专利名称：具有主支柱和辅助支柱的模版掩模及其形成方法
技术领域：
本公开涉及模版掩模及其制造方法，根据使用带电粒子束如电子束的光刻技术利用该方法形成图形，更具体涉及使用由支柱支撑的薄膜膜片的模版掩模及其制造方法。
背景技术：
随着半导体集成电路的设计规则减小，已开发了利用粒子束如X射线、电子束以及离子束来增强光学仪器的分辩率的光刻技术。在各种光刻技术中，电子束投影光刻法具有以1μm或更小的尺度形成精细图形的优点。因此，已提出了使用该光刻技术的各种系统和图形形成方法。美国专利号US5,831,272中公开了一个实例。
电子束接近投影光刻法(EPL)和低能量电子束接近投影光刻法(LEEPL)通过使电子束穿透在模版掩模上形成的精细孔投影图形在抗蚀剂上。
图1是在EPL或LEEPL中使用的常规模版掩模10的部分组成的透视图。参考图1，常规模版掩模具有分别被精细孔(未示出)构图并被边界区分开的多个膜片区12，边界区不被构图。边界区包括由行和列形成的支柱14，该支柱14垂直相交并增强模版掩模10的机械寿命。
图2图示了图1的部分模版掩模的截面。参考图2，孔12a对应于膜片区12中形成的精细图形。如果电子束20被投影在模版掩模10上，那么在电子束透过孔12a之后，在涂敷在晶片上的抗蚀剂层(未示出)上投影精细图形。
通过刻蚀膜片区12形成孔12a。在精细图形用于制造下一代高度集成的器件的情况下，例如，当要求0.1μm或更小尺度的精细图形时，孔12a必须形成为10nm尺度的线宽。在此情况下，在膜片区12的刻蚀过程中，膜片区12的厚度与孔12a的直径的比率，即，孔12a的长宽比应该足够小，以便精确地形成孔12a的希望外形。具体地，孔12a的长宽比必须被适度地保持且膜片区12的厚度应该尽可能的薄，例如大约1μm或更小，优选500nm或更小。
但是，薄膜区12容易弯曲，导致在膜片区12内产生拉伸应力。该拉伸应力引起膜片区12变形或扭曲，由于穿过膜片区12投影的图形变得移位，因此发生图像布置误差。
已提出了解决上述问题的各种掩模结构，如美国专利号US6,261,726B1以及日本专利公开号平15(2003)-59819。但是，包括支撑膜片结构的这些掩模主要使用如上所述的常规支柱结构，因此由于膜片的变形或扭曲在防止图像布置误差方面具有限制。由此，需要一种模版掩模，其中基本上削弱由于膜片区内部的内应力引起的变形或扭曲而发生的图像布置误差，而不限制膜片区的尺寸或长宽比。
发明内容
根据本发明的实施例的模版掩模包括具有膜片区和限制膜片区的边界区的膜片形成薄层。膜片区包括多个图形区和非图形区，在图形区中形成允许粒子束透过的多个孔，以及非图形区布置在多个图形区之间。在膜片形成薄层的边界区上形成支撑膜片区的主支柱。在膜片区内部的非图形区上形成辅助支柱。辅助支柱将膜片区分为多个分开的膜片区并支撑每个分开的膜片区。
在本发明的至少一个实施例中，辅助支柱贯穿膜片形成薄层。膜片形成薄层包括与主支柱相对的第一侧边和与第一侧边相对的第二侧边，膜片形成薄层的第二侧边露出辅助支柱的第一表面。此外，辅助支柱从从膜片形成薄层的第一侧边延伸第一长度，且第一长度比主支柱的长度短。优选，辅助支柱重叠边界区和主支柱。
根据本发明的实施例的模版掩模还可以包括部分覆盖辅助支柱的保护层。保护成层没有覆盖辅助支柱的第一表面。
根据本发明的实施例制造模版掩模的方法包括制备复合层，该复合层包括具有第一侧边和与第一侧边相对的第二侧边的膜片形成薄层。膜片形成薄层还包括多个膜片区，每个膜片区具有多个图形区和非图形区，图形区用于通过粒子束投影形成图形，非图形区放置在每个图形区之间，非图形区包括限制膜片区的边界区。该复合层还包括衬底和氧化物层，衬底具有面对膜片形成薄层的第一侧边的第一侧边和与第一侧边相对的第二侧边，氧化物层插入在膜片形成薄层的第一侧边和衬底的第一侧边之间。通过从膜片形成薄层的第二侧边刻蚀非图形区中的复合层形成沟槽；通过在沟槽内填充支撑层形成辅助支柱，以及通过除去膜片区中包括的衬底部分在边界区中形成支撑膜片区的主支柱。
