CN101609253A - 制造远紫外光刻掩模的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造远紫外(EUV)光刻掩模的方法，包括：在衬底上形成反射层、吸收层和抗蚀剂层；通过以固定间距部分分割所述抗蚀剂层来限定多个分割区域；实施曝光工艺，其中在分割区域上用不同强度的电子束辐射曝光区域，以产生注入抗蚀剂层的电子束剂量差异；通过实施显影工艺来移除其中注入电子束剂量的抗蚀剂层的一部分，形成选择性暴露吸收层并具有倾斜侧壁外形的抗蚀剂层图案；和通过依次蚀刻通过所述抗蚀剂层图案暴露的吸收层的部分来形成具有倾斜侧壁外形的吸收层图案。
Description
相关申请
本申请要求2008年6月20日提交的韩国专利申请10-2008-0058493的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明通常涉及远紫外(extreme ultraviolet，EUV)光刻法，并且更具体涉及制造EUV光刻掩模的方法。
背景技术
随着半导体器件变得更加高度集成和设计规则降低，半导体器件所需的图案尺寸已经变得更微细。另一方面，用于光刻设备的光波长变得越来越短，光刻设备的数值孔径(NA)已经达到其极限。因此，已经开发了克服图案极限分辨率的技术，例如浸没式光刻、双图案化技术(DPT)和远紫外(EUV)光刻法。
EUV光刻工艺使用其波长短于KrF或ArF光的EUV来形成小于32nm的图案。在用于EUV光刻法的掩模中，在衬底上布置其中MO/Si层重复堆叠的反射层，并且在反射层上布置具有待转移到晶片上的图案形状的吸收图案。当EUV辐射到EUV光刻掩模上时，EUV在吸收层图案处吸收并且在反射层表面处反射。
在EUV光刻工艺中辐射的EUV以相对于掩模表面倾斜的入射角例如5～6°的入射角而不是垂直地进行辐射或反射。此时，上覆吸收层图案和下层反射层之间的高度差可导致其中EUV不辐射或反射的阴影部分(shadow portion)。因此，由吸收层图案产生阴影程度随着在晶片上的位置而改变，导致其中晶片图案的关键尺寸(CD)改变的阴影效应，这是由于EUV沿着其入射至掩模的方向随着EUV入射至晶片上的位置而逐渐地改变。
发明内容
在一个实施方案中，一种制造远紫外(EUV)光刻掩模的方法包括：在衬底上形成反射层、吸收层、和抗蚀剂层；在所述抗蚀剂层上限定曝光区域；通过以规则间距部分分割曝光区域来限定多个分割区域(splitregions)；通过在各个分割区域中利用不同强度的电子束辐射曝光区域以在注入抗蚀剂层中的电子束的剂量上产生差异来实施曝光工艺；通过实施用于移除其中注入电子束剂量的抗蚀剂层部分的显影工艺，形成选择性暴露吸收层的抗蚀剂层图案；和通过依次蚀刻通过所述抗蚀剂层图案所暴露的吸收层的部分来形成吸收层图案。
附图说明
图1至5说明根据本发明的一个实施方案制造EUV光刻掩模的工艺。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述根据本发明制造EUV光刻掩模的方法。
参考图1，在透明衬底100上形成反射EUV光的反射层110、缓冲层120、吸收层130和抗蚀剂层140。透明衬底100优选包括具有低热膨胀系数的石英衬底。为了允许反射层反射辐射至所述掩模的具有13.4nm波长的EUV光，反射层110优选包括重复堆叠(例如，40～50层)的钼(Mo)层111和硅(Si)层112的双层。此时，钼层111扩散辐射至掩模的EUV光，并且辐射至掩模的EUV光根据布拉格反射理论被钼层111和硅层112反射。
