交替移相掩模及其制造方法

专利名称：交替移相掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种交替移相掩模以及一种制造交替移相掩模的方法。
背景技术：
已知的用于半导体晶片的微观处理的光掩模是Levenson掩模，即 交替移相掩模，其是一种移相掩模。交替移相掩模是一种光掩模，其 通过控制光相位来提高分辨率和焦深从而具有改进的传输特性。为了 控制相位差，在紧密布置的相邻图案的一个中形成凹进部，以改变光 程长度。
图l是显示典型的交替移相掩模的横截面图。交替移相掩模101包 括设置在光屏蔽膜103中的第一图案104和第二图案105，所述光屏蔽膜 103布置在透明基板(例如石英玻璃板)102上。第一图案104允许光al 传播。第二图案105设置在第一图案104附近，允许光bl传播。第二图 案105具有通过挖空基板102形成的、用于移相的凹进部106。已透射通 过基板102的光al透射通过第一图案104并出射为光a2。与此相比，已透 射通过基板102的光bl透射通过第二图案105并出射为光b2。在基板102 中，光al的相位与光bl的相位相同。然而，由于该凹进部106，光bl在 基板102中的传输距离比光al短。因此，透射通过第二图案105的光b2 与透射通过第一图案104的光a2的相位差大约为180度。因此，分辨率和 焦深得以提高，从而改进了传输特性。
此处，在上述交替移相掩模101的第一图案104中，在曝光时，除 光al之外，还使光c也从其外围入射。然而，光c不会引起关于光a2的出 射的任何问题，因为在基板102的表面上它们的相位是一致的。另一方面，在第二图案105的凹进部106的底表面109上，除光bl 之外，还使光dl也从其外围入射。然而，光dl不会引起关于光b2的出 射的任何问题，因为在底表面109上它们的相位是一致的。然而，当光 d2透射通过第二图案105的凹进部106的侧壁107并出射为光d3时，侧壁 107上的光d2的相位与底表面109上的光bl的相位不同，其导致光b2的 相位与预定相位产生偏差。也就是说，相位应与光a2的相位偏差大约180 度的光b2将导致具有不同于180度偏差的偏差的相位。当这样的光b2到 达半导体晶片的表面时，在半导体晶片中观察到造成焦深和分辨率劣 化的缺陷。因此，期望用来抑制来自侧壁107的光d3的技术。
作为现有技术，日本专利申请公布(JP-P2000-81696A)公开了一 种移相掩模及其制造方法。在此移相掩模中，用光掩模中的光屏蔽膜 来覆盖凹进部的侧壁，在该光掩膜中，将该凹进部制造为透明基板的 相移区。在制造该移相掩模的方法中，依次在透明基板上形成薄膜和 光刻胶膜，并对光刻胶膜进行构图以形成凹进部的图案。然后，通过 使用光刻胶膜的图案作为掩模而除去薄膜，将与薄膜的去除部分相对 应的透明基板部分除去到相位偏移180度的预定深度，并向所产生的凹
进部填充与薄膜中使用的材料不同的光屏蔽材料。然后，将该光屏蔽 材料的膜弄平以在透明基板的整个表面上形成光屏蔽膜，并在该光屏 蔽膜上形成光刻胶膜。然后，对光刻胶膜进行构图，使得具有足够的 用来屏蔽光的厚度的光屏蔽膜设置在凹进部的侧壁上，并通过使用光 刻胶膜的图案作为掩模来除去光屏蔽膜和薄膜。
日本专利申请公布(JP-A-Heisei 11-119411)公开了一种移相掩模 及其制造方法。此移相掩模包括由光屏蔽膜构成的光屏蔽部分，和包 括形成在基板上的第一图案和第二图案的发光图案，所述基板对于曝 光光是可透过的。第一图案通过挖空基板形成，并且透射通过第一图 案的光与透射通过第二图案的光的相位差大约为180度。在此移相掩模 中，第一图案具有形成有类似侧壁图案的侧壁，并且侧壁图案或侧壁图案上的光屏蔽膜耗散或降低波导效应。因而，在传输到受到透射通 过第一图案的光照射的材料层上的图案的线宽基本等于透射通过第二 图案的光的线宽。
在上面的用于在凹进部(即基板的挖空部分)的侧壁上形成光屏
