專利名稱:利用衰減的相移掩模圖案化晶片上的光刻膠的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用衰減的相移掩模制造集成電路，尤其是涉及利用具有低波長照明源的衰減相移掩模制造集成電路。
背景技術：
已發(fā)現相移掩模(PSM)在光刻膠中制造明顯(sharp)的對比度非常有用，其隨著電路部件變得越來小而變得更重要。隨著相移掩模而帶來的問題之一是由于在整個掩模中出現的相移成倍改變而出現的相位沖突。出現以上情形是因為掩模部件的不同面具有不同的相位。研究了衰減的PSM，通過僅在其部件本身處具有相移來克服這種問題。因此，圍繞部件的區(qū)域處于同一相位。隨著衰減的PSM而帶來的困難之一是能夠進行有效的檢查。在部件和透射的區(qū)域之間的反射通常存在小的對比度。而且，隨著繼續(xù)需要更高的部件密度和由此更低的尺寸，光源必須提供足夠的分辨率。因此，要求繼續(xù)增加照明源的頻率，該照明源通過穿透掩模的圖案化的光來曝光光刻膠。在衰減的PSM的情況下，一個困難是尋找實現所需衰減和所需相移的材料，同時該材料是可制造的。其中，所需衰減在約5％和20％透射之間?？芍圃煨缘囊粋€關鍵特征是能夠提供有效的檢查。掩模不能有缺陷，該缺陷將透射至晶片上的光刻膠。
因此，需要在低波長下，利用衰減的PSM有效地制造半導體。



借助實例說明了本發(fā)明且不由附圖限定，其中相同的附圖標記表示相同的元件，且其中圖1是根據本發(fā)明第一實施例的掩模的截面圖；
圖2是根據本發(fā)明第二實施例的掩模的截面圖；以及圖3是利用圖2的掩模圖案化半導體晶片上的光刻膠的設備。
本領域技術人員明白，為了簡化和清楚示出了圖中的元件，且沒有必要按比例繪制。例如，在圖中相對于其它元件夸大了一些元件的尺寸，以幫助改善對本發(fā)明實施例的理解。
具體實施方式
在一個實施例中，利用具有衰減疊層的衰減的相移掩模(衰減的PSM)圖案化半導體晶片上的光刻膠層，其中，衰減疊層具有與透射基板相鄰的鉻或釕層、與釕或鉻層相鄰的氧化硅鉭層和與氧化硅鉭層相鄰的氮化硅鉭層。這提供了可以調節(jié)的三個層，以獲得所需衰減、和所需180度相移，并且能夠有效檢查。作為可選方案，可以在疊層的周圍蝕刻透射基板，使得透射基板的材料提供額外的調節(jié)，以在疊層中獲得所需相移。通過參考附圖和下面的描述可更好地理解。
圖1中所示的是具有基板12和衰減疊層11的掩模10。衰減疊層11包括與是鉻或釕的基板相鄰的第一層14、與第一層相鄰的氧化硅鉭層16和與層16相鄰的氮化硅鉭層18。疊層11是用于在對應于掩膜10上的疊層11的晶片位置處，基本阻擋曝光晶片上光刻膠的掩模10的部件?？梢愿淖兊桡g層18的精確組成。同樣，也可以改變氧化硅鉭層16的精確組成。而且，第一層14不必是純鉻或純釕。例如，為了使層14在曝光波長處抗反射，層14可以摻雜有如氮或氧的材料。應當調節(jié)摻雜濃度，使得在曝光波長處反射量小于入射光的10％。優(yōu)選基板是摻氟的氧化硅。也可以使用其它材料。這種材料在曝光波長處應當具有至少90％的透射率。
用實驗確定了層14、16和18的精確厚度，以獲得所希望的衰減、所需要的檢查對比度和需要的180度相移。對于157納米的光源，對于每層14-18的優(yōu)選厚度約為25至150埃。為了獲得7.5％的透射，對于層14使用了約129.8埃厚的鉻，對于層16使用了約38.5埃的厚度和對于層18使用了約129.8埃的厚度。通過對于層14、16和18分別為83.4埃、79.5埃、83.4埃的厚度獲得了為10.3％透射的另一實例。這些是由現有的掩模制作工藝相對容易獲得的尺寸。對于這些結果，氮化硅鉭的成分約為57％的鉭、41％的硅和2％的氮，氧化硅鉭的成分約為57％的鉭、41％的硅和2％的氧。
由釕或鉻制成的第一層14提供了用于任一層的給定厚度的最大衰減。該層14還提供了用于掩模10制造的蝕刻終止層。通過還蝕刻基板12的化學劑蝕刻了層16和18。公知沒有氧的氯基蝕刻劑在蝕刻氧化硅鉭和氮化硅鉭時有用，但對蝕刻氧化硅也有用，包括摻氟氧化硅。這些氯基蝕刻劑不與鉻或釕反應。然后用其它的化學劑蝕刻鉻或釕，如鉻與氧結合，與鉻和釕反應強烈且不與氧化硅反應。因此，鉻或釕對于提供蝕刻終止和提供顯著的衰減是重要的。然而，鉻和釕是強反射的，其在投射光學裝置中產生反射光斑的問題，光學裝置在半導體晶片和掩模之間。因此，不希望單獨使用鉻和釕。
