專利名稱：定義防護環(huán)的光罩及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微影技術(shù)(photolithography)領(lǐng)域，涉及一種定義防護環(huán)(guardring)的光罩及其方法，以增加防護環(huán)的微影工藝容許度(process window)。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)的存儲裝置中，例如一動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，通常包含一存儲陣列區(qū)及一外圍邏輯電路區(qū)，且在邏輯電路區(qū)的周圍設(shè)置有一防護環(huán)。此防護環(huán)是用以防止靜電或其他電路噪音(noise)，以提高存儲裝置的可靠度(reliability)。
傳統(tǒng)上，防護環(huán)的制作是先在硅基底上的邏輯電路區(qū)周圍形成復(fù)數(shù)溝槽而構(gòu)成一環(huán)形區(qū)，接著在這些溝槽上方進行摻雜(doping)而形成一環(huán)形摻雜帶以作為防護環(huán)。然而，用以制作防護環(huán)的溝槽是屬于孤立圖案(isolatedpattern)，而邏輯電路區(qū)則屬于密集圖素(dense pattern)，因此在進行微影過程以定義防護環(huán)區(qū)及邏輯電路區(qū)時，無法完全定義出用以形成防護環(huán)的溝槽圖案。
請參照圖1，其為傳統(tǒng)上用以定義防護環(huán)的光罩平面圖。此光罩包含一透光基底10及一遮光層12。遮光層12，例如一鉻金屬層，是形成于透光基底10上，其具有一存儲陣列圖案(未繪示)、一邏輯電路圖案16及環(huán)繞于邏輯電路圖案16的復(fù)數(shù)矩形開口圖案14。邏輯電路圖案16是由密集線/隙(line/space)所構(gòu)成，此處為簡化圖示，僅以一平整區(qū)塊表示。另外，這些矩形開口圖案14是作為定義防護環(huán)之用。
接下來，請參照圖2，其為利用圖1的光罩將圖案轉(zhuǎn)移至光阻層的平面示意圖。在半導(dǎo)體基底20上覆蓋有一光阻層21，經(jīng)由微影程序之后，圖1中的光罩圖案轉(zhuǎn)移至光阻層21上而形成邏輯電路圖案區(qū)26及由復(fù)數(shù)開口圖案24所構(gòu)成的防護環(huán)圖案區(qū)。不幸地，由于光阻在密集圖案區(qū)(邏輯電路圖案區(qū)26)與孤立圖案區(qū)(防護環(huán)圖案區(qū))所獲得的曝光劑量(received dose)并不相同，造成在顯影時有些開口圖案無法形成于光阻層21上，如標示22之處，或是形成洞口圖案23。此即光學(xué)鄰近效應(yīng)(optical proximity effect)。此現(xiàn)象造成在后續(xù)蝕刻過程中，無法在基底20中形成完整的防護環(huán)結(jié)構(gòu)而失去保護作用。也即，降低元件的可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種定義防護環(huán)的光罩，其借由在光罩上的防護環(huán)圖案區(qū)兩側(cè)額外設(shè)置條狀輔助圖案，以作為防止光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(optical proximity effect correction，OPC)而定義出完整的防護環(huán)圖案。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種定義防護環(huán)的光罩，其借由條狀輔助圖案以增加防護環(huán)的微影工藝容許度。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種定義防護環(huán)的方法，其借由具有條狀輔助圖案的光罩來進行微影程序，以將防護環(huán)圖案完全地轉(zhuǎn)移至光阻層。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種定義防護環(huán)的光罩，包括一透光基底；一遮光層，設(shè)置于透光基底上，其具有由復(fù)數(shù)開口圖案構(gòu)成的矩形環(huán)，用以定義一防護環(huán)；以及至少一對條狀輔助圖案，依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于矩形環(huán)的一邊長的兩側(cè)，且條狀輔助圖案具有一既定寬度。
上述一既定間距可以控制在250納米-350納米之間，較佳為280納米-320納米之間，最好為300納米；而上述一既定寬度可以控制在50納米-150納米之間，較佳為80納米-120納米之間，最好為100納米。
再者，透光基底是一石英玻璃基底，且遮光層是一鉻金屬層。
再者，開口圖案是一矩形開口圖案，且條狀輔助圖案是由條狀開口所構(gòu)成。
再者，既定間距與既定寬度的比率在1到5的范圍。
