CN1756996A - 利用衰减的相移掩模图案化晶片上的光刻胶的方法 - Google Patents

Abstract

一种衰减的相移掩模(10或20)包括基板(12或22)和覆盖在基板上的衰减叠层(11或21)。衰减叠层包括覆盖在基板上的铬层或钌层(14或24)、覆盖在铬层或钌层上的氧化硅钽层(16或26)和覆盖在氧化硅钽层上的氮化硅钽层(18或28)。衰减叠层还可包括在基板(22)和铬或钌层(24)之间的层(30)。在一个实施例中，该层是部分基板。使用衰减叠层来图案化半导体晶片上的光刻胶(50)。在一个实施例中，在曝光波长处，与衰减叠层相邻的部分基板具有大于90％的透射率，且衰减叠层具有5％至20％的透射率。在一个实施例中，基板和衰减叠层之间在检查波长处的的检查对比度大于75％。

Description

利用衰减的相移掩模图案化晶片上的光刻胶的方法

技术领域

本发明涉及利用衰减的相移掩模制造集成电路，尤其是涉及利用具有低波长照明源的衰减相移掩模制造集成电路。

背景技术

已发现相移掩模(PSM)在光刻胶中制造明显(sharp)的对比度非常有用，其随着电路部件变得越来小而变得更重要。随着相移掩模而带来的问题之一是由于在整个掩模中出现的相移成倍改变而出现的相位冲突。出现以上情形是因为掩模部件的不同面具有不同的相位。研究了衰减的PSM，通过仅在其部件本身处具有相移来克服这种问题。因此，围绕部件的区域处于同一相位。随着衰减的PSM而带来的困难之一是能够进行有效的检查。在部件和透射的区域之间的反射通常存在小的对比度。而且，随着继续需要更高的部件密度和由此更低的尺寸，光源必须提供足够的分辨率。因此，要求继续增加照明源的频率，该照明源通过穿透掩模的图案化的光来曝光光刻胶。在衰减的PSM的情况下，一个困难是寻找实现所需衰减和所需相移的材料，同时该材料是可制造的。其中，所需衰减在约5％和20％透射之间。可制造性的一个关键特征是能够提供有效的检查。掩模不能有缺陷，该缺陷将透射至晶片上的光刻胶。

因此，需要在低波长下，利用衰减的PSM有效地制造半导体。

附图说明

借助实例说明了本发明且不由附图限定，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中：

图1是根据本发明第一实施例的掩模的截面图；

图2是根据本发明第二实施例的掩模的截面图；以及

图3是利用图2的掩模图案化半导体晶片上的光刻胶的设备。

本领域技术人员明白，为了简化和清楚示出了图中的元件，且没有必要按比例绘制。例如，在图中相对于其它元件夸大了一些元件的尺寸，以帮助改善对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在一个实施例中，利用具有衰减叠层的衰减的相移掩模(衰减的PSM)图案化半导体晶片上的光刻胶层，其中，衰减叠层具有与透射基板相邻的铬或钌层、与钌或铬层相邻的氧化硅钽层和与氧化硅钽层相邻的氮化硅钽层。这提供了可以调节的三个层，以获得所需衰减、和所需180度相移，并且能够有效检查。作为可选方案，可以在叠层的周围蚀刻透射基板，使得透射基板的材料提供额外的调节，以在叠层中获得所需相移。通过参考附图和下面的描述可更好地理解。

图1中所示的是具有基板12和衰减叠层11的掩模10。衰减叠层11包括与是铬或钌的基板相邻的第一层14、与第一层相邻的氧化硅钽层16和与层16相邻的氮化硅钽层18。叠层11是用于在对应于掩膜10上的叠层11的晶片位置处，基本阻挡曝光晶片上光刻胶的掩模10的部件。可以改变氮化硅钽层18的精确组成。同样，也可以改变氧化硅钽层16的精确组成。而且，第一层14不必是纯铬或纯钌。例如，为了使层14在曝光波长处抗反射，层14可以掺杂有如氮或氧的材料。应当调节掺杂浓度，使得在曝光波长处反射量小于入射光的10％。优选基板是掺氟的氧化硅。也可以使用其它材料。这种材料在曝光波长处应当具有至少90％的透射率。

用实验确定了层14、16和18的精确厚度，以获得所希望的衰减、所需要的检查对比度和需要的180度相移。对于157纳米的光源，对于每层14-18的优选厚度约为25至150埃。为了获得7.5％的透射，对于层14使用了约129.8埃厚的铬，对于层16使用了约38.5埃的厚度和对于层18使用了约129.8埃的厚度。通过对于层14、16和18分别为83.4埃、79.5埃、83.4埃的厚度获得了为10.3％透射的另一实例。这些是由现有的掩模制作工艺相对容易获得的尺寸。对于这些结果，氮化硅钽的成分约为57％的钽、41％的硅和2％的氮，氧化硅钽的成分约为57％的钽、41％的硅和2％的氧。

