專利名稱：接觸孔洞光刻的輔助設計方法
技術領域：
本發明涉及一種接觸孔洞光刻的輔助設計方法；特別是涉及利用此輔助設計方法，形成具有較佳焦距深度的接觸孔洞。
背景技術：
在一般半導體制作工藝中，利用一孔洞圖案經由曝光顯影，在一半導體層上形成一接觸孔洞(contact/hole簡稱C/H)。
圖1A是顯示經由偏軸式照明系統的2/3環型濾光片曝光時，接觸孔洞的簡要示意圖；圖1B是顯示經由偏軸式照明系統的2/3環型濾光片曝光后，接觸孔洞的尺寸焦距示意圖。比較圖1A與圖1B，當接觸孔洞的尺寸約為105nm±10nm時，接觸孔洞的聚焦深度約為0.2μm。
然而，隨著曝光光刻的分辨率進入次微米制作工藝時，分辨率愈高將使得聚焦深度愈淺。因此，如何增加分辨率，且同時增加聚焦深度，成為本領域研究的重點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種接觸孔洞光刻的輔助設計方法，通過此方法可增加焦距深度。
本發明的目的是這樣實現的，即提供一種接觸孔洞光刻的輔助設計方法，包括下列步驟決定曝光機光源的曝光波長；通過曝光機的相擾度、制作工藝整合參數與數值光圈決定最小解像線見；將上述最小解像線寬通過圖案縮小比例還原光掩模上的最小線寬；以及在光掩模上，利用小于上述最小線寬的線型圖案連接光掩模中的多個接觸孔洞。
本發明另一特點在于，上述最小解像線寬符合下列等式W=k×λ(1+σ)×N.A.]]>其中，k是制作工藝整合參數、λ是曝光機光源的曝光波長、σ是曝光機的相擾度以及N.A.是曝光機的光學投影系統的數值光圈。
本發明方法的優點在于，通過此方法，對于接觸孔洞曝光時，可增加焦距深度，修正光學鄰近效應。
圖1A為經由偏軸式照明系統的2/3環型濾光片曝光時，接觸孔洞的簡要示意圖；圖1B為經由偏軸式照明系統的2/3環型濾光片曝光時，接觸孔洞的尺寸焦距示意圖；圖2A為經由接觸孔洞光刻的輔助設計方法，在光掩模上形成鏈型的接觸孔洞的示意圖；圖2B至圖2D分別為經由偏軸式照明系統的2/3環型濾光片曝光后，不同鏈型的接觸孔洞的尺寸焦距示意圖；圖2E至圖2G分另為經由偏軸式照明系統的軸上扇形濾光片曝光后，不同鏈型的接觸孔洞的尺寸焦距示意圖；圖3A與圖3B分別為通過不同的濾光片，將不具有線型圖案的接觸孔洞圖案經由曝光形成的接觸孔洞示意圖；圖3C與圖3D分別為通過不同的濾光片，將具有70nm線寬的線型圖案的接觸孔洞圖案經由曝光形成的接觸孔洞示意圖；圖4A至圖4F分別為在光掩模上，線型圖案串接多個接觸孔洞圖案的不同方法。
具體實施例方式
圖2A是顯示經由接觸孔洞光刻的輔助設計方法，在光掩模上形成鏈型的接觸孔洞的簡要示意圖。
如圖2A所示，一光掩模10上具有多個孔洞圖案1，并且多個孔洞圖案1通過線型圖案2連接。當光掩模設置于曝光機時，為了避免線型圖案通過曝光，在半導體芯片上形成對應的線型圖案。位于光掩模上的線型圖案必須滿足下列條件L＜W/m其中，W是線型圖案于芯片上曝光的最小解像線寬，且m是光掩模圖案投影至芯片上的圖案縮小比例。一般而言，最小解像線寬W滿足下列等式W=k×λ(1+σ)×N.A.]]>其中，k是制作工藝整合參數、λ是曝光機光源的曝光波長、σ是曝光機的相擾度以及N.A.是曝光機的光學投影系統的數值光圈。在本發明的實施例中，k的范圍可選取自0.25至0.6。
在本發明的實施例中，特別以波長λ＝248nm、相擾度σ＝0.85、選取k值為0.4、N.A.值為0.68的曝光機以及圖案縮小比例m是4∶1，對于圖2A所示的光掩模圖案進行曝光。根據上述條件，最小解像線寬W為78.85nm。換言之，光掩模上串接多個接觸孔洞的線型圖案的線寬L必須小于315nm。
參考圖2B至圖2D，隨著串接多個接觸孔洞的線型圖案的線寬增加，曝光機形成接觸孔洞的焦距深度也增加。在實施例一中，因為串接多個接觸孔洞的線型圖案的線寬增加，使多個接觸孔洞的圖案類似線間隔圖案(L/Spattern)。進一步，使接觸孔洞的焦距深度增加。因此，本發明的實施例一中，確實解決焦距深度不足的問題。實施例二圖2E至圖2G是分別顯示經由偏軸式照明系統的軸上扇形濾光片曝光后，不同鏈型的接觸孔洞的尺寸焦距圖。圖2E是光掩模上具有多個孔洞圖案，并且多個孔洞圖案通過線寬為200nm的線型圖案連接。圖2F是光掩模上具有多個孔洞圖案，并且多個孔洞圖案通過線寬為240nm的線型圖案連接。圖2G是光掩模上具有多個孔洞圖案，并且多個孔洞圖案通過線寬為280nm的線型圖案連接。
參考圖2E至圖2G，隨著串接多個接觸孔洞的線型圖案的線寬增加，曝光機形成接觸孔洞的焦距深度也增加。在實施例二中，因為串接多個接觸孔洞的線型圖案的線寬增加，使得多個接觸孔洞的圖案類似線間隔圖案。進一步，使接觸孔洞的焦距深度增加。因此，本發明的實施例二中，確實解決焦距深度不足的問題。
在半導體光刻制作工藝中，容易產生光學失真的曝光現象。也就是，光學鄰近效應(optical proximity effect)。圖3A與圖3B是分別顯示通過不同的濾光片，將不具有線型圖案的接觸孔洞圖案經由曝光形成的接觸孔洞。參考圖3A與圖3B，經由光學鄰近效應作用在半導體芯片上形成變形的接觸孔洞。圖3C與圖3D是分別顯示通過不同的濾光片，將具有70nm線寬的線型圖案的接觸孔洞圖案經由曝光形成的接觸孔洞。參考圖3C與圖3D，連接多個接觸孔洞圖案的線型圖案，修正了變形的接觸孔洞圖案。
圖4A至圖4F是分別顯示于光掩模上，線型圖案串接多個接觸孔洞圖案的不同方法。圖4A至圖4C是顯示線型圖案縱向串接多個接觸孔洞；其中，線型圖案可以對稱的、中央的或側邊的串接多個接觸孔洞。圖4D至圖4F是顯示線型圖案橫向串接多個接觸孔洞，其中，線型圖案也可以對稱的、中央的或側邊的串接多個接觸孔洞。
在本發明中，雖然使用偏軸式照明系統說明；然而，通過線型圖案串接多個接觸孔洞圖案的方法也適用于軸上照明系統。
雖然結合以上較佳實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，可作更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種接觸孔洞光刻的輔助設計方法，包括下列步驟決定曝光機光源的曝光波長；通過曝光機的相擾度、制作工藝整合參數與數值光圈決定最小解像線寬；將上述最小解像線寬通過圖案縮小比例還原光掩模上的最小線寬；以及在光掩模上，利用小于上述最小線寬的線型圖案連接光掩模中的多個接觸孔洞。
2.如權利要求1所述的接觸孔洞光刻的輔助設計方法，其中上述最小解像線寬符合下列關系式W=k×λ(1+σ)×N.A.]]>其中，k是制作工藝整合參數、λ是曝光機光源的曝光波長、σ是曝光機的相擾度以及N.A.是曝光機的光學投影系統的數值光圈。
3.如權利要求2所述的接觸孔洞光刻的輔助設計方法，其中上述k值范圍是0.25至0.6。
4.如權利要求1所述的方法，其中上述方法適用于所有曝光照明系統。
全文摘要
一種接觸孔洞光刻的輔助設計方法，包括下列步驟決定曝光機光源的曝光波長；通過曝光機的相擾度、制作工藝整合參數與數值光圈決定最小解像線寬；將上述最小解像線寬通過圖案縮小比例還原光掩模上的最小線寬；以及在光掩模上，利用小于上述最小線寬的線型圖案連接光掩模中的多個接觸孔洞。
文檔編號H01L21/027GK1411032SQ0114091
公開日2003年4月16日 申請日期2001年9月26日 優先權日2001年9月26日
發明者吳元薰 申請人:南亞科技股份有限公司