CN1821868A - 光掩模及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种光掩模及其方法。在示例方法中，该光掩模可以通过以下步骤制造：在表面上形成氧化物层；构图所述氧化物层以形成氧化物图案，所述氧化物图案包括多个氧化物图案主体和多个氧化物窗口；用吸收剂填充所述多个氧化物窗口以形成吸收剂图案；以及减少所述多个氧化物图案主体。示例的光掩模可以包括基于氧化物图案的吸收剂图案，其包括多个吸收剂图案主体和多个吸收剂图案窗口。
Description
技术领域
本发明的示例实施例总体上涉及一种光掩模及其方法。
背景技术
随着半导体器件集成密度的增大，晶片构图可能会成为更加重要的设计因素。而且，可以使用很多光源，例如远紫外光刻(EUVL)光源来通过缩短投影光的波长提高分辨率，这些光源与氟化氪(KrF)光源和/或氟化氩(ArF)光源相比可以具有更短的波长。
EUVL光学系统可以包括具有更短波长(例如，小于KrF和/或ArF光源或者13.4nm)的电磁波。与KrF和/或ArF系统比较，EUVL光学系统可以进行不同的配置。例如，在包括ArF光源和/或KrF光源的常规光学系统中，可以使用石英光掩模来透射光或电磁波。相反，在EUVL光学系统中，可以使用反射(或镜面)光掩模来传输光或电磁波。在EUVL光学系统中，具有更短波长的光(例如，包括紫外线)可能很容易被透射掩模吸收。
图1为常规EUVL曝光设备10的示意图。参考图1，从EUVL曝光设备10的激光源5所发射的激光可以被照明系统30所接收，并可以在从激光器驱动光学系统20中的镜片反射之后通过光学透镜C1。激光可以激励通过Xe气供应管7所提供的氙(Xe)气。由此就可以由激光所形成的等离子体源9生成EUVL光。所生成的EUVL光在从光学透镜C2和C3反射后可以在光谱纯度滤光片11处被过滤，可以入射到光掩模台室(photomask stagechamber)40上。
参考图1，可以在光掩模台室40中安装用于EUVL光的可移动反射型光掩模13。入射在光掩模13上的EUVL光可以具有光学轮廓(opticalprofile)，其在从光掩模13反射后形成图案。由光掩模13反射的EUVL光在从镜片M1、M2、M3和/或M4反射后可以被晶片台室60接收。将被构图的可移动晶片15可以安装在晶片台室60中。可以通过入射到晶片15上的EUVL光在晶片15上形成图案。因此，可以通过EUVL曝光设备10使用反射型光掩模而不是透射型光掩模。
图2A到2G为示出制造反射光掩模的常规工艺的横截面图。
参考图2A和2B，可以制备基板70，且可以在基板70上形成反射层71。在一个示例中，可以通过交替堆叠钼膜层和硅膜层来形成反射层71。
参考图2C，可以在反射层71上形成吸收剂层72。吸收剂层72可以包括能够吸收EUVL光的材料。参考图2D，可以在吸收剂层72上形成抗蚀剂层73。抗蚀剂层73可以构图吸收剂层72。参考图2E，可以通过构图抗蚀剂层73来形成抗蚀剂图案74。抗蚀剂图案74可以包括抗蚀剂图案主体75，该抗蚀剂图案主体75具有居于其间的抗蚀剂图案主体孔76。
参考图2F，可以使用抗蚀剂图案74作为掩模通过构图吸收剂层72形成吸收剂图案77。可以通过蚀刻工艺构图吸收剂层72。吸收剂图案77可以包括设置于抗蚀剂图案主体75之下的吸收剂图案主体78以及形成于相邻的吸收剂图案主体78之间的窗口79。
参考图2G，可以除去抗蚀剂图案74，最终产品可以为反射光掩模。在图2G中，附图标记80可以表示线临界尺寸(CD)，附图标记81可以表示空间CD，附图标记82可以表示对应于线CD 80的形成于硅晶片84上的印刷线CD(printed line CD)，而附图标记83可以表示对应于空间CD 81的形成于硅晶片84上的印刷空间CD。
在上述常规制造工艺中，印刷线CD 82可能不与线CD 80匹配，印刷空间CD 83可能不与空间线CD 81匹配。因此使用吸收剂图案77在硅晶片84上形成的图案可能与期望的图案不同。期望图案和实际图案之间的差异可能会限制蚀刻吸收剂层72期间的精度。
图3和4展示了由图2A-2G的常规工艺制造的反射光掩模的扫描电子显微镜(SEM)图像的部分。
参考图3，吸收剂图案主体78的侧表面可能被底切(undercut)，并且与所设计或期望的角度(例如90度角或直角)相比，由反射层71和吸收剂图案主体78的侧表面所形成的角度可能会有所不同。例如，在图3中，吸收剂图案主体78的侧表面可能是凹的(例如，没有以直角形成)。
参考图4，由于在蚀刻吸收剂层72期间的精度限制，吸收剂图案主体78的侧表面可能会不均匀(例如，平坦)，且可能会蚀刻反射层71的一部分。因此反射层71的表面可能会接触窗口79，因此它也可能是不均匀的。
发明内容
