包括有可变透光率的遮光层的掩模制造技术

在包括形成于透明基片上的遮光层（１０２’，２０２’，２０２”）的掩模中，遮光层的透光率随遮光层的图形密度或半导体衬底（２０３）上的光刻胶层（２０４）的厚度改变。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种掩模，例如用于制造半导体器件的光掩模或光栅(reticle)。在例如动态随机存取存储器(DRAM)器件等集成电路半导体器件中，随着集成度的提高，光刻工艺的图形线宽变得越来越细。按现有技术的光刻工艺，如果光掩模有线—间隙图形和隔离图形，则线—间隙图形每条线的宽度与隔离图形的线宽相同。结果，在线—间隙图形和隔离图形之间产生了线图象宽度的不同，这被称为光邻近效应。以后对此将作详细说明。按另一现有技术的光刻工艺，对于形成于半导体衬底上的光刻胶层，即使光刻胶层的厚度不均匀，也能通过具有相同线宽的图形形成光掩模。结果，在形成有不同厚度的光刻胶层的区域发生了线图象宽度的不同，这被称为驻波效应。对此也在以后作详细说明。按现有技术，可以通过对图形进行偏移的掩模偏移法，减弱光邻近效应和驻波效应。然而，按掩模偏移法，特别是在图形更精细时，很难制造具有光最佳偏移量的图形的光掩模。本专利技术的目的是提供一种不采用掩模偏移法也能减弱光邻近效应和驻波效应的掩模。根据本专利技术，在包括形成于透明基片上的遮光层的掩模中，遮光层的透光率根据遮光层的图形密度或半导体衬底上的光刻胶层厚度改变。通过以下参照附图的说明作为与现有技术的比较，可以更清楚地理解本专利技术，其中附图说明图1是说明现有技术光掩模的剖面图；图2是展示图1的光刻胶上的光强度特性的曲线图；图3是说明另一现有技术光掩模的剖面图；图4是展示图2的光刻胶上的线图象的尺寸特性的曲线图；图5是解释本专利技术原理的剖面图；图6A、6B、6C和6D是展示图5的光刻胶上的光强度特性的曲线图；图7是展示图5的光刻胶上的线图象的尺寸特性的曲线图；图8是根据本专利技术第一实施例的光掩模的剖面图；图9是展示图8的光刻胶上的光强度特性的曲线图；图10是说明图8的光掩模的变形的剖面图；图11是根据本专利技术第二实施例的光掩模的剖面图；图12是根据本专利技术第三实施例的光掩模的剖面图。在说明优选实施例之前，首先参照图1、2、3和4解释光邻近效应和驻波效应。图1和2是解释光邻近效应的示意图。注意，图1示出了一光掩模和一半导体器件，图2示出了一表明利用图1的光掩模进行还原透射式曝光(reduction projection exposure)时得到的半导体器件上光强度分布的曲线图。图1中，光掩模由玻璃基片101和形成于玻璃基片101上的铬(Cr)遮光层102构成。注意铬的透光率为每微米百分之零。遮光层102的区R1中有细图形102a，区R2中有粗图形102b。在细图形102a中，每条线的宽度与线间的各间隙宽度相同，另外，粗图形102b中，隔离线的宽度与细图形102a的线宽相同。另外，半导体器件由半导体衬底103和通过绝缘层(未示出)淀积于半导体衬底103上的光刻胶层104构成。光刻胶层104例如由透光率为每微米约百分之50的正型光刻胶形成。这种情况下，光刻胶层104的厚度几乎是均匀的，例如约为0.73微米。利用图1的光掩模，在NA＝0.5，σ＝0.7和λ＝240nm的光学条件下，进行还原透射式曝光，这里NA为数值孔径，σ是光源的相干性，λ为KrF准分子激光器光源的波长，得到了图2所示的光强度分布。图2中，阈值光强Ith定义为使细图形102a的线图象宽度与细图形102a的各间隙图象的宽度相同。这种情况下，此宽度约为0.25微米，Ith为0.337。另一方面，根据阈值光强Ith，粗图形102b的隔离线的图象宽度为约0.28微米。这样，区R1和R2间线的图象宽度产生如0.03微米(＝0.28微米-0.25微米)的差，这就是所谓的光邻近效应。按现有技术，可以通过对图形进行偏移的掩模偏移法减弱光邻近效应。图3和4是解释驻波效应的示意图。注意，图3示出了一光掩模和一半导体器件，图4示出了利用图1的光掩模进行还原透射式曝光时得到的半导体衬底上的图象尺寸。图3中，光掩模由玻璃基片201和形成于玻璃基片201上的Cr遮光层202构成。遮光层202在区域R1和R2中都有细图形。即，每条线的宽度与线间的各间隙是相同的。另外，半导体器件由半导体衬底203和通过绝缘层(未示出)形成于半导体衬底203上的光刻胶层204构成。光刻胶层204例如由透光率为每微米约百分之50的正型光刻胶形成。这种情况下，由于光刻胶层204一般是旋涂的，所以，光刻胶层204的厚度有起伏。例如，区R1中光刻胶层204的厚度约为0.73微米，区R2中光刻胶层204的厚度约为0.69微米。利用图3的光掩模，在NA＝0.5，σ＝0.7和λ＝240nm的光学条件下，进行还原透射式曝光，如图4所示，每条线的图象尺寸取决于光刻胶层204的厚度Tp。即，区R1中，光刻胶层204的厚度约为0.73微米，所以每条线的图象尺寸为约0.25微米。另一方面，在区R2中，光刻胶层204的厚度约为0.69微米，所以每条线的图象尺寸为约0.17微米。例如，在DRAM器件中，由于台阶部分的产生，单元阵列区和外围电路区间的边界处光刻胶层较薄。这样，区R1和R2间产生线图象宽度的不同，这就是所谓的驻波效应。按现有技术，可以通过对图形进行偏移的掩模偏移法减弱驻波效应。下面参照图5、6A、6B、6C、6D和7解释本专利技术的原理。图5示出了一光掩模和一半导体器件，该图中，光掩模由玻璃基片1和形成于玻璃基片1上的遮光图形2构成。这种情况下，遮光图形2由宽为0.25微米的隔离线构成。另外，半导体器件由半导体衬底3和通过绝缘层(未示出)形成于半导体衬底3上的光刻胶层4构成。利用图5的光掩模，在NA＝0.5，σ＝0.7和λ＝240nm的光学条件下，进行还原透射式曝光，于是得到了图6A、6B、6C和6D所示的光强度分布，其中光遮光图形2的透光率T分别为0％、2％、5％和10％。这种情况下，阈值光强度Ith(＝0.337)与由图1和图2的细图形102a所定义的相同。即，遮光图形2的透光率T越大，则遮光图形2的线图象的宽度越小。透光率T和遮光图形2的线图象的宽度W间的关系如图7所示。从图7可知，如果遮光图形2的透光率T约为2％，则线图象的宽度约为0.25微米，与图1和2的细图形102a的各线图象和间隙图象的宽度相同。图8示出了本专利技术的第一实施例，图8中，用遮光层102’代替图1的遮光层102，遮光层102’由钼硅(MoSi)层1021和Cr层1022构成。注意，MoSi层1021是半透明的，而Cr层为不透明的。即，细图形102a’由MoSi层1021和Cr层1022构成，所以，该细图形102a’的透光率为0％。另一方面，粗图形102b’只由MoSi层1021形成，所以，粗图形102b’的透光率例如为2％。利用图8的光掩模，在NA＝0.5，σ＝0.7和λ＝240nm的光学条件下，进行还原透射式曝光，这里NA为数值孔径，σ是光源的相干性，λ为KrF准分子激光器光源的波长，于是得到了图9所示的光强度分布。图9中，根据阈值光强度Ith(＝0.337)，粗图形102b’的隔离线的图象宽度为约0.25微米。这样，区R1和R2间没产生线图象宽度的不同。所以，抵消了光邻近效应。图8中，假定在细图形102a’和粗图形102b’只由Cr形成的相同条件下，区R2中细图形102a’的隔离线图象的宽度大于区R1中粗图形102b’的线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩模，包括：透明基片（１０１）；及形成于所说透明基片上的遮光层（１０２’），所说遮光层的透光率随所说遮光层的图形密度改变。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本修一，藤本匡志，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]