CN107102511B - 相移式光掩模及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种相移式光掩模及其制造方法。相移式光掩模包括基板、相移层与透明层。相移层设置于基板上，且具有开口。透明层设置于开口中。上述相移式光掩模可具有较大的聚焦深度宽容度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光掩模及其制造方法，且特别是涉及一种相移式光掩模及其制造方法。
背景技术
在半导体制作工艺中，光刻技术扮演着举足轻重的角色，无论是在蚀刻、掺杂等制作工艺都需通过光刻制作工艺来达成。然而，在光刻制作工艺中，曝光的分辨率(resolution)是光刻品质的重要指标。相移式光掩模(phase shift mask，PSM)的光刻技术，即是为了获得较佳的分辨率而发展出的一种技术。
即使在使用相移式光掩模的情况下，由于孤立区(isolation region)中的图案较为疏松，所以容易产生聚焦深度宽容度(DOF window)不足的问题，进而导致图案转移能力不佳。因此，业界发展出一种具有次解析辅助图案(sub-resolution assistant feature，SRAF)的相移式光掩模来解决聚焦深度宽容度不足的问题。
然而，由于次解析辅助图案的设计受到空间的限制，因此并非光掩模上的任意图案都可以加上次解析辅助图案来增加聚焦深度宽容度。此外，次解析辅助图案也存在会产生侧叶(side lobe)的问题。
因此，如何进行一步地提升相移式光掩模的聚焦深度宽容度仍是目前业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种相移式光掩模，其可具有较大的聚焦深度宽容度。
本发明提供一种相移式光掩模的制造方法，其所制作出的相移式光掩模可具有较佳的图案转移能力。
本发明提出一种相移式光掩模，包括基板、相移层与透明层。相移层设置于基板上，且具有开口。透明层设置于开口中。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，相移层的材料例如是金属硅化物、金属氟化物、金属硅氧化物、金属硅氮化物、金属硅氮氧化物、金属硅碳氧化物、金属硅碳氮化物、金属硅碳氮氧化物、合金薄层、金属薄层或其组合。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，透明层的消光系数例如是0。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，透明层的折射率例如是大于1。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，透明层例如是具有平坦的表面。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，透明层的高度可高于、等于或低于相移层的高度。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，透明层的材料例如是交联材料或二氧化硅。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，交联材料例如是混合有机硅氧烷聚合物(hybrid organic siloxane polymer，HOSP)、甲基硅倍半氧化物(methylsilsesquioxane，MSQ)或氢硅倍半氧化物(hydrogen silsesquioxane，HSQ)。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模中，可用于形成孤立区(isolation region)中的图案。
本发明提出一种相移式光掩模的制造方法，包括下列步骤。在基板上形成相移层，其中相移层具有开口。在开口中形成透明层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，透明层的消光系数例如是0。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，透明层的折射率例如是大于1。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，透明层的形成方法包括下列步骤。在相移层上形成透明材料层，且透明材料层填入开口中。对位于开口的区域内的透明材料层进行局部照射制作工艺，使得位于开口的区域内的透明材料层的交联程度大于位于开口的区域外的透明材料层的交联程度。通过显影制作工艺移除未进行局部照射制作工艺的透明材料层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，未进行局部照射制作工艺的透明材料层的成份中的键结结构例如是笼状结构，且进行局部照射制作工艺的透明材料层的成份中的键结结构例如是网状结构。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，局部照射制作工艺例如是电子束照射制作工艺。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，透明层的形成方法包括下列步骤。在相移层上形成透明材料层，且透明材料层填入开口中。在开口上方的透明材料层上形成图案化光致抗蚀剂层。移除未被图案化光致抗蚀剂层所覆盖的透明材料层。移除图案化光致抗蚀剂层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，还包括在形成图案化光致抗蚀剂层之前，对透明材料层进行平坦化制作工艺。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，平坦化制作工艺例如是化学机械研磨制作工艺。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，在用以形成图案化光致抗蚀剂层的光刻制作工艺中，所进行的曝光制作工艺例如是局部照射制作工艺。
