改善工艺窗口的凸出增强掩模 本发明涉及半导体制备工具，具体涉及改善半导体技术中平版印刷工艺的工艺窗口的凸出增强掩模。
半导体制备工艺通常包括将半导体器件表面的多个区域构图的平版印刷工艺。该半导体制备工艺通常包括将光刻胶材料加在半导体器件的表面。常常用紫外光曝光光刻胶来交联抗蚀剂材料(负抗蚀剂)来构图光刻胶。这种交联可防止与显影剂的反应，显影剂用来将没有通过UV光曝光交联的光刻胶去除。其他类型的光刻胶具有被紫外光曝光而断裂的链(正抗蚀剂)
光刻胶用光掩模来构图。光掩模的作用就如一种屏障，在光刻过程中它防止光穿过它而进入预定区域。它通常为黑色或高吸收层材料，一般为铬或其合金，并根据要投影到光刻胶上的图形设计被构图。吸收剂层形成在玻璃或石英材料基片上。可以采用其它技术，包括电子和电子束掩模，散射掩模和/或蜡掩模，例如，投影电子束光刻极限角散射技术(SCALPEL)。
随着半导体元件特征尺寸的减小，掩模的制备和检查越来越难。我们已经知道：先进地半导体处理对掩模提供的图形质量非常敏感。原版的缺陷制备能力限制在最小特征尺寸。该最小特征尺寸通常取决于工艺中在原版上构图所用的制备工具。
图像质量取决于光刻工艺的分辨能力。当用光掩模时，半导体晶片的偏差会影响分辨率。例如，晶片不完美或尺寸会彼此不同。一个光刻系统的分辨能力通常定义为，其中K1是涉及工艺条件的常数，是通过掩模的光照射的波长，NA是光刻系统的数值孔径。焦深(DOF)定义为K2是另一个工艺常数。该关系表明，可以印刷较小的特征尺寸，但是要牺牲焦深。焦深与将照射光聚焦在要光刻处理的半导体晶片上的能力有关。由于它将为平版印刷提供较容易的制造工艺，所以需要较大焦深。光系统的灵活性或容错度可记作术语曝光范围。曝光范围越大，光系统的耐用度越好。但是较小的特征尺寸有较小的曝光范围。由于与制造工艺有关的一些随机性，希望有大的焦深和曝光范围。
对于制造工艺，焦深和曝光范围都保持在预定规格。这些预定规格只能在一定的焦深和曝光范围下才能达到。曝光范围和景深的值应该在制造规格内提供光照。这些量可以结合为称作工艺窗口的一个乘积，即曝光范围乘焦深。或者在焦深与曝光范围的曲线下面的区域可以用来决定工艺窗口。这称作总工艺窗口，即曲线下的面积＝总工艺窗口。工艺窗口可以包括制造规格内提供光照的边界。
因此，需要一种改善工艺窗口的设备，能在制造规格内更大范围值内提供光照。还需要在保持或改进要成像的结构分辨率的同时增加焦深和曝光范围。
根据本发明，平版印刷处理所用的掩模图形包括基本彼此平行设置于基片上的多个细长结构和多个从细长结构横向延伸到两细长结构间的空间中的副分辨率凸出部分，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向具有基本相同的尺寸，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向周期性地间隔开，所说细长结构和所说凸出部分由能量吸收材料构成。
平版印刷掩模包括透明基片，其上具有形成于其上以在半导体晶片上提供光刻图像的图形，所说图形通过辐射吸收材料形成于基片上。所说图形包括彼此基本平行地设置于基片上的细长结构的阵列，用于在半导体制造期间提供平版印刷图像。其中包括多个从细长结构横向延伸到两细长结构间的空间中的副分辨率凸出部分，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向具有基本相同的尺寸，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向周期性地间隔开。
