專利名稱：使用衰減相移反射掩膜在半導(dǎo)體晶片上形成圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造，并且進(jìn)一步涉及衰減相移反射光刻技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，透射光學(xué)蝕刻技術(shù)在半導(dǎo)體制造中被用于形成圖案層。由于在光刻技術(shù)中分辨半導(dǎo)體器件特征的能力與光源的波長成比例，則光源的波長需要隨著器件尺寸的縮小而縮小。為了對尺寸小于大約70納米的器件構(gòu)圖，一個可選方案是使用波長在遠(yuǎn)紫外(EUV)狀態(tài)的光源。如在此所用的，該EUV狀態(tài)有一個在大約4-25納米之間，更確切地說，在13-14納米間的特征波長。由于難以尋找當(dāng)曝光于EUV波長的光時，透射EUV射線的材料，在反射方式中的EUV操作是與在透射方式相反的。因此，該EUV掩膜實際上是反射射線，而不是像用于光學(xué)蝕刻技術(shù)或諸如電子投射蝕刻技術(shù)或離子投射蝕刻技術(shù)之類的其他可選技術(shù)的掩膜一樣透射射線。
為了改進(jìn)透射光學(xué)蝕刻技術(shù)中小型構(gòu)造的解析度，衰減相移的概念被使用，并且其可以延展到EUV光刻技術(shù)。在透射光學(xué)蝕刻技術(shù)中，該掩膜基片的厚度被改變以形成相移衰減層。變化一個EUV掩膜的厚度，無論如何都不是所希望的結(jié)果，因為這會改變該掩膜的反射性質(zhì)。對這個問題的一個解決方案是使用光刻膠作為一個掩膜，形成一個衰減相移層。在實踐中，無論如何，在圖案轉(zhuǎn)移過程中，使用光刻膠作為一個掩膜層會產(chǎn)生構(gòu)圖錯誤，導(dǎo)致需要對該掩膜檢查并修復(fù)。在此情況中，修復(fù)該衰減相移層會損傷下面的反射層并改變相移特征，因此減小該掩膜的反射率并從而使該掩膜不可用。因此，需要用于形成一個衰減相移EUV掩膜的工藝，在光刻膠圖案轉(zhuǎn)移后，該掩膜允許被檢查并修復(fù)，并且不損傷該掩膜的反射層。


本發(fā)明通過舉例加以說明，并不限制于附圖，其中相同的參考標(biāo)號表述相同的部件，其中圖1說明依照本發(fā)明的一個實施例，在形成一個反射層之后的掩膜基片的一部分；圖2說明圖1的掩膜在形成一個衰減相移層、一個緩沖層和一個硬掩膜層之后的狀態(tài)；圖3說明圖2的掩膜在形成一個被構(gòu)圖的光刻膠層之后的狀態(tài)；圖4說明圖3的掩膜在對該硬掩膜層構(gòu)圖后的狀態(tài)；圖5說明圖4的掩膜在對該硬掩膜層修復(fù)后的狀態(tài)；圖6說明圖5的掩膜在對該緩沖層構(gòu)圖后的狀態(tài)；圖7說明圖6的掩膜在對該衰減相移層構(gòu)圖后的狀態(tài)；以及圖8說明使用圖7的掩膜對一個半導(dǎo)體器件構(gòu)圖。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解圖中的要素是為了簡單明了地說明，而不一定按實際比例繪制。例如，圖中某些要素的尺寸可能相對于其他要素被夸大以幫助對本發(fā)明實施例的理解。
具體實施例方式
在一個實施例中，一個掩膜基片包括多個鉬層和硅層交替而成的一個反射層和一個衰減相移層，該衰減相移層是通過借助一個硬掩膜層和一個緩沖層從一個光刻膠層把圖案轉(zhuǎn)印到該相移層而形成的。如果有必要，該硬掩膜層可以被修復(fù)。通過從有一個所需圖案的衰減相移反射掩膜將射線反射到半導(dǎo)體晶片的光刻膠上，以在該光刻膠上曝光所需圖案，該衰減相移反射掩膜被用于對一個半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層構(gòu)圖。通過參照

，本發(fā)明將被更好地理解。
