专利名称：相移掩模的制作方法
技术领域：
本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种相移掩模。
背景技术：
目前主要的光掩模类型有二进制强度光掩模即数字掩膜和衰减式相位移光掩模。 传统的二进制强度光掩模的制造方法举例如下将光掩模的图形数据输入曝光设备；提供 一片镀有不透光铬金属膜的石英玻璃基板(统称"基片")；在基片上涂正光阻，根据图形 数据，利用曝光设备对基片进行曝光，形成曝光图形；进行显影步骤，曝光区的光阻在此步 骤中被移除；利用未被移除的光阻做保护，用干法蚀刻对铬膜进行蚀刻，将具有曝光图形 的铬金属膜移除，将曝光图形转移到铬金属膜上；再将光阻移除，就在基片上形成了光掩 模图形。之后再进行清洗、缺陷检验等，并在基片上粘接一个框架，在框架之上粘接一层 覆盖光掩模图形的透光薄膜之后，就完成了二进制强度光掩模的制作。在例如申请号为 200510008205. 5的中国专利申请中还能发现更多与此相关的信息。 而衰减式相位移光掩模的基片一般包括石英玻璃基板，镀于基板上作为相位移层 的硅化钼(MoSi)以及镀于相位移层上的不透光的铬金属层。在制造过程中，经过之前所 述的步骤在不透光的铬金属膜上形成图形后，利用未被移除的铬金属膜作保护进行干法蚀 刻，移除掉相位移层，再将铬金属膜移除，从而在基片上形成了具有相位移衰减的图形。之 后再进行清洗、缺陷检验等，并在基片的图形区域上粘接一个支撑框架，在支撑框架之上粘 接一层覆盖相位移衰减图形的透光薄膜之后，就完成了衰减式相位移光掩模的制作。由于 相移掩模的效果优于数字掩模，因此已经广泛地被采用。 虽然在集成电路中，小尺寸图形的制造已经带来了更高的速度和更好的性能，但 是，业界仍然期望在这样的器件制造过程中更广泛地采用相移掩模。但是，相移掩模对更复 杂的设计的进一步扩展导致掩模布局问题的复杂性增加。例如，当在密集的设计上安排相 移窗口时，可能会观察到相位冲突的产生。在这种情况下，在曝光过程中，具有相同相位的 相移窗口将会形成光学上的相互干扰。 在单个集成电路的设计中，可能会布置数以百万的图形。在这样大数量级别上的 数据处理难度增大。例如，在这种数量级别上重复排布相移窗口的操作数量剧增，因而会变 得不实用。 中国发明专利申请第02811551号公开了一种相移掩模的布局方法，通过对不同 移相器形状的搭配来降低不同移相器的相互干扰。 但是，随着特征尺寸的减小，利用现有技术所制造的相移掩模仍然存在旁瓣效应
(Side Lobe Effect)。在使用相移掩模曝光所产生的主图附近会出现不期望出现的曝光图
形。这仍然是由于图形尺寸减小至曝光波长的级别上所产生的衍射效应的结果。 因此，本领域仍然存在改进相移掩模的需求，以期既能降低旁瓣效应，又可以不改
变相移掩模的其他光学特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种相移掩模，通过改变相移掩模上的图形形 状来降低旁瓣效应，但又基本保持原有图形的光学特性。 为解决上述技术问题，本发明提供一种相移掩模，包括透光图形，所述透光图形的 形状包括对称的星型，所述的星型具有四个以上偶数个外凸角，所述外凸角以星型的中心 为对称中心成中心对称。 可选地，所述透光图形在所述相移掩模上成矩阵排列。
可选地，所述偶数个外凸角的角度相同。
可选地，所述外凸角的角度小于34度。
可选地，所述外凸角的角度为20度至34度。
可选地，所述星型的外接圆的直径小于300纳米。
可选地，所述外凸角的数量为2的幂中大于等于4的数。 与现有技术相比，本发明在相移掩模上采用具有四个以上偶数个外凸角的星型图 形，可以明显降低旁瓣效应，但又在其他光学参数上与本领域常用的透光图形保持不变。
图1为本发明一个实施例中相移掩模所采用的四角星型透光图形结构示意图；
图2为采用上述透光图形的相移掩模示意图； 图3为进行横向对比实验的包含五种形状的透光图形的五种相移掩模示意图；
图4为上述五种相移掩模在不同节距下曝光所产生的旁瓣光强与主图光强的比 例对比； 图5为五种相移掩模在不同节距下曝光的特征尺寸对比；
图6为五种相移掩模在不同节距下曝光的焦深对比； 图7为本发明一个实施例中相移掩模所采用的四角星型透光图形采用不同的外 凸角角度与归一化的旁瓣光强之间的关系示意图。
具体实施例方式
本发明的发明人发现，若将相移掩模上的透光图形设计成星型，由于星型存在多
外凸角，可以缓解透过星型图形的光的衍射干扰，从而可以降低旁瓣效应。 并且，发明人还发现，非对称的多角星型并不能有效的减轻旁瓣效应，因为非对称
的星型角并不能减轻透光的衍射。所以，发明人认为应采用具有偶数个外凸角的星型来实
现本发明的目的。 另外，发明人认为，如果星型的偶数个外凸角数量仅为2个，并不利于在曝光过程 中形成圆形的曝光图形，所形成的曝光图形就并非圆形，而是形成了椭圆形，这与预期并不 相符。 因此，在本实施例中，提供一种相移掩模，包括透光图形，所述透光图形的形状包 括对称的星型，所述的星型具有四个以上偶数个外凸角，所述外凸角以星型的中心为对称 中心成中心对称。 下面以具有四个外凸角的星型为例，对本发明的内容进行详细介绍。
在本发明的一个实施例中，相移掩模包含的优选的星型透光图形101的形状如图 l所示。 该星型透光图形101可以看作是四个外凸角a的两个边相互连接所形成的图形。 外凸角a的两个边相互连接形成了内凹角13。 图l所示的外凸角a为锐角，但这只是一个示例，在此并非限制权利要求的范围。 在本发明的另一些实施例中，外凸角a也可以是直角或钝角，关于角度的优选将在后续详 细说明。 该星型透光图形101的四个外凸角a的顶点以星型透光图形101的中心102为 对称中心成中心对称排布。如前所述，这样的对称排列能够有效减轻曝光时的衍射干扰，进 而减轻旁瓣效应。 星型透光图形101的一个优选的形状是四个外凸角a的角度完全相同，在这种情 况下，星型透光图形101形成了一个完全对称的图形，这对于减轻旁瓣效应更加有利。
内凹角|3的角度是由外凸角a的角度和个数所决定的。并且，外凸角a的角度 和个数还决定了经过所有内凹角13的顶点的圆形(图未示)的直径，该圆形直径的大小是 星型透光图形101的透光能力的决定因素之一，因而星型透光图形101的透光能力可以根 据实际需要，通过进行调整外凸角a的角度和个数来进行调整。 在本发明另一个优选的实施例中，星型透光图形101的外接圆的直径，即四个外 凸角a的顶点到星型透光图形101的中心102的距离的两倍小于300纳米，这有利于星 型透光图形101在相移掩模上的排布，并且也有利于用于形成具有较小特征尺寸的相移掩 模。 如图2所示，在本发明的又一个优选实施例中，星型透光图形101在相移掩模103 上的排列成矩阵排列。当然，图2仅仅只示出了相移掩模103的一部分，相移掩模103上星 型透光图形101的数量可以根据实际的需要进行选择。 上述的矩阵排列中，另一种优选的情况是矩阵中相邻的星型透光图形101的中心 之间的距离相等，这个距离在以下的具体描述中被特定地称为"节距"(Pitch)。节距的长 度是描述相移掩模的一个特定参数，这个参数由工艺节点所确定，例如0. 13 m的工艺节 点下，节距只能大于等于O. 13 ym。 在上述实施例中，星型透光图形101的外凸角a的数量为4个。但是，根据前面 对发明人的发现的描述可知，外凸角a的数量为6个、8个、10个等大于4的偶数也可以实 现本发明的目的。根据发明人的另一项研究，星型透光图形101中外凸角a的数量为2的 幂数时，即4、8、16、32、64、128......等时，所产生的旁瓣效应最低。 当然，外凸角a的数量越多，相移掩模103的制造难度就越高，过多的外凸角a 对于降低制造成本是不利的。因此，发明人认为，外凸角a的数量为4和8是优选的值。
发明人对不同形状的透光图形进行对比试验，得出了星型图形对于改善旁瓣效应 的效果最佳的结论，下面将对实验结果进行详细说明。 图3为加入实验进行横向对比的包含五种形状的透光图形的五种相移掩模201、 202、203、204和205。其中相移掩模201中的透光图形的形状为十字型；相移掩模202中 的透光图形的形状为菱形；相移掩模203中的透光图形的形状为本领域中最常使用的正方 形；相移掩模204中的透光图形的形状为X型；而相移掩模205中的透光图形的形状为本发
5明 一个实施例中的对称四角星型。 图4为上述五种相移掩模在不同节距下曝光所产生的旁瓣光强与主图光强的比 例对比。图4中横坐标为节距，纵坐标为旁瓣光强与主图光强的比例，图中401至405五条 线分别代表201至205五种相移掩模。 从图4可知，在节距小于0. 5iim的情况下，五种相移掩模所产生的旁瓣光强与主 图光强的比例与节距大于0. 5ym的情况相比，比例大幅增加。但是，采用本发明一个实施 例中的对称四角星型的相移掩模205所产生的旁瓣光强与主图光强的比例要明显小于其 他四种相移掩模。而节距越小，代表相移掩模所能应用的半导体工艺的等级越高。也就是 说，在用于较高等级半导体工艺时，采用本发明一个实施例中的对称四角星型透光图形的 相移掩模205可以更好地减轻曝光衍射的干扰，从而降低旁瓣效应。 图5为五种相移掩模在不同节距下曝光的特征尺寸对比。图5中横坐标为节距，
纵坐标为特征尺寸，图中501至505五条线分别代表201至205五种相移掩模。 从图5可以看出，501至505五条线在整体上并没有太大的差别，即采用本发明一
个实施例中的对称四角星型透光图形的相移掩模205与采用本领域最常用的正方形透光
图形的相移掩模203在曝光特征尺寸这一光学指标上并没有明显差别。 图6为五种相移掩模在不同节距下曝光的焦深对比。图6中横坐标为节距，纵坐
标为焦深。图6中601至605五条线分别代表201至205五种相移掩模。 从图6可以看出，节距为0.45iim是一个分界点。当节距大于0. 45 y m时，采用本
发明一个实施例中的对称四角星型透光图形的相移掩模205所产生的焦深要大于其他四
种相移掩模，而当节距小于0. 45iim时，采用本发明一个实施例中的对称四角星型透光图
形的相移掩模205所产生的焦深要小于其他四种相移掩模。 从图4至图6可以看出，采用本发明 一个实施例中的对称四角星型透光图形的相 移掩模205既可以降低旁瓣效应，又可以保持本领域最常用的正方形透光图形的其他光学 性能。 另外，本发明的发明人还研究了本发明 一个实施例中的对称四角星型透光图形的 四个外凸角a的角度对于旁瓣效应的影响。 图7为不同的外凸角角度与归一化的旁瓣光强之间的关系图。图7中横坐标为四 角星型透光图形的位置，纵坐标为归一化光强，其中曲线的顶点处代表四角星型透光图形 的中心。图中701代表外凸角a的角度为90度；702代表外凸角a的角度为34度；703 代表外凸角a的角度为20度。 从图7上来看，外凸角a的角度越小，旁瓣光强越低。但是，外凸角a的角度变 小，将导致相移掩模的透光率降低。过低的透光率将会导致半导体衬底的曝光不足，这是应 该被避免的。本发明的发明人发现，当外凸角a的角度大于20度且小于34度时，既可以 获得较好的透光率，又可以有效地降低旁瓣光强。 虽然图7只展示了外凸角a的数量为4时，外凸角a的角度与旁瓣光强的关系。 但是发明人发现，外凸角a的数量为前述的其他数值时，外凸角a的角度与旁瓣光强的关 系趋势仍然是相同的。 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的
6保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准:
权利要求
一种相移掩模，包括透光图形，其特征在于所述透光图形的形状包括对称的星型，所述的星型具有四个以上偶数个外凸角，所述外凸角以星型的中心为对称中心成中心对称。
2. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述透光图形在所述相移掩模上成矩 阵排列。
3. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述偶数个外凸角的角度相同。
4. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述外凸角的角度小于34度。
5. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述外凸角的角度为20度至34度。
6. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述星型的外接圆的直径小于300纳米。
7. 如权利要求1所述的相移掩模，其特征在于所述外凸角的数量为2的幂中大于等于4的数。
全文摘要
本发明提供一种相移掩模，包括透光图形，所述透光图形的形状包括对称的星型，所述的星型具有四个以上偶数个外凸角，所述外凸角以星型的中心为对称中心成中心对称。与现有技术相比，本发明在相移掩模上采用具有四个以上偶数个外凸角的星型图形，可以明显降低旁瓣效应，但又在其他光学参数上与本领域常用的透光图形保持不变。
文档编号G03F1/00GK101750873SQ200810204180
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者刘娟 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司