CN1621941A - 包括其中的遮蔽元件的光掩模及相关的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于利用构图辐射来构图集成电路器件的光掩模，包括：透明基板、辐射阻挡区图形、辐射阻挡区阵列和遮蔽元件阵列。透明基板具有第一和第二相对表面，而辐射阻挡区图形在透明基板的第一和/或第二表面中的至少一个上。此外，辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路基板上的图形。遮蔽元件阵列设置在第一与第二相对表面之间的透明基板内，其中遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同。此外，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。还公开了相关方法和系统。

Description

包括其中的遮蔽元件的光掩模及相关的方法与系统
相关申请
本申请作为于2003年7月22日提交的U.S.专利申请序列No.10/623,616的连续申请要求其优先权，该U.S.No.10/623,616要求于2002年10月7日提交的韩国专利申请No.2002-61046的优先权。
技术领域
本发明涉及集成电路领域，更为具体地，涉及用于构图集成电路器件的光掩模并涉及相关方法与系统。
背景技术
光掩模用于集成电路器件的构图，且常规的光掩模可以包括透明基板上的微小图像。如图9中所示，光掩模901可以包括具有微小图像的透明基板903(诸如玻璃和/或石英衬底基板)，该微小图像设置在透明基板903表面上的构图层905中。利用光刻技术可以将微小图像从光掩模转移到集成电路晶片上的感光层(诸如光刻胶)，其中将构图辐射(诸如光)通过光掩模传输到感光层。因此，相应于铬905的构图层中的开口的感光层部分被选择曝光于构图辐射，同时相应于构图层的铬部分的感光层部分被构图辐射遮蔽。在通过光掩模曝光于构图辐射之后，可以显影感光层以在感光层中形成期望的图形。然后可以使用具有期望图形的感光层用作集成电路器件层的蚀刻掩模。
可以将集成电路图形的临界尺寸限定为已经被认作要被制造的器件的临界的线或间距的宽度。透明基板的部分图形可以包括横穿光掩模不同部分的相同临界尺寸，且在横穿集成电路器件的不同部分的感光层中理想地均匀复制该临界尺寸。然而，即使当使用同一光掩模时，也会改变在集成电路器件不同部分形成的、在同一半导体晶片上不同集成电路器件处形成的以及在不同半导体晶片上形成的临界尺寸的均匀性。
根据电流光刻技术，光掩模可以包括用于单个集成电路器件或少量相邻集成电路器件的层的图形，但不用于晶片上的所有集成电路器件。因此，光掩模需要“扫描”或“阶跃”以不同地曝光同一晶片上的同一感光层的不同部分。对于包括单个集成电路器件的层的图形的光掩模，光掩模需要顺序地对准晶片上的每一集成电路器件，且需要对每一集成电路器件提供不同的构图辐射剂量。
例如，横穿半导体晶片和/或从晶片至晶片的临界尺寸的不均匀性是由于在涂覆感光层中的变化、在将感光层曝光于构图辐射中的变化、在曝光之后显影感光层中的变化、在烘焙感光层中的变化、和/或在利用构图的感光层作为掩模蚀刻晶片上的层中的变化引起的。例如，横穿同一集成电路器件的临界尺寸的不均匀性是由于到达集成电路器件上的感光层的构图辐射的强度不同而引起的。
即使提供的光掩模的构图层的临界尺寸没有误差，曝光设备和/或光掩模的特性会引起形成于感光层上的临界尺寸的不均匀性。例如，在集成电路中心处的感光层中形成的图形的临界尺寸通常会大于在同一集成电路器件边缘处的同一感光层中形成的图形的临界尺寸。这一效应是由于穿过光掩模的构图层的构图辐射的衍射而引起的。
如图10中所示，将构图辐射1001提供到与构图层1007相对的透明基板1005的背侧。此外，构图辐射1001可以具有相对均匀的发光强度分布，如实线1021所示。构图辐射还可以以相对均匀的发光强度分布穿过透明基板1005传播，如实线1023所示。然而，穿过构图层1007中的开口的发光强度的均匀性经过基板时会改变，如虚线1025所示。例如，由于穿过构图层1007中的开口的光的衍射在光掩模的中心强于光掩模1003的边缘处，从而改变穿过构图层1007中的开口的发光强度的均匀性。穿过要被构图的器件的临界尺寸的最终分布由线1027示出。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种用于采用构图辐射来构图集成电路器件的光掩模。例如，该光掩模可以包括透明基板、辐射阻挡区的图形和遮蔽元件的阵列。透明基板可以具有第一和第二相对表面，且可以在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上设置辐射阻挡区的图形。另外，辐射阻挡区的图形可以限定要转移到集成电路基板的图形。遮蔽元件阵列设置在第一与第二相对表面之间的透明基板内，其中该阵列中的遮蔽元件的光透射特性与透明基板的相邻部分的光透射特性不同。此外，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。
阵列的遮蔽元件的折射系数与透明基板的相邻部分的不同，且阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值至少近似6μm。更为具体地，阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值至少近似8μm。穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