圖1所示為形成一個衰減相移反射掩膜100的起點，其中包括一個掩膜基片10和一個反射層20。該掩膜基片10是一種低熱膨脹(LTE)材料，在此于+/-22攝氏度范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)(CTE)低于約百萬分之30(ppm)每開氏度；低缺陷密度，在此為約大于50納米的聚苯乙烯橡膠(PSL)球形等價物(sphere equivalent)這樣的缺陷約小于0；以及低表面粗糙度，在此使用峰谷差小于50納米的平整度。另外，該掩膜基片10將可以機(jī)械地支撐在掩膜制造過程和半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)過程中的任何上覆層。在一個實施例中，該掩膜基片可以是一種高質(zhì)量的二氧化硅，例如由Corning公司提供的ULE零膨脹玻璃。
該反射層20是一個多層疊層，優(yōu)選地，包括一個以7nm為循環(huán)的40個硅鉬層對的疊層。其中一個鉬層和該掩膜基片表面接觸，并且一個硅層是該反射層20的頂層。離子流淀積(IBD)、磁控濺射、電子流蒸鍍等等的方法可以用于淀積該硅鉬多層疊層。一個反射材料的蓋層可以隨意地形成于該反射層20上。
圖2所示為該掩膜100在形成該反射層20、一個衰減相移層30、一個緩沖層40以及一個可修復(fù)層或硬掩膜層50之后的狀態(tài)。該衰減相移層30可以是通過濺射淀積，淀積在該反射層20上的鉻合金或鉻。一般，該衰減相移層30大約有40-50nm厚，其引起180度的相移以及6-10％的衰減。該緩沖層40包括硅元素和氧元素，更確切地說，是通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)淀積的氮氧化硅。一般，該緩沖層40大約有30-50nm厚。在該緩沖層40上，在一個實施例中，該硬掩膜層50是大約50-80nm厚的通過噴射淀積形成的鉭硅氮化物層。另外，在該反射層20上面形成的層可以通過完成于小于150攝氏度的任何過程而形成，這是為了不引起在該反射層20中的相互擴(kuò)散而導(dǎo)致降低該多層結(jié)構(gòu)的反射性質(zhì)。
圖3所示為該掩膜100在淀積一個第一光刻膠層60被淀積并且在該硬掩膜層50上構(gòu)圖以產(chǎn)生一個被構(gòu)圖的光刻膠層60之后的狀態(tài)。在進(jìn)一步關(guān)于圖8的討論之后，將得到更好地理解，如果第二光刻膠層是正性光刻膠，那么形成于該被構(gòu)圖的光刻膠層60中的開口將對應(yīng)于在一個半導(dǎo)體晶片上的第二光刻膠層中形成的開口。如果該第二光刻膠層是負(fù)性光刻膠，則在該被構(gòu)圖的光刻膠層60中形成的開口將對應(yīng)于在該第二光刻膠層曝光以后，該第二光刻膠剩余的部分。
圖4所示為在對該被構(gòu)圖的光刻膠層60構(gòu)圖，并且使用該被構(gòu)圖的光刻膠層60作為第一掩膜，蝕刻該硬掩膜層50以形成一個被構(gòu)圖的可修復(fù)層53后的掩膜100。換句話說，一個所需圖案從該光刻膠層轉(zhuǎn)移到該衰減相移層30。一種含氯化學(xué)組分，例如Cl2，可以用于等離子體蝕刻處理，例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，以除去該可修復(fù)層50的一部分。在蝕刻該硬掩膜層50之后，該被構(gòu)圖的光刻膠層60被使用常用方法除去，例如灰化處理。
圖5所示為該掩膜100在形成該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55之后的狀態(tài)。該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55接著被用一種大約在365和193nm之間的遠(yuǎn)紫外區(qū)波長的光檢查。該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55與一個所需圖案比較以測定該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55是否有被不可預(yù)地增加或減少的部分。