CN103885284B - 堆叠掩模 - Google Patents

堆叠掩模 Download PDF

Info

Publication number
CN103885284B
CN103885284B CN201310132002.1A CN201310132002A CN103885284B CN 103885284 B CN103885284 B CN 103885284B CN 201310132002 A CN201310132002 A CN 201310132002A CN 103885284 B CN103885284 B CN 103885284B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mask
absorbed layer
pattern
substrate
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310132002.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103885284A (zh
Inventor
林本坚
李信昌
秦圣基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of CN103885284A publication Critical patent/CN103885284A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103885284B publication Critical patent/CN103885284B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials
    • G03F1/58—Absorbers, e.g. of opaque materials having two or more different absorber layers, e.g. stacked multilayer absorbers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/62—Pellicles, e.g. pellicle assemblies, e.g. having membrane on support frame; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G03F1/48—Protective coatings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/60—Substrates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种堆叠掩模。该掩模包括：低热膨胀材料(LTEM)衬底、至少两个吸收层以及分离这两个吸收层的间隔层。第一吸收层沉积在LTEM衬底上方。该掩模进一步包括位于吸收层的上方的顶涂层。间隔层的厚度约等于晶圆衬底上的构形部件的高度乘以物镜的缩倍的平方。吸收层包括阶段图案。

Description

堆叠掩模
技术领域
本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及一种堆叠掩模。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业经历了指数式增长。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC，每一代IC都具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC发展的过程中，通常在减小几何尺寸(即，可以使用制造工艺制造的最小部件(或线))的同时增加功能密度(即，每个芯片面积的互连器件数量)。这种按比例缩小的工艺通常通过提高生产效率并降低相关成本来提供益处。这种按比例缩小也增加了处理和制造IC的复杂性，并且为了实现这些进步，需要IC处理和制造方面的类似发展。
例如，随着部件尺寸按比例缩小，改进了光学光刻系统的分辨率。然而，提高分辨率的结果是降低了焦深(DOF)。在许多情况下，DOF仅仅足够支持光刻胶膜厚度、晶圆平面度以及IC器件的平坦化公差、光学光刻系统的调焦和调平误差。因此，需要改进光学光刻系统的DOF的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种掩模，包括：低热膨胀材料(LTEM)衬底；至少两个吸收层，其中第一吸收层沉积在LTEM衬底的上方；以及间隔层，分离这两个吸收层。
优选地，该掩模进一步包括位于吸收层上方的顶涂层。
优选地，间隔层的厚度约等于晶圆衬底上的构形部件的高度乘以物镜的缩倍的平方。
优选地，吸收层包括阶段图案。
优选地，LTEM衬底包括熔融硅、熔融石英、氟化钙(CaF2)、碳化硅或者氧化硅-氧化钛合金。
优选地，吸收层包括Cr、CrN、CrO、CrON、Mo、MoSi、MoSiN、MoSiON、Ta、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN或TaZr。
优选地，间隔层包括基于MoSi的化合物、基于Si的化合物、基于Ta的化合物、氧化硅或者掺锆、钡、镧、铝、钠、磷、硫、硒或碲的氧化硅。
优选地，顶涂层包括CrN、CrON、CrO、TaO、TaON、SiO、SiO2、SiN或SiON。