本发明的示例实施例涉及一种制造光掩模的方法，包括：在表面上形成氧化物层；构图所述氧化物层以形成氧化物图案，所述氧化物图案包括多个氧化物图案主体和多个氧化物窗口；用吸收剂填充所述多个氧化物窗口以形成吸收剂图案；以及减少所述多个氧化物图案主体。
本发明的另一示例实施例涉及一种光掩模，包括基于氧化物图案的吸收剂图案，其包括多个吸收剂图案主体和多个吸收剂图案窗口。
附图说明
本文所包括的附图是为了提供对本发明的示例实施例的进一步理解，并且引入本说明书且构成其一部分。附图展示了本发明的示例实施例并与说明书一起用以解释本发明的原理。
图1为常规远紫外光刻(EUVL)曝光设备的示意图。
图2A到2G为示出制造光掩模的常规工艺的横截面图。
图3和4展示了由图2A-2G的常规工艺制造的反射光掩模的扫描电子显微镜(SEM)图像的部分。
图5A到5F为示出根据本发明示例实施例制造光掩模的工艺的横截面图。
图6A到6G示出了根据本发明另一示例实施例形成吸收剂图案主体的工艺。
图7A到7C为示出根据本发明另一示例实施例形成反射层的工艺的横截面图。
图8A到8E为横截面图，示出了根据本发明另一实施例制造反射光掩模的工艺，该反射光掩模具有根据图6A到6G所述的工艺形成的吸收剂图案主体和根据图7A到7C的工艺形成的反射层。
具体实施方式
这里披露了本发明的详细的示范性示例实施例。不过，这里所披露的特定的结构和功能细节仅仅是代表性的，目的在于描述本发明的示例实施例。本发明的示例实施例可以实现为许多形式，不应被视为限于这里所述的实施例。
因此，尽管本发明的示例实施例易于做出许多改进和备选形式，但是在附图中以举例的方式展示了并且这里将要详细描述的是其特定的实施例。不过应当理解，无意将本发明的示例实施例限制于所披露的特别形式，而是反之，本发明的示例实施例将覆盖所有落在本发明的精神和范围之内的改进、等价物和备选方案。在附图的整个描述中可以使用类似的数字指称类似的元件。
应当理解，虽然这里可能使用术语第一、第二等来描述多种元件，但是这些元件不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个区分开。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件。这里所用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何与全部组合。
应当理解，当称一元件“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在插入元件。相反，当称一元件“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，则没有插入元件。其他用于描述元件间关系的词语应当以类似方式解释(即，“在......之间”和“直接在......之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。
这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。如这里所用的，单数形式“一”和“该”意在同时包括复数形式，除非上下文另行明确指出。还要理解的是，这里所用的术语“包括”指明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
除非另行定义，这里所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属技术领域的普通技术人员所通常理解的同样含义。还要理解的是，诸如在通用词典中所定义的那些术语应当被解释为有着与其在相关技术和本公开的上下文中的含义相一致的含义，除非这里明确加以定义，否则不应被解释为理想化的或过度形式的意义。
图5A到5F为示出根据本发明示例实施例制造光掩模的工艺的横截面图。
在图5A的示例实施例中，可以制备基板100。在一示例中，该基板100可以包括硅(Si)。在图5B的示例实施例中，可以在基板100上形成反射层110。在一示例中，可以通过交替堆叠多个钼(Mo)膜层和硅(Si)膜层来形成反射层110。在另一示例中，反射层110的最上面的膜层可以是钼(Mo)膜层或硅(Si)膜层。在一示例中，如果最上的膜层为硅(Si)膜层，就可以提高最上表面的稳定度。在另一示例中，每一硅(Si)膜层和钼(Mo)膜层的厚度可以较小(例如，几个纳米(nm))。在另一示例中，钼(Mo)和硅(Si)膜层的总数可以在10和100之间。
