TW576945B - Mask for optical projection-system and its production method - Google Patents

Description

576945 五、發明説明（1 ) 本發明涉及光學投影系統用之遮罩及其製造方法。 光學投影系統例如用在半導體製造中以傳送圖像結 構。 在各別直立（或部份各別直立）之圖像結構投影至遮 罩而與緊密之各圖像結構相比較時會造成圖像之失真， 其中各緊密之圖像結構之不同點是：除了圖像結構外還 配置其它結構。此種失真會造成各別結構之線寬之不同 ，這樣會使各別直立之圖像結構不能與緊密之圖像結構 同時成像。此外，各直立之圖像結構之景深很小。 此種問題之習知之解法是使遮罩改變，其中須改變此 遮罩上之線寬，使投影之光學失真可相反地作用著。此 種方法亦稱爲光學鄰近-修正（Proximity Correction)法。 此種方法當然有缺點：遮罩之佈局（layout)修正很昂貴且 需要預先探討，其重複地在失真修正中影響此遮罩。此 外，此種方法之其它缺點是：遮罩之失真修正只能以循 環式之遞增步驟來進行。主要之缺點當然是：各別直立 (或部份各別直立）之圖像結構只能達成較小之程序視 窗。所謂程序視窗此處是指二維空間中一種有限之區域 ，其由聚焦軸（即，聚焦平面之空間位置）及劑量軸所 界定。此種程序視窗在聚焦軸之方向中是由景深所限制 且在劑量軸之方向中是由曝光間隙空間所限制。 一種習知之光罩技術是使用所謂〃埋入式相移器〃。 其是一種遮罩，其特別是用來使光達成相位偏移。此種 遮罩之一種例子描述在專利文件US 5700606中。該文件 576945 五、發明説明（2 ) 中一種相（phase)移層施加在半透明之載體材料上。然後 在相移層上配置一種不透明層。此種埋入式相移器技術 用來防止不期望之結構（其由側帶（s i d e 1 ◦ b e)所產生）之 成像。 其它習知之解法是產生所謂次（sub)解析度結構，其配 置在各別直立（或部份各別直立）之圖像結構之附近。 次解析度結構是一種結構，其由於在至少一個空間維度 中較小之幾何範圍而不能轉換成光敏層。其亦稱爲微影 術盲（b 1 i n d)結構。 次解析度結構之缺點是較小之結構大小，其不能以所 需之精確度及可再生性而形成在遮罩上。此外，就此種 結構而言在缺陷檢驗及缺陷修復時，目前會發生一些不 能解決之問題。 本發明之目的是提供一種光學投影用之遮罩及其製造 方法，藉此可使一種緊密之圖像結構與一種相隔開之圖 像結構在相同之曝光劑量時同時傳送至微影術記錄媒體 中〇 本發明中此目的以一種光學投影系統用之遮罩來達成 ，其包含：一種透明之載體材料，一種圖像結構（其配 置在載體材料上），一種盲結構（其同樣配置在載體材 料上），其中此盲結構是與全部之圖像結構相隔開且與 圖像結構之不同是透明度及相位旋轉度。 上述之方法是以下述各步驟來達成：在透明之載體材 料上形成一種圖像材料，在載體材料上形成一種盲結構 -4- 576945 五、發明説明（4 ) 再生性及微影術可解析性而言因此可設定與這些原來即 將傳送之圖像結構上者相同之條件。 若肓結構之橫向最小尺寸大於^時是有利的，其中

