CN108445707A - 相移掩模板、相移掩模光刻设备以及相移掩模板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种相移掩模板，将透光区分为不透光区两侧分别相邻的第一透光区和第二透光区，且第一透光区和第二透光区交替分布，由于第一透光区的厚度与第二透光区的厚度之间形成有预设高度差，分别通过第一透光区和第二透光区的两条光束之间形成180度的相位差，使得第一出射光束与第二出射光束抵消于相移掩模板下方的晶圆表面上的暗区图案处，以修正暗区图案，使得在晶圆表面形成的暗区图案的条纹宽度一致，提高了晶圆表面的光刻图形的图像分辨率。本发明还提供了一种相移掩模光刻设备以及一种相移掩模板的制作方法，具有上述技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种相移掩模板，还涉及一种相移掩模光刻设备，以及一种相移掩模板的制作方法。
背景技术
随着大规模集成电路技术、设备和产品的不断发展，要求愈来愈高的光刻分辨率，使用更大的芯片和硅片尺寸。光刻技术的基本思想是在硅片表面上光强度由各个透光孔衍射的波的组合确定，图形特征尺寸，离焦量对象衬比、光强度、分辨率和图像质量有重要影响。
相移掩模技术(Phase Shift Mask,PSM)可以使衬比改善，其原理是通过掩模板上掩膜图形的相邻透光区的光束，即通过不带相移层区的光束和通过带相移层区光束之间产生180度相位差，使得硅片表面上相邻图形之间因相消干涉使暗区光强减弱，由能量守恒定律可知，势必使图形亮区象增强，使象强度分布衬比提高，实现了同一光学系统下的倍增分辨率的提高，改善了边缘陡度和曝光量宽容度。然而，当前光通过不带相移层区的光束和通过带相移层区光束叠加之后，硅片表面掩膜板定义的光刻图形如图1所示，在两个波峰之间的斜坡部分变窄，这是由于两束出射光的衍射导致，硅片上形成的图像分辨率减弱。
因此，如何提高硅片表面光刻图形均匀分布，进而提高图像分辨率是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种相移掩模板、一种相移掩模光刻设备以及一种相移掩模板的制作方法，以克服或缓解背景技术中存在的一个或者更多个问题，至少提供一种有益的选择。
作为本发明的一个方面，提供一种相移掩模板，包括：
不透光的图案覆盖的不透光区；及
未被所述图案覆盖的多个第一透光区和第二透光区，所述不透光区形成于所述第一透光区和所述第二透光区之间，且所述第一透光区和所述第二透光区交替分布；
其中，透过所述第一透光区的第一出射光束与透过所述第二透光区的第二出射光束之间具有180度的相位差，使得所述第一出射光束与所述第二出射光束抵消于所述相移掩模板下方的晶圆表面上的暗区图案处，以修正所述暗区图案，所述暗区图案与所述不透光区对准。
优选的，在上述相移掩模板中，修正后的所述暗区图案包括具有条纹宽度的多个波浪条状图案，所述条纹宽度的范围包括40nm-50nm。
优选的，在上述相移掩模板中，所述第一透光区和所述第二透光区均由透光基板形成，所述透光基板的厚度大于等于所述第一透光区的第一厚度，所述第一透光区的第一厚度大于所述第二透光区的第二厚度，且所述第一厚度与所述第二厚度之间形成预设厚度差。
优选的，在上述相移掩模板中，所述第一透光区和所述第二透光区均通过刻蚀所述透光基板形成。
优选的，在上述相移掩模板中，所述预设厚度差的范围包括170nm-173nm。
优选的，在上述相移掩模板中，所述不透光的图案形成于所述透光基板表面，所述不透光的图案由遮光膜构成。
优选的，在上述相移掩模板中，所述遮光膜包括铬膜。
本发明还提供了一种相移掩模光刻设备，包括：
如权利要求1所述的相移掩模板；
位于所述相移掩模板上方的光源，用于产生相位相同的第一入射光和第二入射光；以及
设置于所述相移掩模板下方的晶圆；
其中，所述第一入射光透过所述相移掩模板上的所述第一透光区形成第一出射光，所述第二入射光透过所述第二透光区形成第二出射光，其中，所述第一出射光与所述第二出射光的相位差为180度；使得所述晶圆表面相应区域的光刻胶曝光，形成掩模图案，所述掩模图案对准于所述不透光区且相对于所述不透光区的图案具有相位差抵消的图形修正。
优选的，在上述相移掩模光刻设备中，所述第一入射光经过所述第一透光区的光程为s1，所述第一入射光在所述第一透光区的光速为v1，所述第二入射光经过所述第二透光区的光程为s2，所述第二入射光在所述第二透光区的光速为v2，所述预设厚度差c为光在真空中的光速。
优选的，在上述相移掩模光刻设备中，所述第一入射光与所述第二入射光的波长均包括193nm，所述预设厚度差大于170nm。
本发明还提供了一种相移掩模板的制作方法，包括：
提供一透光基板；
在所述透光基板表面依次形成遮光膜和图案化的光刻胶，所述遮光膜包括不透光材质；
根据所述图案化的光刻胶对所述遮光膜进行刻蚀，形成所述图案覆盖的不透光区和未被所述图案覆盖的全透光区，且所述不透光区和所述全透光区交替分布；
去除所述光刻胶，并对所述全透光区的表面进行处理，以形成具有第一厚度的第一透光区和具有第二厚度的第二透光区，其中所述不透光区设置在所述第一透光区和所述第二透光区之间，且所述第一透光区和所述第二透光区交替分布；
其中，透过所述第一透光区的光束与透过所述第二透光区的光束之间具有180度的相位差。
优选的，在上述相移掩模板的制作方法中，对所述透光区的表面进行处理，包括：
在所述透光区的表面交替形成光刻胶和遮光膜，对表面形成有所述光刻胶的透光区进行刻蚀，形成第一透光区和第二透光区；
其中，所述第一透光区的基板厚度与所述第二透光区的基板厚度之间形成预设厚度差。
优选的，在上述相移掩模板的制作方法中，所述预设高度差的范围包括170nm-173nm。
优选的，在上述相移掩模板的制作方法中，所述遮光膜包括铬膜。
本发明采用上述技术方案，具有如下优点：本方案中，提供了一种相移掩模板，相比现有技术去掉了相移层的制备，而将透光区分为不透光区两侧分别相邻的第一透光区和第二透光区，且第一透光区和第二透光区交替分布，由于第一透光区的入射光表面与第二透光区的入射光表面之间具有预设高度差，分别通过第一透光区和第二透光区后的两条光束之间形成180度的相位差，使得第一出射光束与第二出射光束抵消于相移掩模板下方的晶圆表面上的暗区图案处，以修正暗区图案，使得在晶圆表面形成的暗区图案的条纹宽度一致，提高了晶圆表面的光刻图形的图像分辨率。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1绘示本发明实施例提供的现有技术中晶圆表面光刻图形软件模拟图。
图2绘示本发明实施例提供的利用相移掩膜板得到晶圆表面光刻图形软件模拟图。
图3绘示本发明实施例提供的相移掩模板的制作方法流程示意图。
图4绘示本发明实施例提供的透光基板上表面形成遮光膜和光刻胶的示意图。
图5绘示本发明实施例提供的光刻胶的曝光形成光刻图案的示意图。
图6绘示本发明实施例提供的根据光刻图案刻蚀遮光膜的示意图。
图7绘示本发明实施例提供的去除多余光刻胶的示意图。
图8绘示本发明实施例提供的相移掩模板结构示意图。
图9绘示本发明实施例提供的利用相移掩膜板得到晶圆表面光刻图形结构示意图。
图10绘示本发明实施例提供的相移掩模光刻设备结构示意图。
附图说明：
10-透光基板；
20-遮光膜；21-图案化的遮光膜；
