TWI402610B - 用於製造積體電路之光遮罩，用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩，形成光遮罩之方法，以及微影圖樣化基板之方法 - Google Patents

用於製造積體電路之光遮罩，用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩，形成光遮罩之方法，以及微影圖樣化基板之方法 Download PDF

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Description

用於製造積體電路之光遮罩，用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩，形成光遮罩之方法，以及微影圖樣化基板之方法
本文所揭示之實施例係關於用於製造積體電路之光遮罩、用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩、形成光遮罩之方法，以及微影圖樣化基板之方法。
積體電路製造可包括微影處理以將成像層中所形成之圖樣轉印至基底基板材料，該基底基板材料形成成品電路之一部分。舉例而言，一成像層諸如光阻被提供於一待藉由蝕刻而被圖樣化之層的上方。其後將成像層予以遮罩或處理，使得成像層之選定區暴露於適當的條件下，該等條件影響暴露區對未暴露區的溶劑溶度。舉例而言，光阻的選定區可經由一遮罩圖樣暴露於光化能量中。成像層其後可被溶劑處理以移除一個或另一個經處理或未經處理的區域，從而將成像層形成為使遮罩開口部分地或全部地延伸穿過至被圖樣化之基底基板。在一種處理類型中，基板其後經過一適當的化學蝕刻，該化學蝕刻以至少比成像層更大之程度而選擇性地蝕刻基底層或多個層，從而將成像圖樣轉印至基底電路層或多個層。除了蝕刻，基板可改為經由成像層之遮罩開口予以離子植入或處理。
遮罩通常被製造為包括一器件區及一非器件區。在許多應用中，非器件區由圍繞器件區的一周圍邊界區組成。器件區係其中圖樣代表所需電路的區域。非器件區係其中圖樣可用於對準構造、條碼及其他目的的區域。
在此項技藝中多種微影遮罩類型已為吾人所熟知。舉例而言，一種類型的遮罩包括覆蓋有諸如鉻之放射線阻斷材料之區域的一透明板，其用於定義將由遮罩所投射之半導體部件圖樣。此種遮罩稱為二進位遮罩，因為放射線完全被放射線阻斷材料所阻斷而完全穿過透明板被轉印於未被放射線阻斷材料覆蓋之區域。因此，如此使用包括一不透明層之遮罩圖樣化區域內的二進位部件以大體上完全阻斷光化能量的傳輸。
部分地由於用於傳送圖樣之光波長或其他光化能量所施加的限制，在二進位光遮罩之邊緣解析度可能降低。如此導致相移光遮罩的發展，其可藉由在光遮罩之透明區域建立相移區而增加圖樣的解析度。標準相移光遮罩一般以兩種方式中之其中一種形成。在第一種中，使用一第二位準微影及蝕刻技術將適當厚度的透明薄膜沈積及圖樣化於預期的透明區域上。在第二種中，垂直渠溝被蝕刻至透明基板中。在二個實例中，相移區及未移位區之間的邊緣一般導致高與低折射率區之間的轉變。此等類型的遮罩包括在一圖樣化不透明部件之任一側的傳輸區域。此等傳輸區域中之一個係傳輸自其他傳輸區域之反相位180°的光，而二側傳輸大約100%的入射放射線。來自相移區之繞射於不透明區之下的光因此相互抵消，從而產生更多密集零位(intense null)或"黑暗區域"。
另一類型的相移遮罩被稱為"衰減"或"半色調"相移遮罩。此種遮罩包括透明及較不透射區域兩者。穿過此種遮 罩之部分透射區的光化能量/放射線缺乏實質上影響光罩所暴露之光阻層的能量。此外，此種遮罩之部分透射區被設計為相對於穿過完全透射區之放射線而將通過的放射線偏移180°，結果，穿過部分透射區之放射線破壞性地干擾自完全透射區之邊緣繞射出來的放射線。在器件區域內使用二進位部件及衰減相移遮罩部件兩者之遮罩已經被提出。
由於最小器件間距低於100奈米(即，其中最小部件大小或最小臨界尺寸低於50奈米)，衰減相移光遮罩可能開始損失與特定波長之光化能量的對比。
