TWI242798B - Method of and system for improving stability of photomasks - Google Patents

Description

1242798 A7 B7 五、發明說明（1 ) 交叉參考之相Μ申請案 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明專利申請案為美國序號第09/357,422號由 Levinson所發明而1999年7月20曰申請之”改善光透光罩 之傳輸的方法及系統（Method and System for Improving Transmission of Light Through Photomasks)”申請案的延續 部份。 技術領域 籲 本發明與半導體製造有關。詳言之，本發明與半導體 製造平版印刷技術（lithography)之光罩運用有關。 技篸背景 平版印刷術習慣用於半導體裝置的製造中。在光學平 版印刷術中，感光膜片、光阻劑由光罩進行圖案製作 (patterned)。光阻劑從光源透過光罩照射之光感光。晶圓 的蝕刻與植入可基於光阻劑圖案進行。 光罩在樣板内具有與裝置所需之電路系統相對應的吸 鲁收層之區域。吸收層可為鉻，或其它不透明或部份透光的 物質。在某些光學平版印刷申請案中亦已開始追求鉻 (chrormum)之外的替代物質，如二矽化鉬（m〇lybdenum cHsmcuie’·簡稱Mosw的應用。追求這些替代物質主要的 理由是其較佳的_能力&供料減弱之相位位移 (PhaSe-shifting)遮罩之用，而非作為不透光物質之用。 第1圖繪示運用於平版印刷術中的習見之光罩ιι〇與 光阻劑13G。光罩1H)可包切凝二氧㈣（f㈣d ，叫2。*光土 110之底邊的是區域⑽。區域12〇通 92001 經濟部智，慧財沒局員工消費合作社印製 1242798 --------- B7 五、發明說明（3 ) 的產出率來加以修正。因為習見之抗反射塗料以吸收光線 方式減J反射，習見之半導製造過程中，使用於吸收層之 抗反射塗料會加重發熱問題。 因此’吾人需要用於改善透過光罩之光傳輸的方法與 系統。該方法及系統應減少由於反射所致之光損失以及減 少光阻劑部份之不必要之曝光。另外，吾人也需要減少由 光罩吸收之熱的方法及系統。再者，吾人亦需要減少與光 罩有關之註記錯誤的方法與系統。 發明之描示 第一個示範性實施例與形成光罩之方法有關。該光罩 用於積體電路之製造過程。光透過光罩傳輸。該方法包含 提供光罩基板並將不透光物質塗在光罩基板之一面上。在 基板與不透光物質間的界面上之光反射至少為45〇/〇而由不 透光物質所吸收的光將比習見之光罩減少。 另一個示範性實施例與系統有關。該系統包含光罩基 板、不透光物質及至少一層抗反射塗料。不透光物質在光 罩基板之一面上。在光罩基板之另一面上至少有一層抗反 射塗料。在不透光物質與基板間的界面上之反射為45%或 更大。 而另一個示範性實施例與透過光罩進行光傳輸之方法 有關。該方法包含提供光罩基板、將抗反射塗料塗佈至光 罩基板之第一面，並將不透光塗料塗佈至光罩基板之第二 面等步驟。不透光塗料包含鉬。 再另一個示範性實施例與在照相處理中之光並用之系 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 3 92001 1242798 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 Β7 五、發明說明（4 ) 統有關。該系統包含光罩基板，及在光罩基板之一面上的 不透光物質。光在介於光罩基板與不透光物質之間的界面 上有45%或更高的反射率。 再另一個示範性實施例與一種系統有關，此系統包含 光罩基板及供定義基板上之圖案而減少光吸收的不透光手 段。 圖示孓簡單說明 以下參照附圖說明示範性實施例，其中，相同之元件 以相同之數字標示： · 第1圖表示用於光版印刷術中之習見光罩與光阻劑； 第2圖表示改善透過光罩傳輸光線之方法的流程圖: 第3圖表示用以改善透過光罩傳輸光線之方法的第一 示範性實施例之流程圖； 第4圖表示由第3圖所表示之方法的穿 次的第一示範性 例所提供之光罩素材； 、 第5圖為表示用以改善透過光罩偯 ^ 得翰先之方法的第二 示乾性實施例之流程圖； 一 第6圖表示由第5圖所表示之方法的 —# 例所提供之光罩素材； 不範性實施 第7圖為表示用以改善透過光罩傳輪先 示範性實施例之流程圖； 方法的第二 第8圖表示由第7圖所表示之方法的第： 例所提供之光罩素材； 一示範性實施 L_ 第9圖為表示用以改善透過光罩傳輪 :氏張&度適財酬家鮮（CNS)A4麟⑵G x 297公β~方法的第 92001 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) . •線· 1242798 A7 B7 五、發明說明（5 ) 示範性實施例之流程圖； 第10圖表示由第9圖所表示之方法的第四示範性實施 例所提供之光罩素材； ' 第11圖為表示用於製造具改良之穩定性的光罩之方 法的較佳實施例之流程圖；而 第12圖表示由第11圖所表示之方法所提供之光罩素 材。 ’、 經 濟 部 智 慧 財 產 消 費 合 作 社 印 製 丨符號之說明 110、1202 光罩 120 區域 140 透鏡 170、180 光線 210、310、510、71〇、910、1110 步驟；提供光罩基板 220 步驟；將抗反射塗料塗佈至光罩基板之至少一面上 320 步驟；將抗反射塗料塗佈至光罩基板之第一與第二面」 春步驟，將減光膜片供給至在第一面上的抗反射塗料上 410、610、810、1〇1〇、1210 光罩基板 412、414、612、614、812、1012、1014 邊 420、430、620、820、1020、1030、1220 抗反射塗料 440 不透光膜片 520、1020步驟；將抗反射塗料塗佈至光罩基板之第二面上 530、930步驟；將減光膜片供給至在第一面上的抗反射塗料上 630、830、1〇4〇 減光膜片（attenuated film) l 720 ^ ；將抗反射塗料塗佈至光罩基板之第一面上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇x 297公釐） 112 熔凝二氧化石夕 130 光阻劑 150 部份 -n I ϋ n ϋ n I ϋ n I · n .11 ϋ ·ϋ 一OJ· ·ϋ n I ·1 ·ϋ an ti I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 92001 1242798 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（6 ) 730 步驟；將減光膜片供給至抗反射塗料上 步驟；將抗反射塗料塗佈至光罩基板之第一與第二面， 第一面上之抗反射塗料提供替代相位位移 步驟；將減光膜片供給至光罩基板之第一面上 1232 界面 不透光物質或吸收物質層 本發明之實施例 本發明提供改善透過光罩傳輸光之系統與方法 的說明將使一個熟習本技藝者能製作並使用本發明 是在本專利申請案及其要求之背景下提供的。對於較佳實 施例之各種改變及此處所敘述之概括性原理及特徵顯然可 由熟習此技藝者了解。因此，本發明將不只限於實施例所 顯示的而是依此處所敘述之原理與特徵賦予最廣之範圍。 第2圖為一流程圖，表示根據示範性實施例而改善透 過光罩傳輸光之方法。首先，經由步驟21〇提供光罩基板。 光罩基板可包含熔凝二氧化矽或一些其它的物質。透過步 驟220,抗反射塗料至少會塗佈至光罩基板之一面上。接 著將不透光或薄膜片塗佈至一邊上，形成光罩素材。接著 對光罩素材製作圖案以形成光罩。照射透過具有抗反射塗 層之光罩基板之光經歷較少的反射造成之光損失。這增加 了光版印刷計術的效率。光阻劑（未顯示）之不必要曝光的 數量亦同樣減少。抗反射塗料可為單一膜片，通常包含一 些物質，如 CaF2、MgF2、DyF3、LaF3、Na3AIF6、YF3 及 土 i2〇3然而並僅限於這些物質。抗反射塗料亦可為多 本紙張尺㈣时關家鮮祕⑵G χ 〈 920 1130 1222 1230 以下 而且 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) -線· 6 92001

五、發明說明（7 ) 膜片包含這些及其它物質，有時與Si〇2併用。

R 1242798 來自光之反射一般射入至厚平面物質，以下式表示： η - 1 此處η表示物質的反射係數。以熔凝二氧化矽而言，在波 長介於248 nm& 157nm之間時n=1 5到丨7，此為平板印 刷術之有效波長範圍。因此，來自熔凝二氧化矽之單一表 丨反射為4%至7%。在平版印刷術應用中，介於8%及14% 的光會在光罩之雙表面的純反射中漏損。抗反射塗料之應 用在每一表面上可減少超過5%的反射。這明顯的增強了 平版印刷術的生產性。 就單抗反射膜片而言，膜片厚度d、光之波長又與物 質的反射係數nARC之間的關係乃以下面之方程式表示，其 中k是不為負值的整數： 以 + ιμ 第3圖為表示改善透過光罩傳輸光之方法的第一示範 性實施例的流程圖。第4圖表示由第3圖中所表示之方法 的第一示範性實施例所提供之光罩素材。首先，經由步驟 31〇,提供一個光罩基板410。該光罩基板可包括熔凝二氧 化矽及第一（頂）面412與第二（底）面414。經由步驟320將 抗反射塗料420與430分別塗布於光罩基板410之第一與 第二面412、414。接著，經由步驟330，將減光或不透光 膜片440供給至第一面412之抗反射塗料420上。將不透 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 92001 ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財.產局員工消費合作社印製 7 1242798 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（8 ) 光或減光膜片對應裝置之所須電路圖製作圖案 (patterning)。在第一示範性實施例中，來自光罩之兩面的 反射減少。 然而’有時抗反射塗料會與減光膜片之蝕刻不相容。 在此情形，於第5及第6圖中所表示的本發明之第二示範 性實施例，便可加以利用。第5圖為表示第二示範性實施 例之流程圖改善透過裝罩傳輸光之方法。第6圖表示由第 5圖所表示之方法的第二示範性實施例所提供之光罩素 材。首先，透過步驟510,提供光罩基板61〇。透過步驟 520,將抗反射塗料62〇塗佈於光罩基板61〇之第二面614 上。接著，透過步驟530將減光膜片63〇供給至光罩基板 之第一面612上。在第二示範實施例中，來自光罩基板61〇 之第二面614的反射減少，而微薄膜片維持其完整性。第 二示範實施例之平版印刷之效率比習知之光罩有改善。 有些時候，塗佈在光罩之第二面上的抗反光塗料之刮 傷亦應考慮。-般情形，由於二氧化石夕的堅硬，故並不考 慮光罩第二面之刮傷。然而，抗反射塗料容易在在光罩的 操作中刮傷。此時，第7及第8圖所表示之第三示範性實 施例便可加以利用。第7圖為第三示範實施例之改善透過 光罩傳輸光之方法的流程圖。第8圖表示由第7圖表示的 第三示範性實施例之方法所提供之光罩素材。首先，透過 步驟710,提供光罩基板81〇。透過步驟72〇將抗反射塗料 820塗佈至光罩基板81〇之第一面。^上。接著經由 咸光膜片830供給至抗反射塗料82〇上。在第三示 本―尺度適國家標準（CNS)A4規格（½ x 297公髮)-- 注 頁 訂 線 8 92001 A7 1242798 五、發明說明（9 ) 範實施例中，來自光罩基板810之第一面812的反射會減 少。由於第二面上並無抗反射塗料，故不用擔心塗料的刮 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 傷。第三示範實施例之平版印刷之效率比習知之光罩有更 加改善。 如第9與第1〇圖所示，此處所述之原理亦可用於替代 相位位移光罩（alternating phase-shifting photomasks)中。 替代相位位移光罩在此技藝中為已知之技術而在此不予養 >述。第9圖為一流程圖，表示第四示範實施例之改善透述 光罩傳輸光之方法。第10圖表示由第9圖中所示之第四矛 祀性實施例所提供之光罩素材。首先，透過步驟91〇，提 供光罩基板1010。透過步驟920將抗反射塗料1020及1〇3< 刀別塗佈至光罩基板1〇1〇之第一面與第二面1〇12、 上。抗反射塗料1030亦以替代相位位移膜片的方式提供。 接著，透過步驟930可將減光臈片1〇4〇供給 移一上。在第四示範實施例t，替代相位== >1030提供對光的抗反射能力及180。的相位位移。這萨 滿足下面之等式來完成： 經濟部智慧財¾局員工消費合作社印製 “（2/η+ΐμ ίι=~1Γ~ (2Α：+ιμ 4η λ 其中m及k表示不為負之整數，且 n马替代相位位移膜 _ 1030的折射係數。^及^^如第 ‘紙張尺度剌中關家鮮（CNS)A4規格⑵G x 297公餐） ---不之減光 92001 9 1242798 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 10 92001 1242798 A7 B7 經濟部智慧財.產局員工消費合作社印製 11 五、發明說明（11 ) 層122〇可為類似參照第3與4圖所討論之塗料420或430 的單一層或複合層。 在步驟1130時，將不透光物質或吸收物質層123〇供 給至與基板1210之邊對層122〇(side 〇pp〇site laye〇。層 1230可為200至1〇〇〇A(較佳為5〇〇 A或以下）厚之層。層 1230較理想是不包含高吸收力之物質，例如鉻。 層1230可包含單一層或數種物質的多層。ι23〇之模 籲範物質包含銦（Mb)及鎢（w)。在其它實施例中，複貪物質 與混合物質可用於層123〇。層123〇之多層堆疊之實例應 用了替代層或鉬、氟化物及二氧化石夕之膜片。 層1220最好能供給至基板ι21〇極接近光之一面上。 層1230最好能供給至基板121〇極接近積體電路（最遠離光 源）之一面上。亦或，層122〇可最遠離光源而層123〇可最 靠近光源。 層1230最好能選擇性的做最佳化，以便對用於半導製 籲造過程中的光波長具大反射係數。例如，層1230最好選擇 對於如紫外光之波長1 57微米具較高的反射能力（45%或 更南）。較理想的，介於基板1210與層1230之間的界面 1232之光反射係數為或更大，較理想為9〇%或更大。 最理想的’反射係數為接近95%或更大。高反射係數明顯 的減少了由光罩1202所吸收的光能數量，藉此減少了光罩 1202不必要的加溫效應。 雖然具高反射力之層1230應用於不透光物質會增加 來自反射光映象的衰減，此問題可藉由利用參考第丨至1〇 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵0x 297公爱) --- 92001 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ϊ242798 員 製

五、發明說明（12 y 圖之原理而明顯的減少。例如，利用抗反射圖料層丨22〇 減少介於基板1210與塗料122〇之間的界面1222之反射數 里。理想的，界面1222上的反射會減少接近〇5% 。在另 例申，光罩1202可在不使用抗反射塗料122〇下加以製 造。 步驟1110、1120與1130之順序並沒有以限制形式加 以顯示或敘述。光罩1202提供了對於習見之光罩的明顯優 勢，其一般在界面1232上具有不大於3〇%之反射·且在基 板1210之邊對層123〇具有4至5%的反射。因此，使用 3有層1220之光罩的可增加步進式曝光機之生產效率及 映像品質。 以上之說明已提供實施例與特定範例，僅是為說明之 目的。本發明由接下來的巾請專利範圍所界定而並不受限 於詳細揭示之細節。例如，就抗反射塗料而言，除了已敘 述之外的物質亦可利用。本發明可在不背離所申請之專利 範圍下於申請專利範圍之等義的領域與範圍内作各種改 變。 頁 訂 線 本’氏if尺&適用中國國豕標準規格（2iq x 297公髮） 12 92001

Claims (1)

1. 1242798 六、申請專利範圍 1·種光罩（1202)形成方法，該光罩係使用於積體電路製 造過程中，其中，將光線透過光罩傳輪，該光罩形成方 法包含供給光罩基板（121〇)，該方法之特徵包括： 將不透光物質（1230)塗佈至光罩之至少一面上，其 中，在介於基板與不透光物質間的界面（1232)上之光之 反射為至少百分之45且不透光物質之吸收亦減少。 2·如申請專利範圍第1項之方法，進一步具有下列特徵： 將至少一種之抗反射塗料（1220)塗佈至光罩基板 (1210)之一面上。 3·如申凊專利範圍第1項之方法，進一步具有下列特徵： 塗佈抗反射物質時是塗佈至光罩基板（121〇)之相對面 而非不透光物質（1230)。 4·如申請專利範圍第1項之方法，進一步具有下列特徵： 該不透光物質（1230)包含非鉻物質。 5·如申睛專利範圍第4項之方法，進一步具有下列特徵： 該不透光物質（1230)包含鉬。 6· —種包含光罩基板（1210)之系統，該系統之特徵為·· 在光罩基板（1210)之一面上具不透光物質（1230); 且 在光罩基板（1210)之另一面上至少具有一種抗反 射塗料（1220)，其中，介於光罩基板（1210)與抗反射塗 料（1220)間之界面上的光反射會降低而在介於不透光 物質（123 0)與基板（12 10)間之介面上的光反射為百分之 45或更高。 ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 92001 1242798 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第6項之系統，進一步具有下列特徵： 該不透光物質（1230)包含鉬。 8.如申切專利犯圍第6項之系統，進一步具有下列特徵： 具有用以提供波長介於140與450nm間之光之光 源。 9· 一種光罩（1202)，包含光罩基板（1210)，其特徵為： 在光罩基板（1210)的至少一面具有不透光物質 (1230)，而在光罩基板（1210)另一面具有抗反射·塗料 (1220)，其中，至少有一種抗反射塗料（122〇)在光罩基 板（1210)之另一面上，在介於光罩基板（121〇)與抗反射 塗料（122 0)間之界面上的光反射會降低，而在介於不反 光物質（123 0)與基板（1210)間之介面上的光反射為百分 之45或更高。 10·如申請專利範圍第9項之光罩，進一步具有下列特徵： 該不透光物質（1230)為複合架構。 --------------裝— (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂. -丨線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 92001