TWI824196B - 極紫外微影之相移式遮罩 - Google Patents
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Abstract
用於極紫外微影製程的相移式遮罩包括基板、位於基板上
的反射層、位於反射層上的頂蓋層及位於頂蓋層上的相移式圖案。相移式圖案中的每一者可包括位於頂蓋層上的下部吸收圖案及位於下部吸收圖案上的上部吸收圖案。上部吸收圖案的折射率可高於下部吸收圖案的折射率，且上部吸收圖案的厚度小於下部吸收圖案的厚度。
Description
[相關申請案的交叉參考]
本專利申請案主張於2020年4月14日在韓國智慧財產局中提出申請的韓國專利申請案第10-2020-0045379號的優先權，所述韓國專利申請案的全部內容併入本案供參考。
本揭露是有關於一種用於極紫外(extreme ultraviolet，EUV)微影製程的遮罩，且具體而言有關於一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩。
半導體裝置的尺寸及設計規則的減小使對減小圖案(例如，半導體裝置中的元件)的尺寸的技術的需求增加。為滿足此種需求，在微影製程中已使用被配置成發射為較短波長的光的光源。舉例而言，在微影製程中已使用具有為約436奈米(「g線(g-line)」)、365奈米(「i線(i-line)」)、248奈米(例如，KrF雷射器(KrF laser)的)及193奈米(例如，ArF雷射器(ArF laser))的波長的光作為光源。近來，具有為約13.5奈米的波長的極紫外(EUV)光已被建議作為EUV微影的光源。
由於EUV光中的大部分被折射光學材料吸收，因此在EUV微影中使用反射光學系統，而不是折射光學系統。
本發明概念的示例性實施例提供一種用於極紫外微影製程且具有改善的對比度性質的相移式遮罩。
本發明概念的示例性實施例提供一種可在極紫外微影製程中達成高解析度影像的相移式遮罩。
根據本發明概念的一些實施例，一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩可包括基板、位於基板上的反射層、位於反射層上的頂蓋層及位於頂蓋層上的相移式圖案。相移式圖案中的每一者可包括位於頂蓋層上的下部吸收圖案及位於下部吸收圖案上的上部吸收圖案。上部吸收圖案的折射率可高於下部吸收圖案的折射率，且上部吸收圖案的厚度可小於下部吸收圖案的厚度。頂蓋層、下部吸收圖案及上部吸收圖案可依序堆疊於基板上。
根據本發明概念的一些實施例，一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩可包括基板、位於基板上的反射層、位於反射層上的頂蓋層、位於頂蓋層上的緩衝圖案及分別位於緩衝圖案上的相移式圖案。相移式圖案中的每一者可包括位於緩衝圖案中的每一者上的上部吸收圖案及位於緩衝圖案中的所述每一者與上部吸收圖案之間的下部吸收圖案。下部吸收圖案與頂蓋層可包含相同的金屬元素。上部吸收圖案可具有較下部吸收圖案的折射率高的折射率。上部吸收圖案的厚度可小於下部吸收圖案的厚度。
根據本發明概念的一些實施例，一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩可包括基板、位於基板上的反射層、位於反射層上的頂蓋層及位於頂蓋層上的相移式圖案。相移式圖案中的每一者可包括位於頂蓋層上的下部吸收圖案及位於下部吸收圖案上的上部吸收圖案。下部吸收圖案可包含釕(Ru)，且上部吸收圖案可包含鉭(Ta)。上部吸收圖案的厚度可小於下部吸收圖案的厚度。
10:光源單元
11、IL1、IL2、RL1、RL2:極紫外光
20:聚光器單元
22:聚光器光學元件
32:遮罩台
40:投影單元
42:投影光學元件
50:晶圓
52:晶圓台
90:控制單元
100:基板
100a:第一表面
100b:第二表面
102:主圖案區
104:子圖案區
110:下部導電層
120:反射層
122:低折射率層
124:高折射率層
130:頂蓋層
140:緩衝圖案
140L:緩衝層
140T、152T、154T:厚度
150:相移式圖案
150P:開口
152:下部吸收圖案
152L:下部吸收層
154:上部吸收圖案
154L:上部吸收層
160:硬遮罩圖案
160L:硬遮罩層