根据本发明的另一方面，提供了一种堆叠掩模，包括：低热膨胀材料(LTEM)衬底；至少两个吸收层，包括第一吸收层和第二吸收层，第一吸收层沉积在LTEM衬底的上方；以及间隔层，分离这两个吸收层，间隔层的厚度约等于晶圆衬底上的构形部件的高度乘以物镜的缩倍的平方。
优选地，该掩模进一步包括位于第一吸收层、第二吸收层或者两者上方的顶涂层。
根据本发明的又一方面，提供了一种制造掩模的方法，包括：接收低热膨胀材料(LTEM)衬底；在LTEM衬底的上方沉积第一吸收层；在第一吸收层的上方沉积第一间隔层；在第一间隔层的上方沉积第二吸收层；以及形成掩模的阶段吸收层图案。
优选地，该方法进一步包括在第二吸收层的上方沉积第二间隔层。
优选地，该方法进一步包括在第二吸收层的上方沉积第三吸收层。
优选地，该方法进一步包括在第一吸收层、第二吸收层或者两者上方沉积顶涂层。
优选地，形成阶段吸收层图案包括在LTEM衬底上涂覆光刻胶膜、曝光光刻胶膜、显影曝光的光刻胶膜以在LTEM衬底上形成光刻胶图案、以及蚀刻具有光刻胶图案的LTEM衬底以在LTEM衬底上形成阶段图案。
优选地，曝光光刻胶膜包括使用掩模写入器将光刻胶图案写至光刻胶膜。
优选地，形成阶段图案包括形成第一阶段图案和第二阶段图案。
优选地，该方法进一步包括使第二阶段图案与第一阶段图案对准。
优选地，该方法进一步包括使用掩模检查工具检查阶段图案的缺陷，其中，检查阶段图案包括修复缺陷。
优选地，该方法进一步包括：使用掩模在晶圆衬底上形成光刻胶图案。
附图说明
当参照附图阅读时，根据以下详细描述可以更好地理解本发明。需要强调的是，根据行业标准惯例，各个部件没有按比例绘制并且仅用于说明的目的。事实上，为了清楚地讨论，可以任意增大或减小各个部件的尺寸。
图1示出了从本发明的一个或多个实施例获益的光学光刻系统的示图。
图2示出了根据本发明一个或多个实施例的用于光学光刻系统的二阶掩模的实例。
图3示出了根据本发明一个或多个实施例的用于光学光刻系统的三阶掩模的实例。
图4是制造用于实现本发明一个或多个实施例的阶段掩模的流程图。
图5至图10示出了根据本发明一个或多个实施例的形成二阶掩模的截面图。
图11是根据本发明一个或多个实施例的二阶掩模的实例。
图12至图17示出了根据本发明一个或多个实施例的形成二阶掩模的截面图。
图18至图23示出了根据本发明一个或多个实施例的形成三阶掩模的截面图。
图24是根据本发明一个或多个实施例的三阶掩模的实例。
具体实施方式
以下公开提供了用于实现本发明不同特征的许多不同的实施例或实例。以下描述了部件和配置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例而不用于限制。例如，在以下描述中第一部件形成在第二部件的上方或第二部件上可包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且还可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件以使第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参照数字和/或字母。这样重复是为了简化和清楚的目的，但其自身并不表示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
现在参照图1，光学光刻系统100是可以从本发明的一个或多个实施例获益的系统的实例。光学光刻系统100包括光源102、光104、聚光透镜106、光掩模108、掩模载物台110、投影透镜112、衬底载物台114、衬底116和光刻胶膜118。然而，其它配置以及包含或省略特定器件也是可能的。在本发明中，系统100还被称为光刻机或扫描仪，以及光掩模108还被称为掩模或中间掩模。在本实施例中，光源102包括提供波长范围从UV至DUV的光104的辐射源。例如，汞灯提供诸如G线(436nm)或I线(365nm)的UV波长。作为另一个实例，准分子激光提供诸如248nm、193nm或157nm的DUV波长。聚光透镜106被配置为将光104引导至光掩模108。光掩模108阻挡部分光104并提供光104的空间像以形成图案化的光104。光掩模108可以是二元掩模(BIM)、超二元掩模(SBIM)或包括交替式相移掩模(alt.PSM)或衰减型相移掩模(att.PSM)的相移掩模(PSM)。光掩模108位于掩模载物台110上。掩模载物台110包括多个电机、导轮和工作台。掩模载物台110还通过真空保护掩模工作台110上的光掩模108。掩模载物台110进一步在光学光刻系统100的对准、调焦、调平和曝光操作期间提供光掩模108在X、Y和Z方向的精确定位和移动。投影透镜112包括用于减小由光掩模108提供的图案图像的放大透镜，并将图案化的光104引导至沉积在被衬底载物台114固定的衬底116上的光刻胶膜118。衬底载物台114包括电机、导轮和工作台。衬底载物台114还通过真空保护衬底116。衬底载物台进一步在光学光刻系统100的对准、聚集、调平和曝光操作期间提供衬底116在X、Y和Z方向的精确定位和移动，以使光掩模的图像以重复方式被转印至衬底(虽然其它光刻方法也是可能的)。光学光刻系统100或部分光学光刻系统可包括附加装置，诸如真空系统和/或冷却系统。
