CN113296352B - 应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及光刻工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及半导体光刻工艺，所述掩膜图形包括一图案，所述图案包括间隔排布的透光区和遮光区，所述图案具有由所述透光区的端部及所述遮光区的端部共同形成的边界，在所述边界处，设置有边缘透光区。采用本发明的掩膜图案可在晶圆上形成边缘光滑的图案，所述图案边缘的粗糙度低，满足设计要求，进而提高产品质量及良率。

Description

应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及光刻工艺方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及光刻工艺方法。
背景技术
随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，因此，半导体工艺的精度也变得更加重要。在半导体工艺制造过程中，一个重要的工艺环节就是光刻工艺(photography)，光刻工艺主要是将掩膜版上的掩膜图形转移到晶圆上，之后方可进行后续其他工艺过程，完成整个半导体器件的制作。因此，光刻工艺的质量将直接影响着最终形成的半导体器件的性能。
目前，掩膜版上的掩膜图形转移到晶圆上形成的图形，其边缘不光滑，粗糙度较大，这影响了半导体器件的性能。例如，若通过掩膜版的掩膜图形转移到晶圆上形成半导体工艺中的对准图形，如果对准图形边缘粗糙度较大，则可能会导致后续制程中叠对不准确，降低产品质量及良率。
因此，降低掩膜版上的掩膜图形转移到晶圆上形成的图形的粗糙度，成为目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及光刻工艺方法，其能够在晶圆上形成边缘光滑的图形，降低图形边缘的粗糙度。
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形，其包括一图案，所述图案包括间隔排布的透光区和遮光区，所述图案具有由所述透光区的端部及所述遮光区的端部共同形成的边界，在所述边界处，设置有边缘透光区。
进一步，所述边缘透光区沿所述边界内侧延伸。
进一步，所述边缘透光区的两端与位于所述边界两端的所述透光区连接。
进一步，所述边缘透光区与延伸至该边界处的所述透光区连通。
进一步，所述边缘透光区的外侧为所述图案位于所述边界处的界线。
进一步，所述透光区和所述边缘透光区的透射率相同。
进一步，所述透光区和所述遮光区处于不同的平面上。
进一步，所述遮光区的透射率为6％或30％。
进一步，所述图案为对准记号。
本发明还提供一种光刻工艺方法，其采用如上所述的掩膜图形。
本发明的优点在于，在所述边界处，通过设置所述边缘透光区使得所述透光区及所述遮光区的透射率差别减小，透射率均匀分布，能够使通过所述边缘透光区入射至晶圆上的对应区域的光能量均匀分布，从而可在晶圆上形成边缘光滑的图形，所述图形边缘的粗糙度低，满足设计要求，进而提高产品质量及良率。
附图说明
图1是现有的掩膜图形的示意图及其转移到晶圆上形成的最终图形，其中(a)为掩膜图形，(b)为在晶圆上形成的图形；
图2是本发明应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形的第一具体实施方式的结构示意图，其中(a)为掩膜图形，(b)为在晶圆上形成的图形；
图3是本发明应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形的第二具体实施方式的结构示意图，其中(a)为掩膜图形，(b)为在晶圆上形成的图形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形及光刻工艺方法的具体实施方式做详细说明。为了清楚描述技术方案，附图中的结构均被适当放大。
图1是现有的掩膜图形的示意图及其转移到晶圆上形成的最终图形，其中(a)为掩膜图形，(b)为晶圆上形成的图形。请参阅图1，所述掩膜图形10包括透光区100及遮光区101，透光区100与遮光区101间隔排列。所述掩膜图形10转移到晶圆上形成晶圆上的图形11。
掩膜图形10的边界的构成包括两种形式，一种形式是透光区的侧边构成所述边界(如图1中箭头A指示的边界)；另一种形式是透光区100的端部及遮光区101的端部交替排列构成所述边界(如图1中箭头B指示的边界)。发明人发现，掩膜图形10中箭头A所指示的图形边界，其转移到晶圆上形成的晶圆上的图形11的边界(如图1中箭头C指示的边界)光滑，粗糙度满足需求，而掩膜图形10中箭头B所指示的图形边界，其转移到晶圆上形成的晶圆上的图形11的边界(如图1中箭头D指示的边界)不光滑，粗糙度大，这影响了半导体器件的性能。
发明人研究发现，造成上述现象的原因在于，在透光区100的端部及遮光区101的端部交替排列构成所述边界处，透光区100与遮光区101透射率存在差异，在进行曝光工艺时，导致该边界处光能量分布不均匀，则形成在晶圆上的图形11的对应边界处，透光区100对应的区域的图形边缘外延，而遮光区101对应的区域的图形边缘内收，导致形成的边界不光滑，粗糙度高。
鉴于上述原因，本发明提供一种掩膜图形，其能够克服上述缺陷，从而在晶圆上获得边缘粗糙度符合要求的图形。
图2是本发明应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形的第一具体实施方式的结构示意图，其中(a)为掩膜图形，(b)为在晶圆上形成的图形。请参阅图2，所述掩膜图形包括至少一图案20。其中，所述图案20能够在晶圆上形成一个与其具有相同形状的独立的图案21。例如，若所述图案20的形状为一矩形，则其能够在晶圆上形成矩形的图案21；若所述图案20的形状为一三角形，则其在晶圆上形成三角形的图案。在本具体实施方式中，所述图案20为矩形，则其在所述晶圆上形成矩形图案。在本发明另一具体实施方式中(请参阅图3)，所述图案20的形状不规则，则其在所述晶圆上形成同样不规则的图案21。
其中，在本具体实施方式中，仅示意性绘示一个图案20，在本发明其他具体实施方式中，也可以设置多个所述图形组20，这取决于需要在晶圆上形成的图案的个数要求。
所述图案20包括至少一透光区200和至少一遮光区201，所述透光区200和所述遮光区201间隔排列。在本具体实施方式中，所述图案20包括多个透光区200及多个遮光区201。所述图案20具有至少一由所述透光区200的端部及所述遮光区201的端部共同形成的边界。在本具体实施方式中，所述图案20为矩形，其具有两个由所述透光区200的端部及所述遮光区201的端部共同形成的边界210，该两个边界210相对设置。所述图案20的另外两个边界211由透光区200的外侧构成，该两个边界211相对设置。
在由所述透光区200的端部及所述遮光区201的端部共同形成的边界210处，设置有一边缘透光区220，所述边缘透光区220能够改变边界区210的光透射率，使该区域的透射率均匀分布。具体地说，所述边缘透光区220替代所述透光区200及所述遮光区201作为所述图案20的新的边界，即所述边缘透光区220的外侧轮廓为所述图案20位于所述边界210处的轮廓，其能够使该处边界210处的透射率均匀分布，以使得通过所述边缘透光区220入射至晶圆上的光能量均匀分布，从而使得在晶圆上形成的图案21的边缘光滑，粗糙度低，满足设计要求，进而提高产品质量及良率。
在本发明中，在所述边界210处，通过设置所述边缘透光区220使得所述透光区200及所述遮光区201的透射率差别减小，透射率均匀分布，从而能够使通过所述边缘透光区220入射至晶圆上的对应区域的光能量均匀分布，进而可在晶圆上形成边缘光滑的图形。
进一步，所述边缘透光区220的两端与位于所述边界210两端的所述透光区200连接。具体地说，在本具体实施方式中，所述边缘透光区220的两端与构成矩形形状的侧边的两个透光区200连接，以勾勒出所述图案20的完整边界。
进一步，所述透光区200和所述遮光区201处于不同的平面上。具体地说，所述掩膜图形可通过沉积或者刻蚀的方法形成在掩膜版上，则根据形成方法的不同，所述透光区200可能是一个凹槽，所述遮光区201则可能是凹槽上表面的一个平面；或者所述遮光区201可能是一个凹槽，所述透光区200则可能是凹槽上表面的一个平面，所述透光区200与所述遮光区201不在同一平面内。