170:光致抗蝕劑圖案
500:相移式遮罩
1000:微影系統/極紫外微影系統
BA:邊界區/黑色邊界區
PA:圖案區
S1:多層式結構
S2:混合式結構
結合附圖閱讀以下簡要說明，將更清楚地理解示例性實施例。附圖代表如本文中所述的非限制性示例性實施例。
圖1是示出根據本發明概念一些實施例的使用相移式遮罩的極紫外(EUV)微影系統的概念圖。
圖2是示意性地示出根據本發明概念一些實施例的相移式遮罩的平面圖。
圖3是示意性地示出根據本發明概念一些實施例的相移式遮罩的剖視圖。
圖4是示出圖3所示相移式遮罩的部分的放大圖。
圖5是示出根據本發明概念一些實施例的入射光的相移量相對於相移式遮罩的相移式圖案的厚度的曲線圖。
圖6及圖7是根據本發明概念一些實施例的其中的每一者示出光學密度(optical density，OD)性質相對於相移式遮罩的上部吸收圖案的厚度的曲線圖。
圖8是示出根據本發明概念一些實施例的正規化影像對
數斜率(normalized-image-log-slope，NILS)性質相對於相移式遮罩的下部吸收圖案的厚度的曲線圖。
圖9至圖12是示出根據本發明概念一些實施例的製作相移式遮罩的方法的剖視圖。
現將參照其中示出示例性實施例的附圖來更全面地闡述本發明概念的示例性實施例。
圖1是示出根據本發明概念一些實施例的使用相移式遮罩的極紫外(EUV)微影系統的概念圖。
參照圖1，極紫外微影系統1000可包括光源單元(optical source unit)10、聚光器單元(condenser unit)20、投影單元(projection unit)40及控制單元(control unit)90。
光源單元10可產生極紫外光11(例如，具有為約13.5奈米的波長)。聚光器單元20可引導由光源單元10產生的極紫外光11，進而使得極紫外光11入射至相移式遮罩500中。聚光器單元20可包括聚光器光學元件22(例如，透鏡及/或鏡子)。聚光器光學元件22可對極紫外光11進行聚光及反射，以將極紫外光11引導至相移式遮罩500。極紫外光11可藉由聚光器單元20傾斜地入射至相移式遮罩500中。
相移式遮罩500可設置於遮罩台32上，且遮罩台32可被配置成移動相移式遮罩500。光源單元10及遮罩台32可由控制單元90控制。
入射至相移式遮罩500中的極紫外光11可被相移式遮罩500反射，且然後可入射至投影單元40中。投影單元40可被配置成將相移式遮罩500的遮罩圖案影像投影至晶圓50上。投影單元40可包括投影光學元件42(例如，透鏡及/或鏡子)。投影光學元件42可被配置成使用被相移式遮罩500反射的極紫外光11以縮小投影方式(例如，縮小4、6或8倍)將相移式遮罩500的遮罩圖案影像投影至晶圓50上。由於極紫外光11藉由投影單元40照射至晶圓50上，因此與相移式遮罩500的遮罩圖案影像對應的圖案可列印於晶圓50上。晶圓50可被裝載於晶圓台52上，且晶圓台52可被配置成移動晶圓50(例如，以將晶圓50的所期望區放置於曝光區處)。本文中所使用的用語「圖案」指代藉由可包括微影製程及/或蝕刻製程的圖案化製程而形成於基板(例如，晶圓)上的層或堆疊層的部分。此外，本文中所使用的用語「及/或(and/or)」包括相關聯列出項中的任一項以及相關聯列出項中的一或多個項的所有組合。
圖2是示意性地示出根據本發明概念一些實施例的相移式遮罩的平面圖，且圖3是示意性地示出根據本發明概念一些實施例的相移式遮罩的剖視圖。圖4是示出圖3所示相移式遮罩的部分的放大圖。
參照圖2及圖3，相移式遮罩500可包括基板100、反射層120、頂蓋層130、緩衝圖案140、相移式圖案150及下部導電層110。相移式遮罩500可為反射型相移式遮罩。
基板100可由具有低熱膨脹係數的材料形成或者包含具有低熱膨脹係數的材料。作為實例，基板100可由玻璃或矽(Si)形成或者包含玻璃或矽(Si)。基板100可包括圖案區PA及圍繞圖案區PA的黑色邊界區BA，在圖案區PA中設置有欲轉錄至晶圓上的圖案。圖案區PA可包括主圖案區102及子圖案區104。主圖案區102可為用於將構成積體電路的主圖案轉錄至晶圓(例如，圖1所示晶圓50)的晶片區上的區，且子圖案區104可為用於將輔助圖案轉錄至晶圓(例如，圖1所示晶圓50)的切割道(scribe line)區上的區。邊界區BA可與圖案區PA相鄰。舉例而言，當在平面圖中觀察時，黑色邊界區BA可被設置成包圍或環繞(例如，以部分地包圍)圖案區PA。黑色邊界區BA可在如圖2中所示的平面圖中完全地包圍圖案區PA。儘管未示出，然而黑色邊界區BA上可設置有用於對準及/或辨識圖1所示微影系統1000中的相移式遮罩500的對準及/或辨識標記。
