專利名稱：光刻用掩模及其制法和光刻設(shè)備與器件制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在光刻投射設(shè)備中的掩模，其中的光刻投射設(shè)備包括用來提供投射輻射束的輻射系統(tǒng)；用來支撐一掩模的支撐結(jié)構(gòu)，其中該掩模用以根據(jù)所需圖案來對(duì)投射光束形成圖案；用來固定一基底的基底臺(tái)；和用來將形成圖案的射束投射在基底靶部上的投射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
此處使用的術(shù)語“圖案化裝置”應(yīng)當(dāng)廣義地理解為涉及能夠使入射輻射束賦予帶圖案的截面的部件，其中所述圖案與要在基底靶部上形成的圖案一致，掩模是該“圖案化裝置”的一個(gè)實(shí)例；術(shù)語“光閥”也用于本文中。一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件(device)的特殊功能層相應(yīng)，例如集成電路或其它器件(見下文)。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括例如二進(jìn)制型、交替相移型、衰減相移型，及各種混合掩模型。這種掩模在輻射束中的布置使入射到掩膜上的輻射能夠根據(jù)掩膜上的圖案而選擇性地被透射(在透射性掩模的情形下)或反射(在反射性掩模的情形下)。在使用掩模的情形中，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠確保掩模被固定在入射輻射束中的理想位置處，并且如果需要該臺(tái)會(huì)相對(duì)光束移動(dòng)。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，圖案化裝置可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC每一層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰靶部由投影系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩膜臺(tái)上的掩膜進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻設(shè)備是，通過一次曝光靶部上的全部掩膜圖案而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩膜圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇碚f，投影系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩膜臺(tái)掃描速度的M倍。如這里描述的關(guān)于光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,729中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
在用光刻投影裝置制造方法中，(例如在掩膜中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底可進(jìn)行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行任何不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的其它技術(shù)將這些器件彼此分開，單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些步驟的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門(Microchip FabricationAPractical Guide to Semiconductor Processing)”一書(第三版，McGrawHill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡單的緣故，投影系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；可是，該術(shù)語應(yīng)廣意地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于操縱、整形或者控制輻射的投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻設(shè)備可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩膜臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在美國專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級(jí)光刻設(shè)備，這里作為參考引入。
