CN219320645U

CN219320645U - 相移掩模版

Info

Publication number: CN219320645U
Application number: CN202320113037.XU
Authority: CN
Inventors: 武学俊
Original assignee: Nexchip Semiconductor Corp
Current assignee: Nexchip Semiconductor Corp
Priority date: 2023-01-19
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2033-01-19

Abstract

本实用新型提供了一种相移掩模版，包括：透明基底和掩模图形层，掩模图形层位于透明基底上，其包括若干掩模图形和透光区，相邻两个掩模图形之间为透光区，掩模图形的侧面相对于透明基底的表面倾斜，且相邻两个透光区之间的掩模图形包括边缘部分和中心部分，边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％。本实用新型能够避免出现边峰叠加现象，能够获得良好的光刻胶图形。

Description

相移掩模版

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种相移掩模版。

背景技术

光刻机是整个芯片产业链中最核心的一个设备，用于将掩模版上的图形转移到晶圆表面。在曝光过程中，光刻机中的光源提供光束并使光束透射过画有线路图的掩模版，再经光刻机中的物镜对透射出的光束补偿各种光学误差后，将掩模版上的线路图映射到晶圆表面。其中，相移掩模(PhaseShiftMask，PSM)技术便是一种常用的光刻分辨率增强技术，其能够通过使掩模版上掩模图形的相邻透光区的光束产生180度相位差，确保硅片表面上相邻图形之间因相消干涉而造成暗区光强减弱，从而提高观测对比度及光刻分辨率。

图1为现有技术中一种相移掩模版与光强分布的示意图，图2为现有技术中曝光后的光刻胶图形。请参考图1，相移掩模版包括透明基底10’和掩模图形层，其中掩模图形层位于透明基底10’上，掩模图形层包括多个掩模图形20’和透光区，相邻两个掩模图形20’之间为透光区，且掩模图形20’的边缘垂直于透明基底10’。由于掩模图形20’的边缘垂直于透明基底10’，在曝光时光束透过透光区，但相移掩模版因透光区的边缘绕射光与掩模图形20’边缘的光强叠加，使掩模图形20’边缘的光强发生跳跃，称为边峰效应。当相邻两个透光区的间距很近(相邻两个透光区之间的掩模图形20’的宽度很小)时，边峰效应会叠加(图1中圆形虚框处所示)，从而使得低阈值光刻胶中非曝光区域发生曝光，影响曝光后的光刻胶图形的质量。请参考图2，曝光后的光刻胶图形的尺寸变化以及光刻胶图形的质量降低，导致产品良率降低，增加研发成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相移掩模版，以获得良好的光刻胶图形。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种相移掩模版，包括：

透明基底；

掩模图形层，位于所述透明基底上，其包括若干掩模图形和透光区，相邻两个掩模图形之间为所述透光区，所述掩模图形的侧面相对于所述透明基底的表面倾斜，且相邻两个所述透光区之间的掩模图形包括边缘部分和中心部分，所述边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％。

可选的，所述掩模图形的侧面相对于所述透明基底的表面倾斜的角度大于90度且小于或等于135度。

可选的，所述边缘部分环绕所述中心部分。

可选的，所述边缘部分和所述中心部分的透光率相同。

可选的，所述边缘部分和所述中心部分的透光率不同，所述中心部分的透光率等于6％。

可选的，所述掩模图形的材质包括硅化钼。

可选的，若干所述掩模图形的厚度相同。

可选的，所述掩模图形的厚度为50nm～60nm。

可选的，所述透明基底的材质包括石英。

可选的，所述透明基底的折射率为1.46。

在本实用新型提供的相移掩模版中，包括：透明基底和掩模图形层，掩模图形层位于透明基底上，其包括若干掩模图形和透光区，相邻两个掩模图形之间为透光区，掩模图形的侧面相对于透明基底的表面倾斜，且相邻两个透光区之间的掩模图形包括边缘部分和中心部分，边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％。本实用新型中由于掩模图形的侧面相对于透明基底的表面倾斜，当光束从透明基底入射到掩模图形再到空气中，根据折射定律，掩模图形的折射率大于空气的折射率，因此折射角小于入射角，透过掩模图形的入射光的方向发生改变，使边峰收敛于透光区内；且相邻两个透光区之间的掩模图形的边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％，能够对边缘较强的衍射光进行抵消，因而避免出现边峰叠加现象，能够获得良好的光刻胶图形。