反射層120可設置於基板100的第一表面100a上。反射層120可設置於圖案區PA上，且可延伸至黑色邊界區BA上。反射層120可反射入射至反射層120中的光(例如，圖1所示極紫外光11)。反射層120可被配置成充當布拉格反射器(Bragg reflector)。作為實例，反射層120可包括其中低折射率層122與高折射率層124交替且重複地堆疊的多層式結構。作為實例，堆疊於反射層120中的低折射率層122及高折射率層124的數目中的每一者可為約40至約60。低折射率層122可由例如鉬(Mo)
形成或者包含例如鉬(Mo)，且高折射率層124可由例如矽(Si)形成或者包含例如矽(Si)。在一些實施例中，低折射率層122中最下部的一者可設置於反射層120的最下部層階，且高折射率層124中最上部的一者可設置於反射層120的最上部層階。反射層120的最接近基板100的層可為低折射率層122中的一者，且反射層120的最遠離基板100的層可為高折射率層124中的一者。
在一些實施例中，反射層120可在圖案區PA上具有其中低折射率層122與高折射率層124交替堆疊的多層式結構S1且在黑色邊界區BA上具有其中低折射率層122與高折射率層124混合的混合式結構S2。在此種情形中，欲入射至黑色邊界區BA中的光(例如，圖1所示極紫外光11)的反射率可減小。
頂蓋層130可設置於基板100的第一表面100a上及反射層120上。反射層120可夾置於頂蓋層130與基板100之間。頂蓋層130可設置於圖案區PA上，且可延伸至黑色邊界區BA上。頂蓋層130可保護反射層120，且可減少或防止反射層120的表面的氧化。頂蓋層130可由金屬元素(例如，釕(Ru))形成或者包含金屬元素(例如，釕(Ru))。
相移式圖案150可設置於基板100的第一表面100a上及頂蓋層130上。頂蓋層130可夾置於相移式圖案150與反射層120之間。相移式圖案150可設置於圖案區PA及黑色邊界區BA上，且位於相移式圖案150之間的開口150P可被設置成暴露出頂蓋層130的頂表面。
緩衝圖案140可設置於基板100的第一表面100a上以及相移式圖案150與頂蓋層130之間。緩衝圖案140中的每一者可夾置於相移式圖案150中的每一者與頂蓋層130之間。開口150P可延伸至位於緩衝圖案140之間的區中，以暴露出頂蓋層130的頂表面。在一些實施例中，緩衝圖案140(例如，緩衝圖案140的下表面)可如圖3中所示直接接觸頂蓋層130(例如，頂蓋層130的上表面)。
相移式圖案150中的每一者可包括下部吸收圖案152及位於下部吸收圖案152上的上部吸收圖案154。下部吸收圖案152可設置於緩衝圖案140中的每一者與上部吸收圖案154之間。在一些實施例中，下部吸收圖案152可如圖3中所示直接接觸上部吸收圖案154與緩衝圖案140二者。上部吸收圖案154可由折射率(n)高於下部吸收圖案152的折射率(n)的材料形成或者包含折射率(n)高於下部吸收圖案152的折射率(n)的材料。換言之，上部吸收圖案154的折射率可大於下部吸收圖案152的折射率。另外，上部吸收圖案154可由消光係數(k)高於下部吸收圖案152的消光係數(k)的材料形成或者包含消光係數(k)高於下部吸收圖案152的消光係數(k)的材料。換言之，上部吸收圖案154的消光係數可大於下部吸收圖案152的消光係數。上部吸收圖案154可由鉭合金及/或氮化鉭形成或者包含鉭合金及/或氮化鉭。作為實例，上部吸收圖案154可由TaN、TaBN及/或TaSi形成或者包含TaN、TaBN及/或TaSi。下部吸收圖案152可由釕(Ru)
形成或者包含釕(Ru)。作為實例，下部吸收圖案152可由釕、釕合金、氧化釕、氮化釕及/或氮氧化釕形成或者包含釕、釕合金、氧化釕、氮化釕及/或氮氧化釕。
上部吸收圖案154及下部吸收圖案152中的每一者可具有在垂直於基板100的第一表面100a的方向上量測的厚度。上部吸收圖案154的厚度154T可小於下部吸收圖案152的厚度152T。