在本发明的至少一个实施例中，在形成辅助支柱之后形成主支柱。形成辅助支柱的步骤还可以包括在沟槽的内壁上形成保护层以及在保护层上形成支撑层。
本发明的至少一个实施例还包括形成贯穿膜片形成薄层的孔，以在膜片区的图形区上形成投影图形。形成孔的步骤可以在形成主支柱和辅助支柱之后或之前执行。
根据本发明的另一个实施例制造模版掩模的方法包括通过顺序形成衬底、氧化物层和硅薄膜制备硅绝缘体(SOI)衬底。在硅薄膜形成第一掩模图形，通过使用第一掩模图形作为刻蚀掩模，刻蚀硅薄膜、氧化物层以及衬底形成沟槽。通过用支撑层填充沟槽形成辅助支柱。在与接触氧化物层的衬底表面相对的衬底表面上形成第二掩模图形，通过使用第二掩模图形作为刻蚀掩模刻蚀衬底，形成限制硅薄膜的膜片区的主支柱。形成贯穿硅薄膜的孔，以通过膜片区中的辅助支柱在图形区内部形成投影图形。
根据本发明的另一个实施例制造模版掩模的方法包括通过顺序地形成衬底、氧化物层和硅薄膜制备硅绝缘体(SOI)衬底。布置限制多个膜片区的边界区，膜片区具有图形区和非图形区，非图形区放置在硅薄膜中的图形区之间。形成贯穿硅薄膜的孔，以在图形区中形成投影图形；形成覆盖具有孔和边界区的图形区并露出非图形区中的硅薄膜的第一掩模图形；通过使用第一掩模图形作为刻蚀掩模，刻蚀非图形区中的硅薄膜、氧化物层以及衬底，形成沟槽。通过用支撑层填充沟槽形成辅助支柱。在与接触氧化物层的衬底表面相对的衬底表面上形成第二掩模图形，以及通过使用第二掩模图形作为刻蚀掩模刻蚀衬底，在边界区中形成限制膜片区的主支柱。
通过参考附图对其示例性实施例的详细描述将使本发明变得更明显，其中图1是常规模版掩模的部分结构的透视图；图2是图1的模版掩模的不完全放大的剖面图；图3A是根据本发明的实施例的模版掩模的顶面图；图3B是图3A的模版掩模的底面图；图3C是沿图3A和3B的线IIIc-IIIc′的图3A和3B的模版掩模的截面；图3C是沿图3A和3B的线IIId-IIId′的图3A和3B的模版掩模的截面；图4A是根据本发明的另一个实施例的模版掩模的顶面图；图4B是图4A的模版掩模的底面图；图4C是沿图4A和4B的线IVc-IVc′的图4A和4B的模版掩模的截面；图4D是沿图4A和4B的线IVd-IVd′的图4A和4B的模版掩模的截面；图5是根据本发明的另一个实施例的模版掩模的平面图；图6A至6I图示了根据本发明的实施例制造模版掩模的方法的截面；以及图7A至7I图示了根据本发明的另一个实施例制造模版掩模的方法的截面。
具体实施例方式
现在参考附图更完全地描述本发明的各个示例性实施例。
图3A是根据本发明的实施例的模版掩模100的面图；图3B是模版掩模100的底面图；图3C是沿图3A和3B的线IIIc-IIIc′的模版掩模100的截面。图3D是沿图3A和3B的线IIId-IIId′的模版掩模100的截面。
参考图3A至3D，模版掩模100包括膜片形成薄层110，膜片形成薄层110包括多个模片区110A和边界区110B，边界区110B限制模片区110A。每个模片区110A的尺寸分别被膜片形成薄层110的边界区110B上形成的主支柱120限制。例如，每个模片区110A形成一个芯片区单位。膜片形成薄层110具有面对主支柱120的第一侧边110C和在膜片形成薄层110的相对侧边上的第二侧边110D。在图3A中观察到膜片形成薄层110的第一侧边110C，在图3B中观察到膜片形成薄层110的第二侧边110D。
参考图3C和3D，在膜片形成薄层110的边界区110B和主支柱120之间插入氧化层122。
每个模片区110A具有多个图形区114和非图形区116，在每个图形区114中形成允许粒子束(例如电子束)透过的孔112，非图形区116位于在图形区114之间。在非图形区116上形成辅助支柱130，以将每个模片区110A分为多个分开的模片区110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af支撑分开的模片区110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af。分开的模片区110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af辅助支柱130支撑，以致图形区114可以分别由单位单元块组成，在单位单元块中半导体存储器的单位单元图形是成族。就半导体存储器而言，单元块以单元类型阵列布置，在相邻的单元块之间具有约10μm～100μm的距离，且单元阵列被具有约100μm或更高宽度的外围电路区分开。如果每个模片区110A形成为对应于单元阵列，那么单元阵列内部的每个单元块之间的距离对应于在每个模片区110A的内部设置的非图形区116的宽度。因此，辅助支柱130形成在具有约10μm～100μm宽度的非图形区116中。而且，模片区110A被具有约100μm或更高宽度的边界区110B分开。膜片形成薄层110可以由硅层制成。辅助支柱130优选由具有与膜片形成薄层110的应力特性相类似的材料形成。例如，辅助支柱130可以由多晶硅层、TiN层、Ti层或这三种材料的至少两种的组合层制成。辅助支柱130具有柱形形状且优选截面是实心的。
参考图3A、3B以及3D，形成辅助支柱130，以贯穿膜片形成薄层110，因此通过膜片形成薄层110的第二侧边110D露出辅助支柱130。而且，辅助支柱130具有在膜片形成薄层110的边界区110B上延伸的重叠部分130a，以部分地重叠主支柱120。
辅助支柱130延伸到主支柱120中第一长度L1，以及第一长度L1比主支柱120的长度L2短。
辅助支柱130除对应于膜片形成薄层110的第二侧边110D的侧边外，覆有保护层132。保护层132由在用于形成主支柱120的刻蚀工艺过程中保护辅助支柱130的材料形成，刻蚀工艺在形成辅助支柱130之后执行。例如，如果辅助支柱130由多晶硅层形成，那么保护层132优选由Ti层、TIN层、氮化硅层或其组合物制成。在本发明的另一个实施例中，如果在主支柱120和辅助支柱130之间存在足够大的刻蚀选择率差值，那么可以省略保护层132。例如，如果主支柱120由硅层构成以及辅助支柱130由TiN或Ti层构成，那么可以省略保护层132。
如上所述，每个模片区110A分为对应于由单位单元块形成的多个图形区114的多个分开模片区110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af被在每个模片区110A内的非图形区116中形成的辅助支柱130支撑。由此，没有必要限制主支柱120的形状和尺寸以及模片区110A的尺寸和长宽比。此外，尽管常规模版掩模的形状限于方形格子，但是根据形成的半导体器件的布局，模片区110A可以具有对应于各种电路图形的各种形状。此外，由于根据半导体或逻辑器件的布局可以按多种方式设计辅助支柱130的位置、宽度以及长度，因此可以制造适合各种芯片设计的定制模版掩模。
根据本发明的本实施例的模版掩模的辅助支柱130被保护层132密封且具有实心的截面形状。但是，根据本发明的各个示例性实施例的模版掩模不局限于这些结构。
图4A至4D图示了根据本发明的另一个实施例的模版掩模200。图4A是模版掩模200的顶面图，图4B是模版掩模200的底面图。图4C是沿图4A和4B的线IVc-IVc′的模版掩模200的截面。图4D是沿图4A和4B的线IVd-IVd′的模版掩模200的截面。
参考图4A至4D，根据本发明的本实施例的模版掩模200包括具有“U”形状的辅助支柱230。辅助支柱230将膜片形成薄层210的模片区210A分为多个分开的模片区210Aa、210Ab、210Ac、210Ad、210Ae以及210Af并支撑这些分开的模片区模片区。在此情况下，通过膜片形成薄层210露出的辅助支柱230的部分表面凹陷。除了辅助支柱230之外，模版掩模200与先前的实施例的模版掩模100相同。
