光掩模的制作方法

专利名称：光掩模的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于半导体制造的改善的光刻方法。具体而言，本发明涉及提供增大的光刻工艺窗口的光掩模结构，用于印刷亚波长特征(sub-wavelength features)。
背景技术：
光刻是制造半导体IC(集成电路)器件中必不可少的工艺。通常，光刻工艺包括用一层光致抗蚀剂涂布半导体晶片(或衬底)，以及通过具有集成电路的图像的光掩模用光化学光源(例如准分子激光、汞灯等)曝光光致抗蚀剂。例如，可以使用诸如深UV步进光刻机(stepper)的光刻工具通过光掩模和高孔径透镜将光投射到光致抗蚀剂层上，其中光强将光掩模图案烙印在光致抗蚀剂上。已经开发出多种类型的用于光刻的光掩模，包括二元(binary)掩模、嵌入式衰减相移掩模(embedded attenuated phase shift mask，EAPSM)、交替孔径相移掩模(alternating aperture phase-shift mask，AAPSM)以及各种混合掩模类型。
目前，正在用临界尺寸小的IC器件特征来设计高集成度集成电路(IC)器件。临界尺寸(CD)指根据设计规则为给定的器件制造工艺指定的最小线宽或者线间的最小空间。事实上，目前是以亚波长特征尺寸构建IC器件的，其中印刷在硅晶片上的电路图像小于用于曝光图案的光源的波长。例如，目前的DUV步进光刻机使用波长为193nm的氟化氩(ArF)激光形成特征尺寸(feature size)为100nm(0.1微米)或更小的集成电路。
不过，随着特征图案变得更小(例如，亚波长特征)，由于光学接近效应(optical proximity effect，OPE)，越来越难以达到临界尺寸的要求，光学接近效应减小了用于印刷亚波长特征的光刻工艺尺寸。OPE现象是由于分隔很近的相邻电路特征的光波衍射而发生的，导致光波交互作用，扭曲被转印的图案特征并产生依赖于图案的工艺变化。就此而言，已经开发出多种技术以在印刷亚波长特征时减轻或补偿OPE效应。
例如，使用公知的中间掩模增强技术(reticle enhancement techniques)，例如光学接近校正(OPC)和相移掩模(PSM)技术来构建光掩模。在OPC中，在电路掩模图案中结合了小的亚分辨率(非印刷)特征(例如“散射条”)来补偿接近效应。此外，使用PSM技术来构建掩模图案具有相移结构的光掩模(例如，交替孔径相移掩模、嵌入式衰减相移掩模等)，该相移结构被设计成减弱接近效应并提高亚波长特征的临界边缘(critical edge)处的对比度。另一方面，与PSM结构相比，公知由于衍射二元掩模更易于发生OPE，这限制了使用二元掩模进行光刻印刷亚波长特征的能力。
图1A、1B和1C示意性地示出了使用二元掩模结构的常规光刻工艺。具体而言，图1A为二元光掩模10的顶部平面图，而图1B为沿着图1A的线1B-1B’的二元光掩模10的示意性截面图。通常，二元掩模10包括形成于掩模基板12上的掩模图案11。掩模基板12由对曝光光的给定波长的曝光光透明的材料形成。例如，基板12通常由高纯度石英或玻璃形成。对二元掩模而言，图像图案11通常由在给定波长处的透射率约为0％的光阻挡材料，诸如铬(Cr)形成，用于阻挡(并反射)光的通过。在这一点上，认为二元掩模为反射性掩模。
在图1A和1B中，掩模图案11包括间距为P的多个延长的平行线特征11a以及空间11b，空间11b通过蚀刻掩模基板12上的光阻挡材料(例如Cr)层形成。掩模图案11可以通过光刻工艺转印到基板上的光致抗蚀剂层。具体而言，如图1B所示，在曝光工艺期间，入射在掩模10的构图表面上的给定波长的光可以通过光掩模10的暴露区域(例如空间11b)投射到涂布有光致抗蚀剂(抗蚀剂)的晶片上，使得与空间11b对准的光致抗蚀剂区域被曝光。举例来说，在正性抗蚀剂的情况下，能够在显影期间除去光致抗蚀剂的曝光区域，从而在光致抗蚀剂中印刷掩模图案11。
随着将被印刷的特征的临界尺寸变得更小并接近光刻曝光工具的分辨率，由于因衍射所致的光学接近效应，利用二元掩模技术精确印刷小特征的能力从根本上被显著地降低了。图1C示意性地示出了这种限制。具体而言，图1C示出了半导体器件14，其包括形成于半导体衬底16(例如，晶片)上的光致抗蚀剂层15。在图1C中，假定光致抗蚀剂层15为“正性抗蚀剂”，使用图1A和1B的二元掩模10以1X缩小率(reduction)曝光。进一步假定将被印刷的线特征11a和空间11b的临界尺寸接近曝光系统的分辨率极限。
如图1C所示，由间隔很近的线特征11a所致的光学接近效应防止了将线-空间图案被印刷在光致抗蚀剂15中。具体而言，图1C示出了横跨光致抗蚀剂15在晶片平面中因衍射效应导致的电场曲线13(强度和方向)。具体而言，因为线和空间特征11a、11b的尺寸小，光致抗蚀剂15上的入射光的衍射效应导致相邻空间特征11b的电场矢量交互作用并相长叠加，使得与线特征11a对准的光致抗蚀剂15区域处的光强增大。图1C所示的环境中，在与线-空间图案11a、11b对准的光致抗蚀剂的整个区域中电场13都达到或超过光致抗蚀剂曝光阈值Tp。结果，线特征11a未被印刷，空间特征11b被印刷在光致抗蚀剂15中，成为单个的宽空间特征，而不是分立的空间特征。这些衍射效应能够使用PSM技术减轻。
例如，图2A、2B和2C示意性示出了使用EAPSM(嵌入式衰减相移掩模)结构的常规光刻工艺。具体而言，图2A为EAPSM结构的顶部平面图，而图2B为沿着图2A中的线2B-2B’的EAPSM结构20的示意性截面图。通常，EAPSM结构20包括形成于掩模基板22上的掩模图案21。掩模基板22由诸如高纯度石英或玻璃的材料形成，在曝光光的给定波长处透明。掩模图案21由给定波长处的透射率在2-10％的范围内的光阻挡材料(或相移材料)，诸如硅化钼(MoSi)形成。图2A和2B示出了包括多个间距为P的、延长的平行线特征21a和空间21b的掩模图案21，与图1A/1B的线-空间掩模图案类似。与图1A/1B的光掩模10相比，图2A/2B中的光掩模20使得DUV在晶片的水平高度(level)上相消干涉，从而使线特征能够更为精确地印刷成小于光波长的亚波长尺寸。图2C从概念上示出了这点。
