯著低廉地制備輔助多投影掩模200。輔助多投影掩模200的寫(xiě)入時(shí)間和缺陷要求應(yīng)是最小的。
在集成電路制造工藝中，按照已知方法，利用曝光工具定義的對(duì)準(zhǔn)和重合過(guò)程，按照任意順序在基體上印刷對(duì)應(yīng)于多投影掩模100和輔助多投影掩模200的圖案。在印刷第一圖案之后，光致抗蝕劑被曝光，但是未被顯影。之后，如果需要，則利用前一曝光使用的相同對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，按照已知的方式，對(duì)應(yīng)于第二圖案的掩模100、200被載入曝光工具中，并印刷在基體上。在光致抗蝕劑已被多投影掩模100和輔助多投影掩模200曝光之后，隨后按照常規(guī)方式顯影光致抗蝕劑。現(xiàn)在在基體上形成對(duì)應(yīng)于多投影掩模100的主電路圖案和滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案250。隨后按照已知方式處理基體至完成。應(yīng)指出的是本發(fā)明的實(shí)用性與光致抗蝕劑色調(diào)(正或負(fù)光致抗蝕劑)無(wú)關(guān)。
作為硅晶片上互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理的處理流程的一個(gè)例證例子，已確定具有6個(gè)金屬層面(level)的0.14微米處理(最小臨界尺寸寬度或間隔)的金屬蝕刻處理對(duì)圖案密度敏感。于是，為金屬層面建立一組圖案密度設(shè)計(jì)規(guī)則。關(guān)鍵的設(shè)計(jì)規(guī)則是1.金屬1-面積覆蓋率最小值為25％。
2.金屬2-面積覆蓋率最大值為95％。
3.金屬2～6-面積覆蓋率最小值為20％。
4.金屬2～6-面積覆蓋率最大值為80％。
從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，最好利用類(lèi)似于圖1的圖案布局，把三個(gè)電路組合成供0.14微米處理使用的一個(gè)光掩模上。主掩模100上，電路之間的邊界130、140必須為300微米(基體尺度)，以便當(dāng)單獨(dú)印刷每個(gè)圖案區(qū)110-1～110～3時(shí)，適應(yīng)光刻步進(jìn)器成幅葉片布置要求。為了同時(shí)在硅晶片上印刷三個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3(可能為驗(yàn)證電路設(shè)計(jì))，根據(jù)本發(fā)明，需要諸如圖2中所示的輔助多投影掩模200之類(lèi)的輔助掩模，從而使電路圖案區(qū)110-1～110～3之間的邊界130、140達(dá)到滿(mǎn)足金屬覆蓋率設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案密度。
不必為每個(gè)金屬層面制備輔助掩模，因?yàn)閷?duì)于所有金屬層面來(lái)說(shuō)，圖案覆蓋率介于25％～80％之間的輔助多投影掩模200是可接受的。設(shè)計(jì)在三個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3中包含不透明區(qū)210-1～210-3的輔助多投影掩模200。三個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3之間的邊界230、240中的輔助掩模圖案250是每邊約為10微米，并被隔開(kāi)從而產(chǎn)生約50％的金屬區(qū)覆蓋率的方框陣列。由于關(guān)于金屬層面的設(shè)計(jì)規(guī)則的重疊，只需要一個(gè)輔助掩模200即可補(bǔ)足這六個(gè)金屬層面中的每個(gè)金屬層面。
如下進(jìn)行同時(shí)印刷三個(gè)圖案區(qū)110-1～110-3的光刻處理1)晶片接受常規(guī)的光刻和處理，直到金屬1(M1)掩模層面。
2)晶片被涂覆光致抗蝕劑，使用金屬1掩模把圖案印在涂覆光致抗蝕劑的基體上。曝光基體上的光致抗蝕劑不被顯影。
3)輔助掩模200被用于曝光基體。
4)顯影晶片上的光致抗蝕劑。
5)按照常規(guī)方式處理晶片，直到金屬2層面。
6)重復(fù)步驟2～4，用金屬2掩模替代金屬1掩模，按照常規(guī)方式處理晶片，直到金屬3面。
7)重復(fù)步驟2～6，直到印刷和處理了所有6個(gè)金屬層面為止。
8)按照常規(guī)方式完成剩余的晶片處理步驟。
在該處理步驟順序中，術(shù)語(yǔ)“常規(guī)”指的是當(dāng)不使用輔助掩模200時(shí)使用的晶片處理流程。另外，如前所述，在該處理順序中，可交換步驟2和3，而不會(huì)影響結(jié)果。
在上面的例子中，說(shuō)明了利用輔助掩模200的金屬層面處理流程。應(yīng)指出的是該處理技術(shù)內(nèi)的其它層面類(lèi)似地需要互補(bǔ)掩模，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)則，并且會(huì)使用和步驟1～5中說(shuō)明的類(lèi)似處理。
這里表示和說(shuō)明的實(shí)施例和變型只是對(duì)本發(fā)明原理的舉例說(shuō)明，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種制備具有多個(gè)電路圖案的基體的方法，所述方法包括下述步驟把基體曝光于具有要印刷的多個(gè)電路圖案的主掩模，其中所述多個(gè)電路圖案被一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)環(huán)繞；和把所述基體曝光于輔助掩模，其中所述輔助掩模具有滿(mǎn)足后續(xù)處理的至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輔助掩模圖案對(duì)應(yīng)于所述隔斷區(qū)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輔助掩模圖案包括填充圖案陣列。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定一個(gè)或多個(gè)金屬層面。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定化學(xué)機(jī)械拋光處理的特征。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定蝕刻處理的特征。
7.一種具有多個(gè)電路圖案的基體，包括依據(jù)主掩模印刷的多個(gè)電路圖案，其中所述多個(gè)電路圖案被一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)環(huán)繞；和依據(jù)輔助掩模印刷的、滿(mǎn)足后續(xù)處理的至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案。
8.按照權(quán)利要求7所述的基體，其中所述輔助掩模圖案對(duì)應(yīng)感動(dòng)所述隔斷區(qū)。
9.按照權(quán)利要求7所述的基體，其中所述輔助掩模圖案包括填充圖案陣列。
10.一種制造具有多個(gè)電路圖案的基體的方法，所述方法包括下述步驟把基體曝光于具有被一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)環(huán)繞的多個(gè)電路圖案的主掩模；和把所述基體曝光于具有滿(mǎn)足至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的輔助掩模。
全文摘要
公開(kāi)一種制備具有多個(gè)電路圖案的基體的方法和設(shè)備。所述基體受到具有被一個(gè)或多個(gè)隔斷區(qū)環(huán)繞的多個(gè)所需電路圖案的主掩模，及具有對(duì)應(yīng)于隔斷區(qū)，滿(mǎn)足后續(xù)處理的至少一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則的圖案的輔助掩模的影響。在對(duì)光致抗蝕劑圖案顯影之前，按照任意順序在基體上曝光主掩模和輔助掩模。輔助掩模上的圖案滿(mǎn)足一個(gè)以上處理層面的設(shè)計(jì)規(guī)則，從而單個(gè)輔助掩?？杀挥糜诙鄠€(gè)處理層面。另外，對(duì)于隔斷區(qū)違反設(shè)計(jì)規(guī)則的處理層面來(lái)說(shuō)，基體只需暴露于輔助掩模之下。
文檔編號(hào)G03F1/14GK1577091SQ20041004325
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者瑞吉諾德·C·法羅, 沃倫·K·沃斯基維茲 申請(qǐng)人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司