CN1881086A - 光掩模，制造光掩模的方法以及使用其的光刻方法和系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的光掩模根据使用光掩模所形成的图像类型的照射类型提供选择性区域优化。光掩模包括光偏振结构，其偏振入射到偏振结构的光。来自光刻曝光系统中的源的第一照射类型的光入射到光掩模。部分光入射到包括偏振结构的光掩模的区域，并且光的另一部分入射到不包括偏振结构的光掩模的另一区域。将入射到偏振结构的光的照射类型改变为第二照射类型，使得来自具有偏振结构的光掩模区域的入射到例如集成电路晶片衬底的光是第二照射类型。没有入射到偏振结构的部分光的照射类型没有改变，使得来自光掩模的该部分的入射到晶片的另一部分的光是第一类型。通过选择性地区域地控制光刻工序中的照射类型，在晶片的整个区域中优化曝光系统的分辨率。

Description

光掩模，制造光掩模的方法以及使用其的光刻方法和系统
相关申请
本申请要求2005年6月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0051264的优先权，将其全部内容引用在此作为参考。
技术领域
本发明涉及光掩模和光刻系统及方法，更具体，涉及光掩模及在光刻系统中制造和使用光掩模的方法，以及增强分辨率的工序。
背景技术
光刻系统包括照射源，其引导例如光的辐射穿过标度线(reticle)或光掩模到光敏材料上，例如光刻胶，其涂敷在例如半导体晶片的衬底上，在其上形成例如电路图形的图形。随着电路变得越来越高度集成，器件变得非常小。因此，在电路晶片上形成的图形以及由此在用于制造电路图形的光掩模或标度线上的相应图形也变得非常小。为了制造这种小的图形，光刻系统必须具有非常高的分辨率。
为了改进光刻系统的特征分辨率，系统中的光学器件从源收集尽可能多的光是重要的。通过标准的正交或垂直照射，其中辐射光束垂直于或正交于光掩模地入射到光掩模，由曝光系统收集很多光，并且到达衬底的是第0级(order)光。为了改进分辨率，收集并引导由光掩模图形的衍射所生成的较高级的光，并且引导这些更高级的光到光敏涂敷是重要的。具体地，期望收集由光掩模图形的衍射生成的第一级光，并使用该第一级光照射涂敷。
由源的偏轴照射(OAI)是收集第一级光并将其引导到被曝光的晶片的一个方法。OAI指显著地减小或消除照射的同轴或垂直分量，即，以近垂直(near-normal)入射到达光掩模的光。通过将照射从正交入射倾斜开，掩模的衍射图形在曝光系统的物镜内位移，因此使得来自光掩模的更多第一级光被引导到晶片。
图1是在光刻曝光工序中使用的照射系统的原理功能图。参照图1，系统10包括照射源12，例如高功率受激准分子激光器，以及用于照射光掩模或标度线26的调整光学器件。掩模12的所照射区域被投射系统映像到晶片(未示出)。激光源12将例如光14的照射辐射的光束引导到光束整形构件16。光束整形器16用于控制光束14以产生期望形状的照射光束21。在一个特定结构中，光束整形器16包括偏斜光学单元(DOE)18和透镜20。将来自光束整形器16的整形的光束21引导到均匀器(uniformizer)22，其使得在整个形状中光一致。聚光透镜24收集光并将其聚焦到光掩模26的标度线。图1所示的照射是正交入射或垂直的同轴照射。
图2包含部分光刻曝光系统的原理图，说明光刻曝光的原理。参照图2，光垂直地入射到光掩模26，在该光掩模26后或底侧上形成不透明光屏蔽图形。在穿过并且由精细掩模图形衍射之后，由投射透镜29收集光并将光传送到晶片27，在该晶片27上形成光掩模的图形映像。
当这种垂直入射光穿过光掩模26上的精细图形之间的缝隙时，在图形的窄的宽度的影响下，其被衍射并主要分为第0级光以及第1级光。来自大缝隙宽度图形的几乎所有的光线是第0级或第1级，具有θ1角度的衍射角。关于掩模的信息包括在第1级光中。为了解析图形，关于图形的信息应当指向(fall on)并由透镜29收集。参照图2，在垂直照射下，很多1级光不由透镜29收集。这可导致系统的减小的分辨率。如果更多的1级光指向透镜29，可以改进分辨率。
图3包含进一步说明在光刻曝光系统10中的该衍射效果的原理图。参照图3，晶片27安装在系统10中的工作台41上。光掩模26包括由缝隙或间隔所分隔的不透明线40的图形。光垂直地入射到光掩模26，在其上形成图形40。在光通过并由精细图形40衍射之后，光被从投射透镜29传输到安装在工作台41上的晶片27上，以在晶片27上形成图形的映像。
如上根据图2所述，当这种垂直入射光穿过图形之间的缝隙时，在图形的窄的宽度的影响下，其被衍射并主要分为第0级光和第1级光。几乎来自相对较大的缝隙宽度图形的全部光是第0级或第1级，其具有θ1的衍射角。来自精细缝隙宽度图形的光线主要是具有θ2的衍射角的1级，该θ2大于θ1，如图3所示。即，随着特征尺寸和设计间距变得越来越小，1级光的偏转角度增加。1级光具有相对高的强度，并且由投射透镜29的曲率半径和焦距距离产生第0级光和1级光之间的光路差，因此降级图像对比度和因此分辨率。
随着光掩模的特征尺寸接近或变得小于曝光照射的波长，衍射效果变得更加显著，这可导致衍射图形的第一级落到投射透镜29之外，由此导致映像问题，由于第0和1衍射级必须指向投射透镜，以正确地解析来自光掩模的图像。
图4包含说明在光刻曝光系统110中的偏轴照射(OAI)对衍射效应的影响。OAI指显著地减小或消除照射的同轴分量的任何照射形状，即，以正交或近垂直入射到达光掩模的光。通过将照射倾斜离开正交入射，掩模的衍射图形在物镜29内位移。收集更多的1级光，并且该1级光被指向光掩模，并且改进了分辨率。
OAI通过使用偏离曝光系统110的步进(stepper)透镜的光轴的光照射光掩模，来改进分辨率。以某角度指向作为衍射光栅的光掩模结构的光的交互，能够通过使更多的衍射级通过投射透镜29，来改进图像的对比度。即，减小了1级光的偏转角度θ2，使得在晶片27上映像光掩模图形中使用更多的1级光。