在半导体晶片上产生平版印刷图像的系统包括为对半导体晶片成像提供照射辐射的辐射源。掩模置于半导体晶片和用于在半导体晶片上提供图像的辐射源之间。所说掩模包括基本彼此平行设置于基片上的多个细长结构和多个从细长结构横向延伸到两细长结构间的空间中的副分辨率凸出部分，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向具有基本相同的尺寸，所说多个凸出部分在平行于细长结构的方向周期性地间隔开，所说细长结构和所说凸出部分由能量吸收材料构成。该系统还包括一透镜系统，用于聚焦从掩模到半导体晶片的辐射，从而由于所说凸出部分改善系统的工艺窗口。
在另一实施例中，所说凸出部分可以有矩形、三角形或半圆形形状。所说基本相同尺寸可以是最小特征尺寸的约0.1-0.3倍，较好是最小特征尺寸的约.15到约.2倍。所说凸出部分彼此间的间隔可以是最小特征尺寸的约0.1-0.8倍，较好是最小特征尺寸的约.2到约.6倍。细长结构间可以间隔最小特征尺寸。能量吸收材料包括铬、碳、和钼中的一种，例如衰减相移掩模(PSM)中的硅化钼。使用所说图形、掩模和/或系统为半导体器件成像金属线和栅导体之一。
从以下对可以结合附图阅读的所示实施例的具体介绍中，可以更清楚本发明的这些和其它目的、特征和优点。
本公开以下将具体结合附图对优选实施例进行介绍，其中：
图1是根据本发明为半导体制造工艺提供图像的图形的俯视平面图；
图2A-B是根据本发明具有不同形状的凸出部分的俯视平面图；
图3是根据本发明对半导体晶片平版印刷成像的系统的剖面图；
图4是根据本发明具有恒定尺寸和不同周期的凸出部分的焦深与曝光范围的曲线图；
图5是根据本发明具有另一恒定尺寸和不同周期的凸出部分的焦深与曝光范围的另一曲线图；
图6是本发明的模拟期间所用的环形照射图形的剖面图。
本公开涉及半导体制备工具，具体说涉及用于改善平版印刷材料的照射的工艺窗口的凸出增强掩模。本发明在掩模上提供具有预定间隔和尺寸的凸出部分，用于改善光刻工艺的工艺窗口。所说凸出部分有利地增大了平版印刷成像工艺的景深和/或曝光范围。以此方式，通过进一步加强成像工艺并增大工艺的整个工艺窗口，来改善制造工艺。
下面具体参见各附图，各附图中类似的参考数字表示类似或相同的部件，首先参见图1，该图中示出了本发明的凸出结构或图形10。凸出结构10形成于基片18上，作为光掩模或电子掩模12(掩模12)的图形，较好是用于在例如半导体晶片等半导体结构上平版印刷成像。凸出结构10包括可以是例如线条或矩形的细长结构的基本结构13。基本结构13具有从基本结构13横向延伸出的凸出部分14。在优选实施例中，凸出部分14基本上垂直于沿基本结构13的长度的细长轴。如图2A-2B所示，凸出部分14可以有多种不同形状，例如半圆形、三角形、矩形等。如图1所示，凸出部分14是方形。
各凸出部分彼此间隔预定距离P。P可以称为凸出部分14的相应结构间的周期。在优选实施例中，P为约.1F到约.8F微米，较好是约.2F到约.6F微米，其中F是最小特征尺寸。凸出部分14的尺寸由S表示，较好是约.1F到约.3F，更好是最小特征尺寸的约.15到约.2倍，尽管可以采用其它尺寸。基本结构13彼此间隔预定距离D，用于通过成像在半导体器件上形成结构。在一个实施例中，基本结构13间的间隔D用于成像半导体存储器件的金属线或栅导体。对于给定技术来说，D可以包括能够产生最小特征尺寸F的距离。P、S、D可以根据光刻工艺所用的放大倍数做调整。