该光掩模还包括在第一与第二相对表面之间的透明基板内的第二遮蔽元件阵列，且第二阵列的遮蔽元件的光透射特性与透明基板的相邻部分不同。穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％，且穿过包含第二阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与包含第一阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。
另外，第一遮蔽元件阵列构造成为集成电路基板的第一部分提供第一照明条件而第二遮蔽元件阵列构造成为集成电路基板的第二部分提供第二照明条件，其中第一和第二照明条件不同。第一照明条件可以为环形照明、偶极照明、或四极照明中的一种，而第二照明条件可以为环形照明、偶极照明、或四极照明中的另一种。第一阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值与第二阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值不同。而且，穿过包含第一与第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
遮蔽元件阵列可以构造成提供用于在集成电路器件上产生全息图的全息图形，或者遮蔽元件阵列可以构造为菲涅耳透镜。另外，辐射阻挡区的图形可以为诸如铬的金属图形。阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内，更为具体地，在近似0.3μm至1μm的范围内。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于利用构图辐射形成用于构图集成电路器件的光掩模的制造方法。例如，该方法包括提供透明基板、形成辐射阻挡区的图形、和形成遮蔽元件阵列。透明基板具有第一和第二相对表面，辐射阻挡区的图形可以形成在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上。此外，辐射阻挡区的图形可以限定要转移到集成电路器件的图形。遮蔽元件的阵列可以形成在第一与第二相对表面之间的透明基板内，其中阵列的遮蔽元件的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同。另外，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。
该方法还包括在透明基板上提供薄膜，且利用基板上的薄膜形成遮蔽元件阵列。遮蔽元件阵列的形成包括向用于阵列的遮蔽元件的透明基板部分提供激光辐射。更为具体地，对阵列的每一遮蔽元件提供具有近似10-15秒数量级的持续时间的激光辐射脉冲，且每一激光辐射脉冲可以在近似106至107W/cm2的数量级。另外，向用于阵列的每一遮蔽元件的透明基板部分提供激光辐射可以在用于阵列的每一遮蔽元件的透明基板内产生微爆炸(explosion)。
阵列的遮蔽元件的折射系数与透明基板的相邻部分的不同。阵列内的遮蔽元件的中心至中心的间距的平均值至少近似6μm，且更为具体地，至少近似8μm，且穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
根据本发明的另一实施例，构图集成电路器件的方法包括提供具有在其上的感光层的集成电路基板，并将构图辐射传光光掩模投射到集成电路基板上的感光层。更为具体地，光掩模可以包括透明基板、辐射阻挡区图形和遮蔽元件阵列。透明基板具有第一和第二相对表面，而辐射阻挡区图形可以在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上。更为具体地，辐射阻挡区图形可以限定要被转移到集成电路器件的图形。遮蔽元件阵列设置在第一与第二相对表面之间的透明基板内，其中阵列的遮蔽元件的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同。另外，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射性大于近似20％。
根据本发明的再一实施例，用于利用构图辐射来构图集成电路器件的系统包括卡盘(chuck)、光掩模和辐射源。卡盘可以构造成接收集成电路基板，在该基板上具有感光层，光掩模可以包括具有第一和狄俄相对表面的透明基板、辐射阻挡区图形和遮蔽元件阵列。辐射阻挡区图形可以设置在第一和/或第二表面的至少一个上，且辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路基板的图形。遮蔽元件阵列设置在第一与第二相对表面之间的透明基板内，其中阵列的遮蔽元件的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同。另外，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射性大于近似20％。该系统还可以包括辐射源，该辐射源构造成将辐射穿过光掩模投射到集成电路基板上的光刻胶层。
附图说明
图1是根据本发明实施例的光掩模的横截面图。
图2是示出利用根据本发明实施例的光掩模的照明强度中的变化的横截面图。
图3是根据本发明实施例的另一个光掩模的横截面图。
图4是根据本发明实施例的包括不同区域的部分光掩模的平面图。
图5是示出根据本发明实施例的用于形成遮蔽元件阵列的系统和方法的框图。
图6a-d是示出根据本发明实施例的遮蔽元件阵列的照片。
图7是示出根据本发明实施例的不同的遮蔽元件阵列的透射率的曲线图。
图8是示出根据本发明实施例的构图系统和方法的框图。