在图5B的示例实施例中，可选地，反射层110中的一个或多个钼(Mo)膜层可以被包括Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Co、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Cu、Pd、Ag和/或Au中的一种或多种的膜层代替。同样，可选地，反射层110中的一个或多个硅(Si)膜层可以由包括氮化钽、硅碳(silicon carbon)、氮化硅、氧化硅、氮化硼、氮化铍、氧化铍、氮化铝或氧化铝中的一种或多种的膜层代替。应当理解，上述替代膜层材料集合表示着可能的替代的非穷尽集合。
在图5C的示例实施例中，可以在反射层110上形成氧化物层120。该氧化物层可以容易(be conducive to)被蚀刻，因此可以经构图形成吸收剂图案。在一示例中，可以利用化学气相淀积(CVD)工艺形成氧化物层120。
在图5D的示例实施例中，可以通过构图氧化物层120(例如，利用蚀刻工艺)形成氧化物图案130。氧化物图案130可以包括氧化物图案主体131和形成于相邻的氧化物图案主体131之间的氧化物窗口132(例如间隙或孔)。与氧化物窗口132相邻的氧化物图案主体131的侧表面可以不被底切，因此可以配置氧化物图案主体131的侧表面和反射层110之间的角度使之达到期望的角度(例如，直角)。在一示例中，可以蚀刻氧化物图案主体131的侧表面以相对于反射层110形成直角，使得(例如，将要被填充在氧化物窗口132中的)吸收剂图案的侧表面可以与反射层110构成直角。在一备选示例中，可以蚀刻氧化物图案主体131的侧表面以形成等于UV光束的入射角的角度，使得(例如，将被填充在氧化物窗口132中的)吸收剂图案的侧表面可以构成等于UV光束入射角的角度。在另一个例子中，可以均匀地形成氧化物图案主体131的侧表面，因此可以减少对邻接氧化物窗口132的反射层110的表面的蚀刻。通常，可以理解可以根据与吸收剂图案主体相关的期望形状和/或角度形成氧化物图案主体131和氧化物窗口132，现在将要对此进行描述。
在图5E的示例实施例中，可以在氧化物图案130的氧化物窗口132中形成可以吸收EUVL光的吸收剂，以形成吸收剂图案主体141。在一示例中，吸收剂可以包括铬(Cr)和/或氮化钽。可以抛光吸收剂图案主体141的上表面，以获得均匀的表面(例如，使用化学机械抛光(CMP)工艺)。
在图5F的示例实施例中，可以减少(例如，去除)氧化物图案主体131，而吸收剂图案140(例如，在此前对应于氧化物窗口132的位置处)可以保留下来，包括吸收剂图案主体141和形成于吸收剂图案主体141之间的吸收剂窗口142。在一示例中，可以利用湿法刻蚀工艺除去氧化物图案主体131。在另一示例中，如果使用氟化物蚀刻氧化物图案主体131，就可以在不损伤吸收剂图案主体141的情况下除去氧化物图案主体131(例如，因为吸收剂图案主体141可以耐氟化物)。
在参考图5A-5F在以上描述的示例制造工艺中，可以使用氧化物图案130提高形成吸收剂图案140的精度，氧化物图案130可以通过构图氧化物层120形成。因此通过使用氧化物图案130作为“模具”可以减少邻接氧化物窗口132的吸收剂图案主体141的侧表面的底切。此外，可以更加精确地形成氧化物图案主体131的侧表面与反射层110之间的角度(例如，相对于目标角度或期望角度的形成)，这由此可以获得更为精确的吸收剂图案主体141。此外，可以减少对邻接吸收剂窗口142的反射层110的表面的蚀刻。此外，在上述示例实施例中不必执行在形成抗蚀剂层之后的对抗蚀剂层的常规构图，因此简化了光掩模的制造工艺。
图6A到6G示出了根据本发明另一示例实施例形成吸收剂图案主体的工艺。
在图6A和6B的示例实施例中，可以制备基底250。可以通过向基底250中注入离子(例如氢离子、硼离子等)形成离子层253。基底250可以包括被离子层253隔开的下基底251和上基底252。
在图6C的示例实施例中，可以在上基底252上形成氮化物层254。在蚀刻氧化物层220(例如，参见图6D)时该氮化物层254可以起到蚀刻停止层的作用，氧化物层220可以形成于氮化物层254上。在图6D的示例实施例中，可以在氮化物层254上形成氧化物层220。该氧化物层220可以对刻蚀工艺敏感。
在图6E的示例实施例中，可以通过构图氧化物层220形成氧化物图案230。该氧化物图案230可以包括被氧化物窗口232分隔的氧化物图案主体231。在图6F的示例实施例中，可以在氧化物图案230的氧化物窗口232中形成吸收剂(例如，其可以吸收EUVL光)以形成吸收剂图案主体241。在一示例中，吸收剂可以包括铬(Cr)和/或氮化钽。可以抛光吸收剂图案主体241的上表面，以形成均匀的表面(例如，使用化学机械抛光(CMP))。
在图6G的示例实施例中，可以在氧化物图案230和吸收剂图案主体241上形成粘合层261。在一示例中，该粘合层261可以包括亲水材料(例如，其可以吸引水)，例如氧化硅。
现在将参考图7A到7C描述根据本发明另一示例实施例的反射层的示例形成方法。
