CN1658068A - 光刻制程、掩膜版及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻制程、掩膜版及其制造方法，该掩膜版可用于光刻制程。其中，掩膜版包括一个透明基板和一个形成有至少一个开口的吸收层。此外，掩膜版还包括一个波长缩短材料层，设置于开口之中。该波长缩短材料层的厚度大约介于吸收层厚度至光刻制程所用光线的波长的10倍之间。此外，掩膜版还可以包括一个减反射涂布层。本发明提供的掩膜版，可以在开口尺寸保持不变的同时降低光的衍射作用，从而提高成像的分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路技术，特别是涉及一种掩膜版及其制造方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业经过快速发展，IC材料和设计在技术上的进展，使得IC进入了新的时代，而每个时代都具有比前一时代更小、更复杂的电路。然而，这样的进展使得IC制程与制造的复杂度随之增加，为了使这些进展得以实现，有必要在IC制程与制造技术上寻求进一步的发展。
例如，在集成电路的革新过程中，当特征尺寸(即可以使用制程得到的最小元件或线宽)降低时，有效密度(即每个晶片面积包括的互连装置的数量)通常会提高。这种尺寸缩减的过程通常会增加制造效率并降低有效成本，但是制造过程必须配合技术改良。例如，许多制程需要在光刻过程采用掩膜版以形成图形。该图形包括用来转移在半导体晶圆所设计的电路图形。然而，逐渐变小的图形被用于光刻制程，所以掩膜版通常需要逐渐变高的分辨率。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种掩膜版，用于光刻制程中照射特定波长的光线，从而形成图形。
为了实现上述目的，本发明提供一种掩膜版，用于光刻制程中照射特定波长的光线以形成一个图形，所述掩膜版包括：一个透明基板；一个吸收层，紧邻于所述透明基板，所述吸收层形成有至少一个开口；以及一个波长缩短材料层，设置于所述开口之中，其中所述波长缩短材料层与所述吸收层形成一个大体上为平面的表面。
本发明所述的掩膜版，所述波长缩短材料层的厚度小于或大体等于所述光线特定波长的10倍。
本发明所述的掩膜版，所述波长缩短材料层的折射系数大于1，并且透光率约为10％。
本发明所述的掩膜版，所述波长缩短材料层包括透明的聚合物材料、光阻材料、透明的介电材料中的一种或其组合。
本发明所述的掩膜版，所述吸收层的透光率介于1％至100％之间，使能够调整穿透过所述吸收层的光线的相位，其中所述波长缩短材料层的折射系数大于1，并且透光率大于10％。
本发明所述的掩膜版，所述波长缩短材料层的折射系数与吸收层的折射系数不同。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，形成于所述波长缩短材料层的上方。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，形成于所述透明基板的上方。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述吸收层与所述波长缩短材料层之间。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述波长缩短材料层与所述透明基板之间。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述吸收层与所述透明基板之间。
本发明所述的掩膜版，所述掩膜版还包括至少一个具有渐变结构的减反射涂布层。
本发明的另一目的在于提供一种掩膜版制造方法，该掩膜版用于光刻制程中照射特定波长的光线，从而形成图形。
为了实现上述目的，本发明提供一种掩膜版的制造方法，所述掩膜版位于透明基板的上方，所述方法包括：形成一个吸收层，所述吸收层紧邻于所述透明基板；图形化所述吸收层，使所述吸收层之中形成至少一个开口；在所述吸收层的至少一个所述开口之中形成一个波长缩短材料层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，所述方法还包括在相对于所述波长缩短材料层的所述透明基板的另一侧形成一个减反射涂布层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，所述方法还包括在所述波长缩短材料层的上方形成至少一个减反射涂布层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，所述方法还包括在所述透明基板与所述波长缩短材料层之间形成一个减反射涂布层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，所述方法还包括在所述透明基板与所述吸收层之间形成一个减反射涂布层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，所述方法还包括在所述波长缩短材料层与所述吸收层之间形成一个减反射涂布层。
