專利名稱：使用光束成型獲取橢圓及圓化形狀之方法
技術領域：
本發明關于半導體制造工具，特別關于一方法以產生用于半導體裝置制造中之光罩幕或光柵上之圖案。
背景技術：
半導體裝置已使用于各種電子用具上，如個人計算機及手機。半導體制造方法典型利用微影處理以經半導體晶圓之表面構成圖案。微影術典型包括利用施加阻抗層材料于半導體裝置之表面。之后，以曝露阻抗層于光下，特別是紫外光以便在負抗蝕劑方法中交互鏈接，以將阻抗層成圖案。交互鏈接可防止與顯影劑反應，其將未受UV光曝露之交互鏈接之阻抗層之區域顯影掉。其它型式之阻抗層在紫外光之被正阻抗層方法中曝光下鏈中斷。
半導體裝置上之阻抗層利用光罩幕或光柵，此處稱為”罩幕”加以圖案化。罩幕之功能為一屏蔽以防止在微影期間光通過預定區域。一罩幕典型包括一不透明或高度吸光層之材料，如金屬之鉻或鉻合金，根據圖案設計投影在半導體晶圓上加以圖案。不透明或半透明區在透明基板，通常為石英上構成。使用之罩幕可包括電子束罩幕，散射罩幕及/或臘紙罩幕，例如在投影電子束微影(SCALPLE)中之環狀限制散射。
半導體工業被迫使降低半導體裝置之尺寸。迷你化已為容納今日半導體產品增加之電路密度所必需。半導體組件降低組件尺寸之趨勢下，微影罩幕之制造及檢查已日增困難。精密之半導體處理對罩幕提供之影像品質甚為敏感。罩幕之缺陷構造能力已被限制在某些最小尺寸，其與用以提供罩幕上圖案化之方法及制造工具有關。
罩幕之圖案可利用雷射圖案產生器，或電子束圖案產生器等來源構成圖案或寫入圖案。因為罩幕包括尺寸在微密以下之特性，其制造典型利用自動裝置實施。
參考第1圖，顯示之習知技藝之微影罩幕制造系統100，其包括一臺114供配置待制造之罩幕或光柵116。能源110提供一能量光束如激光束或電子光束以預定之光或電子密度在罩幕上寫入圖案。罩幕較佳以定位器或臺114導引以根據計算機產生之圖案寫入罩幕116上。
備有一無圖案于其上之坯件罩幕116。罩幕116包括吸光不透明材料，如鉻，鉬或其合金，或金屬氧化物配置在透明玻璃或石英基板上。罩幕116安裝在定位器114或臺，或其它定位裝置上。該臺116能準確定位罩幕114包括旋轉。一透鏡系統112配置在罩幕116與能源110之間以聚焦由能源110產生之能量光束。能源110較佳能產生能量光束，如紫外線波長之光或電子波束具有約50KeV或較少之能量。能源110包括一激勵器雷射。透鏡系統112控制用以寫入掩模116上圖案之光束之尺寸及形狀。
制造期間，能源110產生能量光束由透鏡系統112聚焦及構形。其用以導引光束至罩幕116。
罩幕116根據儲存在計算機120之內存125中之圖案操縱罩幕116轉移及旋轉。計算機120之處理器123發出信號以控制該臺114之移動以寫入內存125儲存之圖案于光阻層上。能源110可由處理器123控制。處理器123發出一信號至能源110根據圖案以將光束開啟或關閉。
或者，利用一快門(未示出)以停止光束之傳播。
雷射及電子能量圖案產生器有能力產生復雜罩幕圖案，包括具有窄幾何圖形，密光學近似改正(OPC)及相移罩幕(PSM)。OPC可協助補償遺失之光，以保證精確之圖案形成于半導體晶圓上。例如，無OPC時，半導體晶圓上之矩形圖案，因光在邊緣上為圓形而成橢圓。OPC用以增加微小之細線至角落以改正此一現象，以保證角落為非圓形，或移動一特性邊緣俾晶圓之尺寸更為準確。相移罩幕改變通過罩幕之光之相位，可使改進之聚焦深度及晶圓上之分辨率。相移可協助降低晶圓表面之不規則之線分辨率之失真。

發明內容
本發明之實施例作為一制造微影罩幕可達到技術優點，其利用一橢圓雷射或電子激光光束以平滑罩幕之粗糙邊緣及建立一具有平滑與曲線邊緣之橢圓及圓形化特征。