具体而言，图2C示出了半导体器件24，其包括形成于半导体衬底26(例如晶片)上的光致抗蚀剂层25。在图2C中，假定光致抗蚀剂层25为“正性抗蚀剂”，使用图2A/2B的二元掩模20用1X的缩小率曝光。图2C示出了横跨光致抗蚀剂25在晶片平面中得到的电场曲线23(强度和方向)。线特征21a允许小百分比的入射光通过掩模基板22到达光致抗蚀剂，但是这样的光强度弱不会使晶片26上的抗蚀剂25曝光。掩模线特征21a诱发通过掩模20的光与在基板22的暴露区域(在空间特征21b处)通过掩模20的光相比产生180度的相移，这提高了在掩模特征的临界边缘处的图像对比度，并因而提高了光刻工艺的分辨率。更具体而言，如图2C所示，在邻接玻璃的线特征21a的临界边缘处发生相消干涉。就此而言，在与掩模线特征21a对准的光致抗蚀剂25的区域电场强度保持为远低于抗蚀剂阈值Tp，从而能够使用目前可用的光刻工具以提高的分辨率印刷亚波长CD的线-空间图案。
交替孔径是另一种依靠DUV相消干涉减弱OPE效应和印刷亚波长特征的PSM技术。例如，图3A、3B和3C示意性地示出了使用AAPSM(交替孔径相移掩模)的常规光刻工艺。具体而言，图3A为AAPSM结构30的顶部平面图，图3B为沿图3A的线3B-3B’的AAPSM结构30的示意性截面图。通常，AAPSM结构30包括形成于掩模基板32上的掩模图案31。掩模基板32由在给定曝光光波长处透明的材料，诸如高纯度石英或玻璃形成。掩模图案31由诸如铬(Cr)的光阻挡材料形成，其在给定波长处具有约0％的透射率，用于阻挡(并反射)光的通过。图3A和3B示出了掩模图案31，其包括多个间距为P的延长的平行线特征31a以及空间31b，类似于图1A/1B的线-空间掩模图案。与图1A/1B的光掩模相比，图3A/3B中的光掩模30还包括沟槽32a，其在每隔一个空间特征31b中选择性地蚀刻进掩模(石英)基板32中。沟槽32a相对于未蚀刻的掩模基板的区域产生180度的相移。所造成的相位差引起DUV相消干涉，这提高了图像对比度。图3C从概念上示出了这一点。
具体而言，图3C示出了半导体器件34，其包括形成于半导体衬底36(例如晶片)上的光致抗蚀剂层35。在图3C中，假设光致抗蚀剂层35是使用图3A/3B的二元掩模30用1X缩小率曝光的“正性抗蚀剂”。图3C描绘了跨过光致抗蚀剂35在晶片平面中所得的电场曲线33(幅值和方向)。空间特征31b允许入射光通过掩模基板32到达光致抗蚀剂，而线特征31a反射光。与通过空间特征31b处的基板32的暴露的未蚀刻区域通过掩模30的光相比，沟槽32a诱使通过掩模30的光发生180度相移。结果，在线特征31a的相对侧，电场33将是幅值相等而相位相反的，在蚀刻区和未蚀刻区之间的过渡区中发生相消干涉，生成暗区，为以高精度在抗蚀剂36中印刷线-空间特征31a、31b提高了图像对比度。
尽管一般可以使用上述的PSM技术为印刷亚波长特征提供提高的分辨率，但能够以光刻方式复制这些特征的质量主要取决于光刻工艺窗口的大小。通常，如本领域公知的，术语“工艺窗口”是指能够把被印刷的光致抗蚀剂特征的特点(例如，线宽、壁角度、抗蚀剂厚度)保持在预定指标之内所能够忍受的曝光剂量和焦点(focus)的变化量。对于给定的光刻环境而言，通过获得焦点-曝光数据矩阵，可以从实验上(或通过计算机仿真)确定这样的光致抗蚀剂特征对曝光剂量和焦点变化的灵敏度。例如，对于给定的光刻工艺和掩模，可以使用焦点-曝光矩阵数据的数据确定作为焦点和曝光剂量的函数的线宽的变化。
图4A为示范性的Bossung(焦点-曝光)图，包括线宽(CD)与焦点之间关系的参数曲线，以曝光剂量作为参数。具体而言，该示范性Bossung图示出了在不同的曝光能量(E1～E5)下，CD(y轴)作为散焦(defocus)(x轴)的函数的变化。在图4A中，虚线40表示目标(标称)CD，虚线41和42分别表示可以接受的从目标CD 40有变化的上限(CD+)值和下限(CD-)值。散焦参数(x轴)表示与最佳焦点位置的相对偏差。在图4A中，最佳焦点位置被表示为散焦＝0。
如果焦点和剂量的大幅变化以最小程度影响着目标CD 40(保持印刷的CD在所需的可以接受的CD范围之内)，就认为光刻工艺是鲁棒的。具体而言，可用的工艺窗口可以被指定为将印刷的特征保持在目标CD的+/-10％之内的DOF(焦深)和曝光宽容度(EL)的组合。术语曝光宽容度(exposurelatitude，EL)表示将CD保持在指定极限之内的曝光能量的百分比剂量范围(通常表示为与标称值的百分比偏离)。可用的焦点范围或焦深(DOF)一般是指这样的焦点设置范围，其中印刷的特征的横向尺寸或特征之间的间距在指标范围内，该指标通常是目标线宽或CD的+/-10％。DOF的概念在图4B中示意性示出。
具体而言，图4B示出了利用中间掩模来为涂布光致抗蚀剂的衬底曝光的光刻投影工艺。具体而言，图4B为投影系统的高度(high-level)示意性图解，该投影系统包括光源43、汇聚透镜44、中间掩模45和投影透镜46。光源43发光，该光入射在汇聚透镜44上。光通过汇聚透镜44并均匀地照射中间掩模45的整个表面，在中间掩模45上形成有预定的图案。之后，通过投影透镜46以预定的比例因子减弱通过中间掩模45的光，并使半导体衬底48上的光致抗蚀剂层47曝光。通过使用投影光学系统46，中间掩模45上的掩模特征的尺寸通常比印刷在光致抗蚀剂47中的相同特征大4或5倍。例如，中间掩模上宽度为1微米的掩模线特征在5X缩小率投影系统中被转换成印刷在光致抗蚀剂中的0.2微米宽的线。