OAI是几种主要的能够使光学光刻达到超过曾经想到的先进实际分辨率极限的分辨率增强方法中的一种。其他方法包括移相掩模和光学接近修正。为了有效地使用OAI，对于所印刷的特定掩模图形，必须优化照射的形状和尺寸。
OAI包括从多于一个偏离光刻系统的光轴的方向对称地照射光掩模。来自每个照射点的0和1衍射级以对称的排列到达透镜，补偿图像中任何位移。同样，水平到垂直线性能中的映像误差或者投射透镜中的象差(aberration)可能需要不对称的照射，以补偿该误差，包括在整个照射图形中调节照射平衡，例如，使得一个极比另一个极强度更高，和/或调节照射图形的形状，例如，可以放大照射图形的水平，使其大于照射图形的垂直。
基于所形成的图形和其他因素，可以使用各种照射模式。这些模式包括环形照射和多极照射。环形照射可包括单环、同心环等。多极照射模式可包括具有任何数目个极的照射图形，包括两个(双极照射)、四个(四极照射)、八个(八极照射)等。所使用的照射模式非常基于所形成的图形的类型。例如，在线和空间图形的情况下，其中仅需要沿着例如x轴的单个轴的照射的偏移，可以使用双极照射形状。对于比线和空间更复杂的图形，其中需要多于一个轴，可以使用环形照射。
图5是典型的半导体存储器集成电路150的原理图。图5的典型存储器电路150包括在单个电路芯片上形成的存储单元区151和相邻的外围电路图形152。通常，存储单元区151具有周期的线和空间图形，以及其外围电路区152具有许多独特的图形。典型地，当制造存储器芯片150时，对于在存储单元区151中形成的电路，优化曝光条件。因此，根据在存储单元区151中的图形类型，选择用于生产电路150的照射模式。
然而，对于存储单元区151最佳的照射模式典型地并不对于外围电路区152最佳，由于在外围电路区152中形成的图形类型通常不同于并比在存储单元区151中形成的那些更复杂。例如，存储单元区151典型地由周期的线和空间图形构成。因此，双极照射模式153典型地用于存储单元区151中的曝光。然而，由于外围电路区152包括更复杂的各种形状和尺寸的非周期电路，双极照射对于区域152中的照射不是最佳。对于外围电路区152，更期望环形照射154。因此，如果例如双极的相同照射类型用于区域151和152，区域152中的分辨率不是最佳的。
响应于此，在曝光存储单元区151和外围电路区152时可以使用两种照射类型。具体地，双极照射153用于曝光存储单元区151，以及环形照射154用于曝光外围电路区152。这通常通过两种可能的方法之一来完成。
在第一方法中，使用两阶段或双曝光工序。在该方法下，使用双极照射153曝光存储单元区151。然后，在第二曝光步骤中，使用环形照射154曝光外围电路区152。可以颠倒步骤顺序。该方法有几个劣势。其很费时并因此是低效的。因此，导致低的产出。同样，难以重叠区域并且将区域绑结在一起。结果，该方法对于大批量生产应用是不适用的。
另一方法使用单个曝光步骤，其同时向存储器单元区151和外围电路区152提供不同的照射类型。图6是说明该方法的原理图。将整形的照射从源12引导到具有在其底和后面形成的不透明线227的图形的光掩模226，该不透明线227由例如铬不透明材料制成。整形的照射典型地是环形类型154。光掩模226包括两个区域51和53。用于集成电路的存储单元区151的照射穿过光掩模226的区域51，以及外围电路区152的照射穿过光掩模226的区域52。将光掩模制造为包括在区域51中的光掩模226的顶表面上形成的光栅图形143。将光栅图形143形成为将入射到光栅图形151的环形照射类型154转换为双极照射模式153。结果，使用双极照射153来照射存储单元区151，以及同时使用环形照射154来照射外围电路区152。
该方法也有几个劣势。例如，在不同衍射条件下，穿过光掩模226的后侧的衍射光在光掩模后侧的两个图形51和52的图形之间的边界重叠，如图6中的虚线圆圈标记“A”所示。这导致在集成电路上的存储单元区151和外围电路区152之间的边界处的不期望的照射条件。通常，穿过光掩模226的后侧的衍射光大大地分散，导致低质量的图形映像和空间分辨率的损失。
发明内容
本发明提供一种方法，用于改进光刻曝光系统中的空间分辨率。根据本发明，对于被制造的电路上的多个区域，同时实现各种照射条件。根据本发明，选择性区域偏振光掩模包括在其表面，具体地，在其后表面上的偏振结构。通过选择性地区域偏振穿过光掩模的光，产生用于被制造的电路的多个区域的照射条件。同时在不同照射条件下曝光电路的多个区域。本发明提供仅具有单个曝光的区域优化的照射条件。
根据第一方面，本发明涉及光掩模。光掩模包括具有第一区域和第二区域的衬底。在第一和第二区域之一的衬底中形成偏振结构，使得当第一照射类型的辐射撞击衬底和偏振结构时，在第一和第二区域之一中形成第二照射类型的辐射，并在第一和第二区域的另一个中形成第三照射类型的辐射。
在一个实施例中，第一和第三照射类型相同。
在一个实施例中，第一照射类型是方位角(azimuthal)偏振的照射。方位角偏振的照射可以是方位角横向磁极(cross-pole)照射。
在一个实施例中，第一照射类型是环形类型照射。或者，第一照射类型可以是四极类型照射。
在一个实施例中，通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。第一区域可以是偏振的区域。第三照射类型可以与第一照射类型相同。在一个实施例中，第二照射类型是双极。
在一个实施例中，光掩模还包括在衬底上形成的图形。该图形可包括铬，以及可以在该图形附近形成偏振结构。可以在衬底的铬侧形成偏振结构。
在一个实施例中，偏振结构包括形成在衬底中的凹槽图形。
在一个实施例中，衬底包括石英。
根据另一方面，本发明涉及制造光掩模的方法，该方法包括：提供具有第一区域和第二区域的衬底；并且在第一和第二区域之一中的衬底中形成偏振结构，使得当第一照射类型的辐射冲击衬底和偏振结构时，在第一和第二区域之一中形成第二照射类型的辐射，并在第一和第二区域的另一个中形成第三照射类型的辐射。
在一个实施例中，第一和第三照射类型相同。