如果找到任何缺陷，則通過除去該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55的一部分或增加一種金屬70，例如鉭、鎢、鉑，等等，使用一種經(jīng)過聚焦的離子流(FIB)以匹配所需圖案并產(chǎn)生被構(gòu)圖的修復(fù)層，該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55被修復(fù)。如果增加了該金屬70，則該被構(gòu)圖的修復(fù)層包括在修復(fù)之后的該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55和金屬70。
圖6所示為該掩膜100在檢查并修復(fù)該被構(gòu)圖的可修復(fù)層55之后的狀態(tài)。使用被構(gòu)圖的修復(fù)層作為一個第二掩膜，蝕刻該緩沖層40，以形成一個被構(gòu)圖的緩沖層45。該緩沖層40選擇性地被使用一種氟基化學(xué)組分，例如CHF3，蝕刻到該衰減相移層30，產(chǎn)生一個被構(gòu)圖的緩沖層45。可以使用一種濕法或干法蝕刻，例如一種等離子體蝕刻。在對該緩沖層40構(gòu)圖后，通過使用一種含氯化學(xué)組分的干法蝕刻，除去該可修復(fù)層50。
圖7所示為在使用該被構(gòu)圖的緩沖層45作為第三掩膜，衰減相移層30被選擇性地蝕刻到該反射層20以形成一個被構(gòu)圖的衰減相移層35之后的該掩膜100。換句話說，所需圖案被從該可修復(fù)層50轉(zhuǎn)移到該衰減相移層以形成一個衰減相移反射掩膜100。該被構(gòu)圖的衰減相移層35和該反射層20和該掩膜基片10形成該衰減相移反射掩膜100。使用一種含氯和氧的化學(xué)組分，例如Cl2和O2，該衰減相移層30被干法蝕刻。在對該衰減相移層30構(gòu)圖之后，使用含氟化學(xué)組分通過干法蝕刻或通過濕法蝕刻，除去該被構(gòu)圖的緩沖層45。
圖8所示為一個用于使用該衰減相移反射掩膜100以對一個半導(dǎo)體晶片或器件150構(gòu)圖的光刻系統(tǒng)210。該光刻系統(tǒng)210包括一個激光器110、一個等離子體源120、聚光光學(xué)器件130、該衰減相移反射掩膜100、縮影光學(xué)器件140以及該半導(dǎo)體器件150。盡管各種來源可以提供EUV射線，但所展示的是一個激光器產(chǎn)生的等離子體源120。該來源使用一個高能脈沖激光器110，例如釹釔鋁石榴石激光器，以啟動一個超聲波氣體噴口，如氙氣噴口。該氙原子束被加熱至高溫，導(dǎo)致該等離子體源120的形成。從該等離子體源120發(fā)出EUV狀態(tài)波長的射線，并通過該聚光光學(xué)器件130聚焦為準(zhǔn)直光或射線135和137。該準(zhǔn)直光135以一個與該掩膜100的法線成大約5度的角度投射到該掩膜100上，并反射。經(jīng)反射離開該衰減相移層30的光135大約為光137被開口138反射的光強(qiáng)的6-10％，該開口138曝光該掩膜100的反射層20。換句話說，該衰減相移層的厚度足以導(dǎo)致通過該衰減相移層的反射的射線與由該反射層反射的射線相比具有90％的衰減。反射離開該反射層20和衰減相移層30之間的界面的光135和該光137的相位差為180度。所反射的光通過該縮影光學(xué)器件140傳播，該縮影光學(xué)器件140反射光以將該圖案縮影在掩膜100上。代表性地，該縮影光學(xué)器件140將該圖案在該掩膜100上縮影四倍或五倍。光135和137從該縮影光學(xué)器件140照射在該半導(dǎo)體器件150上的第二光刻膠層。該器件150包括第二光刻膠層和應(yīng)該半導(dǎo)體基片160，該半導(dǎo)體基片優(yōu)選地使用單晶硅，但也可以為其他半導(dǎo)體材料，例如砷化鎵、鍺，等等。該半導(dǎo)體基片160可以使任何數(shù)目的層或結(jié)構(gòu)形成在該半導(dǎo)體基片160中，或者形成在該第二光刻膠層之下。如果該第二光刻膠層是正性的，則未發(fā)生相移的光135將曝光一個第一區(qū)域180并且發(fā)生相移的光137將不曝光該光刻膠的第二區(qū)域170。如果使用負(fù)性光刻膠，則情況相反。