頂蓋層130可由與下部吸收圖案152相同的金屬元素(例如，釕(Ru))形成或者包含與下部吸收圖案152相同的金屬元素(例如，釕(Ru))，且緩衝圖案140可由與頂蓋層130及下部吸收圖案152不同的材料形成或者包含與頂蓋層130及下部吸收圖案152不同的材料。緩衝圖案140可包含相對於頂蓋層130及下部吸收圖案152具有蝕刻選擇性的材料。緩衝圖案140可由例如矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭形成或者包含例如矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭。在一些實施例中，緩衝圖案140可由SiN、SiO、SiON、TaO、TaON、TaBO及/或TaBON形成或者包含SiN、SiO、SiON、TaO、TaON、TaBO及/或TaBON。緩衝圖案140中的每一者可具有在垂直於基板100的第一表面100a的方向上量測的厚度140T，且緩衝圖案140中的每一者的厚度140T可小於下部吸收圖案152的厚度152T。
下部導電層110可設置於基板100的與基板100的第一表面100a相對的第二表面100b上。下部導電層110可與反射層
120間隔開，基板100夾置於下部導電層110與反射層120之間。下部導電層110可由導電材料(例如，CrN)形成或者包含導電材料(例如，CrN)。
參照圖3及圖4，相移式圖案150可吸收入射至基板100的第一表面100a中的極紫外光IL1的部分。因此，入射至相移式圖案150中的極紫外光IL1的反射率可小於入射至開口150P中的極紫外光IL2的反射率。入射至相移式圖案150中的極紫外光IL1的反射率可相依於構成相移式圖案150的材料的消光係數(k)及相移式圖案150的厚度。作為實例，構成相移式圖案150的材料的消光係數(k)越小且相移式圖案150的厚度越小，則入射至相移式圖案150中的極紫外光IL1的反射率越高。
相移式圖案150可被配置成導致穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1的相移。因此，穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1的相位可不同於穿過開口150P且被反射層120反射的極紫外光RL2的相位。穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1的相移量可相依於構成相移式圖案150的材料的折射率(n)及相移式圖案150的厚度而改變。作為實例，構成相移式圖案150的材料的折射率越小且相移式圖案150的厚度越大，則穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1的相移量越大。
構成相移式圖案150的材料的折射率(n)越小，則入射至相移式圖案150中且自相移式圖案150的表面反射的極紫外光
IL1的量越大。在此種情形中，相移式遮罩500可能具有劣化的遮罩對比度性質。
根據本發明概念的一些實施例，下部吸收圖案152可具有小於上部吸收圖案154的折射率(n)，且下部吸收圖案152的厚度152T可大於上部吸收圖案154的厚度154T。因此，可增加穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1的相移量，且在此種情形中，使用相移式遮罩500可容易地達成高解析度影像。
此外，上部吸收圖案154可具有大於下部吸收圖案152的折射率(n)，且因此，可減少入射至相移式圖案150中且自相移式圖案150的表面反射的極紫外光IL1的量。在一些實施例中，上部吸收圖案154可具有大於下部吸收圖案152的消光係數(k)，且因此，可減小入射至相移式圖案150中的極紫外光IL1的反射率。在此種情形中，可改善相移式遮罩500的遮罩對比度性質。
圖5是示出根據本發明概念一些實施例的入射光的相移量相對於相移式遮罩的相移式圖案的厚度的曲線圖。
參照圖4及圖5，相移式圖案150可被配置以更改極紫外光RL1與極紫外光RL2之間的相位差為約180°至約250°(下文中稱為相位差條件)，所述極紫外光RL1穿過相移式圖案150且被反射層120反射，所述極紫外光RL2穿過開口150P且被反射層120反射。上部吸收圖案154的厚度154T及下部吸收圖案152的厚度152T可被調整以滿足相位差條件。作為實例，上部吸收圖
