[发明专利]具有复合偏光片的光掩膜与优化不同图案的成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有偏光片的光掩膜，尤其涉及一种具有一个或多个偏光片（polarizer）的光掩膜，其在半导体的光刻工序中当光通过偏光片时得以选择性地过滤照明光，也就是来自光扫描照明机台照明源的光。本发明的光掩膜设计让同一光掩膜上每个图案的光偏振态的个别优化变为可能，无需使用特别的照明机台就得以局部地优化用于该些图案的照明光源形状。

背景技术

随着集成电路（IC）积集度的增加，半导体器件的临界尺寸一直在缩小。因此，一直想要增加光学曝光工具的解析率极限。一些提高解析率的传统方法包括以下的步骤：离轴照明（off-axis illumination）、浸入式光刻技术和增加镜片的数值孔径（numerical aperture）。将偏光应用于照明光源，可进一步提高成像对比度。照明源的不同部位可以使用不同的偏振态。

在一般情况下，光掩膜是由屏蔽基材、不透明的图案化层，例如铬（Cr），及/或部分透光的图案化层，如硅化钼（MoSi）所组成的。屏蔽基材可以是石英基材，图案化层包含石英基板，并具有要被转移到晶圆的图案。照明光源可以被极化偏振（偏光）成为两种模式：横向电场（TE）模态和横向磁场（TM）模态。

一般来说，具有高NA（数值孔径）和离轴照明（如偶极）的偏振光会被用来将非常小的重复特征转移到晶圆上。例如，193纳米波长的光和浸入式扫描仪，使用偏振光来增加在高数值孔径下的影像指数斜率（image log-slope,ILS）。光中横向电场模态和横向磁场模态这两种成分，当光线入射角越变越大时，来自光中横向磁场（TM）模态的线条/间隔对比度会急剧下降。

在半导体领域中，为了要获得光掩膜上每个图案最佳的成像效果，对于所有的图案而言，可用一些特殊的照明机台来最佳化光的照明源形状。虽然这是标准的工业方法，但是引进特殊的光源通常会导致各个图案之间的最佳成像的权衡得失。

此外，引进的特殊照明也会造成生产成本增加。因此，目前业界仍然需要另一种方法来获得每个图案的最好成像效果，又没有传统方法中所遇到的不良后果。

发明内容

本发明的第一态样，其提供了一种具有偏光片的光掩膜，使得要让每个图案获得最佳成像效果的新方法成为可能。本发明的光掩膜，包括透明基板、图案化层与偏光过滤组件层。图案化层位于透明基板的上、下两面的其中一者上。透明基板对于一照明光实质上是透明的，但是图案化层对于此照明光实质上至少是部分不透明的或是部分透明的。偏光过滤组件经由三种可能的工艺选项，可以位于透明基板相同的上、下两面的其中一者上。例如正下方、正上方、或位在图案化层之中。因为在所有的三个选项中，偏光过滤组件和屏蔽图形之间光路径中的距离，都是在光学上可以忽略不计的，所以在曝光的过程中，照明光的波阵面（wavefront）先通过透明的光掩膜基板，然后同时抵达屏蔽图案化层与偏光过滤组件。

在本发明的一个实施方式中，偏光过滤组件是由导电的材料所制成的，例如铬（Cr）和硅化钼（MoSi）。

在本发明的另一个实施方式中，偏光过滤组件是一种线栅偏光片（wire-grid polarizer）。例如，偏光过滤组件具有线距和线宽。线宽可以小于40纳米（nm），而线距在光掩膜上则可以介于80纳米到120纳米的范围之间，而用于ArF激光波长为193纳米的扫描机台。

在本发明的另一个实施方式中，照明光具有入射波长，而且线距远小于此入射波长。

在本发明的另一个实施方式中，偏光过滤组件的XY位置与图案化层的位置重叠。

本发明在第二个方面，提供了一种具有多个偏光片的光掩膜，使得要让每个图案获得最佳成像效果的新方法成为可能。本发明的光掩膜，包括透明基板、图案化层，与一层的多个偏光过滤组件。图案化层位于透明基板上。透明基板对于一照明光实质上是透明的，但是图案化则层对于此照明光实质上至少是部分不透明的或是部分透明的。多个偏光过滤组件可以位于透明基板的图案化层的相同面上，在数个不同的XY区域（X-Y平面）以极化此照明光。

在本发明的一个实施方式中，偏光过滤组件包括都导电的第一偏光过滤组件和第二偏光过滤组件。两只偏光过滤组件都位于光掩膜的同一面上，但是在地理位置上则彼此分开。

在本发明的另一个实施方式中，两只偏光过滤组件都是一种线栅偏光片。例如，偏光过滤组件具有线距和线宽。线宽可以小于40纳米，而线距在光掩膜上可以介于80纳米到120纳米的范围之间，而用于ArF激光波长为193纳米的扫描机台。

在本发明的另一个实施方式中，照明光具有入射波长，而且线距远小于此入射波长。