本发明所述的掩膜版的制造方法，形成所述波长缩短材料层的方法包括旋转涂布法、溅镀沉积法、化学气相沉积法、原子层沉积法或物理气相沉积法。
本发明所述的掩膜版的制造方法，形成所述波长缩短材料层的方法包括将所述波长缩短材料层的厚度控制为介于大体等于所述吸收层厚度与大体等于所述光线特定波长的10倍之间。
本发明所述的掩膜版的制造方法，形成所述波长缩短材料层的方法包括平坦化步骤。
本发明的另一目的在于提供一种光刻制程，该制程中使用的掩膜版可以照射特定波长的光线，从而形成图形。
为了实现上述目的，本发明提供一种光刻制程，所述光刻制程包括：将一个掩膜版定位于一个半导体形成物的上方，所述掩膜版包括一个大体透明的基板；一个吸收层，紧邻于所述大体透明的基板，所述吸收层形成有至少一个开口；以及一个高折射系数层，设置于所述吸收层的开口之中，在光刻制程中能够缩短穿透的光线的波长；将所述半导体形成物与所述掩膜版暴露于所述光线。
本发明提供的掩膜版具有波长缩短材料层，光刻制程所使用的光线在通过波长缩短材料层时，其波长会被缩短，从而在开口尺寸保持不变的同时降低了光的衍射作用，提高了成像的分辨率。此外，本发明提供的掩膜版还可以具有一个或多个减反射涂布层，用来减少漫射光，降低掩膜版不同层之间的折射，进而提高成像的分辨率。
附图说明
图1是第一实施例具有波长缩短介质的掩膜版的剖面图。
图2是形成图1所示掩膜版的示例方法的流程图。
图3a至图3c是利用图2所示方法形成图1所示掩膜版的制程剖面图。
图4是第二实施例具有波长缩短介质的掩膜版的剖面图。
图5是形成图4所示掩膜版的示例方法的流程图。
图6a至图6c是利用图5所示方法形成图4所示掩膜版的制程剖面图。
图7是第三实施例具有波长缩短介质的掩膜版的剖面图。
图8是形成图7所示掩膜版的示例方法的流程图。
图9a至图9c是利用图8所示方法形成图7所示掩膜版的制程剖面图。
具体实施方式
图1是第一实施例具有波长缩短介质的掩膜版100的剖面图。该掩膜版100包括一个透明基板102、一个吸收层104，以及一个波长缩短材料(wavelength-reducing material，WRM)106。该透明基板102可以使用熔融石英(fused SiO2)或是相对无缺陷的玻璃，例如硼硅玻璃或碱石灰(soda-lime)玻璃，也可以使用其它适合的材料。
吸收层104可以采用许多不同的制程来形成，其材料可以为沉积层，例如由铬氧化物与氧化铁构成的金属层，或者是由硅化钼(MoSi)、硅酸锆(ZrSiO2)及氮化硅(SiN)构成的无机层。吸收层104可以被图形化而形成一个或者多个开口108，使得光线可穿透此处而不被吸收层104吸收。在一些实施例中，吸收层104可以进一步包括减反射涂布层和/或其它层的多层结构。并且，这些层可以分多次形成，从而使吸收层104达到所需的组成。
吸收层104可以被调整到预定的透光率与相位移的量，使得吸收层104相位移到光线能透过该吸收层104的程度，从而改善图像分辨率。例如，当相位移调整到大约180度时，可以将吸收层104的透光率调整到大约介于3％至30％，该形态的掩膜版有时被称为衰减式相位移掩膜版。另一例子为，当相位移调整到大约180度时，可以将吸收层104的透光率调整得非常高(例如为95％)，该形态的掩膜版有时被称为无铬膜(chrome less)相位移掩膜版。
波长缩短材料106可以被填入上述吸收层104的一个或多个开口108。该波长缩短材料106的表面可以大体上与吸收层104的表面位于相同平面，但是也可以略微调整成为稍高于或者低于吸收层104的表面。两者的材料可以使用现有的平坦化技术，例如使用化学机械研磨(CMP)技术形成平面。波长缩短材料106的厚度可以低于或者相当于吸收层104的厚度(例如，假设波长缩短材料的表面对准吸收物的表面)，甚至当进行光刻制程时，厚度大约为穿透的光线波长的10倍。用于波长缩短材料106的物质可以依照所需的透明度以及所需的折射系数进行选择。波长缩短材料106的折射系数最好与上述吸收层104的折射系数不同。在该例子中，波长缩短材料兼具高透明度与高折射系数。构成示例的波长缩短材料包括光阻材料、聚合物材料以及介电材料。例如，上述材料包括聚酰亚胺(polyimide)、二氧化硅、铟锡氧化物(ITO)、聚乙烯醇(PVA)或是硅氧烷(silicone)。