案154的厚度154T的範圍可介於約8奈米至約35奈米，且下部吸收圖案152的厚度152T的範圍可介於約10奈米至約40奈米。
由於相移式圖案150被配置成滿足相位差條件，因此穿過相移式圖案150且被反射層120反射的極紫外光RL1可能與穿過開口150P且被反射層120反射的極紫外光RL2相消干涉。在對形成於圖1所示晶圓50上的光致抗蝕劑層實行使用相移式遮罩500的曝光製程的情形中，由於極紫外光RL1與RL2之間的相消干涉，入射至光致抗蝕劑層的與相移式圖案150對應的區中的極紫外光的強度可降低。換言之，投影於光致抗蝕劑層上的影像可具有高正規化影像對數斜率(NILS)，且此可使得容易在光致抗蝕劑層上達成高解析度影像。
圖6及圖7是根據本發明概念一些實施例的其中的每一者示出光學密度(OD)性質相對於相移式遮罩的上部吸收圖案(例如，圖4中的上部吸收圖案154)的厚度的曲線圖。
參照圖4、圖6及圖7，相移式遮罩500的遮罩對比度性質可由以下公式1評價：[公式1]OD=-log(Ra/Rb)
其中Ra是入射至相移式圖案150中的極紫外光IL1的反射率，Rb是入射至開口150P中的極紫外光IL2的反射率，且OD是代表遮光性質的程度的光學密度。
在一些實施例中，黑色邊界區BA需要具有為2.8或高
於2.8的光學密度(OD)。在下文中，此條件(OD≧2.8)將被稱為光學密度條件。
圖6示出當下部吸收圖案152的厚度152T為32奈米時，黑色邊界區BA的光學密度(OD)及反射率比率(Ra/Rb)性質相對於上部吸收圖案154的厚度154T的情形。圖6示出當下部吸收圖案152的厚度152T為32奈米且上部吸收圖案154的厚度154T具有接近9.5奈米、16.5奈米、24奈米、31奈米及38奈米的值時，可滿足黑色邊界區BA的光學密度(OD)條件(即，OD≧2.8)。
圖7示出當下部吸收圖案152的厚度152T為30奈米時，黑色邊界區BA的光學密度(OD)及反射率比率(Ra/Rb)性質相對於上部吸收圖案154的厚度154T的情形。圖7示出當下部吸收圖案152的厚度152T為30奈米且上部吸收圖案154的厚度154T具有接近9.5奈米、16.5奈米、24奈米、31奈米及38奈米的值時，可滿足黑色邊界區BA的光學密度(OD)條件(即，OD≧2.8)。
根據本發明概念的一些實施例，上部吸收圖案154的厚度154T可被調整以滿足黑色邊界區BA的相位差條件(為約180°至約250°)及光學密度條件(OD≧2.8)。作為實例，上部吸收圖案154的厚度154T可被調整以具有在為約8奈米至約35奈米範圍內滿足光學密度條件的值。由於相移式圖案150被配置成滿足光學密度條件，因此相移式遮罩500的遮罩對比度性質可改善。
圖8是示出根據本發明概念一些實施例的正規化影像對數斜率(NILS)性質相對於相移式遮罩的下部吸收圖案的厚度的曲線圖。在圖8中，i)實線代表當上部吸收圖案154的厚度154T為9.5奈米時，由下部吸收圖案152的厚度152T的變化引起的NILS性質的變化，且ii)虛線代表當不提供上部吸收圖案154時，由下部吸收圖案152的厚度152T的變化引起的NILS性質的變化。
參照圖4及圖8，下部吸收圖案152的折射率(n)可小於上部吸收圖案154的折射率(n)，且下部吸收圖案152的厚度152T可大於上部吸收圖案154的厚度154T。換言之，具有相對低折射率(n)的下部吸收圖案152可被設置成較具有相對高折射率(n)的上部吸收圖案154厚。
根據本發明概念的一些實施例，下部吸收圖案152的厚度152T可被調整以滿足相位差條件(約180°至約250°)及更改相移式遮罩500以具有所期望的NILS性質。作為實例，下部吸收圖案152的厚度152T的範圍可介於約10奈米至約40奈米。參照圖8，當下部吸收圖案152的厚度152T小於或等於約40奈米時，相較於其中不在下部吸收圖案152上提供上部吸收圖案154的相移式遮罩的NILS性質(例如，虛線所示)而言，根據本發明概念一些實施例的相移式遮罩500可具有改善的(或較高的)或等效的NILS性質。由於相移式圖案150被配置成滿足所期望的(較高的)NILS性質，因此可提供能夠容易地達成高解析度影像的相移式遮罩500。