图9是常规光掩模的横截面图。
图10是常规光掩模和穿过其的构图辐射的相对衰减的横截面图。
具体实施方式
参考附图，将更加全面地描述本发明，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以体现为更多不同的形式，且不应该被认为是限制于本文中阐述的实施例，当然，提供这些实施例以便于该公开物详尽完整，并向本领域技术人员更充分地传达本发明的原理。在附图中，为了清晰而放大层和区的尺寸和厚度。还应该理解当认为一个层在另一层或基板上时，其可以直接在另一层或基板上，或还存在有中间层(intervening)。会理解当认为一个层或元件连接或耦接于另一层或元件时，其可以直接连接或耦接于另一层或元件，或还存在有居间层或元件。
在图1的横截面图中示出根据本发明实施例的用于构图集成电路基板的光掩模111。光掩模111可以包括透明基板101(诸如玻璃或石英基板)、在透明基板的第一与第二表面之间的透明基板101内的遮蔽元件105的阵列、以及在透明基板的第一或第二表面的至少一个上的辐射阻挡(或不透明)区103的图形。辐射阻挡区103的图形可以限定要被转移到集成电路基板的图形，而阵列内的每一遮蔽元件105的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同。
更为具体地，遮蔽元件105的折射系数与透明基板101的相邻部分的折射系数不同。另外，穿过包含遮蔽元件105的阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率至少近似50％。同样，辐射阻挡区103的图形可以为诸如铬的金属构图层，且阵列内的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内，更为具体地，在近似0.3μm至1μm的范围内。
如图1中所示，遮蔽元件105的阵列可以为二维，以便于遮蔽元件在光掩模的近似同一平面内。更为具体地，可以将遮蔽元件布置成遮蔽元件的行和列阵列，不同阵列的遮蔽元件的中心至中心间距不同以在光掩模的不同部分提供不同的透射特性。例如，在光掩模的中心部分的遮蔽元件的第一阵列105a的中心至中心间距小于在光掩模边缘部分的遮蔽元件的第二和第三阵列105b和105c的中心至中心间距。因此，穿过光掩模中心处的第一阵列105a的构图辐射的透射率小于穿过光掩模边缘处的遮蔽元件的第二和第三阵列105b和105c的构图辐射的透射率。
通过在掩模的不同部分提供不同的透射率，可以提高通过光掩模101传输的构图辐射强度的均匀性，且可以提高在集成电路器件上构图的临界尺寸的均匀性。如上所述，通过辐射阻挡图形103产生的衍射会影响穿过光掩模的不同部分的构图辐射的衰减不同。例如，由辐射阻挡图形103产生的衍射导致在光掩模边缘处的构图辐射的衰减大禹在光掩模中心处的。遮蔽元件的阵列105通过在光掩模中心处提供穿过阵列105a的较大衰减并在光掩模的边缘处提供穿过阵列105b-c的较小衰减来补偿该衰减的不均匀性。根据具体的实施例，穿过遮蔽元件的阵列105的透射率会在近似98％至100％的范围内变化以改善设置在要被构图的集成电路器件的构图辐射的不均匀性(穿过没有遮蔽元件的透明基板的部分的构图辐射的透射率为100％)。
如图2中所示，构图辐射源可以提供穿过整个光掩模101的近似均匀强度的构图辐射201。提供线207以示出进入透明基板101的构图辐射201的照明强度分布近似均匀地穿过整个光掩模。如上所论述的，将遮蔽元件的阵列105布置成以便于遮蔽元件的密度在基板的中心部分较大并以便于遮蔽元件的密度随着立基板中心的距离的增加而减小。因此，穿过阵列105的透射率在基板边缘附近最大，且穿过阵列105的透射率在基板中心附近最小。
实线203示出穿过遮蔽元件的阵列105的不同部分的构图辐射的透射率的相对衰减。如上所论述的，经过辐射阻挡图形103的构图辐射的衍射会导致在光掩模111边缘处的构图辐射的衰减较大，如虚线205所示。因此，穿过遮蔽元件的阵列105的不同部分的透射率的变化效果和穿过辐射阻挡图形103的衍射效果会抵消，以便于将强度近似均匀的构图辐射穿过基板101和辐射阻挡图形103传输，如实线211示出。此外，线209示出利用根据本发明实施例的遮蔽元件的阵列使穿过要被构图的集成电路器件的临界尺寸(CD)近似均匀。
而且，除穿过辐射阻挡图形的衍射之外的因素会影响要被构图的集成电路器件上的临界尺寸的均匀性。如图3中所示，当使用没有遮蔽元件的光掩模311时，感光层301(诸如光刻胶)的图形的临界尺寸CD1、CD2和CD3会从要被构图的集成电路器件303的相对较小的一侧(CD1)变化到要被构图的集成电路器件的相对较大的一侧(CD2)。所构图的感光层301的实线示出当在形成遮蔽元件之前利用光掩模311形成的图形的尺寸。
熟知当使用没有遮蔽元件的光掩模时导致CD不均匀性，可以确定遮蔽元件的设计以提高CD的均匀性。光淹没311包括透明基板315和透明基板315上的辐射阻挡图形317(诸如铬图形)。如所示出的，辐射阻挡图形317限定要被转移到集成电路器件303上的感光层301的图形。在已经确定CD不均匀性且已经确定设计遮蔽元件之后，可以在透明基板315的第一与第二表面之间的透明基板315中形成遮蔽元件的阵列319a和319b。例如，可以利用如下面更为详细描述的毫微微秒激光器形成遮蔽元件。例如，经验地利用试验和误差和/或利用模拟来确定遮蔽元件的间距、尺寸和/或放置。
