TW587202B - Method of repairing attenuate phase shift mask - Google Patents

Description

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發明所屬之技術領域 種半導體積體電路元件的製程技 本發明係有關於一 術，且特別是有關於一種修補衰減式相位移光罩 (attenuate phase shift mask ;APSM)之缺陷（defects) 之方法。 先前技術 在半導體積體電路的製造過程中，微影成像 (lithography)製程居於極重要的地位’吾人藉由此一製 程方可將設計的圖案精確地定義在光阻層上，然後利用蝕 刻程序將光阻層的圖案轉移到半導體基板上而製得所需的 線路構造。一般而言，微影製程主要包括塗底 Oriming)、光阻塗佈（coating)、預烤（或稱軟烤）、曝光 (expose)、曝後處理、顯影、以及硬烤等數個步驟。其中 :η，析度(resolut ion)良窳尤為元件積集度能否 更進-步提昇的關鍵因各大半導體廠 研發以謀求更上層樓。 # =學原理上分析，曝光機台的解析度與所使用光源 ^皮長成-正比關係’亦即曝光光源的波長越Μ，其解析 又也就越低。以目前商業化的半導體製程而言， 機 ;由=使用 43 6nin(g-line)、3 65nm(i_line)等波長的光 ^固至使用Η81"其或更短波長之深紫外光（deep UV) :圍的光源’ M因應兀件積集度不斷增加的需求。然而， 於凡件尺寸將持續地縮小，光罩圖案的間隙變得如光栅

587202 五、發明說明（2) 般細小，光波繞射效應的影響因而較以往更為明顯，使得 非曝光區的光阻層亦所承受了若干的光強度，造成曝光對 比度（c ο n t r a s t)的降低’不利於後續顯影步驟的進行。 為了在元件尺寸縮小的情況下仍能保持曝光區與非曝 光區良好的對比度，有一種可提高對比度的相移式光罩技 術被發展出來’例如第1圖顯示一用以定義晶圓上接觸孔 (contact hole)圖案之衰減式相移光罩。 以下請參照第1圖，該圖所示之符號丨〇表示一透光基 板，其材質例如為石英（quartz)，透光度約為1〇〇 % 。而 符號20表示具有特定繞射指數之圖案化相位移層（phase shifter)，定義出光罩之透光區1〇〇。再者，符號15代表Φ 鉻金屬構成之遮光層，此區域無法透過微影製程之曝光光 源。 一旦檢測出光罩具有缺陷，整個相移光罩必須報廢， 此對於成本方面相當不利。因此，有需要發展出一種修補 (repair)相移光罩之缺陷的方法。

Neary等人於2000年1月18日公告第6, 016, 357號美國 專利中揭露一種修補相位移光罩的回饋方法（feedback method to repair phase shift mask)，根據透過具有缺 P曰的相位移光罩之虛擬影像（a e r i a 1 i m a g e)分析結果以進j 行修補。

Yang等人於20 00年9月5日公告第6, u 4, ο”號美國專 利中揭露一種利用對焦離子束法將光罩上的不透光污染物 清除之方法。

五、發明說明（3) 專利月12曰公告第6，1 59,641號美國 破損缺】氣體沈積-不透光修補材於光罩之 4如·夢\巍\|光罩&上產生的缺陷係不透光的遮光缺陷時， 則容易^ 的$ ^ #♦目立移層去除不盡或是有反應殘留物之類

I k I骆目士目前各家廠商常見的修補方 用斜隹陷的缺陷處區分成多數小塊區域，利 方本Γ a子束法一步一步將遮光缺陷移除。但是，此修補 :目田耗費日寸間’且修補後容易有光罩圖案位移的問題 因此’當同一光罩上出現過多缺陷時，通常會直接 ，否則將耗費過多修補時間。有鑑於此，急需發展一 種更有效率、更精準、更簡便的修補光罩方法。 N〇b〇ru等人於199〇年1月9日公告第上892 6 1 3號美國 專利（process for etching light-shielding thin fi lm)中提出一種背向曝光的觀念，利用光源由基底的背 面曝光’將圖案化正光阻的邊緣曝光，使圖案化正光阻的 尺寸縮小’然後再第二次餘刻圖案化光阻下方的遮光層， 以彳于到尺更小遮光層。但是此方法無法用來修補光罩上 的後。 _______. 一...................... ’ 為了蘇誤—上述問題，本發明主要目的在於提供一種修 補衰減式相位移光罩的方法，可簡化光罩的修補程序，縮 短修補時間，且可使修補位置精確對準。

