偏振掩膜版、光刻系统以及用偏振掩膜版结合偏振光形成图案的方法技术方案

揭示了偏振掩膜版、使用偏振掩膜版的光刻系统、以及使用该系统的方法。形成的偏振掩膜版所具有的那个掩膜版包含至少一个第一图案化区域，该区域至少部分地由至少一个第二图案化区域所围绕。该偏振掩膜版的第一图案化区域包括偏振材料，并且偏振掩膜版的第二图案化区域也包括偏振材料。两区域的偏振材料的偏振方向通常彼此正交。当用具有选定偏振方向的线性偏振光来照射偏振掩膜版时，偏振掩膜版的两个区域上的偏振材料可以选择性地被用作滤光片，以能够在最佳照明条件下暴露偏振掩膜版的不同区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在像半导体晶片这样的基板的光刻处理中所使用的掩膜版的设计，尤其涉及具有偏振材料层的掩膜版以及用偏振光使掩膜版曝光以在光刻胶上产生高分辨率图像的方法。
技术介绍
通过使用光刻结合各种其它工艺在单个半导体晶片或其它体半导体衬底上制造上百个或几十亿个电路图案，便可大批量生产包括像存储器芯片这样的包括集成电路的半导体器件。为了在给定的表面区域上增大半导体存储器上存储单元的数目，很重要的是精确地控制光刻期间所产生的图像的光学分辨率。这些图像被用于定义半导体衬底上的结构特征，以制造出这种半导体存储器的集成电路。光刻是这样一种过程，其中在像光刻胶这样对光子、电子或离子敏感的一层材料上刻画出图案。在光刻过程中，含图案(例如，掩膜版或掩膜)的物体经入射光曝光。来自掩膜版或掩膜的图像投射到覆盖在半导体晶片或其它衬底上的光刻胶之上。光刻过程通常包括多次的曝光并冲洗光刻胶，其间有沉积、刻蚀和/或注入步骤。在给定步骤处，光刻胶被选择性地暴露于光子、电子或离子，然后，冲洗以去除曝光的或未曝光的光刻胶部分之一，这取决于是使用正光刻胶还是负光刻胶。复杂的器件通常要求多次的曝光和冲洗步骤。有三种主要的常规光刻方法，以光学的方式将掩膜版或掩膜上的图案转移到涂覆在衬底之上的光刻胶。这些方法是接触印刷、接近式印刷、或投影印刷。目前，投影印刷是最常使用的光刻系统类型。参照图1，示出了用在投影印刷中的常规的光刻系统。光刻系统100包括可操作地耦合到照明源104以便提供光线的照明控制器102。照明源104通常包括镜子、灯、激光器、滤光片和/或聚光透镜系统。在图1所示的曝光系统中，照明源104照射掩膜版106，掩膜版106具有要被投影到光刻胶110上的期望图案。投影透镜108可以包括复杂的透镜组和/或镜子组，将掩膜版106的图案汇聚到光刻胶110上。冲洗光刻胶110，接下来通过刻蚀处理基板112以形成想要的结构，然后除去光刻胶110。在用光刻制造存储器芯片和其它半导体器件的过程中，主要的问题在于，掩膜版的外围区域和阵列区域在不同的照明条件下具有它们最大的处理窗口。当要在光刻胶上形成的特征尺寸很小时，比如在光源波长的一半左右的量级处或更小，该问题特别突出。如图2A所示，典型的掩膜版图案200包括阵列区域204和外围区域202。图2B示出了由外围区域202所围绕的单阵列区域204。参照图2A和2B，掩膜版200的阵列区域204和外围区域202具有不同的图案。例如，阵列区域204可以包含具有特别尺寸的周期图案，而外围区域202可以包含较大或较小尺寸的不同图案，可能是不同的周期图案，或甚至是非周期图案。在常规的光刻中，掩膜版的外围图案和阵列图案同时暴露于照明源。然而，阵列区域和外围区域所对应的最佳照明条件并不完全相同。术语“照明条件”应该被理解为包括用于照射掩膜版的光线的角分布和在那些角度中的光线的总强度。间隔相对较紧的阵列区域的图案特征通常要求用圆环面光以相当陡的入射角来照明。当使用单平面波入射光时，相当稀疏的外围区域的图案特征通常具有其最佳的照明条件。由此，掩膜版的各个区域具有特定的照明条件，比如焦深、入射光的量和角度，它们对于阵列和外围区域具有不同的最佳值。因此，如果照明条件达到阵列区域所对应的最佳化，则外围区域所对应的照明条件是次最佳，反之亦然。Keum的美国专利5245470试图用光刻产生图案来克服这些问题中的一些。该问题的一个可能的解决方案是使用不止一个掩膜版，这在本领域中是已知的，并且有时候用在半导体器件的制造中。然而，双重掩膜版的使用有两个主要的缺点。首先，制造或购买第二个掩膜版会带来附加的成本。其次，不止一个掩膜版的使用会减小加工生产量，因为它会要求为了第二掩膜版而改变第一掩膜版，并且通常会需要时间对光刻系统进行再校准。第三，不止一个掩膜版的使用也会引起在两个掩膜版之间的重叠误差之类的问题。因此，为了提高用光刻转移到光刻胶上的图案的质量，需要一种单掩膜版光刻系统，它适合用于在针对各个区域不同的最佳照明条件下使具有不同图案的掩膜版的多个区域曝光。
技术实现思路
本专利技术在许多实施例中包括偏振掩膜版、制造偏振掩膜版的方法、使用这种偏振掩膜版的光刻系统、以及使用该偏振掩膜版以便在光刻胶上产生图案化的图像的方法。通过使用本专利技术的偏振掩膜版，具有多个图案化区域的单个掩膜版可以在各个特定区域所对应的最佳照明条件下曝光。本专利技术可以用在制造半导体器件、液晶显示元件、薄膜磁头、掩膜版所对应的光刻过程中，也可用于要求精确光刻成像的许多其它的应用中。在本专利技术的一个方面中，揭示了一种偏振掩膜版，它具有至少一层偏振材料。该偏振掩膜版包括至少一个第一图形化区域，该区域至少部分地被至少一个第二图形化区域所包围，各区域具有定义于其上的不同图案。偏振材料可以位于掩膜版的第一图形化区域的至少一部分之上，并且偏振材料可以位于第二图形化区域的至少一部分之上。第一图形化区域上的偏振材料的偏振方向通常垂直于第二图形化区域上的偏振材料的偏振方向。也揭示了制造本专利技术的偏振掩膜版的方法。在本专利技术的另一个方面，揭示了一种光刻系统。该光刻系统包括可操作地耦合到照明源的照明控制器。照明源(比如，激光器)可以用于照射线性偏振光。可移动的半波偏振片可以位于本专利技术的偏振掩膜版与照明源之间。放置可移动的半波偏振片并将其配置成当照明源的光线通过它时改变来自照明源的光线的偏振方向。在本专利技术的另一个方面，揭示了一种使掩膜版曝光的方法。提供了一种具有光刻胶的基板。本专利技术的偏振掩膜版位于照明源和基板之间，其中偏振掩膜版包括至少一个第一图案化区域，该区域至少部分地被至少一个第二图案化区域所围绕，偏振掩膜版还包括顶侧和背侧。通过使用来自照明源的线性偏振光，可以使偏振掩膜版的顶侧曝光。透过偏振掩膜版背侧的第一图案化区域或第二图案化区域，偏振掩膜版，可以对线性偏振光进行滤光。当掩膜版的一个区域曝光从而在光刻胶上产生图案之后，可以接下来使掩膜版的其它区域曝光。使用本专利技术的偏振掩膜版能够使偏振掩膜版的各个区域在它们各自最佳的照明条件下曝光。由此，在使用各个图案所对应的最佳照明条件时，可以使用单个掩膜版来曝光多个图案。在本专利技术的另一个方面，揭示了一种使掩膜版曝光的方法。提供了在其上具有光刻胶的基板。本专利技术的偏振掩膜版位于照明源和基板上的光刻胶之间。光刻胶包括在其上的图案，该图案具有至少一个第一图案化区域，该区域至少部分地被至少一个第二图案化区域所围绕。该掩膜版可以用照明源的线性偏振光来照射。图案的区域可以选择性地投射到光刻胶上。然后，照明源的线性偏振光的偏振方向大约改变90度，接下来选择性地将图案的其它区域投射到光刻胶上。考虑到下面的详细描述以及附图，本专利技术的这些特征、优点和可选方向对于本领域中的那些技术人员而言是明显的。附图说明在这些图中，它们示出了目前被认为实施本专利技术的最佳模式图1示出了常规的光刻系统。图2A是用在半导体制造工业中的、包括阵列和外围区域的典型掩膜版的平面图。图2B是图2A所示掩膜版的部分放大平面图。图3A示出了根据本专利技术偏振掩膜版顶面的平面图。图3B是图3A所示偏振掩膜版的部分放大平面图。图3C示出了本专利技术的偏振掩膜版的截面图。图4示出了与本专利技术的偏振掩膜版一起使用的示例性曝光系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振掩膜版，它包括：　　　　包括至少一个第一图案化区域的掩膜版，所述至少一个第一图案化区域至少部分地由至少一个第二图案化区域所围绕，所述至少一个第一图案化区域和所述至少一个第二图案化区域各自在其上定义了不同的图案；　　　　具有第一偏振方向的偏振材料，所述偏振材料位于所述掩膜版的至少一个第一图案化区域的至少一部分之上；以及　　　　具有与所述第一偏振方向大致正交的第二偏振方向的偏振材料，所述偏振材料位于所述掩膜版的至少一个第二图案化区域的至少一部分之上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J麦基，
申请(专利权)人：微米技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]