例如，在提供一种图像(4倍缩小)时，D可以是缩小到.175微米的尺寸。7微米。P和S还可以根据为半导体器件提供的图像的4倍缩小给出。换言之，如果掩模12上S是.1微米，则半导体器件上的图像是.025微米。图像尺寸4倍缩小时，掩模12上的优选尺寸P为约.1微米到.5微米之间。图像尺寸4倍缩小时，掩模12上的优选尺寸S为约.1微米到.2微米之间。凸出部分14是副分辨率凸出部分，即，较好是具有小于该技术的最小特征尺寸的尺寸。凸出部分14可以延伸到基本结构13间的空间中。凸出部分较好是延伸等于尺寸S的距离，尽管可以采用其它尺寸。尽管图1示出了所有基本结构13上和相对方向上都具有凸出部分14的凸出结构10，但凸出部分14不必用在所有结构(即基本结构13)上，可以选择性用于某一图形上。
参见图3，根据本发明，掩模12包括作为提供平版印刷图像的图形的一部分的凸出部分14和基本结构13。凸出结构10由例如铬、钼或它们的合金、碳或金属氧化物等能量吸收材料形成于玻璃或石英基片18上，以形成掩模12。透镜系统20将由能量源30产生的光(或其它照射类型)聚焦到例如半导体晶片34的表面等表面32上，用于平版印刷成像。如上所述的透镜系统20较好是从掩模12图形的尺寸4倍缩小图像。将图像聚焦于表面32的能力是包括掩模12的光系统部件所允许的焦深和曝光范围的函数。根据所用的抗蚀剂能量源30可以包括光或电子。
为进一步阐明本发明，本发明人进行了模拟，以例示性展示本发明所产生的对工艺窗口的改善，通过提供具有如图1所示的凸出部分的基本结构阵列进行模拟。采有表1中的P和S具体值。
表1 凸出部分矩阵 尺寸，S 周期，P 0.1微米 .15微米 .2微米 A D .3微米 B E .4微米 C F
参见图4和5，以图1的凸出结构10为例例示性展示了本发明对工艺窗口的改善。模拟期间提供环形照射。环形照射包括同心圆圈光42包围的实心圆光40。通过提供环形照射，照射参考光掩模上线条的现有技术参考阵列，确定焦深和曝光范围。照射包括2/3(从内到外径向比＝ri/ro)环，一般α＝.75，α在此指光的相干。线条的参考阵列间隔.7微米，产生.175微米的图像(4倍还原)。对参考阵列(REF)测量并记录焦深和曝光范围，图4中记录了尺寸S＝.1微米，周期为.2、.3、.4微米，图5中尺寸S＝.15微米，周期为.2、.3、.4微米。
从图4和5可以看出，与参考(REF)结构相比，凸出部分14提供了增大的景深和增加的曝光范围。对于表1所示的凸出部分型A-F，表2中概括了其结果。
表2设计最大总工艺窗口0％曝光范围时的焦深(微米)焦深为0微米时的曝光范围(％)REF5.80.7710.5A6.87.7911.3B6.40.8210.7C6.34.7911.0D7.24.8510.9E6.85.8010.8F6.43.8310.9
显然，本发明的凸出部分产生了较大的焦深和曝光范围，因而提供了改善的工艺窗口。如果采用更高的相干性，可以实现对工艺窗口的进一步改善。本发明还可以采用其它照射技术和类型。
应理解，尽管就半导体处理介绍了本发明，但本发明覆盖其它平版印刷技术。例如，平版印刷写入或其它亚微米处理。
以上关于改善工艺窗口的凸出增强掩模介绍了优选实施例(意在例示，而非限制)，应注意，所属领域的技术人在上述教导下可以做出改进和改变。因此，应理解，可以对所公开的本发明特定实施例进行变化，这些变化皆落入如所附权利要求所概括的本发明的范围和精神内。所以，根据专利法的需要具体了介绍了本发明，专利所要求和需要保护的内容记载于所附权利要求书中。