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發明内 本 罩的方 及雜質 影響。 本 罩的方 補的程 本 罩的方 罩圖案 本 般習知 基底表 面之一 層與圖 透光區 相位移 於接觸 可去除 本 層與位 基底反 容 毛月之目的之一在於提供一種修補衰減式相位移光 法’以去除殘留於透光區内之相位移層、遮光層以 ’避免藉由該光罩所曝光之結果圖案的精確度受到 毛月之目的之二在於提供一種修補衰減式相位移光 法，可同時去除同一光罩上的多處缺陷，且簡化修 序’縮短修補時間。 毛月之目的之二在於提供一種修補衰減式相位移光 法，可精準地於缺陷位置進行修補，避免修補後光 位置發生位移（s h i f t )的問題。 發明適用以修補衰減式相位移光罩，該光罩如同一 衰減f相位移光罩，具有-透光基底、覆蓋於透光 一圖案化相位移層與覆蓋於圖案化相位移層表 ;案化遮光層，使得-透光區形成於圖案化相位移 ^遮先層内之部分透光基底表面。由於形成上述 ==須去除部份遮光層與相位移層，因此，容易有 不盡或是有反應殘留物之類的遮光缺陷存在 丨本發明提供修補該光罩缺陷的方法， 接觸透先區内之遮光缺陷。 ^::5要特徵在於利用透光度極低的圖案化遮光 :广/Λ的遮光缺陷同時作為遮蔽，使光源由透光 有圖案化相位移層與圖案化遮光層之表面的

587202 五、發明說明（5) =:)穿Λ而曝照至已預先形成且全面性覆蓋於圖案化 =去；缺陷表面之負光阻，再經過顯影 盥遮光缺曝光的負光阻區域，即露出圖案化遮光層 負'光遮；層與遮光缺陷遮蔽的 的負光阻做為丄；進再以L遮光層與保留下來 陷去除。 j卓綦進灯一蝕刻，便可順利將遮光缺 移光述之目的’本發明提出一種修補衰減式相位 : 多先罩的方法，上述減式相位移光罩包括一透光基底、一 光層所構成之遮光區以及-透光區，且上述 透先區内具有一遮光缺陷’上述方法包括： 首先，全面性形成一負型能量感應層（energy :’二…l:yer) ’以覆蓋具有上述遮光缺陷之透光區表 二、:ϊυ行一背向曝光程序(exposure)，使能量由上 ίίίΪΐ而曝照至未被上述圖案化遮光層與上述遮 ^ " f敝之上述負型能量感應層。#著，實施-顯影程 :’以留下被曝照之上述負型能量感應層，而露出上述圖 案化遮光層與上述遮光缺陷表面，以 量感應'層。最1’實施-㈣程序，以去除未被上^ = 化負型能1感應層與上述圖案化遮光層遮蔽之上述遮光缺 陷。 ^口前所述，上述遮光缺陷可包括未被上述圖案化遮光 層覆蓋之上述圖案化相位移層。 如别所述，上述透光基底可包括石英玻璃，其透光度

