專利名稱：反射光掩模及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射光掩模以及其制造方法，以及更具體涉及在半導(dǎo)體制造工序中使用遠(yuǎn)紫外射線(EUV射線)的高分辨率光刻術(shù)中可以容易地使用的光掩模及其制造方法。
背景技術(shù)：
EUV射線可以用于光刻工藝，以制造具有小于100nm的超小圖形尺寸的半導(dǎo)體器件。
在EUV區(qū)中，由于在該區(qū)域中大多數(shù)材料吸收光，因此使用反射光掩模。常規(guī)的EUV光掩模具有在EUV區(qū)域中在具有高反射率的反射鏡上吸收EUV光的吸收劑圖形。通過在鏡面上涂敷吸收劑物質(zhì)制成吸收劑圖形。
圖1是說明常規(guī)反射光掩模的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
參考圖1，常規(guī)反射光掩模1包括由硅或玻璃形成的襯底2、形成在襯底2上的反射層3、以及形成在反射層3上的吸收劑圖形4。參考數(shù)字5指硅晶片5。
反射層3具有多層結(jié)構(gòu)，其中疊層了不同種類的薄膜，如鉬-硅(Mo/Si)和鈹-硅(Be/Si)。吸收劑圖形4由吸收EUV射線的氮化鉭(TaN)膜形成。
當(dāng)反射光掩模1暴露于EUV射線時(shí)，吸收劑圖形4的尺寸不同于在硅晶片5上形成的圖形的尺寸。這些將參考方程式1和2來描述。方程式1示出了吸收劑圖形4的每個(gè)圖形之間的長度(臨界尺寸(CD)的設(shè)計(jì)間隔)和對(duì)應(yīng)于吸收劑圖形4的硅晶片5上形成的圖形之間的長度(印刷間隔CD)之間的關(guān)系。方程式2示出了吸收劑圖形4的圖形的長度(設(shè)計(jì)線CD)和對(duì)應(yīng)于吸收劑圖形4的硅晶片5上形成的圖形的長度(印刷線CD)之間的關(guān)系。
印刷間隔CD＝設(shè)計(jì)間隔CD+2d×tanθ×M[方程式2]
印刷線CD＝設(shè)計(jì)線CD+2d×tanθ×M其中d表示從反射層3向上突出的吸收劑圖形4的厚度，θ指EUV射線的入射角，基于至吸收劑圖形4的法線，以及M指減縮系數(shù)。
在用于半導(dǎo)體制造的光刻工藝中，由于吸收劑圖形4的側(cè)表面是垂直的以及θ是預(yù)定的，因此方程式1和2中的2d×tanθ×M具有預(yù)定值。由此，吸收劑圖形4的元件之間的距離(設(shè)計(jì)間隔CD)不同于硅晶片5上形成的相應(yīng)距離(印刷間隔CD)。此外，吸收劑圖形4的元件的寬度(設(shè)計(jì)線CD)不同于硅晶片5上形成的圖形的相應(yīng)寬度(印刷線CD)。因此，吸收劑圖形4的設(shè)計(jì)形狀不能正確地轉(zhuǎn)移到硅晶片5。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種反射光掩模，允許在光刻中將用于吸收EUV射線的吸收劑圖形的設(shè)計(jì)形狀正確轉(zhuǎn)移到硅晶片，以及提供一種制造吸收劑圖形的方法。
反射光掩模包括襯底，由反射EUV射線的材料構(gòu)成、形成在襯底上的反射層，以及通過使用離子注入注入吸收EUV射線的吸收劑的離子形成在反射層上的具有預(yù)定圖形的離子區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造反射光掩模的方法，該方法包括制備襯底；使用可以反射EUV射線的材料在襯底上形成反射層；以及通過使用離子注入注入可以吸收EUV射線的吸收劑的離子在反射層上形成離子區(qū)段。


通過參考附圖對(duì)其優(yōu)選示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯，其中圖1是說明常規(guī)反射光掩模的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光掩模結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3A至3F是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造反射光掩模的方法的剖面圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例反射光掩模上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖形。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更完全地描述本發(fā)明，其中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域的厚度。在整個(gè)圖中相同的參考數(shù)字表示相同的元件。當(dāng)提及一元件，如層、區(qū)域或襯底形成在另一元件上時(shí)，這表示該元件可以直接形成在另一元件上或表示在該元件之間可以插入第三元件。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光掩模結(jié)構(gòu)的剖面圖。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射光掩模10包括由硅或玻璃形成的襯底11、形成在襯底11上的反射層12，以及形成在反射層12上的離子區(qū)段20。參考數(shù)字30指硅晶片。