另外，根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種定義防護環(huán)的方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其上覆蓋有一光阻層；以及借由一光罩對光阻層實施一微影程序，其中光罩包含一遮光層，其具有由復(fù)數(shù)開口圖案構(gòu)成的矩形環(huán)，以及至少一對條狀輔助圖案，其依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于矩形環(huán)的一邊長的兩側(cè)，且條狀輔助圖素具有一既定寬度。
再者，開口圖案是一矩形開口圖案，且條狀輔助圖案是由條狀開口所構(gòu)成。
再者，既定間距與既定寬度的比率在1到5的范圍。
下面，結(jié)合具體實施例并配合附圖，對本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點作進一步詳細說明。


圖1是傳統(tǒng)上用以定義防護環(huán)的光罩的平面圖；圖2是利用圖1的光罩將圖案轉(zhuǎn)移至光阻層的平面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的用以定義防護環(huán)的光罩平面圖；圖4是利用圖3的光罩將圖案轉(zhuǎn)移至光阻層的平面示意圖；圖5是使用圖1的光罩時，關(guān)鍵圖形尺寸與焦距的關(guān)系圖；圖6是使用圖3的光罩時，關(guān)鍵圖形尺寸與焦距的關(guān)系圖。
具體實施例方式
首先，請參照圖3，其為根據(jù)本發(fā)明實施例的用以定義防護環(huán)的光罩平面圖。此光罩是由一透光的石英玻璃基底30及遮光層32所構(gòu)成。遮光層32，例如一鉻金屬層，是形成于透光基底30上，用以定義存儲陣列、邏輯電路及防護環(huán)。遮光層32中具有一存儲陣列圖案(未繪示)、一邏輯電路圖案36及環(huán)繞于邏輯電路圖案36的復(fù)數(shù)開口圖案34，例如矩形開口圖案。
如先前所述，邏輯電路圖案36是由密集線/隙所構(gòu)成，此處為簡化圖示，僅繪示出一平整區(qū)塊。另外，由復(fù)數(shù)矩形開口圖案34所構(gòu)成的矩形環(huán)是作為定義防護環(huán)之用。不同于存儲陣列圖案或邏輯電路圖案36，這些矩形開口圖案34為孤立圖案。
在本實施例中，用以定義防護環(huán)的光罩中，有四對條狀輔助圖案31、33、35、及37，例如具有既定寬度w的條狀開口圖案，依據(jù)一既定間距d分別平行設(shè)置于矩形環(huán)的四邊長的內(nèi)外兩側(cè)。這些條狀開口圖案31、33、35、及37是作為光學(xué)鄰近修正的輔助圖案，使得每一個矩形開口圖案34能在后續(xù)的微影過程順利地轉(zhuǎn)移至光阻層。須注意的是，這些條狀開口圖案31、33、35、及37在后續(xù)微影過程時，不可轉(zhuǎn)移至光阻層上。為了達到此目的，間距d及條狀開口寬度w的比率(d/w)需在1到5的范圍。舉例而言，間距d約為300納米(nm)，且條狀開口寬度w約為100納米。
接下來，請參照圖4，其為利用圖3的光罩將圖案轉(zhuǎn)移至光阻層的平面示意圖。首先，提供一半導(dǎo)體基底40，其上覆蓋有一光阻層41。接著，經(jīng)由微影程序之后，圖3中的光罩圖案轉(zhuǎn)移至光阻層21而形成邏輯電路圖案區(qū)46及由復(fù)數(shù)開口圖案44所構(gòu)成的防護環(huán)圖案區(qū)。如上所述，光阻在密集圖案區(qū)(邏輯電路圖案區(qū)46)與孤立圖案區(qū)(防護環(huán)圖案區(qū))所獲得的曝光劑量并不相同而會產(chǎn)生光學(xué)鄰近效應(yīng)。然而，借由圖3的光罩的輔助圖案31、33、35、及37可有效排除此效應(yīng)而將圖3的光罩的每一矩形開口圖案14轉(zhuǎn)移至光阻層21上。也即，根據(jù)本發(fā)明的方法可在光阻層21中形成完整的防護環(huán)圖案。因此，在后續(xù)蝕刻過程中，可在基底40中形成完整的防護環(huán)結(jié)構(gòu)而提升元件的可靠度。
再者，請參照圖5及6圖，其分別為使用傳統(tǒng)及本發(fā)明的光罩時，關(guān)鍵圖形尺寸(critical dimension，CD)與焦距的關(guān)系圖。舉例而言，若所需的關(guān)鍵圖形尺寸為150±10％納米，使用傳統(tǒng)的光罩所需的曝光能量較高(38焦耳(J)以上)且聚焦深度(depth of focus，DOF)在0.1微米(μm)到0.2微米的范圍，如圖5所示。使用本發(fā)明的光罩所需的曝光能量較低(33焦耳(J)以下)且聚焦深度(depth of focus，DOF)在0.3微米到0.4微米的范圍，如圖6所示。
因此，根據(jù)本發(fā)明的定義防護環(huán)的光罩，可借由提升聚焦深度而增加微影工藝的容許度。再者，可降低密集圖案及孤立圖案之間的工藝容許度差異，而定義出完整的防護環(huán)圖案。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作適當?shù)母鼊优c潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求所確定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種定義防護環(huán)的光罩，它包括一透光基底；一遮光層，設(shè)置于該透光基底上，其具有由復(fù)數(shù)開口圖案構(gòu)成的矩形環(huán)，用以定義一防護環(huán)；其特征在于，它還包括至少一對條狀輔助圖案，依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于該矩形環(huán)的一邊長的兩側(cè)，且所述條狀輔助圖案具有一既定寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的既定間距與該既定寬度的比率在1到5的范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的透光基底是一石英玻璃基底。
4.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的遮先層是一鉻金屬層。
5.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的開口圖案是一矩形開口圖案。
6.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的條狀輔助圖案是由條狀開口所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的既定間距為300納米。
8.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于所述的既定寬度為100納米。
9.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于，進一步包括一邏輯電路圖案，設(shè)置于該矩形環(huán)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的定義防護環(huán)的光罩，其特征在于，進一步包括四對條狀輔助圖案，且依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于該矩形環(huán)的四邊長的兩側(cè)。
11.一種定義防護環(huán)的方法，其特征在于，它包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其上覆蓋有一光阻層；以及借由一光罩對該光阻層實施一微影程序，其中該光罩包含一遮光層，其具有由復(fù)數(shù)開口圖案構(gòu)成的矩形環(huán)，以及至少一對條狀輔助圖案，其依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于該矩形環(huán)的一邊長的兩側(cè)，且所述條狀輔助圖案具有一既定寬度。
12.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的遮光層是一鉻金屬層。
13.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的開口圖案是一矩形開口圖案。
14.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的條狀輔助圖案是由條狀開口所構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的既定間距與該既定寬度的比率在1到5的范圍。
16.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的既定間距為300納米。
17.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的既定寬度為100納米。
18.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于所述的光罩進一步包括一邏輯電路圖案，設(shè)置于該矩形環(huán)內(nèi)。
19.如權(quán)利要求11所述的定義防護環(huán)的方法，其特征在于，進一步包括四對條狀輔助圖案，且依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于該矩形環(huán)的四邊長的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定義防護環(huán)的光罩，其包括一透光基底、一遮光層、以及至少一對條狀輔助圖案。遮光層設(shè)置于透光基底上，其具有由復(fù)數(shù)開口圖案構(gòu)成的矩形環(huán)，用以定義一防護環(huán)。此對條狀輔助圖案是依據(jù)一既定間距分別平行設(shè)置于矩形環(huán)的一邊長的兩側(cè)，且條狀輔助圖案具有一既定寬度。同時，本發(fā)明還公開了一種定義防護環(huán)的方法，其借由上述的光罩在一覆蓋有光阻層的基底上進行一微影程序，以將光罩上的防護環(huán)圖案完全地轉(zhuǎn)移至光阻層。
文檔編號G03F1/08GK1485691SQ0214447
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者王顯榮, 吳元薰 申請人:南亞科技股份有限公司