本發明之一些實施例包含用於製造積體電路之光遮罩，包括用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩。在此文件之內文中，一"成品結構"光遮罩係已被製造完成之遮罩，其中相對於基板沒有額外層/材料將被沈積或被移除，其具有如此之已完成結構以備用為積體電路製造中的光遮罩。因此，一"成品結構"遮罩並不包含未被製造完成之光遮罩的任何中間構造。然而，本發明之一些實施例亦可包含中間結構光遮罩，換而言之，即不具成品結構之光遮罩。此外，在此文件之內文中，一"二進位光遮罩"定義及要求該遮罩具有一器件區，其中所有部件藉由不透明/放射線阻斷材料而基本上完全阻斷放射線，且相鄰於基本上100%透射/透明區。此外，在此文件之內文中，一"二進位部件"定義及要求該部件以基本上100%完全放射線阻斷 之方式發揮功能。本發明之某些實施例並不需要二進位光遮罩，且可考慮具有二進位部件及非二進位部件之組合的光遮罩。然而，本發明之所有實施例均考慮在一光遮罩中利用至少一些二進位部件。另外，本發明之實施例包含形成光遮罩之方法及微影圖樣化基板之方法。
首先參照圖1，一基板一般地用參考數字10指示。其描述為包含一器件區12及一非器件區14。遮罩圖樣部件可對此二個區域形成或不形成，根據本發明之實施例，此二個區域為器件區12之製造的相關材料。
基板10之器件區12包含一透明基板16，該透明基板包含一些適當的透明材料。石英僅是一個實例，其具有一從0.125英吋至0.25英吋之實例厚度範圍。一相移材料層18形成於透明材料16之上。可考慮任何現有或待發展之相移材料。在一實施例中，相移材料18含有矽，舉例而言在一實施例中包含一種矽化物。僅作為實例，特定實例實施例中相移材料包括由下列組成之群中選出的材料：MoSix 、MoSix Oy 、MoSix Oy Nz 、Tax Hfy 、Tax Ny 、Six Ox Ny 及其混合物，其中"x"、"y"及"z"均大於零。在一實施例中，相移材料18之實例厚度從大約400埃至大約2,000埃，而另一實例實施例中其厚度從大約500埃至大約1,200埃。一不透明層20形成於相移材料18之上。任何現有或待發展之不透明材料乃可預想。鉻僅是一個實例。一實例厚度範圍係從大約500埃至大約1,000埃。
參照圖2，不透明層20及相移材料層18之若干部分已被蝕刻以至少在器件區12的透明材料16之上形成一不透明層及相移材料的遮罩圖樣。在所述之實例實施例中，此種蝕刻已完全穿過層20及18至透明基板材料16，但此作法並不是必要的。無論如何，器件區12描述為包含在透明基板材料16之上形成的一對間隔開的相鄰二進位部件25及30。圖樣化亦可發生於非器件區14內(未顯示)。所說明之該對間隔開的相鄰二進位部件25、30包含一不透明材料20及一相移材料18，其中相移材料18收容於透明基板16與不透明材料20之間。當然，額外二進位部件亦可被製造於器件區12，為了明確及簡潔起見，僅顯示了二個此種部件。
為了繼續討論之目的，間隔開的相鄰二進位部件25、30可被考慮為包含側壁32、34、36及38，其中側壁34及36構成該等各自間隔開之相鄰二進位部件的對向側壁。又為繼續討論之目的，間隔開的相鄰二進位部件25、30之不透明層20可被考慮為包含一最外表面40，該最外表面係分別正交於側壁32、34或36、38。
無論如何，圖2僅是一個實例，其可視為圖解描述一用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩，且獨立於其可被製造之方法。換而言之，在一實例實施例中，圖2並不描繪任何中間結構但描繪用於製造積體電路之一最終可用的成品結構二進位光遮罩。無論如何，在一實例實施例中，包含不透明材料20之間隔開的相鄰二進位部件25、30的對向側壁34、36被間隔開一距離"S"，該距離不大於50 奈米，例如在促使本發明克服衰減相移遮罩的對比問題中，如為某些入射的光化能量波長，相鄰部件之間的最小臨界尺寸降至50奈米及以下。
用於製造積體電路之一附加或另一實施例光遮罩在圖3中用參考數字10a指示。在適當之處利用最先描述之實施例的相同數字，其中差異以不同的數字或字尾"a"指示。圖3描繪相對於圖2的基板所實施的後續處理。在圖3中，在間隔開的相鄰二進位部件25及30之相移材料18與不透明材料20的側壁32、34、36及38之上已形成一塗層45。在一實施例中，塗層45之實例厚度從大約5埃至大約50埃。當然，亦可使用其他厚度。該塗層可為介電質、導體及半導體中之任一者或該等之組合。在一特定實施例中，該塗層為介電質。僅為舉例，實例塗層材料包括SiO2 、Si3 N4 、SrF2 、MgF2 、MgF2 、Al2 O3 、BaF2 、Al、TiN、Cu、Cr、Si及其混合物。層45可藉由任何適當的現有或待發展方式而沈積，僅為舉例，包括化學氣相沈積及原子層沈積。當然，亦可使用多於一個層。
圖3僅描繪用於製造積體電路的一個實例實施例光遮罩。此可為一成品結構光遮罩或一中間結構光遮罩。此外且無論如何，此可為一二進位光遮罩或包含二進位部件(已顯示)及衰減相移遮罩部件(未顯示)兩者的一組合光遮罩。因此，若為二進位光遮罩，則器件區12內之所有部件將為二進位部件，其中若為組合光遮罩，則器件區12內之一些部件將為二進位部件而一些將為衰減相移遮罩部件。
無論如何，圖3亦描繪一個實例實施例，其中塗層45收容於各自間隔開之相鄰二進位部件25、30的最外正交不透明材料表面40之上。此外，圖3僅描繪一個實例實施例，其中塗層45收容於間隔開之相鄰二進位部件25、30之間的所有透明基板16之上。
取決於塗層45之性質及/或厚度，其可基本上完全透射某些光化能量/放射線或有效地阻斷其等。材料厚度依慣例考慮或決定為正交於該材料收容之最近表面。因此且僅作為實例，塗層45被描繪為在材料16、18及20之上具有一均勻或固定厚度。然而，關於或在內文中之穿過塗層45之光化能量的通過，其為可變厚度，尤其對應於正交於基板10a之入射光化能量而為可變。此種能量既可穿過層45之收容於側壁32、34、36及38正上方的被垂直描繪之"較厚"部分，亦可穿過層45之收容於間隔開之相鄰部件25及30之間之"較厚"部分間的"較薄"部分。因此，雖然塗層45成分及厚度基本上可有效允許具圖樣化效力之光化能量穿過塗層45之"較薄"部分，但"較厚"部分則允許或不允許具圖樣化效力之光化能量通過。若為不允許，則側壁32、34、36及38上之塗層45的橫向厚度有效加寬了部件之寬度，且技術者在設計遮罩時當然可考慮到此厚度。
一替代實例實施例光遮罩10b在圖4中描繪。在適當之處利用最先描述之實施例的相同數字，其中差異以尾綴"b"指示。在圖4中，塗層45b未收容於各自間隔開之相鄰二進位部件25、30的最外正交不透明材料表面40之上。此外， 圖4描繪一個實例實施例，其中塗層45b未收容於該對間隔開之相鄰部件25、30之間所收容的所有透明基板材料16之上。
圖5說明另一實例實施例光遮罩10c。在適當之處利用上述實施例的相同數字，其中差異以字尾"c"指示。光遮罩10c中塗層45c未收容於各自間隔開之相鄰二進位部件25、30的最外正交不透明材料表面40之上，但收容於間隔開之相鄰二進位部件25、30之間所收容的所有基板材料16之上。
圖6再描繪另一實例實施例光遮罩10d。在適當之處利用上述實施例的相同數字，其中差異以字尾"d"指示。在圖6實施例中，塗層45d被描繪為收容於各自間隔開之相鄰二進位部件25、30的最外正交不透明材料表面40之上，但未收容於間隔開之相鄰二進位部件25、30之間所收容的所有基板材料16之上。
本發明之一個或多個實施例包含形成光遮罩之方法。此包括在透明材料上形成一相移材料層。一不透明層形成於該相移材料層之上。不透明層及相移材料層部分被蝕刻以在透明材料之上形成一不透明層及相移材料的遮罩圖樣。該遮罩圖樣包含一對間隔開之相鄰二進位部件，該等部件包含側壁。該對間隔開之相鄰二進位部件的不透明層及相移材料層之側壁塗佈有一塗層材料。僅作為實例，上述結構的製造包含此等方法的可能實施方案。
本發明之一個或多個實施例亦包含微影圖樣化基板之方 法，舉例而言，使用以上實例光遮罩的一個或多個。僅作為實例，圖7描繪一待被微影圖樣化的基板50。該基板被描繪為包含某個基板52，其上形成有一成像層54。在此文件之內文中，術語"成像層"定義為一可藉由不論現有或待發展之適當的光化能量而改變其溶劑溶度的層。光阻劑及某些聚醯亞胺，舉例而言，係為此種材料。
