CN1147098A - 相移掩模 - Google Patents

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Abstract

一种相移掩模，在相应于大圆晶片的划片线区域内具有微调型或盒套式图形，容许大圆晶体工艺处理期间精确检测光屏蔽图形和相移膜图形之间的交叠程度，从而使产品的合格率和可靠性得以改进很多。

Description

相移掩模
本发明一般涉及一种相移掩模，尤其涉及一种微调或盒套式图形类的相移掩模，可使光屏蔽图形和相移膜图形之间接交叠程度得以精确检测，从而改进产品的合格率和可靠性。
按照近年来半导体器件中简单化、薄型化、轻便化和密集化的趋势，诸如晶体管和电容器等单个器件的尺寸应连同导线间距一起加以缩小。由于半导体器件中拓扑图形的增加，加速了图形的精细度。
一种典型的用来在曝光步骤中形成光敏膜图形的曝光掩模通过在石英衬底上涂覆诸如铬或铝一类光屏蔽膜，并借助离子束刻蚀加以制作。然而，用此典型掩模来形成比光分辨率小的精细图形是困难的，的确，利用现有的光刻技术曝光设备，例如G线(436纳米)或I线(365纳米)分步重复机来获得宽率为0.5微米或更窄的精细图形实际上是不可能的。
此外，诸如64兆的动态随机存取存储器一类极高集成度的半导体器件需要宽度小于0.5微米的精细图形。已做过各种努力来满足这样的要求。在开发高集成度半导体器件的一次尝试中，发明了相移掩模。事实上，完全由相移掩模来实现超精细的图形。
相移掩模大致由光屏蔽图形和相移膜图形组成。此相移膜起到的180°或90°的角度变换入射光束的作用。将这样的相移掩模设计成使得曝光步骤中照到大圆晶片上光的振幅保持不变并把穿过相移图形一条线的光束与穿过毗邻此线的另一条线的光束之间由干涉引起的曝光影响减到最小，从而提高光敏膜图形的分辨率。
为了提高照射到光敏膜上的反差，相移膜厚如此调整，以便变换光的相位160°到200°角度。例如，当入射光束是G线或I线且相移材料是旋涂在玻璃上(以后称作“SOG”)的氧化物或氮化物时，相移膜的厚度波动在3,400到4,000。这样的相移掩模甚至当使用常规的光敏和曝光装置时也容许图形的线条具有0.5微米或更小的宽度。
现在，为了更好地理解本发明的背景，将结合图1至图3对通常的重复相移掩模进行描述。
首先，参考图1，那里显示有空间频率调制相移掩模的常规例子。正如此图所示，把在石英衬底1上形成的多个光屏蔽图形2排列成使每一个图形有预定的宽度，彼此均匀地间隔开，且由铬作成。多个相移膜图形3也在位于光屏蔽图形2之间的每隔一个间距处形成。
图2示出空间频率调制相移掩模的另一例子。如图2所示，相移膜3在石英衬底1上形成。多个光屏蔽图形2则在相移膜图形上形成，排列成使每个图形有预定的宽度，且均匀地间隔开。可将相应于光屏蔽膜之间间距处的相移膜图形的每隔一个间距的区域加以去除。这样就相应地露出石英衬底1。
参考图3，那里还有相移掩模的另一个例子。它设计成依据通过去除相应于光屏蔽膜图形之间的间距处石英衬底1的每一其它部分到一预定深度的石英衬底的厚度来变换光的相位。
在相移掩模中，光屏蔽膜图形大体上这样来形成以便与相移膜图形有某种程度的交叠。由于此交叠度是影响相移掩膜特性，例如分辨率和焦深的重要因素，因此，在其后的大圆晶片处理之前必须确定此交叠度的精度。
然而没有分离装置，要确定常规相移掩模结构中交叠度的精度是困难的，因为穿过石英衬底和穿过光屏蔽膜图形的光线都显示出几乎同一的透射率。
因此，本发明的主要目的在于克服以前技术中碰到的上述缺点，并提供一具有微调或盒套式图形的相移掩模，容许大圆晶片处理期间能对光屏蔽图形和相移膜图形之间的交叠度准确进行检测。
按照本发明的一个方面，提供一相移掩模，包括：一在透光衬底的一部分形成、具有多个预定线条/间距的光屏蔽图形；多个显示出微调图形型上部和下部的相移模图形，而每个所述相移膜图形具有和所述光屏蔽图形间距相同的宽度，后者如此进行对准，俾使中央相移膜图形可与所述光屏蔽图形的中央间距完全交叠，且当所述相移膜图形更靠近光屏蔽图形的最外层时可使所述相移膜图形和所述光屏蔽图形的交叠区域变得更大。
根据本发明的另一个方面，提供一相移掩模，包括：一用以在石英衬底上限定矩形曝光区的光屏蔽图形；和一在所述限定的曝光区及屏蔽光内形成的具有多个相同间距的相移膜图形，所述的格栅间距(Grid Spaces)起到使穿过其中的光线相互干涉的作用。
通过参考附图详细描述本发明的最佳实施例，本发明的上述目的是和其他优点将变得更为明显，其中：
图1为显示常规重复相移掩模的剖面示意图；
图2为显示另一常规重复相移掩模的剖面示意图；