30-光刻胶层；31-图案化的光刻胶；
40-不透光区；41-透光区；
51-第一透光区；52-第二透光区；
100-光源；200-相移掩模板；300-晶圆。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例一
在一种具体的实施方式中，如图8所示，提供了一种相移掩模板，包括不透光的图案覆盖的不透光区40、及未被图案覆盖的多个第一透光区51以及第二透光区52。
不透光区40形成于第一透光区51和第二透光区52之间，且第一透光区51和第二透光区52交替分布，透过第一透光区51的第一出射光束与透过第二透光区52的第二出射光束之间具有180度的相位差，使得第一出射光束与第二出射光束抵消于相移掩模板下方的晶圆表面上的暗区图案处，以修正暗区图案，暗区图案与不透光区40对准。
本实施方式中，当制作交替相移掩模板以及类似的相移掩模板时，优选的处理方式是对与不透光区40其一侧相邻的透光区进行刻蚀形成第一透光区51，与不透光区40的另一侧相邻的透光区则不做任何处理，形成第二透光区52，当然，实施方式包括但不限于上述一种处理方式，也可以蒸镀一定厚度的膜形成第一透光区，膜的材料应当与透光基板10的材质相同，与不透光区40的另一侧相邻的透光区则不做任何处理，形成第二透光区，只要保证第一透光区与第二透光区之间形成预设厚度差即可，均在本发明的保护范围内。形成的第一透光区51和第二透光区52交替分布，分别通过第一透光区51和第二透光区52后的两条光束之间形成180度的相位差，能够完全消除出射光束形成的衍射，进而提高了照射在晶圆300表面形成的图案清晰度。
在上述相移掩模板的基础上，修正后的所述暗区图案包括具有条纹宽度的多个波浪条状图案，所述条纹宽度的范围包括40nm-50nm。
通过本方案提供的相移掩模板得到的晶圆300表面的图案如图2和图9所示，修正后的暗区图案中波峰与波谷之间的条纹宽度并没有变窄，而是与波峰条纹宽度或波谷条纹宽度趋于一致，根据提高了图案清晰度。其中，条纹宽度的范围包括40nm-50nm，当然，包括但不限于上述宽度范围，根据实际情况进行适应性调整。
在上述相移掩模板的基础上，第一透光区51和第二透光区52均由透光基板10形成，透光基板10的厚度大于等于第一透光区51的第一厚度，第一透光区的第一厚度大于第二透光区52的第二厚度，且第一厚度与第二厚度之间形成预设厚度差。
在本实施方式中，并不需要在透光区额外增加移相器来满足出射光形成相位差，而是通过直接在透光基板上对透光区进行刻蚀，实现不同透光区形成预设厚度差，改变了光程的方法使得出射光之间形成180度的相位差，在不引入额外设备的前体下实现本实施方式的目的，降低成本。
在上述相移掩模板的基础上，第一透光区51和第二透光区52均通过刻蚀透光基板10形成。
在本实施例中，对第一透光区51的入射光表面或第二透光区52的入射光表面刻蚀，当然，还可以从出射光表面刻蚀，只要保证这两个透光区之间形成预设厚度差即可，均在本实施方式的保护范围内。
在上述相移掩模板200的基础上，预设厚度差的范围包括170nm-173nm。
本实施方式中，最佳的预设厚度差的范围包括170nm-173nm，但不限于上述范围，根据实际情况，做相应的调整，均在本发明的保护范围内。
在上述相移掩模板的基础上，不透光的图案形成于透光基板10表面，不透光的图案由遮光膜20构成。
本实施方式中，当制作交替相移掩模板时，不透光的图案包括间隔一定宽度的条纹，条纹由遮光膜20构成，形成不透光区40，条纹之间的间隔形成透光区。
优选的，遮光膜20包括铬膜。
