CN1828409A - 光刻掩模和用于生成光刻掩模的方法 - Google Patents
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Abstract
用于在衬底上对抗蚀剂层进行光刻制图的具有第一区域(50、52、54、56)以及第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)的光刻掩模，在第一区域中光刻掩模(14)具有不透明层，第二和第三区域在光刻掩模的光学厚度方面不同且在其中光刻掩模至少是半透明的。光刻掩模包括具有交替布置并且被第一区域(50)环绕的多个第二区域(62、64)和多个第三区域(72、74)的第一段(44)，用于以小于预定临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(34、36)。该光刻掩模还包括具有多个第三区域(70、76)的第二段(42、46)，每个第三区域都被第二区域环绕，该第二区域被多重连接的第一区域环绕，用于以大于预定临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(32、38)。
Description
本发明涉及用于光刻生成密集的并且隔离的接触孔的光刻掩模以及涉及特别适合用于生成这种光刻掩模的方法。
在微电子或微机械器件中，具有小的相互距离、特别是具有小于为光刻生成而使用的波长的距离的结构被称为密集结构。具有更大的相互距离的结构被称为半隔离或隔离结构。在微电子或微机械器件的制造中，此外由于成本原因，尽可能少的数目的工艺步骤是有利的。因此所希望的是，在同一个步骤中微光刻生成密集的、半隔离的以及隔离的结构。
可以密集地、半隔离或隔离地出现的结构的例子是用于连接不同布线平面或将布线平面与器件层连接的接触孔或通孔导体。典型地在同一个芯片上存在这样的区域，在这些区域中大量的接触孔存在于小面积上并且因此具有小的相互距离(密集结构)；并且存在其它区域，在这些区域中仅布置有少量的具有大的相互距离的接触孔。所希望的是，在一个平面内同时、即通过同一个光刻掩模的投影而生成所有接触孔。
密集结构传统地通过交替式相移掩模(altPSM；altPSM＝alternating Phase Mask)来生成。altPSM具有第一和第二区域，它们在其光学厚度方面这样有所区别，以致透射通过altPSM的第一区域的预定波长的光和透射通过相邻的第二区域的相同光源的光具有相位差，该相位差优选地是180°+/-60°。相邻的结构、例如接触孔、槽或其它点状或线状结构通过不同光学厚度的对应区域在光刻掩模上生成。在将光刻掩模投影到光致抗蚀剂上时，两个相邻的第一和第二区域之间的每个相位跳变都生成暗的图像区域或具有低光强的图像区域，相邻的结构通过该图像区域被明显分开。
半调相移掩模(HTPSM＝half tone phase shifting mask)被用于半密集或半隔离的以及隔离的结构，使用半调相移掩模(HTPSM＝half tone phase shifting mask)其在这些结构中第一和第二区域不仅在被所传输播的光的相位上方面，而且在其它们的透明度和或透射率方面有区别。
DE 100 01 119 A1描述了一种光刻掩模，它在这样的区中分别作为交替式相移掩模来构建，在这些区中相邻的透光区域的距离在至少一个空间方向上小于预给定的临界距离。在相邻的透光区域的距离大于临界距离的区中，相移掩模分别作为半调相移掩模或无铬的相移掩模来构建。
R.Schenker等人的文章“Alternating Phase Shift Masks forContact Patenting》(Optical mikrolithographie XVI，AnthonyYen，Editor，Proceedings of SPIE Vol.50/40(2003))提及了用于密集接触的交替式相位和用于半密集并且隔离的接触的相移辅助结构的组合使用。这些相移辅助结构由多个相间隔的透明表面构成，光以不同的相位透射通过这些表面，并且这些表面被光刻掩模的不透明的区域环绕。
EP 0 451 307 A1描述了在由石英构成的载体上利用由光吸收材料构成的掩模图案来制造相移掩模。载体的厚度在未布置有掩模图案的第一区域和第二区域中具有不同的厚度。为了制造，首先生成掩模图案。在未被覆盖的第二区域中，载体被蚀刻，以便减小其厚度。
所提及的出版物的技术具有特定的缺点，特别是例如在光刻掩模的光刻投影时在工艺窗口或允许的参数范围方面的限制。
此外，一般的以及基本的问题是具有所需的精度的、特别是例如具有所需的、不透明和透明区域的相对位置准确度的光刻掩模的制造。
本发明的任务在于，实现一种改进的光刻掩模以及用于生成光刻掩模、用于制造半导体器件以及用于生成用于光刻掩模的生成的数据集的改进方法。
该任务通过根据权利要求1的光刻掩模以及根据权利要求6、7、16和17的方法来解决。
本发明的优选的改进方案在从属权利要求中被定义。
本发明基于以下思想，即在同一个光刻掩模上设置用于密集结构的altPSM段以及必要时也设置用于半隔离和隔离结构的在不透明环境中具有180°相变的段(例如RIM段)。光刻掩模具有不透明的第一区域以及至少半透明的第二和第三区域，这些区域在光刻掩模的光学厚度方面有区别。在altPSM段中，光刻掩模具有多个第二区域和多个第三区域，它们被交替地布置并且被第一区域环绕。在RIM段中，光刻掩模具有RIM结构。RIM结构包括第三区域，该第三区域直接被第二区域环绕，该第二区域又被多重连接的第一区域环绕。环绕第三区域的第二区域优选地是多重连接的。
在此，交替的布置特别是意味着，在线性地密集地布置结构的情况下，这些结构交替地通过光刻掩模的第二和第三区域来生成。在平面地密集地布置结构的情况下，在两个相互基本上垂直的方向上分别交替地布置第二和第三区域，类似于棋盘的黑和白面积，然而相互间隔。第二和第三区域的交替的布置导致，通常与每个第二区域最近相邻地布置第三区域，而与每个第三区域最近相邻地布置第二区域。在altPSM段内，优选地每个第二和每个第三区域简单地相连接。