在一个实施例中，第一照射类型是方位角偏振的照射。方位角偏振的照射可以是方位角横向磁极照射。
在一个实施例中，第一照射类型是环形类型照射。或者，第一照射类型可以是四极类型照射。
在一个实施例中，通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。第一区域可以是偏振的区域。第三照射类型可以与第一照射类型相同。第二照射类型是双极。
在一个实施例中，该方法还包括在衬底上形成图形。该图形可包括铬。可以在该图形附近形成偏振结构。可以在衬底的铬侧的表面上形成偏振结构。
在一个实施例中，偏振结构包括形成在衬底中的凹槽图形。
在一个实施例中，衬底包括石英。
在一个实施例中，该方法还包括：在衬底上形成不透明材料层；构图不透明材料层以在衬底上形成图形；在该图形上形成透明材料层；以及构图透明材料以在该图形附近形成偏振结构。衬底可以由透明材料构成，以及透明材料可包括石英。不透明材料可包括铬。
在一个实施例中，该方法还包括：构图衬底以形成偏振结构；在具有偏振结构的衬底上形成不透明材料层；以及构图不透明材料以在偏振结构附近形成图形。不透明材料可包括铬。
在一个实施例中，该方法还包括：在衬底上形成不透明材料层；构图不透明材料层以在衬底上形成图形，使得露出部分衬底；以及构图衬底的露出部分，以在图形附近形成偏振结构。不透明材料可包括铬。
根据另一方面，本发明涉及在制造电路中使用的光刻方法，该方法包括：在半导体衬底上定位光掩模，在该半导体衬底上形成电路，该电路具有对应于光掩模的第一和第二区域的第一和第二区域，该光掩模具有在光掩模的第一和第二区域之一中形成的偏振结构；以及使用第一照射类型的辐射照射光掩模，使得第二照射类型的辐射冲击对应于光掩模的第一和第二区域的衬底的第一和第二区域之一，以及第三照射类型的辐射冲击衬底的第一和第二区域的另一个。
在一个实施例中，电路是存储器电路。在一个实施例中，电路是DRAM电路。电路的第一区域可包括存储单元，以及电路的第二区域可包括外围电路。
在一个实施例中，第一和第三照射类型相同。
在一个实施例中，第一照射类型是方位角偏振的照射。方位角偏振的照射可以是方位角横向磁极照射。
在一个实施例中，第一照射类型是环形类型照射。或者，第一照射类型可以是四极类型照射。通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。第一区域可以是偏振的区域。在一个实施例中，第三照射类型可以与第一照射类型相同。第二照射类型是双极。
根据另一方面，本发明涉及光掩模，包括：具有第一区域和第二区域的衬底；以及在第一和第二区域之一中的衬底中形成的偏振结构。在衬底的铬侧的表面上形成该偏振结构。
根据另一方面，本发明涉及制造光掩模的方法，该方法包括：提供具有第一区域和第二区域的衬底；以及在第一和第二区域之一中的衬底中形成偏振结构。在衬底的铬侧的表面上形成该偏振结构。
附图说明
从如附图所说明的本发明的优选实施例的更具体的说明中，本发明的上述和其他目标、特性和优势将显而易见，在整个不同附图中相同参考标号指示相同部件。附图不必是按比例的，重点放在说明本发明的原理。在附图中，可以为了清晰起见放大层和区域的厚度。
图1是在光刻曝光工序中使用的原理功能图。
图2包含说明光刻曝光的原理的部分光刻曝光系统的原理图。
图3包含进一步说明光刻曝光系统中的衍射效应的原理图。
图4包含说明光刻曝光系统中的衍射效应的偏轴照射(OAI)效应的原理图。
图5是典型半导体存储器集成电路的原理图。
图6是使用传统方法改进分辨率的光刻系统的原理图。
图7是说明使用根据本发明的光掩模的光刻曝光系统的原理图。
图8是根据本发明的实施例，具有在光掩模衬底的区域中形成的偏振结构的部分光掩模的原理透视图。
图9是沿着图8的I-I’线的图8的部分光掩模的原理截面图。
图10A至10C原理地说明当以方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图8的光掩模的功能。
图11A至11C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图8的光掩模的功能。
图12是根据本发明的另一实施例，具有在光掩模衬底的区域中形成的偏振结构的部分光掩模的原理透视图。
图13A至13C原理地说明当以方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图12的光掩模的功能。
图14A至14C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图12的光掩模的功能。
图15是根据本发明的另一实施例，具有在光掩模衬底的区域中形成的偏振结构的部分光掩模的原理透视图。
图16A至16C原理地说明当以方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图15的光掩模的功能。
图17A至17C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图15的光掩模的功能。
图18是根据本发明的另一实施例，具有在光掩模衬底的区域中形成的偏振结构的部分光掩模的原理透视图。
图19A至19C原理地说明当以方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图18的光掩模的功能。
图20A至20C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图18的光掩模的功能。
图21和22包含根据本发明的实施例的三种类型的光掩模的原理透视图。图21包含根据本发明的第一类型和第二类型的光掩模的原理透视图。图22包含根据本发明的第三类型的光掩模的原理透视图。
图23A至23E包含用于制造图21的类型1光掩模的工序的实施例的原理透视图。
图24A至24D包含用于制造图21的类型2光掩模的工序的实施例的原理透视图。
