專利名稱：減輕掩模制造中角部變圓的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造設備，具體說涉及在用于半導體制造工藝的原版上產(chǎn)生圖形的改進系統(tǒng)和方法。
半導體制造工藝一般包括構(gòu)圖半導體器件的表面區(qū)域的光刻處理。半導體制造工藝一般包括在半導體器件的表面上施加光刻膠材料。將光刻膠暴露于一般為紫外光的光，交聯(lián)抗蝕劑材料(負型抗蝕劑)，可以構(gòu)圖光刻膠。這種交聯(lián)可以防止與顯影掉暴露于UV光后未交聯(lián)的光刻膠區(qū)域的顯影劑反應。其它類型的光刻膠具有暴露于紫外光后斷開的鏈(正型抗蝕劑)。
光刻膠一般利用光掩模構(gòu)圖。光掩模用作防止光刻時在預定區(qū)域光穿過它的屏障。光掩模一般提供黑色或高吸收性材料層，一般為鉻或鉻合金，這些材料根據(jù)構(gòu)圖設計被構(gòu)圖，以便投射到光刻膠上。吸收性層形成于基片上，所說基片可以包括玻璃或石英材料。也可以采用其它技術，可以包括電子和電子束掩模、散射掩模和/或模版掩模，例如投影電子束光刻中的限角散射(SCALPEL)。
隨著半導體元件特征尺寸的不斷減小，制造和檢查掩模變得越來越困難。已知先進的半導體工藝對掩模所提供的圖像質(zhì)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。這種最小特征尺寸一般取決于在原版上提供圖形所用的工藝和制造設備。
原版可利用激光圖形發(fā)生器或電子束圖形發(fā)生器寫入。原版一般包括尺寸小于1微米的多個結(jié)構(gòu)。一般利用自動裝置進行制造。參見

圖1，圖中示出了原版制造裝置10。裝置10包括定位要制造的掩?；蛟?6的工作臺14。能量源18提供激光束或電子束，用于以預定強度的光或電子束在掩模16上寫圖形。掩模16較好是由工作臺14根據(jù)計算機產(chǎn)生的將要寫到掩模16上的圖形的圖像導向。
激光和電子束圖形發(fā)生器都有制作復雜原版圖形的能力，包括使用窄幾何圖形、致密光近似修正(OPC)和相移掩模(PSM)。OPC有助于補償損失的光，以確保在半導體晶片上形成精確圖形。例如，不用OPC，由于光會在邊緣上變圓，所以結(jié)束時晶片上的矩形會看起來象橢圓形。通過在角部附加細絲(線)，確保角部不會變圓或移動結(jié)構(gòu)邊緣，使晶片結(jié)構(gòu)的尺寸更精確，OPC可以修正這種問題。相移掩?？梢愿淖兇┻^光掩模的光的相位，能夠改善焦深和晶片上的分辨率。相移有助于減少晶片表面上凹凸不平處線分辨率失真。
盡管激光圖形發(fā)生器可以提供較高的原版產(chǎn)率、低成本及較好的設置精確性，但激光圖形發(fā)生器會產(chǎn)生嚴重的角部變圓。參見圖2，示出了用于在原版或空白掩模32上寫圖形的一個圓形激光/電子束光斑30?？瞻籽谀?2包括形成于其上的抗蝕層33。圖形34通過將抗蝕劑的某些部分暴露于光或電子束而形成。通過在其上使用激光/電子束光斑30曝光抗蝕劑33，形成圖形。一般說，空白掩模32包括玻璃或石英基片上的能量吸收材料，例如，鉻、鉬或它們的合金或金屬氧化物。曝光抗蝕劑33被顯影后，空白掩模32上的曝光部分的能量吸收材料被腐蝕掉。由于激光/電子束光斑30接近角部38，結(jié)果，由于激光/電子束光斑30的幾何形狀，角部38處的抗蝕劑33不能曝光。這稱為角部變圓。大的角部半徑與束徑有關，如約等于1.17×激光束的束直徑?，F(xiàn)有設備的狀況能夠使角部變圓低到300nm。
解決角部嚴重變圓的常規(guī)方法包括使用細絲、錘頭和其它類型的附加結(jié)構(gòu)。附加這些結(jié)構(gòu)增加了原版圖形的復雜性，增加了存儲原版設計的數(shù)據(jù)量，并且由于附加結(jié)構(gòu)的緣故，原版圖形更難檢查。
因此，需要一種能減輕原版制造工藝中角部變圓的系統(tǒng)和方法。還需要一種減少在原版制造工藝對附加結(jié)構(gòu)的需要的系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明制造掩模圖形的方法包括以下步驟提供用于構(gòu)圖的空白掩模；將具有橢圓截面形狀的能量束傳播到空白掩模上，該橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；定位空白掩模，以將圖形寫到空白掩模上，其中定位包括使用橢圓截面形狀的能量束的邊緣寫圖形的角部。
制造處理半導體器件用的掩模圖形的另一方法包括以下步驟提供要構(gòu)圖的空白掩模；提供將寫于空白掩模上的圖形的設計數(shù)據(jù)組；將具有橢圓截面形狀的能量束傳播到空白掩模上，該橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；根據(jù)設計數(shù)據(jù)組移動和旋轉(zhuǎn)空白掩模，以將圖形寫到空白掩模上，其中旋轉(zhuǎn)包括使用橢圓截面形狀的能量束的邊緣寫圖形的角部。
