衰减相移掩膜制造技术

一种衰减相移掩膜，具有设定透光率，包括：具有第一透光率的第一相移层；位于所述第一相移层表面的第二相移层，所述第二相移层采用具有第二透光率的材料，所述第二透光率根据所述设定透光率以及所述第一透光率而确定；所述第一相移层或所述第一相移层与所述第二相移层的组合构成相移层，通过调节所述第一相移层与所述第二相移层的厚度或厚度之和，使得透过所述相移层的光线与透过用于形成图像的缝隙的光线存在180度相移。本发明专利技术衰减相移掩膜可对透光率进行调节，具有更广泛的适用范围，在满足工艺窗口要求的同时，减少旁瓣图案的数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻技术，特别是衰减相移掩膜。
技术介绍
随着集成电路设计的高速发展，设计图形的尺寸日益缩小，光学邻近效应越来越 明显。越来越多的光学技术以及光学邻近校正技术被应用到光刻工艺中，例如，对应于图案 的微细化，用于光刻的曝光光源也日益短波化。然而，曝光波长的短波长化在改善清晰度的 同时会减少焦点深度，从而降低工艺过程的稳定性。为了保证光刻图形的精确性，相移掩膜 (PSM，Phase ShiftMask)技术越来越多地被采用。理论上，掩模版中透光缝隙处的电场El应该是相同的，然而，当相邻缝隙距离非 常小时，相邻缝隙之间会产生光的衍射，并使缝隙间的电场增强。此时，掩模版图投影至硅 片上，所获得的像图案由于过于接近，将无法被分辨出来。相移掩膜PSM技术是指，在相邻 的透光缝隙处设置厚度与1/2光波长成正比的相移层，使透过相移层的曝光光线与其他透 射光产生180度的光相位差，从而使在相邻透光缝隙中间点上的光强互相抵消或减弱。相移掩膜主要包括交替相移掩膜Alt-PSM(alternating Phase Shift Mask)和衰 减相移掩膜Att-PSM(Attenuated Phase Shift Mask)两种类型。其中，衰减相移掩膜技术 是指采用具有一定透光率的薄膜作为相移层，将所述薄膜覆盖于用于形成图案的相邻缝隙 上，以构成掩模版图，并使通过所述相移层的透射光反相。在曝光过程中，常采用曝光能量 阈值来区分通过曝光是否能形成对应的掩模版图；具体来说，当投射光的光强迭加后的结 果未超过所述阈值，则认为无法形成对应的掩模版图；而当所述光强迭加后的结果超过所 述阈值，则认为通过所述曝光光线能够形成对应的掩模版图，并可通过后续的显影漂洗工 艺将相应的图案显示出来。借助于上述衰减相移掩膜技术，能够在硅片上获得与掩模版图 对应的像图案，其中，相邻的各个小图案之间彼此分离，提高分辨率以及扩大工艺窗口。关 于衰减相移掩膜技术可参见申请号为96106894、名称为“相移掩模及其制造方法”的中国专 利。然而，由于衰减相移掩膜采用半透明的薄膜，一般来说仍具有5% -20%的透光 率，这使得部分曝光光线在一些硅片位置产生迭加，尽管与这些硅片位置相对应的掩模版 图中不存在图案，但当迭加的曝光光线的能量超出了所述阈值时，在这些硅片位置上将显 示出像图案。这种现象被称之为旁瓣效应，这种掩模版图中没有而曝光后的硅片上呈现的 图案就是旁瓣图案。旁瓣效应大大影响了关键尺寸，制约了工艺窗口。一般来说，相移层的 透光率越高，工艺窗口越大，但同时将会引起较大旁瓣效应的风险；而当相移层的透光率越 低，尽管能避免产生大量的旁瓣图案，却减小了工艺窗口。目前，主流的衰减相移掩膜通常由单层相移层构成。一般来说，该相移层，即该衰 减相移掩膜，的透光率通常固定为6%左右。在集成电路设计中，不乏同时具有存储器件以 及逻辑器件的设计，对于存储器件而言，需要较大的工艺窗口 ；而对逻辑器件而言，相较于 对工艺窗口的要求，则需要具有较少的旁瓣图案。单一透光率的衰减相移掩膜无法满足当前的设计需求，尤其是对于同时具有存储器件和逻辑器件的设计方案。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种衰减相移掩膜，实现工艺窗口和旁瓣效应的均衡。为解决上述问题，本专利技术提供了一种衰减相移掩膜，具有设定透光率，包括具有 第一透光率的第一相移层；位于所述第一相移层表面的第二相移层，所述第二相移层采用 具有第二透光率的材料，所述第二透光率根据所述设定透光率以及所述第一透光率而确 定；所述第一相移层或所述第一相移层与所述第二相移层的组合构成相移层，通过调节所 述第一相移层与所述第二相移层的厚度或厚度之和，使得透过所述相移层的光线与透过用 于形成图像的缝隙的光线存在180度相移。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点通过设置具有不同透光率的相移层的组 合以构成衰减相移掩膜，从而实现了根据应用环境的不同，对衰减相移掩膜的透光率进行 调节。此外，本专利技术还通过设置多层相移层之间的相对位置，从而使所提供的衰减相移 掩膜能够兼顾具有较大工艺窗口和较少旁瓣图案的器件的设计要求。附图说明图1是现有技术中对于静态随机存储器件采用单一透光率分别为6%和12%的衰 减相移掩膜时，所获得的工艺窗口示意图；图2是现有技术中对于随机逻辑器件采用单一透光率分别为6%和12%的衰减相 移掩膜时，所获得的工艺窗口示意图；图3和图4是现有技术中对于随机逻辑器件采用单一透光率为6%的衰减相移掩 膜时旁瓣效应得到抑制的效果示意图；图5和图6是现有技术中对于随机逻辑器件采用单一透光率为12%的衰减相移掩 膜时旁瓣效应较明显的效果示意图；图7是本专利技术衰减相移掩膜实施方式的剖面示意图；图8是本专利技术衰减相移掩膜一种具体实施方式的剖面示意图；图9是本专利技术衰减相移掩膜另一种具体实施方式的剖面示意图。具体实施例方式在半导体工艺中，例如逻辑器件，其中既包括静态随机存储(SRAM)部件，也包括 随机逻辑(Random Logic)部件，在采用光刻技术制作的接触孔时，通过衰减相移掩膜以实 现设计图形的转移。在现有技术中，如果采用具有单一透光率的衰减相移掩膜，将会导致工艺窗口和 旁瓣效应的矛盾。例如，在采用6%的曝光宽裕度的情况下，参考图1和图2，当采用透光 率为6 %的衰减相移掩膜时，参见小方块所连成的曲线，静态随机存储部件的工艺窗口为 0. 082um，随机逻辑部件的工艺窗口为0. llum，而当采用透光率为12%的衰减相移掩膜时， 参见小圆圈所连成的曲线，静态随机存储部件的工艺窗口为0. 091um，随机逻辑部件的工艺 窗口为0. 12um。然而，参考图3和图4，当采用透光率为6%的衰减相移掩膜时，基本很少出现旁瓣图案，而参考图5和图6，当采用透光率为12%的衰减相移掩膜时，却具有较多的旁 瓣图案，如旁瓣图案501和旁瓣图案601，旁瓣效应较明显。而采用本专利技术衰减相移掩膜，通过设置具有不同透光率的至少两种相移层的组合 以构成衰减相移掩膜，从而实现了针对应用环境的不同采用不同的透光率。在具体实施中， 本专利技术还通过对具有不同透光率的多层相移层设置其相互的位置，从而使所提供的衰减相 移掩膜能够同时满足逻辑器件和存储器件的不同设计要求。下面结合附图和实施例，对本专利技术实施方式作进一步说明。参考图7，本专利技术实施方式提供了一种衰减相移掩膜100，具有设定透光率，包括 第一相移层101，所述第一相移层101具有第一透光率；位于所述第一相移层101表面的第 二相移层102，所述第二相移层102采用具有第二透光率的材料，所述第二透光率根据所述 设定透光率以及所述第一透光率而确定；第一相移层101或第一相移层101与第二相移层 102的组合构成相移层，通过调节所述第一相移层101与第二相移层102的厚度或厚度之 和，使得透过所述相移层的光线与透过用于形成图像的缝隙的光线存在180度相移。具体来说，在第一相移层101表面设置第二相移层102，可根据实际需要，对第二 相移层102的第二透光率进行调节，从而调节衰减相移掩膜100的透光率，使得衰减相移掩 膜100具有更广泛的适用范围，在满足工艺窗口要求的同时，减少旁瓣图案的数量。例如，当第一相移层101的透光率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种衰减相移掩膜，具有设定透光率，包括：具有第一透光率的第一相移层；位于所述第一相移层表面的第二相移层，所述第二相移层采用具有第二透光率的材料，所述第二透光率根据所述设定透光率以及所述第一透光率而确定；所述第一相移层或所述第一相移层与所述第二相移层的组合构成相移层，通过调节所述第一相移层与所述第二相移层的厚度或厚度之和，使得透过所述相移层的光线与透过用于形成图像的缝隙的光线存在１８０度相移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朴世镇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31