參照圖8，一遮罩接近成像層54而設置。僅作為實例，上述光遮罩10、10a、10b、10c或10d之任一者均為實例可用光遮罩，其中光遮罩10b被描述於圖8中。光化能量撞擊於該遮罩上穿過透明基板及相移材料而至不透明材料上(即，如箭頭75所描繪)，同時亦穿過間隔開之相鄰二進位部件之間的透明材料至基板50之成像層54上(即，如箭頭80所描繪)。
在不必受到任何操作理論限制或不必最終導致最廣義之情況下，上述之關於實例實施例遮罩之一個或多個的微影圖樣化，至少在以臨界尺寸或低於50奈米處理時，可在被圖樣化之層中提供更好的對比。此可藉由相對於該等間隔開之相鄰部件的對向側壁，使吸收撞擊光化能量之橫向磁分量的量大於該撞擊光化能量之橫向電分量的量而產生。或者考慮，當撞擊光化能量的橫向電分量之一顯著量反射時，吸收一顯著量的橫向磁分量。此可藉由設置如上所述循著間隔開之相鄰二進位部件側壁之側壁而收容的一塗層而促進/改良。因此在此等實施例中，撞擊可包含藉由此塗層使吸收撞擊光化能量之橫向磁分量的量大於該撞擊光 化能量之橫向電分量的量。據三維原子模擬估計，如圖2實施例遮罩，具有一68奈米厚之MoSix 相移層18及一72奈米厚之不透明鉻層20及一40奈米之間距"S"的一實例石英基板16，較之與不利用相移層18的二進位遮罩，其可增強線/空間成像對比15%以上。
依照法規，本文所揭示之主旨大體上就結構及方法特徵以語言形式進行了描述。然而，應瞭解申請專利範圍並不限於所圖示及描述之特定特徵，由於本文所揭示之機構包含多個實例實施例。因此，申請專利範圍可被賦與如字面理解的全部範疇，且可根據同等物原則予以適當地解釋。
10‧‧‧光遮罩/基板
10a‧‧‧光遮罩/基板
10b‧‧‧光遮罩
10c‧‧‧光遮罩
10d‧‧‧光遮罩
12‧‧‧器件區
14‧‧‧非器件區
16‧‧‧透明基板材料
18‧‧‧相移材料層
20‧‧‧不透明材料層
25‧‧‧二進位部件
30‧‧‧二進位部件
32、34、36、38‧‧‧側壁
40‧‧‧最外正交不透明材料表面
45、45b、45c、45d‧‧‧塗層
50‧‧‧基板
52‧‧‧基板
54‧‧‧成像層
75‧‧‧箭頭
80‧‧‧箭頭
S‧‧‧距離
圖1係根據本發明之一實施例之一製程中的基板之一部分的圖解截面圖。
圖2係圖1基板在圖1所示之隨後處理中之視圖。
圖3係根據本發明之一實施例的一基板之一部分的圖解截面圖。
圖4係根據本發明之一實施例的一基板之一部分的圖解截面圖。
圖5係根據本發明之一實施例的一基板之一部分的圖解截面圖。
圖6係根據本發明之一實施例的一基板之一部分的圖解截面圖。
圖7係根據本發明之一實施例之一製程中的基板之一部分的圖解截面圖。
圖8係圖7基板在圖7所示之隨後處理中、且使用圖4基板之視圖。
10‧‧‧光遮罩/基板
12‧‧‧器件區
14‧‧‧非器件區
16‧‧‧透明基板材料
18‧‧‧相移材料層
20‧‧‧不透明材料層
25‧‧‧二進位部件
30‧‧‧二進位部件
32、34、36、38‧‧‧側壁
40‧‧‧最外正交不透明材料表面
S‧‧‧距離

Claims (15)

  1. 一種用於製造積體電路之光遮罩，其包含：一基板，其包含一器件區及一非器件區；該器件區包含一透明基板，在該透明基板上形成一對間隔開的相鄰二進位部件，該等間隔開的相鄰二進位部件包含一不透明材料及一相移材料，該相移材料係收容於該透明基板與該不透明材料之間，該等間隔開之相鄰二進位部件包含多個側壁及一最外表面；及一塗層，其形成於該等間隔開的相鄰二進位部件之該相移材料與該不透明材料的該等側壁上及該等間隔開的相鄰二進位部件之該最外表面上，在該等間隔開的相鄰二進位部件之間的一距離內之該基板上沒有該塗層，該塗層包含SrF2 及BaF2 中之至少一者。
  2. 如請求項1之光遮罩，其中該器件區內之所有部件均為二進位部件。
  3. 如請求項1之光遮罩，其中該塗層為介電質。
  4. 如請求項1之光遮罩，其中該塗層為半導體。
  5. 如請求項1之光遮罩，其中該塗層為導體。
  6. 如請求項1之光遮罩，其中該塗層進一步包含由下列組成之群中選出的一種材料：SiO2 、Si3 N4 、MgF2 、MgF2 、Al2 O3 、Al、TiN、Cu、Cr、Si及其混合物。
  7. 如請求項1之光遮罩，其中該塗層之厚度從大約5埃至大約50埃。
  8. 如請求項1之光遮罩，其中該等間隔開之相鄰二進位部 件的該不透明材料包含間隔開不大於50奈米的多個對向側壁。
  9. 一種用於製造積體電路之成品結構二進位光遮罩，其包含：一基板，其包含一器件區及一非器件區；該器件區包含一透明基板，在該透明基板上形成一對間隔開的相鄰二進位部件，該等間隔開的相鄰二進位部件包含一不透明材料及一相移材料，該相移材料由下列組成之群中選出：MoSix Oy Nz 、Tax Hfy 及Tax Ny ，其中"x"、"y"及"z"均大於零，該相移材料係收容於該透明基板與該不透明材料之間，該相移材料之厚度從大約400埃至大約2,000埃，該不透明材料之厚度從大約500埃至大約1,000埃，該等間隔開之相鄰二進位部件包含多個側壁，該等間隔開之相鄰二進位部件之該不透明材料的該等側壁間隔開不大於50奈米；及一塗層，其厚度從大約5埃至大約50埃，其形成於該等間隔開的相鄰二進位部件之該相移材料與該不透明材料的該等側壁上，該塗層包含SrF2 及BaF2 中之至少一者。
  10. 一種形成光遮罩之方法，其包含：在透明材料上形成一相移材料層；在該相移材料層上形成一不透明層；蝕刻該不透明層及該相移材料層之部分以在該透明材料之上形成該不透明層及該相移材料的一遮罩圖樣，該 遮罩圖樣包含一對間隔開之相鄰二進位部件，該等部件包含多個側壁及一最外表面；及用一塗層材料塗佈該對間隔開之相鄰二進位部件的該不透明層及該相移材料層之該等側壁及該對間隔開之相鄰二進位部件的該最外表面，及在該對間隔開之相鄰二進位部件之間的該基板上沒有該塗層材料，該塗層材料包含SrF2 及BaF2 中之至少一者。
  11. 如請求項10之方法，其中該塗佈包含形成該塗層材料使其具有大約5埃至大約50埃之一厚度。
  12. 一種微影圖樣化基板之方法，其包含：在一基板上形成一成像層；接近該成像層而設置一遮罩，該遮罩包含一透明基板，在該透明基板上形成有一對間隔開的相鄰二進位部件，該等間隔開的相鄰二進位部件包含一不透明材料及一相移材料，該相移材料收容於該透明基板與該不透明材料之間，及在該等間隔開的相鄰二進位部件之側壁及一最外表面上形成一塗層材料，該塗層材料包含SrF2 及BaF2 中之至少一者；及撞擊光化能量於該遮罩上，穿過該透明基板及該相移材料至該不透明材料上，且穿過該等間隔開之相鄰二進位部件之間的透明材料至該基板之該成像層上。
  13. 如請求項12之方法，其中該設置係設置一遮罩，其中該對間隔開之相鄰二進位部件包含多個對向側壁，該撞擊包含相對於該等側壁使吸收撞擊光化能量之一橫向磁分 量的量大於該撞擊光化能量之一橫向電分量的量。
  14. 如請求項12之方法，其中該撞擊包含藉由該塗層吸收撞擊光化能量之一橫向磁分量的量大於該撞擊光化能量之一橫向電分量的量。
  15. 一種用於製造積體電路之光遮罩，其包含：一基板，包含一器件區及一非器件區；該器件區包含一透明基板，在該透明基板之一上表面上形成一對間隔開的相鄰二進位部件，該等間隔開的相鄰二進位部件包含一不透明材料及一相移材料，該相移材料係收容於該透明基板與該不透明材料之間，該等間隔開之相鄰二進位部件包含多個側壁，該等間隔開之相鄰二進位部件之該不透明材料具有正交於該等側壁之一最外表面；及一塗層，其形成於該等間隔開的相鄰二進位部件之該相移材料的該等側壁上及該等間隔開的相鄰二進位部件之該不透明材料的多個側壁上，該塗層不被收容於該不透明材料之該最外表面上，該塗層係收容於在該等相鄰二進位部件之間的該透明基板之所有上表面上，該塗層包含SrF2及BaF2中之至少一者，該光遮罩可以50奈米或50奈米以下之臨界尺寸來處理。
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