蔽膜的方法中，如在日本专利申请公布(JP-P2000-81696A和JP-A-Heisd 11-119411)中所述，在侧壁上沉积光屏蔽膜的过程在交替移相掩模的 制造中是非常大的负担。也就是说，为了将光屏蔽膜沉积在凹进部的 侧壁上，必须首先形成掩模图案，将光屏蔽膜(例如铬)沉积在掩模 的整个表面上，然后在涂光刻胶之后，仅对光屏蔽膜剩余的侧壁部执 行绘图、显影和蚀刻。这些过程导致掩模的制造时间延长，掩模成本 增加，并增加了缺陷的出现率，给掩模的制造带来了极大的负担。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种适当地抑制从凹进部(即基板的 挖空部分)的侧壁入射的光，同时防止掩模的制造时间延长、掩模成 本增加以及缺陷出现率增加的技术。
在本发明的一个方面中，制造交替移相掩模的方法包括在透明基 板上形成彼此相邻的第一和第二图案，所述第一和第二图案可透光， 并且所述第二图案具有用于移相的所述基板的凹进部。将激光照射到 所述凹进部的侧壁部以修改所述侧壁部，使得所述侧壁部对曝光光的 透射率低于所述凹进部的底部对曝光光的透射率。
在本发明的另一方面中，交替移相掩模包括透光的第一图案；设 置在所述第一图案附近的透光的第二图案，所述第二图案具有凹进部； 以及设置在所述凹进部的侧壁部中的修改部分，所述修改部分对曝光 光的透射率低于所述凹进部的底部对曝光光的透射率。
本发明能够适当抑制交替移相掩模中从凹进部(即基板的挖空部分)的侧壁发出的光，其中分辨率和焦深的提高能够提高传输能力。


根据下面结合附图的特定实施例的描述，本发明的上述和其它目 的、优点和特征将更加明显，其中-
图l是显示典型的交替移相掩模的横截面图2是显示根据本发明实施例的交替移相掩模的结构的横截面图； 图3A至图3I是显示制造根据本发明实施例的交替移相掩模的方法 的横截面图；以及
图4是显示制造根据本发明实施例的交替移相掩模的方法的横截面图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图对根据本发明的Levenson掩模或交替移相 掩模及其制造方法进行描述。
图2是显示根据本发明实施例的交替移相掩模的结构的横截面图。 交替移相掩模1包括第一图案4、第二图案5以及透射减少部分8。
为形成在透明基板2上的光屏蔽膜3设置第一图案4。基板2例示为 石英玻璃板。光屏蔽膜3则例示为铬(Cr)膜。用于照射的光A1从基板 2—侧透射通过第一图案4，并作为光A2射向曝光对象。
第二图案5在第一图案4附近，利用形成在透明基板2上的光屏蔽膜 3形成。第二图案5具有通过挖空基板2形成、用于移相的凹进或凹形部 分6。用于照射的光B1从基板2—侧透射通过第二图案5，并作为光B2 射向曝光对象。
用作修改部分的透射减少部分8被设置在凹进部6的侧壁部7的表 面上或内部中(在基板2—侧上)，以与凹进部6的底部相比降低曝光光的透射率。曝光光的透射率优选为15%或更低。因此使得能够有效
抑制来自凹进部6的侧壁部7的光并消除对光B2的影响。
透射减少部分8通过改变侧壁部7中的基板2的材料来制造。透射减 少部分8可设置为例如一组形成在侧壁部7的内部中的细微空隙。如果 这样的一组空隙密集存在，那么将要通过侧壁部7的曝光光被空隙散射 或反射。因此，光的透射受到抑制，并且曝光光的透射率降低。多个 空隙之间的距离优选为曝光光波长的一半或更小。这是因为此距离使 光能够被有效率地反射和散射。如稍后将描述的，鉴于容易通过激光 器控制空隙的形成，优选三维矩阵形式的多个空隙的布置。
透射减少部分8还可设置为例如形成在侧壁部7的内部中的具有不 同折射率的多个区域。这样的多个区域包括边界表面朝向不同方向的 相邻区域。因此，将要通过侧壁部7的曝光光在所述多个边界表面上被 散射和反射。因此光的透射受到抑制，并且曝光光的透射率可被降低。