由钌或铬制成的第一层14提供了用于任一层的给定厚度的最大衰减。该层14还提供了用于掩模10制造的蚀刻终止层。通过还蚀刻基板12的化学剂蚀刻了层16和18。公知没有氧的氯基蚀刻剂在蚀刻氧化硅钽和氮化硅钽时有用，但对蚀刻氧化硅也有用，包括掺氟氧化硅。这些氯基蚀刻剂不与铬或钌反应。然后用其它的化学剂蚀刻铬或钌，如铬与氧结合，与铬和钌反应强烈且不与氧化硅反应。因此，铬或钌对于提供蚀刻终止和提供显著的衰减是重要的。然而，铬和钌是强反射的，其在投射光学装置中产生反射光斑的问题，光学装置在半导体晶片和掩模之间。因此，不希望单独使用铬和钌。

由氧化硅钽和氮化硅钽制成的层16和层18提供了在检查波长的257纳米处具有相对低的反射率的层。而且，厚度是可变的，以调节在出现反射时的相消干扰。检查所希望的是，在检查频率处，部件、衰减叠层如衰减叠层11，没有产生反射，且所有反射来自曝光的基板。这提供高度的对比度。因此，可以选择这两层16和18的厚度，以便基本不存在反射，使得大于75％的检查对比度对于有效的检查是足够的。希望的是，层28、氮化硅钽层直接接收检查光，因为它具有比氧化硅钽高的吸收。因此，除了被层28的暴露表面反射之外，所有的光都穿过了较高的吸收层。

实现该高的检查对比度的厚度还影响了相移和衰减量。利用这些材料，对于从5到20％的衰减和在157纳米处180度的相移以及在257纳米处高的检查对比度的三个重要问题有一个解决方案。每种材料的每个厚度以不同的方式影响了这些问题中的每一个。含钽的层26和28的组合物将影响这些材料的折射系数和消光系数。对于给定的掩模设计，优选对于每个实验使用相同的组合物而仅改变厚度。另一方面，当然能够改变组成物来实现对这些层和由此的叠层11的特性改变。以类似方式处理低于157纳米的波长。这应当对至少150纳米有效。

图2中所示的是掩模20，与掩模10相似，具有基板22和叠层21。如同图1的叠层11一样，叠层21具有由铬或钌制成的层24、由氧化硅钽制成的层26和由氮化硅钽制成的层28的连续层。然而，叠层21具有其为部分基板22的另外的层30。通过利用用作掩模的层24、26和28的叠层回蚀刻基板22来形成层30。控制该回蚀刻，以提供所需增加的掺氟氧化硅厚度，但为了避免过大的叠层高宽比，该厚度不应当超过1000埃。相比层14-18，存在层30能够减小层24-28的厚度。代替蚀刻到基板自身中，首先应当将分离的层淀积在基板上，然后在形成了叠层之后进行回蚀刻。层30的材料优选地具有零消光系数，即，在该光照波长下没有衰减。该增加的层30提供了常规的方式来提供所需要的相移，同时如果有影响的话，对检查对比度和衰减的问题具有最小的影响。对于掩模制造者可用的第四个变量对获得高的检查对比度、5至20％范围内所选择量的所需衰减和180度相移的目的提供了较大的灵活性。

图3中所示的是利用掩模20来图案化半导体晶片48上的光刻胶50的结构40。在这种情况下，光源42向掩模20提供所需波长的光学辐射(光线)，在这种情况下为157纳米，其中，掩模20根据由诸如掩模20的叠层21形成的所需图案阻挡光线。然后由光学系统44处理穿过掩模20的图案化的光，然后由光刻胶50接收。在典型的该实例中，光学系统44是进行缩小的减小光学系统。由此根据存在于掩模20中的图案来曝光光刻胶50。

在前述的说明书中，已参考具体的实施例描述了本发明。然而，本领域的普通技术人员意识到，在不脱离如以下权利要求中提出的本发明的范围的前提下，可以进行各种变形和改变。例如，在一些情况下，有效的是颠倒氮化硅钽层与氧化硅钽层。还希望增加另外的层。例如，在一些情况下可需要与层28或层18相邻的另一层。因此，认为说明书和附图是说明性的，而不是起限制作用，且所有这种变形都包含在本发明的范围之内。

关于具体的实施例，以上已描述了好处、其它优点和对问题的解决方案。然而，好处、优点、对问题的解决方案，以及会使任何好处、优点和解决方案出现或变得更加显著的任何要素都不被解释为任一或所有权利要求的关键的、必需的或基本的特征或要素。如在此使用的，术语“包括”或其任何变形都指的是涵盖非排他性的内含物，由此包括一系列要素的工艺、方法、物体或装置不仅包括这些要素，而且可以包括未明确列出的其他要素或者该工艺、方法、物体或装置所固有的要素。