在用于图案化所述吸收层130的修饰工艺或蚀刻工艺期间，缓冲层120保护反射层110。吸收层130优选包括能够吸收EUV光的材料例如TaBN层和TaBO层。
同时，包含在反射层110中的钼层111和硅层112的最上层优选相对厚于其下重复堆叠的钼层111和硅层112。所述最上层优选包括硅层112并作为用于防止反射层氧化或污染的覆盖层。
参考图2，在抗蚀剂层140中限定将经受曝光工艺的区域以区分曝光区域A和非曝光区域B。曝光区域A指的是电子束辐射的区域，并且在该区域中通过显影液移除抗蚀剂层以选择性地暴露吸收层130。非曝光区域B指的是其中保持抗蚀剂层以免暴露于显影液从而选择性阻挡吸收层的区域。
参考图3A，以规则的间距分割曝光区域A来限定多个分割区域，然后通过对分割区域而言强度不同的电子束辐射分割区域。分割区域的数目可随着在对应于晶片场区的抗蚀剂层140中曝光区域A的位置而改变。可辐射电子束，以使得电子束强度从曝光区域A和非曝光区域B之间的边界即从最远的分割区域向中心分割区域提高。在曝光工艺中，注入抗蚀剂层的电子束剂量作为电子束强度的函数而变化。例如，注入抗蚀剂层的剂量随着电子束强度提高而增加，注入抗蚀剂层的剂量随着电子束强度降低而减小。注入抗蚀剂层中剂量的这种差异导致在显影工艺中抗蚀剂层厚度的差异。
在一个实例中，在抗蚀剂层140中的曝光区域A具有11个分割区域的情况下，抗蚀剂层140中的曝光区域A被分为11个分割区域，如图3B所示。设定电子束曝光设备，使得电子束以20％的强度辐射至曝光区域A和非曝光区域B之间的边界例如最远的分割区域a，并且分别以40％、60％、80％和100％的强度从最远的分割区域a至中心分割区域b进行辐射，然后进行电子束的辐照。然后，通过强度为20％的电子束辐射注入最远分割区域a的剂量注入预定深度h1(从抗蚀剂层上表面计算)，并且通过强度为100％的电子束辐射注入中心分割区域b的剂量注入至深度h2，即注入至吸收层130和抗蚀剂层140之间的边界。换言之，电子束辐射在中心分割区域b处辐射至对应于抗蚀剂层140厚度的深度，同时电子束辐射在最远的分割区域a处仅仅辐射至预定深度h1而不辐射深于预定深度h1。因而，由于电子束辐射进入的深度随着辐射至抗蚀剂层140的电子束的强度而变化，通过分割区域能够控制被电子束辐射的部分和没有被电子束辐射的部分。
参考图4A，对通过电子束辐射的抗蚀剂层(图3中的140)实施使用显影液的显影工艺。然后，抗蚀剂层图案141形成为具有倾斜侧壁外形的梯形，其厚度从曝光区域和非曝光区域之间的边界向侧壁外侧逐渐减小。
具体地，为电子束辐射的抗蚀剂层140供给显影液。然后，由于被电子束辐射部分和没有被电子束辐射部分之间的溶解度差异，将被电子束辐射的部分选择性地溶解和移除。由于电子束所辐射的厚度随分割区域而不同，所以显影液所移除的量随分割区域而不同，并且由此残留厚度随分割区域而不同。
例如，详细描述图4B中所示的具有梯形的抗蚀剂层图案141，在强度为20％的电子束所辐射的最远分割区域a中，移除最远分割区域a处的抗蚀剂层140直至其中电子束注入剂量的深度h1，而其中没有注入剂量的部分得到保持。另一方面，完全移除在中心分割区域b处抗蚀剂层140直至注入剂量的深度h2，即吸收层130和抗蚀剂层140之间的边界，并选择性地暴露吸收层130。因此，通过在各个分割区域中以强度不同的电子束辐射，能够控制抗蚀剂层抵抗暴露于显影液时的厚度。因而，通过将电子束辐射的区域分割为多个分割区域，然后对各个分割区域辐射不同强度的电子束以控制暴露于显影液之后残留抗蚀剂层的厚度，能够形成具有倾斜侧壁外形的梯形抗蚀剂层图案141，其厚度从曝光区域和非曝光区域之间的边界向侧壁外侧逐渐减小而宽度逐渐地增加。