附图说明

图1为现有技术中一种相移掩模版与光强分布的示意图；

图2为现有技术中曝光后的光刻胶图形；

图3和图4为本实用新型一实施例提供的相移掩模版的示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的相移掩模版曝光后的光刻胶图形。

其中，附图标记为：

10、10’-透明基底；20、20’-掩模图形；21-中心部分；22-边缘部分。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图3为本实施例提供的相移掩模版的示意图。请参考图3，本实用新型的目的在于提供一种相移掩模版，相移掩模版能够通过常规制备工艺制备得到，制备出的相移掩模版与传统相移掩模版的结构明显不同，能够避免出现边峰叠加现象，能够获得良好的光刻胶图形。相移掩模版包括透明基底10和掩模图形层，其中掩模图形层位于透明基底10上，在本实施例中，透明基底10用于供曝光光束透过，其可以采用完全透光的石英制成，透明基底10的折射率约为1.46，曝光光源发出的光束的波长包括193nm；掩模图形层用于防止部分光束透过并与透明基底10相互配合以限定透光区。

掩模图形层包括若干掩模图形20和若干透光区，在掩模图形层中相邻两个掩模图形20之间区域定义为透光区，且掩模图形20的侧面相对于透明基底10的表面倾斜。在本实施例中，掩模图形20的侧面相对于透明基底10的表面倾斜的角度优选大于90度且小于或等于135度，不限于上述角度，也可为140度、145度；掩模图形20呈梯形，且梯形的长边接触透明基底10的表面。在本实施例中，为了使掩模图形20的侧面相对于透明基底10的表面倾斜，在透光基底10上形成掩模层(图中未示出)，进而刻蚀掩模层形成若干掩模图形20，在刻蚀形成掩模图形20时，采用高浓度的刻蚀气体(如C₂F₄)，在刻蚀过程中会产生较多的聚合物，以在掩模图形20的侧面堆积，逐渐形成斜坡，使得掩模图形20的侧面相对于透明基底10的表面倾斜。在本实施例中，掩模图形20的材质优选为硅化钼(MoSi)，若干掩模图形20的宽度、长度和形状相同或不同，若干掩模图形20的厚度相同，且掩模图形20的厚度可为50nm～60nm，不限于上述厚度。

请继续参考图3，相邻两个透光区之间的掩模图形20包括边缘部分22和中心部分21，边缘部分22环绕中心部分21，边缘部分22的透光率大于6％且小于或等于20％。在本实施例中，当相邻两个透光区之间的掩模图形20的宽度a(相邻两个透光区之间的间距)小于或等于设定值时，设定值优选为150nm，也可以是200nm等；边缘部分22和中心部分21的透光率相同，中心部分21的透光率大于6％且小于或等于20％。通过调节折射率n、消光系数k形成透光率大于6％且小于或等于20％的硅化钼材料，从而使得边缘部分22和中心部分21的透光率大于6％且小于或等于20％，透光率大于6％且小于或等于20％的硅化钼材料可以较好的与产生边峰效应的衍射光进行抵消。

图4为本实施例提供的相移掩模版的示意图。请参考图4，在本实施例中，当相邻两个透光区之间的掩模图形20的宽度b(相邻两个透光区之间的间距)大于设定值时，设定值优选为150nm，也可以是200nm等；边缘部分22和中心部分21的透光率不同，即边缘部分22的透光率优选为大于6％且小于或等于20％，中心部分21的透光率等于6％。通过调节折射率n、消光系数k形成透光率大于6％且小于或等于20％的硅化钼材料和透光率等于6％的硅化钼材料，从而使得边缘部分22的透光率优选为大于6％且小于或等于20％，中心部分21的透光率等于6％。在本实施例中，由于相邻两个透光区之间的掩模图形20的宽度b大于设定值，在曝光时相邻两个透光区较远，边峰效应不易叠加，从而不易使得低阈值光刻胶中非曝光区域发生曝光，不易影响曝光后的光刻胶图形的质量，不过为了减轻衍射光的影响，从而设置边缘部分22透光率大于6％且小于或等于20％可实现对边部较强衍射光进行抵消。在本实施例中，中心部分21的透光率等于6％时，其折射率约为2.343；边缘部分22的透光率大于6％且小于或等于20％时，其折射率随透光率变化在一定范围内，不过其折射率大于空气的折射率(空气的折射率约为1)。