為了減小能被成像特征(feature)的尺寸，正在研制將例如具有從9至16nm范圍波長的遠(yuǎn)紫外輻射用作曝光輻射的光刻設(shè)備。在這些波長處，現(xiàn)有的光操縱技術(shù)通常不再適用，這是因?yàn)槔缢鼈冃枰臋C(jī)構(gòu)不能被充分縮小。因?yàn)楸娝苤獩]有適合的材料用于在這些波長處制作折射光學(xué)元件，所以EUV印刷平板裝置采用反射光學(xué)系統(tǒng)和反射掩模。對(duì)于具有高反射比的EUV，為了制造接近法線的入射反射鏡，就必需在基底上使用多層堆(stack)，這些多層包括具有對(duì)比折光指數(shù)和具有調(diào)至使用具體波長的層厚的交替材料層。為了制作掩模，或者為了遮掩反射鏡的一部分，諸如鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)的吸收材料層或者諸如一氧化鉭(TaN)的化合物層被選擇地設(shè)置在該多層堆的頂部。在掩模的情形中，一般沉積吸收層來覆蓋整個(gè)掩模，然后進(jìn)行光光刻處理并蝕刻掉來形成掩模圖案。也可采用電子束書寫器(writer)。這種掩模的光亮區(qū)域通常反射大約65％的入射輻射，同時(shí)黑暗區(qū)域的反射低于0.5％，由此提供高的對(duì)比度。但是，如果黑暗區(qū)域的多次曝光相互重疊，則基底接受的累積量就足以引起不希望的對(duì)比度損失。當(dāng)為校準(zhǔn)的目的曝光所謂的聚能矩陣(FEM)或曝光大量緊密堆疊的小電路小片而無分劃板遮光葉片時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免或減輕由對(duì)比度損失而引起的問題，其中對(duì)比度的損失首先是由掩模的黑暗部分所反射的輻射引起，其次是由光刻設(shè)備中其它吸收層引起。
在特別用于如開始段落所述光刻設(shè)備內(nèi)的反射掩模中來獲得依照本發(fā)明的第一和其它目的，所述掩模具有相對(duì)高反射比區(qū)域和相對(duì)低反射率區(qū)域，這些區(qū)域確定具有最小印刷特征尺寸的掩模圖案；其特征在于所述低反射比區(qū)域包括一具有按比例小于所述最小印刷特征尺寸結(jié)構(gòu)的層，使得從所述低反射比區(qū)域的鏡面反射被減弱。
通過在低反射比區(qū)域(黑暗區(qū)域)上提供這種結(jié)構(gòu)，與如果這些黑暗區(qū)域是光滑的情形相比，來自這些區(qū)域的鏡面反射就被減弱。過去，借助于這些方法，即提供光學(xué)光滑(在投射光束的波長處)的上表面并在隨后的蝕刻以形成掩模圖案的過程中，用抗蝕劑來防護(hù)這些黑暗區(qū)域以在掩膜中沉積吸收層。從而這些黑暗區(qū)域保持光滑。因此，高比例未吸收的入射輻射被直接引入鏡面反射，進(jìn)入投射系統(tǒng)并射在基底上。依照本發(fā)明運(yùn)用的結(jié)構(gòu)具有小于掩模圖案中最小特征尺寸的尺寸，并損壞其光學(xué)光滑度，從而減弱來自這些黑暗區(qū)域的鏡面反射。應(yīng)當(dāng)注意，這種結(jié)構(gòu)可以與可見光波長相比具有足夠小的規(guī)模，這些黑暗區(qū)域?qū)τ谌庋劭雌饋砣匀皇枪饣摹?br> 眾所周知，掩?？删哂杏∷⑻卣?feature)，即在掩模用于光刻過程中時(shí)將被印刷的特征，和非印刷特征，也稱做低分辨率的特征，這些特征不直接出現(xiàn)在印刷圖案中但影響這些印刷特征的形狀和/或位置。這些特征包括光學(xué)接近校正元件、襯線、散射條等。本發(fā)明這種結(jié)構(gòu)必須具有小于印刷特征的尺寸而不必具有小于非印刷特征的尺寸。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這種結(jié)構(gòu)包括相位光柵。優(yōu)選的是該光柵包括引起大體π弧度相對(duì)相移的凸區(qū)和凹區(qū)，這可以通過將凸區(qū)和凹區(qū)間的高度差設(shè)置為基本上等于曝光輻射波長的四分之一來獲得。
優(yōu)選的是，凸區(qū)和凹區(qū)都占有相對(duì)低反射比區(qū)域總面積的將近百分之五十，以提供對(duì)鏡面反射的最大抑制。
優(yōu)選的是，挑選這種相位光柵的間距使得第一階(和更高)衍射束位于投射系統(tǒng)光瞳的外部。以這種方式，進(jìn)入投射系統(tǒng)的不需要的光就被基本上減弱至零。相應(yīng)的，處于基底級(jí)的相位光柵的間距p應(yīng)當(dāng)滿足不等式p<λ(1+σ)NA|M|]]>其中λ是曝光輻射的波長，NA、M和σ分別是投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、放大率和光瞳充填率(pupil filling ratio)。如果在制作掩模時(shí)所用的光瞳填充率未知，則可以假定為1來確保第一階位于投射系統(tǒng)光瞳的外部。