参考图5，使用抗蚀剂层图案141实施蚀刻工艺以形成具有梯形形状的吸收层图案131。此时，根据随蚀刻工艺时间而变化的吸收层130移除厚度和抗蚀剂层图案移除厚度，形成具有与抗蚀剂层图案相同外形的吸收层图案131。换言之，吸收层图案131形成为具有倾斜侧壁外形的梯形，其厚度朝向外侧逐渐减小而宽度逐渐增加。
具体地，通过抗蚀剂层图案暴露的部分即通过中心分割区域b和抗蚀剂层图案141暴露的吸收层的部分也同时移除预定厚度。由于蚀刻通过中心分割区域b暴露的吸收层的部分，具有相对小的厚度的部分(例如用80％电子束强度辐射的抗蚀剂层的部分)一起被移除，从而暴露吸收层130的一部分。而且，随着时间推移，吸收层130的暴露部分也通过蚀刻工艺被蚀刻和移除。因此，通过抗蚀剂层图案141暴露的吸收层的部分随剂量注入的深度依次地暴露，并且吸收层的依次暴露的部分也依次地被蚀刻。
因而，当蚀刻吸收层时，由于吸收层的暴露部分随时间差异而增大并且随不同的起始时间暴露和蚀刻吸收层，因此可形成具有与抗蚀剂层图案141相同侧壁外形的吸收层图案131。
由上述说明可以看出，形成为其厚度向外侧逐渐降低而宽度逐渐增加的倾斜侧壁外形的梯形吸收层图案131可抑制由EUV光的倾斜辐照所导致的阴影效应并且因此可以防止其中晶片图案位置变化的位移现象(shiftphenomenon)。而且，通过改变分割区域的数目和利用不同强度的电子束辐射对相应于晶片场区的曝光区域，可形成相对于曝光区域不对称的吸收层图案。因此，能够有效地解决由晶片场区导致的阴影效应。
虽然本发明相对于具体的实施方案已经进行了描述，但是可做出各种的变化和改变而不脱离以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种制造远紫外(EUV)光刻掩模的方法，包括：
在衬底上依次形成反射层、吸收层和抗蚀剂层；
限定所述抗蚀剂层的曝光区域；
通过以规则间距部分分割所述曝光区域来限定多个分割区域；
通过在所述各个分割区域上利用具有不同强度的电子束辐射所述曝光区域以产生注入所述抗蚀剂层的电子束剂量的差异，来实施曝光工艺；
通过实施显影工艺来移除其中注入所述电子束剂量的所述抗蚀剂层的部分，形成选择性暴露所述吸收层和具有倾斜侧壁外形的抗蚀剂层图案；和
通过依次蚀刻由所述抗蚀剂层图案暴露的所述吸收层的部分，形成具有倾斜侧壁外形的吸收层图案。
2.根据权利要求1所述的方法，包括通过重复堆叠双层形成所述反射层，每一个所述双层包括钼层和硅层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸收层包括氮化硼钽(TaBN)层和氧化硼钽(TaBO)层。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述反射层上形成缓冲层。
5.根据权利要求1所述的方法，包括利用所述电子束辐射所述曝光区域，使得所述电子束的强度从所述曝光区域与相邻非曝光区域之间的边界向所述曝光区域的中心处增加。
6.根据权利要求5所述的方法，包括利用电子束在所述边界处以相对强度为20％和在所述曝光区域的中心处以相对强度为100％来辐射所述曝光区域。
7.根据权利要求1所述的方法，包括用所述电子束辐射所述曝光区域以形成具有倾斜侧壁外形的梯形抗蚀剂层图案，所述倾斜侧壁外形的厚度向所述侧壁的外侧逐渐降低。
8.根据权利要求1所述的方法，包括形成具有倾斜侧壁外形的梯形抗蚀剂层图案，所述倾斜侧壁外形的厚度向所述侧壁的外侧逐渐降低。
9.根据权利要求1所述的方法，包括形成具有倾斜侧壁外形的梯形吸收层图案，所述倾斜侧壁外形的厚度向所述侧壁的外侧逐渐降低。
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