继续本实施例，沉积有光刻胶膜118的衬底116被装载在衬底载物台114上，通过图案化的光104来进行曝光。光刻胶膜118包括正性光刻胶或负性光刻胶。衬底116包括晶圆衬底。晶圆衬底包括硅晶圆。可选或附加地，晶圆可包括：另一种基本半导体，诸如锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP。在又一个可选实施例中，晶圆是绝缘体上半导体(SOI)。多个导电和不导电薄膜可沉积在晶圆上。例如，导电薄膜可包括诸如铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)和铂(Pt)的金属或它们的合金。绝缘膜可包括氧化硅或氮化硅。
在本实施例中，晶圆衬底116进一步包括通过离子注入或扩散形成的各种掺杂部件(诸如n型阱和/或p型阱)。晶圆衬底116还包括诸如浅槽隔离(STI)的各种隔离部件。STI部件可对晶圆衬底具有重要的构形(topography)影响。随着部件尺寸按比较缩小，提高了光学光刻系统100的分辨率。然而，这种提高涉及焦深(DOF)折中。在许多情况下，DOF仅仅足够支持光刻胶膜厚度、晶圆平面度和平坦化公差、调焦和调平误差。当系统构形不能被进一步平坦化时，可能超出DOF的预算，而这是不期望的。
现在参照图2，示出了使用光学光刻系统100曝光构形晶圆116的堆叠掩模200的截面图。如图2所示，晶圆116包括构形部件202。在图2中通过H表示构形部件202的顶面和晶圆116的顶面之间的距离。在一些实施例中，构形部件的顶面和晶圆的顶面之间的距离也被称为构形部件的高度。投影透镜112包括具有MX缩倍的透镜，例如，扫描仪上的4X投影透镜或光刻机上的5X投影透镜。
如图2所示，堆叠掩模200包括低热膨胀材料(LTEM)衬底212、第一吸收层214、第一间隔层216和第二吸收层218。第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方。第一间隔层216沉积在第一吸收层214的上方。第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。第一间隔件216的厚度约为M2H。与第一隔离件216的厚度相比，第二吸收层218的厚度可以忽略。例如，如果距离H为100nm并且堆叠掩模200使用4X扫描仪。第一隔离件216的厚度约为1600nm(42×100＝1600)。
如图2所示，堆叠掩模200在晶圆116的上方产生两个像平面，例如，第一像平面232和第二像平面234。在晶圆116的顶面附近形成第一像平面232。在构形部件202的顶面附近形成第二像平面234。第一像平面232和第二像平面234之间的距离等于H。第一像平面232和第二像平面234均位于DOF范围内。
现在参照图3，示出了使用光学光刻系统100曝光构形晶圆116的堆叠掩模300的截面图。如图3所示，晶圆116包括两个构形部件(构形部件302和构形部件304)。在图3中通过H1表示构形部件302的顶面和晶圆116的顶面之间的距离。在图3中通过H2表示构形部件302的顶面和构形部件304的顶面之间的距离。投影透镜112包括具有MX缩倍的透镜，例如，扫描仪上的4X投影透镜或光刻机上的5X投影透镜。
如图3所示，堆叠掩模300包括低热膨胀材料(LTEM)衬底212、第一吸收层214、第一间隔层216、第二吸收层218、第二间隔层306和第三吸收层308。第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方。第一间隔层216沉积在第一吸收层214的上方。第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。第二间隔层306沉积在第二吸收层218的上方。第三吸收层308沉积在第二间隔层306的上方。第一间隔件216的厚度约为M2H1。与第一隔离件216的厚度相比，第二吸收层218的厚度可以忽略。例如，如果距离H1为100nm并且堆叠掩模300使用4X扫描仪，则第一间隔层216的厚度约为1600nm(42×100＝1600)。第二间隔层306的厚度约为M2H2。与第二间隔层306的厚度相比，第三吸收层308的厚度可以忽略。例如，如果距离H2为100nm，则第二间隔层306的厚度约为1600nm(42×100＝1600)。
如图3所示，堆叠掩模300在晶圆116的上方产生三个像平面，例如，第一像平面332、第二像平面334和第三像平面336。在晶圆116的顶面附近形成第一像平面332。在构形部件302的顶面附近形成第二像平面334。在构形部件304的顶面附近形成第三像平面336。三个像平面均位于DOF范围内。在本实施例中，堆叠掩模200或300可以应用于离散构形部件或连续承载构形。
现在参照图4，方法400可用于形成实现本发明的一个或多个实施例的堆叠掩模。方法400开始于步骤402，提供或接收掩模衬底。然后，方法400进行至步骤404，在掩模衬底的表面上方沉积第一吸收层。在步骤404之后，方法400进行至步骤406，在第一吸收层的上方沉积第一顶涂层。步骤406是可选步骤。堆叠掩模可以不包括第一顶涂层。步骤406还可包括沉积蚀刻终止层。方法400进一步进行至步骤408，在第一顶涂层的上方沉积第一间隔层，或者如果跳过可选步骤406则在第一吸收层上方沉积第一间隔层。方法400进行至步骤410，在第一间隔层的上方沉积第二吸收层。方法400进行至步骤412，在第二吸收层的上方沉积第二顶涂层。步骤412是可选步骤。堆叠掩模可以不包括第二顶涂层。