图25A至25D包含用于制造图22的类型3光掩模901的工序的
实施例的原理透视图。
图26包含本发明的类型1、类型2和类型3光掩模，以及没有本发明的结构的标准二元掩模的特征对比的曲线图。
图27包含本发明的三种掩模类型和传统二元掩模的性能的图。
具体实施方式
根据本发明，在光掩模上形成偏振结构以区域地改变冲击到其中形成偏振结构的光掩模上的照射类型。
图7是说明使用根据本发明的光掩模301的光刻曝光系统300的原理图。参照图7，具有例如方位角横向磁极照射的环形照射类型154的光源320，将光引导到光掩模301。光掩模301包括由例如石英的材料构成的透明衬底302。整形的光入射到衬底302的顶或前侧面302b。在衬底302的底或后表面302a上形成由例如铬的材料构成的不透明线的图形306和308。系统300将图形306和308映像到光刻胶层312，该光刻胶层312形成在被处理的晶片310上。晶片310包括存储单元区151，在其上形成存储器单元，以及外围电路区152，在其上形成外围电路。光掩模301包括两个区域351和352。在一个实施例中，在曝光所制造的集成电路的存储器单元区151中使用的照射穿过光掩模301的区域351，并且在曝光集成电路的外围电路区152中使用的照射穿过光掩模301的区域352。
根据本发明，光掩模衬底302的区域351包括在其后侧形成的偏振图形304。偏振图形304包括凹槽的循环图形，其通过蚀刻石英衬底302中的图形来形成。考虑到照射光的波长而选择凹槽的深度、宽度和间距(周期)。偏振图形304改变入射到光掩模301的区域351上的光的照射类型，使得离开区域351中的光掩模衬底302后侧302a并且冲击在晶片310上形成的光刻胶层312的区域151的光的照射类型与入射到衬底302的顶侧302b的光的照射类型不同。特别地，如果来自源的照射是方位角环形照射，离开光掩模301的区域351的后侧的光可以是双极照射。
光是横向电场和横向磁场的组合。电场，即TE场，以及磁场，即TM场，以彼此垂直和垂直于传播方向的相位振动。任何光线可以被分为这两个部分。
偏振的光波是在其中在单个平面内发生振动的光波。将为未偏振的光转换为偏振光的工序公知为偏振。TE偏振定义为垂直于入射面的偏振。入射面中偏振的辐射称为TM偏振。根据本发明，平面波以垂直的入射角入射到具有在其上形成偏振结构的光掩模。关于TE偏振，其中偏振结构中的凹槽的线图形平行于在此定义的y轴，衍射级的偏振的E场平行于y轴。关于TM偏振，偏振的E场初始平行于x轴，但是第一衍射级获得z分量，当它们传播到光刻胶和被处理的晶片时。
图8是根据本发明的实施例，具有在衬底402的区域451中形成的偏振结构404的部分光掩模401的原理透视图。衬底402包括前表面402b和后表面402a，其中形成偏振结构404。如所示，偏振结构404包括平行延伸到y轴的平行凹槽的图形。邻近于并且在不透明铬图形线406的相对侧上形成偏振结构404的凹槽。不透明线406是在晶片上形成电路图形中所使用的许多线之一。尽管在图8中未示出，光掩模401实际上可以包括许多不透明线406，其形成将由光刻曝光系统映像的图形，以将光掩模图形映像到所制造的集成电路上。
图9是沿着图8的线I-I’所取的图8的部分光掩模401的原理截面图。参照图9，由深度d、宽度w和间距或周期p来特征化偏振图形404的凹槽。基于被偏振的光，具体地，被偏振的光的波长λ来选择所有这些参数。
图10A至10C原理地说明当以方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图8的光掩模的功能。特别地，图10B包含具有偏振结构404的部分光掩模401的原理透视图。图10A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模401的方位角环形照射。图10C原理地说明通过偏振结构404，从入射到光掩模401的前表面402b的方位角环形照射160而形成的选择性y双极照射170。图10C的选择性y双极照射170由在其后侧402a的光掩模401所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模401是选择性的x偏振器。参照图10A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射160包括在照射160的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图10A说明4对极160a、160b、160c和160d，其在环形环160上彼此相对设置。
当图10A的方位角环形照射160入射到并穿过图10B的选择性x偏振器光掩模401时，生成图10C的选择性y双极照射170。在一个实施例中，图10C的选择性y双极照射170用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图10C，选择性的y双极照射170仅包括三对极160b、160c和160d。已经通过光掩模401的偏振结构404除去极对160a。
图11A至11C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图8的光掩模的功能。特别地，图11B包含包括偏振结构404的部分光掩模401的原理透视图。图11A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模401的方位角环形照射165。图11C原理地说明通过偏振结构404，从入射到光掩模401的前表面402b的方位角环形照射165而形成的选择性y双极照射170’。图11C的选择性y双极照射170’由在其后侧402a的光掩模401所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模401是选择性的x偏振器。参照图11A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射165包括在照射165的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图11A说明2对极160a和160b，其在环形环165上彼此相对设置。