图4B从概念上示出了DOF。通常，光学系统的焦平面为包含焦点FP的平面。焦平面典型地被称为光学系统的最佳聚焦平面。术语焦点是指沿着光轴(即，垂直于最佳聚焦平面)测量，光学系统的最佳聚焦平面相对于参考平面，例如抗蚀剂层的顶面或光致抗蚀剂的中心的位置。例如，如图4B所示，将最佳聚焦平面(焦平面)置于光致抗蚀剂层47的表面附近。在图4B的示范性实施例中，通过抗蚀剂层47的表面相对于成像系统的焦平面的位置设置焦点。术语散焦是指沿着光轴测量(即，垂直于最佳聚焦平面)涂布了抗蚀剂的晶片的参考平面(例如抗蚀剂层47的表面)的实际位置与晶片处于最佳焦点的位置之间的距离。在光刻工艺期间，焦点能够从最佳焦点变化到+/-散焦的位置。DOF是指可以接受的+/-散焦范围。
再次参考图4A，焦点和曝光剂量的变化可能会导致所印刷的特征(从目标CD)增大或减小到CD的可接受范围之外。通常，如果线宽作为焦点变化的函数剧烈变化的话，将实现窄工艺窗口。例如，如图4A所示，参数曲线E1、E2、E4和E5表明，对于相应的曝光剂量而言，CD对于焦点从最佳焦点位置(散焦＝0)的偏差最敏感。相反，曲线E3更为线性，这表明对于给定的曝光剂量，CD对焦点与最佳焦点位置(散焦＝0)的偏差较不敏感。
虽然能够利用上述诸如AAPSM和EAPSM的提高技术来改善分辨率，但是这种技术可能是复杂的、昂贵的且可能需要增大的芯片尺寸。此外，PSM技术受到“禁止间距(forbidden pitch)”现象的影响，造成减小的工艺窗口。更具体地说，就轴外照明(off-axis ill μmination)而言，对于给定的特征和目标CD，可能有一个或多个这样的间距，在该种间距处，此类特征的密集图案的工艺范围可能会劣于同样尺寸的隔离特征。当针对给定间距(例如掩模上的最小间距)优化轴外照明时，可能会有具有这样间距的图案，其中照明角度和衍射角一起造成衍射，使得该间距的DOF减小。禁止间距现象已经变成用于印刷亚波长特征的先进光刻中的限制因素。
曝光工具具有“焦点预算(focus budget)”，这是指覆盖曝光工具的焦点变化所需的光刻工艺的最小DOF需求。如果给定布局图案间距的DOF不大于曝光工具所需的焦点预算，就认为该布局图案间距是禁止间距。照此，缓和禁止间距现象的能力一般将提高使用当前的半导体器件制造工具和技术所能获得的CD和工艺范围。
在印刷亚波长特征时，重要的是控制CD的均匀性。不过，光刻曝光设备(扫描机/步进光刻机)上的曝光工艺的参数的较小变化可能会导致所印刷特征的临界尺寸(CD)落于可接受的制造公差之外。例如，一般将DOF看作是确定光刻投影设备的分辨率的最关键因素之一。在光刻工艺期间，由于例如温度或压力的漂移、晶片平坦度的变化或其他因素，曝光系统的焦点可能会漂移到涂布了光致抗蚀剂的衬底的期望参考表面之上或之下。取决于工艺窗口，从最佳焦点的焦点漂移量(或散焦)可能对所印刷特征的尺寸产生戏剧性效果。照此，非常希望能够控制工艺，以便将焦点控制在每个晶片可用的范围之内。在这方面，没有测量最佳焦点的足够方法就无法确定散焦的量。
有鉴于此，非常希望开发出掩模技术和OPC解决方案来改善光刻工艺窗口并提高当前光学曝光系统的分辨率，用来精确地印刷亚波长特征。此外，假设在亚波长光刻工艺中CD变化相对于焦点漂移很灵敏，那就非常希望开发出技术用于在光刻工艺期间高效地探测焦点漂移(幅度和方向)并使曝光工具的自动控制成为可能，以便调节焦点并实现CD的均匀性。

发明内容
本发明的示范性实施例总体上包括光掩模结构，该光掩模结构为印刷亚波长特征提供了增大的光刻工艺窗口。在本发明的一个示范性实施例中，光掩模包括掩模基板和掩模图案，所述掩模基板对给定波长的曝光光透明，所述掩模图案形成于所述基板的表面上。所述掩模图案包括由第一和第二临界边缘界定的可印刷元件，其中所述可印刷元件包括形成于所述第一和第二临界边缘之间的内部非印刷特征。所述内部非印刷特征适于在光刻工艺期间针对给定波长的曝光光提高在所述可印刷元件的第一和第二临界边缘处的图像对比度。在一个实施例中，所述非印刷特征包括空间特征和沟槽特征，所述空间特征暴露所述掩模基板的与所述第一和第二临界边缘之间的所述可印刷元件对准的区域，所述沟槽特征形成于所述掩模基板中且与所述空间特征对准。所述沟槽特征形成为具有一深度，所述深度在通过所述掩模基板的与所述可印刷元件的所述第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述沟槽特征对准且被所述空间特征暴露的区域透射的光线之间产生大约180度的相位差。
在本发明的另一示范性实施例中，光掩模包括掩模基板和掩模图案，所述掩模基板对给定波长的曝光光透明，所述掩模图案形成于所述基板的表面上。所述掩模图案包括可印刷的延长的条元件，其中所述可印刷的延长的条元件包括第一和第二临界边缘和设置于所述第一和第二临界边缘之间的不可印刷的内部相位条元件，所述第一和第二临界边缘界定所述可印刷的延长的条元件的宽度w4。所述内部相位条元件包括不可印刷的延长的空间特征和延长的沟槽，所述延长的空间特征在所述可印刷的延长的条元件的第一和第二内边缘之间，所述延长的沟槽形成于掩模基板中且与所述可印刷的延长的条元件的所述第一和第二内边缘之间的所述延长的空间特征对准。
在一个示范性实施例中，所述第一临界边缘和第一内边缘界定宽度为w1的第一条元件，所述第二临界边缘和第二内边缘界定宽度为w2的第二条元件，所述第一和第二内边缘界定宽度为w3的空间特征，且其中w1、w2和w3具有亚分辨率的尺寸。宽度w1、w2和w3可以基本相同或有变化。
在一个实施例中，所述光掩模为二元掩模，其中所述掩模图案由在给定波长处具有约0％透射率的材料形成。在另一个实施例中，所述光掩模为相移掩模，其中所述掩模图案由在给定波长处具有大于0％透射率的材料形成。
通过以下的示范性实施例的详细说明，本发明的这些和其他示范性实施例、方面、目的、特征和优点将变得明显，该详细说明应与附图相联系阅读。


图1A、1B和1C示意性地示出了使用二元掩模结构的常规光刻工艺。
图2A、2B和2C示意性地示出了使用EAPSM(嵌入式衰减相移掩模)的常规光刻工艺。
图3A、3B和3C示意性地示出了使用AAPSM(交替孔径相移掩模)的常规光刻工艺。
图4A为示范性Bossung(焦点-曝光)图，包括线宽(CD)与焦点关系的参数曲线，以曝光剂量为参数。