如图3中所示，没有遮蔽元件的透明基板315的区域提供相对较高的构图辐射穿过其的透射率，包含遮蔽元件的阵列319b的透明基板315的区域提供相对较低的构图辐射穿过其的透射率。饱含着比远见的阵列319a的透明基板315的区域提供构图辐射穿过其的中间透射率，该透射率小于穿过没有遮蔽元件区域的相对较高的透射率而大于穿过包含遮蔽元件的阵列319b的区域的相对较低的透射率。如上所示，关于对于构图辐射321提供大于97％透射率的基板的所有区域，常数项中的透射率的差相对较小。通过添加遮蔽元件的阵列，可以提高要被构图的感光层301的临界尺寸的均匀性，如虚线示出。
如上所述，通过在不同的阵列中提供不同的遮蔽元件的间距，可以改变穿过遮蔽元件阵列的透射率。例如，如图3中所示，阵列319a中的间距大于阵列319b中的。也可以通过在一个阵列中提供第一尺寸的遮蔽元件并且通过在第二个阵列中提供第二尺寸的遮蔽元件，来改变透射率。例如，阵列319a的遮蔽元件大于阵列319b的遮蔽元件。还可以通过在不同的阵列中提供不同数量的遮蔽元件来改变透射率。例如，阵列319a可以包括单层遮蔽元件而阵列319b可以包括多层遮蔽元件。根据本发明的实施例，可以单独或结合利用遮蔽元件间距的不同、遮蔽元件尺寸的不同、遮蔽元件的层不同、和/或遮蔽元件的其他特性的不同，来提高光掩模的性能。
再次参考图1，阵列105内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似6μm，更为具体地，遮蔽元件的中心制中心间距的平均值为至少近似8μm。因此，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％，且根据具体的实施例，大于97％。如上所述，穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率在近似98％至100％之间改变(穿过没有遮蔽元件的透明基板部分的构图辐射的透射率为100％)。
因此，图1的光掩模可以包括在透明基板101的第一与第二表面之间在透明基板中央部分处的第一遮蔽元件阵列105a和在透明基板101的第一与第二表面之间在透明基板边缘部分处的第二遮蔽元件阵列105b。而且，穿过包含第一与第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似50％。然而，穿过包含第二阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与穿过包含第一阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。如上所述，例如，穿过包含第二阵列105b的基板部分的透射率可以大于穿过包含第一阵列105a的基板部分的透射率，以补偿由于辐射阻挡图形103所导致的衍射引起的照明强度的不同。更为具体地，穿过不同遮蔽元件阵列的透射率可以在98％与100％之间改变(穿过没有遮蔽元件的基板部分的构图辐射的透射率为100％)。例如，通过在不同阵列内提供不同的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值，来提供不同的透射率。
另外或选择地，使用不同的阵列来对要构图的集成电路器件的不同区域提供不同的照明条件。当制造集成电路存储器(诸如动态随机存取存储器)时，可以对存储单元阵列区和外围电路区提供不同的照明条件。例如，第一遮蔽元件阵列150a可以构造成对集成电路存储器件的存储单元阵列区提供偶极照明条件，而第二遮蔽元件阵列150b可以构造成对同一集成电路存储器件的外围电路区提供环形照明条件。
常规地，通过构图辐射在到达光掩模之前穿过其传输的孔径来确定照明条件以便于在要被构图的整个集成电路器件上提供相同的照明条件。根据本发明的实施例，可以使用光掩模中不同的遮蔽元件阵列来在同一曝光步骤期间在集成电路器件的不同部分上提供不同的照明条件。因此，例如，光掩模的透明基板中的遮蔽元件阵列可以构造成提供环形照明条件、偶极照明条件、四极照明条件或常用照明条件的一种。因此光掩模中的不同遮蔽元件阵列可以用于在要被构图的集成电路器件的不同区域上提供不同的照明条件。选择地，光掩模中的遮蔽元件阵列可以用于提供均匀地穿过要被构图的集成电路器件的照明条件(诸如环形照明条件、偶极照明条件、四极照明条件或常用照明条件)，而不需要在构图辐射源与光掩模之间的精确孔径。
例如，一种集成电路存储器可以包括矩形存储单元阵列区，采用外围电路区分离存储单元阵列区。因此，如图4中所示，用于构图这种器件的光掩模401包括存储单元阵列区403a-d和分离存储单元阵列区的外围电路区405。光掩模表面上的辐射阻挡图形可以限定要被转移到集成电路存储器件上的感光层，且在透明表面之间的遮蔽元件的一个阵列或多个阵列可以为要被构图的集成电路器件的具体部分提供一个或多个照明条件。例如，在同一掩模步骤中，光掩模401的存储单元阵列区403a-d中的第一遮蔽元件阵列可以为集成电路存储器件的存储单元阵列区提供偶极照明条件，而外围电路区405中的第二遮蔽元件阵列可以为集成电路存储器件的外围电路区提供环形照明条件。
另外或选择地，一个或多个遮蔽元件阵列可以构造成提供用于在要被构图的集成电路器件上产生全息图的全息图形，并且通过同一光掩模中不同的遮蔽元件阵列提供不同的全息图形。相似地，一个或多个遮蔽元件阵列可以构造成菲涅尔透镜，且通过同一光掩模中不同的遮蔽元件阵列来提供不同的菲涅尔透镜。
利用诸如图5所示的系统来在根据本发明实施例的光掩模中形成遮蔽元件。如上面关于图1-3所论述的，光掩模可以包括透明基板上的辐射阻挡图形(诸如被构图的铬层)，其中辐射阻挡图形相应于要被转移到集成电路器件上的感光层的图形。而且，在形成遮蔽元件之前，光掩模可以用于构图测试感光层以确定是否需要修正临界尺寸的不均匀性。