光柵的精確形成依賴于掩模圖案。優(yōu)選的是，光柵是二維的，以避免如果一維光柵線的排列是掩模圖案的線性特征時(shí)可能出現(xiàn)的不必要影響。然而，對(duì)于沒有線性特征或線性特征僅沿一個(gè)或有限數(shù)范圍的方向延伸的掩模圖案，可使用交叉掩模圖案線條的一維光柵結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，處理這些黑暗區(qū)域以用作將反射輻射漫射成大立體角的漫射器。這仍然會(huì)將一些輻射反射進(jìn)投射系統(tǒng)中，但是立體角越大，在投射系統(tǒng)中輻射被漫射，立體角越小，輻射的小部分進(jìn)入投射系統(tǒng)中。為了用作漫射器，隨機(jī)或偽隨機(jī)圖案可以施加給吸收層。這可以通過化學(xué)或機(jī)械粗糙加工吸收層的表面或通過合適的操縱沉積過程例如引入污染物來實(shí)現(xiàn)。可以構(gòu)造吸收層使得另外的散射出現(xiàn)在整個(gè)層的內(nèi)部。在這點(diǎn)上，相對(duì)大厚度的層是更有效，但會(huì)引入不需要的散焦效應(yīng)。一種解決方法是使吸收層成粒狀，以獲得提高散射的大量內(nèi)邊界。
作為吸收層特別有效的材料是鉭(Ta)和氮化鉭(TaN)。
本發(fā)明也提供一種器件制作方法，包括步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用圖案化裝置來使投射光束其橫截面具有圖案；使用一投射系統(tǒng)在具有該層輻射敏感材料的靶部上投射帶圖案的輻射光束；其中所述使用圖案化裝置的步驟包括定位一具有相對(duì)高反射比區(qū)域和相對(duì)低反射區(qū)域的掩模，這些區(qū)域確定所述圖案，其特征在于所述低反射比區(qū)域包括一層，該層具有按比例小于所述基底上由所述投射系統(tǒng)可分辨所述圖案內(nèi)最小印刷特征的表面結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在一種光刻投射設(shè)備中獲得，該裝置包括用來提供投射輻射束的輻射系統(tǒng)；用來支撐一掩模的支撐結(jié)構(gòu)，其中該掩模用以根據(jù)所需圖案來對(duì)投射光束形成圖案；用來固定一基底的基底臺(tái)；和用來將形成圖案的射束投射在基底靶部上的投射系統(tǒng)；一包含在所述輻射系統(tǒng)或所述投射系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)元件，至少該光學(xué)元件的一部分上被設(shè)置有吸收層，其特征在于
所述光學(xué)元件的所述吸收層設(shè)有按比例小于由所述投射系統(tǒng)可分辨最小特征尺寸的結(jié)構(gòu)，使得來自所述吸收層的鏡面反射被減弱。
這樣，用于掩模的相同發(fā)明原理可以用來減弱來自其他至少部分吸收光學(xué)元件的不必要反射。這類元件包括輻射系統(tǒng)中的反射鏡，這些反射鏡被部分變暗以確定射束形狀、照明場形狀或其他照明設(shè)置，和用于另一光學(xué)元件掩模區(qū)域的葉片例如分劃板(retic1e)，以及空間濾光器、光瞳或孔徑擋板和用來確定數(shù)值孔徑的葉片。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種器件制作方法，包括步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用圖案化裝置來使投射光束其橫截面具有圖案；使用一投射系統(tǒng)在具有該層輻射敏感材料的靶部上投射帶圖案的輻射光束；其特征在于將所述投射光束的一部分吸收進(jìn)設(shè)置在一光學(xué)元件上的吸收層內(nèi)，所述光學(xué)元件的所述吸收層設(shè)有按比例小于由所述投射系統(tǒng)可分辨最小特征尺寸的結(jié)構(gòu)，使得來自所述吸收層的鏡面反射被減弱。
盡管在本申請(qǐng)中，依照本發(fā)明的裝置具體用于制造Ic，但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如，它可用于集成光學(xué)系統(tǒng)的制造，用于磁疇存儲(chǔ)器、液晶顯示板、薄膜磁頭等的引導(dǎo)和檢測圖案等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術(shù)語“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語“掩膜”，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm波長)和EUV(遠(yuǎn)紫外輻射，例如具有5-20nm的波長范圍)，和粒子束，如離子束或者電子束。