图4B示意性地示出了使用中间掩模曝光涂布有光致抗蚀剂的衬底的光刻投影工艺。
图5A和5B示意性地展示了根据本发明示范性实施例的光掩模结构。
图5C示意性地展示了使用图5A和5B的示范性光掩模的光刻工艺。
图6A～6F示意性地示出了根据本发明示范性实施例用于构建光掩模结构的方法。
图7示出了常规光掩模结构。
图8示出了根据本发明示范性实施例的光掩模结构。
图9A和9B用图表方式示出了基于用图7的光掩模结构进行的计算机仿真获得的光刻工艺窗口。
图10A和10B用图表方式示出了基于用图8的光掩模结构进行的计算机仿真获得的光刻工艺窗口。
图11A和11B用图表方式示出了基于用图8的光掩模结构进行的计算机仿真获得的光刻工艺窗口。
图12A示意性地示出了光掩模结构，其包括根据本发明示范性实施例的测试图案，用于监测焦点的变化。
图12B示意性地示出了通过使用图12A的示范性光掩模结构曝光涂布有抗蚀剂的晶片所获得的被印刷测试图案。
图13A和13B以图表方式示出了焦点-曝光矩阵，其包括处理参数，用于使目标测试图案的焦点变化与测得的CD值相关联(correlate)。
图13C为焦点响应图，示出了根据本发明示范性实施例基于测得的CD确定焦点方向漂移(focus direction drift)。
图14示意性示出了根据本发明的一个实施例用于检测工艺变化的光学晶片检测系统。
具体实施例方式
现在将参考附图更详细地描述根据本发明的示范性实施例的、用于改善光刻工艺窗口并使为制造此类器件而进行焦点探测成为可能的示范性光掩模结构和方法。应当理解，附图仅仅是示意性的展示，其中各种元件、层和区域的厚度和尺寸不成比例，而是为了清晰进行了夸大。还要理解的是，当这里称一层在另一层或衬底“上”或“上方”时，该层可以直接在另一层或衬底上，或者也可能存在插入层。还要理解的是，在所有附图中所用的同样附图标记均指示相同或类似或者具有相同或类似功能的元件。
图5A和5B示意性地展示了根据本发明示范性实施例的光掩模。具体而言，图5A为示范性光掩模50的顶部平面图，图5B为沿图5A的线5B-5B所得的示范性光掩模50的横截面图。通常，光掩模50包括形成于掩模基板55上的掩模图案。掩模图案包括根据本发明示范性实施例的延长的条元件51。延长的条元件51是可印刷的特征，具有厚度t和临界边缘51a和51b之间的宽度w4。延长的条元件51包括宽度为w1的延长的第一光阻挡元件52、宽度为w2的延长的第二光阻挡元件54、以及设置于第一和第二光阻挡元件52和54之间的内部相移特征53(或这里所谓的“相位条”)。相位条53是宽度为w3的内部区域，延伸到掩模基板55中，到达掩模基板55表面以下的深度d。
通常，相位条53是非印刷的(non-printing)提高分辨率的特征，能够利用多种掩模技术实现，以改善印刷亚波长特征的工艺窗口。将相位条53形成为具有亚分辨率尺寸(例如，宽度w3小于设计的CD)，使得相位条53不被印刷。本质上，相位条53是延长的条元件51的内部透光区域，提供100％的透光率，透射的光相对于通过条元件51的基板55的暴露的透光区域透射的光发生相移。相移的量取决于相位条53的沟槽深度d、掩模基板55的材料和光源波长。在一个示范性实施例中，将相位条53设计成相对于在周围的透光区域透射的光以180度相移透射光。具体而言，为了提供180度的相移，将按照d·(η基板-η空气)＝λ确定沟槽的深度d。所得的相位差导致干涉，这提高了图像的对比度。
此外，可以通过改变构成元件52、53、54的尺寸(例如，宽度w1、w2和w3)和/或用于形成光阻挡元件52和54的材料类型来控制条元件51的总体透射率。具体而言，条元件51包括3个条，总体上起到了有效透射率为 的单个条元件的作用，其中T1、T2和T3分别表示第一光阻挡条52、第二光阻挡条54和相位条53的％透射率。如上所述，相位条53提供了100％的透射率。光阻挡元件52和54的透射率T1和T2将根据材料变化。例如，能够使用透射率基本为0％的光阻挡材料，诸如铬，或者能够使用具有大约5-10％的低％透射率的光阻挡材料，比如MoSi。实际上，确定光阻挡元件52和54的结构和尺寸，以控制光透射的百分比和光强在外透光区域和内透光(相位条)区域之间的分布，以优化图像对比度。这与常规的光掩模技术形成对比，在常规光掩模技术中不能改变条的透射率。
可以设计条元件51的多个元件52、53和54来以如此方式跨光致抗蚀剂表面分布光强，该方式最佳地提高了特征临界边缘51a和51b处的光学对比度，从而提高了印刷条元件51的分辨率和工艺窗口。例如，图5C示意性地示出了使用示范性光掩模50的光刻工艺。图5C绘示了沿着衬底58上的光致抗蚀剂层在晶片水平高度处的电场曲线57，其是通过用示范性光掩模50对涂布有正性抗蚀剂的衬底58进行曝光获得的。在该例中，假设条元件51由诸如硅化钼(MoSi)的光阻挡材料(或相移材料)形成，其在给定波长处具有2-10％范围内的透射率，且相位条53的沟槽元件的深度d提供180度的相移。图5C绘示了所得的宽度为w4的被印刷的抗蚀剂图案59，其对应于延长的条元件51。内部相移区53允许180度相移的光100％透射，但是不被印刷在抗蚀剂特征59中。
图6A～6F示意性地示出了根据本发明示范性实施例用于构建光掩模的方法。具体而言，出于说明的目的，图6A～6F示意性地绘示了用于构建图5A和5B的示范性光掩模50的方法。首先参考图6A，在掩模基板55上依次形成掩模材料层51’和光致抗蚀剂层60。光致抗蚀剂层60经过处理形成如图6B所示的抗蚀剂图案60a。在一个示范性实施例中，使用激光曝光工艺根据预定的掩模布局设计曝光光致抗蚀剂层60的期望区域，随后进行显影工艺以除去光致抗蚀剂60的激光曝光区域，由此形成光致抗蚀剂图案60a。
参考图6C，将光致抗蚀剂图案60a用作蚀刻掩模，以使用公知技术蚀刻掩模材料层51’以构图该层51’并生成光掩模结构。例如，如图6C所示，在第一蚀刻工艺期间形成用于延长的条元件51的光阻挡元件52和54。参考图6D，形成第二光致抗蚀剂图案61以暴露光阻挡元件52和54之间的空间区域。在图6E中，使用光致抗蚀剂图案61作为蚀刻掩模执行蚀刻工艺，将沟槽蚀刻至掩模基板55中的预定深度d。在图6F中，然后除去光致抗蚀剂掩模61，获得如以上参考图5A/B所述的光掩模结构。