如图4所示，方法400进行至步骤414，形成图2所示的二阶堆叠掩模200的第一阶段图案。步骤414包括：通过旋涂工艺在第二顶涂层上涂覆第一光刻胶膜或者如果可选的顶涂层被跳过则在第二吸收层上涂覆第一光刻胶膜、通过掩模写入器曝光第一光刻胶膜、显影曝光的第一光刻胶膜以形成第一光刻胶图案以及蚀刻第一光刻胶图案从而形成二阶堆叠掩模的第一阶段图案。在一些实施例中，曝光光刻胶膜也被称为使用掩模写入器写入光刻胶膜。步骤414可包括在涂覆第一光刻胶膜之后的软烘(SB)、在显影之前的曝光后烘焙(PEB)和/或在显影之后的显影后烘焙(PDB)。步骤414还包括在蚀刻工艺之后剥离第一光刻胶膜以及下一步骤清洗表面。方法400进行至步骤416，形成二阶堆叠掩模的第二阶段图案。步骤416包括通过旋涂工艺在第一阶段图案的上方沉积第二光刻胶膜、通过掩模写入器曝光第二光刻胶膜、显影曝光的第二光刻胶膜以形成第二光刻胶图案以及蚀刻第二光刻胶图案从而形成二阶堆叠掩模的第二阶段图案。步骤416可包括在涂覆第一光刻胶膜之后的软烘(SB)、在显影之前的曝光后烘焙(PEB)和/或在显影之后的显影后烘焙(PDB)。步骤416还包括在蚀刻工艺之后剥离第一光刻胶膜以及下一步骤清洗表面。方法400进行至步骤418，检查形成的掩模。步骤418可包括如果发现缺陷则修复掩模。在一个实施例中，可在步骤416之前或在步骤416之后执行步骤418。在最终检查之后，方法400进行至步骤420，结束制造二阶堆叠掩模。可在方法400之前、期间和之后提供附加步骤，并且对于方法400的附加实施例，可以替换、去除或移动所述一些步骤。
在一些实施例中，在步骤412之后，或者如果可选步骤412被跳过则在步骤410之后，方法400可沿着用于形成图3所示的三阶堆叠掩模300的另一条路线继续进行。方法400进行至步骤432，在第二顶涂层的上方沉积第二间隔层，或者如果跳过可选步骤412则在第二吸收层的上方沉积第二间隔层。在步骤432之后，方法400进行至步骤434，在第二间隔层的上方沉积第三吸收层。方法400进行至步骤436，在第三吸收层的上方沉积第三顶涂层。步骤436是可选步骤。因此，堆叠掩模可以不包括第三顶涂层。
如图4所示，方法400进行至步骤438，形成图3所示的三阶堆叠掩模300的第一阶段图案。步骤438包括：通过旋涂工艺在第三顶涂层的上方沉积第一光刻胶膜或者如果跳过可选第三顶涂层则在第三吸收层上沉积第一光刻胶膜、通过掩模写入器曝光第一光刻胶膜、显影曝光的第一光刻胶膜以形成第一光刻胶图案以及蚀刻第一光刻胶图案从而形成三阶堆叠掩模的第一阶段图案。步骤438可包括在涂覆第一光刻胶膜之后的软烘(SB)、在显影之前的曝光后烘焙(PEB)和/或在显影之后的显影后烘焙(PDB)。步骤438还包括在蚀刻工艺之后剥离第一光刻胶膜以及下一步骤清洗表面。方法400进行至步骤440，形成三阶堆叠掩模的第二阶段图案。步骤440包括例如通过旋涂工艺在第一阶段图案的上方沉积第二光刻胶膜、通过掩模写入器曝光第二光刻胶膜、显影曝光的第二光刻胶膜以形成第二光刻胶图案以及蚀刻第二光刻胶图案以形成三阶堆叠掩模的第二阶段图案。步骤440可包括在涂覆第一光刻胶膜之后的软烘(SB)、在显影之前的曝光后烘焙(PEB)和/或在显影之后的显影后烘焙(PDB)。步骤440还包括在蚀刻工艺之后剥离第一光刻胶膜以及下一步骤清洗表面。方法400进行至步骤442，形成三阶堆叠掩模的第三阶段图案。步骤442包括通过旋涂工艺在第二阶段图案的上方沉积第三光刻胶膜、通过掩模写入器曝光第三光刻胶膜、显影曝光的第三光刻胶膜以形成第三光刻胶图案以及蚀刻第三光刻胶图案以形成三阶堆叠掩模的第三阶段图案。步骤442可包括在涂覆第一光刻胶膜之后的软烘(SB)、在显影之前的曝光后烘焙(PEB)和/或在显影之后的显影后烘焙(PDB)。步骤442还包括在蚀刻工艺之后剥离第一光刻胶膜以及下一步骤清洗表面。方法400进行至步骤444，检查形成的掩模。步骤444可包括如果发现缺陷则修复掩模。在一个实施例中，可在步骤440之前和/或在步骤440之后执行步骤444。在最终检查之后，方法400进行至步骤446，结束制造三阶堆叠掩模。可在方法400之前、期间和之后提供附加步骤，并且对于方法400的附加实施例，可以替换、去除或移动所述一些步骤。
在涉及方法400的前述讨论中，通过物理汽相沉积(PVD)工艺(诸如蒸发和DC磁控溅射)、喷镀工艺(诸如无电极喷镀或电镀)、化学汽相沉积(CVD)工艺(诸如常压化学CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)或高密度等离子体CVD(HDP CVD))、离子束沉积、旋涂、金属有机化合物分解(MOD)、原子层沉积(ALD)和/或本领域公知的其它方法沉积诸如吸收层、间隔层和顶涂层的各个层。在本实施例中，蚀刻工艺可包括干(等离子体)蚀刻、湿蚀刻和/或其它蚀刻方法。例如，干蚀刻工艺可使用含氧气体、含氟气体(例如，CF4、SF6、CH2F2、CHF3和/或C2F6)、含氯气体(例如，C12、CHCl3、CCl4和/或BCl3)、含溴气体(例如，HBr和/或CHBR3)、含碘气体、其它合适气体和/或等离子体、和/或它们的组合。
现参照图5至图10，根据本发明一个或多个实施例示出了使用方法400形成堆叠掩模200的截面图。如图5所示，第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方，第一间隔层216沉积在第一吸收层214的上方并且第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。在一些实施例中，LTEM衬底212可包括熔融硅、熔融石英、氟化钙(CaF2)、碳化硅、氧化硅-氧化钛合金和/或其它合适的LTEM。在一个实施例中，第一吸收层214或第二吸收层218可包括铬及其化合物，诸如CrN、CrON和CrO；在另一个实施例中，第一吸收层214或第二吸收层218可包括钼及其化合物，诸如MoSi、MoSiN和MoSiON；以及在其他实施例中，第一吸收层214或第二吸收层218可包括钽及其化合物，诸如TaN、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN和TaZr。在一些实施例中，第一间隔层216可包括不透明或者透明材料。不透明材料可包括：基于MoSi的化合物，诸如MoSi、MoSiON和MoSiN；硅和硅化合物；以及钽及其化合物。透明材料可包括氧化硅以及掺锆、钡、镧、铝、钠、磷、硫、硒和/或碲的氧化硅。
继续本文示出的实施例，第一光刻胶膜242涂覆在第二吸收层218上。如图6所示，在曝光、显影以及蚀刻工艺之后，图案化的第二吸收层218形成在第一间隔层216的上方。在剥离第一光刻胶膜242后，通过将图案化的第二吸收层218用作硬掩模来应用蚀刻工艺从而如图7所示形成堆叠掩模200(二阶堆叠掩模)的第一阶段图案。如图8所示，将第二光刻胶膜244应用于掩模200的第一阶段图案。如图9所示，在曝光和显影之后，形成图案化的第二光刻胶模。如图10所示，在蚀刻、剥离和清洗之后，使用方法400形成掩模200。
现在参照图11，根据一个或多个实施例示出了堆叠掩模250的截面图。堆叠掩模250包括两个阶段图案。可通过图4所示的方法400制造堆叠掩模250。堆叠掩模250与图10所示的堆叠掩模200相似。堆叠掩模250包括低热膨胀材料(LTEM)衬底212、第一吸收层214、间隔层216、第二吸收层218、第一顶涂层252以及第二顶涂层254。除了吸收层和间隔层以外，为了各种目的(诸如抗反射、保护吸收层或差别蚀刻终止)在吸收层的上方沉积顶涂层。
如图11所示，第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方。第一顶涂层252沉积在第一吸收层214的上方。第一间隔层216沉积在第一顶涂层252的上方。第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。第二顶涂层254沉积在第二吸收层218的上方。在一些实施例中，第一顶涂层252或第二顶涂层254可包括基于Cr的化合物、基于Ta的化合物以及基于Si的化合物。基于Cr的化合物包括CrN、CrON或CrO。基于Ta的化合物可包括TaO或TaON。基于Si的化合物包括SiO、SiO2、SiN或SiON。
现在参照图12至图17，根据一个或多个实施例示出了使用方法400形成堆叠掩模270的截面图。如图12所示，第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方，蚀刻终止层272沉积在第一吸收层214的上方，第一间隔层216沉积在蚀刻终止层272的上方，第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。在沉积之后，在第二吸收层218上沉积第一光刻胶膜242。如图13所示，在曝光、显影和蚀刻工艺之后，图案化的第二吸收层218形成在第一间隔层216上。在剥离第一光刻胶膜242后，通过将图案化的第二吸收层218用作硬掩模来应用蚀刻工艺从而如图14所示形成堆叠掩模270(二阶堆叠掩模)的第一阶段图案。如图15所示，将第二光刻胶膜244应用于掩模270的第一阶段图案。如图16所示，在曝光和显影之后，形成图案化的第二光刻胶模244。如图17所示，在蚀刻、剥离和清洗之后，使用方法400形成掩模270。
在一些实施例中，在第一吸收层214和第一间隔层216之间增加蚀刻终止层272以利于差别蚀刻。在去除吸收层/间隔层的蚀刻环境中，蚀刻终止层272具有非常低的蚀刻速率。在不同的蚀刻环境中，蚀刻终止层272不同。当将CHF3、CF4和/或SF6用作蚀刻气体来蚀刻吸收层MoSi、MoSiN、MoSiON、TaN、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN或TaZr时，蚀刻终止材料是Cr、CrN、CrO、CrON、Ta、TaN和/或TaBN。可以用C12蚀刻气体去除这些蚀刻终止材料。当将C12用作蚀刻气体用于吸收层Cr、CrN、CrO、CrON、Ta、TaN或TaBN时，蚀刻终止材料是MoSi、MoSiN、MoSiON、TaN、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN和/或TaZr。可以用CHF3、CF4和/或SF6来去除这些蚀刻终止材料。当将CHF3、CF4和/或SF6用作蚀刻气体用于吸收层MoSi、MoSiN、MoSiON、TaN、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN和/或TaZr时，蚀刻终止材料是Cr、CrN、CrO、CrON、Ta、TaN或TaBN。
现在参照图18至图23，根据一个或多个实施例示出了使用方法400形成堆叠掩模300(三阶堆叠掩模)的截面图。如图18所示，第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方，第一间隔层216沉积在第一吸收层214的上方，第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方，第二间隔层306沉积在第二吸收层218的上方，以及第三吸收层308沉积在第二间隔层306的上方。与图10所示的堆叠掩模200相比，在掩模300中的第二吸收层218的上方增加第二间隔层306以及沉积在第二间隔层306上的第三吸收层308。在一些实施例中，用于掩模200中的吸收层和间隔层的材料还可分别用于掩模300中的吸收层和间隔层。