現(xiàn)在通過舉例的方式，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1表示一種可使用依照本發(fā)明實(shí)施例掩模的光刻投射設(shè)備；
圖2表示一個(gè)用于說明本發(fā)明功能的掩模圖案的實(shí)例；圖3表示一個(gè)應(yīng)用于依照本發(fā)明實(shí)施例掩模的低分辨率圖案；圖4表示覆蓋在圖3低分辨率圖案上的圖2的掩模圖案；圖5是用于說明依照第一實(shí)施例的掩模是怎樣起作用的圖表；圖6是示出鏡面反射中作為低分辨率圖案占空比(duty ratio)和相位階躍函數(shù)的相對(duì)功率的曲線圖；圖7和8示出在依照本發(fā)明實(shí)施例制作掩模的方法中，用于曝光抗蝕劑的第一和第二駐波圖案；圖9示出從圖7和8駐波圖案的曝光而得到的組合圖像；圖10至13示出依照本發(fā)明實(shí)施例在掩模制作方法中的各步驟；圖14是用于說明依照本發(fā)明第二實(shí)施例的掩模是怎樣起作用的圖表。
在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1示意性的說明一種了使用依照本發(fā)明特定實(shí)施例的掩模的光刻投射設(shè)備。該裝置包括輻射系統(tǒng)Ex、IL，用來提供投射的輻射束PB(例如EUV輻射)，在此具體情況中該輻射系統(tǒng)也包括輻射源LA；第一目標(biāo)臺(tái)(掩膜臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如劃線板)的掩膜保持器，并與用于將該掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置PM連接；第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置PW連接；投射系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如多層反射鏡組)，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于反射型(例如具有反射掩模)?？墒牵话銇碚f，它還可以是例如透射型(例如具有透射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖部件，如上述涉及的程控反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如產(chǎn)生激光的或放電等離子源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或經(jīng)過如擴(kuò)束器Ex的橫向調(diào)節(jié)裝置后，再照射到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有理想的均勻和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投射設(shè)備的殼體中(例如當(dāng)源是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投射設(shè)備，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩膜臺(tái)MT上的掩模MA相交。由掩模MA選擇性反射的光束PB通過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置(和干射測量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似的，例如在從掩模庫中機(jī)械取出掩模MA或在掃描期間，可以使用第一定位裝置將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長沖程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒?，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對(duì))，掩膜臺(tái)MT可與短沖程執(zhí)行裝置連接，或者固定。
所表示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩膜臺(tái)MT保持基本不動(dòng)，整個(gè)掩膜圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是所給的靶部C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩膜臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向，例如y方向”)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩膜圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相較大的靶部C，而沒有犧牲分辨率。