在图6A～6F的示范性方法中，仅执行两次掩模写入步骤以形成掩模图案51。第一掩模写入工艺(图6A/6B)需要形成掩模图案51和定义相位边缘，是能够使用激光工艺精确执行的关键工艺。第二掩模写入工艺(图5D/5E)需要将相位条沟槽蚀刻进掩模基板55中，关键性较低。具体而言，由于沟槽通过光阻挡元件52和54得以自对准，因此第二掩模写入工艺不需要精确覆盖光致抗蚀剂掩模61。具体而言，光致抗蚀剂掩模61用于掩蔽掩模基板55的其他区域，使之免于蚀刻，而光阻挡元件52和54基本上充当着在基板55内蚀刻沟槽时的蚀刻掩模。
为了展示使用根据本发明的具有非印刷内部相移区的光掩模结构所能获得的提高的工艺窗口，针对图7和8中所示的光掩模结构进行了多次仿真。具体而言，图7示出了常规的光掩模结构70，其包括一系列延长的条71(可印刷特征)，它们基本彼此平行设置并以间距P隔开。此外，图案70包括多个设置在延长的条71之间的亚分辨率(不可印刷)辅助特征72(或AF)。辅助特征72是提供于掩模中的不可印刷特征，以补偿衍射效应。图8绘示了类似于图7的图案，但是其中主条71被具有相位条的示范性条81所取代，相位条例如是以上参考图5A/5B所讨论的。
在以下条件下针对65nm的目标CD使用掩模图案70和80执行光刻仿真。光源被定义为具有类星体照明(quasar illumination)、NA＝0.85的一般DUV/ArF(193nm)/4x，曝光计量从0.53～0.80。掩模70和80被模型近似为掩模材料具有6.5％的透射率和提供180度相移的厚度的衰减PSM掩模。间距P设定为600nm，条71和81的宽度被定义为105nm，辅助特征71的宽度被定义为35nm。此外，对于图8的示范性条元件81，定义光阻挡元件和内部相移区域为具有相等的宽度——35nm/35nm/35nm，并定义沟槽深度以对给定光波长提供180度相移。
图9A和9B示出了在上述条件下图7的常规掩模图案的仿真结果。具体而言，图9A绘示了曝光阈值从0.53变化到0.80的Bossung曲线图90。线91、92和93表示目标CD(65nm)、上限值(CD+＝69nm)和CD下限值(CD-＝61nm)，对CD与目标CD之间的变化提供约+/-6.2％的裕量。图9B以图表方式示出了工艺窗口95(CD工艺窗口)，其分别包括高低CD指标的、作为曝光和焦点的函数的曲线96和97。在针对图7的示范性图案的仿真中，决定最佳焦点为-0.21μm，最佳剂量为20。在这些条件下，DOF和EL等于0(因为这类参数落在了期望的工艺窗口之外)。
图10A和10B示出了在上述条件下图8的掩模图案的仿真结果。具体而言，图10A绘示了曝光阈值从0.53变化到0.80的Bossung曲线图100。基于CD从目标CD的变化大约+/-6.2％的裕量，线101、102和103表示目标CD(65nm)、上限值(CD+＝69nm)和CD下限值(CD-＝61nm)。图10B以图表方式示出了工艺窗口105(CD工艺窗口)，其分别包括高低CD指标的、作为曝光和焦点的函数的曲线106和107。在针对图8的示范性图案的仿真中，确定最佳焦点为0μm，最佳剂量为28.30，获得了如图10B所示的可用工艺窗口108。工艺窗口108较宽，显示出显著的散焦能力(DOF为0.25μm)。工艺窗口108在高度上较短，这显示出较小的曝光宽容度能力(EL＝0.71％)。
图11A和11B示出了在上述条件下对图8的掩模图案仿真的结果，只是用宽度为55nm的内部相移区和相等宽度25nm的光阻挡元件对图8的延长的条81进行模型近似(同时如上述仿真那样，保持总宽度为105nm)。图11A绘示了Bossung图1100，具有曝光阈值从0.53变化到0.80的曲线。基于CD从目标CD的变化大约+/-6.2％的裕量，线1101、1102和1103表示目标CD(65nm)、上限值(CD+＝69nm)和CD下限值(CD-＝61nm)。图11B以图表方式示出了工艺窗口105(CD工艺窗口)，其分别包括高低CD指标的、作为曝光和焦点的函数的曲线1106和1107。在针对图8的示范性图案的该仿真中，确定最佳焦点为0μm，最佳剂量为29.10，获得了如图11B所示的可用工艺窗口1108。工艺窗口1108较宽，显示出显著的散焦能力(DOF＝0.25μm)。工艺窗口1108具有提高的高度(与图10B相比)，与图10B相比这显示了提高的曝光宽容度能力(EL＝3.44％)。
图11A和10A的Bossung曲线与图9A的Bossung曲线相比显示出提高的CD线性度。此外，图11A的Bossung曲线与图10A的相比显示出提高的CD线性度。总地讲，仿真结果表明，使用被设计成具有非印刷内部相移区的掩模特征能够获得用于精确印刷亚波长特征的工艺窗口增大。应当理解，诸如图5A/5B所示的具有内部相移条特征的示范性条特征仅仅是示范性的，可以很容易地将本发明的发明概念应用于增大用于印刷亚波长特征的其他形状和配置的工艺窗口。
在本发明的其他方面中，使用具有内部相移区的掩模特征构建测试图案，该测试图案使得在光刻工艺期间能够有效地检测到焦点漂移的大小和方向，从而允许调节曝光系统的焦点以产生CD均匀性。的确，根据如下所述的本发明的示范性实施例，能够与焦点探测同时实现对曝光工艺的自动控制，由此能够在焦深的范围内将光致抗蚀剂调节到最佳的成像平面，即，最佳焦点平面，从而能够以高分辨率和精度将光掩模结构转印到光致抗蚀剂层。提供了示范性方法，用于检测焦点从投影光学系统的最佳焦点平面的位置偏移的大小和方向。
图12A和12B示意性示出了根据本发明示范性实施例的焦点感测方法。具体而言，图12A绘制了根据本发明示范性实施例的示范性光掩模1200，其包括掩模基板1201和掩模测试图案1202。掩模测试图案1202包括两个以间距P隔开的测试结构T1和T2。通常，测试结构T1和T2是具有各自的内部相移区B1和B2的延长的条元件。测试结构在结构上类似于以上参考图5描述的延长的条元件，且能够使用参考图6所述的方法构建。设计测试结构T1和T2，使得相位条B1和B2所提供的相移之差为180度。例如，第一测试结构T1可以形成有相位条B1，设计相位条B1使之以与周围透光区域中透射的光90度的相移透射光。具体而言，为了提供90度相移，沟槽的深度d1将被确定为d1·(η玻璃-η空气)＝λ。第二测试结构T2可以形成有相位条B2，设计相位条B2使之以与周围透光区域中透射的光270度的相移透射光。具体而言，为了提供270度相移，沟槽的深度d2将被确定为d2·(η玻璃-η空气)＝3/4λ。测试结构T1和T2形成为在临界边缘之间具有相同的CD，其中CD被选择为等于掩模图案的最小CD。对于1微米或更小的CD，选择间距P为约10×CD或更大。
图12A的掩模图案被曝光，以形成如图12B所示的被印刷测试图案。具体而言，图12B示意性绘示了具有形成于其上的光致抗蚀剂图案1211的基板1210。光致抗蚀剂图案1211包括对应于图12A的各掩模测试图案特征T1和T2的被印刷测试图案特征T1’和T2’。所示的被印刷测试特征T1’具有CD1的宽度，所示的被印刷测试特征T2’具有CD2的宽度。在图12A中，所形成的掩模测试特征T1和T2具有相同的宽度CD。根据本发明的示范性实施例，通过同样照明形成的被印刷测试特征T1’和T2’的宽度差(即，CD2-CD1)能够得到测量和分析，以容易检测焦点变化。具体而言，如以下将参考图13A～13C所详细介绍的，使用差值CD2-CD1确定焦点漂移的大小和方向，由此允许在光刻工艺期间调节焦点。
图13A～13C示意性示出了根据本发明示范性实施例的焦点检测方法，使得能够在光刻工艺期间基于所测量的被印刷测试结构的CD值判定焦点漂移的大小和方向。具体而言，图13A和13B以图表方式示出了焦点-曝光矩阵测试数据，它们是通过针对如图12A所示的掩模测试图案进行实验和/或通过计算机仿真推导得到的。图13A和13B为Bossung图，针对各被印刷测试结构T1’和T2’(图12B)示出了作为焦点和曝光能量变化的函数的CD(线宽)变化。使用焦点-曝光矩阵测试数据建立数学模型，该数学模型为被印刷的测试结构定义焦点和曝光变化与被测量的CD值之间的关系/目互关系，并确定管芯中的时域(晶片到晶片)变化或晶片(空域)变化。图13C以图表方式示出了确定(从最佳焦点)焦点漂移的大小和方向的方法，焦点漂移是图12B中的被印刷测试结构T2’和T1’的CD测量结果的差值(CD2-CD1)的函数。
设计图12A的示范性掩模测试图案，使得测试结构T1和T2的通过焦点的CD特性产生对应的Bossung曲线，该曲线相对于最佳焦点位置(例如，0散焦)在相对的方向中偏移并彼此基本成镜像。具体而言，如图13A所示，示范性测试结构T1的Bossung曲线(90度)以散焦位置D+为中心，其偏移到最佳焦点位置D的右面(在示范性实施例中假设为0散焦)。此外，如图13B所示，示范性测试结构T2的Bossung曲线(270度)以散焦位置D-为中心，其偏移到最佳焦点位置D的左侧。此外，图13A的Bossung曲线是图13B的Bossung曲线的镜像。换言之，对于给定的曝光能量，D+的大小等于D-，且焦点的变化产生所测CD1的变化，CD1的变化与所测CD2的变化相反。该特性获得了一关系，其中CD差值(CD2-CD1)的大小作为给定工艺的从最佳焦点位置(例如0散焦)的+/-焦点漂移的函数而线性变化。
例如，图13C示出了针对图13A和13B的窗口中所示的数据以nm(y轴)为单位的CD差值(CD2-CD1)，其是散焦(μm)(x轴)的函数。在示范性实施例中，在0散焦位置D(最佳焦点)处，差值(CD2-CD1)＝0表明，工艺的焦点位于最佳焦点。在点P1处，大约+20nm的CD2-CD1的测量值表明工艺中的焦点漂移到大约-0.10微米的散焦状态，而在点P2处，大约-20nm的(CD2-CD1)的测量值表明，工艺中的焦点漂移到大约0.10微米的散焦状态。于是，图13C示出了能够测量焦点漂移的大小和方向的方法。
可以将图12A的示范性掩模测试图案并入光掩模结构中，以提供被印刷测试结构，该测试结构能够用于基于被印刷测试结构的所测CD(线宽)之间的相对差值精确和有效地判决在光刻制造工艺中的焦点漂移的大小和方向。光掩模结构能够被构建成具有电路布局图案和一个或多个测试图案结构，测试图案结构策略地(strategically)位于器件图案中的不同位置处，使得能够为CD测量容易地检测和识别所得的被印刷测试图案，同时不对具有被印刷测试图案的半导体器件的性能造成负面影响。例如，能够形成光掩模测试结构，使得所得的被印刷测试结构形成于晶片的不同管芯之间的划线(或空间)中，该划线(或空间)允许从晶片分离芯片。
对于给定的光刻工艺，能够针对给定工艺获得每种水平的光掩模的焦点-曝光矩阵数据，比如图13A和13B中所示的，由此构建模型或公式，其基于被印刷测试结构(比如图13C中所示的)的CD之间的差值对散焦的量和方向进行定量化。例如，在生产光掩模之前，可以使用光刻仿真工具精确仿真光刻制造工艺并响应于光刻工艺参数的变化预测具有示范性掩模测试图案(例如图12A所示的)的电路布局的行为。例如，可以使用任何已知商用仿真工具进行仿真，以针对给定的布局图案仿真由工艺参数(例如焦点变化)变化引起的临界尺寸的变化。对仿真而言，能够将诸如焦点、剂量的光刻工具设置以及诸如步进光刻机设置、抗蚀剂参数的若干其他工艺参数以及其他影响CD的参数输入到仿真工具中并进行处理。仿真工具能够计算对应于曝光工具的剂量和焦点的漂移的临界尺寸的变化并生成焦点-曝光数据的矩阵。光刻仿真工具包括用于在整个焦点和曝光窗口中构建光刻工艺的综合模型的方法。仿真结果可以用于构建测试中间掩模。可以使用测试中间掩模从实验上获得FEM数据，可以利用FEM数据与仿真数据一起来修正或优化光刻工艺模型和公式，用于例如确定焦点的变化(图13C)。