在本实施方式中，遮光膜20优选铬膜，当然，还可以包括如铬钼(MoCr)或者从氧(O)、氮(N)和碳(C)中选择的一个或多个组成的化合物，例如，MoCrO、MoCrN、MoCrC、MoCrCN、MoCrCO、MoCrCON、CrO、CrN、CrC、CrCN、CrCO和CrCON等，以及其它类型的遮光膜20，均在保护范围内。
实施例二
在另一种具体实施方式中，提供了一种相移掩模光刻设备，如图10所示，包括：实施例一所述的相移掩模板200、位于相移掩模板200上方的光源100用于产生相位相同的第一入射光和第二入射光；以及设置于所述相移掩模板200下方的晶圆300。
光源100用于产生相位相同的第一入射光和第二入射光；第一入射光透过相移掩模板200上的第一透光区形成第一出射光，第二入射光透过第二透光区形成第二出射光，第一出射光与第二出射光的相位差为180度，使得晶圆300表面相应区域的光刻胶曝光，形成掩模图案，掩模图案对准于不透光区40且相对于不透光区40的图案具有相位差抵消的图形修正。
在上述相移掩模光刻设备中，第一入射光经过第一透光区51的光程为s1，第一入射光在第一透光区51的光速为v1，第二入射光经过第二透光区52的光程为s2，第二入射光在第二透光区52的光速为v2，预设厚度差c为光在真空中的光速。
在上述相移掩模光刻设备中，第一入射光与第二入射光的波长均包括193nm，预设厚度差大于170nm。
其中，预设厚度差的取值范围取决于入射光的波长以及透光区的材质，因此，根据不同的入射光波长以及透光区的材质，来确定第一透光区51和第二透光区52形成的预设厚度差，均在本实施方式的保护范围。
实施例三
在另一种具体的实施方式中，提供一种相移掩模板的制作方法，流程图如图3所示，包括：
步骤S01：提供一透光基板10。
如图4所示，透光基板10可包括石英玻璃，还可包括其它可全透光的基板，均在保护范围内。
步骤S02：在透光基板10表面依次形成遮光膜20和图案化的光刻胶31，遮光膜20包括不透光材质。
如图4所示，在透光基板10上覆盖一定厚度的遮光膜20，在遮光膜20表面覆盖一定厚度的光刻胶层30。如图5所示，通过曝光，形成图案化的光刻胶31，以保证按照曝光图案对遮光膜20进行刻蚀。
步骤S03：如图5所示，根据图案化的光刻胶31对遮光膜20进行刻蚀。如图6所示，刻蚀后形成图案化的遮光膜21，同时暴露出透光基板10表面，形成未被图案覆盖的透光区41。如图7所示，去掉图案化的光刻胶31之后，形成不透光区40和透光区41间隔交替分布。
步骤S04：如图8所示，去除图案化的光刻胶31，对透光区41的表面进行处理，以形成具有第一厚度的第一透光区51和具有第二厚度的第二透光区52，其中不透光区40形成于第一透光区51和第二透光区52之间，且第一透光区51和第二透光区52交替分布；其中，透过第一透光区51的光束与透过第二透光区52的光束之间具有180度的相位差。
在上述相移掩模板的制作方法的基础上，对透光区41的表面进行处理，包括：
在透光区41的表面交替形成光刻胶和遮光膜，对表面形成有光刻胶的透光区进行刻蚀，形成第一透光区51和第二透光区52；其中，第一透光区51的基板厚度与第二透光区52的基板厚度之间形成预设厚度差。
在上述相移掩模板200的制作方法的基础上，预设厚度差的范围包括170nm-173nm。
在上述相移掩模板200的制作方法的基础上，遮光膜20包括铬膜。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种相移掩模板，其特征在于，包括：
不透光的图案覆盖的不透光区；及
未被所述图案覆盖的多个第一透光区和第二透光区，所述不透光区形成于所述第一透光区和所述第二透光区之间，且所述第一透光区和所述第二透光区交替分布；
其中，透过所述第一透光区的第一出射光束与透过所述第二透光区的第二出射光束之间具有180度的相位差，使得所述第一出射光束与所述第二出射光束抵消于所述相移掩模板下方的晶圆表面上的暗区图案处，以修正所述暗区图案，所述暗区图案与所述不透光区对准。
2.如权利要求1所述的相移掩模板，其特征在于，修正后的所述暗区图案包括具有条纹宽度的多个波浪条状图案，所述条纹宽度的范围包括40nm-50nm。
3.如权利要求1所述的相移掩模板，其特征在于，所述第一透光区和所述第二透光区均由透光基板形成，所述透光基板的厚度大于等于所述第一透光区的第一厚度，所述第一透光区的第一厚度大于所述第二透光区的第二厚度，且所述第一厚度与所述第二厚度之间形成预设厚度差。
4.如权利要求3所述的相移掩模板，其特征在于，所述第二透光区均通过刻蚀所述透光基板形成。
5.如权利要求3所述的相移掩模板，其特征在于，所述预设厚度差的范围包括170nm-173nm。
6.如权利要求1所述的相移掩模板，其特征在于，所述不透光的图案形成于所述透光基板表面，所述不透光的图案由遮光膜构成。
7.如权利要求6所述的相移掩模板，其特征在于，所述遮光膜包括铬膜。
8.一种相移掩模光刻设备，其特征在于，包括：
如权利要求1所述的相移掩模板；
位于所述相移掩模板上方的光源，用于产生相位相同的第一入射光和第二入射光；以及
设置于所述相移掩模板下方的晶圆；
其中，所述第一入射光透过所述相移掩模板上的所述第一透光区形成第一出射光，所述第二入射光透过所述第二透光区形成第二出射光，其中，所述第一出射光与所述第二出射光的相位差为180度，使得所述晶圆表面相应区域的光刻胶曝光，形成掩模图案，所述掩模图案对准于所述不透光区且相对于所述不透光区的图案具有相位差抵消的图形修正。
9.如权利要求8所述的相移掩模光刻设备，其特征在于，所述第一入射光经过所述第一透光区的光程为s1，所述第一入射光在所述第一透光区的光速为v1，所述第二入射光经过所述第二透光区的光程为s2，所述第二入射光在所述第二透光区的光速为v2，所述预设厚度差c为光在真空中的光速。
10.如权利要求9所述的相移掩模光刻设备，其特征在于，所述第一入射光与所述第二入射光的波长均包括193nm，所述预设厚度差大于170nm。
11.一种相移掩模板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一透光基板；
在所述透光基板表面依次形成遮光膜和图案化的光刻胶，所述遮光膜包括不透光材质；
根据所述图案化的光刻胶对所述遮光膜进行刻蚀，形成所述图案覆盖的不透光区和未被所述图案覆盖的透光区，且所述不透光区和所述透光区交替分布；
去除所述光刻胶，并对所述透光区的表面进行处理，以形成具有第一厚度的第一透光区和具有第二厚度的第二透光区，其中所述不透光区形成于所述第一透光区和所述第二透光区之间，且所述第一透光区和所述第二透光区交替分布；
其中，透过所述第一透光区的光束与透过所述第二透光区的光束之间具有180度的相位差。
12.如权利要求11所述的相移掩模板的制作方法，其特征在于，对所述透光区的表面进行处理，包括：
在所述透光区的表面交替形成光刻胶和遮光膜，对表面形成有所述光刻胶的透光区进行刻蚀，形成第一透光区和第二透光区；
其中，所述第一透光区的基板厚度与所述第二透光区的基板厚度之间形成预设厚度差。
13.如权利要求12所述的相移掩模板的制作方法，其特征在于，所述预设厚度差的范围包括170nm-173nm。
14.如权利要求11所述的相移掩模板的制作方法，其特征在于，所述遮光膜包括铬膜。
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