依照本发明的一实施例所述，在上述的相移式光掩模的制造方法中，局部照射制作工艺例如是电子束照射制作工艺。
基于上述，在本发明所提出的相移式光掩模及其制造方法中，由于透明层设置于相移层的开口中，且透明层可降低曝光光线的衰减幅度，因此相移式光掩模可具有较大的聚焦深度宽容度，进而可具有较佳的图案转移能力。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的相移式光掩模的剖视图；
图2A至图2C为图1的相移式光掩模的制造流程剖视图；
图3A至图3D为图1的相移式光掩模的另一种制造流程剖视图。
符号说明
100：相移式光掩模
102：基板
104：相移层
106：透明层
106a、106b、106c：透明材料层
108：开口
110：图案化光致抗蚀剂层
具体实施方式
图1为本发明一实施例的相移式光掩模的剖视图。
请参照图1，相移式光掩模100包括基板102、相移层104与透明层106。基板102例如是透明基板。基板102的材料例如是石英。相移式光掩模100可用于形成孤立区中的图案。相较于密集区(dense region)，孤立区中的图案较为疏松。
相移层104设置于基板102上，且具有开口108。开口108的图案例如是后续制作工艺中用以形成孤立区中的接触窗开口(contact hole)的图案。开口108可暴露出基板102。相移层104的材料例如是金属硅化物、金属氟化物、金属硅氧化物、金属硅氮化物、金属硅氮氧化物、金属硅碳氧化物、金属硅碳氮化物、金属硅碳氮氧化物、合金薄层、金属薄层或其组合。相移层412的透光率例如是4％至20％。在此实施例中，相移层104的材料是以硅化钼为例且相移层104的透光率是以6％为例来进行说明。
透明层106设置于开口108中。透明层106可降低曝光光线的衰减幅度，以提高相移式光掩模100的聚焦深度宽容度。透明层106的消光系数例如是0(亦即，透光率为100％)。透明层106的折射率例如是大于1。透明层106例如是具有平坦的表面，以使得透明层106具有更佳的光学特性。透明层106的高度可高于、等于或低于相移层104的高度。在此实施例中，透明层106的高度是以高于相移层104的高度为例来进行说明。透明层106的材料例如是交联材料或二氧化硅等透明材料。交联材料例如是混合有机硅氧烷聚合物(HOSP)、甲基硅倍半氧化物(MSQ)或氢硅倍半氧化物(HSQ)。
基于上述实施例可知，在相移式光掩模100中，由于透明层106设置于相移层104的开口108中，且透明层106可降低曝光光线的衰减幅度，因此相移式光掩模100可具有较大的聚焦深度宽容度，进而可具有较佳的图案转移能力。
接着，以图2A至图2C的实施例以及图3A至图3D的实施例为例来说明相移式光掩模100的制造方法，但相移式光掩模100的制造方法并不以此为限。
图2A至图2C为图1的相移式光掩模的制造流程剖视图。
请参照图2A，在基板102上形成相移层104，其中相移层104具有开口108。相移层104的材料与透光率已于图1的实施例中进行详尽地说明，故于此不再赘述。相移层104的形成方法例如是化学气相沉积法或物理气相沉积法。开口108的形成方法例如是对相移层104进行图案化制作工艺。
在相移层104上形成透明材料层106a，且透明材料层106a填入开口108中。在此实施例中，透明材料层106a的材料是以交联材料为例来进行说明。交联材料例如是混合有机硅氧烷聚合物(HOSP)、甲基硅倍半氧化物(MSQ)或氢硅倍半氧化物(HSQ)。透明材料层106a的形成方法例如是旋转涂布法。
请参照图2B，对位于开口108的区域内的透明材料层106a进行局部照射制作工艺，而形成透明材料层106b。通过局部照射制作工艺，可使得位于开口108的区域内的透明材料层106b的交联程度大于位于开口108的区域外的透明材料层106a的交联程度。局部照射制作工艺例如是电子束照射制作工艺。
在此实施例中，透明材料层106a的成份中的键结结构是以笼状结构为例来进行说明。在此情况下，在进行局部照射制作工艺之后，未进行局部照射制作工艺的透明材料层106a的成份中的键结结构例如是笼状结构，且进行局部照射制作工艺的透明材料层106b的成份中的键结结构例如是网状结构。
请参照图2C，通过显影制作工艺移除未进行局部照射制作工艺的透明材料层106a，而通过透明材料层106b在开口108中形成透明层106，以制作出相移式光掩模100。透明层106的消光系数例如是0。透明层106的折射率例如是大于1。