图7A到7C为示出根据本发明另一示例实施例形成反射层的工艺的横截面图。
在图7A和7B的示例实施例中，可以制备基板200并可以在基板200上形成反射层210。在一示例中，可以通过交替堆叠多个钼(Mo)膜层和硅(Si)膜层来形成反射层210。不过，可以理解本发明其他的示例实施例可以用包括Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Co、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Cu、Pd、Ag和/或Au中的一种或多种的膜层代替反射层210中的一个或多个钼(Mo)膜层。同样，可选地，反射层210中的一个或多个硅(Si)膜层可以由包括氮化钽、硅碳、氮化硅、氧化硅、氮化硼、氮化铍、氧化铍、氮化铝或氧化铝中的一种或多种的膜层代替。应当理解，上述替代膜层材料集合表示着可能的替代的非穷尽集合。
在图7C的示例实施例中，可以在反射层210上形成粘合层262。在一示例中，该粘合层262可以包括亲水材料(例如，其可以吸引水)，例如氧化硅。图7C的示例实施例的所得结构可以是反射层的代表。
图8A到8E为横截面图，示出了根据本发明的另一示例实施例制造反射光掩模的工艺，该反射光掩模具有根据图6A到6G所述的工艺形成的吸收剂图案主体和根据图7A到7C的工艺形成的反射层。
在图8A的示例实施例中，可以制备包括吸收剂图案主体241、氧化物图案230的下基底251(例如，与图6B-6G的示例实施例中所示的方向相反)以及包括反射层210的基板200。
在图8B的示例实施例中，可以通过键合形成于氧化物图案230上的粘合层261和形成于反射层210上的粘合层262(例如，使用硅晶片键合技术)形成粘合部分260。在一示例中，两个粘合层261合262可以均包括硅，例如氧化硅。在另一个例子中，该粘合部分260可以具有Si-O-Si结构和/或其他具有较强粘附力或结合力的成分。形成于氧化物图案230上的吸收剂图案主体241因此可以可靠地结合到反射层210。
在图8C的示例实施例中，可以减少(例如，去除)离子层253上的下基底251。在一示例中，如果离子层253中的离子包括氢离子，就可以通过加热离子层253来减少(例如，去除)下基底251。如果以一定的能量(例如，可以用焦耳表示)加热离子层253，就可以通过离子层253中的氢离子的振动特性(例如，响应于所加的热)把离子层253与下基底251分开。在可选示例中，如果离子层253中的离子包括硼离子，可以利用蚀刻剂(例如，氢氧化钾(KOH)、氢氧化四甲铵(TMAH)等)减少(例如，去除)下基底251。该蚀刻剂可以蚀刻下基底251(例如，包括硅)直到蚀刻到达具有硼离子的离子层253，由此减少(例如，去除)下基底251。
在图8D的示例实施例中，可以通过减少(例如，去除)氧化物图案230上的氮化物层254来减少(例如，去除)离子层253和上基底252。
在图8E的示例实施例中，可以通过湿法刻蚀工艺减少(例如，去除)氧化物图案主体231。在一示例中，如果用氟化物蚀刻氧化物图案主体231，就可以在不损伤吸收剂图案主体241(例如包括铬Cr)的情况下减少(例如，去除)氧化物图案主体231。在对粘合部分260施加湿法刻蚀工艺期间可以形成位置对应于(例如，在其下方)吸收剂图案主体241的粘合部分的部分263。图8E的示例实施例可以说明根据本发明另一示例实施例的反射光掩模。
在本发明的另一示例实施例中，可以形成更高精度的吸收剂图案，因为可以使用氧化物层作为模具形成吸收剂图案。因此可以减少邻接吸收剂窗口的吸收剂图案主体的侧表面的底切，且吸收剂图案主体的侧表面与反射层之间的角度可以实现给定的角度(例如，直角)。此外，可以减少对邻接吸收剂窗口的反射层的表面的蚀刻。所得的反射光掩模可以印刷在硅晶片上。
这样描述了本发明的示例实施例，显然，它们可以用许多方式改变。例如，尽管上述本发明的示例实施例涉及反射光掩模，应当理解本发明的其他示例实施例可以涉及在任何器件中实现更高精度的图案主体(例如，氧化物图案主体、吸收剂图案主体等)。
此外，尽管上述示例实施例总体上涉及EUVL光吸收/探测，但是其他示例实施例可以涉及其他类型的光和/或非光的应用。
这样的变化不应被视为偏离本发明的示例实施例的精神和范围，且如本领域技术人员所显然理解的，这样的修改将包括在权利要求的范围之内。
本申请要求于2005年2月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0013527的权益，在此将其全文引入以做参考。
Claims (35)
1.一种制造光掩模的方法，包括：
在表面上形成氧化物层；
构图所述氧化物层以形成氧化物图案，所述氧化物图案包括多个氧化物图案主体和多个氧化物窗口；
用吸收剂填充所述多个氧化物窗口以形成吸收剂图案；以及