基于从被构图的测试光刻胶层获得的信息，对光掩模确定期望的遮蔽元件阵列。通过在形成辐射阻挡图形之后形成遮蔽元件，遮蔽元件可以与辐射阻挡图形对准。另外，在形成辐射阻挡图形之后在构图测试感光层之前和形成遮蔽元件之前，可以在光掩模上放置薄膜。因此，可以保护辐射阻挡图形在遮蔽元件形成之前和形成期间不沾染灰尘。
然后在透明基板的表面之间形成遮蔽元件511，同时保留光掩模的辐射阻挡图形上的薄膜。虽然未在图5中示出，但是辐射阻挡图形和薄膜可以在相对于经过其引入激光辐射的表面的透明基板501的表面。可以通过激光源503(诸如毫微微秒(femto second)激光器)产生激光辐射，且可以利用一个或多个扩大器505扩大激光辐射。光束导向器507可以将被扩大的激光辐射导向透明基板501，而聚焦器509将激光辐射聚焦到要形成遮蔽元件的具体点。
可以利用光束导向器507或者通过在X-Y方向(相对于激光辐射的方向垂直)上物理移动透明基板，来讲激光辐射导向到透明基板501上的具体遮蔽元件的X-Y坐标(横向位置)。利用诱聚焦器509提供的聚焦深度和/或通过在Z方向(平行于激光辐射的方向)上物理移动透明基板，可以将激光辐射导向到透明基板501中的具体遮蔽元件的Z坐标(深度)。
利用导向或聚焦在透明基板的第一与第二表面之间的透明基板501的体内的预定位置上的激光辐射脉冲形成每一遮蔽元件。例如，用于形成遮蔽元件的激光辐射脉冲可以具有近似10-15秒数量级的持续时间。激光辐射脉冲可以在透明基板内的预定位置产生微爆炸。可以使用计算机控制遮蔽元件的布置以在透明基板的第一与第二表面之间的透明基板501的体内产生2和/或3维遮蔽元件阵列。
当形成独立的遮蔽元件511时，激光源503会产生具有10-15秒数量级的持续时间的激光辐射脉冲，且可以利用一个或多个放大器来放大激光辐射且然后利用聚焦器509来聚焦。导向器507可以将激光辐射导向到透明基板的期望的X-Y坐标，且聚焦器509可以将激光辐射聚焦在透明基板内的期望深度(Z坐标)。
更为具体地，聚焦器件509聚焦激光辐射以便于在透明基板内要形成遮蔽元件的深度聚集到近似106W/cm2至107W/cm2。采用该能量浓度，雪崩光子吸收和/或离子化可以在透明基板中产生等离子体区(而不熔化或蒸发基板)。局部加热和冷却会引起冲击波，冲击波产生具有与透明基板501周边部分形态不同的结构的受损区。因此，最终的受损区提供的遮蔽元件511的反射系数不同于透明基板周边部分的(或大于或小于)。在这样形成的遮蔽元件511处的光散射可以用于改变穿过其的构图辐射的成像强度。
如上所述形成的独立遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内，更为具体地，在近似0.3μm至1.0μm的范围内。例如，可以通过改变用于形成遮蔽元件的激光辐射的强度、激光辐射的持续时间、光束的尺寸和/或激光辐射脉冲的量来改变遮蔽元件的尺寸。另外或选择地，通过形成两个或多个重叠的遮蔽元件来增加遮蔽元件511的尺寸。
而且，导向器件507和聚焦器件509可以利用在先形成于透明基板相对侧上的辐射阻挡图形将遮蔽元件在透明基板501体内对准。另外，将薄膜保持在辐射阻挡图形上同时形成遮蔽元件，以便于辐射阻挡图形不沾染灰尘。选择地，在形成辐射阻挡图形之前形成遮蔽元件。选择地，可以相对于独立于辐射阻挡图形或遮蔽元件形成的一些其它指示物，对准辐射阻挡图形和遮蔽元件。
如上所述形成的遮蔽元件的阵列在图6a-d中示出。在图6a中，遮蔽元件布置在具有近似4.0μm的中心至中心间距的平均值的行列阵列中。在图6b中，遮蔽元件布置在具有近似6.0μm的中心至中心间距的平均值的行列阵列中。在图6c中，遮蔽元件布置在具有近似8.0μm的中心至中心间距的平均值的行列阵列中。在图6d中，遮蔽元件布置在具有近似10.0μm的中心至中心间距的平均值的行列阵列中。
图7的曲线图示出所测量的穿过包含如图6a-d中示出的遮蔽元件阵列的基板的辐射(248nm波长)的透射率。更为具体地，产生三个取样基板，每一曲阳透明基板包括四个具有4.0μm、6.0μm、8.0μm和10.0μm的中心至中心间距平均值的遮蔽元件阵列。如示出，具有近似4.0μm的中心至中心间距平均值的遮蔽元件阵列可以提供在近似20％至40％范围内的透射率。具有近似6.0μm的中心至中心间距平均值的遮蔽元件阵列可以提供在近似50％至60％范围内的透射率。具有近似8.0μm的中心至中心间距平均值的遮蔽元件阵列可以提供在近似70％至80％范围内的透射率。具有近似10.0μm的中心至中心间距平均值的遮蔽元件阵列可以提供在近似85％至90％范围内的透射率。关于没有遮蔽元件的基板部分，测量100％的透射率参考。此外，近似2％的透射率的减小足以提高临界尺寸(CD)偏差。
如上所述，通过透明基板相对于聚焦器件的位置并通过来自聚焦器件的激光辐射的焦点来确定遮蔽元件在光掩模的透明基板中的深度。此外，受遮蔽元件(或遮蔽元件阵列)影响的(要被构图的)集成电路器件的遮蔽区域取决于遮蔽元件(或遮蔽元件阵列)离其上具有辐射阻挡图形的透明基板的表面的距离。通过在最接近于其上具有辐射阻挡图形的表面的透明基板内提供遮蔽元件，可以减小要被构图的集成电路器件上最终的遮蔽区域。因此，临界尺寸(CD)的控制可以具有小雨近似1.26mm的分辨率。换句话说，根据本发明实施例的遮蔽元件可以提供改善的分辨率，因为遮蔽元件与辐射阻挡层通过小于光掩模的透明基板的全厚度来分离。因此，可以提高CD均匀性的控制。因此使用不同的遮蔽元件阵列来在集成电路器件的紧密间隔区域上(诸如单元阵列和外围电路区)提供不同的CD控制和/或不同的照明条件。