详言之，在进行显影制作工艺的过程中，可通过显影剂移除交联程度较低的透明材料层106a，而留下交联程度较高的透明材料层106b。此外，显影制作工艺所使用的显影剂会因透明材料层106a的材料而有所不同。举例来说，当透明材料层106a的材料为混合有机硅氧烷聚合物(HOSP)时，可选择乙酸丙酯(propyl acetate)作为显影剂。当透明材料层106a的材料为甲基硅倍半氧化物(MSQ)时，可选择酒精作为显影剂。当透明材料层106a的材料为氢硅倍半氧化物(HSQ)时，可选择氢氧化四甲基铵(TMAH)作为显影剂。
基于上述实施例可知，通过上述方法可简易地制作出相移式光掩模100，且通过将透明层106设置于相移层104的开口108中，能降低曝光光线的衰减幅度，因此可使得相移式光掩模100具有较大的聚焦深度宽容度，进而可具有较佳的图案转移能力。
图3A至图3D为图1的相移式光掩模的另一种制造流程剖视图。
请参照图3A，在基板102上形成相移层104，其中相移层104具有开口108。相移层104的材料与透光率已于图1的实施例中进行详尽地说明，故于此不再赘述。相移层104的形成方法例如是化学气相沉积法或物理气相沉积法。开口108的形成方法例如是对相移层104进行图案化制作工艺。
在相移层104上形成透明材料层106c，且透明材料层106c填入开口108中。透明材料层106c的材料例如是二氧化硅等透明材料。透明材料层106c的形成方法例如是化学气相沉积法或旋转涂布法。在此实施例中，透明材料层106c的材料是以二氧化硅为例且形成方法是以化学气相沉积法为例来进行说明。
请参照图3B，可选择性地对透明材料层106c进行平坦化制作工艺，由此可使得透明材料层106c具有平坦的表面。平坦化制作工艺例如是化学机械研磨制作工艺。
请参照图3C，在开口108上方的透明材料层106c上形成图案化光致抗蚀剂层110。图案化光致抗蚀剂层110的材料可为正光致抗蚀剂材料或负光致抗蚀剂材料。图案化光致抗蚀剂层110例如是通过进行光刻制作工艺而形成。在用以形成图案化光致抗蚀剂层的光刻制作工艺中，所进行的曝光制作工艺例如是局部照射制作工艺。局部照射制作工艺例如是电子束照射制作工艺。此外，所属技术领域具有通常知识者可基于光致抗蚀剂材料的选择(如，正光致抗蚀剂材料或负光致抗蚀剂材料)，而对应调整局部照射制作工艺所照射的区域，故于此不再赘述。
请参照图3D，移除未被图案化光致抗蚀剂层110所覆盖的透明材料层106c，而在开口108中形成透明层106。透明层106的消光系数例如是0。透明层106的折射率例如是大于1。未被图案化光致抗蚀剂层110所覆盖的透明材料层106c的移除方法例如是干式蚀刻法。
移除图案化光致抗蚀剂层110，以制作出相移式光掩模100。图案化光致抗蚀剂层110的移除方法例如是干式去光致抗蚀剂法或湿式去光致抗蚀剂法。
基于上述实施例可知，通过上述方法可简易地制作出相移式光掩模100，且通过将透明层106设置于相移层104的开口108中，能降低曝光光线的衰减幅度，因此可使得相移式光掩模100具有较大的聚焦深度宽容度，进而可具有较佳的图案转移能力。
综上所述，在上述实施例所提出的相移式光掩模及其制造方法中，可通过设置于相移层的开口中的透明层来降低曝光光线的衰减幅度，以提高相移式光掩模的聚焦深度宽容度，进而可提升图案转移能力。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (8)
1.一种相移式光掩模，包括：
基板；
相移层，设置于该基板上，且具有一开口；以及
透明层，仅设置于该开口中，该透明层的消光系数为0且形成该透明层的材料包括一交联材料，该交联材料包括混合有机硅氧烷聚合物、甲基硅倍半氧化物或氢硅倍半氧化物，
其中形成该透明层的材料通过局部照射、显影制作工艺形成透明层，局部照射制作工艺使得位于开口的区域内的该材料的交联程度大于开口的区域外的该材料的交联程度，通过显影制备工艺移除未被局部照射制作工艺的该材料。
2.如权利要求1所述的相移式光掩模，其中该相移层的材料包括金属硅化物、金属氟化物、金属硅氧化物、金属硅氮化物、金属硅氮氧化物、金属硅碳氧化物、金属硅碳氮化物、金属硅碳氮氧化物、合金薄层、金属薄层或其组合。
3.如权利要求1所述的相移式光掩模，其中该透明层的折射率大于1。
4.如权利要求1所述的相移式光掩模，其中该透明层具有平坦的表面。
5.如权利要求1所述的相移式光掩模，其中该透明层的高度高于、等于或低于该相移层的高度。
6.如权利要求1所述的相移式光掩模，其用于形成孤立区中的图案。
7.一种相移式光掩模的制造方法，包括：
在一基板上形成一相移层，其中该相移层具有一开口；以及
仅在该开口中形成一透明层，其中该透明层的消光系数为0且该透明层的形成方法包括：
在该相移层上形成一透明材料层，且该透明材料层填入该开口中，其中该透明材料层包括一交联材料，该交联材料包括混合有机硅氧烷聚合物、甲基硅倍半氧化物或氢硅倍半氧化物；
对位于该开口的区域内的该透明材料层进行一局部照射制作工艺，使得位于该开口的区域内的该透明材料层的交联程度大于位于该开口的区域外的该透明材料层的交联程度；以及
通过显影制作工艺移除未进行该局部照射制作工艺的该透明材料层，
其中未进行该局部照射制作工艺的该透明材料层的成份中的键结结构为笼状结构，且进行该局部照射制作工艺的该透明材料层的成份中的键结结构为网状结构，该局部照射制作工艺包括电子束照射制作工艺。
8.如权利要求7所述的相移式光掩模的制造方法，其中该透明层的折射率大于1。
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