专利名称：减轻掩模制造中角部变圆的系统和方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造设备，具体说涉及在用于半导体制造工艺的原版上产生图形的改进系统和方法。
半导体制造工艺一般包括构图半导体器件的表面区域的光刻处理。半导体制造工艺一般包括在半导体器件的表面上施加光刻胶材料。将光刻胶暴露于一般为紫外光的光，交联抗蚀剂材料(负型抗蚀剂)，可以构图光刻胶。这种交联可以防止与显影掉暴露于UV光后未交联的光刻胶区域的显影剂反应。其它类型的光刻胶具有暴露于紫外光后断开的链(正型抗蚀剂)。
光刻胶一般利用光掩模构图。光掩模用作防止光刻时在预定区域光穿过它的屏障。光掩模一般提供黑色或高吸收性材料层，一般为铬或铬合金，这些材料根据构图设计被构图，以便投射到光刻胶上。吸收性层形成于基片上，所说基片可以包括玻璃或石英材料。也可以采用其它技术，可以包括电子和电子束掩模、散射掩模和/或模版掩模，例如投影电子束光刻中的限角散射(SCALPEL)。
随着半导体元件特征尺寸的不断减小，制造和检查掩模变得越来越困难。已知先进的半导体工艺对掩模所提供的图像质量非常敏感。不完善的原版制造能力限制到某一最小特征尺寸。这种最小特征尺寸一般取决于在原版上提供图形所用的工艺和制造设备。
原版可利用激光图形发生器或电子束图形发生器写入。原版一般包括尺寸小于1微米的多个结构。一般利用自动装置进行制造。参见
图1，图中示出了原版制造装置10。装置10包括定位要制造的掩模或原版16的工作台14。能量源18提供激光束或电子束，用于以预定强度的光或电子束在掩模16上写图形。掩模16较好是由工作台14根据计算机产生的将要写到掩模16上的图形的图像导向。
激光和电子束图形发生器都有制作复杂原版图形的能力，包括使用窄几何图形、致密光近似修正(OPC)和相移掩模(PSM)。OPC有助于补偿损失的光，以确保在半导体晶片上形成精确图形。例如，不用OPC，由于光会在边缘上变圆，所以结束时晶片上的矩形会看起来象椭圆形。通过在角部附加细丝(线)，确保角部不会变圆或移动结构边缘，使晶片结构的尺寸更精确，OPC可以修正这种问题。相移掩模可以改变穿过光掩模的光的相位，能够改善焦深和晶片上的分辨率。相移有助于减少晶片表面上凹凸不平处线分辨率失真。
尽管激光图形发生器可以提供较高的原版产率、低成本及较好的设置精确性，但激光图形发生器会产生严重的角部变圆。参见图2，示出了用于在原版或空白掩模32上写图形的一个圆形激光/电子束光斑30。空白掩模32包括形成于其上的抗蚀层33。图形34通过将抗蚀剂的某些部分暴露于光或电子束而形成。通过在其上使用激光/电子束光斑30曝光抗蚀剂33，形成图形。一般说，空白掩模32包括玻璃或石英基片上的能量吸收材料，例如，铬、钼或它们的合金或金属氧化物。曝光抗蚀剂33被显影后，空白掩模32上的曝光部分的能量吸收材料被腐蚀掉。由于激光/电子束光斑30接近角部38，结果，由于激光/电子束光斑30的几何形状，角部38处的抗蚀剂33不能曝光。这称为角部变圆。大的角部半径与束径有关，如约等于1.17×激光束的束直径。现有设备的状况能够使角部变圆低到300nm。
解决角部严重变圆的常规方法包括使用细丝、锤头和其它类型的附加结构。附加这些结构增加了原版图形的复杂性，增加了存储原版设计的数据量，并且由于附加结构的缘故，原版图形更难检查。
因此，需要一种能减轻原版制造工艺中角部变圆的系统和方法。还需要一种减少在原版制造工艺对附加结构的需要的系统和方法。
根据本发明制造掩模图形的方法包括以下步骤提供用于构图的空白掩模；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；定位空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中定位包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。
制造处理半导体器件用的掩模图形的另一方法包括以下步骤提供要构图的空白掩模；提供将写于空白掩模上的图形的设计数据组；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；根据设计数据组移动和旋转空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中旋转包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。
在另一种方法，定位步骤可以包括将空白掩模安装于定位器以定位空白掩模的步骤。传播能量束的步骤可以包括利用透镜系统成形束的步骤。传播能量束的步骤可以包括传播紫外激光束的步骤。传播能量束的步骤可以包括传播电子束的步骤。定位空白掩模的步骤较好是包括通过以平分由角部的相邻侧形成的角的角度来定位能量束的长轴从而写角部的步骤。
根据本发明制造掩模图形的系统包括在空白掩模上提供椭圆截面形状的能量源，椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；定位器，用于定位空白掩模，以便在空白掩模上写图形，从而使用椭圆截面形的能量束的边缘写图形的角部。
