專利名稱：標(biāo)線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種標(biāo)線(reticle)，以及更具體地涉及一種標(biāo)線及其制 造方法。可以通過提高膝光設(shè)備的分辨率利用介質(zhì)之間折射率差形成 標(biāo)線中的微圖案(Micro pattern)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造中，使用光刻技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上形成圖案。 在此光刻工藝中，光掩模圖案利用縮小投影啄光設(shè)備(reduction projection exposure apparatus)轉(zhuǎn)移為沉積在半導(dǎo)體襯底上的光敏樹月旨 相，從而顯影并得到所需光敏樹脂圖案。光掩^l:用于投影瀑光的負(fù)型板(negative plate)。光掩模通過如下 方式形成在透明襯底上沉積光屏蔽層，并隨后除去部分光屏蔽層以形 成透射區(qū)和光屏蔽區(qū)。也就是j兌投影膝光i殳備的縮小比例(光掩模上的圖 案尺寸相對于所形成影像的尺寸)不是1:1。縮小投影膝光的負(fù)型板具體地 被稱之為"標(biāo)線"。圖l是傳統(tǒng)標(biāo)線的截面圖。參照

圖1，傳統(tǒng)標(biāo)線100包括以規(guī)則的間隔在石英襯底110下圖案 化的鉻(Cr)層圖案120、框架(frame) 130，防止光刻工藝中附著外來物 質(zhì)的保護(hù)層(pellicle) 140，以及石英襯底110和保護(hù)層140之間的空氣 層150。Cr層圖案120由可以完全屏蔽光的Cr制成。其中形成Cr層圖案 120的部分變?yōu)楣馄帘螀^(qū)A。在Cr層圖案120之間只包括石英襯底110 的部分變成光可以穿過的透射區(qū)B。空氣層150形成在透射區(qū)B和保護(hù) 層140之間，并且使空氣作為介質(zhì)使用。圖2是描述穿過所述傳統(tǒng)標(biāo)線的光的傳播路徑以及數(shù)值孔徑(NA)的 示意圖。
參考圖2在下文中描述穿過具有半間距(p)的標(biāo)線200的光的路徑。
以入射角《入射到石英襯底210上的光260從折射率為1.5的石英襯 底210和折射率為1的空氣層250之間的邊界表面以角度《在透射區(qū)B 內(nèi)。此時(shí)光260從具有高折射率的石英襯底210運(yùn)動(dòng)到具有低折射率的 空氣層250。因此根據(jù)斯涅耳(Snell)定律折射角《變得大于入射角《。
此后，折射光260穿過保護(hù)層240并隨后聚焦于透鏡270。透鏡270 放置在標(biāo)線200之下并且具有特定值的NA。
近年來，半導(dǎo)體產(chǎn)品一直趨于小型化和高度集成。因此，需要提高 啄光工藝中的分辨極限(本文中稱之為"分辨率，，)的工藝和方法。其中已經(jīng) 提出了一種通過降低標(biāo)線本身中Cr層圖案的尺寸來減少標(biāo)線的半間距的 方法。
圖3是描述穿過另一個(gè)傳統(tǒng)標(biāo)線的光的路徑以及NA的示意圖。 參考圖3在下文中描述穿過由于Cr層圖案320變小因而具有較小半
間距pl的標(biāo)線300的光的路徑。
以入射角(未示出)入射到石英襯底310上的光360從折射率為l.5的
石英襯底310和折射率為1的空氣層350之間的邊界表面以角度^在透
射區(qū)B內(nèi)折射。
此時(shí)，光360從具有高折射率的石英襯底310運(yùn)動(dòng)到具有低折射率 的空氣層350，因此根據(jù)斯涅耳定律折射角《,變得大于入射角。
此后，折射光360穿過保護(hù)層340并隨后聚焦在放置于標(biāo)線300之 下并且具有特定值NA的透鏡370上。但是一些折射光360沒有聚焦在透 鏡370上，并因此而輻射到外界。附圖標(biāo)記230和330表示框架，A表 示其中屏蔽光的光屏蔽區(qū)。
如果按現(xiàn)有技術(shù)，標(biāo)線300的鉻層圖案320變小并且半間距pl也變 小以形成微圖案，則按照下列方程1,穿過采用空氣層350作為介質(zhì)的 標(biāo)線300的結(jié)構(gòu)中Cr層圖案320之間的光360的游4圣之間差異導(dǎo)致更大 的折射 其中0示折射角，義是光源的波長，和p是標(biāo)線的半間距。因此，在釆用相同的NA的情況下，如果標(biāo)線的半間距如圖3所示 變小，則折射角增大。因此，由于圖案化所需的+1級光不會聚焦在逶鏡 上，所以存在不能在晶片上產(chǎn)生微圖案的問題。有鑒于此，必須開發(fā)和購買新的和昂貴的曝光設(shè)備來形成超出現(xiàn)有 膝光設(shè)M辨率的微圖案。