当进行光刻制程时，将上述掩膜版100设置于半导体形成物的上方。通常，掩膜版100不会与上述半导体形成物接触。由于波长缩短材料106具有相对高的折射系数n，当进行光刻制程时，穿透波长缩短材料106的光线的波长，会因为上述系数n使光线在真空下的波长缩短。由于上述吸收层104中的开口108的物理尺寸保持相同，但是相对于光波长，通过上述系数n使得开口108的尺寸可能实质上被扩大，因此，可以减少光学衍射，而提高掩膜版100的图像形成在晶圆上的分辨率。
图2和图3a至图3c显示的是可以用来形成图1所示掩膜版100的方法150。方法150的起始步骤为步骤152，在上述透明基板102的上方形成吸收层104，如图3a所示。上述透明基板102可以预先清洗，或是使用本实施例的方法150未提及的制程处理过。吸收层104可以利用物理气相沉积法(PVD)或者化学气相沉积法(CVD)等制程来形成。上述物理气相沉积法包括蒸镀(evaporation)、溅镀(sputtering)，以及含有无电镀膜或是电镀等镀膜制程(plating)，而上述化学气相沉积法包括常压化学气相沉积法(APCVD)、低压化学气相沉积法(LPCVD)、等离子加强型化学气相沉积法(PECVD)，或是高密度等离子化学气相沉积法(HDPCVD)。在本实施例中，可以使用溅镀沉积法使上述吸收层104具有较佳的厚度均匀度、相对少的缺陷以及所需的粘合程度。如图1所示，吸收层104可以使用铬氧化物、氧化铁、硅化钼(MoSi)、硅酸锆(ZrSiO)以及氮化硅(SiN)。
在步骤154(图3b)之中，可以利用现有制程，例如光刻制程或电子束制程，图形化上述吸收层104，使其具有预设的开口108。例如，光刻制程可以包括下列步骤：光阻层经过旋转涂布、烘烤、在穿透掩膜版的光线下曝光、显影以及再烘烤。上述步骤会将掩膜版的图形转移到上述光阻层。接下来，可以利用湿刻蚀或是干刻蚀来刻蚀上述吸收层104的曝光区域，以将光阻层的图形转移到吸收层104。接着，可以利用湿剥除或是等离子灰化(ashing)来剥除上述光阻层。在本实施例中，经过图形化的光阻层具有如图3b所示的至少一个开口108。
如图2中的步骤156以及图3c所示，利用旋转涂布法(spin-on coating)、化学气相沉积法、原子层沉积法或是物理气相沉积法在上述吸收层104的开口108形成波长缩短材料106，可以视需要的厚度或者相对于吸收层104的表面的高度，使波长缩短材料106的表面大体上与吸收层104的表面位于相同平面，但是也可以通过微小调整使其表面的高度稍微高于或低于吸收层104的表面。此外，可以使用平坦化方法，例如化学机械研磨法，平坦化上述吸收层104与波长缩短材料106。在本实施例中，将波长缩短材料106的厚度大体上设定在介于吸收层104的厚度与光刻制程中穿透波长缩短材料106的光线波长的10倍之间。波长缩短材料106可以使用高透光率与高折射系数的材料，例如光阻材料、聚合物材料以及介电材料，例如聚酰亚胺(polyimide)、二氧化硅、铟锡氧化物(ITO)、聚乙烯醇(PVA)或是硅氧烷(silicone)等。
图4是第二实施例掩膜版200的剖面图。上述掩膜版200包括透明基板202、吸收层204、波长缩短材料206以及减反射涂布层(antireflection coating，ARC)。上述透明基板202、吸收层204以及波长缩短材料206与图1中的透明基板、吸收层以及波长缩短材料相同，在此不再赘述。
上述ARC层可以包括相对于吸收层204在透明基板202的底面的ARC层210、介于透明基板202与吸收层204之间的ARC层212、介于吸收层204与波长缩短材料206之间的ARC层214和/或在波长缩短材料206上方的ARC层216。当然，可以根据形成掩膜版200的特定顺序或特定制程的需要，不在图形化后的吸收层204的侧壁形成ARC层214。
位于界面的ARC层210、212、214、216可以降低由掩膜版导入的漫射光(stray light)，此界面包括介于透明基板202与吸收层204之间的界面(使用ARC层212)、介于透明基板202与波长缩短材料206之间的界面(使用ARC层212)、以及介于吸收层204与波长缩短材料206(使用ARC层214)。这些ARC层可能具有不同的功能，例如位于吸收层204上方的ARC层214可以消除由吸光层204的高折射率所造成的漫射光，而位于波长缩短材料206上方的ARC层216则可以降低介于波长缩短材料206的外表面与吸收层204之间多重折射。它也可以降低波长缩短材料206与外部空间之间的折射。位于透明基板202上方的ARC层212可以降低眩光回到光刻制程所使用的照射系统，而且也可以在透明基板202以及波长缩短材料206之间提供平稳的转换来消除折射系数的差异。