如图18所示，在第三吸收层308上应用第一光刻胶膜242以在涂覆、曝光以及显影工艺之后形成图案化的第一光刻胶膜242。在蚀刻、剥离和清洗工艺之后，如图19所示形成掩模300的第一阶段图案。如图20所示，在掩模300的第一阶段图案的上方应用第二光刻胶膜244以在涂覆、曝光以及显影工艺之后形成图案化的第二光刻胶膜244。在蚀刻、剥离和清洗工艺之后，如图21所示形成掩模300的第二阶段图案。如图22所示，在掩模300的第二阶段图案的上方应用第三光刻胶膜246以在涂覆、曝光以及显影工艺之后形成图案化的第三光刻胶膜246。在蚀刻、剥离和清洗工艺之后，如图23所示形成掩模300的第三阶段图案。在一些实施例中，蚀刻终止层可使用方法400形成堆叠掩模300。
现在参照图24，根据一个或多个实施例示出了通过方法400制造的堆叠掩模350的截面图。堆叠掩模350与堆叠掩模300相似。堆叠掩模350包括低热膨胀材料(LTEM)衬底212、第一吸收层214、第一间隔层216、第二吸收层218、第二间隔层306、第三吸收层308、第一顶涂层352、第二顶涂层354和第三顶涂层356。除了吸收层和间隔层以外，为了各个目的(诸如抗反射、保护吸收层或差别蚀刻终止)在吸收层的上方增加顶涂层。用于堆叠掩模300的顶涂层的材料也可用于掩模350的顶涂层。
如图24所示，第一吸收层214沉积在LTEM衬底212的上方。第一顶涂层352沉积在第一吸收层214的上方。第一间隔层216沉积在第一顶涂层352的上方。第二吸收层218沉积在第一间隔层216的上方。第二顶涂层354沉积在第二吸收层218的上方。第二间隔层306沉积在第二顶涂层354的上方。第三吸收层308沉积在第二间隔层306的上方。第三顶涂层356沉积在第三吸收层308的上方。
因此，本文公开的实施例描述了一种掩模。该掩模包括：低热膨胀材料(LTEM)衬底、至少两个吸收层以及分离这两个吸收层的间隔层。第一吸收层沉积在LTEM衬底的上方。该掩模进一步包括吸收层上方的顶涂层。间隔层的厚度约等于晶圆衬底上的构形部件的高度乘以物镜的缩倍的平方。吸收层包括阶段图案。LTEM衬底包括熔融硅、熔融石英、氟化钙(CaF2)、碳化硅或者氧化硅-氧化钛合金。吸收层包括铬、铬化合物、钼、钼化合物、钽或钽化合物。间隔层包括基于MoSi的化合物、基于Si的化合物、基于Ta的化合物、氧化硅或者掺锆、钡、镧、铝、钠、磷、硫、硒或碲的氧化硅。顶涂层包括铬、铬化合物、钼、钼化合物、钽或钽化合物。
本发明还描述了制造掩模的方法。该方法包括：接收低热膨胀材料(LTEM)衬底、在LTEM衬底的上方沉积第一吸收层、在第一吸收层的上方沉积第一间隔层、在第一间隔层的上方沉积第二吸收层以及形成掩模的阶段吸收层图案。该方法进一步包括在第二吸收层的上方沉积第二间隔层。该方法进一步包括在第二间隔层的上方沉积第三吸收层。该方法进一步包括在吸收层的上方沉积顶涂层。形成阶段吸收层图案包括：在LTEM衬底上涂覆光刻胶膜、曝光光刻胶膜、显影曝光的光刻胶膜以在LTEM衬底上形成光刻胶图案以及蚀刻具有光刻胶图案的LTEM衬底以在LTEM衬底上形成阶段图案。曝光光刻胶膜包括使用掩模写入器将图案写至光刻胶膜。形成阶段图案包括执行形成阶段图案至少两次以形成第一阶段图案和第二阶段图案。该方法进一步包括使第二阶段图案与第一阶段图案对准。该方法进一步包括使用掩模检查工具检查阶段图案的缺陷。该方法进一步包括修复缺陷。
前述事项概述了若干实施例的特征，使得本领技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为用于设计或修改用于执行与文中所述实施例相同目的和/或实现相同优点的其它工艺和结构的基础。本领域的技术人员还应该意识到，这种等效结构不背离本发明的精神和范围，并且可以进行各种改变、替换和变更而不背离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种光学光刻系统，包括：
晶圆衬底；
掩模；
物镜，位于所述晶圆衬底和所述掩模之间；
其中，所述掩模包括：
低热膨胀材料(LTEM)衬底；
至少两个吸收层，其中第一吸收层沉积在所述低热膨胀材料衬底的上方；以及
间隔层，分离这两个吸收层，其中，所述间隔层的厚度等于所述晶圆衬底上的构形部件的高度乘以所述物镜的缩倍的平方。
2.根据权利要求1所述的光学光刻系统，进一步包括位于所述吸收层上方的顶涂层。
3.根据权利要求1所述的光学光刻系统，其中，所述吸收层包括阶段图案。
4.根据权利要求1所述的光学光刻系统，其中，所述低热膨胀材料衬底包括熔融硅、熔融石英、氟化钙(CaF2)、碳化硅或者氧化硅-氧化钛合金。
5.根据权利要求1所述的光学光刻系统，其中，所述吸收层包括Cr、CrN、CrO、CrON、Mo、MoSi、MoSiN、MoSiON、Ta、TaON、TaB、TaBN、TaHfN、TaHf、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZrN或TaZr。
6.根据权利要求1所述的光学光刻系统，其中，所述间隔层包括基于MoSi的化合物、基于Si的化合物、基于Ta的化合物、氧化硅或者掺锆、钡、镧、铝、钠、磷、硫、硒或碲的氧化硅。
7.根据权利要求2所述的光学光刻系统，其中，所述顶涂层包括CrN、CrON、CrO、TaO、TaON、SiO、SiO2、SiN或SiON。
8.一种光学光刻系统，包括：
晶圆衬底；
堆叠掩模；
物镜，位于所述晶圆衬底和所述堆叠掩模之间；
其中，所述堆叠掩模包括：
低热膨胀材料(LTEM)衬底；
至少两个吸收层，包括第一吸收层和第二吸收层，所述第一吸收层沉积在所述低热膨胀材料衬底的上方；以及