NA λ是成像用之光之波長，NA是成像系統之孔徑値。 本發明其它有利之形式是：盲結構之橫向最小尺寸至 少和圖像結構（2)之橫向最小尺寸一樣大。由於盲結構是 半透明的，則其幾何尺寸不可小太多，而是以最精確方 式使和即將傳送之圖像結構一樣小。對遮罩製造時之需 求因此可寬鬆很多且具有再生性，可簡易地對各結構檢 視其缺陷且進行維修。 在本發明之遮罩之其它有利之特徵中，由幾何大小及 透明度來設計肓結構，使其不是以獨立之圖像結構方式 而傳送至微影術記錄媒體中。藉由此種配置可使肓結構 用來提高景深，因此使程序視窗增大’但另一方面在記 錄媒體中不會形成一些不期望之結構。 本發明之遮罩之其它有利之形式是：半透明之盲遮罩 在光學上是均勻的。由於光學上之均勻性，則半透明之 輔助層之可再生性及均勻之作用即可改進。 在本發明之其它有利之形式中’半透明之輔助層至少 一部份是配置成與相對應之圖像結構相平行。 本發明之遮罩之其它有利之特徵是：半透明之盲結構 以成組（）之方式由島形之單一結構所形成’各島形之單 一結構具有統一之幾何形式。由於半透明之肓結構具有 -6- 576945 五、發明説明（f ) 島 形 之 特 徵 及 配 置 成 組 ， 則 可 使 用 一 種 基 本 光 學 修 正 模 組 其 可 藉 由 快 速 簡 易 且 具 體 之 模 擬 方 法 而 顯 示 其 光 學 作 用 特 別 是 此 種 待 支 撐 之 圖 像 結 構 不 是 以 直 線 方 式 構 成 時 〇 因 此 就 此 種 結 構 幾 何 而 言 — 種 快 速 且 有 效 之 修 正 是 可 能 的 〇 在本 發 明 之 其 它 有 利 之 特 徵 中 光 學 投 影 系 統 中 用 來 進 行 曝 光 之 此 種 光 束 在 經 過 半 透 明 之 盲 結 構 時 具 有 許 多 次 之 360。 之 相 位 偏 移 ( 其 偏 差 最 大 是 ±30。 ) 〇 由； 於, 此 種 光 束 經 過 很 多 次 之 360。 之 相 位 偏 移 5 則 投 影 面 上 所 形 成 之 干 涉 可 有 利 地 用 來使 記 錄 媒 體 曝 光 且 程 序 視 窗 可 有 利 地 被 放 大 〇 實 際 上 之 解 決 方 法 中 已 形 成 一 種 ±30。 之 容 許 度 範 圍 〇 此 外 使 用 此 種 最 大 是 ±10°· 容! 許j 度) 範 圍 時 是 有 利 的 〇 在 本 發 明 之 其 它 有 利 之 形 式 中 ， 即 將 成 像 之 圖 像 結 構 具 有 一 種 不 透 明 層 〇 在 本 發 明 之 其 它 有 利 之 形 式 中 即 將 成 像 之 圖 像 結 構 具 有 一 種 半 透 明 層 0 在 本 發 明 之 範 圍 中 ， 即 將 成 像 之 圖 像 結 構 由 不 透 明 層 及 半 透 明 層 之 層 堆 疊 所 形 成 〇 在 本 發 明 之 其 它 有 利 之 形 式 中 半 透 明 之 盲 結 構 具 有 一 種 半 透 明 層 〇 因 此 可 在 微 影 術 式 之 結 構 化 過 程 之 後 使 半 透 明 之 盲 結 構 被 蝕 刻 而 由 一 種 在 整 面 上 已 施 加 之 半 透 明 層 中 去 除 〇 在 本 發 明 之 其 它 有 利 之 形 式 中 半 透 明 層 由 與 不 透 明 層 相 同 之 材 料 所 構 成 ? 但 具 有 7- 較 小 之 厚 度 〇 因 此 可 由 不