587202 五、發明說明（6) 大體為100% 。且，上述圖案化相位移層可包括鉬矽氮氧 化物（MoSi ON)，其透光度大體為6% 。再者，上述圖案化 遮光層可包括金屬鉻（Cr)，其透光度大體為〇 % 。 如前所述，上述負型能量感應層包括一負光阻。負型 能量感應層會在被曝光照射的區域產生交連、去保護等作 用’無法以顯影方式去除，而未被曝光照射的區域則可以 顯影方式去除。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 實施方式 以下請配合參考第2 A圖至第2G圖之結構剖面圖，說明 根據本發明之一較佳實施例。 首先，請先參考第2A圖，提供一衰減式相位移光罩 200 ’該光罩如同一般習知衰減式相位移光罩（attenuated phase shifting mask)，具有一透光基底202、一圖案化 相位移層204與一圖案化遮光層206。透光基底202之材質 可包括石英玻璃（Quartz)，其透光度大體為100% 。圖案 化相位移層2 0 4覆蓋於透光基底2 0 2表面，圖案化相位移層 204之材質可包括鉬矽氮氧化物（MoSiON)，其透光度大體 為6 % 。並且，圖案化遮光層206覆蓋於圖案化相位移層 204表面’圖案化遮光層206可包括金屬鉻（Cr)，其透光度 大體為0 % 。在此定義透光基底2 0 2具有圖案化相位移層&

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204的一面係為表面。再者’透光區N、H、b形成於圖案化 相位移層204與圖案化遮光層2〇6内之部分透光基底2〇2表 面。 一 該衰減式相位移光罩20 0的製作方法亦如同一般習知 製程’在此僅以簡單描述介紹。先提供透明基底2〇$，接 著，利用適當沉積（deposit ion)程序依序形成相位移層與 遮光層於透明基底2 0 2表面。然後，利用適當蝕刻程序， 例如電漿乾蝕刻（plasma dry etching)， 層206 :以定義出該光罩2。。圖案，其中钮刻先 ci2。然後，再以圖案化遮光層20 6為罩幕，蝕刻相位移 層，以形成圖案化相位移層204，使得一透光區Ν、η、B形 成於圖案化相位移層204與圖案化遮光層20 6内之部分透^ 基底20 2表面，其中蝕刻圖案化相位移層2〇4之蝕刻氣體例 如包含CF4與3?6。

由於形成透光區Ν、Η、B時必須去除部份遮光層與相 位移層，因此，相位移層與遮光層可能會有去除不盡的問 題或是會有反應殘留物之類的遮光缺陷存在於接觸透光區 内Ν、Η、Β，形成一半蝕刻（hal f etching)開口 H，甚至也 可月b因為製程疏失而造成某些透光區完全未形成開口而出 現瞎窗（blind con tact)B的情形。同一光罩2〇〇中，可能 某些透光區形成正常開口（norma 1 contact )N，某些透光 區形成具有例如殘留相位移層或遮光層之遮光缺陷的半餘 刻開口 Η ’而某些透光區形成完全未打開露出透光基底2 〇 2 的瞎窗（blind contact)B。這些缺陷會造成該光罩2〇〇所

587202 五、發明說明（8) 曝光之結果圖案的精確度不佳。 接著，請參考第2B圖，全面性形成一負型能量感應層 (energy sensitive layer) 208 於整個光罩 2〇〇 表面，以填 滿所有透光區N、Η、B表面且覆蓋遮光缺陷500與瞎窗β等 缺陷。負型能量感應層208包括一負光阻。負型能量感應 層之特性為在被曝光照射的區域，無法以顯影方式去除， 而未被曝光照射的區域則可以顯影方式去除。較佳實施例 為負光阻，被曝光照射的區域會產生交連、去保護等作 用，無法以顯影方式去除，而未被曝光照射的區域則可以 顯影方式去除。 接著’請參考第2C圖，以圖案化遮光層2〇6與遮光缺 陷5 0 0同時做為罩幕，實行一背向曝光程序 (exp〇SUre) 3 00，使例如為光源之能量由透光基底2〇2背面 (具有圖案化相位移層204與圖案化遮光層2〇6之表面的對 應面）而曝照至未被圖案化遮光層2 〇 6與遮光缺陷5 〇 〇遮蔽 之負型能量感應層208部分。因此，負型能量感應層位於 已形成透光區的部分208a會被能量曝照。較佳實施例為當 負型能量感應層20 8為負光阻時，採用436nm(g—line)、 365nm(i-line)、 248nm或更短波長之深紫外光（deep uv) 範圍等波長的光源進行曝光。 接著，請參考第2D圖，實施一顯影程序，使被曝照之 負型能量感應層2 0 8保留下來，去除未被曝照之負型能量 感應層208，即胃去除位於圖案化遮光層2〇6與遮光缺陷5〇q 表面之負型能置感應層208，使圖案化遮光層2〇6與遮光缺

587202 五、發明說明（9) 陷5 00之表面露出來，形成一圖案化負型能量感應層 2 0 8 a 〇 然後，請參考第2E圖，以圖案化負型能量感應層2 08a 與圖案化遮光層2 0 6為罩幕，實施一蝕刻程序3 1 0，較佳為 非專向性餘刻（a n i s 01 r 〇 p i c e t c h)，例如：電漿乾虫刻 (Plasma dry etch)，也就是對透光基底之正面（具有圖案 化相位移層2 0 4與圖案化遮光層2 0 6之表面）進行蝕刻，以 去除未被圖案化負型能量感應層208a與圖案化遮光層2〇6 遮蔽之遮光缺陷50 0。蝕刻結果如第2F圖所示。此步驟之 主要目的係在於去除光罩上例如遮光缺陷的缺陷，主要係 由原有的圖案化遮光層2 〇 6做蝕刻缺陷之罩幕，且以負光 阻保護已打開的透光區基底，其餘區域的基底表面物就可 被去除，如此可同時精準地去除同一光罩上的多處缺陷， 無論是瞎窗或半蝕刻等缺陷，皆可同時修補完成，又不會 損傷已打開的透光區圖案，所以正常開口 N完全為$ 響。 又〜

最後，請參考第2G圖，例如利用適當溶液去除圖案十 負型能量感應層20 8a，便完成修補光罩2〇〇缺陷的程序， 光罩20 0上的多處缺陷50 0可同時被去除，且可避免習知炎 補方法會導致光罩圖案位置發生位移（shift)的問題，因2 此，本發明可簡化修補光罩的程序，縮短修補光罩所需曰: 間。當負型能量感應層2 08係負光阻時，可採用化 (例如：HF、TCE(trichl_ethane))法、紫 理或以含氧電漿…等方法以去除負光阻。 ' π β <

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發明優點 本發明具有下列優點： 1 ·本發明可去除殘留於透光區内之相位移層、遮光層 及雜貝，避免藉由該光罩所曝光之結果圖案的精確度受 部修補 幕，又 準地去 缺陷， 又避免 本 本發明 精神和 保護範 本發明 的複雜 α負光 除同一 皆可同 修補後 發明雖 的範圍 範圍内 圍當視 從供簡 方法， 阻保護 光罩上 時修補 光罩圖 以較佳 ，任何，當可 後附之 化的修補 不僅以原 已打開的 的多處缺 完成，不 案位置發 實施例揭 熟習此項 做各種的 申請專利 光罩程序， 有的遮光層 透光區基底 陷，無論是 但可大大地 生位移（shi 露如上，然 技藝者，在 更動與潤飾 範圍所界定 屏棄習知反覆局 做蝕刻缺陷之罩 ，如此可同時精 瞎窗或半蝕刻等 縮短修補時間， f t)的問題。 其並非用以限定 不脫離本發明之 ’因此本發明之 者為準。

jo丨厶 圖式簡單^^ """ """11__ ____,. 第1圖係顯示一習知之具 式相移光罩。 接觸孔圖案透光區之衰減 第2 A圖至第2 G圖係顯示— 移光罩的方法之一較佳實施^，本發明之修補衰減式相 J表程剖面圖。 符號說明 2 0〜圖案化相位移層； 1 5〜遮光層； 2 02〜透光基底； 206〜圖案化遮光層； B〜瞎窗； 1 0〜透光基板； 100〜透光區； 20 0〜衰減式相位移光罩 2 0 4〜圖案化相位移層； Η〜半钱刻開口； Ν〜正常開口； 2 0 8〜負型能量感應層； 500〜遮光缺陷； 300〜背向曝光程序， 2 0 8a〜圖案化負型能量感應層； 3 1 0〜餘刻程序。

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Claims (1)

1. 587202 六、申請專利範圍 一 種修補衰減式相位移光罩的方法，上述減式相位 移f罩包括一透光基底、一相位移層與遮光層所構成之遮 光11 、及透光Q，且上述透光區内具有一遮光缺陷，上^ 述方法包括： 王面险形成一負型能量感應層（energy sensitive layerj ’以覆蓋具有上述遮光缺陷之透光區表面； =仃一背向曝光程序（exposure)，使能量由上述透光 基底背面而曝照至未被上述圖案化遮光層與上述遮光缺 遮蔽之上述負型能量感應層； 實施一顯影程序，以留下被曝照之上述負型能量感應 層，而露出上述圖案化遮光層與上述遮光缺陷表面，：；彳 成一圖案化負型能量感應層；以及 / κ施一蝕刻程序，以去除未被上述圖案化負型能 應層與上述圖案化遮光層遮蔽之上述遮光缺陷。 ^ 罢2 t申請專利範圍第1項所述之修補衰減式相位移光 罩的方法，其中上述遮光缺陷包括上述圖案化相位移声。 3·如申請專利範圍第！項所述之修補衰減式相位移曰光 罩的方法，其中上述透光基底包括石英玻璃。 4·如申請專利範圍第1項所述之修補衰減式相位 罩的方法，其中上述透光基板之透光度大體為1〇〇%。( 5. 如巾請專利範圍第i項戶斤述之修補衰減式相位 罩的方法’其中上述圖案化相位移層 (MoSiON)。 从乳化物 6. 如申請專利範圍第丨項所述之修補衰減式相位移光 587202 六、申請專利範圍 -------| 罩的方法，其中上述圖案化相位移層之透光度大體為6 % 〇 7·如申請專利範圍第1項所述之修補衰減式相位移光 罩的方法，其中上述圖案化遮光層包括金屬鉻。 8·如申請專利範圍第1項所述之修補衰減式相位移光 罩的方法，其中上述圖案化遮光層之透光度大體為0% 。 9 · 士申叫專利範圍第1項所述之修補衰減式相位移光 罩的方法’其中上述負型能量感應層包括一負光阻。 1 〇 · —種修補衰減式相位移光罩的方法，包括： 提供一透明基底； 形成一相位移層於上述透明基底表面； ❿ 形成一圖案化遮光層於上述相位移層表面； 以上述圖案化遮光層為罩幕，钱刻上述相位移層，以 形成一透光區形成於上述圖案化相位移層與上述圖案化遮 光層内之部分上述透光基底表面，且殘留一遮光缺陷於上 述透光區内； 全面性形成一負型能量感應層（energy sensitive layer) ’以覆蓋具有上述遮光缺陷之透光區表面； 實行一背向曝光程序（exposure)，使能量由上述透光 基底背面而曝照至未被上述圖案化遮光層與上述遮光缺陷讀_ 遮蔽之上述負型能量感應層； 實施一顯影程序，以留下被曝照之上述負型能量感應 層’而露出上述圖案化遮光層與上述遮光缺陷表面，以形 成一圖案化負型能量感應層；

   0503-8770twf(nl);tsmc2002-0108;Felicia.ptd 第18頁 587202 六、申請專利範圍 實施一蝕刻程序，以去 應層與上述圖案化遮光層遮 11 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述遮光 層。 12 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述透光 13 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述透光 14 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述圖案 (MoSiON)。 、 1 5 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述圖案 % 〇 16 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述圖案 17 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述圖案 % ° 1 8 ·如申請專利範圍第1 光罩的方法，其中上述負型 除未被上述圖案化負型能量感 蔽之上述遮光缺陷。 〇項所述之修補衰減式相位移 缺陷包括上述圖案化相位移 〇項所述之修補衰減式相位移 基底包括石英玻璃。 0項所述之修補衰減式相位移 基板之透光度大體為1 〇 〇 % 。 0項所述之修補衰減式相位移 化相位移層包括鉬矽氮氧化物 0項所述之修補衰減式相位移 化相位移層之透光度大體為6 〇項所述之修補衰減式相位移 化遮光層包括金屬鉻（Cr)。 0項所述之修補哀減式相位移 化遮光層之透光度大體為〇 〇項所述之修補衰減式相位移 能量感應層包括一負光阻。

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