每个ARC层可以具有多层结构，此结构可以使每个ARC层具有不同的折射系数。例如，上述ARC可以具有渐变结构(graded structure)，其中每个ARC层的折射系数逐渐改变，从而与掩膜版200中邻近物质的折射系数一致。此ARC层可包括含有氢、碳或氧的有机物质；或是化合物材料，例如三氧化二铬(Cr2O3)、铟锡氧化物(ITO)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铝(Al2O3)、氮化钛(TiN)以及氧化锆(ZrO)；或是铝、银、金以及铟等的金属材料；或是结合上述各成份的物质。
图5和图6a至图6c，显示的是用来形成图4所示掩膜版200的方法250。方法250的起始步骤为步骤252，此步骤包括在透明基板202形成ARC层210，在透明基板202的另一面形成ARC层212，形成吸收层204，以及在吸收层204的上方形成ARC层214。
如前所述，吸收层204可以使用铬氧化物、氧化铁、硅化钼(MoSi)、硅酸锆(ZrSiO)以及氮化硅(SiN)。吸收层204可以利用化学气相沉积法、镀膜法或是物理气相沉积法等制程来形成。在本实施例中，可以用溅镀沉积法使上述吸收层204具有较佳的厚度均匀度、相对少的缺陷以及较佳的粘合度。
上述ARC层可以使用含有氢、碳或氧的有机物质；或是化合物材料，例如三氧化二铬(Cr2O3)、铟锡氧化物(ITO)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铝(Al2O3)、氮化钛(TiN)以及氧化锆(ZrO)；或是铝、银、金以及铟等金属材料；或是结合上述各成份的物质。形成ARC层的方法包括旋转涂布法、化学气相沉积法以及物理气相沉积法。
在步骤254之中，可以利用图2所示的方法150图形化吸收层204与ARC层214以形成预设的开口。利用与吸收层204相同的制程图形化ARC层214，但是可以使用不同的刻蚀剂。需要指出的是，ARC层214不覆盖吸收层204的侧壁(即开口208的侧壁)。在步骤256之中，形成波长缩短材料206，然后，在步骤258之中，在波长缩短材料206上方形成ARC层，其材料与制程可以与步骤252所使用的相同。
图7是第三实施例掩膜版300的剖面图。上述掩膜版300包括透明基板302、吸收层304、波长缩短材料306以及减反射涂布层(ARC)。上述透明基板302、吸收层304以及波长缩短材料306与前述相关材料相同，在此不再赘述。
上述ARC层可以包括相对于吸收层304在透明基板302的底面的ARC层310、介于透明基板302与吸收层304之间的ARC层312、介于吸收层304与波长缩短材料306之间的ARC层314和/或在波长缩短材料306上方的ARC层316。除了ARC层314覆盖在吸收层304的侧壁(开口308的侧壁)以外，上述ARC层与图4所示的ARC层相同。
图8和图9a至图9c显示的是用来形成图7所示掩膜版300的方法350。方法350的起始步骤为步骤352，此步骤包括在透明基板302形成ARC层310，在透明基板302的另一面形成ARC层312，形成吸收层304，以及在吸收层304的上方形成ARC层314。
在步骤354之中，如前述的方法图形化上述吸收层304以形成预设的开口。然后，在步骤356之中，形成ARC层314。由于上述ARC层314是在图形化吸收层304之后形成的，因此，ARC层314的外形会与吸收层304的形状相符，即形成所谓顺应性ARC层314，从而使ARC层314覆盖在吸收层304的侧壁(如图8b所示)。在步骤358之中，形成波长缩短材料306。然后，在步骤360之中，在波长缩短材料306上方形成ARC层316，其材料与制程可以与步骤352所述的相同。
虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但其并非用以限定本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力做出各种更改和补充，例如，可以使用减少或者增加一个或多个ARC层，也可以适度更改构成透明基板、吸收层、波长缩短材料或ARC层的材料及其制造方法。因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
100、200、300：掩膜版
102、202、302：透明基板
104、204、304：吸收层
106、206、306：波长缩短材料
108、208、308：开口
210、212、214、216：减反射涂布层
310、312、314、316：减反射涂布层
Claims (22)
1、一种掩膜版，用于光刻制程中照射特定波长的光线以形成一个图形，其特征在于所述掩膜版包括：
一个透明基板；
一个吸收层，紧邻于所述透明基板，所述吸收层形成有至少一个开口；以及
一个波长缩短材料层，设置于所述开口之中，其中所述波长缩短材料层与所述吸收层形成一个大体上为平面的表面。