在一實施例中，揭示一制造供圖案化半導體晶圓之罩幕之方法，包含提供一罩幕坯件，其包括一基板及一不透明材料形成其上，及利用橢圓形能量光束圖案化該不透明材料為一卵形或圓形特性。
在另一實施例中，揭示一制造供圖案化一半導體晶圓之罩幕之方法，包含提供一基板，有一不透明材料于其上形成，及在不透明材料上構成圖案，部分圖案具有階梯形邊緣。不透明材料上之階梯形邊緣利用橢圓形能量光束加以降低。
尚揭示一制造供圖案化半導體晶圓之罩幕之方法，包括提供一基板，其包括一透明材料，沉積一不透明材料于基板上，及利用實際上圓形能量光束在不透明材料上構成卵形或圓形之圖案，部分卵形或圓形特性包含不理想之階梯形邊緣。該卵形或圓形特性階梯形邊緣至少部分利用橢圓形能量光束除去。
尚揭示一制造半導體裝置之方法，包含提供半導體晶圓及以罩幕將半導體晶圓圖案化，該罩幕包括利用橢圓形能量光束構成之卵形或圓形特性。
尚揭示一制造半導體晶圓之方法，包含提供一有面之半導體晶圓，沉積一阻抗層于半導體晶圓表面上。該方法包括以能量光束將光阻抗蝕圖案化，其中該能量光束包括一具有橢圓形剖面之光束。該阻抗層用來將晶圓表面圖案化。
本發明之實施例之優點包括提供一方法，以在半導體晶圓罩幕上建立一卵形或圓形特性，其無由利用具有圓形剖面之光束導致之雷射/電子光束圖案化引起之階梯邊緣。內存半導體裝置如磁性隨機存取內存(MRAM)裝置及動態隨機存取內存(DRAM)裝置，特別可自建立橢圓形及圖案之能力獲益，并將內存單元性能最大化。
此外，以橢圓形雷射/電子光束將卵形及圓形特性之邊緣平滑化較快，需要一較低功率密度，及較利用圓形剖面能量光束圖案一較大表面面積，如習知技藝之方法然。習知技藝之雷射及電子光束源亦可使用，但需根據本發明實施例調整能量源以建立一橢圓形剖面光束。


本發明實施例之上述特性將可藉以下之說明及伴隨之圖式獲得更清晰之了解，圖中第1圖為一方塊圖，顯示一傳統雷射/電子圖案產生器供半導體制造方法中罩幕之圖案化；第2圖說明一雷射/電子光束之剖面圖，該光束具有圓形剖面在習知技藝方法中用以圖案化一罩幕；第3圖顯示習知技藝罩幕，其具有由復數個疊加矩形圖案構成之卵形特性，系利用習知技藝雷射/電子光束罩幕圖案化構成；第4圖顯示一橢圓形雷射/電子光束，用以根據本發明之實施例將罩幕之卵形特性之曲線平滑化；第5圖為具有橢圓形剖面光束之剖面圖，其系用來根據本發明實施例平滑化一罩幕圖案之橢圓及圓形特性；第6圖顯示本發明實施例用以將罩幕之圓形特性之曲線平滑化之橢圓形雷射/電子光束；及第7圖說明用以圖案化半導晶圓之本發明實施例制造之罩幕。
不同圖式中之對應號碼及符號系指對應零件，除非特別指出者例外。
圖式用以清晰說明較佳實施之相關特性，但并非合乎比例。
具體實施例方式
習知技藝罩幕圖案化將予以討論，隨后說明本發明較佳實施例及討論其優點。
雖然雷射/電子束圖案產生器系統如第1圖所示提供較高之記號輸出，較其它可用方法為佳之低成本及較佳配置準確性，但某些技術問題仍然存在。例如，角落圓形化即為一問題。如揭示于2001，4，10頒授之美國專利號碼6,214,496，該專利以參考方式并入此間。第2圖顯示習知技藝罩幕116表現之角落圓形化。罩幕116包括一透明基板126及一不透明材料128含金屬材料如鉻。一阻抗層沉積在材料128上，一雷射/電子光束130具有一圓形剖面，用以圖案化該阻抗層。該光束交互鏈接或中斷聚合物鏈于理想區域，隨后施加適當之溶劑去除。因光束130之剖面為圓形，罩幕116之角落138為圓形化，而非在一點處為直角。美國專利號碼6,214,496揭示使用橢圓雷射/電子光束之短軸以降低角落圓形化。