掩模MA具有由數(shù)個(gè)反射和吸收區(qū)域R、A確定的掩模圖案MP，如圖2中所例舉的。這種掩?？梢酝ㄟ^在反射區(qū)域R內(nèi)移除例如蝕刻設(shè)置在多層堆頂上的吸收層來形成，其中的多層堆使在預(yù)期入射角和投射光束波長處的反射最優(yōu)化。這些吸收區(qū)域A是吸收層被留下的區(qū)域。
依照本發(fā)明的第一實(shí)施例，吸收層的表面設(shè)置有由成棋盤形圖案中的凸區(qū)(land)11和凹區(qū)(recess)12形成的結(jié)構(gòu)(texture)10，如圖3中所示。凸區(qū)11和凹區(qū)12的間距小于掩模圖案中呈現(xiàn)的最小特征尺寸，和/或在基底平面處可被投射系統(tǒng)PL分辨，并一般被布置成二維圖案以形成二維相位光柵。為了最大化相襯，凸區(qū)11和凹區(qū)12的高度差優(yōu)選基本上是投射光束PB輻射波長的四分之一。
圖4示出掩模圖案MP和低分辨率相位光柵10組合的結(jié)果。在反射區(qū)域R內(nèi)，顯露出多層堆，同時(shí)在吸收區(qū)域A內(nèi)，可以看到低分辨率圖案10在吸收層的表面上。應(yīng)當(dāng)注意，假如在每個(gè)吸收區(qū)域A內(nèi)至少一維相襯光柵是明顯的，則低分辨率圖案10的精確形狀、位置和定向都是不重要的。應(yīng)當(dāng)理解，在圖2、3和4中，結(jié)構(gòu)和掩模圖案都不是按比例的。
圖5示出依照本發(fā)明第二實(shí)施例的掩模是怎樣起作用的。(應(yīng)當(dāng)注意，圖5中所示的角度純粹是為了說明的目的，在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施例中，投射光束是以非常接近于法線的角度來入射的。)投射光束PB-I由照射系統(tǒng)IL投射在掩模MA上，并被反射形成進(jìn)入投射透鏡系統(tǒng)P-PL光瞳的圖案投射光束PB-R。投射光束PB-I中入射在掩模圖案MP內(nèi)吸收區(qū)域A上的能量的大部分都被吸收。一些能量被反射。因?yàn)樵O(shè)置在吸收區(qū)域A上表面上的相襯光柵10，所以由吸收區(qū)域A反射的照射被衍射而不是簡單的鏡面反射。通過確保凸區(qū)11和凹區(qū)12總面積的比率充分接近于1，和從凸區(qū)反射的輻射與從凹區(qū)反射的輻射間相對(duì)相差為π弧度，則第0階光束(鏡面反射)就被抑制，且基本上所有的輻射直接進(jìn)入第1階衍射光束R-1、R+1及高階。從而，吸收區(qū)域A所反射的輻射就被從圖案投射光束PB-R中空間分離出來。通過適當(dāng)?shù)剡x擇相襯光柵10的間距，就能夠確保第1(和更高)階衍射光束位于投射透鏡P-PL的光瞳外面，從而并不被成像在基底上。因此，送至基底黑暗區(qū)域上的量就被充分地減小。
從衍射等式，可以推出，對(duì)于位于投射系統(tǒng)光瞳外部的第1階，低分辨率圖案10的間距p必須滿足下列不等式p<λ(1+σ)NA|M|]]>其中λ是投射光束PB中曝光輻射的波長，σ、NA和M分別是投射系統(tǒng)PL的光瞳充填率(pupil filling ratio)、數(shù)值孔徑和放大率。
如上所述，希望全部消除來自吸收區(qū)域A的鏡面反射，并且通過將從凸區(qū)11的反射輻射與從凹區(qū)12的反射輻射間的相差Δ設(shè)置等于π弧度，和將凸區(qū)總面積與凹區(qū)總面積的比率設(shè)定為1，就可獲得。后者的情形也可以由具有占空比DR為0.5的相襯光柵來表示。
盡管如此，即使相差Δ和占空比DR基本偏離其理想值，但也可獲得鏡面反射所包含內(nèi)功率的充分及理想縮減。圖6示出作為相位光柵10的相差Δ和占空比DR的函數(shù)、包含在鏡面反射中由吸收區(qū)域A所反射的總功率比例S?？梢钥闯?，在理想相位階躍π的+π/5內(nèi)，相對(duì)大的相位誤差仍舊產(chǎn)生第0階90％的衰減。對(duì)于λ＝13.5nm，這種相位誤差相當(dāng)于3.4nm階上0.7nm的深度誤差。因此，本發(fā)明能夠提供在相襯光柵10制作中相對(duì)高容差的優(yōu)點(diǎn)。