576945 五、發明説明（6 ) 透明層來形成半透明層，其方式是使不透明層薄化至預 定之位置。 在本發明之其它有利之形式中’載體材料薄化成一種 中間區。藉此可使光經由載體材料及經由半透明層此二 時刻之間之相位偏移可互相調整’以便可有利地使相對 相位差只有η · 360。±30°或±10°或在特別有利時是土 〇° ( η是元件之整數個數目値）。 在本發明之方法之有利之特徵中，在載體材料上形成 不透明層之大部份且進行結構化。此外，有利的是在載 體材料上形成一種半透明層且同樣使其被結構化。這樣 即可在不透明層下方形成半透明層，以便由半透明層及 不透明層形成一種層堆疊。然後以微影術及蝕刻步驟使 不透明層及半透明層同時被結構化。 此外，在此遮罩上沈積一種層，其適合用來調整半透 明之盲結構之透明性及相位。 本發明之實施例以下將依據圖式來詳述。圖式簡單說 明： 第1圖一種圖像結構，其將轉換成記錄媒體。 第2圖一種遮罩，其藉由光學鄰近-修正法來修改， 以便使第1圖所示之圖像結構轉換成微影術記錄媒體。 第3圖具有次解析度結構之遮罩，其在投影時用來修 正光學上之失真。 第4圖相對於第3圖之音値相反之結構。 第5圖本發明之遮罩。 576945 五、發明説明（7 ) 第6圖本發明另一形式之遮罩，其結構相對於第5圖 而言具有一種音値相反之配置。 第7圖本發明另一遮罩，其具有島形之單一結構。 第8圖本發明另一遮罩，其音値是與第7圖者相反。 第9圖本發明之遮罩之橫切面。 第10圖本發明另一遮罩之橫切面。 第11圖本發明另一遮罩之橫切面。 第12圖本發明之遮罩之另一實施形式。 第1圖是一種結構，其可在微影術記錄媒體中藉由光 學投影而形成。此結構由圖像結構2及其它圖像結構2、 2"所形成。以·所表示之符號通常表示此種特徵之其它實 施形式。 第2圖是先前技藝中藉由線條變寬所修正之遮罩，其 可藉由投影而產生第1圖所示之結構，其線條是與微影 術記錄媒體中者一樣大。第2圖之遮罩形成在透明之載 體材料1上，其上配置一種圖像結構2。圖像結構2較 第1圖之圖像結構2還寬，其中存在著鄰近-修正效應。 圖像結構2,2”同樣與第1圖者不同。 第3圖是先前技藝之另一遮罩，其在載體材料1上具 有可成像之圖像結構2,2·，2"。此外，在遮罩上配置所謂 次解析度結構9, V，其明顯地小於此種結構大小（其可 藉由光學投影過程而轉換至載體材料）。次解析度結構 9 9適合用來使程序視窗放大，因此可使圖像結構2，2 ’和 2投影用之景深變大。次解析度結構當然有缺點：所需 -9- 五、發明説明（8 ) 之較小之結構大小（其較投影波長小很多）只能很困難 地以所需之精確度及可再生性來形成。次解析度結構不 允許一種簡易之控制方法，此乃因其較小之大小不能以 一般用在遮罩技術中之檢查裝置中之檢查裝置來檢測其 缺陷。產生於次解析度結構中之可能之缺陷實際上不可 能修復。 第4圖是第3圖之一種音値相反之結構，其包含載體 材料1及圖像結構2。如第3圖所示，第4圖中使用所 謂次解析度結構，其會造成習知之缺點。 藉由第3、4圖中所示之遮罩，則可在成像分佈圖中 改良該隔離條及隔離縫。 第5圖是本發明之遮罩。在載體材料1上配置一些即 將成像之圖像結構2,2'及2”。此載體材料1是透明的且 例如由玻璃或石英所形成。可成像之圖像結構2是不透 明的，其例如由鉻層所形成，鉻層配置在載體材料上。 此外，半透明之盲結構3,3·配置在載體材料上。須形成 半透明之盲結構3,3·，使其可使圖像結構2,2’，2"之程序 視窗變大。半透明盲結構3是一種已薄化之鉻層，其由 於較小之厚度而具有光學上之透明度，其較可成像之圖 像結構2之透明度還大。 