利用雷射/電子光束在罩幕上寫入圖案之另一問題為，以具有圓形剖面之雷射/電子光束建立之卵形，圓形或曲線證明為具挑戰性。第3圖顯示習知技藝之罩幕，其具有基板226及不透明材料228沉積其上。卵形特性240及其它圓形特性(未示出)系以重疊復數個不同尺寸之具有直角角落之矩形及方形圖案在不透明材料228上。每一矩形圖案242之構成系以具有圓剖面之能量光束跨過罩幕216達成。重疊一數組或復數個矩形圖案242導致一具有階梯形及不理想之材料214之邊緣243于罩幕216上。
在此技藝中，生產之罩幕216如無過多材料244及階梯形邊緣243則最為理想。生產橢圓及圓形特性具有平滑邊緣之罩幕非常必要。某些半導體裝置如MRAMs及DRAMs可自橢圓或卵形于罩幕上獲益，如罩幕之卵形構成溝道或內存單元之其它特征，則內存單元之性能可獲改進。
此外，曝光工具之柵級對齊與限制可影響運算時間(TAT)及全面罩幕品質及圖案保真度。
此技藝中需要一方法以制造供圖案一半導體晶圓之掩模，晶圓具有橢圓或圓形特征而無不理想階梯形圖案于其邊緣。
第4圖顯示一橢圓形雷射/電子光束350用以平滑本發明實施例之罩幕316之卵形特征340之曲線。備有一罩幕坯件316具有一透明基板及326及不透明材料沉積其上。阻抗層328沉積或形成在罩幕坯件316上。利用圓形剖面之能量光束在罩幕316上圖案化復數個矩形342。外邊緣343之一數組矩形342構成階梯形圖案而勾劃出理想之卵形。
過多材料344在矩形342數組構成后位于罩幕阻抗層中。
根據本發明較佳實施例，利用橢圓激光束350移除過多材料344以達到掩模316上之理想卵形邊緣。較佳為，雷射定位及剖面形狀程序于控制圖案化之計算機記憶體中。
參考第2圖，顯示矩形342之近視圖。矩形342階梯形邊緣343有一第一側133及第二側132，第一側及第二側133，132彼此成直角位置以形成一直角角落。根據本發明實施例降低階梯形邊緣包含階梯形邊緣343之直角角落平滑化及移除過多材料344。
第5圖顯示具有橢圓形剖面光束350之剖面圖，其用來將本發明一實施例罩幕316圖案之橢圓及圓形特征平滑化。能量光束350包含長軸B及短軸A。長軸B為短軸A長度之二倍，或者，長軸B較短軸A長1/2至三倍之間。較佳為，根據本發明之實施例，沿光束350之長軸B之邊緣用來移除過多材料344，以構成罩幕316上理想之卵形或橢圓形340，如第4圖所示。或者，可利用短軸，于另一實施例中，橢圓光束350可以一角度配置，利用長軸B光束邊緣之一部分及短軸A光束邊緣之一部分，將罩幕316之形狀平滑為圓形化特征。
第6圖顯示橢圓雷射/電子光束450用以將本發明實施例之罩幕之圓形特征440之曲線平滑化。較佳為利用光束450之長軸B之一邊緣以平滑圓形440之邊緣，自重疊之矩形圖案數組442之階梯形邊緣443之環狀外部區域移除過多材料444。
在另一實施例中，所述之橢圓雷射/電子光束350/450可用來在罩幕316/416上構成圖案形狀，而不用具有圓形之能量光束形成之重疊矩形342/442之數組。因為橢圓光束350/450較習知技藝所用之圓形光束為大，圖案化一罩幕316/416需要較少時間，及可達成罩幕316/416之較高輸出。
根據本發明之實施例，橢圓剖面能量光束350/450較佳用來圖案化具有圓形邊緣之罩幕316/416上之特征，如卵形，橢圓，圓形，S形及其它圓形化形狀。
第7圖說明本發明實施例制造之罩幕316/416。根據本發明制造之罩幕316/416配置在一光源或能源110及待圖案化之半導體晶圓360之間。半導體晶圓360包含一基板，具有復數個導電及絕緣層配置在其上以備圖案化。一阻抗層在每一層圖案化之前施加；不同之罩幕316/416用來圖案化每一層。