当图11A的方位角环形照射165入射到并穿过图11B的选择性x偏振器光掩模401时，生成图11C的选择性y双极照射170’。在一个实施例中，图11C的选择性y双极照射170’用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图11C，选择性的y双极照射170’仅包括1对极160b。已经通过光掩模401的偏振结构404除去极对160a。
图12是根据本发明的另一实施例，具有在衬底502的区域551中形成的偏振结构504的部分光掩模501的原理透视图。衬底502包括前表面502b和后表面502a，在其中形成偏振结构504。如所示，偏振结构504包括平行延伸到x轴的平行凹槽的图形。邻近于并且在不透明铬图形线506的相对侧上形成偏振结构504的凹槽。不透明线506是在晶片上形成电路图形中所使用的许多线之一。尽管在图12中未示出，光掩模501实际上可以包括许多不透明线506，其形成将由光刻曝光系统映像的图形，以将光掩模图形映像到所制造的集成电路上。
图13A至13C原理地说明当用方位角环形照射来照射光掩模的偏振结构时，根据本发明的图12的光掩模的功能。特别地，图13B包含包括偏振结构504的部分光掩模501的原理透视图。图13A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模501的方位角环形照射160。图13C原理地说明通过偏振结构504，从入射到光掩模501的前表面502b的方位角环形照射160而形成的选择性x双极照射270。图13C的选择性x双极照射270由在其后侧502a的光掩模501所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模501是选择性的y偏振器。参照图13A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射160包括在照射160的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图13A说明4对极160a、160b、160c和160d，其在环形环160上彼此相对设置。
当图13A的方位角环形照射160入射到并穿过图13B的选择性y偏振器光掩模501时，生成图13C的选择性x双极照射270。在一个实施例中，图13C的选择性x双极照射270用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图13C，选择性的x双极照射270仅包括三对极160a、160c和160d。已经通过光掩模501的偏振结构504除去极对160a。
图14A至14C原理地说明当用方位角环形照射165来照射光掩模的偏振结构504时，根据本发明的图12的光掩模501的功能。特别地，图14B包含包括偏振结构504的部分光掩模501的原理透视图。图14A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模501的方位角环形照射165。图14C原理地说明通过偏振结构504，从入射到光掩模501的前表面502b的方位角环形照射165而形成的选择性x双极照射270’。图14C的选择性x双极照射270’由在其后侧502a的光掩模501所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模501是选择性的y偏振器。参照图14A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射165包括在照射165的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图14A说明2对极160a和160b，其在环形环165上彼此相对设置。
当图14A的方位角环形照射165入射到并穿过图14B的选择性y偏振器光掩模501时，生成图14C的选择性x双极照射270’。在一个实施例中，图14C的选择性x双极照射270’用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图14C，选择性的x双极照射270’仅包括1对极160a。已经通过光掩模501的偏振结构504除去极对160b。
图15是根据本发明的另一实施例，具有在衬底602的区域651中形成的偏振结构604的部分光掩模601的原理透视图。衬底602包括前表面602b和后表面602a，在其中形成偏振结构604。如所示，偏振结构604包括平行延伸到x轴的平行凹槽的图形。邻近于并且在不透明铬图形线606的相对侧上形成偏振结构604的凹槽。不透明线606是在晶片上形成电路图形中所使用的许多线之一。尽管在图15中未示出，光掩模601实际上可以包括许多不透明线606，其形成将由光刻曝光系统映像的图形，以将光掩模图形映像到所制造的集成电路上。
图16A至16C原理地说明当用方位角环形照射160来照射光掩模601的偏振结构601时，根据本发明的图15的光掩模601的功能。特别地，图16B包含包括偏振结构604的部分光掩模601的原理透视图。图16A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模601的方位角环形照射160。图16C原理地说明通过偏振结构604，从入射到光掩模601的前表面602b的方位角环形照射160而形成的选择性y双极照射170。图16C的选择性y双极照射170由在其后侧602a的光掩模601所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模601是选择性的x偏振器。参照图16A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射160包括在照射160的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图16A说明4对极160a、160b、160c和160d，其在环形环160上彼此相对设置。
