CN1534380A - 转移光罩图形的方法与装置以及制造光罩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转移光罩图形的方法与装置以及制造光罩的方法，可藉以补偿光罩接合区(Stitching Area)因为接合效应(Stitching Effect)所产生的误差。本发明的转移光罩图形的方法至少包括以下步骤。首先，提供用以产生一光罩的一数据文件，并将此数据文件分成复数个部分，其中每一部分至少包括一主要图形区与一接合区，且此接合区至少包括一几何图形。然后，于接合区形成一组几何特征，其中于一照射过程后此组几何特征形成一半色调灰阶曝光剂量分布。

Description

转移光罩图形的方法与装置以及制造光罩的方法
技术领域
本发明涉及一种转移光罩图形的方法与装置以及制造光罩的方法，特别指一种可补偿接合效应(Stitching Effect)的转移光罩图形的方法与装置以及制造光罩的方法。
背景技术
微影制程的主要目的为在半导体基板上定义出微小且精准的图样。不管是动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory；DRAM)或是中央处理器(Central processing Unit；CPU)，都是希望能做成高密度；亦即，在单位面积上所能容纳的晶体管越多越好，因此微影线宽就必须越做越小。
微影技术因其曝光光源不同可分为：光学、X光、电子束、离子束微影等，而半导体产业发展之初便以光学微影为主，一直到目前仍然为业界生产的主流技术。光学微影技术从过去的G-line(436纳米)、I-line(365纳米)，一直发展到现在的深紫外光(248纳米、193纳米)微影技术。然而，为了制作线宽愈来愈小的纳米组件，现有的微影技术已经无法满足半导体业的需求。经过学术界与产业界的研究与评估，投射式电子束微影(Electron BeamProjection Lithography；EPL)是除了光学微影外，另一可行的微影技术。
电子束微影的优点便是可制作小线宽任意图样，但其存在耗时的缺点，因此往往复杂的图样需要数个小时才能完成曝光。为解决此缺点，业界便开始研发各种具有高分辨率与长聚焦深度的投射式电子束微影步进机系统，并以扫描的方式来进行曝光，以增加产能，此即投射式电子束最重要的改进之处。此外，电子束投射系统倍率的缩小虽然增加其复杂性，但亦相对地提升其分辨率及效能。其中，在各种改良的方式及现况中，以投射式缩小曝光可变轴没入式透镜(Projection Reduction Exposure Variable Axis ImmersionLenses；PREVAIL)的技术较为成熟。
PREVAIL的主要技术改进是在电子束光学系统中应用曲线可变轴透镜(Curvilinear Variable Axis Lens；CVAL)技术。CVAL技术改变曝光系统中光轴的位置，使得所有的入射电子束皆能以近轴方式照射，以减少成像像差，故可改善光罩上的图像。在经过电磁非对称双透镜(Telecentric Anti-symmetricDoublets；TAD)缩小M倍后，芯片端的成像品质亦获得改善。此外，影响传统投影式电子束微影成像品质的另一主要因素在于空间电荷累积造成电子束的库仑互斥力，而CVAL所使用的曝光电子束属于高斯分布高能量的部分，故对于空间电荷所造成的影响较小，因此可获得较佳的电子束成像。
PREVAIL技术中的照射束曝光系统包括一照射光学系统以及一投射光学系统。在照射光学系统中，是以一照射束来照射光罩；而投射光学系统则是用来将通过光罩的照射束投射至一光敏基材上。此外，所使用的模板(Stencil)光罩是使用单一的吸收层来制作图案，而不需要额外使用薄膜散射的方式来增加光罩对比度。制作完成的光罩是由支撑体(Strut)所分割的薄膜数组副场(Sub-field)所组成。通常，一片标准100mm光罩包括800个1×1mm大小的副场薄膜数组。
在上述PREVAIL系统中，由于所需求的组件关键尺寸(CriticalDimension；CD)愈来愈小，因此对图形的位移偏差而言，需要愈来愈高的控制能力。如上所述，在PREVAIL的曝光束投射微影系统中，接合副场(Stitching Sub-field)用以形成所需的电路图形。然而，由于图形位移偏差所引起的接合偏差会导致非预期的图形不连续性。因此，有必要寻求解决之道。