反射層12是疊層，包括與多個(gè)硅膜交替的多個(gè)鉬膜。反射層12的最上層可以是鉬或硅，但是優(yōu)選是硅，由于在硅表面上形成更穩(wěn)定的自然氧化膜。鉬或硅的單個(gè)薄膜的厚度是幾nm，以及可以層疊數(shù)十層。
用于形成反射層12的材料可以是硅酸鉬、碳酸鉬、鈹(Be)、碳、碳酸硼和氧化硅以及鉬和硅。
根據(jù)本發(fā)明，反射光掩模10包括離子區(qū)段20。通過形成EUV射線吸收材料的預(yù)定圖形，離子區(qū)段20構(gòu)成EUV射線吸收區(qū)。
離子區(qū)段20通過離子注入方法形成，之后將參考圖3A至3F描述。
反射光掩模10的上部暴露于EUV射線。因此，離子區(qū)段20優(yōu)選形成在直接暴露于EUV射線的反射層12的表面上。用于形成離子區(qū)段20的材料可以是氧，其具有高的EUV射線吸收。氧具體化為例子，但本發(fā)明不限于此，可使用任何具有高EUV射線吸收的材料形成離子區(qū)段20。
如果以此方式形成離子區(qū)段20，那么當(dāng)EUV射線被照射在反射光掩模10上時(shí)，硅晶片30上形成的圖形的尺寸等于離子區(qū)段20上形成的圖形的尺寸，如由方程式3和4所示。
印刷間隔CD＝設(shè)計(jì)間隔CD[方程式4]印刷線CD＝設(shè)計(jì)線CD方程式3和4表明硅晶片30上形成的圖形的尺寸(印刷間隔CD和印刷線CD)等于離子區(qū)段20的尺寸(設(shè)計(jì)間隔CD和設(shè)計(jì)線CD)。
在本發(fā)明中，離子區(qū)段20形成在反射層12的上表面。因此，離子區(qū)段20不從反射層12向上突出。因此，由于不再有任意部分對(duì)應(yīng)于常規(guī)吸收劑圖形4的厚度d，方程式1和2的術(shù)語‘2d×tanθ×M’被除去。由此，離子區(qū)段20的設(shè)計(jì)形狀被正確地轉(zhuǎn)移到硅晶片30。
圖3A至3F是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造反射光掩模的方法的剖面圖。這里，使用氧氣作為EUV射線的吸收劑。
參考圖3A，制備襯底11。接下來，如圖3B所繪，在襯底11上形成由鉬和硅的多個(gè)層構(gòu)成的反射層12。此時(shí)，可以使用RF磁控濺射或離子束濺射形成反射層12。濺射條件被調(diào)整為適合使用的設(shè)備。
接下來，如圖3C所繪，在反射層12上形成光刻膠層13。
如圖3D所繪，通過將光刻膠層13暴露于能量如電子束，形成光刻膠圖形14。光刻膠圖形14是用于在離子區(qū)段20上形成預(yù)定圖形的掩模。
接下來，如圖3E所繪，在反射層12上形成離子區(qū)段20。此時(shí)，通過離子注入形成離子區(qū)段20。更具體地說，在將氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋x狀態(tài)之后，使用離子注入設(shè)備加速氧離子至數(shù)十或數(shù)百keV。氧離子通過氧離子束照射在反射層12的表面上。通過將氧離子注入反射層12的上表面形成離子區(qū)段20。
接下來，如圖3F所繪，通過刻蝕除去光刻膠圖形14。因此，完成根據(jù)本發(fā)明的反射光掩模10的制造。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例反射光掩模上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖形。
在實(shí)驗(yàn)中，使用由4.1nm厚度的硅膜和2.8nm厚度的鉬膜的疊層構(gòu)成的反射層12。通過離子注入SiO2膜和MoO膜的疊層形成離子區(qū)段20，SiO2膜每個(gè)具有5.2nm厚度，MoO膜每個(gè)具有3.1nm厚度。反射層12總共使用40層，以及離子區(qū)段20總共使用1至10層，是反射層12的一部分。
圖4示出根據(jù)離子區(qū)段20中的摻雜層數(shù)目的反射率和對(duì)比度。這里，反射率是離子區(qū)段20的入射強(qiáng)度和反射的EUV射線強(qiáng)度之間的比率。根據(jù)方程式5計(jì)算對(duì)比度。
對(duì)比度＝(RML-RAb)/RML其中RML表示反射層12的反射率(％)，以及RAb表示離子區(qū)段20的反射率(％)。參考數(shù)字41表示根據(jù)離子區(qū)段20的注入層數(shù)目的反射率的變化，以及參考數(shù)字42表示根據(jù)離子區(qū)段20的注入層數(shù)目的對(duì)比度的變化。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)一個(gè)層被注入，以形成離子區(qū)段20時(shí)，離子區(qū)段20的反射率接近58％以及對(duì)比度接近25％。當(dāng)十層被注入，以形成離子區(qū)段20時(shí)，離子區(qū)段20的反射率接近6％以及對(duì)比度接近90％。亦即，因?yàn)楦鄬颖蛔⑷胍孕纬呻x子區(qū)段20，離子區(qū)段20的反射率減小和對(duì)比度增加。隨著更多層被注入，EUV射線的反射區(qū)和吸收區(qū)被清楚地區(qū)分。因此，反射光掩模10是用于光刻的改進(jìn)掩模。
根據(jù)本發(fā)明的反射光掩模和制造反射光掩模的方法通過在反射層上形成離子區(qū)段，允許設(shè)計(jì)的圖形形狀被正確地轉(zhuǎn)移到用于光刻的硅晶片的表面。
此外，根據(jù)本發(fā)明，反射光掩模是用于光刻的改進(jìn)掩模，由于層被注入以形成離子區(qū)段時(shí)對(duì)比度增加。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以形成用于吸收EUV射線的吸收區(qū)，而沒有淀積或刻蝕工序，由此簡化制造工序。
盡管參考其示例性實(shí)施例具體展示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在不脫離附加權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，在形式上和細(xì)節(jié)上可以進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種反射光掩模，包括襯底；由反射遠(yuǎn)紫外射線的材料構(gòu)成、形成在所述襯底上的反射層；以及通過使用離子注入注入吸收遠(yuǎn)紫外射線的吸收劑的離子在所述反射層上形成的具有預(yù)定圖形的離子區(qū)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的反射光掩模，其中通過注入離子在反射層的表面上形成離子區(qū)段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的反射光掩模，其中通過離子注入注入的以吸收遠(yuǎn)紫外射線的吸收劑包括氧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的反射光掩模，其中通過注入預(yù)定數(shù)目的離子層形成所述離子區(qū)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的反射光掩模，其中所述離子被注入超過八層。
6.一種制造反射光掩模的方法，包括制備襯底；使用可以反射遠(yuǎn)紫外射線的材料，在所述襯底上形成反射層；以及在反射層上通過使用離子注入注入可以吸收遠(yuǎn)紫外射線的吸收劑的離子形成離子區(qū)段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中形成離子區(qū)段包括在反射層上形成光刻膠層；通過構(gòu)圖所述光刻膠層形成光刻膠圖形；使用所述光刻膠圖形將吸收劑的離子注入所述反射層中；以及除去所述光刻膠圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中形成離子區(qū)段包括將吸收劑的離子注入所述反射層的表面中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中使用氧作為用于吸收遠(yuǎn)紫外射線的吸收劑形成離子區(qū)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中形成離子區(qū)段包括注入預(yù)定數(shù)目的吸收劑離子層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中注入預(yù)定數(shù)目的層意味著注入大于八個(gè)離子層。
全文摘要
提供一種反射光掩模，允許在光刻中將用于吸收EUV射線的吸收劑圖形的設(shè)計(jì)形狀正確轉(zhuǎn)移到硅晶片，所述光掩模包括襯底，由反射EUV射線的材料構(gòu)成、形成在襯底上的反射層，以及通過使用離子注入注入吸收EUV射線的吸收劑的離子形成在反射層上的具有預(yù)定圖形的離子區(qū)段。本發(fā)明還提供一種制造反射光掩模的方法。
文檔編號(hào)G03F1/22GK1797192SQ200510124778
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者金錫必, 宋利憲, 金元柱, 張丞爀, 金勛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社