当图16A的方位角环形照射160入射到并穿过图16B的选择性x偏振器光掩模601时，生成图16C的选择性y双极照射170。在一个实施例中，图16C的选择性y双极照射170用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图16C，选择性的y双极照射170仅包括三对极160b、160c和160d。已经通过光掩模501的偏振结构604除去极对160a。
图17A至17C原理地说明当用方位角环形照射165来照射光掩模601的偏振结构604时，根据本发明的图15的光掩模601的功能。特别地，图17B包含包括偏振结构604的部分光掩模601的原理透视图。图17A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模601的方位角环形照射165。图17C原理地说明通过偏振结构604，从入射到光掩模601的前表面602b的方位角环形照射165而形成的选择性y双极照射170’。图17C的选择性y双极照射170’由在其后侧602a的光掩模601所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模601是选择性的x偏振器。参照图17A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射165包括在照射165的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图17说明2对极160a和160b，其在环形环165上彼此相对设置。
当图17A的方位角环形照射165入射到并穿过图17B的选择性x偏振器光掩模601时，生成图17C的选择性y双极照射170’。在一个实施例中，图17C的选择性y双极照射170’用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图17C，选择性的y双极照射170’仅包括1对极160b。已经通过光掩模601的偏振结构604除去极对160a。
图18是根据本发明的另一实施例，具有在衬底702的区域751中形成的偏振结构704的部分光掩模701的原理透视图。衬底702包括前表面702b和后表面702a，在其中形成偏振结构704。如所示，偏振结构704包括平行延伸到y轴的平行凹槽的图形。邻近于并且在不透明铬图形线706的相对侧上形成偏振结构704的凹槽。不透明线706是在晶片上形成电路图形中所使用的许多线中之一。尽管在图18中未示出，光掩模701实际上可以包括许多不透明线706，其形成将由光刻曝光系统映像的图形，以将光掩模图形映像到所制造的集成电路上。
图19A至19C原理地说明当用方位角环形照射160来照射光掩模701的偏振结构704时，根据本发明的图18的光掩模701的功能。特别地，图19B包含包括偏振结构704的部分光掩模701的原理透视图。图19A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模701的方位角环形照射160。图19C原理地说明通过偏振结构704，从入射到光掩模701的前表面702b的方位角环形照射160而形成的选择性x双极照射270。图19C的选择性y双极照射270由在其后侧702a的光掩模701所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模701是选择性的y偏振器。参照图19A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射160包括在照射160的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图19A说明4对极160a、160b、160c和160d，其在环形环160上彼此相对设置。
当图19A的方位角环形照射160入射到并穿过图19B的选择性y偏振器光掩模701时，生成图19C的选择性x双极照射270。在一个实施例中，图19C的选择性x双极照射270用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图19C，选择性的x双极照射270仅包括三对极160a、160c和160d。已经通过光掩模701的偏振结构704除去极对160a。
图20A至20C原理地说明当用方位角环形照射165来照射光掩模701的偏振结构704时，根据本发明的图18的光掩模701的功能。特别地，图20B包含包括偏振结构704的部分光掩模701的原理透视图。图20A原理地说明在光刻曝光期间，用于照射光掩模701的方位角环形照射165。图20C原理地说明通过偏振结构704，从入射到光掩模701的前表面702b的方位角环形照射165而形成的选择性x双极照射270’。图20C的选择性x双极照射270’由在其后侧702a的光掩模701所发射，并且在一个实施例中用于在光刻曝光期间，照射集成电路的存储器单元区。
光掩模701是选择性的y偏振器。参照图20A，来自曝光系统的光源的方位角环形照射165包括在照射165的环形环的相对侧上的多个成对的极。特别地，图20说明2对极160a和160b，其在环形环165上彼此相对设置。
当图20A的方位角环形照射165入射到并穿过图20B的选择性y偏振器光掩模701时，生成图20C的选择性x双极照射270’。在一个实施例中，图20C的选择性x双极照射270’用于在光刻工序的曝光步骤期间，照射集成电路的存储器单元区。参照图20C，选择性的x双极照射270’仅包括1对极160a。已经通过光掩模701的偏振结构704除去极对160b。
图21和22包含根据本发明的实施例的三种类型的光掩模的原理透视图。图21和22的实施例可应用到上文所描述的本发明的实施例。
图21包含根据本发明的第一类型和第二类型的光掩模801的原理透视图。将图21的光掩模801在此称为“类型1”或“类型2”光掩模。即，在此所指的类型1和类型2光掩模具有相同或相似的结构。然而，它们的制造过程是不同的。参照图21，光掩模801包括由例如石英的材料构成的透明衬底802。衬底802包括前表面802b和后表面802a，在其上形成本发明的偏振结构。光掩模801还包括由例如格的材料所构成的不透明线806的图形。相邻于并在不透明线806的相对侧上形成偏振结构804。根据本发明，来自光刻曝光系统的源的光入射到光掩模801的前表面802b。根据本发明的上述详细说明，在衬底802的后侧802a的偏振结构804改变离开光掩模的后侧802a的照射的照射类型，使得其与入射到光掩模801的前表面802b的照射的照射类型不同。
图22包含根据本发明的第三类型的光掩模901的原理透视图。图22的光掩模901在此称为“类型2”和“类型3”光掩模。参照图22，光掩模901包括由例如石英的材料所构成的透明衬底902。衬底902包括前表面902b和后表面902a，在其上形成本发明的偏振结构904。光掩模901还包括由例如铬的材料构成的不透明线906的图形。相邻于并在不透明线906的相对侧上形成偏振结构904。根据本发明，来自光刻曝光系统中的源的光入射到光掩模901的前表面902b。根据本发明的上述详细说明，在衬底902的后侧902a的偏振结构904改变离开光掩模的后侧902a的照射的照射类型，使得其与入射到光掩模901的前表面902b的照射的照射类型不同。
图23A至23E包含用于制造图21的类型1光掩模801的工序的实施例的原理透视图。参照图23A，提供了具有由例如石英的材料构成的透明衬底802的衬底。衬底802具有前表面802b和后表面802a。在衬底802的后表面802a上形成例如铬的不透明材料的膜。
参照图23B，例如通过蚀刻来构图铬膜806，以在衬底802上的后表面802a上形成线806的图形。参照图23C，在衬底802的后表面802a和不透明线806上形成蚀刻掩模873，并构图蚀刻掩模873。参照图23D，蚀刻衬底802以在后表面802a上使用蚀刻掩模873形成偏振结构804。参照图23E，除去蚀刻掩模873。
图24A至24D包含用于制造图21的类型2光掩模801的工序的实施例的原理透视图。参照图24A，提供了由例如石英的材料构成的透明衬底802。衬底802具有前表面802b和后表面802a。在衬底802的后表面802a上形成蚀刻掩模873。参照图24B，使用蚀刻掩模873，蚀刻衬底802以在后表面802a上形成偏振结构804。参照图24C，除去蚀刻掩模873，并在具有偏振结构804的衬底802的后表面802a上形成例如铬的不透明材料膜875。参照图24D，例如通过蚀刻来构图铬膜806，以在衬底802的后表面802a上形成线806的图形。
应注意，通过参照图23A至23E说明的工序形成的光掩模801的结构与通过参照图24A至24D说明的工序形成的光掩模801的结构不同。特别地，在由图23A至23E的工序所形成的光掩模801(类型1)中，在形成不透明线806之后形成偏振结构804。结果，在类型1光掩模801中，偏振结构仅仅出现在相邻于线806但不在线806之下的衬底802上。与此相反，在通过图24A至24D的工序形成的光掩模801(类型2)中，在不透明线806之前形成偏振结构804。结果，在类型2光掩模801中，邻近于不透明线806并在不透明线806之下形成偏振结构804。
图25A至25D包含用于制造图22的类型3光掩模901的工序的实施例的原理透视图。参照图25A，提供了具有由例如石英的材料构成的透明衬底902的衬底。衬底902具有前表面902b和后表面902a。在衬底902的后表面902a上形成例如铬的不透明材料的膜871。
参照图25B，例如通过蚀刻来构图铬膜906，以在衬底902上的后表面902a上形成线906的图形。参照图25C，在衬底902的后表面902a和线906上淀积例如石英的透明材料的层967。层967的厚度与曝光系统的照射光的波长λ可相比。参照图25D，在层967上形成蚀刻掩模(未示出)，并使用蚀刻掩模蚀刻层967，以在衬底902的后表面902a上形成偏振结构904，并且除去蚀刻掩模。
图26包含本发明的类型1、类型2和类型3光掩模，以及没有本发明的结构的标准二元掩模的特征对比曲线图。图26的曲线说明相对于传统二元掩模，本发明的所有光掩模具有改进的特征对比，以及因此具有改进的分辨率。水平轴是在光掩模上的Cr图形的位置，以及垂直轴是光的强度。具体地，位置0是一个Cr图形的中心位置，以及0.14或-0.14是另一Cr图形的中心位置。曲线表示由光掩模传送的光强度的虚像。通过照射条件来分辨每个图中的3条曲线，即入射光的未偏振的环形照射、方位角环形照射、TE偏振的环形照射和非偏振的环形照射。在图中波的振幅越大，光掩模的分辨率越大。因此，图说明相对于传统二元掩模，本发明的所有光掩模具有改进的特征对比，以及因此具有改进的分辨率。
图27包含本发明的三种掩模类型和传统二元掩模的性能的图。在图27的图中，阈值是获得虚像中的目标CD的光强。NILS是标准化的图像对数斜率。较高的NILS表示更强的光刻性能。FPM表示前侧偏振的掩模。
本发明提供光掩模和制造光掩模的方法，其在光刻曝光操作期间提供选择性的、区域的照射最优化。可以将在此描述的各种光掩模和制造光掩模的方法选择性地应用到单个光掩模的多个区域，以生成最佳的照射条件。即，可以将在此描述的光掩模类型之一应用到相同光掩模的多个区域和/或将在此描述的不同类型光掩模应用到单个光掩模的多个区域。这样，根据本发明的单个光掩模可以用于产生优化的照射条件的多个区域，用于在曝光工序期间由单个光掩模使用。该多个区域可具有相同和/或不同的优化照射条件。
尽管参照其示例性实施例具体示出并描述了本发明，本领域普通技术人员可理解可以在此作出形式和细节上的各种改变，而不背离有下面的权利要求所限定的本发明的精神和实质。

Claims (55)

1.一种光掩模，包括：
具有第一区域和第二区域的衬底；
在第一和第二区域之一的衬底中形成的偏振结构，使得当第一照射类型的辐射撞击衬底和偏振结构时，在第一和第二区域之一中形成第二照射类型的辐射，并在第一和第二区域的另一个中形成第三照射类型的辐射。
2.如权利要求1的光掩模，其中第一和第三照射类型相同。
3.如权利要求1的光掩模，其中第一照射类型是方位角偏振的照射。
4.如权利要求3的光掩模，其中方位角偏振的照射是方位角横向磁极照射。
5.如权利要求1的光掩模，其中第一照射类型是环形类型照射。
6.如权利要求1的光掩模，其中第一照射类型是四极型照射。
7.如权利要求1的光掩模，其中通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。
8.如权利要求7的光掩模，其中第一区域是偏振的区域。
9.如权利要求8的光掩模，其中第三照射类型与第一照射类型相同。
10.如权利要求7的光掩模，其中第二照射类型是双极。
11.如权利要求1的光掩模，还包括在衬底上形成的图形。
12.如权利要求11的光掩模，其中该图形包括铬。
13.如权利要求11的光掩模，其中在该图形附近形成偏振结构。
14.如权利要求11的光掩模，其中在衬底的铬侧形成偏振结构。
15.如权利要求1的光掩模，其中偏振结构包括形成在衬底中的凹槽图形。
16.如权利要求1的光掩模，其中衬底包括石英。
17.一种制造光掩模的方法，包括：
提供具有第一区域和第二区域的衬底；以及
在第一和第二区域之一中的衬底中形成偏振结构，使得当第一照射类型的辐射冲击衬底和偏振结构时，在第一和第二区域之一中形成第二照射类型的辐射，并在第一和第二区域的另一个中形成第三照射类型的辐射。
18.如权利要求17的方法，其中第一和第三照射类型相同。
19.如权利要求17的方法，其中第一照射类型是方位角偏振的照射。
20.如权利要求19的方法，其中方位角偏振的照射是方位角横向磁极照射。
21.如权利要求17的方法，其中第一照射类型是环形类型照射。
22.如权利要求17的方法，其中第一照射类型是四极型照射。
23.如权利要求17的方法，其中通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。
24.如权利要求23的方法，其中第一区域是偏振的区域。
25.如权利要求24的方法，其中第三照射类型与第一照射类型相同。
26.如权利要求23的方法，其中第二照射类型是双极。
27.如权利要求17的方法，还包括在衬底上形成图形。
28.如权利要求27的方法，其中该图形包括铬。
29.如权利要求27的方法，其中在该图形附近形成偏振结构。
30.如权利要求27的方法，其中在衬底的铬侧的表面上形成偏振结构。
31.如权利要求17的方法，其中偏振结构包括形成在衬底中的凹槽图形。
32.如权利要求17的方法，其中衬底包括石英。
33.如权利要求17的方法，还包括：
在衬底上形成不透明材料层；
构图不透明材料层，以在衬底上形成图形；
在该图形上形成透明材料层；以及
构图透明材料以在该图形附近形成偏振结构。
34.如权利要求33的方法，其中衬底由透明材料构成。
35.如权利要求33的方法，其中透明材料包括石英。
36.如权利要求33的方法，其中不透明材料包括铬。
37.如权利要求17的方法，还包括：
构图衬底以形成偏振结构；
在具有偏振结构的衬底上形成不透明材料层；以及
构图不透明材料以在偏振结构附近形成图形。
38.如权利要求37的方法，其中不透明材料包括铬。
39.如权利要求17的方法，还包括：
在衬底上形成不透明材料层；
构图不透明材料层以在衬底上形成图形，使得露出部分衬底；以及
构图衬底的露出部分，以在图形附近形成偏振结构。
40.如权利要求39的方法，其中不透明材料包括铬。
41.一种在制造电路中使用的光刻方法，包括：
在半导体衬底上定位光掩模，在该半导体衬底上形成电路，该电路具有对应于光掩模的第一和第二区域的第一和第二区域，该光掩模具有在光掩模的第一和第二区域之一中形成的偏振结构；以及
使用第一照射类型的辐射照射光掩模，使得第二照射类型的辐射冲击对应于光掩模的第一和第二区域的衬底的第一和第二区域之一，以及第三照射类型的辐射冲击衬底的第一和第二区域的另一个。
42.如权利要求41的方法，其中电路是存储器电路。
43.如权利要求42的方法，其中电路是DRAM电路。
44.如权利要求42的方法，其中电路的第一区域包括存储单元，以及电路的第二区域包括外围电路。
45.如权利要求41的方法，其中第一和第三照射类型相同。
46.如权利要求41的方法，其中第一照射类型是方位角偏振的照射。
47.如权利要求46的方法，其中方位角偏振的照射是方位角横向磁极照射。
48.如权利要求41的方法，其中第一照射类型是环形类型照射。
49.如权利要求41的方法，其中第一照射类型是四极型照射。
50.如权利要求41的方法，其中通过穿过第一区域的辐射形成第二照射类型。
51.如权利要求50的方法，其中第一区域是偏振的区域。
52.如权利要求51的方法，其中第三照射类型与第一照射类型相同。
53.如权利要求50的方法，其中第二照射类型是双极。
54.一种光掩模，包括：
具有第一区域和第二区域的衬底；以及
在第一和第二区域之一中的衬底中形成的偏振结构；其中
在衬底的铬侧的表面上形成该偏振结构。
55.一种制造光掩模的方法，该方法包括：
提供具有第一区域和第二区域的衬底；以及
在第一和第二区域之一中的衬底中形成偏振结构；其中
在衬底的铬侧的表面上形成该偏振结构。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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