发明内容
因此本发明的目的就是在提供一种转移光罩图形的方法与装置，可藉以补偿光罩接合区(Stitching Area)因为接合效应(Stitching Effect)所产生的误差。
根据本发明的上述目的，提出一种转移光罩图形的方法。在本发明一较佳实施例中，此转移光罩图形的方法至少包括以下步骤。首先，提供用以产生一光罩的一数据文件，并将此数据文件分成复数个部分，其中每一部分至少包括一主要图形区与一接合区(Stitching Area)，且此接合区至少包括一共同图形。接着，以一照射束照射上述复数个部分。接着，形成主要图形区的被照射部分的一影像。接着，以另一照射束照射上述每一部分的一连接端所对应的一基材区域。然后，形成接合区的被照射部分的一影像，并在共同图形所对应的接合区产生一半色调灰阶(Halftone Gray Level)曝光剂量分布，其中相邻的每一接合区的共同图形重迭于基材区域上，且产生半色调灰阶曝光剂量分布的共同图形至少包括一几何特征。
如上所述的转移光罩图形的方法，其中该接合区的该共同图形至少包括一耦合图形。
如上所述的转移光罩图形的方法，其中该几何特征至少包括一多边形。
根据本发明的上述目的，提出一种自光罩转移电路图形至晶圆的方法。在本发明一较佳实施例中，此自光罩转移电路图形至晶圆的方法至少包括以下步骤。首先，提供用以产生一光罩的一数据文件，并将此数据文件分成复数个部分，其中每一部分至少包括一主要图形区与一接合区，且此接合区至少包括一共同图形。接着，以一带电粒子束照射上述复数个部分。接着，形成主要图形区的被照射部分的一影像。接着，以另一带电粒子束照射上述每一部分的一连接端所对应的一晶圆区域。然后，形成接合区的被照射部分的一影像，并在共同图形所对应的接合区产生一半色调灰阶曝光剂量分布，其中相邻的每一接合区的共同图形重迭于晶圆区域上，且产生半色调灰阶曝光剂量分布的共同图形至少包括一几何特征。
根据本发明的上述目的，提出一种自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置。在本发明一较佳实施例中，此自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置至少包括：一数据文件，用以产生一光罩，其中此数据文件分成复数个部分，且每一部分至少包括一主要图形区与一接合区，而此接合区至少包括一共同图形；一照射束，用以照射上述复数个部分，因而形成主要图形区的被照射部分的一影像；以及另一照射束，用以照射上述每一部分的一连接端所对应的一晶圆区域，因而形成接合区的被照射部分的一影像，并在共同图形所对应的接合区产生一半色调灰阶曝光剂量分布，其中相邻的每一接合区的共同图形重迭于晶圆区域上，而产生半色调灰阶曝光剂量分布的共同图形至少包括一几何特征。
如上所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法及影像装置，其中该接合区的该共同图形至少包括一耦合图形。
如上所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法及影像装置，其中该几何特征至少包括一多边形。
根据本发明的上述目的，提出一种制造光罩的方法。在本发明一较佳实施例中，此制造光罩的方法至少包括以下步骤。首先，提供用以产生一光罩的一数据文件，并将此数据文件分成复数个部分，其中每一部分至少包括一主要图形区与一接合区，且接合区至少包括一几何图形。然后，于接合区形成一组几何特征，其中于一照射过程后此组几何特征形成一半色调灰阶曝光剂量分布。
如上所述的制造光罩的方法，其中该接合区的该组几何特征至少包括一耦合图形。
如上所述的制造光罩的方法，其中该组几何特征至少包括一多边形。
因此，应用本发明可藉以补偿光罩接合区因接合效应所产生的光罩误差。
附图说明
图1是依照本发明一较佳实施例中可产生半色调灰阶曝光剂量分布的单一光罩副场图形及其曝光剂量与光罩位置的关系图。
图2是二个相邻的图1中的光罩副场图形的接合示意图及曝光剂量与光罩位置的关系图。
图3至图8是本发明中具有各种不同接合区几何形状的光罩副场图形的示意图，其中各图中还包括重迭横向偏移及/或重迭纵向偏移，而仍可产生半色调灰阶曝光剂量分布。
其中，附图标记说明如下：
100：副场图形
110：主要图形区
120：接合区
130：连接端
140：半色调灰阶曝光剂量分布
150：重迭横向偏移
160：重迭纵向偏移
具体实施方式
本发明是有关于一种可补偿接合效应的转移光罩图形的方法与装置。运用本发明的方法与装置时，首先需提供用以产生一光罩的一数据文件，其中此数据文件可分成数个部分。请参考图1所示的依照本发明一较佳实施例中可产生半色调灰阶曝光剂量分布的单一光罩副场图形及其曝光剂量与光罩位置的关系图。上述用以产生光罩的数据文件中的每一部分即图1中的单一副场图形100。如图1中所示，每一个单一副场图形100包括主要图形区110与接合区120等，其中接合区120邻近主要图形区110，且接合区120为相邻二个单一副场图形100的接合连接端。此外，每一个接合区120皆包括一共同图形，而此共同图形可包括一耦合图形与一几何特征。其中，此几何特征并不限定为具有副分辨率特征的多边形，例如为图1中所示的接合区120中的数个矩形长条。
上述图1中的光罩的单一副场图形100若以一照射束(如电子的带电离子束)来加以照射，则由于接合区120具有特殊几何特征，将使得图1上方的照射剂量与光罩位置的关系图中呈现半色调灰阶曝光剂量分布的特征。亦即，若光罩的主要图形区110的对应剂量为1，则在本发明中光罩的接合区120的对应剂量介于1与0之间。
至于，图2则是二个相邻的图1中的光罩副场图形的接合示意图及剂量与光罩位置的关系图。当以照射束在两次照射(Shot)中先后照射光罩上如图2中所示的相邻两组单一副场图形100时，于此两组相邻的单一副场图形100的连接端130亦将具有半色调灰阶曝光剂量分布140。
于是，藉由图2中具有连接端130的两组相邻的光罩单一副场图形100，可使照射束穿越其中，而在基材(如覆盖在晶圆上的光阻)上形成具有半色调灰阶曝光剂量分布140的对应影像，因此可藉以避免图形位移偏差所引起的接合偏差与图形的不连续性。
再有，除了图2中的实施例外，本发明中可产生半色调灰阶曝光剂量分布的光罩副场图形更可如图3中的下方图形所示，具有重迭横向偏移150及/或重迭纵向偏移160。本发明中的光罩副场图形即使具有如图3中所示的重迭横向偏移150及/或重迭纵向偏移160，仍可产生半色调灰阶曝光剂量分布，因而可藉以避免图形位移偏差所引起的接合偏差与图形的不连续性。
另外，如图4至图8中所示，本发明中的光罩副场图形可具有各种不同几何形状的接合区，且各图中更显示出具有重迭横向偏移及/或重迭纵向偏移的实施例，而仍可产生半色调灰阶曝光剂量分布。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明可藉以补偿光罩接合区因接合效应所产生的光罩误差。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的变化与修饰。

Claims (24)

1、一种转移光罩图形的方法，其中至少包括：
提供用以产生一光罩的一数据文件，并将该数据文件分成复数个部分，其中每一这些部分至少包括一主要图形区与一接合区，且该接合区至少包括一共同图形；
以一第一照射束照射这些部分；
形成该主要图形区的被照射部分的一影像；
以一第二照射束照射每一这些部分的一连接端所对应的一基材区域；以及
形成该接合区的被照射部分的一影像，并在该共同图形所对应的该接合区产生一半色调灰阶曝光剂量分布，其中相邻的每一这些接合区的该共同图形重迭于该基材区域上，其中产生该半色调灰阶曝光剂量分布的该共同图形至少包括一几何特征。
2、如权利要求1所述的转移光罩图形的方法，其中该接合区邻近该主要图形区，且为每一这些部分的该连接端。
3、如权利要求1所述的转移光罩图形的方法，其中该接合区的该共同图形至少包括一耦合图形。
4、如权利要求1所述的转移光罩图形的方法，其中该接合区的该共同图形具有该半色调灰阶曝光剂量分布。
5、如权利要求1所述的转移光罩图形的方法，其中该几何特征至少包括一多边形。
6、如权利要求5所述的转移光罩图形的方法，其中该多边形为副分辨率特征。
7、一种自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中至少包括：
提供用以产生一光罩的一数据文件，并将该数据文件分成复数个部分，其中每一这些部分至少包括一主要图形区与一接合区，且该接合区至少包括一共同图形；
以一第一带电粒子束照射这些部分；
形成该主要图形区的被照射部分的一影像；
以一第二带电粒子束照射每一这些部分的一连接端所对应的一晶圆区域；以及
形成该接合区的被照射部分的一影像，并在该共同图形所对应的该接合区产生一半色调灰阶曝光剂量分布，其中相邻的每一这些接合区的该共同图形重迭于该晶圆区域上，其中产生该半色调灰阶曝光剂量分布的该共同图形至少包括一几何特征。
8、如权利要求7所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中该接合区邻近该主要图形区，且为每一这些部分的该连接端。
9、如权利要求7所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中该接合区的该共同图形至少包括一耦合图形。
10、如权利要求7所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中该接合区的该共同图形具有该半色调灰阶曝光剂量分布。
11、如权利要求7所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中该几何特征至少包括一多边形。
12、如权利要求11所述的自光罩转移电路图形至晶圆的方法，其中该多边形为副分辨率特征。
13、一种自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中至少包括：
一数据文件，用以产生一光罩，其中该数据文件分成复数个部分，且每一这些部分至少包括一主要图形区与一接合区，而该接合区至少包括一共同图形；
一第一照射束，用以照射这些部分，因而形成该主要图形区的被照射部分的一影像；以及
一第二照射束，用以照射每一这些部分的一连接端所对应的一晶圆区域，因而形成该接合区的被照射部分的一影像，并在该共同图形所对应的该接合区产生一半色调灰阶曝光剂量分布，其中相邻的每一这些接合区的该共同图形重迭于该晶圆区域上，其中产生该半色调灰阶曝光剂量分布的该共同图形至少包括一几何特征。
14、如权利要求13所述的自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中该接合区邻近该主要图形区，且为每一这些部分的该连接端。
15、如权利要求13所述的自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中该接合区的该共同图形至少包括一耦合图形。
16、如权利要求13所述的自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中该接合区的该共同图形具有该半色调灰阶曝光剂量分布。
17、如权利要求13所述的自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中该几何特征至少包括一多边形。
18、如权利要求17所述的自光罩转移电路图形至晶圆的影像装置，其中该多边形为副分辨率特征。
19、一种制造光罩的方法，其中至少包括：
提供用以产生一光罩的一数据文件，并将该数据文件分成复数个部分，其中每一这些部分至少包括一主要图形区与一接合区，且该接合区至少包括一几何图形；以及
于该接合区形成一组几何特征，其中于一照射过程后该组几何特征形成一半色调灰阶曝光剂量分布。
20、如权利要求19所述的制造光罩的方法，其中该接合区邻近该主要图形区，且为每一这些部分的该连接端。
21、如权利要求19所述的制造光罩的方法，其中该接合区的该组几何特征至少包括一耦合图形。
22、如权利要求19所述的制造光罩的方法，其中该接合区的该组几何特征具有该半色调灰阶曝光剂量分布。
23、如权利要求19所述的制造光罩的方法，其中该组几何特征至少包括一多边形。
24、如权利要求23所述的制造光罩的方法，其中该多边形为副分辨率特征。
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