本发明此外还基于以下思想，即在生成具有不透明的第一区域和至少半透明的第二和第三区域的光刻掩模时，这样生成被设置用于去除第二区域中的不透明层的第一抗蚀剂掩模，使得它至少在环绕的边缘区域内不覆盖光刻掩模的第三区域，其中光刻掩模在第一、第二和第三区域内具有不同的光学厚度。借助第二抗蚀剂掩模，光刻掩模的光学厚度在第三区域中被改变，该第三区域既不被第二抗蚀剂掩模也不被不透明层覆盖。
本方法的优点在于，即使当在实践中仅能以不按比例的花费来避免第一和第二抗蚀剂掩模的相对横向偏移时，在应该互相邻接的第二和第三区域之间也不会留下不透明层的残余物。这在具有上面提及的RIM结构的光刻掩模的情况下特别重要，在这些光刻掩模中在多重连接的第二区域内布置有第三区域。根据本发明的方法因此特别适合于上面描述的具有altPSM段和RIM段的光刻掩模。本方法的另一个优点在于，第二抗蚀剂掩模可以以更小的横向分辨率生成。关于两个抗蚀剂掩模的相对横向偏移和关于横向分辨率的容差范围由未被第二抗蚀剂掩模覆盖的第三区域的环绕的边缘区域的宽度决定。
以下借助附图对本发明的优选实施例进一步进行阐述。其中：
图1示出了本发明的第一实施例的示意图；
图2示出了本发明的第二实施例的示意图；
图3示出了本发明的第三实施例的示意图；
图4示出了本发明的第四实施例的示意图；
图5和6示出了本发明的第五实施例的示意图；以及
图7示出了本发明的第六实施例的示意图。
图1是本发明的第一实施例的示意图。它示出了第一抗蚀剂掩模10、第二抗蚀剂掩模12、借助抗蚀剂掩模10、12制造的已完成的光刻掩模14以及借助光刻掩模14光刻制图(strukturieren)的衬底16的示意性俯视图。在光刻掩模14的制造期间，抗蚀剂掩模10、12在其掩模衬底上被生成。接着，其横向结构如下面描述的那样被转移到掩模衬底内或掩模衬底上，以便获得光刻掩模14。
被制图的衬底16具有分别具有一个或多个接触孔或通孔32、34、36、38的第一段22、第二段24和第三段26。通孔32、34、36、38贯穿被制图的衬底16的可见的最上层，以便例如实现位于该电绝缘层之上和之下的布线平面之间的导电连接。在第一段22和第三段26中，通孔32、38被隔离地或半隔离地布置，即它们具有大的相互距离，该距离特别是大于或远远大于在衬底16的光刻制图中所使用的光的波长。在第二段24中，通孔34、36被密集地布置，即它们具有小的相互距离，该距离特别是小于在衬底16的光刻制图中所使用的光的波长。
具有隔离的或半隔离的结构的段22、26以及具有密集结构的段24可以在实际的被制图的衬底16中明显更伸展和/或互相间隔更远，以致一方面隔离结构32、38之间的距离、而另一方面密集结构34、36之间的距离也都明显大于第二段24内的相邻的密集结构34、36之间的距离。考虑到清楚和节省空间的示图并且因此特别是考虑到一方面密集结构34、36之间的距离以及另一方面半隔离或隔离结构32、38之间的距离都是不按比例的，选择了图1中的段22、24、26的相对空间布置。
在用于衬底16的光刻制图的光刻掩模14的示图中，通常的光刻掩模到衬底上的缩小的投影(例如比例为4∶1)被忽略了。对应于被制图的衬底16，光刻掩模14具有第一段42、第二段44和第三段46，它们被投影到衬底的第一、第二或第三段22、24、26上，以便对该衬底进行制图。光刻掩模14具有不透明的第一区域50、52、54、56、58。在这些不透明的区域中，光刻掩模14在其表面上具有薄的光吸收层，该光吸收层例如由铬构成。这些不透明的第一区域50、52、54、56、58优选地具有1％或更低的透射率并且特别优选地具有千分之一或更低的透射率。
此外，光刻掩模14还具有第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76，在这些区域中光刻掩模14至少是半透明的，或者具有6％或更大的透射率并且优选地具有几乎100％的透射率。在这些第二和第三区域中，光刻掩模14具有不透明层，该不透明层优选地没有厚度或仅仅具有较小的厚度。
第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76由于光刻掩模14的光学厚度而这样有所区别，使得透射通过第二区域60、62、64、66的预定波长的光相对于来自同一光源的透射通过相邻的第三区域70、72、74、76的光具有在预定区间内、优选地在120°和240°之间的相位差并且特别优选地具有180°的相位差。
光刻掩模14优选地由掩模衬底制成或生成，该掩模衬底由高透明材料和首先被涂覆在整个面积上的薄的不透明层构成。该透明材料优选地是石英玻璃。该不透明层例如由铬构成。至少半透明的第二和第三区域60、62、64、66、70、72、74、76通过以下方式来生成，即局部地去除不透明层。在第三区域中，透明材料的厚度相对于相邻的第二区域减小数值
Δ＝λ1·(1±1/3)/(2(n2-n1))。
其中λ1是在围绕掩模的介质(例如空气、氮气、真空)中为了将完成的光刻掩模14光刻投影到衬底16上而使用的光的波长，n1是围绕掩模的介质的折射率以及n2是材料层的折射率，其中第二和第三区域由于该材料层而有所区别。厚度Δ的层的去除优选地通过蚀刻来实现并且在下面将进一步描述。
为了制造或生成光刻掩模14，借助两个抗蚀剂掩模10、12对掩模衬底进行制图。为了生成抗蚀剂掩模10、12，首先生成描述第一抗蚀剂掩模10的第一数据集和描述第二抗蚀剂掩模12的第二数据集。每个数据集都包括所有必需的数据，以便例如借助电子、离子或激光射束这样对首先位于掩模衬底上整个面积上的抗蚀剂层进行制图(必要情况下与随后的显影步骤一起)，使得形成对应的抗蚀剂掩模。每个数据集特别定义抗蚀剂掩模的所有开口的数目、布置、大小和形状。在现有技术中公开了这种数据集的一系列数据格式，这些数据集由设计程序生成并且可以由电子射束、离子射束或其它用于抗蚀剂的制图的写设备读取，以便例如对应地控制电子、离子或激光射束。