透射减少部分8还可设置为例如形成在侧壁部7的表面上的细微不 平坦部分。由于这样的细微不平坦部分，将要通过侧壁部7的曝光光在 侧壁部7的表面上以与所谓起雾玻璃(fogging glass)的情形相同的方式 被散射和反射。因此光的透射受到抑制，曝光光的透射率可被降低。
在交替移相掩模l中，在曝光时，除光A1外，光C也从其外围入射 到第一图案4中。然而，光C不会引起关于光A2的出射的任何问题，因 为在基板102的表面上这些相位是一致的。此外，第二图案5的凹进部6 的底表面9不仅具有光B1的入射还具有从其外围发射的光D1的入射。然 而，光D1不会引起关于底表面9上的光B2的出射的任何问题，因为在其 上这些相位是一致的。此外，存在光D2到达第二图案5的凹进部6的侧 壁部7并透射通过侧壁部7的可能性。然而，通过如上所述的透射减少 部分8，本发明能够阻止到达侧壁部7的光D2通过侧壁部7。 g卩，可充分 抑制图l中的光dl。因此，侧壁部7和底表面9中的具有不同相位的光D2
8和光B1被发射到第二图案5并彼此干扰以防止光B2的相位与期望相位 的偏差。也就是说，将光B2与光A2的相位差设置为大约180度的预期目 的能够得以更确定地实现。由此，使得能够抑制半导体晶片中焦深和 分辨率的劣化。
接下来，将在下文对制造根据本发明实施例的交替移相掩模的方 法进行描述。
图3A至图3I以及图4是显示制造根据本发明实施例的交替移相掩 模的方法的横截面图。
参照图3A，在用作基板2的合成石英玻璃板上设置用作光屏蔽膜3 的铬膜。参照图3B，涂覆抗蚀剂21以覆盖光屏蔽膜3。参照图3C，对抗 蚀剂21曝光和显影以进行构图。由此，在抗蚀剂21中，图案31形成在 用于第一图案4的位置中，而图案32形成在用于第二图案5的位置中。 在图案31和图案32中暴露光屏蔽膜3。
参照图3D，通过在图案31和图案32中进行蚀刻而除去光屏蔽膜3。 由此，在光屏蔽膜3中形成第一图案4和图案33。在第一图案4和图案33 中暴露基板2。参照图3E，剥去覆盖光屏蔽膜3的抗蚀剂21以露出光屏 蔽膜3。参照图3F，涂覆抗蚀剂22以覆盖光屏蔽膜3、第一图案4和图案 33。
参照图3G，通过在其中执行曝光和显影对抗蚀剂22进行构图。由 此，在抗蚀剂22中，图案34形成在用于第二图案5的位置中。在图案34 中暴露基板2。参照图3H，将图案34中的基板2蚀刻到预定深度。由此， 在光屏蔽膜3和基板2中形成具有凹进部6的第二图案5。在第二图案5中 暴露凹进部6的侧表面和底表面。参照图31，剥去覆盖光屏蔽膜3和第一 图案4的抗蚀剂22以露出光屏蔽膜3和第一图案4。凹进部6的深度设置 为使得当具有相同相位的光透射通过第一图案4和第二图案5时，由于光程长度不同，透射通过第一图案4的光与透射通过第二图案5的光的 相位偏差大约180度。
只要掩模与图3I中所示的掩模具有相同的结构，则可采用任何制 造方法。
参照图4，激光从相对于基板2与光屏蔽膜3相对的一侧照射到凹进 部6的侧壁部的内部或表面。由此，选择性地破坏玻璃中的预定部分， 此处，对破坏部分进行修改以形成前述的透射减少部分8。
在图4中，用于制造透射减少部分8的设备设有控制单元11、激光 器12、光学系统13、平台驱动单元14以及X-Y平台15。
基板2设置在X-Y平台15上。驱动单元14将X-Y平台移动到期望位 置。因此，如果期望基板2相对较大的运动，则使用驱动单元14实现此 运动。激光器12向基板2发射激光。将在下文描述细节。光学系统13控 制激光的照射位置(焦点位置)。因此能够在发射激光的同时在细微 区域中精密地移动焦点。控制单元11通过协调激光器12、光学系统13 以及驱动单元M来控制激光使其被照射到凹进部6的侧壁部的期望位 置上。
激光器12更优选是例如飞秒激光器。飞秒激光器是一种能够仅从 几飞秒(即，2 3X1(T"秒)到几百飞秒发射光的光学激光器。为了 在凹进部6的侧壁部7中进行选择性修改，需要通过激光对非常细微的 区域进行高精度的照射。还需要避免对不需修改区域的修改。通过縮 小利用激光的单脉冲照射的区域，飞秒激光器能够将它的能量抑制到 较小量。因此，在不影响外围区域的情况下，通过改变焦点附近的狭 小区域中的基板2的结构，能够改变基板2的折射率。因此，可控制透