在图3和图4中，边缘的两个掩模图形20可以理解为位于掩模版的边缘，由于掩模版的边缘的掩模图形20一般不会位于相邻两个透光区之间，因此边缘的掩模图形20整体的透光率可以等于6％，也可以大于6％且或等于20％；还可以将边缘的掩模图形20分为两部分，其中靠近透光区的一部分的透光率大于6％且小于或等于20％，远离透光区的另一部分的透光率等于6％。另外，掩模图形层包括若干掩模图形20，在图中只作简单示意相邻两个透光区之间的掩模图形20以及边缘的两个掩模图形20，在实际上会包括多个掩模图形20。

在本实施例中，掩模图形20通常采用相位差180°的硅化钼材料，这种材料可通过调节折射率n和消光系数k将其透光率控制在4％～20％范围内，针对相邻两个透光区之间的掩模图形20的宽度较小(设定值较小)，将相邻两个透光区之间的掩模图形20的边缘部分22的透光率调整为大于6％且小于或等于20％，对边部较强衍射光进行抵消；且掩模图形20的侧面相对于透明基底10的表面倾斜的角度大于90度且小于或等于135度，当光束从透明基底10入射到掩模图形20再到空气中，根据折射定律，掩模图形20的折射率大于空气的折射率，因此折射角q2小于入射角q1(继续参见图3)，透过掩模图形20的入射光的方向发生改变，使边峰收敛于透光区内，因而避免出现边峰叠加现象，能够获得良好的光刻胶图形。

图5为本实施例提供的相移掩模版曝光后的光刻胶图形。请参考图5，对比图2，曝光后的光刻胶图形的尺寸变化较小以及光刻胶图形的质量较好，能够获得良好的光刻胶图形，提高产品良率。

综上，在本实用新型提供的相移掩模版中，包括：透明基底和掩模图形层，掩模图形层位于透明基底上，其包括若干掩模图形和透光区，相邻两个掩模图形之间为透光区，掩模图形的侧面相对于透明基底的表面倾斜，且相邻两个透光区之间的掩模图形包括边缘部分和中心部分，边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％。本实用新型中由于掩模图形的侧面相对于透明基底的表面倾斜，当光束从透明基底入射到掩模图形再到空气中，根据折射定律，掩模图形的折射率大于空气的折射率，因此折射角小于入射角，透过掩模图形的入射光的方向发生改变，使边峰收敛于透光区内；且相邻两个透光区之间的掩模图形的边缘部分的透光率大于6％且小于或等于20％，能够对边缘较强的衍射光进行抵消，因而避免出现边峰叠加现象，能够获得良好的光刻胶图形。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种相移掩模版，其特征在于，包括：

透明基底；

2.如权利要求1所述的相移掩模版，其特征在于，所述掩模图形的侧面相对于所述透明基底的表面倾斜的角度大于90度且小于或等于135度。

3.如权利要求1所述的相移掩模版，其特征在于，所述边缘部分环绕所述中心部分。

4.如权利要求3所述的相移掩模版，其特征在于，所述边缘部分和所述中心部分的透光率相同。

5.如权利要求3所述的相移掩模版，其特征在于，所述边缘部分和所述中心部分的透光率不同，所述中心部分的透光率等于6％。

6.如权利要求1～5中任一项所述的相移掩模版，其特征在于，所述掩模图形的材质包括硅化钼。

7.如权利要求6所述的相移掩模版，其特征在于，若干所述掩模图形的厚度相同。

8.如权利要求7所述的相移掩模版，其特征在于，所述掩模图形的厚度为50nm～60nm。

9.如权利要求1所述的相移掩模版，其特征在于，所述透明基底的材质包括石英。

10.如权利要求9所述的相移掩模版，其特征在于，所述透明基底的折射率为1.46。