CN1148265A - 半导体器件的曝光掩模及其制造方法 - Google Patents

半导体器件的曝光掩模及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于形成微细图形的曝光掩模，包括透明电极，在透明电极上形成的铬图形，和在发生绕射效应的铬图形的区域上形成的辅助图形。借助辅助图形，可防止由绕射效应而减小图形尺寸的现象出现。因此，可正确地形成具有预定尺寸的图形。各辅助图形具有条形，倒三角形或倒U形。

Description

半导体器件的曝光掩模及其制造方法
本发明涉及半导体器件的曝光掩模和制造该掩模的方法，特别涉及具有高精确度的掩模图形、能用于形成高集成度半导体器件的微细图形的曝光掩模和形成这种曝光掩模的方法。
在制造高集成度半导体器件时，一般用曝光刻蚀法在半导体衬底上形成图形，近来曝光刻蚀法已得到发展。然而，在这种情况下，随着半导体器件集成度的增加，图形具有更小的宽度。在图形具有凸或凹结构时进行的曝光过程中，由于光的折射、散射和干涉而发生绕射效应。
由于这种绕射效应，可使图形具有随着其宽度非均匀变化的长度。结果，半导体器件的产量和工作特性降低。
即使当其它实际上并未采用的方法，如X-射线摄谱法或电子束构图法，被用于形成预定图形时，也产生与在曝光刻蚀方法中相同的不能预知结果的绕射效应。
在这方面，减少或消除制造半导体器件中的绕射效应是非常重要的。
图1A和1B是示意图，分别展示制造用于形成半导体器件的微细图形的曝光掩模的常规方法。
按照该方法，如图1A所示，在石英衬底1上形成铬图形2，以形成曝光掩模。在所示的情况下，铬图形2设置有具有不同宽度的凸结构铬图形2。
然后，如图1B所示，利用曝光掩模，按照曝光和显影工艺，在半导体衬底3上形成感光膜图形4。
此时，产生随曝光掩模的凸结构宽度图形的长度非均匀地变化的绕射效应。结果，如区域5所示感光膜图形4的长度减小。参见图1B，可以发现：被减小的图形区域5的长度尺寸大于具有较大宽度的图形部分。
图2A和2B是示意图，分别展示按照上述常规方法形成的具有带非均匀微细线宽度的凸图形的曝光掩模。
在如图2A所示的情况下，形成具有凸结构的曝光掩模，该凸结构具有相应于产生最大绕射效应的图1B中的宽度的微细线宽度。通过在石英衬底11上形成铬图形12而形成曝光掩模。
然后，如图2B所示，利用曝光掩模，按照曝光和显影工艺，在半导体衬底13上形成感光膜图形14。
此时，如区域15所示的感光膜图形14的长度被减小。
当这种具有上述凸图形的曝光掩模被用于制造如晶体管之类半导体器件时，由于图形尺寸的变化，因此可使这些晶体管的特性变化。结果，半导体器件的工作特性劣化。
图3A和3B是示意图，分别展示按照上述常规方法形成的具有带非均匀微细线宽度的凸图形的另一曝光掩模。
此时，如图3A所示，形成具有凸结构的曝光掩模，该凸结构具有相应于产生高绕射效应的微细线宽度。通过在石英衬底21上形成铬图形22而形成曝光掩模。
然后，如图3B所示，利用曝光掩模，按照曝光和显影工艺，在半导体衬底23上形成感光膜图形24。
此时，如区域25所示的感光膜图形24的长度被减小。即按照图3A的方法用曝光掩模形成的感光膜图形24包括与图2B情形相似的图形减小现象，只是与图2B的形状反向。
从上述可知，常规的方法包括产生在形成高集成度半导体器件中的图形减小现象的绕射效应。结果，难以形成具有预定尺寸的图形。该常规方法使半导体器件的可靠性和产量降低。因此，形成曝光掩模的常规方法和用现有技术形成的曝光掩模并不适于制造高集成度的半导体器件。
所以，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，并提供一种能防止在进行曝光和显影工艺时产生绕射效应、从而形成预定图形的半导体器件的曝光掩模，以及形成曝光掩模的方法。
本发明的另一目的是提供一种能对半导体器件的可靠性和产量进行改进的半导体器件的曝光掩模，以及形成曝光掩模的方法。
按照本发明的一个方案，它提供一种用于形成微细图形的曝光掩模，包括：透明衬底；在所述透明衬底上形成的光屏蔽膜图形；和在产生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的该部分上形成辅助图形。
按照本发明的另一方案，它提供一种制造用于形成微细图形的曝光掩模的方法，包括以下步骤：制备透明衬底；在所述透明衬底上形成光屏蔽膜图形；和分别在产生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的部分上形成辅助图形。
根据参照附图对实施例进行的下列说明，本发明的其它的目的和方案将会明了。其中：
图1A和1B是示意图，分别展示形成曝光掩模和利用曝光掩模形成半导体器件的微细图形的曝光掩模的常规方法；
图2A和2B是示意图，分别展示按照上述常规方法形成的具有所设凸结构图形的曝光掩模和用曝光掩模形成的半导体器件的微细图形；
图3A和3B是示意图，分别展示按照上述常规方法形成的具有所设凹结构图形的曝光掩模和用曝光掩模形成的半导体器件的微细图形；微细线宽度的凸图形的另一曝光掩模。
图4A和4B是示意图，分别展示按照本发明第一实施例形成的曝光掩模和形成的半导体器件的微细图形；
图5是展示本发明第二实施例的用于形成半导体器件的微细图形的曝光掩模的示意图；
图6是展示本发明第三实施例的用于形成半导体器件微细图形的曝光掩模的示意图；和
图7A和7B是示意图，分别展示按照本发明第四实施例形成的曝光掩模和形成的半导体器件微细图形。
图4A和4B是示意图，分别展示按照本发明第一实施例形成的曝光掩模和形成的半导体器件的微细图形。
如图4A所示，曝光掩模设置有带微细线宽度凸结构的图形。曝光掩模包括石英衬底31和形成在石英衬底31上的铬图形32。通过在整个石英衬底31的上表面上形成感光膜(未示出)，使感光膜对编程设计的电子束曝光和使感光膜显影而形成铬图形32。
可用X-射线摄谱法形成铬图形32。
曝光掩模还包括辅助图形33。在产生绕射效应的铬图形32的部分形成辅助图形33。各辅助图形33构形为与铬图形32垂直的条。
图4B示出按照曝光和显影方法，用具有上述结构的的曝光掩模，在半导体衬底34上形成的感光膜图形35。
参见图4B，可发现不存在由于绕射效应现象而减小图形尺寸的现象，该现象存在于常规方法中。
图5和6是示意图，分别展示本发明第二实施例和第三实施例的曝光掩模。图5和6的曝光掩模不同于图4A的曝光掩模，其中它们的辅助图形的形状不同于图4A中的。
按照图5的实施例，铬图形42形成在英衬底41上作为遮光膜。在铬图形42的产生绕射效应的区域上还形成辅助图形43。各辅助图形43具有倒三角形。
通过在整个石英衬底41的上表面上形成感光膜(未示出)，使感光膜对编程设计的电子束曝光和使感光膜显影而形成铬图形42。可用X-射线摄谱法形成铬图形42。
如同第一实施例，该第二实施例也不存在由于绕射效应现象而减小图形尺寸的现象，该现象存在于常规方法中。
按照图6的实施例，在石英衬底51上，形成铬图形52作为遮光膜。在铬图形52的产生绕射效应的区域上还形成辅助图形53。各辅助图形53具有倒U形。
正如第一实施例，通过在整个石英衬底51的上表面上形成感光膜(未示出)，使感光膜对编程设计的电子束曝光和使感光膜显影而形成铬图形52。可用X-射线摄谱法形成铬图形52。
如同第一实施例，该实施例也不存在由于绕射效应现象而减小图形尺寸的现象，该现象存在于常规方法中。
另一方面，图7A和7B是示意图，分别示出按照本发明第四实施例形成的曝光掩模和形成的半导体器件微细图形。
如图7A所示，曝光掩模设置有带微细线宽度凹槽的图形。曝光掩模包括石英衬底61和形成在石英衬底61上的铬图形62。
曝光掩模还包括辅助图形63。在产生绕射效应的铬图形62的部分形成辅助图形63。
图7B示出用具有上述结构的曝光掩模，按照曝光和显影方法，在半导体衬底64上形成的感光膜图形65。
参见图7B，可发现不存在由于绕射效应现象而减小图形尺寸的现象，该现象存在于常规方法中。
虽然所示的各辅助图形63具有条形，但也可具有倒三角形或倒U形。
根据上述可知，本发明提供的曝光掩模包括形成在产生绕射效应的曝光掩模的区域的辅助图形，因而能够防止由绕射效应而减小图形的现象出现。因此，可正确地形成具有预定尺寸的图形。
由于本发明的曝光掩模能防止由绕射效应而减小图形的现象出现，因此，可获得对对半导体器件可靠性和产量的改进。因此，本发明的曝光掩模适于制造高集成度的半导体器件。
虽然为说明的目的已公开了本发明的最佳实施例，但本领域的技术人员将可进行各种改进、增加和替换，而不会偏离在所附权利要求书中所公开的本发明的范围和实质。