图14为光刻系统1400的高等级示意图，该系统实现根据本发明示范性实施例的焦点检测系统。通常，系统1400包括曝光系统1401、光致抗蚀剂显影系统1402、CD测量系统1403、焦点检测系统1404、工艺参数模型和FEM数据的储存库1405以及工艺参数控制系统1406。
曝光系统1401包括曝光工具，以通过光掩模曝光涂布有光致抗蚀剂的晶片，该光掩模具有包括线路布局图案的掩模图案以及根据本发明示范性实施例的测试结构图案。曝光系统1401可以包括任何一种已知系统，比如缩影投影曝光系统(步进光刻机)，其中以缩小的尺寸将掩模图案投影到光致抗蚀剂上。根据通过与给定光掩模相关的FEM数据确定的最佳参数设置曝光工具的初始工艺参数，诸如最佳焦点和最佳曝光剂量。步进光刻机设备使用步进和扫描程序将中间掩模曝光到晶片上。曝光之后，将被曝光的晶片送到显影系统1402，在那里首先对已曝光的光致抗蚀剂图案进行后曝光烘烤工艺，然后进行化学处理以除去光致抗蚀剂的曝光(或未曝光)区域。曝光/显影工艺的结果是晶片具有了图案化抗蚀剂层。
在显影工艺之后，将具有抗蚀剂图案的晶片送到CD测量系统1403，在那里例如测量被印刷测试结构的CD。CD测量系统1403可以是晶片检验系统的一部分，允许晶片的自动和/或人工检查以探测缺陷、测量图案特征的尺寸等。CD测量工具1403能够使用已知的度量工具实施，包括光学覆盖工具(optical overlay tool)、散射计、扫描电子显微镜、和原子力显微镜。CD测量工具1403能够通过以光学方式测量线宽，或者使用图像处理方法来直接测量被印刷测试结构的CD，图像处理方法通过将当前的光学图像与一个或多个与给定光掩模和曝光条件相关的基准图像进行比较来判决CD。
焦点检测系统1404处理测得的CD数据以便在印刷晶片时探测焦点的变化。具体而言，如上所述，能够通过判定所测的被印刷测试结构的CD的差值并使用用于给定被印刷测试结构的对应的工艺参数数学模型使CD差值与焦点/曝光变化相关，从而判定光刻工艺的焦点漂移的大小和方向。如果测得的CD发生变化，焦点检测系统1404将生成合适的控制信号/参数并向工艺参数控制系统1406输出，以对曝光工具1401的工艺参数(焦点)做出必需的调整。在一个示范性实施例中，监测和控制系统1404和1406的功能能够完全自动化。在其他示范性实施例中，功能可以半自动化，由此，例如，焦点检测系统1404向操作员警告焦点变化，允许操作员查证并确认工艺变化，然后手工调节曝光系统的工艺参数或者向工艺参数控制系统1406提供适当的命令以做出所需的调整。
应当理解这里所述的示范性系统和方法可以用多种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或者其组合加以实现。在一个示范性实施例中，示范性实施例能够在作为应用程序的软件中实现，该应用程序包括程序指令，该程序指令有形地体现在一个或多个程序存储装置(例如硬盘、软磁盘、RAM、CD ROM、DVD、ROM、闪速存储器等)上并可以由包括合适架构的任何装置或机器执行。还要理解的是，由于附图所示的示范性系统模块和方法步骤可以优选地在软件中实现，因此系统部件之间的实际连接(或工艺步骤的流程)可能随着应用程序编程的方式而不同。这里给出了教导，本领域的普通技术人员将能够想出本发明的这些和相似的实施例或配置。
应当理解，可以将根据本发明示范性实施例的掩模测试图案用于亮区域(bright field)、暗区域(dark field)，或相移掩模或为其他辐射源设计的中间掩模，且可以用于涉及正性或负性光致抗蚀剂、双层、多层或表面成像抗蚀剂的光刻工艺。
尽管已经参考附图在此描述了示范性实施例，应当理解，本发明不局限于这里所述的示范性实施例，在不背离本发明的范围或精神的情况下，本领域的普通技术人员很容易构想出许多其他的改变和改进。所有这些改变和改进旨在被包括在如权利要求所界定的本发明的范围之内。
权利要求
1.一种光掩模，包括掩模基板，对给定波长的曝光光透明；形成于所述基板的表面上的掩模图案，所述掩模图案包括将被转印到半导体衬底的图像的第一图案，其中所述第一图案包括可印刷特征，所述可印刷特征形成为具有适于调制所述可印刷特征的曝光光的强度和相位的非印刷特征。
2.如权利要求1所述的光掩模，其中所述光掩模为二元掩模，且其中所述第一图案由在给定波长处具有约0％透射率的材料形成。
3.如权利要求1所述的光掩模，其中所述光掩模为相移掩模，且其中所述第一图案由在给定波长处具有大于0％透射率的材料形成。
4.如权利要求3所述的光掩模，其中所述光掩模装置为嵌入式衰减相移掩模。
5.如权利要求1所述的光掩模，其中所述可印刷特征为形成于所述基板表面上的延长的条元件，其中所述延长的条元件具有第一和第二临界边缘，该第一和第二临界边缘界定所述延长的条元件的宽度w4，其中所述延长的条元件分别由所述第一临界边缘和第一内边缘之间的宽度为w1的第一光阻挡条、所述第二临界边缘和第二内边缘之间的宽度为w2的第二光阻挡条，以及设置于所述第一和第二光阻挡条的第一和第二内边缘之间的宽度为w3的内部相移特征形成，其中w1、w2和w3具有亚分辨率尺寸。
6.如权利要求5所述的光掩模，其中所述第一和第二光阻挡条由在给定波长处具有大于0％的透射率的材料形成。
7.如权利要求6所述的光掩模，其中所述第一和第二光阻挡条形成为厚度t，该厚度t在所述给定波长处，在通过所述掩模基板的与所述第一和第二光阻挡条对准的区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述延长的条元件的第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线之间产生大约180度或更小的相位差。
8.如权利要求5所述的光掩模，其中所述内部相移特征包括在相应的第一和第二光阻挡条的所述第一和第二内边缘之间形成于所述掩模基板中的宽度为w3的延长的沟槽。
9.如权利要求8所述的光掩模，其中所述延长的沟槽形成为具有一深度，该深度在通过所述掩模基板的与所述延长的条元件的第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述第一和第二光阻挡条的所述第一和第二内边缘之间的所述延长的沟槽对准的暴露区域透射的光线之间产生大约180度的相位差。
10.如权利要求1所述的光掩模，其中所述掩模图案还包括第二图案，所述第二图案包括一个或多个亚分辨率特征，所述亚分辨率特征适于调制所述第一图案的一个或多个可印刷特征的光强，或者调制所述第一图案的一个或多个可印刷特征的相位，或者调制所述第一图案的一个或多个可印刷特征的强度和相位。
11.如权利要求5所述的光掩模，其中所述宽度w1、w2和w3基本相同。
12.如权利要求5所述的光掩模，其中所述宽度w1和w2基本相同且小于w3。
13.如权利要求5所述的光掩模，其中所述延长的条对应于将要在半导体衬底上形成的沟槽图案。
14.一种光掩模，包括掩模基板，对给定波长的曝光光透明；以及形成于所述基板的表面上的掩模图案，所述掩模图案包括可印刷的延长的条元件，其中所述可印刷的延长的条元件包括第一和第二临界边缘和设置于所述第一和第二临界边缘之间的不可印刷的内部相位条元件，所述第一和第二临界边缘界定所述可印刷的延长的条元件的宽度w4，其中所述内部相位条元件包括所述可印刷的延长的条元件的第一和第二内边缘之间的不可印刷的延长的空间特征；以及形成于所述掩模基板中的延长的沟槽，所述沟槽与所述可印刷的延长的条元件的所述第一和第二内边缘之间的所述延长的空间特征对准。
15.如权利要求14所述的光掩模，其中所述光掩模为二元掩模，且其中所述掩模图案由在给定波长处具有约0％透射率的材料形成。
16.如权利要求14所述的光掩模，其中所述光掩模为相移掩模，且其中所述掩模图案由在给定波长处具有大于0％透射率的材料形成。
17.如权利要求16所述的光掩模，其中所述光掩模装置为嵌入式衰减相移掩模。
18.如权利要求14所述的光掩模，其中所述第一临界边缘和第一内边缘界定宽度为w1的第一条元件，其中所述第二临界边缘和第二内边缘界定宽度为w2的第二条元件，其中所述第一和第二内边缘界定宽度为w3的空间特征，且其中w1、w2和w3具有亚分辨率的尺寸。
19.如权利要求18所述的光掩模，其中所述宽度w1、w2和w3基本相同。
20.如权利要求18所述的光掩模，其中所述宽度w1和w2基本相同且小于w3。
21.如权利要求18所述的光掩模，其中所述第一和第二条元件由在给定波长处具有大于0％的透射率的材料形成。
22.如权利要求21所述的光掩模，其中所述第一和第二条元件具有厚度t，该厚度t在所述给定波长处，在通过所述掩模基板的与所述第一和第二条元件对准的区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述可印刷的延长的条元件的第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线之间产生大约180度或更小的相位差。
23.如权利要求14所述的光掩模，其中所述延长的沟槽形成为具有一深度，该深度在通过所述掩模基板的与所述可印刷的延长的条元件的第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述第一和第二光可印刷的延长的条元件的所述第一和第二内边缘之间的所述延长的沟槽对准的暴露区域透射的光线之间产生大约180度的相位差。
24.如权利要求14所述的光掩模，其中所述掩模图案还包括一个或多个亚分辨率特征，所述亚分辨率特征适于调制所述掩模图案的一个或多个可印刷元件的光强，或者调制所述掩模图案的一个或多个可印刷元件的相位，或者调制所述掩模图案的一个或多个可印刷元件的强度和相位。
25.一种光掩模，包括掩模基板，对给定波长的曝光光透明；以及形成于所述基板的表面上的掩模图案，其中所述掩模图案包括由第一和第二临界边缘界定的可印刷元件，其中所述可印刷元件包括形成于所述第一和第二临界边缘之间的内部非印刷特征，其适于针对曝光光的给定波长提高在所述可印刷元件的所述第一和第二临界边缘处的图像对比度。
26.如权利要求25所述的光掩模，其中所述非印刷特征包括空间特征和沟槽特征，所述空间特征暴露所述掩模基板的与所述第一和第二临界边缘之间的所述可印刷元件对准的区域，所述沟槽特征形成于所述掩模基板中且与所述空间特征对准。
27.如权利要求26所述的光掩模，其中所述沟槽特征形成为具有一深度，所述深度在通过所述掩模基板的与所述可印刷元件的所述第一和第二临界边缘相邻的暴露区域透射的光线以及通过所述掩模基板的与所述沟槽特征对准且被所述空间特征暴露的区域透射的光线之间产生大约180度的相位差。
28.如权利要求25所述的光掩模，其中所述可印刷元件包括延长的条元件。
29.如权利要求25所述的光掩模，其中所述光掩模为二元掩模，且其中所述掩模图案由在给定波长处具有约0％透射率的材料形成。
30.如权利要求25所述的光掩模，其中所述光掩模为相移掩模，且其中所述掩模图案由在给定波长处具有大于0％透射率的材料形成。
全文摘要
本发明提供了一种光掩模，设计光掩模结构以提供用于印刷亚波长特征的增大的光刻工艺窗口。在一方面中，光掩模包括掩模基板和掩模图案，掩模基板对给定波长的曝光光透明，掩模图案形成于所述基板的表面上。掩模图案包括由第一和第二临界边缘界定的可印刷元件，其中可印刷元件包括形成于所述第一和第二临界边缘之间的内部非印刷特征。内部非印刷特征适于在光刻工艺期间针对给定波长的曝光光提高在可印刷元件的第一和第二临界边缘处的图像对比度。非印刷元件包括空间特征和沟槽特征，空间特征暴露所述掩模基板的与所述第一和第二临界边缘之间的所述可印刷元件对准的区域，沟槽特征形成于掩模基板中且与空间特征对准。
文档编号G03F1/26GK1854893SQ200610074348
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月17日 优先权日2005年4月15日
发明者金淏哲 申请人:三星电子株式会社