描述第一抗蚀剂掩模10的第一数据集定义第一抗蚀剂掩模10中的开口80、82、84、86，它们对应于第二区域60、62、64、66加上第三区域的一部分。开口80、86特别是包括段42、46中的第三区域70、76，该第三区域70、76是为生成半密集的或隔离的结构32、38而设置的。这些半密集的或隔离的结构32、38通过类似于RIM的结构生成，在这些结构中简单连接的第三区域70、76被直接邻接的多重连接的第二区域60、66环绕。密集结构34、36通过光刻掩模14上的altPSM结构生成，这些altPSM结构通过简单连接的第二和第三区域62、64、72、74的交替布置而形成，这些第二和第三区域分别被多重连接的第一区域50直接环绕并且与该第一区域邻接。描述第一抗蚀剂掩模10的第一数据集没有定义对应于或者包含用于生成密集结构34、36的第二段44中的第三区域72、74的开口。
因此，由第一数据集定义的、第一抗蚀剂掩模10的开口80、82、84、86包括所有第二区域60、62、64、66和所有直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76。
第二抗蚀剂掩模12通过第二数据集来描述。该第二数据集定义开口90、92、94、96，它们对应于所有第三区域70、72、74、76。
在生成两个数据集之后，首先在掩模衬底上生成第二抗蚀剂掩模12。为此，首先在整个面积上用可以通过电子、离子或激光射束或者以其它方式制图的抗蚀剂来涂覆掩模衬底。随后，该抗蚀剂层在受第二数据集控制的情况下局部地通过电子、离子、激光射束或以其它方式来曝光或写并且接着被显影，以便在抗蚀剂层中生成开口90、92、94、96。如由第二数据集所预给定的那样，开口90、92、94、96对应于完成的光刻掩模14的第三区域70、72、74、76。
第二抗蚀剂掩模12随后用作蚀刻掩模。在开口90、92、94、96的范围内，不透明层和掩模衬底的透明材料的上述厚度Δ的层被去除。这以利用唯一的蚀刻介质的蚀刻步骤或者以两个蚀刻步骤来实现，其中在利用第一蚀刻介质的第一蚀刻步骤中，只有不透明层被去除，并且在利用第二蚀刻介质的第二蚀刻步骤中，掩模衬底的透明材料被去除。至少透明介质的去除优选地以各向异性的蚀刻步骤来实现。在此，抗蚀剂掩模可以在第二蚀刻步骤之前被去除，并且已经被制图的不透明层被用作第二蚀刻步骤的蚀刻掩模。
在借助第二抗蚀剂掩模12生成第三区域70、72、74、76并且又去除了第二抗蚀剂掩模12之后，按对应的方式、然而是在受第一数据集控制的情况下生成第一抗蚀剂掩模10。根据第一数据集，第一抗蚀剂掩模10的所生成的开口80、82、84、86包括第二区域60、62、64、66以及附加地直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76。为了清楚起见，还以虚线示出已经相对于第一抗蚀剂掩模10生成的第三区域70、72、74、76的边缘701、721、742、762。
第一抗蚀剂掩模10随后用作用于去除由开口80、82、84、86所限定的第二区域60、62、64、66中的不透明层的蚀刻掩模。不透明层优选地借助蚀刻介质来去除，该蚀刻介质选择性地起作用并且仅仅去除不透明层，而不去除掩模衬底的透明材料。
在去除了第一抗蚀剂掩模10之后，完成光刻掩模14。可以辨认的是，即使在第一抗蚀剂掩模10和第二抗蚀剂掩模12相对横向偏移的情况下，在应该直接互相邻接的那些第二区域60、66和那些第三区域70、76之间也不会遗留不透明层的残留物。
图2是本发明的另一实施例的示意图。光刻掩模14与上面借助图1示出的光刻掩模相同。对应地，借助光刻掩模14来光刻制图的衬底16也与上面借助图1所述的衬底相同。光刻掩模14如上面已经借助图1所描述的那样借助第二光刻掩模来生成，其中首先使用的第二抗蚀剂掩模12与上面借助图1示出的第二抗蚀剂掩模12相同。
光刻掩模14的制造与上面借助图1所示的光刻掩模的制造的区别在于第一抗蚀剂掩模10的形状或横向结构。被设置用于生成半隔离的或隔离的结构32、38的段42、46中的开口80、86除了包括第二区域60、66之外不包括与第二区域60、66邻接的完整的第三区域70、76，而是仅仅包括其直接与第二区域60、66邻接的边缘区域702、762。第三区域70、76的这些与第二区域60、66邻接的边缘区域702、762的特征优选地在于预定的恒定宽度。作为替代方案，平行于一个方向布置的边缘段的宽度以及平行于与该方向垂直的方向布置的边缘段的宽度具有两个不同的预定值。
被用于生成第一抗蚀剂掩模10的第一数据集可以通过以下方式特别简单地生成，即针对开口80、86或优选地针对所有开口80、82、84、86设置边缘区域702、762的宽度的数值的加大或放大。因此，为了生成第一数据集，仅仅需要第二区域60、62、64、66或其布置、大小和形状。为了避免第二区域60、62、64、66的所有那些不是与第三区域邻接而是与第一区域50、52、54、56、58邻接的边缘或边或边界的偏移，首先较小地限定第二区域60、62、64、66或将较小地限定的第二区域60、62、64、66用于生成第一数据集。这意味着，所有边界或边缘601、621、641、661都从第一区域50、52、54、56、58移动边缘区域702、762的宽度，其中这些第二区域60、62、64、66以所述所有边界或边缘与第一区域50、52、54、56、58邻接。该移动在接下来的第二区域60、62、64、66的放大操作中被补偿，以致由第一数据集定义的开口80、82、84、86与第二区域60、62、64、66的区别仅仅在于直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76的边缘区域702、762。第一数据集的这种生成因此是特别有利的，因为所描述的区域放大经常是被用于创建数据集的软件的功能范围的组成部分。
在光刻掩模14的这种制造中，最大为边缘区域702、762的宽度的数值的、第一抗蚀剂掩模10和第二抗蚀剂掩模12的相对位置误差不会导致不透明层遗留在应该互相邻接的第二区域60、66和第三区域70、76之间。
图3是本发明的另一实施例的示意图。光刻掩模14与上面借助图1和图2示出的光刻掩模相同。对应地，借助光刻掩模14来光刻制图的衬底16与上面借助图1和图2所描述的被制图的衬底相同。