2、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述波长缩短材料层的厚度小于或大体等于所述光线特定波长的10倍。
3、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述波长缩短材料层的折射系数大于1，并且透光率约为10％。
4、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述波长缩短材料层包括透明的聚合物材料、光阻材料、透明的介电材料中的一种或其组合。
5、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述吸收层的透光率介于1％至100％之间，使能够调整穿透过所述吸收层的光线的相位，其中所述波长缩短材料层的折射系数大于1，并且透光率大于10％。
6、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述波长缩短材料层的折射系数与吸收层的折射系数不同。
7、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，形成于所述波长缩短材料层的上方。
8、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，形成于所述透明基板的上方。
9、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述吸收层与所述波长缩短材料层之间。
10、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述波长缩短材料层与所述透明基板之间。
11、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个减反射涂布层，介于所述吸收层与所述透明基板之间。
12、根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于所述掩膜版还包括至少一个具有渐变结构的减反射涂布层。
13、一种掩膜版的制造方法，所述掩膜版位于透明基板的上方，其特征在于所述方法包括：
形成一个吸收层，所述吸收层紧邻于所述透明基板；
图形化所述吸收层，使所述吸收层之中形成至少一个开口；
在所述吸收层的至少一个所述开口之中形成一个波长缩短材料层。
14、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于所述方法还包括在相对于所述波长缩短材料层的所述透明基板的另一侧形成一个减反射涂布层。
15、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于所述方法还包括在所述波长缩短材料层的上方形成至少一个减反射涂布层。
16、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于所述方法还包括在所述透明基板与所述波长缩短材料层之间形成一个减反射涂布层。
17、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于所述方法还包括在所述透明基板与所述吸收层之间形成一个减反射涂布层。
18、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于所述方法还包括在所述波长缩短材料层与所述吸收层之间形成一个减反射涂布层。
19、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于形成所述波长缩短材料层的方法包括旋转涂布法、溅镀沉积法、化学气相沉积法、原子层沉积法或物理气相沉积法。
20、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于形成所述波长缩短材料层的方法包括将所述波长缩短材料层的厚度控制为介于大体等于所述吸收层厚度与大体等于所述光线特定波长的10倍之间。
21、根据权利要求13所述的掩膜版的制造方法，其特征在于形成所述波长缩短材料层的方法包括平坦化步骤。
22、一种光刻制程，其特征在于所述光刻制程包括：
将一个掩膜版定位于一个半导体形成物的上方，所述掩膜版包括一个大体透明的基板；一个吸收层，紧邻于所述大体透明的基板，所述吸收层形成有至少一个开口；以及一个高折射系数层，设置于所述吸收层的开口之中，在光刻制程中能够缩短穿透的光线的波长；
将所述半导体形成物与所述掩膜版暴露于所述光线。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081022 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |