半导体元件的图案转移的方法技术

本发明专利技术揭示一种新的半导体元件的图案转移的方法。首先，进行一校调步骤以调整所需的第一光学参数与一第二光学参数，以改变主特征的曝光波峰的两侧峰的位置并使得主特征的曝光波峰与其相邻侧峰相互部分重叠。然后，借助一具有半透光特性的光罩进行一微影工艺步骤以便于图案转移半导体元件，其中，具有半透光特性的光罩能使得侧峰强度约等于主特征的曝光波峰的强度。借此，本发明专利技术可缩小解析周期以形成具有较小的临界尺寸（ＣＤ）的半导体元件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种，特别是有关一种可缩小解析周期(pitch)的图案转移方法。(2)
技术介绍
集成电路元件的密度不断地增加，以确保半导体元件在成本和功能上的竞争力。当半导体集成电路的进展越来越高积集度与缩小化时，半导体晶片上所形成的电路图案因而朝向更微小化的目标发展。其中，光学微影技术即是一种广为人知的图案转移的基本技术。据此，产生了各种不同的光学微影技术的发展和改进工艺。尺寸的缩小化有助于每单位底材面积中制造更多的元件或其他的集成电路的组件，而图形(feature)间的缩小间距也具有相同的优点。此外，设计规则(designrule)亦确定了元件或内连线间的空间容许度(space tolerance)，以确保元件或内连线之间不会产生任何不必要的相互作用。另一方面，临界尺寸(criticaldimension；CD)是一种决定元件的大小尺寸和密度的重要设计规则。而电路中的临界尺寸通常是定义为一条线的最小线宽或两条线间的最小距离。另外，另一个重要的设计规则为最小线宽的周期亦或称之为解析周期(pitch)，其定义为一图形的宽度加上与其紧邻图形边缘间的距离的总合。在产生电路的布局后，光学微影工艺即利用曝光工具通过光罩照射晶片上的光阻层，而将光罩上的图案转移到晶片上。当布局的临界尺寸趋于微影设备的解析度极限时，光学邻近效应(Optical Proximity Effect)将会对光罩上的图形转移到光阻层的过程产生影响，造成光罩上的图案和实际布局的图案产生差异。一般而言，光学邻近效应是投影系统产生光学绕射的结果。绕射现象使得相邻近图形相互作用而产生依图案而定的变量，亦即，图形越靠近，邻近效应就越显著。当设计图形具有相同的尺寸，但于布局时却置放于与其他图形不相同的邻近位置时，就会发生因邻近效应而生的相关问题。相较于图形的边缘与其他图形非常疏离的情况，当图形的边缘与其他图形非常接近时(称为具有微小节距图案的密集区)，其所受到的邻近效应影响相当大。此结果使得在图案转移的同时，会造成密集区的图形与疏离区的图形不同。换句话说，由于空间图像对比较差，使得具微小节距的图案不易转移，特别是节距大小接近于曝光光源波长的图案。因此，当当半导体图案不断的日益缩小时，改善对图案的解析度的需求也就不断地增进。一般而言，解析度定义为光学系统能够分辨出两紧邻物体的最小间距。在使用缩图型投影转印的光学微影技术上，解析极限R(单位奈米，nm)是由下列公式所决定R＝k1*λ/(NA)，其中，λ是指所使用的曝光波长(单位奈米，nm)，而NA(Numerical Aperture)是指镜片系统的数值孔径，k1是指光阻材料及工艺中的相关常数。由上述公式可得知，为了改进解析极限R以得到更精微的图案，k1和λ的数值应该要缩减，而数值孔径(NA)应该要增大。换句话说，为增加解析度所必须做的是，降低光阻材料及工艺相关的常数和曝光波长，以及增加镜片系统的数值孔径。然而，增加光学系统的数值孔径和缩短曝光波长，在技术上是有困难且高成本的。虽然近年来普遍使用的高成本且复杂的相移光罩(phase shift mask)可显著改善解析度。但是，为在底材可运用的有限面积上，达到元件组件集成度的最大化，必须不断进行尺寸的缩小化，以在相同面积制造更多的组件。此外，目前在微小尺寸的微影技术中，常使用可利用深紫外光(deep ultraviolet；DUV)进行曝光的光阻层材质，而曝光机上所采用的光源多为偏轴光(Off-AxisIllumination；OAI)，以便于在尺寸较小的限制条件下将光罩上的图形完全转移至晶片上。但是深紫外光的材质或是偏轴光都有其限制条件，而无法使半导体元件的工艺宽度顺利地继续缩小，并且限制工艺的运作效率及工艺运作的灵活性。一般而言，解析周期并无法借助光学邻近校正法改变的，而且每一微影工艺的解析周期皆有其限定值。例如，当微影工艺的解析周期的限定值为300微米时，则无法进行小于300微米的微影工艺。若需缩小解析周期，则必须更换微影工艺的设备。此外，当使用微小的线路和较密的节距尺寸，为达到不断密集构装的组件的必要手段时，对于空间图像对比较差的微小节距图案转移而言，降低邻近效应的影响和增加工艺空间的任务就越来越重要。因此，不需考虑光学系统的限制条件，而可改善接近曝光波长的节距图案转移的解析度是非常迫切需要的。鉴于上述的种种原因，我们更需要一种新的，以便于缩小解析周期并提升后续工艺的产率与良率。(3)
技术实现思路
本专利技术主要的目的是在提供一种，以缩小解析周期以获得更大的工艺窗，因而适用于半导体元件的深次微米的技术中。根据本专利技术一方面提供一种微影工艺的曝光波峰的形成方法，其特点是，包括下列步骤提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的一侧边具有一侧峰；以及进行一校调步骤以改变一第一光学参数与一第二光学参数，并调整该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置且形成数个第二曝光波峰。根据本专利技术另一方面提供一种半导体的图案转移的方法，其特点是，该半导体的缩小解析周期的方法包括下列步骤提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的一侧边具有一侧峰，且该第一曝光波峰具有一第一解析周期；进行一光学校调步骤以改变一数值孔径(NA)与一干涉度(σ)，并调整该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置以便于该第一曝光波峰与该侧峰部分重叠；以及借助一半透光罩进行一微影工艺以形成具有一第二解析周期的数个第二曝光波峰，且使得该数个第二曝光波峰的强度彼此相等。根据本专利技术又一方面提供一种一种半导体元件的缩小解析周期的方法，其特点是，包括下列步骤提供一具有一半导体层的半导体底材；形成一光阻层于该半导体底材的该半导体层上；提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的侧边分别具有一侧峰，且该第一曝光波峰具有一第一解析周期，而该主特征具有一第一线宽；调整一为数值孔径(NA)的第一光学参数与一为干涉度(σ)的第二光学参数至所需的数值，并改变该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置，以便于该第一曝光波峰与该侧峰部分重叠；借助一具有该主特征的半透光罩进行一微影工艺以形成具有一第二解析周期的数个第二曝光波峰且形成数个光阻区于该半导体层上，其中该半透光罩可使得该数个第二曝光波峰的强度彼此相等，且该第二解析周期约为该第一解析周期的一半；以及借助该数个光阻区当成数个光阻罩幕进行一蚀刻工艺，以蚀刻该半导体层并形成具有一第二线宽的数个半导体区。本专利技术借助改变数值孔径(NA)与干涉度(sigma；σ)等两种光学参数以调整主特征的曝光波峰的侧峰(side-lobe)所在的位置，并使得主特征的曝光波峰与其相邻侧峰相互重叠。此外，本专利技术还借助改变一半透光罩(Halftone mask)的透射率(transmission)以使得侧峰强度约等于主特征的强度。据此，本专利技术能缩小解析周期以获得更大的工艺窗(process window)。因此，本专利技术的方法能够符合产业上经济的效益。所以，本方法能适用于半导体元件的深次微米的技术中。为进一步说明本专利技术的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细的描述。(4)附图说明图1A至图1C所示是根据本专利技术的第一较佳实施例中，图案转移的方法的剖面示意图；图2A至图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微影工艺的曝光波峰的形成方法，其特征在于，包括下列步骤：提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的一侧边具有一侧峰；以及进行一校调步骤以改变一第一光学参数与一第二光学参数，并调整该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置 且形成数个第二曝光波峰。

【技术特征摘要】
1.一种微影工艺的曝光波峰的形成方法，其特征在于，包括下列步骤提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的一侧边具有一侧峰；以及进行一校调步骤以改变一第一光学参数与一第二光学参数，并调整该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置且形成数个第二曝光波峰。2..如权利要求1所述的微影工艺的曝光波峰的形成方法，其特征在于，所述的第一光学参数还包括一数值孔径(NA)。3.如权利要求1所述的微影工艺的曝光波峰的形成方法，其特征在于，所述的第二光学参数还包括一干涉度(σ)。4..一种半导体的图案转移的方法，其特征在于，该半导体的缩小解析周期的方法包括下列步骤提供一用于微影工艺的一主特征的第一曝光波峰，该第一曝光波峰的一侧边具有一侧峰，且该第一曝光波峰具有一第一解析周期；进行一光学校调步骤以改变一数值孔径(NA)与一干涉度(σ)，并调整该第一曝光波峰的该侧峰所在的位置以便于该第一曝光波峰与该侧峰部分重叠；以及借助一半透光罩进行一微影工艺以形成具有一第二解析周期的数个第二曝光波峰，且使得该数个第二曝光波峰的强度彼此相等。5.如权利要求4所述的半导体的图案转移的方法，其特征在于，所述的半透光罩的透光率约为30％至50％之间。6..如权利要求4所述的半导体的图案转移的方法，其特征在于，所述的第二解析周期约为该第一解析周期的一半。7..一种半导体元件的缩小...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪齐元，吴义镳，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]