[发明专利]灰阶光掩膜与制作方法以及以灰阶光掩膜形成沟渠方法

说明书

技术领域

本发涉及了一种光掩膜的结构与其形成方法，特别来说，涉及一种准分子激光灰阶光掩膜的结构与其形成方法。

背景技术

在现代的信息社会中，由集成电路(integrated circuit，IC)所构成的微处理系统早已被普遍运用在生活的各个层面，例如自动控制的家电用品、行动通讯设备、电子计算器等，都有集成电路的使用。而随着科技的日益精进，以及人类社会对电子产品的各种想象，使得集成电路也往更多元、更精密、更小型的方向发展。

在半导体工艺中，为了将集成电路的图案顺利地转移到半导体芯片上，必须先将电路图案设计于一光掩膜(photomask)布局图上，之后依据光掩膜布局图所输出的光掩膜图案(photomask pattern)来制作一光掩膜，再通过光刻工艺将光掩膜上的图案转移到该半导体芯片上。目前发展出一种崭新的图案化技术，称为准分子激光。准分子激光的英文是Excimer Laser，而Excimer这个字是Excited Dimer的合并，即是被激发的二聚物。准分子激光的原理是以高压电流施加在混合气体中，以短暂的激发混合气体中的元素，以形成高能的不稳定二聚物。这个二聚物随即放出激光，此激光即可在半导体组件烧蚀出图案化的组件。

在现有的准分子激光中，仍有许多问题需要克服，其中最显著的是“折射角极限(refractive angle limitation)”以及“烟柱效应(plume effect)”。请参考图1，所示为现有技术中折射角极限影响烧蚀深度的示意图。如图1所示，激光100在穿过光掩膜102时会产生一折射现象，然后在基板104聚焦进行烧蚀。而随着目标线路越来越细(图1中越左边代表线宽越细)，其形成的沟渠形状也会由U型沟渠逐渐变成V型沟渠。在一些较细线路的图形中，当烧蚀深度在激光100两侧相交点以下时(如图1的A点)，激光100难以聚焦而造成烧蚀速度缓慢，常需要增加烧蚀时间才可以达到预定的深度，但这往往会影响其它粗线路图形的深度。

另一方面，在较大尺寸的线路中，图形深度常常会被烟柱效应所影响。烟柱效应是指在大面积或者粗线路的图形中，进行烧蚀时在界面上会产生大量的微粉屑，这些微粉屑会吸收一部份的激光能量，使得烧蚀的速率降低，因此造成图形深度不足。

因此，无论是“烟柱效应”或者是“折射角极限”都会使得产生的烧蚀深度不符合原先的设计，故会降低元件的质量，而成了一个亟欲解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种灰阶光掩膜(Gray-Tone mask，又叫灰色调光掩膜)以及其形成方法。利用本发明的灰阶光掩膜，可以形成深度一致的图形线路。

根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种灰阶光掩膜，包含有一第一图案以及一第二图案。第一图案具有一第一线宽，第二图案具有一第二线宽，其中第二图案具有一灰阶密度。

根据本发明的另外一个实施方式，本发明提供了一种灰阶光掩膜的形成方法。首先提供一基底，并提供一光掩膜，光掩膜具有一第一图形具有一第一线宽，以及一第二图形具有一第二线宽。接着以光掩膜进行一直接激光烧蚀工艺，以在基底中形成一第一沟渠对应第一图形并具有一第一深度，以及一第二沟渠对应第二图形并具有一第二深度。最后提供一灰阶光掩膜，灰阶光掩膜具有第一图形以及第二图形，其中第二图形具有一灰阶密度。

根据本发明的另外一个实施方式，本发明还提供了一种在基底上形成沟渠的方法。首先以前述方法形成一灰阶光掩膜后，接着以灰阶光掩膜进行另一直接激光烧蚀工艺，以在另一基底中形成一第四沟渠对应第一图形，以及一第五沟渠对应第二图形，其中第四沟渠以及第五沟渠都具有一预定深度。

本发明提出的灰阶光掩膜与其形成方法，是通过量测形成沟渠深度来进行灰阶图形的补偿，可以有效排除烟柱效应、折射角极限，或其它因子的影响。

附图说明

图1所示为现有技术中折射角极限影响烧蚀深度的示意图。

图2至图5所示为本发明一种制作灰阶光掩膜的步骤示意图。

图6所示为本发明另一实施例中灰阶光掩膜的示意图。

图7所示为本发明又一实施例中灰阶光掩膜的示意图。

图8所示为本发明回归步骤的表示图。

其中，附图标记说明如下：

100   激光         310c  第十沟渠

102   光掩膜       312c  第十一沟渠

104   基板         314c  第十二沟渠