此外，亦可使用每一其它適當之半透明材料且適當地 結構化以取代鉻。 第6圖是本發明另一實施例，此種遮罩具有一種對第 5圖之遮罩在音値上相反之結構。第6圖之遮罩包含一 -10- 576945 五、發明説明（9 ) 種透明之載體材料1。在載體材料1上配置一種不透明 層，其中配置圖像結構2。此外，半透明之盲結構3配 置在載體材料1上。半透明之盲結構3之透明度介於載 體材料之透明度及不透明層之透明度之間。此處藉由半 透明之盲結構3之配置使可成像之圖像結構2,2’及2"之 景深提高。 第7圖是本發明另一實施例。第7圖之遮罩包含一種 載體材料1，其上配置一種圖像結構2，此圖像結構2 之旁配置一種半透明之盲結構3，其由島形之單一結構 4所構成。 第8圖是一種與第7圖在音値上相反之光罩。此光罩 包含一種載體材料1，其以不透明層覆蓋，其中配置圖 像結構2。此外，半透明之盲結構3,3’配置在載體材料1 上，盲結構3，31由島形之單一結構4所構成。 第9圖是本發明遮罩之切面圖，其用在光學投影系統 中。此遮罩由載體材料1構成，其上施加一種半透明層 7。須使半透明層7被結構化，以便在載體材料1上形 成半透明之盲結構3。此外在半透明層7上存在一種不 透明層6。此不透明層6同樣須被結構化，使圖像結構 2配置在載體材料1上。圖像結構2包含半透明層7及 不透明層6，其配置在半透明層7上。參考第9圖，現 在描述本發明之遮罩之製法。首先預備一種載體材料1 ，其上施加半透明層7，此層7上施加不透明層6。然 後使不透明層6及半透明層7被結構化，以形成圖像結 -11 - 576945 五、發明説明（1G ) 構2。在弟一步驟中，肓結構3上之不透明層被去除， 以形成半透明之盲結構3。 第10圖是本發明另一實施形式。此遮罩包含一種載 體材料1，其上配置一種圖像結構2，其由鉻所構成。 此遮罩另有一種半透明之盲結構3，其同樣配置在載體 材料1上。半透明之盲結構同樣由鉻層構成，但其厚度 小很多，使其半透明。此外，載體材料1薄化成中間區 1 0，其未以圖像結構2或半透明之肓結構3覆蓋。 參考第10圖，其描述本發明之遮罩之另一製法。首 先製備一種載體材料1，其上配置不透明層6，此層6 例如由鉻構成。然後在這些位置（其上即將形成圖像結 構2及半透明之肓結構3 )上覆蓋此不透明層6。利用 一種蝕刻過程使不透明層6在未被覆蓋之這些區域中被 去除。利用另一種蝕刻過程使半透明之盲結構被薄化， 使其具有較圖像結構2還大之透明度。在另一蝕刻步驟 中使載體材料1薄化成中間區，使光束在穿越已薄化之 載體材料時相較於半透明之盲結構之相位差可達成一種 多次之360°之相位旋轉。 第1 1圖本發明另一實施例。此遮罩包含一種載體材 料1，其上配置圖像結構2及盲結構3。圖像結構2由 不透明層6構成，半透明之盲結構3由半透明層7構 成。 一種相對應之製法提供一種載體材料1，其上形成不 透明層6且被結構化，以形成不透明之圖像結構2。然 -12- 576945 五、發明説明(η 後在載體材料上及圖像結構2上產生半透明層7且進行 結構化，以便產生半透明之盲結構3。此種順序（其中 形成不透明層6及半透明層7且進行結構化）在本實施 例中可互換。 第12圖圖本發明另一實施例。此遮罩包含一種載體 材料1，其上配置圖像結構2。圖像結構2由不透明層6 所形成。在載體材料1上另外配置一種半透明之盲結構 3，其由半透明層7所構成。第12圖不同於第11圖之 處是：載體材料1在這些位置（其未被圖像結構2及未 被半透明之盲結構3所覆蓋）上被薄化。爲了製造第1 2 圖所示之遮罩，可使用第1 1圖所述之方法。然後，當 然使載體材料在上述之位置被薄化。 符號說明 1…載體材料 2…圖像結構 3…半透明之盲結構 4…島形之單一結構 5…偏差 6…不透明層 7…半透明層 9…次解析度結構 1〇…中間區 -13-