间隔层，分离这两个吸收层，所述间隔层的厚度等于所述晶圆衬底上的构形部件的高度乘以所述物镜的缩倍的平方。
9.根据权利要求8所述的光学光刻系统，进一步包括位于所述第一吸收层、所述第二吸收层或者两者上方的顶涂层。
10.一种制造光学光刻系统的掩模的方法，所述方法包括：
接收低热膨胀材料(LTEM)衬底；
在所述低热膨胀材料衬底的上方沉积第一吸收层；
在所述第一吸收层的上方沉积第一间隔层；
在所述第一间隔层的上方沉积第二吸收层；以及
形成所述掩模的阶段吸收层图案；
其中，所述光学光刻系统包括晶圆衬底、所述掩模以及位于所述晶圆衬底和所述掩模之间的物镜，所述第一间隔层的厚度等于所述晶圆衬底上的构形部件的高度乘以所述物镜的缩倍的平方。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述第二吸收层的上方沉积第二间隔层。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述第二吸收层的上方沉积第三吸收层。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述第一吸收层、所述第二吸收层或者两者上方沉积顶涂层。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述阶段吸收层图案包括在所述低热膨胀材料衬底上涂覆光刻胶膜、曝光所述光刻胶膜、显影曝光的光刻胶膜以在所述低热膨胀材料衬底上形成光刻胶图案、以及蚀刻具有所述光刻胶图案的所述低热膨胀材料衬底以在所述低热膨胀材料衬底上形成阶段吸收层图案。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，曝光所述光刻胶膜包括使用掩模写入器将所述光刻胶图案写至所述光刻胶膜。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述阶段吸收层图案包括形成第一阶段图案和第二阶段图案。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括使所述第二阶段图案与所述第一阶段图案对准。
18.根据权利要求10所述的方法，进一步包括使用掩模检查工具检查所述阶段吸收层图案的缺陷，其中，检查所述阶段吸收层图案包括修复缺陷。
19.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：使用所述掩模在晶圆衬底上形成光刻胶图案。
CN201310132002.1A 2012-12-20 2013-04-16 堆叠掩模 Active CN103885284B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/722,646 US8906583B2 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Stacked mask
US13/722,646 2012-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103885284A CN103885284A (zh) 2014-06-25
CN103885284B true CN103885284B (zh) 2018-01-05

Family

ID=50954245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310132002.1A Active CN103885284B (zh) 2012-12-20 2013-04-16 堆叠掩模

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8906583B2 (zh)
KR (1) KR101539499B1 (zh)
CN (1) CN103885284B (zh)
TW (1) TWI495950B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102286886B1 (ko) * 2014-11-18 2021-08-09 삼성디스플레이 주식회사 포토 마스크 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6969569B2 (en) * 1999-04-16 2005-11-29 Applied Materials, Inc. Method of extending the stability of a photoresist during direct writing of an image
US6727047B2 (en) * 1999-04-16 2004-04-27 Applied Materials, Inc. Method of extending the stability of a photoresist during direct writing of an image upon the photoresist
KR100620652B1 (ko) * 2000-06-23 2006-09-13 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법
US6852454B2 (en) * 2002-06-18 2005-02-08 Freescale Semiconductor, Inc. Multi-tiered lithographic template and method of formation and use