由氧化硅鉭和氮化硅鉭制成的層16和層18提供了在檢查波長的257納米處具有相對低的反射率的層。而且，厚度是可變的，以調節(jié)在出現反射時的相消干擾。檢查所希望的是，在檢查頻率處，部件、衰減疊層如衰減疊層11，沒有產生反射，且所有反射來自曝光的基板。這提供高度的對比度。因此，可以選擇這兩層16和18的厚度，以便基本不存在反射，使得大于75％的檢查對比度對于有效的檢查是足夠的。希望的是，層28、氮化硅鉭層直接接收檢查光，因為它具有比氧化硅鉭高的吸收。因此，除了被層28的暴露表面反射之外，所有的光都穿過了較高的吸收層。
實現該高的檢查對比度的厚度還影響了相移和衰減量。利用這些材料，對于從5到20％的衰減和在157納米處180度的相移以及在257納米處高的檢查對比度的三個重要問題有一個解決方案。每種材料的每個厚度以不同的方式影響了這些問題中的每一個。含鉭的層26和28的組合物將影響這些材料的折射系數和消光系數。對于給定的掩模設計，優(yōu)選對于每個實驗使用相同的組合物而僅改變厚度。另一方面，當然能夠改變組成物來實現對這些層和由此的疊層11的特性改變。以類似方式處理低于157納米的波長。這應當對至少150納米有效。
圖2中所示的是掩模20，與掩模10相似，具有基板22和疊層21。如同圖1的疊層11一樣，疊層21具有由鉻或釕制成的層24、由氧化硅鉭制成的層26和由氮化硅鉭制成的層28的連續(xù)層。然而，疊層21具有其為部分基板22的另外的層30。通過利用用作掩模的層24、26和28的疊層回蝕刻基板22來形成層30。控制該回蝕刻，以提供所需增加的摻氟氧化硅厚度，但為了避免過大的疊層高寬比，該厚度不應當超過1000埃。相比層14-18，存在層30能夠減小層24-28的厚度。代替蝕刻到基板自身中，首先應當將分離的層淀積在基板上，然后在形成了疊層之后進行回蝕刻。層30的材料優(yōu)選地具有零消光系數，即，在該光照波長下沒有衰減。該增加的層30提供了常規(guī)的方式來提供所需要的相移，同時如果有影響的話，對檢查對比度和衰減的問題具有最小的影響。對于掩模制造者可用的第四個變量對獲得高的檢查對比度、5至20％范圍內所選擇量的所需衰減和180度相移的目的提供了較大的靈活性。
圖3中所示的是利用掩模20來圖案化半導體晶片48上的光刻膠50的結構40。在這種情況下，光源42向掩模20提供所需波長的光學輻射(光線)，在這種情況下為157納米，其中，掩模20根據由諸如掩模20的疊層21形成的所需圖案阻擋光線。然后由光學系統(tǒng)44處理穿過掩模20的圖案化的光，然后由光刻膠50接收。在典型的該實例中，光學系統(tǒng)44是進行縮小的減小光學系統(tǒng)。由此根據存在于掩模20中的圖案來曝光光刻膠50。
在前述的說明書中，已參考具體的實施例描述了本發(fā)明。然而，本領域的普通技術人員意識到，在不脫離如以下權利要求
中提出的本發(fā)明的范圍的前提下，可以進行各種變形和改變。例如，在一些情況下，有效的是顛倒氮化硅鉭層與氧化硅鉭層。還希望增加另外的層。例如，在一些情況下可需要與層28或層18相鄰的另一層。因此，認為說明書和附圖是說明性的，而不是起限制作用，且所有這種變形都包含在本發(fā)明的范圍之內。
關于具體的實施例，以上已描述了好處、其它優(yōu)點和對問題的解決方案。然而，好處、優(yōu)點、對問題的解決方案，以及會使任何好處、優(yōu)點和解決方案出現或變得更加顯著的任何要素都不被解釋為任一或所有權利要求
的關鍵的、必需的或基本的特征或要素。如在此使用的，術語“包括”或其任何變形都指的是涵蓋非排他性的內含物，由此包括一系列要素的工藝、方法、物體或裝置不僅包括這些要素，而且可以包括未明確列出的其他要素或者該工藝、方法、物體或裝置所固有的要素。
權利要求
1.一種衰減的相移掩模，包括基板；和覆蓋在基板上的衰減疊層，其中衰減疊層包括覆蓋在基板上的第一層、覆蓋在第一層上的氧化硅鉭層和覆蓋在氧化硅鉭層上的氮化硅鉭層，且其中第一層是鉻層或釕層中之一。
2.如權利要求
1的衰減相移掩模，其中衰減疊層進一步包括在基板和第一層之間的第二層。
3.如權利要求
2的衰減相移掩模，其中第二層是部分基板。
4.如權利要求
3的衰減相移掩模，其中第二層通過移除與衰減疊層相鄰的部分基板而形成。
5.如權利要求
