二維接觸孔

2.1.1 嵌附式減光型相移圖罩（Embedded Attenuated Phase Shifting Mask, EAPSM）

二維接觸孔為連接半導體元件場效電晶體中閘極、源極與汲極和 金屬內連線的孔道，目前業界大都採用嵌附式減光型相移圖罩製備為 主。

以一維孤立隙說明此圖罩原理，當微影照射光束通過圖罩中之孤 立隙時，相當於通過單狹縫，因繞射產生之中央主極大（中央亮線）， 其底寬較圖罩中隙之寬度為大，左右二邊端空間影像之對比較差，影 像模糊，破壞解像度。如在中央主極大（0 級繞射）底部兩邊端附近，

嵌附層正規透射率 T%為 4~10，作為相移層兼減光層，產生 π 相對相 位差之光幅（光之電場振幅向量簡稱），其方向相反，可在兩邊端附 近，相同光軸上，達成全部或局部之干涉相消，使最後聚焦成像時之 主亮紋（-1, 0, +1 級繞射合併）之側壁較陡峭，底寬內縮，邊端空間 影像之對比強化，因繞射產生之模糊減少，因而增進解像度，此謂之 邊端強化。

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通常在相同線幅下，二維孤立接觸孔之側葉/中央光強比值較一 維孤立隙高，製備不易，深寬比受限。一般業界通用之正規嵌附層透 射率 T%為 6，文獻上亦有透射率 T%為 9 與 15 之嵌附層[12]，適用 於較小線幅之接觸孔，主亮紋底寬收縮更多，可縮小線寬，改善解像 度外，焦深與製程寬容度亦略增，但缺點為側葉光強增強，宜設法消 除。

非孤立（密集）之隙或接觸孔，聚焦成像時，宜使主亮紋（各隙 最初之眾多-1, 0, +1 級繞射光束已聚焦合併成為-1, 0, +1 三成像光束，

此三光束再合併聚焦，還原成像成為各隙主亮紋）底寬收縮，以增進 解像度。

2.1.2 二維接觸孔圖罩設計

（a）緣邊型（Rim）相移圖罩[13]

緣邊型為邊端強化之強型。緣邊為相移層，較適用於二維之接觸 孔，因四邊皆可製備緣邊；一維之線隙亦可，但因緣邊僅二邊，效果 較差。

早期為突出式，脆弱易斷，已淘汰。目前實際應用為蝕刻石英式，

又稱基材式，即以石英為圖罩基材，利用蝕刻後與未蝕刻處石英之厚 度差造成 180 度相移，作為相移層，如圖 2.1（a）。

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此型優點為邊端與接觸孔可自我對準，邊端強化作用較強，適合 製備二維接觸孔。缺點為側葉光強甚強，緣邊之寬度較接觸孔小甚多，

製備困難。

（b）減光-緣邊型（Attenuated-Rim）相移圖罩

減光-緣邊型為邊端強化之強型，為本實驗室學長郭貴琦、周岳 霖於民國 82 年首創，相關內容發表於該年之 1993 SPIE-BACUS 會議 [14]，如圖 2.1（b）。此型結合減光型與緣邊型，邊端強化作用與緣 邊型類似。此型優點為減光區之透射度與相移角度可調控，可干涉消 除離中央主極大較遠之 2 級繞射光。缺點為側葉光強較緣邊型更強，

修正較困難。

（c）外架型（Outrigger）相移圖罩

外架型又稱輔助縫型（Assist-Slot）、次解像型（Sub-Resolution），

圖罩設計如圖 2.1（c）。外架相移層宜位於繞射光幅第一極大內側，

且寬度頇甚細，以達成邊端強化。外架中心如接近第一極大位置，則 側葉光強將增強，而邊端強化之優點將喪失。因外架寬度甚細，製備 困難，不易實用化，甚少量產應用。此技術已逐漸演變為製備以相移 達成減光作用之散條，以修正光學鄰近效應（Optical Proximity Effect, OPE）。

（d）減光-外架型（Attenuated-Outrigger）相移圖罩[15-17]

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此圖罩由 A. Misaka 等人於 2003 年首次發表，文獻原名圖罩增 強者（Mask Enhancer, ME），因不易直接了解，故此本論文意譯為減 光式外架型相移圖罩。此圖罩結合減光型相移圖罩與外架型優點，外 架與接觸孔具 180 度相位差，縮減成像主亮紋光幅底寬，減光背景層 T%為 6，與接觸孔呈 360 度相位差，相當於同相位（相當於 0 度相 位差），具有補光作用，可提升成像主亮紋光強，圖罩設計參看圖 2.1

（d）。此法與業界通用之減光型相移圖罩比較，可提升焦深與製程視 窗，MEEF 也相對較小，是近年來二維接觸孔圖罩設計較大突破。

（e）減光-緣邊-外架型（Attenuated-Rim-Outrigger）相移圖罩 此圖罩為本實驗室自行研發，以上述之減光式外架型相移圖罩為 基礎，在接觸孔外緣再加入一緣邊，此圖罩適合應用於較小線幅，緣 邊可再縮減主亮紋底寬，可增強解像度與焦深，但圖罩製作較為不易，

圖罩設計如 2.1（e）所示。

2.1.3 其他較特殊製備方法

（a）雙重線隙製備法（The double line and space (L&S) formation method）[18-19]

此方法為 H. Nakamura 等人於 2005 年所發表，以 X 方向雙圓孔 製備 Y 方向線條，然後 Y 方向雙圓孔再製備 X 方向線條，此時 Y 與

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X 方向線條形成縱橫交錯之圖案，交點蝕刻後即可形成二維接觸孔，

此法可增加焦深與製程視窗，但頇注意二次照射（曝光）之疊對問題，

如圖 2.2 所示。

（b）漩渦式圖罩（Vortex Mask）[20]

如圖 2.3，為雷文生（M. D. Levenson）等人研發，特點為將製備 晶圓上圓形接觸孔之圖罩正方形區，分割為四相等小正方，順或反時 鐘以相對相位 0、90、180、270 度構成，光幅螺旋（Spiral）如拔除 酒瓶軟木塞之螺旋鑽（Corkscrew），或激流產生之漩渦（Vortex），圖 罩因以為名。缺點為圖罩製作頇蝕刻三次以上，甚為繁瑣。