减少所述多个氧化物图案主体。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述表面是反射层的一部分。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述反射层能够反射远紫外光刻光。
4.如权利要求2所述的方法，还包括：
在基板上形成所述反射层。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个氧化物窗口的至少一个形成于相邻的氧化物图案主体之间。
6.如权利要求1所述的方法，其中减少所述多个氧化物图案主体完全去除所述多个氧化物图案主体。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述吸收剂能够吸收远紫外光刻光。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
抛光所述吸收剂图案。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述抛光是使用化学机械抛光工艺进行的。
10.如权利要求1所述的方法，其中形成所述氧化物层是使用化学气相淀积工艺进行的。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述吸收剂包括铬和氮化钽中的至少一种。
12.如权利要求1所述的方法，其中减少所述多个氧化物图案主体是使用湿法刻蚀工艺进行的。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述湿法刻蚀工艺包括氟化物。
14.如权利要求2所述的方法，其中所述多个氧化物图案主体的侧表面和所述反射层之间的角度设置为约为直角的第一角度和约为紫外光束的入射角的第二角度中的至少一个。
15.如权利要求1所述的方法，还包括：
形成基底和反射层，其中所述氧化物层形成于所述基底的表面上。
16.如权利要求15所述的方法，还包括：
键合所述氧化物图案和所述反射层。
17.如权利要求15所述的方法，还包括：
减少所述基底。
18.如权利要求17所述的方法，其中减少所述基底完全除去所述基底。
19.如权利要求15所述的方法，其中形成所述基底包括通过向所述基底中注入离子在所述基底之中形成离子层。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述离子包括氢离子和硼离子的至少一种。
21.如权利要求19所述的方法，其中减少所述基底包括将所述离子层的第一侧上的第一基底部分与所述离子层的第二侧上的第二基底部分分开。
22.如权利要求19所述的方法，其中减少所述基底包括向所述离子层施加热。
23.如权利要求17所述的方法，其中所述基底是利用蚀刻剂减少的。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述蚀刻剂包括氢氧化钾和氢氧化四甲铵中的至少一种。
25.如权利要求15所述的方法，其中形成所述基底包括在所述基底上形成氮化物层。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述氧化物层形成于所述氮化物层上。
27.如权利要求26所述的方法，其中减少所述基底包括将所述氮化物层和所述氧化物图案分开。
28.如权利要求16所述的方法，其中键合所述氧化物图案和所述反射层包括在所述氧化物图案和所述反射层之间施加粘合层。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述粘合层包括氧化硅。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述粘合层包括施加到所述氧化物图案的第一粘合部分和施加到所述反射层的第二粘合部分。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述第一和第二粘合部分中的至少一个包括氧化硅。
32.一种光掩模，包括：
一种基于氧化物图案的吸收剂图案，其包括多个吸收剂图案主体和多个吸收剂图案窗口。
33.如权利要求32所述的光掩模，还包括：
用于反射光的反射层，所述多个吸收剂图案主体的每个的侧表面和所述反射层之间的角度以给定的角度形成。
34.如权利要求32所述的光掩模，其中用于形成所述基于氧化物图案的吸收剂图案的氧化物图案包括多个氧化物图案主体和多个氧化物窗口，所述多个氧化物窗口被用作模具，在其中形成所述多个吸收剂图案主体。
35.一种形成如权利要求32所述的光掩模的方法。
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