CN105093838A - 一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构，所述防止曝光系统中半影入射光掩模的方法至少包括步骤：提供一下表面具有掩模图案的光掩模，在所述光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，以阻挡面光源在光掩模上形成的半影。本发明的方法通过在光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，确保将面光源形成的半影阻挡在光掩模表面之上，一方面可以避免半影入射光掩模引起杂散光而使光掩模发热，另一方面可以避免半影曝光到晶圆上，影响晶圆曝光质量。

Description

一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构。
背景技术
现代微电子技术的核心是集成电路生产，而集成电路生产的发展又必须以半导体设备为其主要支撑条件，在当前集成电路生产设备中，光刻设备占最核心的地位。光刻技术经历在接触式、接近式、投影式、扫描式、步进式几个重大技术发展阶段。
在生产曝光中，常用的曝光装置为扫描曝光机，通过曝光一个个小的矩形区域实现整片晶圆的曝光。所谓的矩形区域又称为曝光区(Exposureshot)或者照射狭缝(illuminationslit)，这些矩形区域由运动的刀片产生，通过狭缝的光线通过聚焦棱镜照射在光掩模上。在曝光系统中，狭缝控制部件由两个可动刀片(Blade)组成，每一个可动刀片有分布在四周的音圈电锯驱动，并通过相位灵敏传感器测量和反馈位置信息，通过控制两个可懂刀片的相对位置，以及相对打开和关闭，可以实现曝光视场设置和同步扫描曝光。
狭缝用来将设定视场大小的光线入射到掩模面上，进而将光掩模上的图形曝光到硅片上，但是由于用于曝光光源为面光源，当狭缝的机械安装完成时，若刀口发生偏移，则狭缝105A物平面经过透镜104A入射到光掩模101A面上的光线会形成半影(Penumbra)103A区域，如图1和2所示，这些半影103A形成在光掩模101A的边缘，进而穿过透明基板入射到透明基板下表面边缘的遮光层上。半影存在于所述光掩模表面有两种情况：一种是半影103A的尺寸小于透明基板下表面边缘的遮光层的尺寸，如图1所示，这种情况下，半影103A并不会影响晶圆的曝光，但是半影103A会在透明基板中发生多次反射形成杂散光(Straylight)，引起光掩模发热，如图3所示箭头为多次反射之后在光掩模中形成的杂散光；另外一种情况是半影103A的尺寸大于透明基板下表面边缘的遮光层的尺寸，如图2所示，这样情况下，半影103A除了引起透明基板发热之外，甚至会曝光至相邻的曝光区(Exposureshot)上，这是曝光时不希望出现的情况。
因此，提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构，用于解决现有技术中半影入射光掩模引起光掩模发热、半影入射至相邻曝光区的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种所述防止曝光系统中半影入射光掩模的方法至少包括：
提供一下表面具有掩模图案的光掩模，在所述光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，以阻挡面光源在光掩模上形成的半影。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述第一遮光层的厚度范围设置为10～1000nm。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述第一遮光层始于半影的内边界；所述第一遮光层的宽度大于或等于半影的宽度。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述第一遮光层的材料为Cr。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，采用化学气相沉积工艺在所述光掩模的上表面边缘形成第一遮光层。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述光掩模包括一透光基板、制作于所述透光基板下表面的相移层、制作于所述相移层下表面的第二遮光层。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述透明基板为玻璃基板。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述相移层为MoSi；所述第二遮光层为Cr层。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述掩膜图案包括主图区和边缘遮光区。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法的一种优化的方案，所述掩模图案包括主图区。
本发明还提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的结构，其特征在于：所述防止曝光系统中半影入射光掩模的结构至少包括：
下表面具有掩模图案的光掩模；
设置在所述光掩模的上表面边缘且用来阻挡面光源在光掩模上形成半影的第一遮光层。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的结构的一种优化的方案，所述第一遮光层的厚度范围设置为10～1000nm。
作为本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的结构的一种优化的方案，所述第一遮光层始于半影的内边界；所述第一遮光层的宽度大于或等于半影的宽度。
如上所述，本发明的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构，所述防止曝光系统中半影入射光掩模的方法至少包括步骤：提供一下表面具有掩模图案的光掩模，在所述光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，以阻挡面光源在光掩模上形成的半影。本发明的方法通过在光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，确保将面光源形成的半影阻挡在光掩模表面之上，一方面可以避免半影入射光掩模引起杂散光而使光掩模发热，另一方面可以避免半影曝光到晶圆上，影响晶圆曝光质量。
附图说明
图1为半影尺寸小于边缘遮光区的结构示意图。
图2为半影尺寸大于边缘遮光区的结构示意图。
图3为现有技术中半影入射光掩模的示意图。
图4为本发明实施例中第一遮光层设置于光掩模上的结构示意图。
图5为本发明另一实施例中第一遮光层设置于光掩模上的结构示意图。
图6为本发明中光掩模下表面不设置边缘遮光区的结构示意图。
元件标号说明
101光掩模
11透明基板
12相移层
13第二遮光层
131主图区
132边缘遮光区
102全光区
103,103A半影
104A光学透镜
105A狭缝
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，所述方法至少包括步骤：提供一下表面具有掩模图案的光掩模101，在所述光掩模101的上表面边缘设置第一遮光层104，以阻挡面光源在光掩模104上形成的半影103，如图4所示为防止曝光系统中半影入射光掩模的结构。
其中，所述光掩模101包括一透光基板11、制作于所述透光基板11下表面的相移层12、制作于所述相移层12下表面的第二遮光层13。
所述相移层12和第二遮光层13可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子束沉积(IBD)或任何其他适当的沉积技术沉积在所述透光基板11的下表面。
所述透明基板11是一种透明材料，如，可以是透明玻璃、熔凝硅石、氟化镁、氟化钙或任何其他可以透射至少75％的入射光的材料。其中该入射光的波长约为10nm～450nm。本实施例中，所述透明基板11采用透明玻璃，入射波长采用193nm。
所述相移层12是一种部分透射的材料，如，可以是化合物硅化钼(MoSi)，其对入射光具有约1％～3％的透射率。
所述第二遮光层13是一种吸光材料，如，可以是Cr、Mo或任何其他能吸收入射光的适当的材料。本实施例中，所述第二遮光层13采用Cr材料。
所述第一遮光层104可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子束沉积(IBD)或任何其他适当的沉积技术沉积在所述透光基板11的上表面。
形成于光掩模101上表面的所述第一遮光层104是一种吸光材料，可以与所述光掩模101下表面的第二遮光层13的材料相同，如，可以是Cr、Mo或任何其他能吸收入射光的适当的材料。本实施例中，所述第一遮光层104采用Cr材料。
所述第一遮光层104的厚度可以在10～1000nm范围内选择，以调节对不同入射光的最大反射率。本实施例采用的是193nm的入射光，第一遮光层104的厚度在100～1000nm范围内时对该入射光具有最大的反射率。
精确测量半影103照射在光掩模101上表面的位置，尤其是要确定半影103照射在光掩模101上的内边界位置，半影和半影之间为面光源的全光区102。测量后再在相应位置制作第一遮光层104。
在一实施例中，所述第一遮光层104在光掩模101上表面边缘的宽度始于半影103的内边界、止于所述光掩模101的外边沿，以最大程度地降低半影入射光掩模101的几率，如图4所示，所述第一遮光层104的宽度大于半影103的宽度。
在另一实施例中，半影103的外边界没有达到光掩模101的外边沿，所示第一遮光层104可以不设置至光掩模101外边沿，只需要制作至半影103的外边界即可，如图5所示，即所述第一遮光层104的宽度等于半影103的宽度。通过第一遮光层104，可以将半影103反射出去，而不会入射光掩模101，引起光掩模101发热。
需要说明的是，当半影103的尺寸小于所述第二遮光层13的尺寸时，设置的第一遮光层104不足以完全起到光掩模101下表面第二遮光层13作为边缘遮光层的作用，所述掩模图案必须包括主图区131和边缘遮光区132，如图5所示。
当半影103的尺寸大于所述第二遮光层13的尺寸时，设置的第一遮光层104足以起到光掩模101下表面第二层遮光层13作为边缘遮光层的作用时，所述掩模图案中可以不制作边缘遮光区132，即仅制作主图区131，如图6所示，这样可以降低光掩模101的制作成本。
综上所述，本发明提供一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法及结构，所述防止曝光系统中半影入射光掩模的方法至少包括步骤：提供一下表面具有掩模图案的光掩模，在所述光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，以阻挡面光源在光掩模上形成的半影。本发明的方法通过在光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，确保将面光源形成的半影阻挡在光掩模表面之上，一方面可以避免半影入射光掩模引起杂散光而使光掩模发热，另一方面可以避免半影曝光到晶圆上，影响晶圆曝光质量。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于，所述防止曝光系统中半影入射光掩模的方法至少包括：
提供一下表面具有掩模图案的光掩模，在所述光掩模的上表面边缘设置第一遮光层，以阻挡面光源在光掩模上形成的半影。
2.根据权利要求1所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述第一遮光层的厚度范围设置为10～1000nm。
3.根据权利要求1所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述第一遮光层始于半影的内边界；所述第一遮光层的宽度大于或等于半影的宽度。
4.根据权利要求1～3任一项所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述第一遮光层的材料为Cr。
5.根据权利要求4所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：采用化学气相沉积工艺在所述光掩模的上表面边缘形成第一遮光层。
6.根据权利要求1所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述光掩模包括一透光基板、制作于所述透光基板下表面的相移层、制作于所述相移层下表面的第二遮光层。
7.根据权利要求6所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述透明基板为玻璃基板。
8.根据权利要求6所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述相移层为MoSi；所述第二遮光层为Cr层。
9.根据权利要求1所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述掩膜图案包括主图区和边缘遮光区。
10.根据权利要求1所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的方法，其特征在于：所述掩模图案包括主图区。
11.一种防止曝光系统中半影入射光掩模的结构，其特征在于：所述防止曝光系统中半影入射光掩模的结构至少包括：
下表面具有掩模图案的光掩模；
设置在所述光掩模的上表面边缘且用来阻挡面光源在光掩模上形成半影的第一遮光层。
12.根据权利要求11所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的结构，其特征在于：所述第一遮光层的厚度范围设置为10～1000nm。
13.根据权利要求11所述的防止曝光系统中半影入射光掩模的结构，其特征在于：所述第一遮光层始于半影的内边界；所述第一遮光层的宽度大于或等于半影的宽度。
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