所描述的形成該衰減相移反射掩膜允許檢查并修復(fù)該掩膜而不損傷該衰減相移層。進(jìn)一步，用無缺陷層形成一個掩膜，以便于對該半導(dǎo)體晶片上的光刻膠進(jìn)行小尺寸構(gòu)圖。
除了上述材料之外的其他材料可以用于該衰減相移反射掩膜100上的層。例如，該反射層20可能包括一個鈹和鉬的多層疊層或任何其他層或有合適的反射率的層。該衰減相移層30可以包括釕和鍺或者可以包括多層結(jié)構(gòu)。例如，該衰減相移層30可以是一個在鉻合金或鉻層上的三氧化二鉻或氧化鉻層。任何難熔的含金屬材料，例如鉭硅氧化物、鎢、氮化鈦等等，可以用于該可修復(fù)層50。
在以上詳述中，本發(fā)明已經(jīng)參照具體實施例而描述。然而，普通本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解在不違背本發(fā)明在權(quán)利要求中闡述的范圍下，本發(fā)明可以做出多種修改和變化。因此，詳述和附圖被認(rèn)為是說明性的，而不是限制性，并且所有這樣的修改包括在本發(fā)明的范圍中。
上文已經(jīng)針對具體實施例描述本發(fā)明的效果、其他優(yōu)點和問題的解決方案。然而，該效果、優(yōu)點和問題的解決方案和引起發(fā)生任何效果、優(yōu)點和解決方案的任何要素不被認(rèn)為是任何或所有權(quán)利要求的決定性的、必須的或基本的構(gòu)造或要素。如在此使用的術(shù)語“包括”或其變型的含義是非排他的包含，如此，包括一個要素列表的工藝、方法、物品或設(shè)備不僅包括這些要素，而可能包括其他沒有明確列舉或?qū)@樣的過程、方法、項目或設(shè)備固有的要素。
權(quán)利要求
1.一種使用衰減相移反射掩膜對半導(dǎo)體晶片上的第一光刻膠層構(gòu)圖的方法，包括提供有反射層(20)的掩膜基片(10)；在該反射層(20)上淀積衰減相移層(30)；在該衰減相移層(30)上淀積緩沖層(40)；在該緩沖層(40)上淀積可修復(fù)層(50)；在該可修復(fù)層(50)上淀積第二光刻膠層(60)；對該第二光刻膠層(60)構(gòu)圖以形成被構(gòu)圖的光刻膠層(60)；使用該被構(gòu)圖的光刻膠層(60)作為第一掩膜，蝕刻該可修復(fù)層(50)以形成被構(gòu)圖的可修復(fù)層(55)；除去該被構(gòu)圖的光刻膠層(60)；檢查并修復(fù)該被構(gòu)圖的可修復(fù)層(55)以形成被構(gòu)圖的已修復(fù)層(55和70)；使用該被構(gòu)圖的已修復(fù)層(55和70)作為第二掩膜，蝕刻該緩沖層(40)以形成被構(gòu)圖的緩沖層(45)；除去該被構(gòu)圖的已修復(fù)層(55和70)；使用該被構(gòu)圖的緩沖層(45)作為第三掩膜，蝕刻該衰減相移層(30)；除去該被構(gòu)圖的緩沖層(45)以形成該衰減相移反射掩膜(100)；將第一光刻膠(170和180)應(yīng)用于該半導(dǎo)體晶片(140)；以及在該衰減相移反射掩膜(100)上反射射線到該半導(dǎo)體晶片(140)上的第一光刻膠(170和180)以在該光刻膠上提供已曝光的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在蝕刻該緩沖層(40)之后檢查該被構(gòu)圖的緩沖層(45)；以及如果該被構(gòu)圖的緩沖層(45)有缺陷，則修復(fù)該被構(gòu)圖的緩沖層(45)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該衰減相移層(30)的特征在于相對于該反射層(20)被選擇性地蝕刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該緩沖層(40)相對于該衰減相移層(30)被選擇性地蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該可修復(fù)掩膜層(50)相對于該緩沖層(40)被選擇性地蝕刻。
6.一種方法，用于在半導(dǎo)體晶片上獲得被曝光的光刻膠的所需圖案，該方法包括提供有反射層(20)的掩膜基片(10)；在該反射層(20)上淀積衰減相移層(30)；在該衰減相移層(30)上淀積可修復(fù)層(50)；在該可修復(fù)層(50)上淀積第一光刻膠層(60)；根據(jù)所需圖案，對該第一光刻膠層(60)構(gòu)圖；將所需圖案從該第一光刻膠層(60)轉(zhuǎn)移到該可修復(fù)層(50)；檢查該可修復(fù)層(55)以確定其是否有所需圖案；如果檢查結(jié)果顯示該可修復(fù)層(55)沒有所需圖案，則將該可修復(fù)層(55)修復(fù)成所需圖案；從該可修復(fù)層(55)把所需圖案轉(zhuǎn)移到該衰減相移層(30)以形成該衰減相移反射掩膜(100)；將該第二光刻膠(170和180)應(yīng)用于該半導(dǎo)體晶片(140)；以及在該衰減相移反射掩膜(100)上反射射線，以使第二光刻膠層(170和180)按所需圖案曝光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括在淀積該可修復(fù)層(50)之前，在該衰減相移層(30)上淀積緩沖層(40)；以及使用該緩沖層(40)把所需圖案從該可修復(fù)層(50)轉(zhuǎn)移到該衰減相移層(30)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該衰減相移層(30)的厚度足以引起通過該衰減相移層(30)的反射的射線相對于由該反射層(20)反射的射線具有至少90％的衰減。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該反射層(20)包括鉬和硅的多個交替層，該衰減相移層(30)包括鉻，以及該可修復(fù)層(50)包括硅和氧。
10.一種用于在半導(dǎo)體晶片上形成所需圖案的方法，包括提供有反射層(20)的掩膜基片(10)；在該反射層(20)上淀積衰減相移層(30)，其相對于該反射層(20)被選擇性地蝕刻；在該衰減相移層(30)上淀積包括硅和氧的緩沖層(40)；在該緩沖層(40)上淀積可修復(fù)層(50)，其相對于該緩沖層(40)被選擇性地蝕刻；根據(jù)所需圖案，對該可修復(fù)層(50)進(jìn)行構(gòu)圖；在對該可修復(fù)層(50)構(gòu)圖之后，檢查該可修復(fù)層(55)；如果檢查結(jié)果顯示該可修復(fù)層(55)沒有所需圖案，則將該可修復(fù)層(55)修復(fù)成所需圖案；將所需圖案從該可修復(fù)層(55)轉(zhuǎn)移到該衰減相移層(30)以形成衰減相移反射掩膜(100)；以及使用該衰減相移反射掩膜(100)在該半導(dǎo)體晶片(140)上形成所需圖案。
全文摘要
使用一個衰減相移反射掩膜(100)在覆蓋一個半導(dǎo)體晶片的一個光刻膠層中形成所需圖案。這個掩膜通過順序地淀積一個衰減相移層(30)、一個緩沖層(40)和一個可修復(fù)層(50)所形成。根據(jù)所需圖案，該可修復(fù)層(50)被構(gòu)圖。該可修復(fù)層(55)被檢查以尋找沒有獲得所需圖案的區(qū)域。用該緩沖層(45)保護(hù)該衰減相移層(30)，該可修復(fù)層(55)被修復(fù)以獲得所需圖案。所需圖案被轉(zhuǎn)移到該緩沖層(45)，接著再轉(zhuǎn)移到該被構(gòu)圖的衰減相移層(35)以形成該衰減相移反射掩膜(100)。在該衰減相移反射掩膜(100)上把射線反射到該光刻膠層，用所需圖案對該光刻膠層曝光。
文檔編號G03F1/00GK1636265SQ02821360
公開日2005年7月6日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月27日
發(fā)明者帕維特·曼加特, 韓桑茵 申請人:摩托羅拉公司