射减少部分8使其具有期望特性。在合成石英玻璃板(即基板2)中形成多个空隙(即透射减少部分
8)的情况下，照射具有700至900 nm (更优选800nm)的波长、4至12 lU (更优选8uJ)的能量以及100至900飞秒的持续时间的激光的一个 脉冲以形成单个空隙。为便于过程控制和透射率控制，多个空隙优选 以层的形式形成以被布置为与侧壁部7平行的平面。空隙的三维和规则 布置使激光器过程中的位置控制较为容易。根据层的数量和单个层中 的空隙密度，也可容易地控制透射率。
通过上述过程制造根据本发明的交替移相掩模l。
在本发明中，通过利用激光器使用上述的制造过程，在侧壁部中 布置透射减少部分，与在侧壁上形成光屏蔽膜的情况相比，其能够容 易地并在短时间内制造交替移相掩模。适当地抑制从凹进部(即基板 的挖空部分)的侧壁发射的光同时抑制掩模制造时间的延长、掩模成 本的增加以及缺陷出现率的增加等是可能的。
根据本发明，能够适当抑制交替移相掩模中从凹进部(即基板的 挖空部分)的侧壁发射的光，其中分辨率和焦深的提高使得能够改进 传输特性。
本发明并不限定于上述实施例的每一个，并且明显地是每一个实 施例都可在本发明技术思想的范围内进行适当修改或变化。
权利要求
1.一种制造交替移相掩模的方法，包括在透明基板上形成彼此相邻的第一和第二图案，所述第一和第二图案是可透光的，并且所述第二图案具有用于移相的所述基板的凹进部；以及将激光照射到所述凹进部的侧壁部以修改所述侧壁部，以便所述侧壁部对曝光光的透射率低于所述凹进部的底部对所述曝光光的透射率。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述照射包括-利用所述激光在所述侧壁部中形成多个空隙。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述形成多个空隙包括以三维矩阵形成所述多个空隙，并且其中，所述多个空隙中的两个之间的距离为所述曝光光的波长的一半或更小。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括 利用所述激光在所述侧壁部中形成多个区域，所述多个区域的折射率与所述透明基板的折射率不同。
5. —种交替移相掩模，包括 透光的第一图案；透光的第二图案，所述第二图案设置在所述第一图案附近，并具有凹进部；以及修改部分，所述修改部分设置在所述凹进部的侧壁部分中，并且 所述修改部分对曝光光的透射率低于所述凹进部的底部对所述曝光光 的透射率。
6. 根据权利要求5所述的交替移相掩模，其中，所述修改部分具有设置用于所述侧壁部分的多个空隙。
7. 根据权利要求6所述的交替移相掩模，其中，所述多个空隙以 三维矩阵布置，并且其中，所述多个空隙中的两个之间的距离为所述曝光光的波长的 一半或更小。
8. 根据权利要求5所述的交替移相掩模，其中，所述修改部分包 括设置在所述侧壁部分中的多个区域，所述多个区域的折射率与所述 透明基板的折射率不同。
9. 根据权利要求5到8的任一项所述的交替移相掩模，其中，所 述修改部分对所述曝光光的透射率为15%或更小。
全文摘要
一种制造交替移相掩模的方法，所述方法包括在透明基板上形成彼此相邻的第一和第二图案，所述第一和第二图案是可透光的，并且所述第二图案具有用于移相的所述基板的凹进部。将激光照射到所述凹进部的侧壁部以修改所述侧壁部，以便所述侧壁部对曝光光的透射率低于所述凹进部的底部对曝光光的透射率。
文档编号G03F1/68GK101315516SQ200810109549
公开日2008年12月3日 申请日期2008年6月2日 优先权日2007年6月1日
发明者井上崇 申请人:恩益禧电子股份有限公司