通過在吸收層被選擇地除去以形成掩模圖案MP之前，在吸收層的上表面內(nèi)蝕刻如圖3所示的盤圖案，就可相對(duì)簡單地形成一種合適的相襯光柵10。為此，首先就必需用合適的圖案來曝光設(shè)置在吸收層頂部的抗蝕層。已經(jīng)知道，通過用兩束相干輻射束照射抗蝕層來曝光抗蝕層以形成線性光柵，其中該兩束相干輻射束相互傾斜使得兩束光束間的干涉在抗蝕層內(nèi)形成駐波圖。圖7示出這種駐波圖案的強(qiáng)度分布。該圖案的間距是由用于曝光的輻射波長和該兩束光束的傾斜角度來決定。依照本發(fā)明，同時(shí)也用圖8所示的第二駐波圖案來曝光抗蝕層，該第二駐波圖案定向在第一駐波圖的90°處，從而給出如圖9所示的整個(gè)曝光。該兩個(gè)駐波圖案間的角度可以小于90°，這將產(chǎn)生在正交方向具有不同間距的光柵，假如層的間距足夠小，則這也是可以接受的。應(yīng)當(dāng)理解，采用四束光束可以在一個(gè)步驟中完成全部的曝光，或者采用兩束光束和光束間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)以及步驟間的掩?？瞻自趦蓚€(gè)步驟完成全部的曝光。
圖10至13示出了全部的過程。示于圖10中的最初掩模坯(blank)MB包括基底20、用于在投射輻射波長處反射比最佳的多層堆21和覆蓋在掩模坯MB頂面上的吸收層22。一開始，將如上所述用正交駐波圖案曝光的抗蝕層(未示出)覆蓋該最初掩模坯。顯影該曝光的抗蝕劑來形成棋盤形圖案，并蝕刻吸收層22的曝光區(qū)域至等于投射輻射光束四分之一波長的深度，以便確定出表面圖案23，如圖12中所示。
為了制作掩模圖案MP，例如，由采用投射光刻或電子束直接書寫器(direct writer)曝光以確定掩模圖案的抗蝕劑來再次覆蓋吸收層。顯影該抗蝕層，并且吸收層22被完全蝕刻掉以形成掩模圖案MP的反射區(qū)域。從而，如圖13中所示的掩模MA具有被曝光的多層堆21的區(qū)域和被吸收層22覆蓋的區(qū)域，這就在其頂面保留一個(gè)低分辨率圖案23。
當(dāng)然，該表面圖案也可用其它的工序(process)來形成，也可以在隨著掩模圖案的同時(shí)或提前在掩模圖案上形成。形成表面圖案的其它過程包括用合適的圖案來曝光抗蝕劑(采用例如光刻設(shè)備、電子束直接書寫器、離子束直接書寫器或借助于X射線接觸或接近印刷)，然后顯影抗蝕劑并蝕刻下面的吸收層。該表面圖案也可直接在吸收層上采用諸如壓模加工或離子束蝕刻的工藝來形成。實(shí)施例2在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同的部分如上所述，添加在吸收層上的結(jié)構(gòu)形成漫射器(diffuser)而不是相襯光柵。依照本發(fā)明第二實(shí)施例的掩模的作用表示在圖14中。
如第一實(shí)施例那樣，入射投射光束由設(shè)置在掩模MA上的掩模圖案MP形成圖案并反射，該所形成的圖案且所反射的光束PB-R由投射系統(tǒng)的光瞳P-PL所收集。由于掩模圖案吸收區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)30所形成漫射器的作用，從黑暗區(qū)域反射的輻射被漫反射成與投射系統(tǒng)PL的數(shù)值孔徑相比具有大立體角的圓錐體R-D。很顯然，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，從該圖案黑暗區(qū)域反射的一些光確實(shí)進(jìn)入投射系統(tǒng)PL內(nèi)，但是通過將光被漫反射形成的立體角設(shè)置的足夠大，就可以將進(jìn)入的比例充分地減小。
為了起到漫射器的作用，可以吸收層的結(jié)構(gòu)為隨機(jī)或偽隨機(jī)結(jié)構(gòu)。這可以光刻地獲得或者通過在掩模圖案MP形成之前對(duì)吸收層的表面進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械粗加工來獲得。同時(shí)，也可以通過合適地控制吸收層的產(chǎn)生例如采用沉積來提供必需的粗糙度。吸收層可被設(shè)計(jì)用來引起內(nèi)部散射及表面處的散射。這可以通過向吸收層的內(nèi)部引入大量的光學(xué)邊界(boundaries)即折射率的變化來獲得，可以使吸收層成粒狀。
在通過沉積來形成吸收層的地方，粗糙度可以通過操縱諸如沉淀工藝過程的壓力和溫度以及蒸發(fā)或?yàn)R射率或者通過引入污染物來獲得。
產(chǎn)生所需效果的合適粗糙度可以從下述等式來確定F=1-exp[-(4πλ)2σ2]]]>其中F是漫反射而不是鏡面反射的入射輻射的比例，λ是輻射的波長，σ是均方根表面粗糙度。對(duì)于13.5的輻射，1nm的均方根表面粗糙度引起57％的漫反射，同時(shí)2nm引起97％的雜光。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明也可用其他的方式實(shí)施而不是如所述的。本說明無意限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用在光刻設(shè)備中的反射掩模，所述掩模具有相對(duì)高反射比區(qū)域和相對(duì)低反射比區(qū)域，這些區(qū)域確定具有最小印刷特征尺寸的掩模圖案，其特征在于所述低反射比區(qū)域包括具有按比例小于所述最小印刷特征尺寸的結(jié)構(gòu)的一層，使得從所述低反射率區(qū)域的鏡面反射被減弱。
2.依照權(quán)利要求1的掩模，其中所述結(jié)構(gòu)包括一相位光柵。
3.依照權(quán)利要求2的掩模，其中所述光柵包括凸區(qū)和凹區(qū)，使得從凸區(qū)反射的曝光輻射和從凹區(qū)反射的曝光輻射間存在著大體π弧度的相移。
4.依照權(quán)利要求3的掩模，其中所述凸區(qū)的總面積與所述凹區(qū)的總面積之比處于2/3至3/2的范圍內(nèi)。
5.依照權(quán)利要求1、2、3或4的掩模，其中所述相位光柵具有使得第一階衍射光位于所述光刻設(shè)備投射系統(tǒng)光瞳外部的間距。
6.依照權(quán)利要求2、3、4或5的掩模，其中所述光柵是二維的。
7.依照權(quán)利要求1的掩模，其中所述結(jié)構(gòu)形成用于將所述反射輻射漫反射成大立體角的漫射器。
8.依照權(quán)利要求7的掩模，其中所述結(jié)構(gòu)是表面結(jié)構(gòu)。
9.依照權(quán)利要求7的掩模，其中所述結(jié)構(gòu)是內(nèi)部包括數(shù)個(gè)不同被定向的邊界。
10.依照權(quán)利要求9的掩模，其中所述層是由粒狀材料形成的。
11.依照任一前述權(quán)利要求的掩模，其中所述層是由鉭(Ta)和/或氮化鉭(TaN)形成。
12.依照權(quán)利要求7到11的掩模，其中所述結(jié)構(gòu)具有大于或者等于1nm的均方根(rms)粗糙度。
13.一種器件的制作方法，包括步驟提供一個(gè)至少部分被一層輻射敏感材料覆蓋的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用圖案化裝置來使投射光束的橫截面具有圖案；使用投射系統(tǒng)，將圖案化的輻射光束投射到該層輻射敏感材料的靶部上；其中所述使用圖案化裝置的步驟包括定位具有相對(duì)高反射比區(qū)域和相對(duì)低反射區(qū)域的掩模，這些區(qū)域確定所述圖案，其特征在于所述低反射比區(qū)域包括一層，該層具有按比例小于所述基底上由所述投射系統(tǒng)可分辨所述圖案內(nèi)最小印刷特征的表面結(jié)構(gòu)。
14.依照權(quán)利要求13的方法，其中所述結(jié)構(gòu)包括一相位光柵，該相位光柵包含凸區(qū)和凹區(qū)，使得從凸區(qū)反射的投射光束和從凹區(qū)反射的投射光束間存在大體π弧度的相移。
15.依照權(quán)利要求14的方法，其中所述相位光柵具有間距p，該間距p滿足下列不等式p<λ(1+σ)NA|M|]]>其中λ是投射光束PB中曝光輻射的波長，σ、NA和M分別是投射系統(tǒng)PL的光瞳充填率(pupil filling ratio)、數(shù)值孔徑和放大率。
16.一種光刻投射設(shè)備，包括用來提供投射輻射束的輻射系統(tǒng)；用來支撐圖案化裝置的支撐結(jié)構(gòu)，其中該圖案化裝置用以根據(jù)所需圖案來對(duì)投射光束形成圖案；用來固定基底的基底臺(tái)；和用來將圖案化的射束投射在基底靶部上的投射系統(tǒng)；包含在所述輻射系統(tǒng)或所述投射系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)元件，至少該光學(xué)元件的一部分上被設(shè)置有吸收層，其特征在于所述光學(xué)元件的所述吸收層設(shè)置有按比例小于由所述投射系統(tǒng)可分辨最小特征尺寸的結(jié)構(gòu)，使得來自所述吸收層的鏡面反射被減弱。
17.一種器件制造方法，包括步驟提供至少部分被輻射敏感材料層覆蓋的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用圖案化裝置來使投射光束的橫截面具有圖案；將輻射的圖案化光束投射到輻射敏感材料層的靶部上；其特征在于將所述投射光束的一部分吸收進(jìn)設(shè)置在一光學(xué)元件上的吸收層內(nèi)，所述光學(xué)元件的所述吸收層設(shè)置有按比例小于由所述投射系統(tǒng)可分辨最小特征尺寸的結(jié)構(gòu)，使得來自所述吸收層的鏡面反射被減弱。
全文摘要
一種反射掩模具有低分辨率結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于吸收區(qū)域來減弱鏡面反射中的功率量。該結(jié)構(gòu)可以形成相襯光柵或者漫射器。同樣的技術(shù)也可應(yīng)用于光刻設(shè)備中其它的吸收體。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1448784SQ03110769
公開日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者M·F·A·厄爾林斯, A·J·J·范迪塞爾東克, M·M·T·M·迪里希斯 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司