进一步，所述透光区200和所述边缘透光区220的透射率相同，两者可采用同一道工艺形成。例如，两者的透射率均为100％，两者采用同一道工艺形成。所述透光区200和所述边缘透光区220完全透光，以提高光能量的利用率。进一步，所述遮光区201的透射率可为6％或者30％，其为透射率不同的两种掩膜。
形成所述边缘透光区220的一种方法可以是：在所述边界210处，采用透光材料替换所述遮光区201，所述透光材料的透射率大于所述遮光区201的透射率，则所述透光区200与所述透光材料共同形成所述边缘透光区220。进一步，所述边缘透光区220与延伸至该边界处的所述透光区200连通，以避免在所述晶圆上形成的图案21发生变形。
进一步，所述边缘透光区220沿所述边界210内侧延伸，也就是说，所述边缘透光区220覆盖所述透光区200的端部，所述边缘透光区220的外侧作为所述图案20的边界界线。
形成所述边缘透光区220的另一种方法可以是：在所述边界210处，去除所述遮光区201，并采用一透光材料覆盖所述透光区200及去除所述遮光区201后暴露的区域，形成所述边缘透光区220。具体地说，可在制作光掩膜版时，在所述边界210处，缩短所述遮光区201的长度，预留出制作所述边缘透光区220的区域，将透光材料采用覆盖在预留区域及其对应的主透光区，从而形成所述边缘透光区220。在该种方法中，所述边缘透光区220沿所述边界210内侧延伸。
其中，所述边缘透光区220的宽度，取决于光刻制程的参数，例如，光刻制程的下货值(dose/DOF)。
进一步，所述图案20为对准记号，其在所述晶圆上形成的图案21为对准标记，所述对准标记在半导体工艺方法的各个步骤中作为对准图形。
在本发明第一具体实施方式中，所述图案20的形状为规则的矩形。本发明还提供一第二具体实施方式，其与第一具体实施方式的区别在于，所述图案20为不规则图形。图3是本发明应用于半导体光刻工艺中的掩膜图形的第二具体实施方式的结构示意图，其中(a)为掩膜图案，(b)为在晶圆上形成的图案。请参阅图3，在所述图案20的每一个由透光区200的端部及遮光区201的端部形成的边界处均具有一边缘透光区220，所述边缘透光区220的外侧轮廓的形状与所述图案20需要在晶圆上形成的图案21的轮廓形状相同。在进行曝光工艺时，所述边缘透光区220能够使该边界处光能量均匀分布，从而避免在晶圆上形成的图案的边缘不光滑，使得其粗糙度满足要求，提高产品质量及良率。
本发明还提供一种光刻工艺方法，其采用上述的掩膜版。具体地说，在进行光刻时，采用上述的掩膜版作为掩膜置于晶圆上方，光自所述掩膜版的另一侧穿过所述掩膜版入射至所述晶圆，进行曝光，从而在所述晶圆上形成曝光图案。
所述边缘透光区能够改善该边界处的透射率，减小所述边界处的透光区与遮光区的透射率差别过大的问题，使所述边缘透光区对应的晶圆区域上的光能量均匀分布，从而使得在所述晶圆上形成的图形的边缘光滑，粗糙度小，满足设计要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于半导体光刻工艺中的掩模图形，其特征在于，包括一图案，所述图案包括间隔排布的透光区和遮光区，所述透光区和所述遮光区处于不同的平面上，所述图案具有由所述透光区的端部及所述遮光区的端部共同形成的边界，在所述边界处，设置有边缘透光区，所述图案能够在晶圆上形成一个与其具有相同形状的独立图案；所述边缘透光区与延伸至该边界处的所述透光区连通，以避免在所述晶圆上形成的图案发生变形。
2.根据权利要求1所述的掩膜图形，其特征在于，所述边缘透光区沿所述边界内侧延伸。
3.根据权利要求2所述的掩膜图形，其特征在于，所述边缘透光区的两端与位于所述边界两端的所述透光区连接。
4.根据权利要求1所述的掩膜图形，其特征在于，所述边缘透光区的外侧为所述图案位于所述边界处的界线。
5.根据权利要求1所述的掩膜图形，其特征在于，所述透光区和所述边缘透光区的透射率相同。
6.根据权利要求1所述的掩膜图形，其特征在于，所述遮光区的透射率为6％或30％。
7.根据权利要求1所述的掩膜图形，其特征在于，所述图案为对准记号。
8.一种光刻工艺方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的掩模图形。
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