在另一種方法，定位步驟可以包括將空白掩模安裝于定位器以定位空白掩模的步驟。傳播能量束的步驟可以包括利用透鏡系統(tǒng)成形束的步驟。傳播能量束的步驟可以包括傳播紫外激光束的步驟。傳播能量束的步驟可以包括傳播電子束的步驟。定位空白掩模的步驟較好是包括通過以平分由角部的相鄰側(cè)形成的角的角度來定位能量束的長軸從而寫角部的步驟。
根據(jù)本發(fā)明制造掩模圖形的系統(tǒng)包括在空白掩模上提供橢圓截面形狀的能量源，橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；定位器，用于定位空白掩模，以便在空白掩模上寫圖形，從而使用橢圓截面形的能量束的邊緣寫圖形的角部。
在另一個實施方案中，該系統(tǒng)還可以包括給定位空白掩模的定位器提供控制信號的處理器。處理器較好是包括存儲器件，存儲器件包括給產(chǎn)生控制信號的處理器提供表示圖形的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組。能量束較好是利用透鏡成形。能量束較好是包括紫外激光束或能量約為50KeV或更小的電子束。
通過以下對例示實施例的詳細介紹，本發(fā)明的這些和其它目的、特點和優(yōu)點將變得更清楚，以下介紹可結(jié)合各附圖閱讀。
下面結(jié)合各附圖詳細介紹優(yōu)選實施例，各附圖中圖1是用于半導體制造工藝中寫掩模的常規(guī)激光/電子圖形發(fā)生器的框圖；圖2是用于現(xiàn)有技術具有圓形截面的激光/電子束的截面圖；圖3是本發(fā)明的圖形發(fā)生器系統(tǒng)的框圖；圖4是展示用于本發(fā)明的橢圓束的截面形狀和尺寸的示圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明用于寫圖形的角部的具有橢圓截面的束的截面圖；圖6是展示根據(jù)本發(fā)明移動和旋轉(zhuǎn)橢圓激光束以提供圖形相對角部的角部寫入的示圖；圖7是展示根據(jù)本發(fā)明在掩模上產(chǎn)生圖形的方法和系統(tǒng)的流程/框圖。
本公開涉及半導體制造設備，更具體說，涉及在用于半導體制造工藝的原版上產(chǎn)生圖形的改進系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供一種橢圓束，當在用于半導體制造的原版上寫邊緣時能夠有利地減輕角部變圓。通過根據(jù)較好是計算機控制的專門角部寫入方法，控制橢圓激光光斑位置，提供較精確的寫入。專門角部變圓方法及橢圓形狀激光/電子光斑可以減少對使用例如細絲、錘頭等附加結(jié)構(gòu)的需要。
現(xiàn)在具體參照附圖，各圖中的參考數(shù)字表示類似或相同的元件，首先參見圖3，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的制造平版印刷掩模102用的圖形發(fā)生寫入系統(tǒng)100。掩模102作為空白掩模開始工藝，空白掩模是指其上沒有圖形。空白掩模102包括玻璃或石英基片上的能量吸性材料，例如鉻、鉬、或它們的合金，或金屬氧化物。掩模102安裝于工作臺上或定位器106上或等效的定位裝置上。工作臺106能夠精確地定位掩模102，包括旋轉(zhuǎn)。包括透鏡系統(tǒng)104，用于聚焦由能量源110產(chǎn)生的激光/電子束112。能量源110較好是產(chǎn)生紫外波長的光或電子能量約為50KeV或更小的電子束。能量源110例如可以是準分子激光器。透鏡系統(tǒng)104控制用于在掩模102上寫圖形的光斑的尺寸和形狀。根據(jù)本發(fā)明，利用透鏡系統(tǒng)104提供橢圓形激光/電子光斑。利用透鏡系統(tǒng)104的像散，可以產(chǎn)生和控制橢圓形束，從而改變尺寸A和B，如圖4所示。
制造期間，源110產(chǎn)生束112。利用透鏡系統(tǒng)104聚焦并成形指向掩模102的束112。通過根據(jù)較好是存儲于處理器108的存儲器114中的圖形，移動和旋轉(zhuǎn)工作臺106，控制掩模102。處理器傳送信號，控制工作臺的運動，從而將存儲于存儲器114中的圖形寫到抗蝕劑層上。源110較好由處理器108控制。處理器108將信號傳到源110，根據(jù)圖形打開和關閉束112?；蛘?，可以用擋板116阻攔激光束112的傳播。
系統(tǒng)100中還包括其它一些結(jié)構(gòu)。例如，可以用振動隔離系統(tǒng)(未示出)隔離環(huán)境振動對寫工藝的影響?？商峁┖涂刂骗h(huán)境條件，例如掩模102附近的環(huán)境氣體和氣流。此外，本發(fā)明的其它實施例可在例如利用反射鏡或其它合適裝置控制源110的同時保持掩模102穩(wěn)定，以便相對于掩模102偏轉(zhuǎn)和控制束112的位置。
參見圖5，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明用于在掩模122或原版上寫圖形128的橢圓形激光/電子束光斑120。通過使用橢圓形光斑120，與常規(guī)圓形光斑相比，角部半徑124減小。光斑120可以定位成具有平分要寫入的角部的長軸。較好是產(chǎn)生成約45度角的光斑120，從而在掩模122上寫入圖形的直角角部。以此方式，對于角部半徑124，可以使角部變圓最小化。由于橢圓的長形，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)臺106(圖3)，以便旋轉(zhuǎn)和移動光斑120。使用光斑120曝光抗蝕層121，以便利用掩模122的隨后顯影和腐蝕形成圖形128。
參見圖6，在形成將寫于掩模122上的圖形128時，在箭頭“D”的方向移動而在箭頭“C”的方向旋轉(zhuǎn)橢圓光斑120。以此方式，就角半徑124而言，可利用相同的減小量寫入相對角部半徑130。也可以利用類似技術寫入其它結(jié)構(gòu)和幾何圖形。
參見圖7，該圖例示了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生圖形的框圖/流程圖。在框202中，提供例如系統(tǒng)100等系統(tǒng)，用于根據(jù)本發(fā)明制造掩模或原版。提供其上將形成圖形的空白掩模。如上所述，該空白掩模可以包括其上形成有能量吸收層的玻璃、石英或等效基片?？刮g劑層形成于空白掩模上，以便于隨后的處理。在框204中，較好是以數(shù)字數(shù)據(jù)的形式給處理器提供設計圖形，處理器將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組工作臺指令，工作臺上安裝有將構(gòu)圖的空白原版或掩模。在框206中，提供橢圓束，以便在掩模上寫圖形。束以激光或電子束的形式施加能量，以構(gòu)圖抗蝕劑，在框208中，在存在橢圓激光束的情況下，工作臺根據(jù)由處理器提供的指令組移動并旋轉(zhuǎn)掩模。處理器可以包括軟件，該軟件包括預定的激光/電子束光斑定位方案，用來使橢圓光斑與將寫入的角部對準。以此方式，如上所述，光斑實現(xiàn)角部變圓減輕。在框210中，該方法繼續(xù)直到空白掩模根據(jù)設計數(shù)據(jù)被完全構(gòu)圖。在框212，顯影掩模上構(gòu)圖的抗蝕劑，保留的抗蝕劑保護掩?；系哪芰课詹牧蠀^(qū)。在框214中，進行附加的腐蝕步驟，從而根據(jù)抗蝕劑圖形去掉部分能量吸收材料形成掩模。
由于減輕了對例如細絲和錘頭等附加結(jié)構(gòu)的依賴，有利的是，本發(fā)明實現(xiàn)了角部半徑減小，同時不會增加設計數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。盡管提供了對橢圓光斑的附加控制，但由于較小附加結(jié)構(gòu)數(shù)量減少，不使用附加結(jié)構(gòu)不僅減少了數(shù)據(jù)量，而且大幅度減少了檢查時間。應理解，本發(fā)明可結(jié)合使用橢圓截面束與圓形截面束。以此方式，圓形束可用于進行基本構(gòu)圖操作，而橢圓束可用于寫入圖形的角部。在通過改變或改進所用透鏡，將束從圓形成形為橢圓形(反之也如此)時，可以用相同的源。
上面介紹了減輕掩模制造中角部變圓的系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實施例(意在例示，而非限制)，應注意，所屬領域的技術人員可以做出改進和變化。因此，應理解，對在由所附權(quán)利要求書所概括的本發(fā)明范圍和精神內(nèi)公開本發(fā)明特定實施例可以做出變化。根據(jù)專利法的要求，具體特定地介紹了本發(fā)明，專利要求和需要保護的內(nèi)容記載了所附權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種制造掩模圖形的方法，包括以下步驟提供用于構(gòu)圖的空白掩模；將具有橢圓截面形狀的能量束傳播到空白掩模上，該橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；定位空白掩模，以將圖形寫到空白掩模上，其中定位包括使用橢圓截面形狀的能量束的邊緣寫圖形的角部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定位步驟包括將空白掩模安裝于定位器上以定位空白掩模的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中傳播能量束的步驟包括利用透鏡系統(tǒng)成形束的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中傳播能量束的步驟包括傳播紫外激光束的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定位空白掩模的步驟包括通過以平分由角部的相鄰側(cè)形成的角的角度定位橢圓截面形的能量束的長軸從而寫角部的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中傳播能量束的步驟包括傳播電子束的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中電子束包括能量約為50000eV或更小的電子。
8.一種制造用于處理半導體器件的掩模圖形的方法，包括以下步驟提供要構(gòu)圖的空白掩模；提供將寫于空白掩模上的圖形的設計數(shù)據(jù)組；將具有橢圓截面形狀的能量束傳播到空白掩模上，該橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；根據(jù)設計數(shù)據(jù)組移動和旋轉(zhuǎn)空白掩模，以將圖形寫到空白掩模上，其中旋轉(zhuǎn)包括使用橢圓截面形狀的能量束的邊緣寫圖形的角部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中定位步驟包括將空白掩模安裝于定位器以定位空白掩模的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中傳播能量束的步驟包括利用透鏡系統(tǒng)成形束的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中傳播能量束的步驟包括傳播紫外激光束的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中定位空白掩模的步驟包括通過以平分由角部的相鄰側(cè)形成的角的角度定位能量束的橢圓截面形的長軸從而寫角部的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中傳播能量束的步驟包括傳播電子束的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中電子束包括能量約為50000eV或更小的電子。
15.一種制造掩模圖形的系統(tǒng)，包括在空白掩模上提供橢圓截面形狀的能量源，橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣；定位器，用于定位空白掩模，以便在空白掩模上寫圖形，從而使用能量束的橢圓截面形的邊緣寫圖形的角部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，還包括給定位空白掩模的定位器提供控制信號的處理器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中處理器包括存儲器件，存儲器件包括給產(chǎn)生控制信號的處理器提供表示圖形的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中能量束利用透鏡成形。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中能量束是紫外激光束。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中能量束是電子束。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中電子束包括能量約為50000eV或更小的電子。
全文摘要
本發(fā)明制造掩模圖形的方法包括以下步驟:提供用于構(gòu)圖的空白掩模(122);將具有橢圓截面形狀的激光/電子束(120)傳播到空白掩模上,該橢圓截面形狀具有長軸和在長軸相對端部的邊緣;定位空白掩模,以將圖形寫到空白掩模上,其中定位包括使用能量束的橢圓截面形狀的邊緣寫圖形的角部(124)。還包括一種系統(tǒng)。
文檔編號G03F1/14GK1269529SQ00104798
公開日2000年10月11日 申請日期2000年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者E·L·卡皮, W·貝森波克 申請人:因芬尼昂技術北美公司