然而，光刻掩模14不同于上面借助图1和图2所述的那样来制造。首先生成描述第一抗蚀剂掩模10的第一数据集以及描述第二抗蚀剂掩模12的第二数据集。第一数据集定义第一抗蚀剂掩模10的开口80、82、84、86、102、104。由第一数据集定义的开口对应于光刻掩模的第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76。换句话说，开口80、82、84、86、102、104的面积对应于第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76的面积的并集。
第二数据集定义第二抗蚀剂掩模12的开口90、92、94、96。在此，开口90、92、94、96对应于第三区域70、72、74、76加上第一区域50的直接与第三区域72、74邻接的边缘区域722、742。这些边缘区域的特征优选地在于预定宽度。作为替代方案，边缘区域722、742的特征在于边缘区域722、742的平行于一个方向布置的段的第一预定宽度以及在与该方向垂直的方向上布置的段的第二预定宽度。因为第三区域70、72、74、76只在被设置用于密集结构34、36的生成的、光刻掩模14的第二段44中直接与第一区域50、52、54、56、58邻接，所以也只在该第二段44中相对于第三区域72、74放大开口92、94。
首先，在受第一数据集控制的情况下，对在未被制图的掩模衬底上整个面积上涂覆的抗蚀剂层进行制图。如上面已经借助图1和图2所述的那样，这优选地借助电子、离子或激光射束或者以其它方式来实现。必要情况下，之后抗蚀剂层被显影，以便去除通过电子、离子或激光射束所写的面积并且因此生成开口80、82、84、86、102、104(负性抗蚀剂)。替代地，在显影时去除不曾通过电子、离子或激光射束来改变的那些面积，以便生成开口80、82、84、86、102、104(正性抗蚀剂)。当抗蚀剂层已经通过所述写或照射被局部去除时，可以放弃显影步骤。
现在现有的第一抗蚀剂掩模10在蚀刻步骤中被使用，以便去除在开口80、82、84、86、102、104范围内的掩模衬底的不透明层。在此所使用的蚀刻介质优选地仅仅去除不透明层，而不去除掩模衬底的透明材料，并且各向同性或各向异性地起作用。接着，第一抗蚀剂掩模10被去除。
随后，另一个抗蚀剂层在掩模衬底上整个面积上被生成并且在受第二数据集控制的情况下被横向制图。这优选地类似于第一抗蚀剂层的制图来实现。形成开口90、92、94、96。这样生成的第二抗蚀剂掩模12不覆盖开口92、94中与第三区域72、74邻接的边缘区域722、742内的不透明层。第二抗蚀剂掩模12和开口92、94中未被覆盖的不透明层在接下来的蚀刻步骤中用作用于蚀刻掩模衬底的透明材料的蚀刻掩模。在此，仅仅在那些既没有被第二抗蚀剂掩模12也没有被不透明层覆盖的区域中去除透明材料。这些区域是第三区域70、72、74、76。通过该蚀刻步骤，掩模衬底的透明材料如上面所描述的那样被去除厚度Δ。
在去除第二抗蚀剂掩模12之后，光刻掩模14已完成。因为与在上面借助图1和2所述的方法类似，第一抗蚀剂掩模10具有开口80、86，这些开口除了第二区域60、66之外还包括直接与这些第二区域邻接的第三区域70、76，所以在这种制造方法中也排除了，不透明层的残留物由于抗蚀剂掩模10、12的相对位置偏移而残留在应该直接互相邻接的第二区域60、66和第三区域70、76之间。如上面借助图2所述的那样，如果开口80、86不包括与第二区域60、66邻接的整个第三区域70、76，而是仅仅包括其边缘区域，也可获得类似的效果。
然而，借助图3所描述的方法具有附加的优点，即光刻掩模14的被设置用于生成密集结构34、36的第二段44中第三区域72、74的边缘721、741通过不透明层中的开口来限定。不透明层中的这些开口与第二区域62、64同时借助第一抗蚀剂掩模10来生成。光刻掩模14的被设置用于生成密集结构34、36的第二段44中第二和第三区域62、64、72、74的相对布置由此仅仅通过第一抗蚀剂掩模10来限定。因此，抗蚀剂掩模10、12的相对偏移对于光刻掩模14的第二段44中第二和第三区域62、64、72、74的相对布置没有影响。只要抗蚀剂掩模10、12相对偏移不大于边缘区域722、742的宽度，这一点就有效。
图4是本发明的另一实施例的示意图。完成的光刻掩模14和(在图4中未被示出的)借助光刻掩模14来光刻制图的衬底16与上面借助图1至3示出的光刻掩模14和衬底16相同。为了生成光刻掩模14，使用三个抗蚀剂掩模10、12、110。与上面借助图1至图3所示的类似，这些抗蚀剂掩模在受三个事先生成的数据集控制的情况下被制图。
第一数据集描述第一抗蚀剂掩模10的开口80、82、84、86、102、104。这些开口80、82、84、86、102、104在其布置、形状和大小方面对应于完成的光刻掩模14的第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76减去第二区域60、66的与第三区域70、76邻接的框形边缘区域。
描述第二抗蚀剂掩模12或被设置用于控制其生成的第二数据集定义第二抗蚀剂掩模12的开口90、92、94、96，这些开口对应于第三区域70、72、74、76加上(第二段44中的)第一区域50和(第一和第三段42、46中的)第二区域60、66的与这些第三区域邻接的边缘区域702、722、742、762。这些边缘区域的特征又在于预定宽度或平行于第一方向的段的第一预定宽度和平行于与第一方向垂直的第二方向的段的第二预定宽度。
第三数据集定义开口130、132，这些开口在其布置、形状和大小方面对应于辅助框122、124加上从外部与这些辅助框邻接的边缘区域134、136。
在受第一数据集控制的情况下生成的第一抗蚀剂掩模10包括开口80、86，它们基本上对应于第二区域60、66和第三区域70、76，然而在这些开口内布置有抗蚀剂辅助框112、114。这些抗蚀剂辅助框112、114对应于第二区域60、66的直接与第三区域70、76邻接的边缘区域。优选地类似于上面借助图2和3所标明的边缘区域702、722、742、762，这些边缘区域的特征在于预定宽度或平行于第一方向的段的第一预定宽度和平行于与第一方向垂直的第二方向的段的第二预定宽度。