Claims (20)

1.一种用于形成微细图形的曝光掩模，包括：
透明衬底；
在所述透明衬底上形成的光屏蔽膜图形；和
在产生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的该部分上形成辅助图形。
2.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：所述的透明衬底由石英衬底组成。
3.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形是铬图形。
4.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形具有凸结构。
5.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形具有凹结构。
6.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：所述的辅助图形具有与所述光屏蔽膜图形垂直的条形。
7.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：各所述的辅助图形具有倒三角的形状。
8.根据权利要求1所述的曝光掩模，其特征在于：各所述的辅助图形具有在环绕发生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的相应部分的倒U的形状。
9.一种制造用于形成微细图形的曝光掩模的方法，包括以下步骤：
制备透明衬底；
在所述透明衬底上形成光屏蔽膜图形；和
分别在产生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的部分上形成辅助图形。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的透明衬底由石英衬底组成。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形是镀铬图形。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形具有凸结构。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的光屏蔽膜图形具有凹结构。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的辅助图形具有与所述光屏蔽膜图形垂直的条形。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：各所述的辅助图形具有倒三角的形状。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：各所述的辅助图形具有在环绕发生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的相应部分的倒U的形状。
17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：利用曝光腐蚀法进行形成所述光屏蔽膜图形的步骤。
18.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：按照利用电子束的曝光和显影工艺进行形成所述光屏蔽膜图形的步骤。
19.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：按照利用X-射线摄谱法的曝光和显影工艺进行形成所述光屏蔽膜图形的步骤。
20.一种形成微细图形的方法，包括以下步骤：
制备透明衬底；
在所述透明衬底上形成光屏蔽膜图形；
分别在产生绕射效应的所述光屏蔽膜图形的部分上形成辅助图形；
制备在其上形成感光膜的半导体衬底；和
利用所述的曝光掩模，按照曝光和显影工艺使所述的感光膜构成图形。
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