Claims (30)

1.一种衰减的相移掩模，包括：

基板；和

覆盖在基板上的衰减叠层，其中衰减叠层包括覆盖在基板上的第一层、覆盖在第一层上的氧化硅钽层和覆盖在氧化硅钽层上的氮化硅钽层，且其中第一层是铬层或钌层中之一。

2.如权利要求1的衰减相移掩模，其中衰减叠层进一步包括在基板和第一层之间的第二层。

3.如权利要求2的衰减相移掩模，其中第二层是部分基板。

4.如权利要求3的衰减相移掩模，其中第二层通过移除与衰减叠层相邻的部分基板而形成。

5.如权利要求1的衰减相移掩模，其中与衰减叠层相邻的部分基板在曝光波长处具有大于90％的透射率，且衰减叠层在曝光波长处具有5％至20％的透射率。

6.如权利要求5的衰减相移掩模，其中掺杂第一层，以在曝光波长处提供小于10％的反射。

7.如权利要求1的衰减相移掩模，其中第一层进一步包括氧和氮中的至少一种。

8.如权利要求1的衰减相移掩模，其中在基板和衰减叠层之间在检查波长处的检查对比度大于75％。

9.一种利用光学辐射图案化晶片上的光刻胶的方法，该方法包括：

提供衰减的相移掩模，包括基板和覆盖在基板上的衰减叠层，衰减叠层包括覆盖在基板上的铬层或钌层、覆盖在铬层或钌层上的氧化硅钽层和覆盖在氧化硅钽层上的氮化硅钽层；以及

利用掩模图案化晶片上的光刻胶层，其中图案化包括使光学辐射穿过衰减的相移掩模来曝光部分光刻胶层。

10.如权利要求9的方法，其中穿过掩模并曝光光刻胶层的光学辐射具有至少150纳米的曝光波长。

11.如权利要求10的方法，其中穿过与衰减叠层相邻的衰减相移掩模的部分基板的光学辐射在曝光波长处具有大于90％的透射率，且穿过衰减叠层的光学辐射在曝光波长处具有5％至20％的透射率。

12.如权利要求11的方法，其中衰减叠层提供了180度相移的光学辐射。

13.如权利要求9的方法，其中衰减叠层进一步包括在基板和铬层或钌层之间的层。

14.如权利要求13的方法，其中该层是部分基板。

15.如权利要求14的方法，其中该层通过移除与衰减叠层相邻的部分基板而形成。

16.如权利要求9的方法，其中衰减叠层具有至多1000埃的厚度。

17.如权利要求9的方法，其中衰减叠层具有至多700埃的厚度。

18.如权利要求9的方法，其中基板和衰减叠层之间在检查波长处的检查对比度大于75％。

19.一种利用光学辐射图案化晶片上的光刻胶的方法，该方法包括：

提供衰减的相移掩模，包括基板和覆盖在基板上的衰减叠层，其中衰减叠层包括第一层、第二层和第三层，其中第一层包括铬或钌中之一，第二层包括氧化硅钽层，以及第三层包括氮化硅钽层；以及

利用掩模图案化晶片上的光刻胶层，其中图案化包括使光线辐射穿过衰减的相移掩模来曝光部分光刻胶层。

20.如权利要求19的方法，其中第一和第二层在基板和第三层之间。

21.如权利要求19的方法，其中第二和第三层在基板和第一层之间。

22.如权利要求19的方法，其中移除与衰减叠层相邻的部分基板以形成衰减叠层的第四层。

23.如权利要求22的方法，其中衰减叠层仅包括第一、第二、第三和第四层。

24.如权利要求19的方法，其中衰减叠层仅包括第一、第二和第三层。

25.如权利要求19的方法，其中穿过掩模并曝光光刻胶层的光学辐射具有至少157纳米的波长，且其中穿过与衰减叠层相邻的衰减相移掩模的部分基板的光学辐射具有大于90％的透射率，且穿过衰减叠层的光学辐射具有5％至20％的透射率。

26.如权利要求25的方法，其中衰减叠层提供了180度相移的光学辐射。

27.如权利要求25的衰减相移掩模，其中掺杂第一层，以提供小于光学辐射10％的反射。

28.如权利要求19的方法，其中衰减叠层具有至多1000埃的厚度。

29.如权利要求19的方法，其中在基板和衰减叠层之间在检查波长处的检查对比度大于75％。

30.如权利要求19的衰减相移掩模，其中第一层进一步包括氧和氮中的至少一种。

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