在另一个实施方案中，该系统还可以包括给定位空白掩模的定位器提供控制信号的处理器。处理器较好是包括存储器件，存储器件包括给产生控制信号的处理器提供表示图形的数字数据的数据组。能量束较好是利用透镜成形。能量束较好是包括紫外激光束或能量约为50KeV或更小的电子束。
通过以下对例示实施例的详细介绍，本发明的这些和其它目的、特点和优点将变得更清楚，以下介绍可结合各附图阅读。
下面结合各附图详细介绍优选实施例，各附图中图1是用于半导体制造工艺中写掩模的常规激光/电子图形发生器的框图；图2是用于现有技术具有圆形截面的激光/电子束的截面图；图3是本发明的图形发生器系统的框图；图4是展示用于本发明的椭圆束的截面形状和尺寸的示图；图5是根据本发明用于写图形的角部的具有椭圆截面的束的截面图；图6是展示根据本发明移动和旋转椭圆激光束以提供图形相对角部的角部写入的示图；图7是展示根据本发明在掩模上产生图形的方法和系统的流程/框图。
本公开涉及半导体制造设备，更具体说，涉及在用于半导体制造工艺的原版上产生图形的改进系统和方法。本发明提供一种椭圆束，当在用于半导体制造的原版上写边缘时能够有利地减轻角部变圆。通过根据较好是计算机控制的专门角部写入方法，控制椭圆激光光斑位置，提供较精确的写入。专门角部变圆方法及椭圆形状激光/电子光斑可以减少对使用例如细丝、锤头等附加结构的需要。
现在具体参照附图，各图中的参考数字表示类似或相同的元件，首先参见图3，图中示出了根据本发明的制造平版印刷掩模102用的图形发生写入系统100。掩模102作为空白掩模开始工艺，空白掩模是指其上没有图形。空白掩模102包括玻璃或石英基片上的能量吸性材料，例如铬、钼、或它们的合金，或金属氧化物。掩模102安装于工作台上或定位器106上或等效的定位装置上。工作台106能够精确地定位掩模102，包括旋转。包括透镜系统104，用于聚焦由能量源110产生的激光/电子束112。能量源110较好是产生紫外波长的光或电子能量约为50KeV或更小的电子束。能量源110例如可以是准分子激光器。透镜系统104控制用于在掩模102上写图形的光斑的尺寸和形状。根据本发明，利用透镜系统104提供椭圆形激光/电子光斑。利用透镜系统104的像散，可以产生和控制椭圆形束，从而改变尺寸A和B，如图4所示。
制造期间，源110产生束112。利用透镜系统104聚焦并成形指向掩模102的束112。通过根据较好是存储于处理器108的存储器114中的图形，移动和旋转工作台106，控制掩模102。处理器传送信号，控制工作台的运动，从而将存储于存储器114中的图形写到抗蚀剂层上。源110较好由处理器108控制。处理器108将信号传到源110，根据图形打开和关闭束112。或者，可以用挡板116阻拦激光束112的传播。
系统100中还包括其它一些结构。例如，可以用振动隔离系统(未示出)隔离环境振动对写工艺的影响。可提供和控制环境条件，例如掩模102附近的环境气体和气流。此外，本发明的其它实施例可在例如利用反射镜或其它合适装置控制源110的同时保持掩模102稳定，以便相对于掩模102偏转和控制束112的位置。
参见图5，该图示出了根据本发明用于在掩模122或原版上写图形128的椭圆形激光/电子束光斑120。通过使用椭圆形光斑120，与常规圆形光斑相比，角部半径124减小。光斑120可以定位成具有平分要写入的角部的长轴。较好是产生成约45度角的光斑120，从而在掩模122上写入图形的直角角部。以此方式，对于角部半径124，可以使角部变圆最小化。由于椭圆的长形，本发明提供一种旋转台106(图3)，以便旋转和移动光斑120。使用光斑120曝光抗蚀层121，以便利用掩模122的随后显影和腐蚀形成图形128。
参见图6，在形成将写于掩模122上的图形128时，在箭头“D”的方向移动而在箭头“C”的方向旋转椭圆光斑120。以此方式，就角半径124而言，可利用相同的减小量写入相对角部半径130。也可以利用类似技术写入其它结构和几何图形。
参见图7，该图例示了根据本发明产生图形的框图/流程图。在框202中，提供例如系统100等系统，用于根据本发明制造掩模或原版。提供其上将形成图形的空白掩模。如上所述，该空白掩模可以包括其上形成有能量吸收层的玻璃、石英或等效基片。抗蚀剂层形成于空白掩模上，以便于随后的处理。在框204中，较好是以数字数据的形式给处理器提供设计图形，处理器将该数据转换成一组工作台指令，工作台上安装有将构图的空白原版或掩模。在框206中，提供椭圆束，以便在掩模上写图形。束以激光或电子束的形式施加能量，以构图抗蚀剂，在框208中，在存在椭圆激光束的情况下，工作台根据由处理器提供的指令组移动并旋转掩模。处理器可以包括软件，该软件包括预定的激光/电子束光斑定位方案，用来使椭圆光斑与将写入的角部对准。以此方式，如上所述，光斑实现角部变圆减轻。在框210中，该方法继续直到空白掩模根据设计数据被完全构图。在框212，显影掩模上构图的抗蚀剂，保留的抗蚀剂保护掩模基片上的能量吸收材料区。在框214中，进行附加的腐蚀步骤，从而根据抗蚀剂图形去掉部分能量吸收材料形成掩模。