圖9至圖12是示出根據本發明概念一些實施例的製作相移式遮罩的方法的剖視圖。為使說明簡潔，參照圖2至圖4闡述的相移式遮罩的元件可由相同的參考編號來辨識，而不再對其予以贅述。
參照圖9，可提供基板100。基板100可由具有低熱膨脹係數的材料形成或者包含具有低熱膨脹係數的材料。作為實例，基板100可由玻璃或矽形成或者包含玻璃或矽。基板100可包括參照圖1及圖2闡述的圖案區PA及黑色邊界區BA。
可在基板100的第二表面100b上形成下部導電層110。下部導電層110可包括例如藉由濺鍍沈積製程(sputtering deposition process)形成的CrN層。
可在基板100的第一表面100a上形成反射層120。形成反射層120可包括在基板100的第一表面100a上交替且重複地形成低折射率層122與高折射率層124。可將反射層120形成為具有藉由例如濺鍍沈積製程交替堆疊的40至60個低折射率層122與40至60個高折射率層124。在一些實施例中，形成反射層120可包括對黑色邊界區BA實行雷射退火製程(laser annealing process)。在此種情形中，黑色邊界區BA上的低折射率層122與高折射率層124可藉由雷射退火製程彼此混合。因此，反射層120可在圖案區PA上具有其中低折射率層122與高折射率層124交替堆疊的多層式結構S1且可在黑色邊界區BA上具有其中低折射率層122與高折射率層124彼此混合的混合式結構S2。
可在反射層120上形成頂蓋層130。頂蓋層130可包含例如釕，且可藉由濺鍍沈積製程形成頂蓋層130。
可在頂蓋層130上形成緩衝層140L。緩衝層140L可由相對於頂蓋層130具有蝕刻選擇性的材料形成或者包含相對於頂蓋層130具有蝕刻選擇性的材料。另外，緩衝層140L可由相對於下文將闡述的下部吸收層152L具有蝕刻選擇性的材料形成或者包含相對於下文將闡述的下部吸收層152L具有蝕刻選擇性的材料。舉例而言，緩衝層140L可由矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭形成或者包含矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭。可藉由例如化學氣相沈積製程、濺鍍沈積製程等形成緩衝層140L。
可在緩衝層140L上形成下部吸收層152L。下部吸收層152L可由與頂蓋層130相同的金屬元素(例如，釕)形成或者包含與頂蓋層130相同的金屬元素(例如，釕)。下部吸收層152L可由例如釕、釕合金、氧化釕、氮化釕及/或氮氧化釕形成或者包含例如釕、釕合金、氧化釕、氮化釕及/或氮氧化釕。可藉由例如濺鍍沈積製程形成下部吸收層152L。可將下部吸收層152L形成為具有較緩衝層140L的厚度140T大的厚度152T。
可在下部吸收層152L上形成上部吸收層154L。上部吸收層154L可由折射率高於下部吸收層152L的折射率的材料形成。另外，上部吸收層154L可由消光係數大於下部吸收層152L的消光係數的材料形成。作為實例，上部吸收層154L可由鉭合金及/或
氮化鉭形成或者包含鉭合金及/或氮化鉭。可藉由例如濺鍍沈積製程形成上部吸收層154L。可將上部吸收層154L形成為具有較下部吸收層152L的厚度152T小的厚度154T。根據一些實施例，可調整上部吸收層154L的厚度154T及下部吸收層152L的厚度152T以滿足參照圖5至圖8所述的條件(例如，關於相位差條件、光學密度(OD)及NILS性質)。作為實例，上部吸收層154L的厚度154T可在為約8奈米至約35奈米的範圍內，且下部吸收層152L的厚度152T可在為約10奈米至約40奈米的範圍內。
可在上部吸收層154L上形成硬遮罩層160L。硬遮罩層160L可由相對於上部吸收層154L及下部吸收層152L具有蝕刻選擇性的材料形成或者包含相對於上部吸收層154L及下部吸收層152L具有蝕刻選擇性的材料。硬遮罩層160L可由例如矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭形成或者包含例如矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭。在一些實施例中，硬遮罩層160L可由與緩衝層140L相同的材料形成或者包含與緩衝層140L相同的材料。可藉由例如化學氣相沈積製程、濺鍍沈積製程等形成硬遮罩層160L。