图3为显示出再一个常规重复相移掩模的剖面示意图；
图4为按本发明一实施例显示的相移掩模的平面示意图；
图5为依据本发明另一实施例显示的相移掩模的平面示意图；
图6是对应于大致通过图5A-A线所得距离而绘制的光强图；以及
图7示出采用图5的相移掩模而在半导体器件上形成光敏膜图形的剖面示意图。
最好参考一些附图来理解本发明最佳实施例的应用。
首先，参考图4，其中示出依据本发明一实施例的相移掩模。正如该图所示，具有预定线条/间距并由铬制成的光屏蔽膜图形2在透明衬底区1，例如在大圆晶体的划片线上形成，并由其宽度具有与光屏蔽图形2的间距相同的上部和下部相移膜图形3和3′加以局部复盖。
依据本发明，上部和下部相移膜图形3和3′由氧化物，氮化物或SOG构成的一族中选出的材料来形成其厚度控制在分别使入射光线的相位移动180°和90°的角度。相移膜图形3和3′之间的间距比光屏蔽图形2的间距宽0.025微米。同时，每一个相移膜图形3和3′均匀地分隔开，并如此来进行对准，俾使中央相移膜图形的线条可与光屏蔽图形2的间距完全交叠。相应地，相移膜图形3和3′与光屏蔽图形2的交叠区域随相移膜图形更接近于边缘而变大。
在具有这样一种微调图形的相移掩膜中，除光屏蔽膜图形外位于微调图形完全交叠区域的某些部分根据相移掩模的垂直位置而呈现出亮或暗。另一方面，由于光的相位被上部或下部相移膜图形的相位差在中途急剧加以改变而使微调图形并不完全交叠处呈现出黑的线条。
在依据本发明的一个实施例的相移掩模中，光屏蔽膜图形与相移膜图形的交叠度于是可以通过用肉眼或照相机检测黑线来加以测定。
现在参考图5，其中示出依据本发明另一实施例的相移掩模。如图5所示，此相移掩模包括：一矩形光屏蔽膜图形2，用来限定石英衬底1上相应于半导体器件划片线部分的曝光区域；以及一在曝光区域中形成的并具有多个有预定尺寸的相同格栅间距的相移膜图形3。
穿过相应于格栅间距的石英衬底1的光束与穿过相移膜图形3并改变了相位的另一光束发生干涉，因而，正如图6所示，光强接近于零，相反地，相应于曝光区域的相移膜图形以外的部分则显示出确定的光强。
图7示出一盒套式光敏膜图形，它使用图5的相移掩模使涂覆在半导体衬底6上的正光敏膜5进行曝光而加以制备。在此光敏膜图形中，光屏蔽膜图形2和相移膜图形3之间的交叠度通过用肉眼或照相机观测相应于相移膜图形3区域的位置来确定。如果光屏蔽膜图形2与相移薄膜3准确交叠，则在曝光区的中心就形成矩形光敏膜图形5。否则，形成的图形是斜的。
如前所述，本发明的相移掩模在相应于大圆晶片的划片线区域内具有一微调或盒套式图形，容许在大圆晶片工艺处理过程中精确地检测光屏蔽膜图形和相移膜图形之间的交叠度。因此，相移掩模能带来这样的优点，即产品的合格率和器件工作的可靠性得以改进很多。
对具有普通技能的那些人们，当他们阅读完以上的公开内容后将对其中所揭示的本发明的其它特点、优点及实施例非常明了。关于这方面，尽管本发明的特定实施例已经详细地加以说明，但在不违背所描述和权利要求的本发明的精神和范围的情况下可实现对这些实施例的变更和改进。

Claims (6)

1.一种相移掩模，其特征在于包括：
一在透光衬底的一部分上形成的、具有多个预定线条/间距的光屏蔽图形；多个示有微调图形型的上部和下部的相移膜图形，而每个所述相移膜图形具有与所述光屏蔽图形间距相同的宽度，且如此进行对准，俾使中央的相移膜图形可与所述光屏蔽图形的中央间距完全交叠，以及所述相移膜图形与所述光屏蔽图形的交叠区可随所述相移膜图形更接近于光屏蔽图形的最外层而变得更大。
2.如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于，所述光屏蔽图形和所述相移膜图形两者都在相应于半导体器件的划片线区域处形成。
3.如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于，所述的光屏蔽图形由铬膜形成。
4.如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于，所述上部相移膜图形和所述下部相移膜图形分别把光的相位改变180度和90度的角度。
5.一种相移掩模，其特征在于包括：一用来在石英衬底上限定距形曝光区域的光屏蔽图形；和一在所述限定的曝光区及屏蔽光内形成的具有多个相同间距的相移膜图形，所述格栅间距起到使穿过其中的光线相互干涉的作用。
6.如权利要求5所述的相移掩模，其特征在于，所述相移膜图形具有180度或90度的相移角。
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