图5图示了根据本发明的另一个实施例的模版掩模300。该模版掩模300包括模片区312、314、316以及318，模片区312、314、316以及318分为由具有各种形状和位置的辅助支柱330支撑的多个分开的模片区314a、314b、316a、316b、316c、318a、318b、318c、318d、318e以及318f。根据半导体器件设计的需要，辅助支柱330可以由各种形状形成，如线条图形或线条和间隔图形。
图6A至6I图示了根据本发明的实施例制造模版掩模的方法的截面。
参考图6A，通过在衬底512上顺序地形成氧化层514和膜片形成薄层520制备组合层500。其中衬底512由硅构成的硅绝缘体(SOI)衬底和由硅薄膜形成的膜片形成薄层520用作组合层500。
膜片形成薄层520具有面对衬底512的第一侧边520a和膜片形成薄层520的相对侧边上的第二侧边520b。而且，衬底512具有面对膜片形成薄层520的第一侧边512a以及第一侧边512a的相对侧上的第二侧边512b。在膜片形成薄层520的第一侧边520a和衬底512的第一侧边512a之间插入氧化层514。
在组合层500的膜片形成薄层520上形成由氮化硅层或氧化硅层制成的硬掩模层532，在硬掩模层532上形成光刻胶图形534。光刻胶图形534通过具有约10μm～100μm之间的各种宽度范围的孔534a露出硬掩模层532。孔532a可以具有线条图形或线条和间隔图形。
参考图6B，通过使用光刻胶图形534作为刻蚀掩模，刻蚀硬掩模层532形成露出膜片形成薄层520的硬掩模图形532a。此后，通过使用硬掩模图形532a和光刻胶图形534作为刻蚀掩模，刻蚀膜片形成薄层520、氧化层514以及衬底512，在衬底512中形成具有约10μm～100μm之间的各种宽度范围的沟槽536a和536b。沟槽536a和536b不完全贯穿衬底512。
参考图6C，在除去光刻胶图形534之后，在沟槽536a和536b的内壁以及硬掩模图形532a的上表面形成保护层540，在保护层540的表面上形成支撑层550，以填充沟槽536a和536b。
当在后续工序中刻蚀衬底512时，保护层540保护支撑层550且可以由Ti层、TiN层、氮化硅层或这三种材料的两种或更多种制成的组合层形成。支撑层550是形成辅助支柱所必需的且可以由多晶硅层、TiN层、Ti层或由这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层形成。在支撑层550由TiN层、Ti层或其组合层构成的情况下，可以省略保护层540。
此外，具有较小宽度的沟槽536a中被支撑层550填充，具有较大宽度的沟槽536b中被支撑层550部分地填充。
参考图6D，通过使用化学机械抛光(CMP)或深腐蚀方法，除去在沟槽536a和536b外部的支撑层550，在沟槽536a和536b内形成组成辅助支柱的支撑层图形550a和550b。结果，完全填充在沟槽536a内的支撑层图形550a产生柱形形状的辅助支柱，其部分表面550c凹陷的支撑层图形550b产生U形状的辅助支柱。
如果使用深腐蚀方法除去沟槽536a和536b外的支撑层550，那么在支撑层550上形成由可流动的氧化物(FOX)层或旋涂玻璃(SOG)层制成的牺牲层，以在深腐蚀工序过程中保护支撑层图形550b的凹陷部分，且在执行深腐蚀工序之后除去牺牲层。
参考图6E，在衬底512的第二侧边512b上形成光刻胶图形560。在边界区上形成光刻胶图形560，边界区限制将在膜片形成薄层520上形成的模片区。
参考图6F，使用光刻胶图形560作为刻蚀掩模刻蚀衬底512。此后，仅除去对应于膜片形成薄层520的模片区522的部分衬底512，以及通过衬底512的残留部分形成在边界区524上支撑模片区522的主支柱512a。
参考图6G，在除去光刻胶图形560之后，通过湿法或干法刻蚀法除去氧化层514、保护层540和硬掩模图形532a的露出部分，以及通过平整化工序露出膜片形成薄层520的第二侧边520b。结果，每个模片区522分别被辅助支柱分为多个分开的模片区522a和522b，辅助支柱包括形成在每个模片区522的非图形区上的支撑层图形550a和550b。获得了其中各个分开的模片区522a和522b被辅助支柱支撑的结构，辅助支柱包括支撑层图形550a和550b。分开的模片区522a和522b每个包括图形区，其中通过粒子束形成投影图形。这里，包括支撑层图形550a和550b的辅助支柱具有距膜片形成薄层520的第一侧边520a的长度L3，该长度比主支柱512a的长度L4短。
参考图6H，在膜片形成薄层520的第二侧边520b上形成光刻胶图形570，光刻胶图形570露出分开的模片区522a和522b的剩下部分。
参考图6I，通过使用光刻胶图形570作为刻蚀掩模，刻蚀分开的模片区522a和522b中的膜片形成薄层520，形成贯穿膜片形成薄层520的多个孔526。
图7A至7I图示了根据本发明的另一个实施例制造模版掩模的方法的截面。除在形成辅助支柱之前形成贯穿膜片形成薄层的孔之外，本实施例类似于先前的实施例。因此，在该实施例的描述中，省略了与先前的实施例相应的步骤的详细说明。
参考图7A，通过顺序地形成衬底612、氧化层614以及膜片形成薄层620制备组合层600。如果组合层600由SOI衬底构成，那么衬底612由硅构成以及膜片形成薄层620由硅薄膜形成。
此后，形成多个模片区和限制模片区的边界区，模片区具有在膜片形成薄层620中的图形区和非图形区。在膜片形成薄层620上形成光刻胶图形630之后，通过使用光刻胶图形630作为刻蚀掩模刻，蚀膜片形成薄层620，形成贯穿膜片形成薄层620的多个孔626。
参考图7B，除去光刻胶图形630。此后，在孔626内和在膜片形成薄层620上形成由氮化硅层或氧化硅层制成的硬掩模层632。
参考图7C，在硬掩模层632上形成光刻胶图形634。光刻胶图形634通过具有约10μm～100μm之间的各种宽度范围的孔634露出硬掩模层632。通过使用光刻胶图形634作为刻蚀掩模，刻蚀硬掩模层632，形成露出膜片形成薄层620的非图形区部分并同时覆盖图形区和边界区的硬掩模图形632a。
参考图7D，通过使用硬掩模图形632a和光刻胶图形634作为刻蚀掩模，刻蚀膜片形成薄层620、氧化物层614以及衬底612，在衬底中形成具有约10μm～100μm之间的各种宽度的沟槽636a和636b。沟槽636a和636b不完全贯穿衬底612。
参考图7E，在除去光刻胶图形634之后，在沟槽636a和636b的内壁和硬掩模图形632a的上表面上形成保护层640，在保护层640上形成支撑层650，以填充沟槽636a和636b。
保护层640可以由Ti层、TiN层、氮化硅层或由这三种材料的两种或更多材料制成的组合层形成。支撑层650可以由多晶硅层、TiN层、Ti层或由这三种材料的两种或更多材料制成的组合层形成。在支撑层650由TiN层、Ti层或其组合层制成的情况下，可以省略保护层640。
此外，具有较小宽度的沟槽636a中被支撑层650完全填充，具有较大宽度的沟槽636b中被支撑层650部分填充。
参考图7F，通过CMP或深腐蚀方法除去在沟槽636a和636b外的支撑层650，形成支撑层图形650a和650b，支撑层图形650a和650b形成沟槽636a和636b内的辅助支柱。结果，形成完全填充沟槽636a内部的支撑层图形650a，产生柱形形状的辅助支柱，以及形成其部分表面650c凹陷的支撑层图形650b，产生U形状的辅助支柱。
参考图7G，在远离膜片形成薄层620的衬底612的表面612b上形成光刻胶图形660。光刻胶图形660形成在边界区上，边界区限制将在膜片形成薄层620上形成的膜片区。
参考图7H，使用光刻胶图形660作为刻蚀掩模刻蚀衬底612。结果，仅对应于膜片形成薄层620的膜片区622的部分衬底612被除去，且留下在边界区624上支撑膜片区622的主支柱612a。
参考图7I，在除去氧化物层614之后，通过湿法或干法刻蚀法除去保护层640和硬掩模图形632a的露出部分，通过平整化工序露出膜片形成薄层620。结果，通过包括在膜片区622的非图形区上形成的支撑层图形650a和650b的辅助支柱将膜片区622分为多个分开的膜片区622a、622b、622c以及622d。各个分开的膜片区622a、622b、622c以及622d被辅助支柱支撑，辅助支柱包括支撑层图形550a和550b。各个分开的膜片区622a、622b、622c以及622d包括图形区的孔626。由支撑层图形650a和650b形成的辅助支柱具有距膜片形成薄层620的第一侧边长度L5，该长度比主支柱612a的长度L6短。
根据本发明的各个示例性实施例的模版掩模具有设置在被主支柱限制的膜片区内的各种类型的辅助支柱。此外，根据本发明的示例性实施例的模版掩模对于构图局部致密的图形区如半导体存储器的单元阵列区特别有用。较大的膜片区不仅被支柱支撑而且被图形区中形成的辅助支柱支撑。由此，防止了膜片区的变形或扭曲，且可以使图像布置误差最小化。也可以防止图形位置的精确度下降。
而且，根据使用模版掩模的半导体存储器或逻辑装置的布局，辅助支柱的布置、宽度和长度可以按多种方式设计。因此，可以制造适合各种芯片布局的定制模版掩模，而不限制主支柱的形状和布置以及膜片区的长宽比。
尽管参考其示例性实施例已经具体地展示了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白在而不脱离下列权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上进行各种改变。
权利要求
1.一种模版掩模，包括膜片形成薄层，包括膜片区，每个膜片区包括多个图形区和多个非图形区，在多个图形区中形成允许粒子束透过的多个孔，以及多个非图形区布置在多个图形区之间；以及限制膜片区的边界区；形成在膜片形成薄层的边界区上以支撑膜片区的主支柱；以及在膜片区内的非图形区上形成的辅助支柱，该辅助支柱将膜片区分为多个分开的膜片区并支撑每个分开的膜片区。
2.如权利要求1的模版掩模，其中辅助支柱贯穿膜片形成薄层。
3.如权利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄层包括与主支柱相对的侧边和与第一侧边相对的第二侧边，以及辅助支柱具有通过第二侧边露出的表面。
4.如权利要求1的模版掩模，其中辅助支柱从膜片形成薄层的第一侧边延伸第一长度且第一长度比主支柱的长度短。
5.如权利要求1的模版掩模，其中辅助支柱重叠边界区和主支柱。
6.如权利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄层由硅层制成，辅助支柱由从多晶硅层、TiN层、Ti层以及这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
7.如权利要求1的模版掩模，还包括部分覆盖辅助支柱的保护层。
8.如权利要求7的模版掩模，其中膜片形成薄层包括与主支柱相对的第一侧边和与第一侧边相对的第二侧边，膜片形成薄层的第二侧边露出辅助支柱的第一表面，以及保护层没有覆盖辅助支柱的第一表面。
9.如权利要求7的模版掩模，其中保护层由从Ti层、TiN层、氮化硅层以及这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
10.如权利要求1的模版掩模，还包括在膜片形成薄层的边界区和主支柱之间插入的氧化物层。
11.如权利要求1的模版掩模，其中辅助支柱具有实心的截面和柱形形状。
12.如权利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄层具有面对主支柱的第一侧边和部分地露出辅助支柱的第一表面的第二侧边，以及部分第一表面凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
13.如权利要求1的模版掩模，其中辅助支柱位于膜片形成薄层的非图形区，以致膜片区被分为被单位单元块分割的多个分开的膜片区。