可在硬遮罩層160L上形成光致抗蝕劑圖案170。光致抗蝕劑圖案170可界定其中將形成下文欲闡述的相移式圖案的區的形狀及位置。
參照圖10，可使用光致抗蝕劑圖案170作為蝕刻遮罩來蝕刻硬遮罩層160L。因此，可在上部吸收層154L上形成硬遮罩
圖案160。在一些實施例中，形成硬遮罩圖案160可包括使用蝕刻源(例如，包含SF6、CF4及/或CHF3)來蝕刻硬遮罩層160L。本文中所使用的用語「蝕刻源」指代蝕刻劑。
參照圖11，可移除光致抗蝕劑圖案170。可藉由例如灰化製程(ashing process)及/或剝離製程(stripping process)移除光致抗蝕劑圖案170。可使用硬遮罩圖案160作為蝕刻遮罩來蝕刻上部吸收層154L。因此，可在下部吸收層152L上形成上部吸收圖案154。在一些實施例中，形成上部吸收圖案154可包括使用蝕刻源(例如，包含Cl2)來蝕刻上部吸收層154L。
參照圖12，可使用硬遮罩圖案160作為蝕刻遮罩來蝕刻下部吸收層152L。因此，可在緩衝層140L上形成下部吸收圖案152。下部吸收圖案152及上部吸收圖案154可構成相移式圖案150。相移式圖案150中的每一者可包括一對依序堆疊於緩衝層140L上的下部吸收圖案152與上部吸收圖案154。在一些實施例中，形成下部吸收圖案152可包括使用蝕刻源(例如，包含Cl2及O2)來蝕刻下部吸收層152L。在形成下部吸收層152L期間，可使用緩衝層140L作為蝕刻終止層(etch stop layer)。因此，在蝕刻下部吸收層152L期間，頂蓋層130可受到保護。
重新參照圖3，可使用相移式圖案150作為蝕刻遮罩來蝕刻緩衝層140L。因此，可在頂蓋層130上形成緩衝圖案140。緩衝圖案140中的每一者可夾置於相移式圖案150中的每一者與頂蓋層130之間。在一些實施例中，形成緩衝圖案140可包括使
用蝕刻源(例如，包含SF6、CF4及/或CHF3)來蝕刻緩衝層140L。在蝕刻緩衝層140L期間，可移除硬遮罩圖案160。
根據本發明概念的一些實施例，相移式圖案可包括下部吸收圖案及上部吸收圖案。上部吸收圖案可設置於下部吸收圖案上，且可具有較下部吸收圖案的折射率高的折射率，且在此種情形中，可減少入射至相移式圖案中且自相移式圖案的表面反射的極紫外光的量。此可改善相移式遮罩的遮罩對比度性質。
另外，具有相對低折射率的下部吸收圖案可較上部吸收圖案厚，且因此，可增加藉由相移式圖案反射的極紫外光的相移。因此，使用相移式遮罩可容易地達成高解析度影像。
因此，在極紫外微影製程中可使用具有改善的遮罩對比度性質且可達成高解析度影像的相移式遮罩。
儘管已具體示出並闡述了本發明概念的示例性實施例，然而此項技術中具有通常知識者應理解，在不背離隨附申請專利範圍的範圍的條件下，可對其作出形式及細節上的變化。
以上揭露的標的物應被視為例示性的，而非約束性的，且附屬申請專利範圍旨在涵蓋落於本發明概念的真實精神及範圍內的所有此類修改、增強形式及其他實施例。因此，隨附申請專利範圍的範圍不應受前述詳細說明所約束或限制。
100:基板
100a:第一表面
100b:第二表面
110:下部導電層
120:反射層
122:低折射率層
124:高折射率層
130:頂蓋層
140:緩衝圖案
140T、152T、154T:厚度
150:相移式圖案
150P:開口
152:下部吸收圖案
154:上部吸收圖案
500:相移式遮罩
BA:邊界區/黑色邊界區
PA:圖案區
S1:多層式結構
S2:混合式結構
Claims (20)
- 一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩，包括： 基板； 反射層，位於所述基板上； 頂蓋層，位於所述反射層上；以及 相移式圖案，位於所述頂蓋層上， 其中所述相移式圖案中的每一者包括： 下部吸收圖案，位於所述頂蓋層上；以及 上部吸收圖案，位於所述下部吸收圖案上， 其中所述上部吸收圖案的折射率高於所述下部吸收圖案的折射率，且 所述上部吸收圖案的厚度小於所述下部吸收圖案的厚度。
- 如請求項1所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案的消光係數大於所述下部吸收圖案的消光係數。