Claims (1)

1. 576945 六、申請專利範圍 ! ’ ， 第90 1 09278號「光學投影系統用之遮罩及其製造方法 」專利案 （91年11月修正） τ\申請專利範圍： 1. 一種光學投影系統用之遮罩，其包括： --種透明之載體材料⑴； -一種圖像結構⑵，其配置在載體材料⑴上， -一種盲結構⑶，其同樣配置在載體材料⑴上， 其特徵爲：盲結構⑶是與全部之圖像結構⑵相隔 煩 f 開且其透明度及相位旋轉度是與圖像結構⑵者不同 炱 ：在光學投影系統中用來成像之此種光束在經由半透 示 明之盲結構⑶時會受到一種很多次3 6 0 °之相位旋轉 本 ，其相對於經由載體材料⑴時之偏差⑸最大是土 30° 卖 〆 S ;盲結構⑶與圖像結構⑵之間之距離等於圖像結構 X： P 之寬度。 ^ 2.如申請專利範圍第1項之遮罩’其中此盲結構（3)是： 半透明的。 ^ 3.如申請專利範圍第1或第2項之遮罩’其中盲結構 W (3)之橫向最小尺寸至少是圖像結構⑵之橫向最小尺 寸之一半。 4如申請專利範圍第1項之遮罩，其中肓結構⑶之橫 向最小尺寸至少是像圖像結構⑵之橫向最小尺寸一 樣大° 5如申請專利範圍第2項之遮罩’其中半透明之盲結 576945 六、申請專利範圍 構⑶是光學均均勻的。 6. 如申請專利範圍第2項之遮罩，其中半透明之盲結 構⑶平行於圖像結構⑵而延伸。 7. 如申請專利範圍第2或5項之遮罩，其中半透明之 盲結構⑶以成組（group)之方式由島形之單一結構⑷ 所形成，島形之單一結構⑷具有統一之幾何形式。 8. 如申請專利範圍第1項之遮罩，其中此偏差⑸最大 是 土 10° 。 9. 如申請專利範圍第1項之遮罩，其中此圖像結構⑵ 包含一種不透明層⑹。 10. 如申請專利範圍第1項之遮罩，其中此圖像結構⑵ 包含一種半透明層⑺。 11. 如申請專利範圍第8或9項之遮罩，其中此半透明 層⑺之材料是與不透明層⑹者相同，但具有較小之 厚度。 1Z如申請專利範圍第1項之遮罩，其中載體材料⑴薄 化成中間區⑽。 η—種光學投影系統用之遮罩之製造方法，其具有步 驟：在透明之載體材料⑴上形成一種圖像結構⑵， 其特徵爲： 在載體材料⑴上形成盲結構⑶，其與全部之圖像 結構⑵相隔開且與圖像結構⑵之不同點是透明度及 相位旋轉度。 576945 六、申請專利範圍 14·如申請專利範圍第13項之方法，其中在載體材料⑴ 上形成一種大部份是不透明之層⑹且進行結構化。 15. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中在載體材 料⑴上形成一種半透明層⑺且進行結構化。 16. 如申請專利範圔第13或14項之方法，其中載體材料 ⑴薄化成中間區⑽。 17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中載體材料⑴薄 化成中間區⑽。 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中使不透明層⑹ 薄化。