光或其它能量自光源110放射，使罩幕316/416之透明區域326/426中之晶圓360曝光。或者，利用上述制造之罩幕316/416，卵形及圓形特征可精確在晶圓360上圖案化。較小特征尺寸可在晶圓360上達成及達成改進之聚焦。
在半導體晶圓上產生圖案之另一方法稱為”直接寫入”，其中之圖案利用雷射或電子光束直接在晶圓上構成。此一技術不需要一光罩幕，常被用來快速照相排版或小型應用。
本發明實施例中，包括利用橢圓形能量光束以直接寫入法直接圖案化一半導體晶圓。一第5圖所示有一橢圓形剖面之光束350可用來在本發明實施例之半導體晶圓上直接形成橢圓形及圓形特征。
本發明之一實施例包含圖案化半導體晶圓之方法，包括提供具有一表面之半導體晶圓，沉積阻抗層在半導體晶圓表面上，及以能量光束圖案化該阻抗層，其中之能量光束包含具有橢圓形剖面之一光束。該能量光束350可包含雷射，離子光束或電子能量光束。卵形或圓形化特征利用該光束在阻抗層上圖案化。該光阻抗蝕于是用來圖案化晶圓表面。
在另一實施例中，一實際上圓形能量光束用來在阻抗層上構成包括卵形或圓形化特征，具有包括不理想階梯形邊緣之卵形或圓形化特征之部分。卵形或圓形化特征階梯形邊緣至少以橢圓形能量光束350部分移除。
另一實施例包括利用上述之直接圖案化方法將半導體裝置圖案化。
本發明之實施例提供較習知技藝制造半導體裝置罩幕之方法為優之數項優點。備有一方法以在半導體裝置之罩幕上建立卵形及圓形特征，俾在卵形及圓形特征上無利用圓形剖面之雷射/電子光束圖案化引起之階梯形邊緣。MRAM及DRAM裝置特別自建立內存單元之橢圓及圖案獲益，及可使內存單元性能最大。此外，以橢圓形雷射/電子光束平滑特征邊緣較快，所需功率密度較低，及較利用圓形剖面能量光束圖案一較大面積。可利用習知雷射/電子光束能源，需根據本發明調整習知能源以建立橢圓形剖面光束。
本發明已以說明性實施例說明如上，此一說明不能解釋為有限制性。說明性實施例與本發明之其它實施例組合之修改，對精于此技藝人士言，參考說明后當屬明顯。此外，精于此技藝者可安排方法步驟之順序，仍屬本發明范圍之內。因此，所附之權利要求涵蓋任何修改及實施例。此外，本發明之范圍不限于本說明書所述之方法，機器，事項之組成，方式，步驟之實施例。準此，附錄之權利要求意欲包括如程序，機器，制造，事項之組成，方式或步驟等于其中。
權利要求
1.一種制造供圖案化一半導體晶圓之罩幕之方法，包含提供一罩幕坯件，包括一基板及不透明材料形成其上；利用橢圓形能量光束圖案化一不透明材料而具有卵形或圓形特征。
2.如權利要求第1項之方法，其中該橢圓形能量光束包括一長軸及一短軸，其中沿能量光束之長軸之邊緣用來在晶圓上圖案一卵形特征。
3.如權利要求第1項之方法，尚包含利用罩幕以制造一半導體裝置。
4.一種制造供圖案化一半導體裝置之罩幕之方法，包含制備一包括一不透明材料于其上之基板；在不透明材料上形成一圖案，部分圖案包含具有階梯形邊緣；以橢圓形能量光束降低不透明材料上之階梯形邊緣。
5.如權利要求第4項之方法，其中之形成圖案包含形成一至少具有一邊緣之圖案，該邊緣具有二側邊互成直角以構成實質上直角角落，其中降低該階梯形邊緣包含平滑化該直角角落。
6.如權利要求第5項之方法，其中該形成一圖案包含利用圓形能量光束以形成該圖案。
7.如權利要求第4項之方法，其中該橢圓形能量光束包括一長軸及一短軸，其中沿能量光束長軸之邊緣用以移除階梯形邊緣。
8.如權利要求第4項之方法，其中之構成圖案包含構成卵形或圓形特征。
9.如權利要求第4項之方法，其中該降低階梯形邊緣包含利用雷射或電子光束能量束。