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種標(biāo)線及其制造方法，其中微圖案可以通過改善膝 光設(shè)備的分辨率，在半導(dǎo)體器件的膝光工藝中利用介質(zhì)之間的折射率差 形成，盡管在使用現(xiàn)有的NA時(shí)半間距降低。在一個(gè)實(shí)施方案中，標(biāo)線包括形成在透明襯底上的介質(zhì)層(medium layer)，介質(zhì)層上彼此之間以預(yù)定間隔隔開的鉻層圖案，和形成的框架 以;si保護(hù)層，用來包圍由^h質(zhì)層、透明結(jié)構(gòu)和鉻層圖案形成的所得結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造標(biāo)線的方法包括如下步碟在透明襯底 上形成介質(zhì)層，在介質(zhì)層上形成鉻層，圖案化該鉻層，從而形成彼此之 間以預(yù)定間隔隔開的鉻層圖案，并連接框架和保護(hù)層以包圍所得結(jié)構(gòu)。附困說明圖l;l傳統(tǒng)標(biāo)線的截面圖。圖2是描述穿過圖1的傳統(tǒng)標(biāo)線的光的路徑和數(shù)值孔徑的示意圖。 圖3是描述穿過另一個(gè)傳統(tǒng)標(biāo)線的光的路徑和數(shù)值孔徑的示意圖。 圖4A到4F^I:描述按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制造標(biāo)線的方法的截 面圖。圖5是描述按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案穿過標(biāo)線的光的游農(nóng)和數(shù)值 孔徑的示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖描述根據(jù)本申請的具體實(shí)施方案。
參照圖4A,介質(zhì)層420形成在透明襯底410上。透明襯底410可以 采用具有高透射率并具有低偏差的石英制成，所述偏差由其本身重量尺 寸的變化而引起的彎曲或熱膨脹導(dǎo)致。所述石英的折射率為1.5。
介質(zhì)層420采用能夠傳輸光的材料制成。介質(zhì)層420可以采用折射 率高于透明村底410的折射率的材料制成，以利用介質(zhì)之間的折射率差 異導(dǎo)致的斯涅耳定律。介質(zhì)層420優(yōu)選采用折射率1.5或更高的材料制成。
優(yōu)選介質(zhì)層420可以采用透明成分的基于玻璃的材料或基于聚合物 的材料制成，以使光的波長變化最小化。
基于玻璃的材料優(yōu)選采用選自下列之一的材料形成鈉鈣玻璃、 硼硅酸鹽玻璃、無M璃等。
基于聚合物的材料優(yōu)選采用選自下列之一的材料形成聚碳酸酯、 聚丙烯酸酯、聚醚砜等。
介質(zhì)層420的高度可以根據(jù)光的折射角并考慮介質(zhì)的折射率來決定。
介質(zhì)層420可以通過旋涂法形成。
或者，可以在于透明襯底410上形成介質(zhì)層420之前進(jìn)一步進(jìn)行清 潔處理以增加透明襯底410和介質(zhì)層420之間的界面粘附力。
參照圖4B,鉻層430形成在介質(zhì)層420上。鉻層430由能夠完全屏 蔽光的鉻(Cr)制成，并且可以通過物理氣相沉積(PVD)形成，例如通過賊 射法。
參照圖4C,將對光的照射敏感的光刻膠PR涂布到鉻層430上，以 形成光刻膠膜440。光刻皿440可以用旋涂法形成。
參照圖4D，采用先前設(shè)計(jì)好的掩模(未示出)通過膝光和顯影處理將 光刻膠膜圖案440a形成在光刻膠膜440上。用于圖案化的光的波長為248 nm或更少。
參照圖4E,采用光刻膠膜圖案440a作為掩模將鉻層430圖案化，由 此在介質(zhì)層420上形成彼此之間以特定間隔隔開的鉻層圖案430a。然后 除去光刻膠膜圖案440a。
參照圖4F,連接框架450和保護(hù)層460以使它們包圍所得結(jié)構(gòu)，從 而形成標(biāo)線400。保護(hù)層460用于防止在光刻處理期間附著外來物質(zhì)。介
質(zhì)層420、框架450和保護(hù)層460之間的空的空間用空氣填充以形成空氣 層470,從而使空氣用作介質(zhì)。由此完成標(biāo)線400。在標(biāo)線400中，形成有鉻層圖案430a的部分成為光屏蔽區(qū)A。包括 透明襯底410和位于鉻層圖案430a之間的介質(zhì)層420的部分成為光可以 通過的透射區(qū)B。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，折射率為1.5或更高的介質(zhì)層420形成在透 明襯底410和鉻層圖案430a之間，由此形成標(biāo)線400。因此，在標(biāo)線400 中，光的入射角和折射角之間適用斯涅耳定律，所述光穿過折射率不同 的兩種介質(zhì)的邊界表面折射率n,為1.5透明襯底410和折射率112為1.5 或更高的^h質(zhì)層420。此外，在標(biāo)線400中，在光的入射角和折射角之間適用斯涅耳定律， 所述光穿過折射率不同的兩種介質(zhì)的邊界表面折射率112為1.5或更高 的介質(zhì)層420和折射率n3為1的空氣層470。在如下方程2中表示方程2<formula>formula see original document page 8</formula>(2)其中q是透明襯底410的折射率，"2是介質(zhì)層420的折射率，"3是空 470的折射率，《是光在透明襯底410內(nèi)的入射角，《是透明襯底 410的光的折射角或光在介質(zhì)層420中的入射角，以及《是介質(zhì)層420的 光的折射角。因此，以入射角《入射到透明襯底410上的光從具有不同折射率的 透明襯底410和介質(zhì)層420的邊界表面上折射。由于光從折射率低的透 明襯底410運(yùn)動(dòng)到折射率高的介質(zhì)層420，因此按照斯涅耳定律折射角《 變得小于入射角《。透明襯底410的光的折射角《等于iL^介質(zhì)層420中的入射角《。因 此，以入射角《入射到介質(zhì)層420上的光從具有不同折射率的介質(zhì)層420
和空氣層470的邊界表面上折射。此時(shí)，由于光從折射率高的介質(zhì)層420 運(yùn)動(dòng)到折射率低的空氣層470，因此按照斯涅耳定律折射角《變得大于入 射角A。
但是在本發(fā)明中，折射率高的介質(zhì)層420形成在透明襯底410和空 氣層470之間。介質(zhì)層420使得入射到透明襯底410上的光的折射角降 低。因此，穿過鉻層圖案420的光的折射角《可以相對于現(xiàn)有技術(shù)有最大 可能程度的降低。此外，從標(biāo)線發(fā)射的圖案化所必需的有效的+1級光可 以最大可能的程度聚焦于透鏡。
上述構(gòu)造的標(biāo)線用于在半導(dǎo)體器件制造方法的膝光處理中形成實(shí)際 圖案，并且可以用于二級和相位移4^模。
圖5是描述按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案穿過標(biāo)線的光的傳播路徑和 NA的示意圖。
按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案穿過標(biāo)線500的光的路徑在下文中參考 圖5進(jìn)行描述。
以入射角《入射到透明襯底510上的光570從具有不同折射率的透明 襯底510和介質(zhì)層520的邊界表面上以角度《折射。由于光570從折射率 低的透明襯底510運(yùn)動(dòng)到折射率高的介質(zhì)層520,因此按照斯涅耳定律折 射角《變得小于入射角《。
此后，以與透明襯底510的折射角《相同的入射角《入射到介質(zhì)層 520上的光570從具有不同折射率的介質(zhì)層520和空氣層560的邊界表面 上以角度^折射。由于光570從折射率高的介質(zhì)層520運(yùn)動(dòng)到折射率低的 空氣層560,因此按照斯涅耳定律折射角《變得大于入射角《。
此后，以折射角《穿過空氣層560的光570穿過保護(hù)層550并隨后聚 焦在具有特定NA的透鏡580上。
但是如上所迷，入射到透明襯底510上的光570的折射角《通過介質(zhì) 層520而降低,并且最大程度地降低了已經(jīng)穿過透射區(qū)B內(nèi)的空氣層560 和穿過M層圖案530之間的光的折射角&。因此，從標(biāo)線500中輸出并 且圖案化需要的有效的+1級光570可以最大程度地聚焦在透鏡580上。 在圖5中，附圖標(biāo)記540表示框架，和A表示光屏蔽區(qū)。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的標(biāo)線500中，對圖案化 而言是必需的有效的+1級光570可以最大程度地聚焦在透鏡580上。因 此，盡管在使用具有已知NA的透鏡時(shí)標(biāo)線的半間距減少了，但是可以 進(jìn)一步提高曝光設(shè)備的分辨率，并且進(jìn)一步可以形成微圖案。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過在透明襯底和鉻層圖案之間形成折射 率高于透明襯底的介質(zhì)層來制造標(biāo)線。穿過透明襯底的光的折射角可以 通過介質(zhì)層而最大程度地降低。這樣降低了已經(jīng)穿過鉻層圖案的光的折 射角。因此，從標(biāo)線中輸出并且圖案化所需的有效的+1級光可以最大程 度地聚焦在透鏡上。此外，已經(jīng)穿過鉻層圖案之間的光的折射角通過介質(zhì)層而降低。因 此，盡管在使用具有已知NA的透鏡時(shí)標(biāo)線的半間距減少了，但是可以 進(jìn)一步提高膝光設(shè)備的分辨率，并且進(jìn)一步可以形成微圖案。此外，根據(jù)本發(fā)明，微圖案可以使用現(xiàn)有的膝光設(shè)備形成。因此可 以節(jié)約投M"設(shè)備的成本。本發(fā)明上述實(shí)施方案是例證性的而非限制，可以有各種替代方案和 等同方案。鑒于本申請的公開，添加、刪除、或改動(dòng)方案是顯而易見 的，并且落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)線，包含形成在透明襯底上的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上彼此之間以預(yù)定間隔隔開的鉻層圖案；和形成的框架和保護(hù)層，以包圍由所述介質(zhì)層、所述透明結(jié)構(gòu)和所述鉻層圖案形成的結(jié)構(gòu)。
2. 權(quán)利要求l的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層包含能夠傳輸光的材料。
3. 權(quán)利要求l的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層的折射率高于所述透明襯 底的折射率。
4. 權(quán)利要求3的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料和基 于聚合物的材料之一。
5. 權(quán)利要求4的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料，所 ^于玻璃的材^H^自鈉鉀玻璃、硼硅酸鹽玻璃、和無堿玻璃。
6. 權(quán)利要求4的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層包含基于聚合物的材料， 所紐于聚合物的材躺自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
7. 權(quán)利要求4的標(biāo)線，其中所述介質(zhì)層的折射率高于空氣的折射率。
8. —種制造標(biāo)線的方法，包括如下步驟 在透明襯底上形成介質(zhì)層； 在所述介質(zhì)層上形成鉻層；圍案化所述鉻層，從而形成彼此之間以預(yù)定間隔隔開的 鉻層圖案；和連接框架和保護(hù)層，以包圍所得結(jié)構(gòu)。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中所述介質(zhì)層包含能夠傳輸光的材料。
10. 權(quán)利要求8的方法，其中所述介質(zhì)層的折射率高于所述透明 襯底的折射率。
11. 權(quán)利要求9的方法，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料和 基于聚合物的材料之一。
12. 權(quán)利要求ll的方法，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料， 所逸基于玻璃的材料選自鈉鈣玻璃、硼珪酸鹽玻璃、和無堿玻璃。
13. 權(quán)利要求ll的方法，其中所迷介質(zhì)層包舍基子聚合物的材料， 所述基于聚合物的材料選自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
14. 權(quán)利要求8的方法，其中所述介質(zhì)層的折射率高于空氣的折射率。
15. 權(quán)利要求8的方法，還包括在形成介質(zhì)層的步驟之前進(jìn)行清 潔處理的步驟。
16. 權(quán)利要求10的方法，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料和 基于聚合物的材料之一。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述介質(zhì)層包含基于玻璃的材料， 所逸基于玻璃的材料選自鈉鈣玻璃、硼珪酸鹽玻璃、和無堿玻璃。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所述介質(zhì)層包含基于聚合物的材料， 所逸基于聚合物的材料選自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
全文摘要
公開了標(biāo)線及其制造方法。標(biāo)線包括形成在透明襯底上的介質(zhì)層、在介質(zhì)層上彼此之間以預(yù)定間隔隔開的鉻層圖案和形成的框架和保護(hù)層，以包圍所得的結(jié)構(gòu)。制造標(biāo)線的方法包括如下步驟在透明襯底上形成介質(zhì)層；在介質(zhì)層上形成鉻層；圖案化鉻層，從而形成彼此之間以預(yù)定間隔隔開的鉻層圖案；和連接框架和保護(hù)層，以包圍所得結(jié)構(gòu)。提高了分辨率以及從標(biāo)線輸出的光的聚焦度。
文檔編號G03F1/08GK101154030SQ20071000070
公開日2008年4月2日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者崔鐵贊 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司