第一光刻掩模10用作蚀刻掩模，其中去除掩模衬底的不透明层在开口82、84、86、102、104之内未被覆盖的区域。根据第一抗蚀剂掩模的开口80、82、84、86、102、104，不与第三区域邻接的第二区域62、64以及第三区域70、72、74、76中的不透明层被完全去除。在与第三区域70、76邻接的第二区域60、66中，不透明层被部分去除，其中根据抗蚀剂辅助框112、114，直接与第三区域70、76邻接的由不透明层构成的辅助框保留。第二和第三区域60、62、64、66、70、72、74、76的边缘601、621、641、661、701、721、741、761以及辅助框122、124的外边缘1221、1241在下面所述的第二抗蚀剂掩模12中以虚线示出。辅助框122、124的内边缘对应于直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76的边缘701、761。
类似于上面已经多次提及的，在去除第一抗蚀剂掩模之后，在受第二数据集控制的情况下生成第二抗蚀剂掩模12。该第二抗蚀剂掩模以及不透明层在开口90、92、94、96内的框形未被覆盖的区域用作蚀刻掩模，用于去除掩模衬底的透明材料的厚度Δ(参见上文)的层。掩模衬底的透明材料因此仅仅在既不被第二抗蚀剂掩模12也不被不透明层覆盖的区域内被去除。因此，这样被制图的第三区域70、72、74、76的边缘701、721、741、761与第二区域60、62、64、66的边缘601、621、641、661一样通过第一抗蚀剂掩模10来确定。由此，第二区域60、62、64、66和第三区域70、72、74、76的相对布置被明确地限定并且不会受第一抗蚀剂掩模10和第二抗蚀剂掩模12的相对偏移影响。只要第一抗蚀剂掩模10和第二抗蚀剂掩模12的相对偏移不大于边缘区域702、722、742、762的宽度，以便开口90、92、94、96大于第三区域70、72、74、76，这一点就有效。
在去除第二抗蚀剂掩模12之后，类似于上面已经多次描述的，在受第三数据集控制的情况下在掩模衬底上生成第三抗蚀剂掩模110。该第三抗蚀剂掩模110被用作用于去除辅助框122、124的蚀刻掩模。为此，优选地使用与在将第一抗蚀剂掩模10转移到不透明层中时相同的蚀刻介质，使得掩模衬底的透明材料不被去除。在去除辅助框122、124以及第三抗蚀剂掩模110之后，呈现完成的光刻掩模14。
与借助图1至3所述的抗蚀剂掩模不同，图4中示出的抗蚀剂掩模10、12、110不仅具有矩形结构，而且还具有带倒圆角的结构。角的倒圆可以在控制相应抗蚀剂掩模的生成的数据集中已经被设置和/或由工艺的分辨率决定，其中借助该工艺，形成抗蚀剂掩模的抗蚀剂层被横向地制图。如已经提及的那样，所有第二和第三区域60、62、64、66、70、72、74、76的布置、大小和形状都仅仅通过第一抗蚀剂掩模10来定义。因此值得期望的是，以最大分辨率生成第一抗蚀剂掩模10。相反，可以以更小的分辨率生成第二抗蚀剂掩模12和第三抗蚀剂掩模110。由此可以降低光刻掩模14的制造成本。例如第一抗蚀剂掩模10借助电子射束写入器被制图，而第二抗蚀剂掩模12和第三抗蚀剂掩模110借助(可见的或不可见的)光以及更小的分辨率和更低的成本被制图。在这种情况下，与图4不同，第二和第三抗蚀剂掩模12、110的所有角都被倒圆。
然而，角的倒圆也是有意义的，因为抗蚀剂掩模之间同时的最大的相对位置偏移是不可能的。角倒圆同时降低对角地相邻的结构重叠、例如开口96或132与第一区域52、54、56、58重叠的危险。
图5和图6是示意图，下面借助它们来说明上面在图1至4的描述中所提及的数据集的生成。辅助数据集152、154、156、158、160、162和如下所述的由其生成的、用于控制抗蚀剂掩模的生成的数据集164、166、168逐行地被示出。在此，在图5和6中示出了由数据集定义的面积。对应于图1至4中的抗蚀剂掩模10、12、110和光刻掩模14的示图，在图5和6中在左外侧和右外侧也示出了被设置用于光刻生成半隔离的或隔离的结构32、38的第一和第三段42、46。在中间分别示出了被设置用于光刻生成密集结构34、36的第二段44。在图5和图6中示例性地示出了上面借助图4所述的实施例的数据集的生成。第一辅助数据集定义以向左倾斜的阴影线标识的第二区域60、62、64、66以及以向右倾斜的阴影线标识的第三区域70、72、74、76。关于这些第二和第三区域中每个区域的布置、形状和大小的信息都优选地存在于唯一的数据集中。替代地，第一辅助数据集152由多个子数据集构成，这些子数据集分别仅仅描述所述段42、44、46中的一个或多个和/或仅仅定义第二区域60、62、64、66或仅仅定义第三区域70、72、74、76。
第二辅助数据集154定义区域172、174，它们由被布置在第一段42或第三段46中的第三区域70、76或由直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76通过在所有侧放大数值k或通过增加框形的具有宽度k的边缘区域而产生。区域172、174对应于上面借助图4示出的第二抗蚀剂掩模12的开口90、96。
第三辅助数据集156定义区域176、178，它们由被布置在第一段42或第三段46中的第三区域70、76或由直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76通过在所有侧放大数值a或通过增加直接邻接的框形的具有宽度a的边缘区域而产生。
第四辅助数据集158定义区域180、182，它们由被布置在第一段42或第三段46中的第三区域70、76或由直接与第二区域60、66邻接的第三区域70、76通过在所有侧放大数值a+k或通过增加直接邻接的框形的宽度a+k的边缘区域而产生。区域180、182对应于上面借助图4示出的第三抗蚀剂掩模110的开口130、132。
第五辅助数据集160定义框形区域184、186，它们对应于从第三辅助数据集156的区域176、178中减去直接与第二区域60、66邻接或被布置在第一或第三段42、46中的第三区域70、76。这些框形区域184、186在布置、大小和形状方面对应于上面借助图4示出的抗蚀剂辅助框112、114。