10.如權利要求第4項之方法，尚包含利用罩幕以圖案化一半導體晶圓。
11.如權利要求第10項之方法，其中該已圖案之半導體晶圓包含一磁隨機存取內存(SRAM)或動態隨機存取內存(DRAM)裝置。
12.一種制造一罩幕以圖案化一半導體裝置之方法，包含提供一包括透明材料之基板；在基板上沉積一不透明材料；利用實際上圓形能量光束以在不透明材料上形成包括卵形或圓形特征之圖案，卵形或圓形特征之部分包括不理想之階梯形邊緣；及以橢圓形能量光束至少部分移除卵形或圓形特征之階梯形邊緣。
13.如權利要求第12項之方法，其中該卵形或圓形特征階梯形邊緣包括至少一具有二側邊之邊緣，彼此實質上互成直角以形成一實際上直角角落，其中移除該階梯形邊緣包括移除直角角落。
14.如權利要求第13項之方法，其中該橢圓形能量光束包括一長軸及一短軸，其中一沿能量光束長軸之邊緣用以移除階梯形邊緣。
15.如權利要求第14項之方法，其中移除卵形或圓形階梯形邊緣包含利用雷射或電子能量光束。
16.如權利要求第12項之方法，尚包含利用罩幕以制造一半導體裝置。
17.如權利要求第16項之方法，其中該制造之半導體裝置包含一磁隨機存取內存(MRAM)或動態存取內存(DRAM)裝置。
18.一種制造一半導體裝置之方法，包含提供一半導體晶圓；以罩幕圖案化一半導體晶圓，該罩幕包括利用橢圓形能量光束形成之卵形或圓形特征。
19.如權利要求第18項之方法，其中該罩幕系由一方法制造，包括提供一包括透明材料之基板；于其上沉積一不透明材料；利用一實際上圓形能量光束以在不透明材料上構成包括卵形或圓形特征之圖案，部分卵形或圓形特征包括不理想之階梯形邊緣；及以橢圓形能量光束移除至少部分卵形或圓形特征之階梯形邊緣。
20.如權利要求第19項之方法，其中該橢圓形能量光束包括一長軸及一短軸，其中該沿能量光束長軸之一邊緣用以移除罩幕之階梯形邊緣。
21.如權利要求第19項之方法，其中該移除罩幕之階梯形邊緣包含利用一雷射或電子能量光束。
22.如權利要求第18項之方法，尚包括沉積一阻抗層于半導體晶圓上，其中該罩幕系用以圖案化該阻抗層。
23.如權利要求第18項之方法，其中該制造之半導體裝置包括一磁隨機存取內存(MRAM)及動態存取內存(DRAM)裝置。
24.一種圖案化一半導體晶圓之方法，包含提供一具有表面之半導體晶圓；在半導體晶圓表面上沉積阻抗層；以能量光束圖案化該阻抗層，其中該能量光束包括橢圓形剖面之光束；利用阻抗層將半導體晶圓圖案化。
25.如權利要求第24項之方法，其中該能量光束包含一雷射，離子光束，或電子能量光束。
26.如權利要求第24項之方法，其中該圖案化該阻抗層包括形成一卵形或圓形化特征。
27.如權利要求第26項之方法，包含利用實際上圓形之能量光束以構成包括卵形或圓形化特征之圖案于阻抗層上，部分卵形或圓形化特征包括不理想之階梯形邊緣；及以橢圓形能量光束移除至少部分卵形或圓形化特征之階梯形邊緣。
28.利用權利要求第24項之方法圖案化之半導體裝置。
全文摘要
一種制造一罩幕(316)以供圖案化一半導體晶圓之方法。該罩幕(316)包括橢圓(340)或圓形化特征利用一橢圓形能量光束(350)形成。利用實質上圓形能量光束形成之卵形(340)或圓形化特征之不理想階梯形邊緣(344)，以橢圓形能量光束(350)予以平滑化。一種以罩幕(316)制造一半導體裝置之方法亦包括在內。橢圓形能量光束(350)亦可用來直接圖案化一半導體晶圓。
文檔編號G03F7/20GK1575437SQ02821213
公開日2005年2月2日 申請日期2002年10月25日 優先權日2001年10月26日
發明者E·卡皮 申請人:因芬尼昂技術股份公司