多相掩模制造技术

提供一种光掩模和使用光掩模制成尺寸可控的光致抗蚀剂图形。使用本发明专利技术的掩模在具体控制的散焦条件下曝光其上覆盖光致抗蚀剂的晶片，以提供尺寸可控的光致抗蚀剂图形剖面。包括在掩模上至少一个光掩蔽图形的一面上的多相移结构的掩模提供了能穿过光的掩模，该掩模在光掩蔽材料那面上具有多个相位，产生尺寸可控的光致抗蚀剂图形剖面。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用光致抗蚀剂和成像系统制造如集成电路晶片等的电子元件的方法，具体涉及在光致抗蚀剂成像系统中使用的曝光掩模，其中根据要形成的图形，掩模使用掩模上的多次相移，并且涉及使用掩模在电子元件衬底上形成光致抗蚀剂图形的方法。在电子元件的制造中，特别是集成电路硅晶片的制造中，在晶片中绘制小图形的关键因素是光致抗蚀剂图形的形状。下面的说明将针对集成电路硅晶片的制造，但本领域的技术人员应该明白本专利技术也可以适用于如砷化镓电路、元件封装和印刷电路板等的其它电子元件的制造。在如半导体等的集成电路元件的制造中，由于电路的集成度越来越高以及对线宽和其它电路图形要求越来越精细和精确，如线宽控制、焊盘尺寸等的电子电路图形的控制变得越来越重要。然而，在光刻工艺中图形控制受光致抗蚀剂厚度变化、烘焙不均匀、晶片不平坦等多种因素负面影响。光刻技术优选用于形成精细的光致抗蚀剂图形来限定电路。一般来说，光致抗蚀剂以预定的厚度施加到晶片，涂敷的晶片放置在晶片台上。光源发出的光穿过具有预定掩模(电路)图形于其上的光掩模。光穿过光掩模形成空间像，投射到晶片的光致抗蚀剂上，在光致抗蚀剂上形成掩模图形。光致抗蚀剂通常为负型光致抗蚀剂或正型光致抗蚀剂，之后进行多次清洗、显影和腐蚀步骤处理曝光的光致抗蚀剂，以在光致抗蚀剂内形成要金属化形成规定的电路图形(负型光致抗蚀剂)形式的开口，或者以在要金属化的晶片表面上绘制出规定图形的正型光致抗蚀剂图形的形式，在晶片上形成图形。以上的光致抗蚀剂工艺显示在U.S.专利No.5,300,786，转让给本专利技术的受让人。在负型或正型光致抗蚀剂的方法中或光致抗蚀剂方法的组合中(例如图像反转的光致抗蚀剂)，需要使用光掩模在光致抗蚀剂上形成图形，通常，使用光刻的成像工艺产生多个光致抗蚀剂图形，在截面中每个图形的宽度、高度和对称性基本上不变。在某些曝光条件下，光致抗蚀剂图形的宽度随着光致抗蚀剂的高度、图形的尺寸和构形发生某种程度的变化，在光致抗蚀剂底部的宽度一般稍宽于顶部的宽度。在任何一种情况中，从光致抗蚀剂图形的底部的中点沿垂直轴向上延伸测量剖面，光致抗蚀剂图形仍然基本上对称，金属化的电路线基本上不变。现有许多不同的集成电路制造工艺，需要不对称的光致抗蚀剂图形或控制图形作为工艺的一部分提供需要的电路设计，一个应用是例如制备用于剥离工序的图形。这些方法在本领域已公知。现已作出多种尝试产生不对称的光致抗蚀剂(光致抗蚀剂)剖面或图形。在Nakatani等人的U.S.专利No.5,547,789中，使用不对称的光强度曲线构图正型光致抗蚀剂，然后通过泛射(floodillumination)将光致抗蚀剂转换为负型光致抗蚀剂(图形反转的光致抗蚀剂)，以便影响随后形成的栅电极的位置。光致抗蚀剂图形不对称的目的是产生不对称位置的栅电极。不对称的强度剖面通过图形转移掩模获得，图形转移掩模包括转移衬底、设置在透明衬底上的线性光掩蔽膜图形、和减少穿过光掩蔽膜图形任何一面上部分掩模的光强度的结构。图形转移掩模包括其上具有不同种类的光衰减膜并且在如不透明材料的光掩蔽膜图形下面的透明衬底、具有不同厚度的光掩蔽膜或半透明膜。显示的光致抗蚀剂剖面在图形的两面非常多的凹腔，对于许多制造方法这是不能允许的。显示出不对称光强度曲线的另一专利是Nakatani的U.S.专利No.5,370,975，其中产生不对称光强度曲线设计的掩模使用了边缘角度为70°-85°或95°-110°的移相器，或者把移相器加工成光滑弯曲的形状。在上文提到的U.S专利.No.5,300,786中，介绍了为了确定并控制光刻曝光系统的焦点，将光的强度剖面移位的相移掩模。当焦点变化时，强度剖面的最小点被移位，产生向左或右方向的光致抗蚀剂图形的不对称错位。强度剖面的最小强度峰值点不对称，是不对称的峰值偏移，它产生图形位置错误，与其他参考图形结合使用，通过自动覆盖(overlay)误差测量装置测量焦点作为覆盖层。在Hanyu等人的U.S专利.No.5,368,963中，显示的光掩模包括形成在掩模衬底上的光掩蔽层和由光掩蔽区限定在掩模衬底上的透光区。透光区被移相器分割。以上专利在这里引入作为参考。鉴于现有技术的问题和不足，因此本专利技术的一个目的是提供一种在成像系统中使用的光掩模，用于在包括集成电路晶片的电子元件上制造电路，由此根据要形成的图形在制造工艺期间可以控制形成在晶片制备工艺中使用的光致抗蚀剂上的图像。光致抗蚀剂一般沿从底部的中点穿过光致抗蚀剂向上延伸的垂直轴不对称。本专利技术的另一个目的是提供一种制备包括集成电路晶片的电子元件的方法，其中可以根据要形成的图形控制在制造工艺期间形成在其上的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂图形一般沿从底部的中点穿过光致抗蚀剂向上延伸的垂直轴不对称。本专利技术的又一个目的是提供一种包括使用本专利技术的方法和光掩模制成的包括集成电路晶片的电子元件。通过下面的说明本专利技术的其他目的和优点将很显然。对本领域的技术人员来说，本专利技术可以获得以上和其他目的。本专利技术的第一方案涉及在成像系统中使用的光掩模，由此光穿过掩模并照射在光致抗蚀剂覆盖的衬底上，在例如集成电路晶片的电子元件衬底上形成尺寸可控的光致抗蚀剂图形，该掩模包括允许光穿过的掩模衬底；掩模衬底上的光掩蔽材料，以多个线和其他电路形成形状的形式形成图形，限定了要形成在覆盖掩模衬底的光致抗蚀剂上的需要的光致抗蚀剂图形；以及位于光掩蔽形状的至少一面上的多相移结构，由于穿过掩模的光在具有多光相移结构的形状的一面上具有多个相位，所述多光相移结构为掩模衬底上的移相器材料的形式和/或该结构为衬底的一部分。多移相器结构优选与光掩蔽材料图形的一面邻接，由此穿过掩模衬底的光在光掩蔽材料图形的每一面上具有至少两个不同的相位。优选在光掩蔽结构的一面上，光的多个相位中的至少一个与光掩蔽结构的另一面上的光不同相位，除了0°或180°或为其它多个相位。还优选穿过掩模的光与光致抗蚀剂不对焦。在使用本专利技术优选掩模的另一方案中，提供一种制备如集成电路晶片等的电子元件的方法，在制备工艺期间，元件具有尺寸可控的不对称光致抗蚀剂图形形成在元件上，其中如晶片的电子元件衬底涂有光致抗蚀剂(例如负型、正型或图形反转的光致抗蚀剂)并暴露于穿过其上具有规定的电路图形的掩模的光，该方法包括用光致抗蚀剂材料涂敷如硅晶片的电子元件衬底；将衬底定位在支撑例如步进的装置上；定位掩模，以便照射掩模一个表面上的光穿过掩模并照射在涂敷的衬底上，将光致抗蚀剂材料中形成掩模设计的图象，掩模包括允许光穿过的掩模衬底；掩模衬底上的光掩蔽材料，以多个线和其他电路形成形状的形式形成图形，限定了要形成在涂敷衬底的光致抗蚀剂内的光致抗蚀剂图形；以及位于衬底上光掩蔽形状的至少一面上的多个移相器结构，以便穿过掩模的光在具有多光相位移位结构的形状一面上具有多个相位，该多光相位移位结构为移相器材料的形式和/或者该结构为衬底一部分；将掩模曝光；显影曝光的衬底在衬底上形成需要的光致抗蚀剂图形；以及形成需要的电子元件。相信本专利技术的特征是新颖的，本专利技术的元件特性具体说明在附带的权利要求书中。附图仅为图示说明，并没有按比例画出。然而，参考结合附图的详细说明可以更好地理解本专利技术的结构和操作方法。附图说明图1示出了本专利技术光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光掩模，用在成像系统中，由此光穿过掩模并照射光致抗蚀剂覆盖的衬底，在电子元件衬底上形成尺寸可控的光致抗蚀剂图形，该掩模特征在于包括： 允许光穿过的掩模衬底，其上具有光掩模材料，以多个线和其他电路形状的形式，限定要形成在元件衬底上需要的光致抗蚀剂图形，提供至少一个光掩蔽结构的一面上的多移相器结构，由此当光穿过掩模时，光的相位在光掩蔽结构的每一面不同，除了０°或１８０°，或至少一个光相位的倍数。

【技术特征摘要】
US 1998-1-22 09/0106111．一种光掩模，用在成像系统中，由此光穿过掩模并照射光致抗蚀剂覆盖的衬底，在电子元件衬底上形成尺寸可控的光致抗蚀剂图形，该掩模特征在于包括允许光穿过的掩模衬底，其上具有光掩模材料，以多个线和其他电路形状的形式，限定要形成在元件衬底上需要的光致抗蚀剂图形，提供至少一个光掩蔽结构的一面上的多移相器结构，由此当光穿过掩模时，光的相位在光掩蔽结构的每一面不同，除了0°或180°，或至少一个光相位的倍数。2．根据权利要求1的光掩模，特征在于光掩蔽材料为铬。3．根据权利要求1的光掩模，特征在于多相移结构为光掩蔽结构一面上的掩模衬底内的沟道，与光掩蔽结构邻接。4．根据权利要求3的光掩模，特征在于掩模衬底为熔融硅石。5．根据权利要求1的光掩模，特征在于多相移结构提供的光相移为30°、45°、60°和120°中的至少两个。6．根据权利要求5的光掩模，特征在于光致抗蚀剂为负型或正型光致抗蚀剂。7．根据权利要求1的光掩模，特征在于多相移结构为衬底内的多个沟道。8．一种制备电子元件的方法，在制造工艺期间，元件具有尺寸可控的光致抗蚀剂图形形成在元件上，其中电子元件衬底涂有光致抗蚀剂并被穿过具有需要的电路图形的掩模的光曝光，该方...

【专利技术属性】
技术研发人员：DC惠勒，JA曼德曼，RD米，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]