光罩组合及接触洞的制造方法技术

本发明专利技术揭露一种光罩组合及应用此光罩组合制造接触洞（Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｈｏｌｅ）的方法，其是在形成半导体元件的接触洞时，利用构装光罩（Ｐａｃｋｅｄ　Ｍａｓｋ）及解除光罩（Ｕｎｐａｃｋｅｄ　Ｍａｓｋ）的组合，以构装与解除（Ｐａｃｋｉｎｇ　ＡｎｄＵｎｐａｃｋｉｎｇ；ＰＡＵ）的方法进行接触洞的曝光。由在构装光罩上的接触洞图案周围一预设距离处，设置填充洞（Ｐａｄｄｉｎｇ　Ｈｏｌｅ）图案，来增加光阻上相对应的接触洞的光强度，而增加聚焦深度（Ｄｅｐｔｈ　Ｏｆ　Ｆｏｃｕｓ；ＤＯＦ），再利用其上设置有位置对应于填充洞的解除图案的解除光罩，或是利用其上设置有位置对应于接触洞的解除图案的解除光罩，将填充洞掩盖住，而留下所需的接触洞。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种光罩组合及接触洞(Contact Hole)的制造方法，特别是有关于一种利用构装光罩(Packed Mask)及解除光罩(UnpackedMask)的组合，以构装与解除(Packing And Unpacking；PAU)的方式，来制造接触洞的方法。目前，当元件线宽尺寸缩减至0.4光波长(λ)/数值孔径(NumericalAperture；NA)时，聚焦深度(Depth Of Focus；DOF)则随之缩减至0.2光波长/数值半孔径(Numerical Half Aperture；NHA)平方的等级，其中数值孔径代表光学曝光系统的数值孔径的数值，而光波长代表光学曝光系统所使用的光源的波长。然而，例如在光波长为193奈米，且数值孔径为0.65 NA下，其微影设计准则为0.10微米，为了描绘出0.10微米的接触洞图案，线宽尺寸需缩减至0.34λ/NA，而聚焦深度则缩减至约0.32微米，聚焦深度相当小。较浅的聚焦深度会导致显影剂无法显影至光阻底部，而造成接触金属导线无法完全接触到元件，甚至造成接触金属导线无法与元件接触而形成断路。因此，造成元件的电性稳定度降低，导致制程可靠度下降。另一方面，光罩误差系数(Mask Error Factor；MEF)的数值越大，即代表对显像品质的控制越差，而导致微影制程的可靠度降低，其中光罩误差系数定义为显像尺寸的增加变动量对光罩上的目标尺寸的增加变动量的比值。然而，一般的光罩误差系数值仍过大，显像图案的准确度无法符合目前的制程要求。鉴于上述已知制造半导体元件的接触洞时，在微影制程的曝光步骤中，所使用的光罩有聚焦深度不足的现象，而无法显像至光阻层底部，进而造成接触金属导线与元件之间接触不完全，甚至导致接触金属导线与元件之间形成断路，严重影响半导体元件的电性稳定度。另外，光罩误差系数值仍偏高，而使得图案的显像品质较差。本专利技术的另一目的为提供一种应用构装光罩与解除光罩制造接触洞方法，由构装与解除的方式增加聚焦深度，使光学曝光系统的数值孔径有提高的空间，而随着数值孔径的提高，光罩误差系数(MEF)随之逐渐减小，而改善光罩误差系数值，进而获得较高品质的显像图案。本专利技术的再一目的为提供一种应用光罩组合制造接触洞的方法，其是以构装及解除的方式来提升接触洞的聚焦深度，而所增加的聚焦深度使例如减光型相移光罩(Attenuated Phase Shifting Mask；APSM)，在较高及不变的数值孔径交互搭配运用下，能更进一步地降低光罩误差系数值。本专利技术的再一目的为提供制造接触洞的光罩组合，此光罩组合至少包括构装光罩以及解除光罩，构装光罩上已形成有所需的接触洞图案以及另外设置的用以增加光罩开口密度的填充洞图案，解除光罩上则形成有位置对应于填充洞图案的位置，且尺寸略大于填充洞图案的解除图案。其中，亦可在解除光罩上形成位置对应于接触洞图案的位置，且尺寸略大于接触洞图案的解除图案。先利用构装光罩在光阻上定义或形成接触洞以及填充洞后，再利用解除光罩进行接触洞的开启或填充洞的填补，而最后仅形成所需的接触洞。由于，构装光罩的开口密度增加，因此可在不变动曝光机镜片系统的数值孔径及光源下，加深聚焦深度。根据以上所述的目的，本专利技术更提供了一种应用光罩组合制造复数个接触洞的方法，至少包括提供一基材，其中此基材上已形成有第一光阻层；提供第一道光罩，其中此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案，且这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围，而这些接触洞图案与其相邻的填充洞图案之间有一预设距离；以第一道光罩定义第一光阻层，以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至第一光阻层上，而在第一光阻层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞；形成第二光阻层覆盖在第一光阻层上，并填满第一光阻层中的接触洞以及填充洞；提供第二道光罩，其中第二道光罩至少包括复数个解除图案，且这些解除图案的位置对应于填充洞图案的位置或者对应于接触洞图案的位置，二者择一，而解除图案的尺寸略大于其所对应的填充洞图案的尺寸或接触洞图案的尺寸；以及以第二道光罩定义第二光阻层，以开启第一光阻层中的接触洞。根据以上所述的目的，本专利技术更提供了一种应用光罩组合制造复数个接触洞的方法，至少包括提供一基材，其中此基材上已形成有一光阻层，且此光阻层为双极性光阻；提供第一道光罩，其中此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案，且这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围，而这些接触洞图案与其相邻的填充洞图案之间有一预设距离；以第一道光罩进行第一曝光步骤，以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至光阻层上，而在光阻层中形成复数个接触洞潜像以及复数个填充洞潜像；提供第二道光罩，其中第二道光罩至少包括位置对应于填充洞图案的位置的复数个解除图案，且这些解除图案的尺寸略大于填充洞图案的尺寸；以第二道光罩进行第二曝光步骤，其中第二曝光步骤的光能量强度大于第一曝光步骤的能量强度，以促使光阻层的性质变成负性，而把解除图案的位置所对应到光阻层位置的光阻变成不溶性；以及进行一显影步骤。根据以上所述的目的，本专利技术更提供了一种应用光罩组合制造复数个接触洞的方法，至少包括提供一基材，其中此基材上已形成有一光阻层，且光阻层为负光阻；提供第一道光罩，其中此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案，而此第一道光罩具有透明背景，且这些填充洞图案与这些接触洞图案为不透明，且这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围，而这些接触洞图案与其相邻的填充洞图案的间有一预设距离；以第一道光罩进行第一曝光步骤，以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至光阻层上，而在光阻层中形成复数个接触洞未曝光区以及复数个填充洞未曝光区；提供第二道光罩，其中第二道光罩至少包括位置对应于填充洞图案的位置的复数个解除图案，而第二道光罩具不透明背景，且这些解除图案为透明的，且这些解除图案的尺寸略大于填充洞图案的尺寸；以第二道光罩进行第二曝光步骤；以及进行一显影步骤。根据以上所述的目的，本专利技术更提供了一种应用光罩组合制造复数个接触洞的方法，至少包括提供一基材，其中此基材上已形成有第一绝缘层；提供第一道光罩，其中此第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案，且这些填充洞图案位于这些接触洞图案的周围，而这些接触洞图案与其相邻的填充洞图案的间有一预设距离；以第一道光罩定义第一绝缘层，以将第一道光罩上的接触洞图案以及填充洞图案转移至第一绝缘层上，而在第一绝缘层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞；形成第二绝缘层覆盖在第一绝缘层上，并填满第一绝缘层中的接触洞以及填充洞，其中第二绝缘层与第一绝缘层不会互相混合，且利用蚀刻剂去除第二绝缘层时并不影响第一绝缘层；提供第二道光罩，其中第二道光罩至少包括位置对应于接触洞图案的位置的复数个解除图案，且这些解除图案的尺寸略大于接触洞图案的尺寸；以及以第二道光罩定义第二绝缘层，以开启第一绝缘层中的接触洞。根据以上所述的目的，本专利技术更提供了一种用以制造接触洞的光罩组合，至少包括构装光罩，其中此构装光罩上至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案；以及解除光罩，其中此解除光罩上至少包括复数个解除图案，且这些解除图案的位置对应于构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光罩组合，其中该光罩组合是用以制造复数个接触洞，其特征在于，且该光罩组合至少包括： 一第一道光罩，其中该第一道光罩至少包括复数个接触洞图案以及复数个填充洞图案，且每一该些接触洞图案各自或成组地被该些填充洞图案所包围，而该些填充洞图案与相邻的该些接触洞图案之间具有一预设距离；以及 一第二道光罩，其中该第二道光罩至少包括复数个解除图案，且该些解除图案的位置对应于该第一道光罩的该些填充洞图案的位置，而该些解除图案的尺寸约略大于该些填充洞图案的尺寸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林本坚，游信胜，何邦庆，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]