由于减轻了对例如细丝和锤头等附加结构的依赖，有利的是，本发明实现了角部半径减小，同时不会增加设计数据的数据量。尽管提供了对椭圆光斑的附加控制，但由于较小附加结构数量减少，不使用附加结构不仅减少了数据量，而且大幅度减少了检查时间。应理解，本发明可结合使用椭圆截面束与圆形截面束。以此方式，圆形束可用于进行基本构图操作，而椭圆束可用于写入图形的角部。在通过改变或改进所用透镜，将束从圆形成形为椭圆形(反之也如此)时，可以用相同的源。
上面介绍了减轻掩模制造中角部变圆的系统和方法的优选实施例(意在例示，而非限制)，应注意，所属领域的技术人员可以做出改进和变化。因此，应理解，对在由所附权利要求书所概括的本发明范围和精神内公开本发明特定实施例可以做出变化。根据专利法的要求，具体特定地介绍了本发明，专利要求和需要保护的内容记载了所附权利要求书中。
权利要求
1.一种制造掩模图形的方法，包括以下步骤提供用于构图的空白掩模；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；定位空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中定位包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。
2.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括将空白掩模安装于定位器上以定位空白掩模的步骤。
3.根据权利要求1的方法，其中传播能量束的步骤包括利用透镜系统成形束的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中传播能量束的步骤包括传播紫外激光束的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中定位空白掩模的步骤包括通过以平分由角部的相邻侧形成的角的角度定位椭圆截面形的能量束的长轴从而写角部的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其中传播能量束的步骤包括传播电子束的步骤。
7.根据权利要求6的方法，其中电子束包括能量约为50000eV或更小的电子。
8.一种制造用于处理半导体器件的掩模图形的方法，包括以下步骤提供要构图的空白掩模；提供将写于空白掩模上的图形的设计数据组；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；根据设计数据组移动和旋转空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中旋转包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。
9.根据权利要求8的方法，其中定位步骤包括将空白掩模安装于定位器以定位空白掩模的步骤。
10.根据权利要求9的方法，其中传播能量束的步骤包括利用透镜系统成形束的步骤。
11.根据权利要求9的方法，其中传播能量束的步骤包括传播紫外激光束的步骤。
12.根据权利要求9的方法，其中定位空白掩模的步骤包括通过以平分由角部的相邻侧形成的角的角度定位能量束的椭圆截面形的长轴从而写角部的步骤。
13.根据权利要求8的方法，其中传播能量束的步骤包括传播电子束的步骤。
14.根据权利要求13的方法，其中电子束包括能量约为50000eV或更小的电子。
15.一种制造掩模图形的系统，包括在空白掩模上提供椭圆截面形状的能量源，椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；定位器，用于定位空白掩模，以便在空白掩模上写图形，从而使用能量束的椭圆截面形的边缘写图形的角部。
16.根据权利要求15的系统，还包括给定位空白掩模的定位器提供控制信号的处理器。
17.根据权利要求16的系统，其中处理器包括存储器件，存储器件包括给产生控制信号的处理器提供表示图形的数字数据的数据组。
18.根据权利要求15的系统，其中能量束利用透镜成形。
19.根据权利要求15的系统，其中能量束是紫外激光束。
20.根据权利要求15的系统，其中能量束是电子束。
21.根据权利要求20的系统，其中电子束包括能量约为50000eV或更小的电子。
全文摘要
本发明制造掩模图形的方法包括以下步骤:提供用于构图的空白掩模(122);将具有椭圆截面形状的激光/电子束(120)传播到空白掩模上,该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘;定位空白掩模,以将图形写到空白掩模上,其中定位包括使用能量束的椭圆截面形状的边缘写图形的角部(124)。还包括一种系统。
文档编号G03F1/14GK1269529SQ00104798
公开日2000年10月11日 申请日期2000年3月29日 优先权日1999年3月29日
发明者E·L·卡皮, W·贝森波克 申请人:因芬尼昂技术北美公司