本发明提供偏轴光源、遮光板及以单次曝光定义不同形态图案的方法。一种偏轴光源，其照光面上有一X偶极照光图案、一Y偶极照光图案以及一四极照光图案，其中该四极照光图案的照光面积小于该X或Y偶极照光图案。本发明还提出一种可用以构成上述偏轴光源的具有对应开口的遮光板，以及利用上述偏轴光源的一种以单次曝光定义不同形态图案的方法。
1.一种偏轴光源，其照光面上有一X偶极照光图案、一Y偶极照光图案以及一四极照光图案，其中该四极照光图案的照光面积小于该X或Y偶极照光图案的照光面积，其中该X偶极照光图案包括在X方向上排列的2个第一照光区，该Y偶极照光图案包括在Y方向上排列的2个第二照光区，且该四极照光图案包括4个第三照光区，其中任一个第三照光区位于1个第一照光区与1个第二照光区之间。
2.如权利要求1的偏轴光源，其中任一个第三照光区的中心与该照光面的中心的连线与X轴或Y轴之间的夹角为45°。
3.如权利要求1的偏轴光源，其中该偏轴光源的数值孔径在0.65与1.30之间，且当该照光面的半径定为1时，由该照光面中心至各该第一或第二照光区外缘的距离在0.50与0.98之间；
由该照光面中心至各该第一或第二照光区内缘的距离在0.20与0.91之间；
各该第一或第二照光区相对于该照光面中心的张角在10°与70°之间；
各该第三照光区的中心与中心Y轴之间的距离在0.10与0.70之间；
各该第三照光区的中心与中心X轴之间的距离在0.10与0.70之间；以及各该第三照光区的半径在0.02与0.20之间。
4.一种遮光板，用以形成偏轴光源，该遮光板具有对应X偶极照光图案的开口，对应Y偶极照光图案的开口，以及对应四极照光图案的开口，其中对应四极照光图案的开口的总面积小于对应X或Y偶极照光图案的开口的总面积，其中对应X偶极照光图案的开口包括在X方向上排列的2个第一开口，对应Y偶极照光图案的开口包括在Y方向上排列的2个第二开口，且对应四极照光图案的开口包括4个第三开口，其中任一个第三开口位于1个第一开口与1个第二开口之间。
5.如权利要求4的遮光板，其中任一个第三开口的中心与该遮光板中心的连线与X轴或Y轴之间的夹角为45°。
由该遮光板中心至各该第一或第二开口外缘的距离在0.50与0.98之间；
由该遮光板中心至各该第一或第二开口内缘的距离在0.20与0.91之间；
各该第一或第二开口相对于该遮光板中心的张角在10°与70°之间；
各该第三开口的中心与中心Y轴之间的距离在0.10与0.70之间；
各该第三开口的中心与中心X轴之间的距离在0.10与0.70之间；以及各该第三开口的半径在0.02与0.20之间。
7.一种以单次曝光定义不同形态图案的方法，包括使用一偏轴光源以及具有所述不同形态图案的单一光掩模进行曝光，其中该偏轴光源的照光面上有一X偶极照光图案、一Y偶极照光图案以及一四极照光图案，且该四极照光图案的照光面积小于该X或Y偶极照光图案的照光面积，其中该X偶极照光图案包括在X方向上排列的2个第一照光区，该Y偶极照光图案包括在Y方向上排列的2个第二照光区，且该四极照光图案包括4个第三照光区，其中任一个第三照光区位于1个第一照光区与1个第二照光区之间。
8.如权利要求7的以单次曝光定义不同形态图案的方法，其中所述不同形态图案包括节距较小的X或Y向密集图案，以及节距较大的X及Y向图案。
9.如权利要求8的以单次曝光定义不同形态图案的方法，其中该节距较小的X或Y向密集图案包括一存储单元区的图案，且该节距较大的X及Y向图案包括一周边电路区的图案。
10.如权利要求7的以单次曝光定义不同形态图案的方法，其中任一个第三照光区的中心与该照光面的中心的连线与X轴或Y轴之间的夹角为45°。
11.如权利要求7的以单次曝光定义不同形态图案的方法，其中该偏轴光源的数值孔径在0.65与1.30之间，且当该照光面的半径定为1时，由该照光面中心至各该第一或第二照光区外缘的距离在0.50与0.98之间；
由该照光面中心至各该第一或第二照光区内缘的距离在0.20与0.91之间；
各该第一或第二照光区相对于该照光面中心的张角在10°与70°之间；
各该第三照光区的中心与中心Y轴之间的距离在0.10与0.70之间；
各该第三照光区的中心与中心X轴之间的距离在0.10与0.70之间；以及各该第三照光区的半径在0.02与0.20之间。
偏轴光源、遮光板及以单次曝光定义不同形态图案的方法
技术领域
[0001] 本发明是有关于光刻工艺，且特别是有关一种偏轴光源、遮光板，以及以单次曝光定义不同形态图案的方法。
背景技术
[0002] 在现行光刻工艺中，不同形态图案的最佳曝光参数设定也不同，其间差异更随着工艺线宽缩小而增加，故常须使用双重曝光技术，其于两次曝光步骤搭配不同的偏轴照光形状及不同的光掩模，以分次定义不同形态图案。
[0003] 例如，在线宽50纳米以下世代的存储器光刻工艺技术中，存储单元区含具有关键尺寸的小节距(pitch)密集线图案，周边电路区则含大节距密集线图案与疏离线图案。由于二者的电路图案尺寸/方向差异大，通常难以单次曝光定义同一图层的全部电路图案，故须使用搭配不同偏轴照光形状的双重曝光技术，以分次定义存储单元区与周边电路区的电路图案。
[0004] 请参照图1，当存储单元区密集线图案走向为X向时，其适用的偏轴光源具有Y偶极照光图案，其包括在Y向上排列的两照光区10。至于包括X向与Y向图案的周边电路区，其适用的偏轴光源则包括环状照光区12。此照光区10或12可简单地以具有对应开口的遮光板形成，此遮光板是置于曝光用发光源之前。
[0005] 然而，因同一图层需要两枚光掩模及两倍的曝光时间，所以双重曝光术有光掩模成本提高与晶片产出下降等问题。
发明内容
[0006] 因此，本发明提供一种偏轴光源，其可应用至以单次曝光定义不同形态图案的方法中。
[0007] 本发明并提供一种遮光板，其可用以形成上述本发明的偏轴光源。
[0008] 本发明又提供一种以单次曝光定义不同形态图案的方法，其是利用上述本发明的偏轴光源来达成的。
[0009] 本发明的偏轴光源的照光面上有一X偶极照光图案、一Y偶极照光图案以及一四极照光图案，其中四极照光图案的照光面积小于X或Y偶极照光图案的照光面积。
[0010] 在一些实施例中，上述X偶极照光图案包括在X方向上排列的2个第一照光区，Y偶极照光图案包括在Y方向上排列的2个第二照光区，且四极照光图案包括4个第三照光区，其中任一个第三照光区位于1个第一照光区与1个第二照光区之间。任一个第三照光区的中心与照光面中心的连线与X轴或Y轴之间的夹角可为约45°。
[0011] 在一实施例中，上述偏轴光源的数值孔径在0.65与1.30之间，且当照光面的半径定为1时，由照光面中心至各第一或第二照光区外缘的距离在0.50与0.98之间，由照光面中心至各第一或第二照光区内缘的距离在0.20与0.91之间，各第一或二照光区相对于照光面中心的张角在10°与70°之间，各第三照光区的中心与中心Y轴之间的距离在0.10与0.70之间，各第三照光区的中心与中心X轴之间的距离在0.10与0.70之间，且各第三照光区的半径在0.02与0.20之间。
[0012] 本发明的遮光板可用以形成上述本发明的偏轴光源，具有对应X偶极照光图案的开口，对应Y偶极照光图案的开口，以及对应四极照光图案的开口，其中对应四极照光图案的开口总面积小于对应X或Y偶极照光图案的开口。
[0013] 在一些实施例中，对应X偶极照光图案的开口包括在X方向上排列的2个第一开口，对应Y偶极照光图案的开口包括在Y方向上排列的2个第二开口，对应四极照光图案的开口包括4个第三开口，其中任一个一第三开口位于1个第一开口与1个第二开口之间。任一个第三开口的中心与遮光板中心的连线与X或Y轴之间的夹角可为约45°。
[0014] 在一实施例中，当遮光板的半径定为1时，由遮光板中心至各第一或二开口外缘的距离在0.50与0.98之间，由遮光板中心至各第一或二开口内缘的距离在0.20与0.91之间，各第一或二开口相对于遮光板中心的张角在10°与70°之间，各第三开口的中心与中心Y轴间的距离在0.10与0.70之间，各第三开口的中心与中心X轴间的距离在0.10与0.70之间，且各第三开口半径在0.02与0.20之间。
[0015] 本发明的以单次曝光定义不同形态图案的方法，包括使用前述偏轴光源以及具有所述不同形态图案的单一光掩模进行曝光。
[0016] 在一些实施例中，上述不同形态图案包括节距较小的X或Y向密集图案，以及节距较大的X及Y向图案。在一实施例中，上述节距较小的X或Y向密集图案包括一存储单元区的图案，且上述节距较大的X及Y向图案包括一周边电路区的图案。
[0017] 由于在采用本发明的偏轴光源时，同一图层的光刻工艺只需要单次曝光步骤与一枚光掩模，故相较于现有技术的双重曝光术，本发明可以降低光掩模成本并提高晶片产出。
[0018] 为让本发明之上述和其他目的、特征和优点更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式详细说明如下。
附图说明
[0019] 图1绘示公知一种双重曝光工艺所使用的两种偏轴光源的示意图。
[0020] 图2为本发明一实施例的偏轴光源及遮光板的示意图。
[0021] 图3标示本发明一实施例的偏轴光源及遮光板的各结构参数。
[0022] 【主要元件符号说明】
[0023] 10、12：照光区
[0024] 200：照光面、遮光板
[0025] 210：X偶极照光图案
[0026] 220：Y偶极照光图案
[0027] 230：四极照光图案