第六辅助数据集162定义区域188、190，它们由不直接与第二区域邻接或被布置在第二段44中的第三区域72、74通过在所有侧放大数值k或通过增加直接与这些第三区域邻接的框形的宽度k的边缘区域而产生。区域188、190对应于上面借助图3和4示出的第二抗蚀剂掩模12的开口92、94。
第一数据集164定义这样的区域，这些区域对应于上面在图4中示出的第一抗蚀剂掩模10的开口80、82、84、86、102、104并且因此在此配备有相同的附图标记。这些区域由第一数据集152中所定义的第二和第三区域60、62、64、66、70、72、74、76的总和或并集减去第五辅助数据集160中所定义的框形区域184、186而产生。
第二数据集166定义这样的区域，这些区域对应于上面借助图4示出的第二抗蚀剂掩模12的开口90、92、94、96并且因此在此配备有相同的附图标记。这些区域由第二辅助数据集154中所定义的区域172、174和第六辅助数据集162中所定义的区域188、190的总和或并集产生。
第三数据集168定义这样的区域，这些区域对应于上面借助图4示出的第三抗蚀剂掩模110的开口130、132并且因此在此配备有相同的附图标记。这些区域130、132由第四辅助数据集158中所定义的区域180、182产生或者与其相同。
在图6中示出的数据集164、166、168定义待生成的抗蚀剂掩模的布置、大小和形状。在负性抗蚀剂的情况下，在数据集164、166、168中所定义的以及在图6中用阴影线示出的区域80、82、84、86、102、104、90、92、94、96、130、132借助电子、离子或激光射束或以其它方式被曝光或写，以便(在必要情况下在显影步骤之后)在抗蚀剂层中获得相应的开口。在正性抗蚀剂的情况下，替代于此，在图6中未画阴影线的周围区域被写或曝光。
数值k是抗蚀剂掩模10、12、110的相对偏移的最大数值。数值a对应于在第五辅助数据集160中定义的框形区域184、186或上面借助图4示出的由不透明层构成的辅助框122、124的宽度。优选地，数值a至少对应于两倍的数值k，a＝2k或a＞2k。
在图5和图6中示出了放大的区域172、174、176、178、180、182、188、190以及由其导出的具有倒圆角的区域184、186、90、92、94、96、130、132。半径优选地为k或a或a+k。替代地，分别这样进行放大，使得形成没有倒圆角的矩形。
在借助图5和6示出的实施例中，分别在所有方向上以相同的数目k或a或a+k进行放大。替代地，在两个互相垂直的方向上以不同数值进行放大。当已知在一个方向上可能出现抗蚀剂掩模的比在另一个与该方向垂直的方向上更大的相对偏移时，这可能是有利的。此外可以将不同的第三区域70、72、74、76放大不同的数值k、k′或a、a′或a+k、a′+k′。
由光刻掩模的第二和第三区域的尺寸和距离得出对最小分辨率和相对边缘位置精确度以及抗蚀剂掩模10、12、110的最大相对偏移的要求。从第二段44中相邻的第二和第三区域62、64、72、74的大小为d的最小距离得出，第一抗蚀剂掩模10和第二抗蚀剂掩模12之间的最大相对偏移应该是d/2并且数值k同样应该是k＝d/2。此外还得出，分辨率应该好于d/2。从对光刻掩模14的第一段42中的第二和第三区域60、70的观察可以看出，数值a应该是第三区域70与第一区域50在所有侧的最小距离的一半。
对于数量级为70nm至80nm的、光刻掩模的第一段42中第三区域70与第一区域50的最小距离来说，典型值为k＝15nm，a＝35nm...40nm。由此得出对借助193nm的波长将光刻掩模14光刻投影到衬底16上的适用性。
如已经提及的那样，不同于图中的描绘，根据本发明的光刻掩模14或根据本发明生成的光刻掩模14可以具有显著更大数目的第二和第三区域60、62、64、66、70、72、74、76，以便在更大数目的段42、44、46中生成显著更大数目的结构32、34、36、38。每个单个结构32、34、36、38以及被设置用于光刻生成该结构的第二和第三区域的布置、形状和大小也可以与图中的描绘明显不同。替代在图中示出的通孔，也可以光刻生成其它结构，例如槽或其它线性结构。
在上面示出的实施例中，第三区域70、72、74、76中的透明材料的厚度被减小。为此，掩模衬底可以具有上述厚度Δ的层，该层可以被选择性地蚀刻，以致被去除的层的厚度Δ尽可能不依赖于蚀刻参数而由可选择性地蚀刻的层的厚度给出。替代地，通过蚀刻参数、例如蚀刻介质、时间、温度和介质的浓度来设置厚度Δ。此外，在第三区域70、72、74、76中可以不通过材料去除、而是通过局部涂覆附加材料来改变厚度Δ，或通过折射率的局部改变来局部地更改掩模衬底的光学厚度。
图7描述了用于制造光刻掩模以及用于制造半导体器件的本发明方法的示意性流程图。在第一、第二以及第三步骤202、204、206中生成第一数据集、第二数据集以及第三数据集，它们被设置用于控制三个抗蚀剂掩模的制图。在第四步骤208中，在透明或半透明的载体层上提供具有不透明层的掩模衬底。在第五步骤210中，在受在第一步骤202中生成的第一数据集控制的情况下在掩模衬底上生成第一抗蚀剂掩模。在第六步骤212中，去除未被第一抗蚀剂掩模覆盖的区域内的不透明层。在第七步骤214中，在受在第二步骤204中生成的第二数据集控制的情况下在掩模衬底上生成第二抗蚀剂掩模。在第八步骤216中，改变在既不被第二抗蚀剂掩模又不被不透明层覆盖的区域中的掩模衬底的厚度。在第九步骤218中，在受在第三步骤206中生成的第三数据集控制的情况下生成第三抗蚀剂掩模，它不覆盖在第六步骤212中由不透明层生成的辅助框。在第十步骤220中，去除辅助框。在第十一步骤222中，借助这样生成的光刻掩模，在衬底上对抗蚀剂层进行光刻制图，以便由该衬底制造半导体器件。
附图标记列表
10 第一抗蚀剂掩模
12 第二抗蚀剂掩模
14 光刻掩模
16 被制图的衬底
22 被制图的衬底16的第一段
24 被制图的衬底16的第二段
26 被制图的衬底16的第三段
32 第一通孔
34 第二通孔
36 第三通孔
38 第四通孔
42 光刻掩模14的第一段
44 光刻掩模14的第二段
46 光刻掩模14的第三段
50 第一区域
52 第一区域
54 第一区域
56 第一区域
58 第一区域
60 第二区域
601 第二区域60的边缘
62 第二区域
621 第二区域62的边缘
64 第二区域
641 第二区域64的边缘
66 第二区域
661 第二区域66的边缘
70 第三区域
701 第三区域70的边缘
702 第三区域70的边缘区域
72 第三区域
721 第三区域72的边缘
722 第三区域72的边缘区域
74 第三区域
741 第三区域74的边缘
742 第三区域74的边缘区域
76 第三区域
761 第三区域76的边缘
762 第三区域76的边缘区域
80 开口
82 开口
84 开口
86 开口
90 开口
92 开口
94 开口
96 开口
102 开口
1021 开102的边缘
104 开口
1041 开104的边缘
110 第三抗蚀剂掩模
112 抗蚀剂辅助框
114 抗蚀剂辅助框
122 辅助框
1221 辅助框122的外边缘
124 辅助框
1241 辅助框124的外边缘
130 开口
132 开口
134 边缘区域
136 边缘区域
152 第一辅助数据集
154 第二辅助数据集
156 第三辅助数据集
158 第四辅助数据集
160 第五辅助数据集
162 第六辅助数据集
164 第一数据集
166 第二数据集
168 第三数据集
172 区域
174 区域
176 区域
178 区域
180 区域
182 区域
184 框形区域
186 框形区域
188 区域
190 区域
202 第一步骤
204 第二步骤
206 第三步骤
208 第四步骤
210 第五步骤
212 第六步骤
214 第七步骤
216 第八步骤
218 第九步骤
220 第十步骤
222 第十一步骤
Claims (21)
1.用于在衬底上对抗蚀剂层进行光刻制图的具有第一区域(50、52、54、56、58)以及第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)的光刻掩模(14)，其中在所述第一区域中所述光刻掩模(14)具有不透明层，所述第二和第三区域在所述光刻掩模(14)的光学厚度方面有所区别，并且在所述第二和第三区域中所述光刻掩模(14)至少是半透明的，所述光刻掩模具有：
第一段(44)，该第一段具有被交替布置的并且被第一区域(50)环绕的多个第二区域(62、64)和多个第三区域(72、74)，用于以小于预定的临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(34、36)；以及
第二段(42、46)，该第二段具有多个第三区域(70、76)，这些第三区域(70、76)中的每一个都被第二区域(60、66)环绕，该第二区域(60、66)被多重连接的第一区域(50)环绕，用于以大于预定的临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(32、38)。
2.根据权利要求1的光刻掩模(14)，其中，在所述第一段(44)中，与每个第二区域(62、64)最近相邻地布置第三区域(72、74)并且与每个第三区域(72、74)最近相邻地布置第二区域(62、64)。
3.根据权利要求1或2的光刻掩模(14)，
其中，所述第一段(44)的多个第二区域(62、64)中的第二区域(62、64)和所述第一段(42)的多个第三区域(72、74)中的第三区域(72、74)被分别简单地连接，并且
其中，所述第二段(42、46)的多个第三区域(70、76)中的每个第三区域(70、76)被简单地连接并且分别被多重连接的第二区域(60、66)环绕。
4.根据权利要求1至3之一的光刻掩模(14)，其中，待借助所述光刻掩模(14)生成的抗蚀剂开口(32、34、36、38)被设置用于在所述衬底中生成通孔或槽。
5.根据权利要求1至4之一的光刻掩模(14)，其中，所述光刻掩模(14)在相邻的第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)中的光学厚度这样有所区别，使得透射通过第二区域(60、62、64、66)的光相对于透射通过相邻的第三区域(70、72、74、76)的光具有在120°至240°范围内的相位差。
6.用于生成用于在衬底上对抗蚀剂层进行光刻制图的具有第一区域(50、52、54、56、58)以及第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)的光刻掩模(14)的方法，其中在所述第一区域中所述光刻掩模(14)具有不透明层，所述第二和第三区域在所述光刻掩模(14)的光学厚度方面有所区别，并且在所述第二和第三区域中所述光刻掩模(14)至少是半透明的，所述方法具有以下步骤：
在第一段(44)中生成(212、216、220)被交替布置的并且被第一区域(50)环绕的多个第二区域(62、64)和多个第三区域(72、74)，用于以小于预定的临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(34、36)；以及
在第二段(42、46)中生成(212、216、220)多个第三区域(70、76)，这些第三区域(70、76)中的每一个都被第二区域(60、66)环绕，该第二区域(60、66)被多重连接的第一区域(50)环绕，用于以大于预定的临界距离的距离光刻生成抗蚀剂开口(32、38)。
7.用于生成具有第一区域(50、52、54、56、58)以及第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)的光刻掩模(14)的方法，其中在所述第一区域中所述光刻掩模(14)具有不透明层，在所述第二和第三区域中所述光刻掩模(14)至少是半透明的并且具有不同的光学厚度，所述方法具有以下步骤：
a)提供(208)具有不透明层的掩模衬底；
b)在所述掩模衬底上生成(210)第一抗蚀剂掩模(10)；
c)去除(212)未被所述第一抗蚀剂掩模(10)覆盖的区域内的不透明层；
d)在所述掩模衬底上生成(214)第二抗蚀剂掩模(12)；以及
e)改变(216)所述掩模衬底在既未被所述第二抗蚀剂掩模(12)也未被所述不透明层覆盖的第三区域(70、72、74、76)中的光学厚度，
其中在步骤b)(210)中这样生成所述第一抗蚀剂掩模(10)，使得它至少在环绕的边缘区域(702、762)中不覆盖所述光刻掩模(14)的第三区域(70、76)。
8.根据权利要求7的方法，其中，以比步骤d)更高的横向分辨率来实施步骤b)。
9.根据权利要求7或8的方法，其中以顺序a)、d)、e)、b)、c)来实施所述步骤，其中此外在步骤d)和e)之间实施以下步骤：
f)去除未被所述第二抗蚀剂掩模(12)覆盖的区域(70、72、74、76)中的不透明层。
10.根据权利要求7或8的方法，其中，以顺序a)、b)、c)、d)、e)来实施所述步骤，
其中在步骤b)(210)中在所述第一抗蚀剂掩模(10)中生成开口(80、82、86、102、104)，这些开口对应于待生成的第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)，
其中在步骤c)中去除第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)中的不透明层，并且
其中在步骤d)中这样生成所述第二抗蚀剂掩模(12)，使得它覆盖不再被所述不透明层覆盖的第二区域(60、62、64、66)。
11.根据权利要求7或8的方法，其中以顺序a)、b)、c)、d)、e)来实施所述步骤，
其中在步骤b(210)中生成具有抗蚀剂辅助框(212、214)的第一抗蚀剂掩模(10)，该抗蚀剂辅助框的内边缘(701、761)对应于待生成的第三区域(70、76)的外周边，
其中在步骤c)(212)中所述不透明层的对应于所述抗蚀剂辅助框的框形区域作为辅助框(122、124)残留在所述掩模衬底上，并且
其中在步骤d)(214)中，生成具有开口(90、96)的第二抗蚀剂掩模(12)，所述开口的边缘与所述辅助框(122、124)的内边缘(701、761)相间隔，以致所述开口(90、96)开放所述辅助框(122、124)的多重连接的子区域，
此外在步骤e)(216)之后具有以下步骤：
g)去除(218、220)所述辅助框(122、124)。
12.根据权利要求11的方法，其中，在步骤g)中生成具有开口(130、132)的第三抗蚀剂掩模(110)，所述开口开放所述辅助框(122、124)。
13.根据权利要求7至12之一的方法，其中，在步骤e)(216)中将所述光刻掩模(14)在所述第三区域(70、72、74、76)中的光学厚度减小到这种程度，使得相同预定波长的透射通过第二区域(60、62、64、66)的光和透射通过相邻的第三区域(70、72、74、76)的光具有在预定区间内的相位差。
14.根据权利要求7至13之一的方法，其中，所述预定区间包括在120°和240°之间的相位差。
15.根据权利要求7至14之一的用于生成根据权利要求1至5之一的光刻掩模(14)的方法。
16.用于制造半导体器件的方法，其中，使用根据权利要求1至5之一的光刻掩模(14)，以便在衬底上对抗蚀剂层进行光刻制图。
17.用于生成用于控制第一抗蚀剂掩模(10)的制图的第一数据集(164)以及用于控制第二抗蚀剂掩模(12)的制图的第二数据集(166)的方法，其中所述第一抗蚀剂掩模(10)和第二抗蚀剂掩模(12)被设置用于生成具有第一、第二和第三区域(50、52、54、56、58、60、62、64、66、70、72、74、76)的光刻掩模(14)，其中所述光刻掩模(14)在所述第一区域(50、52、54、56、58)中具有不透明层并且在所述第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)中至少是半透明的，并且其中所述第二和第三区域在所述光刻掩模(14)的光学厚度方面有所区别，所述方法具有以下步骤：
这样生成所述第一数据集(164)，使得它包括第二区域(60、62、64、66)的至少部分区域以及第三区域(70、76)的至少直接与第二区域(60、66)邻接的边缘区域(702、704)；以及
这样生成所述第二数据集(166)，使得它包括第三区域(70、72、74、76)。
18.根据权利要求17的方法，其中，这样生成所述第一数据集(164)，使得它包括所述第二区域(60、62、64、66)以及第三区域(70、76)的至少直接与第二区域(60、66)邻接的边缘区域(702、762)。
19.根据权利要求17的方法，
其中，这样生成所述第一数据集(164)，使得它包括所述第二和第三区域(60、62、64、66、70、72、74、76)，并且
其中，这样生成所述第二数据集(166)，使得它包括第三区域(70、72、74、76)以及第一区域(50)的直接与第三区域(72、74)邻接的边缘区域(722、742)。
20.根据权利要求17的方法，
其中，这样生成所述第一数据集(164)，使得它包括不与第三区域(70、72、74、76)邻接的第二区域(62、64)、分别不具有与第三区域(70、76)邻接的具有第一边缘宽度的第一边缘区域(112、114)的、与第三区域(70、76)邻接的第二区域(60、66)以及第三区域(70、72、74、76)，并且
其中，这样生成所述第二数据集(166)，使得它包括第三区域(70、72、74、76)以及第一或第二区域(50、60、66)的与第三区域(70、76)邻接的具有第二边缘宽度的第二边缘区域(702、722、742、762)，其中第二边缘宽度小于第一边缘宽度，
此外具有以下步骤：
这样生成第三数据集(168)，使得它包括两个第一边缘区域(112、114)加上与第二边缘区域(112、114)邻接的具有第三边缘宽度的第三边缘区域。
21.根据权利要求7至16之一的方法，其中根据权利要求17至20之一生成数据集(164、166、168)，并且其中借助所述数据集(164、166、168)来生成所述抗蚀剂掩模(10、12、110)。
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