14.一种制造模版掩模的方法，该方法包括(a)制备复合层，该复合层包括具有第一侧边和与第一侧边相对的第二侧边的膜片形成薄层，该膜片形成薄层包括多个膜片区，每个膜片区具有用于通过粒子束投影形成图形的多个图形区和每个图形区之间布置的非图形区，非图形区包括限制膜片区的边界区具有第一侧边和第二侧边的衬底，衬底的第一侧边面对膜片形成薄层的第一侧边，第二侧边与第一侧边相对；以及在膜片形成薄层的第一侧边和衬底的第一侧边之间插入的氧化物层；(b)通过从膜片形成薄层的第二侧边刻蚀非图形区中的复合层，形成沟槽；(c)通过在沟槽内填充支撑层，形成辅助支柱；以及(d)通过除去膜片区中包括的衬底部分，在边界区中形成支撑膜片区的主支柱。
15.如权利要求14的方法，其中支撑层由从多晶硅层、TiN层、Ti层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
16.如权利要求14的方法，其中沟槽被支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
17.如权利要求14的方法，其中支撑层具有通过膜片形成薄层的第二侧边露出的第一表面，并且支撑表面的部分第一表面凹陷，以致辅助支柱具有“U”形。
18.如权利要求14的方法，其中在形成辅助支柱之后执行步骤(d)。
19.如权利要求14的方法，其中步骤(c)还包括在沟槽的内壁上形成保护层；以及在保护层上形成支撑层。
20.如权利要求19的方法，其中保护层由从Ti层、TiN层、氮化硅层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
21.如权利要求20的方法，其中支撑层由多晶硅层制成。
22.如权利要求19的方法，其中沟槽被保护层上的支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
23.如权利要求19的方法，其中支撑层具有通过膜片形成薄层的第二侧边露出的第一表面，并且支撑层的部分第一表面凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
24.如权利要求19的方法，其中步骤(d)还包括除去邻近保护层的衬底和氧化物层，以致露出膜片形成薄层。
25.如权利要求14的方法，还包括(e)形成贯穿膜片形成薄层的孔，以在膜片区的图形区上形成投影图形。
26.如权利要求25的方法，其中在形成主支柱和辅助支柱之后执行步骤(e)。
27.如权利要求25的方法，其中在形成主支柱和辅助支柱之前执行步骤(e)。
28.一种制造模版掩模的方法，该方法包括通过顺序地覆层衬底、氧化物层和硅薄膜制备硅绝缘体(SOI)衬底；在硅薄膜上形成第一掩模图形；通过使用第一掩模图形作为刻蚀掩模刻蚀硅薄膜、氧化物层以及衬底，形成沟槽；通过用支撑层填充沟槽，形成辅助支柱；在与接触氧化物层的衬底表面相对的衬底表面上形成第二掩模图形；通过使用第二掩模图形作为刻蚀掩模刻蚀衬底，形成限制硅薄膜的膜片区的主支柱；以及形成贯穿硅薄膜的孔，以在通过膜片区中的辅助支柱限制的图形区内部形成投影图形。
29.如权利要求28的方法，其中第一掩模图形由硬掩模图形以及覆盖硬掩模图形的光刻胶图形形成。
30.如权利要求28的方法，其中在步骤(c)中衬底被刻蚀为第一深度，第一深度小于衬底的总厚度。
31.如权利要求28的方法，其中支撑层由从多晶硅层、TiN层、Ti层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
32.如权利要求28的方法，其中沟槽用支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
33.如权利要求28的方法，其中支撑层具有通过膜片形成硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
34.如权利要求28的方法，其中步骤(d)还包括在沟槽的内壁上形成保护层；以及在保护层上形成支撑层。
35.如权利要求34的方法，其中支撑层由从Ti层、TIN层、氮化硅层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
36.如权利要求35的方法，其中支撑层由多晶硅层制成。
37.如权利要求34的方法，其中沟槽被保护层上的支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
38.如权利要求34的方法，其中支撑层具有通过硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
39.一种制造模版掩模的方法，该方法包括(a)通过顺序地覆层衬底、氧化物层和硅薄膜制备硅绝缘体(SOI)衬底；(b)布置限制多个膜片区的边界区，膜片区具有图形区和非图形区，非图形区布置在硅薄膜中的图形区之间；(c)形成贯穿硅薄膜的孔，以在图形区中形成投影图形；(d)形成覆盖具有孔和边界区的图形区并露出非图形区中的硅薄膜的第一掩模图形；(e)在非图形区中，通过使用第一掩模图形作为刻蚀掩模，刻蚀硅薄膜、氧化物层以及衬底，形成沟槽；(f)通过用支撑层填充沟槽，形成辅助支柱；(g)在与接触氧化物层的衬底表面相对的衬底表面上形成第二掩模图形；(h)通过使用第二掩模图形作为刻蚀掩模刻蚀衬底，形成限制边界区中的膜片区的主支柱。
40.如权利要求39的方法，其中第一掩模图形由硬掩模图形以及覆盖硬掩模图形的光刻胶图形形成。
41.如权利要求39的方法，其中在步骤(e)中衬底被刻蚀为第一深度，第一深度小于衬底的总厚度。
42.如权利要求39的方法，其中支撑层由从多晶硅层、TIN层、Ti层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
43.如权利要求39的方法，其中沟槽被支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
44.如权利要求39的方法，其中支撑层具有通过硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
45.如权利要求39的方法，其中步骤(f)还包括在沟槽的内壁上形成保护层；以及在保护层上形成支撑层。
46.如权利要求45的方法，其中保护层由从Ti层、TIN层、氮化硅层或这三种材料的两种或更多种材料制成的组合层构成的组中挑选出来的材料制成。
47.如权利要求46的方法，其中支撑层由多晶硅层制成。
48.如权利要求45的方法，其中沟槽被保护层上的支撑层完全填充，以致辅助支柱具有柱形形状。
49.如权利要求45的方法，其中支撑层具有通过硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致辅助支柱具有“U”形状。
50.一种模版掩模包括具有膜片区和限制膜片区的边界区的膜片形成薄层；在膜片形成薄层的边界区上形成的主支柱，主支柱支撑膜片区；以及在膜片区内部形成的辅助支柱，辅助支柱将膜片区分为多个分开的膜片区并支撑多个分开的膜片区。
51.如权利要求50的模版掩模，还包括在膜片区中形成的多个孔。
全文摘要
一种模版掩模，包括具有膜片区和限制膜片区的边界区的膜片形成薄层。膜片区具有多个图形区和非图形区，图形区包括可以透过粒子束的孔，非图形区插入在图形区之间。主支柱支撑膜片区并形成在膜片形成薄层的边界区上。在膜片图形区内部的非图形区中形成辅助支柱，以致辅助支柱将膜片区分为多个分开的膜片区。辅助支柱支撑分开的膜片区。
文档编号G03F1/20GK1577083SQ20041005984
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月25日 优先权日2003年6月27日
发明者金仁晟, 金淏哲 申请人:三星电子株式会社