1的衰減相移掩模，其中與衰減疊層相鄰的部分基板在曝光波長處具有大于90％的透射率，且衰減疊層在曝光波長處具有5％至20％的透射率。
6.如權利要求
5的衰減相移掩模，其中摻雜第一層，以在曝光波長處提供小于10％的反射。
7.如權利要求
1的衰減相移掩模，其中第一層進一步包括氧和氮中的至少一種。
8.如權利要求
1的衰減相移掩模，其中在基板和衰減疊層之間在檢查波長處的檢查對比度大于75％。
9.一種利用光學輻射圖案化晶片上的光刻膠的方法，該方法包括提供衰減的相移掩模，包括基板和覆蓋在基板上的衰減疊層，衰減疊層包括覆蓋在基板上的鉻層或釕層、覆蓋在鉻層或釕層上的氧化硅鉭層和覆蓋在氧化硅鉭層上的氮化硅鉭層；以及利用掩模圖案化晶片上的光刻膠層，其中圖案化包括使光學輻射穿過衰減的相移掩模來曝光部分光刻膠層。
10.如權利要求
9的方法，其中穿過掩模并曝光光刻膠層的光學輻射具有至少150納米的曝光波長。
11.如權利要求
10的方法，其中穿過與衰減疊層相鄰的衰減相移掩模的部分基板的光學輻射在曝光波長處具有大于90％的透射率，且穿過衰減疊層的光學輻射在曝光波長處具有5％至20％的透射率。
12.如權利要求
11的方法，其中衰減疊層提供了180度相移的光學輻射。
13.如權利要求
9的方法，其中衰減疊層進一步包括在基板和鉻層或釕層之間的層。
14.如權利要求
13的方法，其中該層是部分基板。
15.如權利要求
14的方法，其中該層通過移除與衰減疊層相鄰的部分基板而形成。
16.如權利要求
9的方法，其中衰減疊層具有至多1000埃的厚度。
17.如權利要求
9的方法，其中衰減疊層具有至多700埃的厚度。
18.如權利要求
9的方法，其中基板和衰減疊層之間在檢查波長處的檢查對比度大于75％。
19.一種利用光學輻射圖案化晶片上的光刻膠的方法，該方法包括提供衰減的相移掩模，包括基板和覆蓋在基板上的衰減疊層，其中衰減疊層包括第一層、第二層和第三層，其中第一層包括鉻或釕中之一，第二層包括氧化硅鉭層，以及第三層包括氮化硅鉭層；以及利用掩模圖案化晶片上的光刻膠層，其中圖案化包括使光線輻射穿過衰減的相移掩模來曝光部分光刻膠層。
20.如權利要求
19的方法，其中第一和第二層在基板和第三層之間。
21.如權利要求
19的方法，其中第二和第三層在基板和第一層之間。
22.如權利要求
19的方法，其中移除與衰減疊層相鄰的部分基板以形成衰減疊層的第四層。
23.如權利要求
22的方法，其中衰減疊層僅包括第一、第二、第三和第四層。
24.如權利要求
19的方法，其中衰減疊層僅包括第一、第二和第三層。
25.如權利要求
19的方法，其中穿過掩模并曝光光刻膠層的光學輻射具有至少157納米的波長，且其中穿過與衰減疊層相鄰的衰減相移掩模的部分基板的光學輻射具有大于90％的透射率，且穿過衰減疊層的光學輻射具有5％至20％的透射率。
26.如權利要求
25的方法，其中衰減疊層提供了180度相移的光學輻射。
27.如權利要求
25的衰減相移掩模，其中摻雜第一層，以提供小于光學輻射10％的反射。
28.如權利要求
19的方法，其中衰減疊層具有至多1000埃的厚度。
29.如權利要求
19的方法，其中在基板和衰減疊層之間在檢查波長處的檢查對比度大于75％。
30.如權利要求
19的衰減相移掩模，其中第一層進一步包括氧和氮中的至少一種。
專利摘要
一種衰減的相移掩模(10或20)包括基板(12或22)和覆蓋在基板上的衰減疊層(11或21)。衰減疊層包括覆蓋在基板上的鉻層或釕層(14或24)、覆蓋在鉻層或釕層上的氧化硅鉭層(16或26)和覆蓋在氧化硅鉭層上的氮化硅鉭層(18或28)。衰減疊層還可包括在基板(22)和鉻或釕層(24)之間的層(30)。在一個實施例中，該層是部分基板。使用衰減疊層來圖案化半導體晶片上的光刻膠(50)。在一個實施例中，在曝光波長處，與衰減疊層相鄰的部分基板具有大于90％的透射率，且衰減疊層具有5％至20％的透射率。在一個實施例中，基板和衰減疊層之間在檢查波長處的的檢查對比度大于75％。
文檔編號G21K5/00GKCN1756996SQ200480005996
公開日2006年4月5日 申請日期2004年2月13日
發(fā)明者詹姆斯·R·沃森, 帕維特·曼加特 申請人:飛思卡爾半導體公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan