CN1039465C - 相移掩模 - Google Patents

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Abstract

一种相移掩模能够利用中间色调型掩模形成的图形除掉由于0°相位的光和180°相位的光相遇产生的寄生图象。该相移掩模包括具有透光部分和遮光部分的光刻胶膜图形，用于改变通过光刻胶膜图形透光部分的光相位的相移层，用于除掉由于主光波形相对的两边光的衍射而形成的光的主要波形不需要成分的辅助图形，该辅助图形包括用于把入射在其上的光的相位改变到0°的透光层。

Description

相移掩模
本发明涉及用于光刻工艺的光掩模，其在制造半导体器件时把图形转换到片子上，特别涉及具有相移层的相移掩模，该相移层产生相移。
相移掩模是用于光刻方法的掩模，利用相邻图形之间的相差获得超过利用现有设备所达到的分辨和聚焦深度的光刻效果。对于上述相移掩模，为了获得光刻效果，很多国家进行了很多研究。并且继而研究利用相移掩模制造半导体器件。
已经公知各种类型的相移掩模，它们在特性方面有优点和缺点。
图1是表示常规中间色调(half-tone)相移掩模的剖面图。图2A是表示在光通过图1所示的相移掩模后建立的电场的分布简图。图2B是表示当光通过图1所示相移掩模到达片子时所产生电场分布简图。图2C是表示当光通过图1所示相移掩模到达片子时所产生的曝光能量分布的简图。另一方面，图2D是在片子上形成的光刻胶膜图形的剖面图。下面参考图1和图2A到图2D简述具有常规结构的相移掩模。在图2D中，标号4表示光刻胶膜图形，标号5表示晶片。
如图1所示，常规的中间色调型相移掩模包括一个石英衬底1，一个在石英衬底上涂覆的铬膜2，一个自旋玻璃(Spin-on-glass)或有机玻璃(PMMA)组成的及在铬膜2上面涂覆的相移层3。相移层3可以位于石英衬底1和铬膜2之间。中间色调相移掩模的铬膜和现有掩模及其它类型相移掩模相比，在某种程度起透光作用，例如10％。当光通过相移层时，与通过周围图形的光产生180°的相差。结果增加了聚焦深度和分辨率。上述中间色调掩模具有很好的前景因为它是用和现有图形设计相同的图形制造的，其制造非常简单。
就图1所示的中间色调掩模来说，当光通过设置有铬膜和相移膜的区域时，减少了入射到掩模的光强，并保持180°的相位。另一方面，当光仅通过石英时，不减少光强而保持0°相位。
图2A表示在光通过图1中相移掩模后，所建立电场的分布。另一方面，图2B表示，当光通过图1中相移掩模到达片子时所建立电场的分布。
图2C是表示当光通过图1相移掩模达到片子时产生曝光能量的分布。参看图2C，发现在0°相位和180°相位的光相遇的区域，由于光干涉，在主波形相对两面呈现某种程度的光强。由于铬膜具有较高透光率增加了该光强。结果，由中间色调特性获得的分辨率和聚焦深度的增强被抑制。
图2D是表示在片子上形成的光刻胶图形的剖面图。参看图2D，可发现，光刻胶图形有一个寄生图形(ghost pattem)6。该寄生图形是由于上述不希望的光分布而形成。寄生图形的深度随铬膜的透射率增加而增加。
因此，当利用上述常规相移掩模形成图形时，由于光干涉产生不希望的光分布，而存在一个形成不希望图形的问题。
所以，本发明的目的是解决现有技术中所遇到的问题，提供一个相移掩模，利用中间色调的掩模形成的图形，能够除去由于0°相位的光和180°相位的光相遇所产生的衍射引起的寄生图象，由此利用高光透射率的铬膜构成中间色调掩模的一部分。
为实现上述目的，本发明提供一种相移掩模，用于在光刻胶膜上形成图案，其包括：一个透明衬底；一个遮光层，其设置在所述透明衬底上，以形成一个所述透明衬底上的主透光部分，用于传输主光波形；和一个相移层，其设置在所述遮光层上，适合于使仅通过遮光层的光产生相移；其中，所述遮光层还形成一个所述透明衬底上的辅助透光部分，由所述辅助透光部分传输的光去除主光波形的相对两边形成的衍射光成分。
通过参照下面附图叙述各实施例，将使本发明的其它目的和方案变得显而易见。附图中：
图1是表示常规中间色调相移掩模的剖面图；
图2A是表示在光通过图1所示相移掩模后所建立电场分布的简图；
图2B是表示当光通过图1所示相移掩模达到片子时电场分布的简图；
图2C是表示当光通过图1所示相移掩模到达片子时产生曝光能量分布的简图；
图2D是表示利用图1所示相移掩模，在片子上形成光刻胶膜图形的剖面图；
图3是表示按照本发明的中间色调型相移掩模的剖面图；
图4A是表示光通过图3的相移掩模所建电场分布的简图；
图4B表示光通过图3所示的相移掩模达到片子所建电场分布的简图；
图4C是表示当光通过图3所示相移掩模到达片子产生曝光能量分布的简图
图4D表示利用图3相移掩模，在片子上所形成的光刻胶图形的剖面图；
参考图3和图4A到图4D详细地叙述本发明。
本发明的技术原理基于两个事实，即第一方面是透光面积太小不能形成图形，第二方面是具有相反相位的光束的区域，由于光束之间的相消干涉，减少光强。
图3是表示按照本发明中间色调型相移掩模的剖面图。如图3所示，相移掩模包括石英衬底1，在石英衬底1上涂覆的铬膜2，在铬膜2上涂覆的并由旋转玻璃或有机玻璃组成的相移膜3。按照本发明，相移掩模还包括相应于发生光衍射形成寄生图象的区域，在铬膜的预定部分形成的辅助图形10。辅助图形10具有能够防止在有主光波形不需要成分的区域形成图形的尺寸。辅助图形10包括一个透光层用于把入射到其上的光的相位改变到0°。辅助图形10用作移去主光波形不需要的成分，该成分是由于主光波形的相对两边光的衍射而形成的。
图4A是表示在光通过图3所示相移掩模后，所建立电场分布的简图。参考图4A可以发现，因为相移掩模的辅助图形10把入射到其上的光的相位改变到0°，则可以获得具有小光量度的波形11。
图4B是表示当光通过图3所示的相移掩模达到片子时所建电场分布的简图。参看图4B，可以发现，由于主光波形相对的两边光的衍射，形成的主光波不需要的成分被移去。
图4C是表示当光通过图3所示的相移掩模达到片子时，所产生曝光能量分布的简图。另一方面，图4D是表示利用图3所示相移掩模，在片子5上所形成的光刻胶图形4的剖面图。参看图4D，可以发现，光刻胶图形4是所要求的没有寄生图形的图形。由上述叙述显而易见，本发明提供一种包括辅助图形的相移掩模，能够利用中间色调型掩模形成图形除掉由于0°相位的光和180°相位的光相遇产生衍射而形成的寄生图象，因此利用高透光率的铬膜构成中间色调掩模的一部分。结果，可增强聚焦深度和分辨率。
虽然为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当知道，在不脱离如所附的权利要求公开的本发明的范围和构思的情况下，可以进行各种修改、补充和替换。

Claims (3)

1、一种相移掩模，用于在光刻胶膜上形成图案，其包括：
一个透明衬底(1)；
一个遮光层(2)，其设置在所述透明衬底(1)上，以形成一个所述透明衬底(1)上的主透光部分，用于传输主光波形；和
一个相移层(3)，其设置在所述遮光层(2)上，适合于使仅通过遮光层(2)的光产生相移；
其特征在于，所述遮光层(2)还形成一个所述透明衬底上的辅助透光部分(10)，由所述辅助透光部分(10)传输的光去除主光波形的相对两边形成的衍射光成分。
2、按照权利要求1的相移掩模，其特征在于，辅助透光部分(10)把入射在其上面的光相位相移0°，而相移层(3)将入射在其上面的光相位相移180度。
3、按照权利要求1的相移掩模，其特征在于，辅助透光部分足够小，以致在光刻胶膜上呈现主光波形折射成分的部分不形成图案。
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