[0028] 212、222、232：照光区、遮光板上开口
[0029] R1、R2、θ、px、py、r：结构参数
具体实施方式
[0030] 请参照图2，其为本发明一实施例的偏轴光源及遮光板的示意图。
[0031] 此偏轴光源的照光面200上有X偶极照光图案210、Y偶极照光图案220及四极照光图案230，其中四极照光图案230的照光面积小于X偶极照光图案210或Y偶极照光图案220的照光面积。
[0032] X偶极照光图案210包括在X方向上排列的2个第一照光区212，Y偶极照光图220案包括在Y方向上排列的2个第二照光区222，且四极照光图案包括4个第三照光区232，其中任一个第三照光区232位于1个第一照光区212与1个第二照光区222之间。4个第三照光区232优选采用在X方向及Y方向上皆对称的配置方式，亦即任一个第三照光区232的中心与照光面200中心的连线与X或Y轴间的夹角可为约45°。
[0033] 对上述第一、二、三照光区212、222、232而言，优选的设计方式是各个第一照光区212及第二照光区222的面积彼此相同，且各个第三照光区232的面积彼此相同。
[0034] 接着请参照图3，其标示出本发明一实施例的偏轴光源及遮光板的各结构参数。在此实施例中，上述偏轴光源的数值孔径在在0.65与1.30之间，优选在1.05与1.30之间，且当照光面200的半径定为1时，由照光面200中心至各第一照光区212或第二照光区222外缘的距离R1在0.50与0.98之间，优选在0.85与0.96之间；由照光面中心至各第一照光区212或第二照光区222内缘的距离R2在0.20与0.91之间，优选在0.64与0.768之间；各第一照光区212或第二照光区222相对于照光面200中心的张角θ在10°与70°之间，优选在30°与40°之间；各第三照光区232的中心与中心Y轴之间的距离px在0.10与0.70之间，优选在0.40与0.60之间；各第三照光区232的中心与中心X轴之间的距离py在0.10与0.70之间，优选在0.40与0.60之间；且各第三照光区232的半径r在0.02与0.20之间，优选在0.06与0.10之间。
[0035] 另一方面，此实施例的遮光板具有对应上述偏轴光源的结构，故亦可以图2作说明，其各部分所用标号亦同。
[0036] 如图2所示，遮光板200具有对应X偶极照光图案210的在X方向上排列的2个第一开口212、对应Y偶极照光图案220的在Y方向上排列的2个第二开口222，以及对应四极照光图案230的4个第三开口232，故将其置于激光之类的曝光光源之前即可形成前述偏轴光源。此处第一开口212、第二开口222及第三开口232的配置方式与前述第一～三照光区222相对应，只要将上述偏轴光源结构的说明中的照光面换成遮光板，第一/二/三照光区改成第一/二/三开口，即可明了各开口的配置关系。
[0037] 为说明本发明的偏轴光源/遮光板的功效，以下特举一电脑模拟的实例作说明。
[0038] 在此实例中，存储器单元区具有线/间隙(line/space，L/S)宽度50nm的X向密集线图案，周边电路区具有L/S＝80nm的X向密集线图案与L/S＝80nm的Y向密集线图案。曝光光波是角度方向极化光( polarized light)，波长为193nm。
[0039] 当NA＝1.07并以图1左的Y偶极偏轴光源曝光时，L/S＝50nm的X向密集线图案的对比约0.80，L/S＝80nm的X向密集线图案的对比约0.81，但L/S＝80nm的Y向密集线图案的对比仅约0.35，与0.81差异很大，故该Y偶极偏轴光源只适合定义存储单元区的图案。另当NA＝0.90并以图1右的环状偏轴光源曝光时，L/S＝80nm的X向密集线图案及L/S＝80nm的Y向密集线图案可有相同对比(约0.64)，但L/S＝50nm的X向密集线图案的对比是0，故该环状偏轴光源只适合定义周边电路区的图案。
[0040] 不过，在NA＝1.10并以结构参数R1＝0.96、R2＝0.768、θ＝35°、px＝0.55、py＝0.55、r＝0.08的图3所示本发明的偏轴光源曝光时，不但L/S＝80nm的X向密集线图案及L/S＝80nm的Y向密集线图案可有相同的较高对比(约0.68)，L/S＝50nm的X向密集线图案的对比亦可达到0.54，故此偏轴光源可用来在单一曝光步骤中同时定义存储单元区与周边电路区的图案。
[0041] 由于在采用本发明的偏轴光源时，同一图层的光刻工艺只需要单次曝光步骤与一枚光掩模，故相较于现有技术的双重曝光术，本发明可以降低光掩模成本并提高晶片产出。
[0042] 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