因此，根据本发明实施例的光掩模可以用于构图例如图8中所示的感光层。源801产生构图辐射803a，诸如具有近似248nm波长的辐射。将构图辐射803a穿过具有遮蔽元件805a的光掩模805导向在其透明基板805b内。辐射阻挡图形805c(诸如铬图形)限定要利用修正的图形辐射803b被转移到集成电路基板807b上的感光层807a的图形。此外，利用卡盘，可以将集成电路基板807相对于源801和光掩模805c保持在期望的取向上。
更为具体地，通过穿过光掩模805(包括遮蔽元件805a和辐射阻挡图形805c)来修正来自构图辐射803a以提供修正的构图辐射803b。例如，辐射阻挡图形805c可以限定要被转移到感光层的图形，且遮蔽元件可以设置在构造成补偿由通过辐射阻挡图形805c的衍射引起的影响的阵列中。另外或选择地，遮蔽元件805a可以构造成提供一个或多个照明条件(诸如偶极照明条件、四极照明条件、环形照明条件、和/或常用照明条件)，已在感光层807a上提供全息图形，和/或提供菲涅尔透镜，和/或提供不同的照明强度。如上面有关图5-7的描述，可以形成光掩模805以提供有关图1-4所述的一个或多个功能性。
虽然参考实施例已经示出并详细描述了本发明，本领域普通技术人员会理解各种形式和细节的改变不会脱离由附属权利要求书限定的本发明的精神和范围。

Claims (70)

1.一种用于利用构图辐射来构图集成电路器件的光掩模，该光掩模包括：
具有第一和第二相对表面的透明基板；
在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上的辐射阻挡区图形，辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路基板上的图形；和
在第一与第二相对表面之间的透明基板内的遮蔽元件阵列，其中遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，且其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。
2.根据权利要求1的光掩模，其中遮蔽元件阵列的反射系数不同于透明基板的相邻部分的。
3.根据权利要求1的光掩模，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似6μm。
4.根据权利要求3的光掩模，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似8μm。
5.根据权利要求1的光掩模，其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
6.根据权利要求1的光掩模，还包括：
在第一与第二相对表面之间的透明基板内的第二遮蔽元件阵列，其中第二遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％，且其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与穿过包含第一遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。
7.根据权利要求6的光掩模，其中第一遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第一部分的第一照明条件且其中第二遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第二部分的第二照明条件，其中第一和第二照明条件不同。
8.根据权利要求7的光掩模，其中第一照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的一种，且其中第二照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的另一种。
9.根据权利要求6的光掩模，其中第一阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值与第二阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值不同。
10.根据权利要求9的光掩模，其中穿过包含第一和第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
11.根据权利要求1的光掩模，其中将遮蔽元件阵列构造成提供用于在集成电路器件上产生全息图的全息图形。
12.根据权利要求1的光掩模，其中遮蔽元件阵列构造为菲涅尔透镜。
13.根据权利要求1的光掩模，其中辐射阻挡区图形包括金属图形。
14.根据权利要求13的光掩模，其中金属包括铬。
15.根据权利要求1的光掩模，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内。
16.根据权利要求15的光掩模，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.3μm至1μm的范围内。
17.一种形成用于利用构图辐射来构图集成电路器件的光掩模的方法，该方法包括：
提供具有第一和第二相对表面的透明基板；
在透明基板的第一和/或第二表面中的至少一个上形成辐射阻挡区图形，辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路器件的图形；和
在第一与第二相对表面之间的透明基板内形成遮蔽元件阵列，其中遮蔽元件阵列的光透射特性不同于透明基板相邻部分的，且其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。
18.根据权利要求17的方法，还包括：
在形成遮蔽元件之前在透明基板上提供薄膜，其中形成遮蔽元件阵列同时保持基板上的薄膜。
19.根据权利要求17的方法，其中形成遮蔽元件阵列包括向用于遮蔽元件阵列的透明基板部分提供激光辐射。
20.根据权利要求19的方法，其中形成遮蔽元件阵列包括向每一遮蔽元件阵列提供具有近似10-15秒数量级的持续时间的激光脉冲。
21.根据权利要求19的方法，其中形成遮蔽元件阵列包括提供近似106至107W/cm2数量级的激光辐射脉冲。
22.根据权利要求19的方法，其中向用于遮蔽元件阵列的透明基板部分提供激光辐射在用于遮蔽元件阵列的透明基板内产生微小爆炸。
23.根据权利要求17的方法，其中遮蔽元件阵列的反射系数与透明基板的相邻部分不同。
24.根据权利要求17的方法，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似6μm。
25.根据权利要求24的方法，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似8μm。
26.根据权利要求17的方法，其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
27.根据权利要求17的方法，还包括：
在第一与第二相对表面之间的透明基板内形成第二遮蔽元件阵列，其中第二遮蔽元件阵列的光透射特性不同于透明基板的相邻部分的，其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％，且其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与穿过包含第一遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。
28.根据权利要求27的方法，其中第一遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第一部分的第一照明条件且其中第二遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第二部分的第二照明条件，其中第一和第二照明条件不同。
29.根据权利要求28的方法，其中第一照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的一种，且其中第二照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的另一种。
30.根据权利要求27的方法，其中第一阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值与第二阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值不同。
31.根据权利要求30的方法，其中穿过包含第一和第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
32.根据权利要求17的方法，其中将遮蔽元件阵列构造成提供用于在集成电路器件上产生全息图的全息图形。
33.根据权利要求17的方法，其中遮蔽元件阵列构造为菲涅尔透镜。
34.根据权利要求17的方法，其中辐射阻挡区图形包括金属图形。
35.根据权利要求34的方法，其中金属包括铬。
36.根据权利要求17的方法，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内。
37.根据权利要求36的方法，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.3μm至4μm的范围内。
38.根据权利要求17的方法，其中在形成辐射阻挡区图形之前进行形成遮蔽元件阵列。
39.一种构图集成电路器件的方法，该方法包括：
提供在其上具有感光层的集成电路基板；
将构图辐射通过光掩模投射到集成电路基板上的感光层，该光掩模包括：
具有第一和第二相对表面的透明基板；
在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上的辐射阻挡区图形，辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路基板上的图形；和
在第一与第二相对表面之间的透明基板内的遮蔽元件阵列，其中遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，且其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％。
40.根据权利要求39的方法，其中遮蔽元件阵列的反射系数不同于透明基板的相邻部分的。
41.根据权利要求39的方法，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似6μm。
42.根据权利要求41的方法，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似8μm。
43.根据权利要求39的方法，其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
44.根据权利要求39的方法，还包括：
在第一与第二相对表面之间的透明基板内的第二遮蔽元件阵列，其中第二遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％，且其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与穿过包含第一遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。
45.根据权利要求44的方法，其中第一遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第一部分的第一照明条件且其中第二遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第二部分的第二照明条件，其中第一和第二照明条件不同。
46.根据权利要求45的方法，其中第一照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的一种，且其中第二照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的另一种。
47.根据权利要求44的方法，其中第一阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值与第二阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值不同。
48.根据权利要求47的方法，其中穿过包含第一和第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
49.根据权利要求39的方法，其中将遮蔽元件阵列构造成提供用于在集成电路器件上产生全息图的全息图形。
50.根据权利要求39的方法，其中遮蔽元件阵列构造为菲涅尔透镜。
51.根据权利要求39的方法，其中辐射阻挡区图形包括金属图形。
52.根据权利要求51的方法，其中金属包括铬。
53.根据权利要求39的方法，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内。
54.根据权利要求53的方法，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.3μm至1μm的范围内。
55、一种用于利用构图辐射来构图集成电路器件的系统，该系统包括：
卡盘，构造成接收其上具有感光层的集成电路基板；
光掩模，包括具有第一和第二相对表面的透明基板；在透明基板的第一和/或第二表面的至少一个上的辐射阻挡区图形，辐射阻挡区图形限定要被转移到集成电路基板上的图形；和在第一与第二相对表面之间的透明基板内的遮蔽元件阵列，其中遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，且其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％；和
辐射源，构造成将辐射穿过光掩模投射到集成电路基板上的感光层。
56.根据权利要求55的系统，其中遮蔽元件阵列的反射系数不同于透明基板的相邻部分的。
57.根据权利要求55的系统，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似6μm。
58.根据权利要求57的系统，其中阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值为至少近似8μm。
59.根据权利要求55的系统，其中穿过包含遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
60.根据权利要求55的系统，还包括：
在第一与第二相对表面之间的透明基板内的第二遮蔽元件阵列，其中第二遮蔽元件阵列的光透射特性与透明基板的相邻部分的不同，其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似20％，且其中穿过包含第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率与穿过包含第一遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率不同。
61.根据权利要求60的系统，其中第一遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第一部分的第一照明条件且其中第二遮蔽元件阵列构造成提供用于集成电路基板第二部分的第二照明条件，其中第一和第二照明条件不同。
62.根据权利要求61的系统，其中第一照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的一种，且其中第二照明条件包括环形照明、偶极照明或四极照明中的另一种。
63.根据权利要求60的系统，其中第一阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值与第二阵列内的遮蔽元件的中心至中心间距的平均值不同。
64.根据权利要求63的系统，其中穿过包含第一和第二遮蔽元件阵列的透明基板部分的构图辐射的透射率大于近似70％。
65.根据权利要求55的系统，其中将遮蔽元件阵列构造成提供用于在集成电路器件上产生全息图的全息图形。
66.根据权利要求55的系统，其中遮蔽元件阵列构造为菲涅尔透镜。
67.根据权利要求55的系统，其中辐射阻挡区图形包括金属图形。
68.根据权利要求67的系统，其中金属包括铬。
69.根据权利要求55的系统，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.1μm至4μm的范围内。
70.根据权利要求69的系统，其中阵列中的遮蔽元件的直径在近似0.3μm至1μm的范围内。
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