- 如請求項2所述的相移式遮罩，更包括位於所述相移式圖案中的兩者之間且暴露出所述頂蓋層的開口， 其中所述相移式圖案被配置成將極紫外光的第一部分更改為相對於所述極紫外光的第二部分具有為180°至250°的相位差，所述極紫外光的所述第一部分穿過所述相移式圖案中的一者且自所述反射層反射，且所述極紫外光的所述第二部分穿過所述開口且自所述反射層反射。
- 如請求項2所述的相移式遮罩，其中所述下部吸收圖案包含釕（Ru）。
- 如請求項4所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案包含鉭合金及/或氮化鉭。
- 如請求項1所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案的所述厚度的範圍介於約8奈米至約35奈米。
- 如請求項6所述的相移式遮罩，其中所述下部吸收圖案的所述厚度的範圍介於約10奈米至約40奈米。
- 如請求項1所述的相移式遮罩，更包括位於所述頂蓋層上的緩衝圖案， 其中所述緩衝圖案中的每一者位於所述頂蓋層與所述相移式圖案中相應的一者之間， 所述下部吸收圖案與所述頂蓋層包含相同的金屬元素，且 所述緩衝圖案中的所述每一者包含與所述下部吸收圖案及所述頂蓋層不同的材料。
- 如請求項1所述的相移式遮罩，其中所述基板包括圖案區及環繞所述圖案區的黑色邊界區，且 其中所述反射層在所述圖案區上具有多層式結構且在所述黑色邊界區上具有混合式結構，所述多層式結構包括交替堆疊的由高折射率層構成的第一部分與由低折射率層構成的第一部分，且所述混合式結構包括彼此混合的由所述高折射率層構成的第二部分與由所述低折射率層構成的第二部分。
- 一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩，包括： 基板； 反射層，位於所述基板上； 頂蓋層，位於所述反射層上； 緩衝圖案，位於所述頂蓋層上；以及 相移式圖案，分別位於所述緩衝圖案上， 其中所述相移式圖案中的每一者包括： 上部吸收圖案，位於所述緩衝圖案中的每一者上；以及 下部吸收圖案，位於所述緩衝圖案中的所述每一者與所述上部吸收圖案之間， 其中所述下部吸收圖案與所述頂蓋層包含相同的金屬元素， 所述上部吸收圖案具有較所述下部吸收圖案的折射率高的折射率，且 所述上部吸收圖案的厚度小於所述下部吸收圖案的厚度。
- 如請求項10所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案具有較所述下部吸收圖案的消光係數大的消光係數。
- 如請求項10所述的相移式遮罩，其中所述下部吸收圖案及所述頂蓋層包含釕。
- 如請求項12所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案包含鉭合金及/或氮化鉭。
- 如請求項12所述的相移式遮罩，其中所述緩衝圖案包含與所述下部吸收圖案及所述頂蓋層不同的材料。
- 如請求項14所述的相移式遮罩，其中所述緩衝圖案包含矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭。
- 一種用於極紫外微影製程的相移式遮罩，包括： 基板； 反射層，位於所述基板上； 頂蓋層，位於所述反射層上；以及 相移式圖案，位於所述頂蓋層上， 其中所述相移式圖案中的每一者包括： 下部吸收圖案，位於所述頂蓋層上；以及 上部吸收圖案，位於所述下部吸收圖案上， 其中所述下部吸收圖案包含釕（Ru）， 所述上部吸收圖案包含鉭（Ta），且 所述上部吸收圖案的厚度小於所述下部吸收圖案的厚度。
- 如請求項16所述的相移式遮罩，更包括位於所述頂蓋層上的緩衝圖案， 其中所述緩衝圖案中的每一者位於所述頂蓋層與所述相移式圖案中相應的一者之間， 所述頂蓋層包含釕（Ru），且 所述緩衝圖案中的所述每一者包含與所述下部吸收圖案及所述頂蓋層不同的材料。
- 如請求項17所述的相移式遮罩，其中所述緩衝圖案中的所述每一者包含矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鉭及/或氮氧化鉭。
- 如請求項16所述的相移式遮罩，其中所述下部吸收圖案包含釕合金、氧化釕、氮化釕及/或氮氧化釕。
- 如請求項16所述的相移式遮罩，其中所述上部吸收圖案包含鉭合金及/或氮化鉭。
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