JP5541159B2 (ja) * 2008-07-14 2014-07-09 旭硝子株式会社 Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランク、および、ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスク
US20110159411A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Bennett Olson Phase-shift photomask and patterning method
JP5653888B2 (ja) * 2010-12-17 2015-01-14 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
JP5648558B2 (ja) * 2011-03-30 2015-01-07 凸版印刷株式会社 反射型マスクブランク、及び反射型マスクブランクの製造方法
US8679706B2 (en) * 2012-07-30 2014-03-25 Intel Corporation Photomask processing techniques

Also Published As

Publication number Publication date
TWI495950B (zh) 2015-08-11
KR101539499B1 (ko) 2015-07-24
CN103885284A (zh) 2014-06-25
US8906583B2 (en) 2014-12-09
TW201426164A (zh) 2014-07-01
KR20140080402A (ko) 2014-06-30
US20140178804A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9869928B2 (en) Extreme ultraviolet light (EUV) photomasks, and fabrication methods thereof
US9588419B2 (en) Extreme ultraviolet light (EUV) photomasks and fabrication methods thereof
US8764995B2 (en) Extreme ultraviolet light (EUV) photomasks, and fabrication methods thereof
US9213232B2 (en) Reflective mask and method of making same
US8679707B2 (en) Method of fabricating a lithography mask
US12001132B2 (en) Protection layer on low thermal expansion material (LTEM) substrate of extreme ultraviolet (EUV) mask
US11740547B2 (en) Method of manufacturing extreme ultraviolet mask with reduced wafer neighboring effect
TW200804969A (en) Photomask blank
JP2022009220A (ja) 反射型マスクブランク、反射型マスクの製造方法、及び半導体装置の製造方法
US9651857B2 (en) Mask and method for forming the same
US7371484B2 (en) Photomask blank and method of fabricating a photomask from the same
TWI526775B (zh) 空白光罩及光罩之製造方法
CN104049455B (zh) 极紫外光（euv）光掩模及其制造方法
US10685846B2 (en) Semiconductor integrated circuit fabrication with pattern-reversing process
EP1518150B1 (en) Method of reticle fabrication using an amorphous carbon layer
US20240069431A1 (en) Method of manufacturing photo masks
CN103885284B (zh) 堆叠掩模
US11971653B2 (en) Photomask blank, method for producing photomask, and photomask
US20240053669A1 (en) Euv photo masks and manufacturing method thereof
KR20240031182A (ko) 포토 마스크를 제조하는 방법
US20100304278A1 (en) Method for Fabricating a Phase Shift Mask Using a Binary Blank

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant