用于光刻工艺的辅助部件的制作方法
本申请是2015年03月25日提交的标题为“用于光刻工艺的辅助部件”、专利申请号为201510133081.7的分案申请。
本发明涉及用于光刻工艺的辅助部件。
背景技术：
半导体集成电路(ic)工业经历了快速增长。在ic演进的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)通常已经增加而几何尺寸(即，可使用制造工艺制造的最小部件(或线))已经减小。这种按比例缩小工艺通常通过增加生产效率和降低相关成本来提供益处。这种按比例缩小还增加了处理和制造ic的复杂度，并且为了实现的这些进步，需要ic制造的类似发展。
例如，补充传统的透射型光刻或者用反射型光刻来代替传统的透射型光刻。通常使用一组光刻掩模通过在半导体衬底上层压部件来组装ic。通过透射区域来形成的透射型掩模具有图案。在光刻曝光期间，辐射(诸如紫外光)在撞击涂覆在衬底上的光刻胶之前穿过掩模的透射区域。掩模将图案转印到光刻胶。相反，反射型掩模包括反射区域和非反射区域。在曝光期间，从掩模反射的光用于在衬底上形成图案。在任一类型的曝光之后，选择性地去除光刻胶以显示图案。然后，衬底经受利用剩余光刻胶的形状在衬底上产生电路的处理步骤。当处理步骤完成时，再应用光刻胶并使用下一掩模暴露衬底。以这种方式，层压部件以产成最终电路。
在许多应用中反射型掩模是具有优势的，因为它们可与相对较高频率的辐射(诸如远紫外(euv)辐射)结合使用。euv辐射比传统的uv辐射形成更精细的图案和更小的部件，但是在光刻中使用存在挑战。例如，大多数掩模材料阻挡euv辐射，使得难以制造合适的透射型掩模。相反，对于euv环境，更容易制造和调整反射型掩模。出于这种原因和其他原因，反射型掩模和反射型光刻已表现出积极的结果，但是也存在挑战。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光刻掩模，包括：掩模衬底；反射结构，设置在所述掩模衬底上；以及吸收层，形成在所述反射结构上，其中，所述掩模包括限定在所述掩模上的印刷部件区域和辅助部件区域，其中，所述吸收层在所述印刷部件区域中具有第一厚度且在所述辅助部件区域中具有第二厚度，并且其中，所述第一厚度不同于所述第二厚度。
在上述光刻掩模中，其中，所述印刷部件区域基本不包括所述吸收层。
在上述光刻掩模中，其中，所述第一厚度大于所述第二厚度。
在上述光刻掩模中，其中，配置所述第二厚度使得通过所述辅助部件区域反射的辐射不超过目标光刻胶的曝光阈值。
在上述光刻掩模中，其中，所述辅助部件区域邻近所述印刷部件区域。
在上述光刻掩模中，其中，所述吸收层包括上吸收层和下吸收层。
在上述光刻掩模中，其中，所述吸收层包括上吸收层和下吸收层；其中，所述辅助部件区域包括部分所述上吸收层和部分所述下吸收层。
在上述光刻掩模中，其中，所述吸收层包括上吸收层和下吸收层；其中，所述辅助部件区域基本不包括所述上吸收层。
根据本发明的另一个方面，提供了一种光刻技术，所述技术包括：接收掩模，所述掩模具有印刷部件区域、子分辨率辅助部件(sraf)区域和既非所述印刷部件区域也非所述sraf区域的第三区域，每个区域中均设置有不同厚度的吸收层；将所述掩模暴露于辐射，使得通过所述sraf区域反射的辐射的强度基本在通过所述印刷部件区域反射的辐射的强度和通过所述第三区域反射的辐射的强度之间；以及使用通过所述印刷部件区域反射的辐射、通过所述sraf区域反射的辐射以及通过所述第三区域反射的辐射来曝光工件。
在上述光刻技术中，其中，通过所述sraf区域反射的辐射的强度保持不超过所述工件的光刻胶的曝光阈值。
在上述光刻技术中，其中，设置在所述印刷部件区域中的吸收层的厚度小于设置在所述sraf区域中的吸收层的厚度。
在上述光刻技术中，其中，设置在所述印刷部件区域中的吸收层的厚度小于设置在所述sraf区域中的吸收层的厚度；其中，通过所述sraf区域反射的辐射的强度小于通过所述印刷部件区域反射的辐射的强度。
在上述光刻技术中，其中，设置在所述印刷部件区域中的吸收层的厚度小于设置在所述sraf区域中的吸收层的厚度；其中，设置在所述印刷部件区域中的吸收层的厚度大于设置在所述sraf区域中的吸收层的厚度。
在上述光刻技术中，其中，设置在所述印刷部件区域中的吸收层的厚度小于设置在所述sraf区域中的吸收层的厚度；其中，通过所述sraf区域反射的辐射的强度小于通过所述印刷部件区域反射的辐射的强度；其中，通过所述sraf区域反射的辐射的强度大于通过所述印刷部件区域反射的辐射的强度。
在上述光刻技术中，其中，所述掩模的曝光使用远紫外(euv)辐射。
在上述光刻技术中，其中，配置接收的所述掩模以曝光所述工件的负性光刻胶。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于制造光掩模的方法，所述方法包括：接收掩模，其中，所述掩模包括：衬底；辐射吸收结构，形成在所述衬底上；以及光刻胶，形成在所述辐射吸收结构上；图案化所述光刻胶以限定印刷部件和辅助部件；使用图案化的光刻胶蚀刻所述辐射吸收结构以形成所述印刷部件和所述辅助部件，使得所述印刷部件内的所述辐射吸收结构的第一厚度不同于所述辅助部件内的所述辐射吸收结构的第二厚度；以及然后，去除所述光刻胶。
在上述方法中，其中，所述光刻胶包括上光刻胶层和下光刻胶层，其中，所述下光刻胶层比所述上光刻胶层更接近所述衬底，并且其中，所述光刻胶的图案化包括使用具有强度的辐射源来曝光所述光刻胶，所述强度被配置为：在对应于所述印刷部件的区域中，超过所述上光刻胶层的光刻胶阈值和所述下光刻胶层的光刻胶阈值；并且在对应于所述辅助部件的区域中，超过所述上光刻胶层的光刻胶阈值但不超过所述下光刻胶层的光刻胶阈值。
在上述方法中，其中，所述光刻胶包括上光刻胶层和下光刻胶层，其中，所述下光刻胶层比所述上光刻胶层更接近所述衬底，并且其中，所述光刻胶的图案化包括使用具有强度的辐射源来曝光所述光刻胶，所述强度被配置为：在对应于所述印刷部件的区域中，超过所述上光刻胶层的光刻胶阈值和所述下光刻胶层的光刻胶阈值；并且在对应于所述辅助部件的区域中，超过所述下光刻胶层的光刻胶阈值但不超过所述上光刻胶层的光刻胶阈值。
在上述方法中，其中，所述辐射吸收结构的蚀刻包括具有宽度依赖蚀刻速率的蚀刻技术。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细的描述最佳地理解本发明。应当强调，根据工业的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，可以任意地增加或减小各个部件的尺寸。
图1是根据本发明的各个方面的反射型掩模的截面图。
图2是根据本发明的各个方面的具有部分厚度子分辨率辅助部件的反射型掩模的截面图。
图3是根据本发明的各个方面的制造具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模的方法的流程图。
图4至图9是根据本发明的各个方面的经受制造方法的掩模的截面图。
图10是根据本发明的各个方面的制造具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模的方法的流程图。
图11至图16是根据本发明的各个方面的经受制造方法的掩模的截面图。
图17是根据本发明的各个方面的制造用于曝光负型光刻胶的反射型掩模的方法的流程图。
图18至图23是根据本发明的各个方面的经受制造方法的用于曝光负型光刻胶的掩模的截面图。
图24是根据本发明的各个方面的光刻技术的流程图。
图25是根据本发明的各个方面的用于光刻技术中的掩模的部分的截面图。
图26是根据本发明的各个方面的可操作用于实施光刻技术的光刻系统的框图。
图27和图28是根据本发明的各个方面的经受光刻技术的光掩模的截面图。
具体实施方式
本发明大体涉及用于ic器件制造的反射型掩模，更具体地，涉及具有改进的辅助部件或散射条的反射型掩模。
以下公开提供了许多不同的用于实施本发明的不同特征的实施例或实例。以下描述部件或配置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例而不用于限制。例如，在以下的描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件使得第一部件和第二部分不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，其本身并不表示所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。
此外，为了易于描述，本文中可以使用诸如“在…之下”、“下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语以描述图中所示一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，则描述为在其他元件或部件“下面”或“在…之下”的元件将被定位为在其他元件或部件“之上”。因此，示例性术语“下面”可包括在之上和下面的方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他方位)，本文所使用的空间相对描述符同样地作出相应的解释。。
图1是根据本发明的各个方面的具有密集区域102和稀疏区域104的反射型掩模100的截面图。在所示实施例中，反射型掩模100包括衬底106，衬底106具有设置在衬底106上的反射器(诸如多层反射镜(mlm)108)。依次，吸收层110设置在mlm108上。在下文详细描述衬底106、mlm108和吸收层110的组成。然而，在高水平处，掩模100中存在吸收层110的区域吸收入射的辐射，而掩模100中不存在吸收层110的区域将入射辐射反射向目标。在所示实施例中，掩模100的特性为用于曝光正性光刻胶，从直接在目标(印刷部件112)上形成部件的区域去除以及从子分辨率辅助部件(sraf)114区域去除吸收层110，将在下文更详细地描述其目的。以这种方式，可以将形成在吸收层110中的图案转印至目标。
如上所述，反射型掩模100包括密集区域102和稀疏区域104。密集区域102被配置为在以最小可印刷距离隔开的目标上生产部件。通常将该最小可印刷间隔称为临界尺寸或“cd”，并且通过光刻工艺的特性(例如，曝光波长)、目标的特性(例如，光刻胶稳定性)以及其他因素来确定cd距离(有时表示为节距)。关于这点，光刻工艺可调整用于特定的cd值。在许多实施例中，隔开一个cd间隔的部件比隔离的部件锋利(sharper)，其具有较小的不期望的光学效应(诸如边角圆化和边缘放置误差)，因为以这种间距，由相邻部件产生的干扰图案有益地干扰以增加部件之间的对比度。更详细地，穿过掩模中的平行开口的光产生由干扰所引起的高密度和低密度的带。紧密隔开的掩模部件有益地干扰以在目标上产生更加集中剂量的辐射。
相反，稀疏区域104被配置为在衬底上产生比cd间隔更远隔开的部件。以这种间距，可能减少或不存在部件之间的有利干扰，导致缺乏光刻保真度。为了纠正这种问题，可以向印刷部件112增加诸如散射条的子分辨率辅助部件(sraf)114。如名称所表明的，sraf114不反射(或透射)足够的辐射来超过曝光阈值，从而使得目标上的光刻胶从一个状态转变为另一个状态。然而，sraf114通过包括但不限于衍射干扰的杠杆特性而改进了附近印刷部件112的质量。可以预期，sraf114可用于校正任何观察或以及怀疑的误差以普遍改进任何电路特性(诸如最小部件尺寸、最小节距、最小间隔和产量)。
通常，由sraf114产生的反射辐射的量通过光掩模100上的sraf114部件的宽度(基本垂直于光路径和平行于吸收层110和mlm108之间的界面来测量)来控制。因此，在所示实施例中，sraf114的宽度明显小于印刷部件112的宽度。然而，随着掩模100上部件尺寸的减小，更窄的sraf114首先会表现出缺陷。在用于正性光刻胶的所示掩模100中，sraf114是吸收层110中的沟槽，这允许辐射到达mlm108。在印刷部件112的沟槽中看见缺陷之前，sraf沟槽可经历线宽粗糙(宽度不期望的变化)、填充颗粒缺陷和其他缺陷和瑕疵。类似地，在掩模100用于负性光刻胶的实施例中，sraf114可以是防止辐射到达mlm108的吸收层110的部分。在一些这样的实施例中，在吸收层110的部分对应于印刷部件112之前，sraf114可经历线宽粗糙度、吸收层塌陷和其他缺陷。
为了克服这些挑战和与窄sraf114形状相关联的其他挑战，在一些实施例中，形成仅部分穿过吸收层110的较宽sraf114。参照图2，根据本发明各个方面示出了具有部分厚度子分辨率辅助部件的反射型掩模100的截面图。类似于图1的实施例，掩模100具有稀疏区域102和密集区域104，它们分别可包括多个印刷部件112和多个sraf114。与上述实施例相反，在sraf114中仅部分地去除吸收层110。以这种方式，入射到sraf114的一些辐射穿过吸收层110并被mlm108反射向目标。然而，在先前实例中，通过sraf114部件的宽度来控制被sraf114反射的辐射量，在以下实例中，通过sraf114区域内的吸收层110的厚度(由箭头202表示)控制被sraf114反射的辐射量。垂直于吸收层110和mlm108之间的界面测量厚度202，并且厚度202表示辐射经过朝向mlm108和来自mlm108的路径的吸收层110的量。选择剩余吸收层110的厚度202，使得被sraf114反射的辐射不超过用于设置在目标上的光刻胶材料的曝光阈值。
参照图3至图9描述了用于形成具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模的技术。图3是根据本发明的各个方面的制造具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模100的方法300的流程图。应该理解，可以在方法300之前、期间和之后提供额外的步骤，并且对于方法300的其他实施例，可以替换或省略所描述的一些步骤。图4至图9是根据本发明的各个方面的经受制造方法300的掩模的截面图。
首先参照图3的框302和图4，接收掩模100。在该阶段，由于掩模100不经历图案化工艺，所以掩模100可被称为掩模底版。掩模100包括掩模衬底106、设置在掩模衬底106上的诸如多层反射镜(mlm)108的反射器以及设置在mlm108上的吸收层110。首先转向掩模衬底106，衬底106通常包括低热膨胀系数材料(ltem)。示例性低热膨胀系数材料包括石英以及ltem玻璃、硅、碳化硅、氧化硅、氧化钛、black
mlm108设置在光掩模衬底106的正侧上方。mlm108是适合于euv辐射的反射结构的典型实例。除单个反射面之外，mlm包括多个可选的材料层。交替对的典型数量在20至80的范围内，尽管mlm108也可以包括任意数量的对。选择层的数量、层厚度和层材料以基于曝光辐射及其特性(诸如波长和/或入射角度)提供期望的反射率。例如，可以调整层厚度以实现在膜对的每个界面处反射的euv辐射的最大结构干扰，同时通过mlm108实现远紫外辐射的最小吸收。类似地，可以基于材料的折射率选择用于每个交替对的材料。在示例性实施例中，mlm108包括四十对交替的钼和硅(mo-si)层。在又一示例性实施例中，mlm108包括六十对交替的钼和铍(mo-be)层。
覆盖层402(也已知为缓冲层)可设置在mlm108上方。在实施例中，在蚀刻和/或修复工艺期间，覆盖层402保护mlm108。覆盖层402可包括诸如ru、二氧化硅和/或非晶碳的材料。
吸收层110设置在覆盖层402上，并且可包括cr、tan、tao、tabn、tin、它们的组合和/或其他合适的吸收材料。在一些实施例中，吸收层110包含吸收材料的多个层，例如，铬的层和氮化钽的层。吸收层110也可以包括抗反射涂层(arc)。合适的arc材料包括tabo、cr2o3、sio2、sin、tao5、taon和/或其他合适的材料。
可通过各种方法将mlm108、覆盖层402和吸收层110设置在衬底106上，包括诸如蒸发和dc磁控溅射的物理气相沉积(pvd)工艺、诸如化学镀或电镀的镀工艺、诸如大气压cvd(apcvd)、低压cvd(lpcvd)、等离子体增强cvd(pecvd)或高密度等离子体cvd(hdpcvd)的化学气相沉积(cvd)工艺、离子束沉积、旋转涂覆和/或本领域已知的其他方法。在实施例中，通过溅射沉积技术沉积吸收层110，以实现具有相对较少缺陷和良好粘附力的可控的厚度和均匀性。可以基于将与掩模100一起使用的辐射的反射率/吸收率、与邻近层的应力兼容性和/或本领域已知的其他标准来选择上述一个或多个层的组成和/或物理结构。
在所示实施例中，在吸收层110上设置两层光刻胶材料(即，上层404和下层406)。示例性光刻胶包括光敏材料，当暴露于超过曝光阈值的辐射时，光敏材料使层经受性能变化。这种性能变化可以用于在称为光刻图案化的工艺期间选择性地去除光刻胶层的曝光和未曝光部分。如下所述，光刻胶层404和406可在直接写入或无掩模光刻技术中被图案化，并且可以包括激光敏感、电子束敏感和/或离子束敏感材料。由于上光刻胶层404可阻挡一些曝光辐射到达下光刻胶层406，所以下光刻胶层406可被配置为具有较低的曝光阈值并且比上光刻胶层404对辐射更加敏感。可通过任何合适的技术(包括旋转涂覆)形成光刻胶层404和406。在一些实施例中，阻挡层408形成在下光刻胶层406和上光刻胶层404之间以防止光敏材料的混合。
参照图3的框304和图5，掩模100被图案化以限定至少一个印刷部件112和至少一个sraf114。在许多实施例中，使用直接写入或其他无掩模光刻技术图案化掩模100。在一些这样的实施例中，横跨掩模100的上表面扫描诸如激光、电子束或离子束的窄焦点辐射源。控制辐射源以仅曝光光刻胶层404和406的将被去除的区域，或者在可选实施例中，以仅曝光光刻胶层404和406旨在保留的那些区域。在图5的实例中，由虚线框502表示光刻胶层404和406的接收大于曝光阈值的辐射剂量的区域。在该实例中，仅曝光上光刻胶层404以限定sraf114，而曝光上光刻胶层404和下光刻胶层406以限定印刷部件112。
在许多实施例中，这可以在辐射源的单通过中实现。例如，在实施例中，可变强度辐射源用于扫描掩模100的表面。在对应于sraf114的区域中，选择辐射强度以超过上光刻胶层404的曝光阈值同时保持足够低(透过上光刻胶层404的辐射不超过下光刻胶层406的曝光阈值)。在对应于印刷部件112的区域中，选择辐射强度以超过上光刻胶层404和下光刻胶层的曝光阈值。
在另一示例性实施例中，依赖于宽度的图案化技术利用以下原则：对于一些技术，与曝光较窄区域(诸如限定sraf114的区域)相比，在整个曝光区域中曝光较大区域(诸如限定印刷部件112的区域)将产生更高的平均剂量。因此，即使辐射源的曝光强度没有改变，但对于印刷部件112区域和sraf114区域辐射剂量可以是不同的。在这样的实施例中，下光刻胶层406被配置为具有小于在印刷部件区域中接收的剂量但大于在sraf114区域内接收的剂量的曝光阈值。预期和提供用于图案化掩模100以限定印刷部件112和sraf114的其他合适技术，并且在各个其他实施例中，其他单通过和多通过光刻技术用于曝光光刻胶层404和406。参照图3的框306和图6，在曝光之后显影光刻胶层404和406。示例性显影工艺包括曝光后烘烤、显影光刻胶层、清洗和干燥(例如，硬烘烤)。
参照图3的框308和图7，使用图案化光刻胶层404和406蚀刻吸收层110。蚀刻可包括任何合适的蚀刻工艺，包括干蚀刻、湿蚀刻和/或其他蚀刻方法(例如，反应离子蚀刻(rie))。例如，在实施例中，在使用基于氟的蚀刻剂和/或基于氯的蚀刻剂的干蚀刻工艺中蚀刻吸收层110。在一些实施例中，蚀刻包括具有不同蚀刻化学物的多个蚀刻步骤，每种都以吸收层110的特定材料为目标。可以看出，下光刻胶层406延迟sraf114区域中的吸收层110的蚀刻，同时印刷部件112中的吸收层110的蚀刻不受阻碍地进行。在所示实施例中，在已经去除印刷部件112区域中的吸收层110之后但是在已经完全蚀刻sraf114区域中的吸收层110之前停止蚀刻。因此，在蚀刻之后，吸收层110在sraf114区域中具有与环绕区域中的印刷部件112区域中不同的厚度702。选择剩余吸收层110的厚度702，使得被sraf114反射的辐射剂量不超过用于设置在目标上的光刻胶材料的曝光阈值。在各个示例性实施例中，未蚀刻的吸收层110具有约90nm和约20nm之间的厚度(垂直于吸收层110和mlm108之间的界面测量)。在这些实例中，选择sraf114区域中的吸收层110的厚度702以小于未蚀刻厚度并大于λ/4，其中，λ是相关光刻工艺中使用的辐射的波长。在一个这样的实例中，厚度702约为3nm。
相反，可以从印刷部件112去除所有或基本所有的吸收层100。在所示实施例中，从掩模100的不对应于印刷部件112或sraf114的区域中去除一点吸收层110或不去除吸收层110。因此，这些区域中的吸收层110的厚度不同于印刷部件112和sraf114的厚度。参照图3的框310和图8，在蚀刻吸收层110之后，可以剥离光刻胶层404和406。
通过使用sraf114区域中的吸收层110的厚度702以控制反射的辐射的量，可以使sraf114宽于传统的辅助部件，从而减少了缺陷的可能性。在印刷部件112的宽度804约为15.5nm的示例性实施例中，sraf114的宽度802约为4nm。应该理解，这些尺寸仅仅是示例性的。部分厚度sraf114也允许sraf114的放置的变化，这在其他配置中是不可能的。参照图9，在一些实施例中，一个或多个sraf114直接邻近印刷部件112，使得吸收层110中的单个凹槽限定印刷部件112以及一个或多个sraf114。
参照图10至图16描述用于使用单个光刻胶层形成具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模的技术。图10是根据保本发明各个方面的制造具有部分厚度子分辨率部件的反射型掩模100的方法1000的流程图。应该理解，可以在方法1000之前、期间和之后提供额外的步骤，并且对于方法1000的其他实施例，可以替换或省略所描述的一些步骤。图11至图16是根据本发明各个方面的经受制造方法1000的掩模100的截面图。
首先参照图10的框1002和图11，接收掩模100。掩模100可基本类似于图3的框302中接收的掩模，并且关于这点，可包括掩模衬底106、设置在掩模衬底106上的诸如多层反射镜(mlm)108的反射器以及设置在mlm108上的覆盖层402。由于掩模还没有被图案化，所以在所示实施例中，掩模100可被称为掩模底版。
在图11的实施例中，掩模包括上吸收层1102和下吸收层1104，它们中的每个均包括多层吸收材料。选择上吸收层1102和下吸收层1104以具有不同的蚀刻敏感度。例如，含氟蚀刻剂趋向于蚀刻铬和氧化物(诸如tao)快于氮化物(诸如sin、tabn、tan或tin)。相反，含氯蚀刻剂趋向于蚀刻氮化物(诸如sin、tabn、tan或tin)快于铬或氧化物(诸如tao)。因此，在实施例中，上吸收层1102包括铬和tao中的至少一种，以及下吸收层1104包括sin、tabn、tan和tin中的至少一种。在又一实施例中，上吸收层1102包括sin、tabn、tan和tin中的至少一种，以及下吸收层1104包括铬和tao中的至少一种。应该理解，上吸收层1102和下吸收层1104的相对厚度仅仅是示例性的，并且在其他实施例中，吸收层1102和1004中的一个基本上厚于另一个。在一些实施例中，掩模100包括设置在吸收层1102和1104上的抗反射涂层(arc)。合适的arc材料包括tabo、cr2o3、sio2、sin、tao5、taon和/或其他合适的材料。
掩模100也包括设置在吸收层1102和1104上的光刻胶层1106。如下所述，光刻胶层1106可以在直接写入或无掩模光刻技术中被图案化，并且因此，可以包括激光敏感、电子束敏感和/或离子束敏感材料。可通过任何合适的技术(包括旋转涂覆)形成光刻胶层1106。
参照图10的框1004和图12，图案化掩模100以限定至少一个印刷部件112和至少一个sraf114。在许多实施例中，使用直接写入或其他无掩模光刻技术来图案化掩模100。在一些这样的实施例中，横跨掩模100的上表面扫描诸如激光、电子束或离子束的窄焦点辐射源。控制辐射源以仅曝光光刻胶层1106的将被去除的区域，或者在可选实施例中，仅曝光光刻胶层1106旨在保留的区域。在图11的实例中，通过虚线框502表示光刻胶层1106的接收大于曝光阈值的辐射剂量的区域。与先前实例相反，仅曝光单个光刻胶层1106，并且曝光光刻胶层1106的区域以限定印刷部件112和sraf114。参照图10的框1006和图13，在曝光之后显影光刻胶层1106。示例性显影工艺包括曝光后烘烤、显影光刻胶层、清洗和干燥(例如，硬烘烤)。
参照图10的框1008以及图14和图15，使用图案化的光刻胶层1106来蚀刻上吸收层1102和下吸收层1104。蚀刻可包括任何合适的蚀刻工艺，包括干蚀刻、湿蚀刻和/或其他蚀刻方法(例如，rie)。为了蚀刻至不同的深度，一些实施例利用蚀刻剂选择性和/或蚀刻剂负载效应(loadingeffect)，一些蚀刻工艺的趋势为蚀刻较宽部件快于蚀刻较窄部件。在sraf114区域窄于印刷部件112区域的实施例中，可以以慢于印刷部件112区域的速率蚀刻sraf114区域。以这种方式，单个蚀刻工艺可用于形成印刷部件112和sraf114，印刷部件112和sraf114具有不同量的吸收层1102和1104剩余。可通过调整光刻胶层1106的厚度来控制宽部件和窄部件的相对蚀刻速率(即，蚀刻剂负载效应)，其中较厚的光刻胶层1106增强蚀刻剂负载效应。此外或在可选实施方式中，可通过蚀刻工艺的操作参数(诸如蚀刻剂化学物质、环境压力、rf功率和/或其他蚀刻参数)来控制蚀刻剂负载效应。
在图14和图15的实施例中，在框1008的蚀刻期间，通过改变蚀刻技术来放大蚀刻速率差异。在一个这样的实施例中，如图14所示，第一蚀刻剂用于将上吸收层1102的材料作为目标。由于蚀刻剂负载效应，在曝光sraf114的下吸收层1104之前，蚀刻曝光印刷部件112的下吸收层1104。在曝光sraf114的下吸收层1104之前，如图14所示，改变蚀刻技术以将下吸收层1104作为目标。改变的技术可仍然蚀刻上吸收层1102但是以较慢的速率。在初始阶段期间，由于sraf114的下吸收层1104仍然被上吸收层1102所保护，所以只有印刷部件112以加速的速率蚀刻。在一个实例中，基于氟的蚀刻剂用于蚀刻在印刷部件112区域和sraf114区域中的上吸收层1102。由于曝光在印刷部件区域112中的下吸收层1104，所以一些或所有基于氟的蚀刻剂被目标为下吸收层1104的基于氯的蚀刻剂所代替。在又一实例中，基于氯的蚀刻剂用于蚀刻在印刷部件112区域和sraf114区域中的上吸收层1102。由于曝光在印刷部件区域112中的下吸收层1104，所以一些或所有基于氯的蚀刻剂被目标为下吸收层1104的基于氟的蚀刻剂所代替。当然，这些蚀刻技术仅仅是示例性的，并且可以预期和提供其他选择性蚀刻技术。
在图15所示的实施例中，在已经去除印刷部件112区域中的上吸收层1102和下吸收层1104之后但是在已经完全蚀刻sraf114区域中的下吸收层1104之前，停止蚀刻。因此，在蚀刻之后，吸收层1102和1104在sraf114区域中具有与在印刷部件112区域中不同的厚度702。在其他实施例中，诸如图16所示的那些，在已经完全蚀刻sraf114区域中的上吸收层1102之前停止蚀刻。同样在这些实施例中，吸收层1102和1104在sraf114区域中具有与在印刷部件112区域中不同的厚度702。相反，从印刷部件112去除所有或基本所有的吸收层1102和1104。在所示实施例中，从掩模100不对应于印刷部件或sraf114的区域去除少量吸收层1102和1104或者不去除吸收层1102和1104。因此，这些区域中的吸收层1102和1104的厚度不同于印刷部件112和sraf114的厚度。参照图10的框1010，在蚀刻吸收层1102和1104之后，可以剥离光刻胶层1106。
参照图17至图23描述形成用于曝光负性光刻胶的反射型掩模100的技术。图17是根据本发明各个方面的制造用于曝光负型光刻胶的反射型掩模100的方法1700的流程图。应该理解，可以在方法1700之前、期间或之后提供额外的步骤，并且对于方法1700的其他实施例，可以替换或省略所描述的一些步骤。图18至图23是根据本发明各个方面的经受制造方法1700的用于曝光负型光刻胶的掩模的截面图。
首先参照图17的框1702和图18，接收掩模100。掩模100可基本类似于图3的框302中接收的掩模，并且关于这点，可包括掩模衬底106、设置在掩模衬底106上的诸如多层反射镜(mlm)108的反射器、设置在mlm108上的覆盖层402、形成在覆盖层402上的吸收层110、以及形成在吸收层110上的两个光刻胶层(上层1802和下层1804)。光刻胶层1802和1804可以是正型或负型的，并且在所示实施例中，层1802和1804是负型的(即，光刻胶层1802和1804的暴露于辐射的部分被硬化以抵抗显影剂)。如下所述，光刻胶层1802和1804可以在直接写入或无掩模光刻技术中被图案化，并且可包括激光敏感、电子束敏感和/或离子束敏感材料。由于上光刻胶层1802可阻挡一些曝光辐射到达下光刻胶层1804，所以下光刻胶层1804可被配置为具有较低的曝光阈值并且与上光刻胶层1802相比对辐射更加敏感。可通过任何合适的技术(包括旋转涂覆)来形成光刻胶层1802和1804。在一些实施例中，阻挡层408形成在下光刻胶层1804和上光刻胶层1802之间以防止光敏材料的混合。
参照图17的框1704和图19，图案化掩模100以限定至少一个印刷部件112和至少一个sraf114。在许多实施例中，使用直接写入或其他无掩模光刻技术来图案化掩模100。在一些这样的实施例中，横跨掩模100的上表面扫描诸如激光、电子束或离子束的窄焦点辐射。控制辐射源以仅曝光光刻胶层1802和1804的将被硬化的那些区域，或者在可选实施例中，仅曝光将被去除的区域。在图19的实例中，通过虚线框502表示光刻胶层1802和1804的接收大于曝光阀值的辐射剂量的区域。由于不同的曝光阈值，所以在sraf114区域中只有下光刻胶层1804被足够曝光以超过曝光阈值，而在印刷部件112区域中同时曝光上光刻胶层1802和下光刻胶层1804。
在许多实施例中，这可以在辐射源的单通过中实现。例如，在实施例中，可变强度辐射源被用于扫描掩模100的表面。在sraf114区域中，选择超过下光刻胶层1804的曝光阈值但不超过上光刻胶层1802的曝光阈值的辐射强度。
在另一示例性实施例中，依赖于宽度的图案化技术利用以下原则：与曝光较窄区域(诸如限定sraf114的区域)相比，在整个曝光区域中曝光较大区域(诸如限定印刷部件112的区域)将引起更高的平均剂量。因此，即使辐射源的曝光强度没有改变，但对于印刷部件112区域和sraf114区域辐射剂量可以是不同的。在这样的实施例中，选择上光刻胶层1802以具有小于被印刷部件区域接收的剂量但大于被sraf114区域接收的剂量的曝光阈值。预期和提供用于图案化掩模以限定印刷部件112和sraf的其他合适的技术，并且在各个其他实施例中，其他单通过或多通过光刻技术用于曝光光刻胶层1802和1804。参照图17的框1706和图20，在曝光之后显影光刻胶层1802和1804。示例性显影工艺包括曝光后烘烤、显影光刻胶层、清洗和干燥(例如，硬烘烤)。
参照图17的框1708和图21，使用图案化的光刻胶层1802和1804蚀刻吸收层110。蚀刻可包括任何合适的蚀刻工艺，包括干蚀刻、湿蚀刻和/或其他蚀刻方法(例如，rie)。在一些实施例中，蚀刻包括具有不同蚀刻化学物的多个蚀刻步骤，每一个都以吸收层110的特定材料为目标。可以看出，下光刻胶层1804延迟了sraf114区域中的吸收层110的蚀刻，同时通过上光刻胶层1802和下光刻胶层1806来保护印刷部件112中的吸收层110。在所示实施例中，在已经完全蚀刻sraf114区域中的吸收层110之前但在已经去除环绕区域中的吸收层110之后停止蚀刻。可以看出，在蚀刻之后，吸收层110在sraf114区域中具有与在印刷部件112区域中(厚度2102)不同的厚度(厚度702)。选择剩余吸收层110的厚度702，使得被sraf114反射的辐射不超过用于设置在目标上的光刻胶材料的曝光阈值。参照图17的框1710和图22，在蚀刻吸收层110之后，可以剥离光刻胶层1802和1804。
类似于用于正性光刻胶的掩模100，通过使用sraf114区域中的吸收层110的厚度702以控制反射的辐射的量，可以使sraf114宽于传统的辅助部件，从而减小了掩模缺陷的可能性。在印刷部件112的宽度804为约15.5nm的示例性实施例中，sraf114的宽度802为约4nm。应该理解，这些尺寸仅仅是示例性的。部分厚度sraf114也允许sraf114的位置的变化，这在其他配置中是不可能的。参照图23，在一些实施例中，一个或多个sraf114直接邻近印刷部件112，使得吸收层110的单个连续(contigous)岛限定印刷部件112以及一个或多个sraf114。
现在将参照图24至图28描述光刻工艺中掩模100的使用。图24是根据本发明的各个方面的光刻技术2400的流程图。图25是根据本发明的各个方面的用于光刻技术2400中的掩模100的部分的截面图。图26是根据本发明的各个方面的可操作用于实施光刻技术2400的光刻系统2700的框图。图27和图28是根据本发明的各个方面的经受光刻技术2400的光掩模的截面图。
参照图24的框2402和图25，接收掩模100。在许多实施例中，掩模100可以基本类似于上述掩模100。关于这点，掩模100包括掩模衬底106、设置在掩模衬底106上的诸如多层反射镜(mlm)108的反射器、设置在mlm108上的覆盖层以及设置在覆盖层402上的吸收层110。掩模100包括至少一个印刷部件112区域和至少一个sraf114区域。sraf114是部分厚度辅助部件，其中仅部分地去除吸收层110，这可以在当将sraf114区域内的吸收层110的厚度702与印刷部件区域112内的吸收层110的厚度比较时观察到。在所示实施例中，去除印刷部件区域112中的所有或基本所有的吸收层110，并且sraf114区域中的吸收层110具有在印刷部件区域112的厚度与既非印刷部件112区域也非sraf114区域的区域的厚度之间的中间厚度702。在又一些实施例中，从既非印刷部件区域112也非sraf区域114的区域去除所有或基本所有的吸收层110，并且sraf114区域中的吸收层110具有在该区域的厚度与印刷部件区域112的厚度之间的中间厚度702。可通过包括结合图3、图10和图17描述的方法的任何合适的技术来形成掩模100。
参照图24的框2404和图26，将接收的掩模100加载到光刻系统2600并被暴露于辐射。还可以通称为扫描器的光刻系统2600是可操作的以利用特有的辐射源和曝光模式来实施光刻曝光工艺。在所示实施例中，光刻系统2600是被设计为使用波长范围在约1nm和约100nm之间的euv辐射来曝光工件的远紫外(euv)光刻系统。在一些示例性实施例中，光刻系统2600包括辐射源2602，其生成具有以约13.5nm为中心的波长的euv辐射。在一个这样的实施例中，通过使用激光将诸如锡滴的介质加热为高温等离子体，euv辐射源2602利用激光产生的等离子体(lpp)来生成euv辐射。
光刻系统2600也可以包括照明器2604，照明器2604聚集并塑造由辐射源2602产生的辐射。照明器2604可包括折射光学部件(包括单片透镜和/或阵列透镜(例如，波带片))，并且可包括反射光学部件(包括单片反射镜和/或反射镜阵列)。为了清楚已经减少了图26所示的光学部件的数量，尽管在实际实施例中，照明器2604包括几十个甚至几百个透镜和/或反射镜。排列和对准光学部件以将由辐射源2602发出的辐射投射到掩模台2606中保持的掩模100上。照明器2604的光学部件还可以沿着光径塑造辐射以在掩模100上产生特定的照明图案。
在经过掩模100或从掩模100反射之后，通过投射光学模块2608(也称为投射光学盒(pob))引导辐射。类似于照明器2604，投射光学模块2608可包括折射光学部件(包括单片透镜和/或阵列透镜(例如，波带片))，并且可包括反射光学部件(包括单片反射镜和/或反射镜阵列)。排列和对准投射光学模块2608的光学部件以引导透过掩模100或从掩模100反射的辐射并将其投射到衬底台2612中保持的工件2610(诸如所示半导体衬底或任何其他合适的工件)上。除了引导辐射之外，投射光学模块2608的光学部件也可以沿着光径放大、变窄、聚集和/或以其他方式塑造辐射。
参照图24的框2406，被掩模100反射的辐射用于曝光工件2610。被投射光学模块2608投射到工件2610上的辐射引起目标的光敏部件的变化。在普通实例中，工件2610包括具有光敏光刻胶层的半导体衬底。光敏光刻胶层暴露于辐射的部分经受化学转变，使得它们对显影工艺更加敏感或更加不敏感。在示例性实施例中，在曝光之后，光敏光刻胶层经受曝光后烘烤、显影、清洗和干燥，以完成转变。对半导体衬底实施的后续处理步骤可使用图案来选择性地处理衬底的部分。
参照图27，更加详细地示出将掩模100暴露于辐射。示出了辐射的三个入射线2702a、2702b和2702c。线2702a、2702b和2702c用于概念化朝向光掩模100引导的辐射的效果。可以看出，线2702b和2702c被mlm108反射以分别形成反射线2704b和2704c。由于线2702a(其冲击掩模100的不对应于印刷部件112或sraf114的区域)被吸收层110阻挡，因此没有示出反射线。相反，入射线2702b冲击印刷部件112区域，其中已经去除所有或基本所有的吸收层110。因此，反射线2704b可具有与入射线2702b基本相同的强度(忽略由于mlm108引起的任何损失)。最后，线2702c冲击sraf114区域，其中吸收层110具有大于印刷部件112区域的厚度但小于既非印刷部件112区域也非sraf114区域的区域的厚度的中间厚度。因此，一些但不是所有线2702c被吸收层110阻挡，并且反射线2704c具有比反射线2704b低的强度，但是比由线2702a产生的任何反射大的强度。
虽然图27的掩模100适合于曝光工件2601的正性光刻胶，但参照图28，示出了适合于曝光工件2601的负性光刻胶的掩模100。这里，也示出了辐射的三个入射线2802a、2802b和2802c。线2802b和2802c被mlm108反射以分别形成反射线2804b和2804c。由于线2802a(其冲击掩模100的印刷部件112)被吸收层110阻挡，因此没有示出反射线。线2802b冲击既非印刷部件112区域也非sraf114区域的区域，其中已经去除所有或基本所有的吸收层110。因此，反射线2804b可具有与入射线2802b基本相同的强度(忽略由于mlm108引起的任何损失)。线2802c冲击sraf114区域，其中吸收层110具有小于印刷部件112区域的厚度但大于既非印刷部件112区域也非sraf114区域的区域的厚度的中间厚度。因此，一些但不是所有线2802c被吸收层110阻挡，并且反射线2804c具有比反射线2804b低的强度，但是比由线2802a产生的任何反射大的强度。
在图27和图28的实施例中，sraf114区域中的吸收层110的厚度702(以及宽度)用于控制被该区域反射的辐射的强度(分别通过线2704c和2804c示出)。为了避免sraf114的印刷，控制被sraf114区域反射的辐射的强度以小于形成在工件2610上的光刻胶的曝光阈值。通过使用吸收厚度702控制该强度，可以避免诸如线宽粗糙度、填充颗粒缺陷、吸收层塌陷的缺陷以及与极窄sraf114部件相关的其他缺陷的影响。
本发明呈现了多个实施例和多种优势。应该理解，实施例的优势的属性仅仅是为了清楚和理解。不同实施例可以提供不同的优势，并且对于任何一个实施例不需要特定优势。
因此，本发明提供了一种具有改进的子分辨率辅助部件的反射型光刻掩模以及形成该掩模的方法。在一些示例性实施例中，该光刻掩模包括掩模衬底、设置在掩模衬底上的反射结构以及形成在反射结构上的吸收层。掩模包括印刷部件区域和辅助部件区域。吸收层在印刷部件区域中具有第一厚度以及在辅助部件区域中具有不同于第一厚度的第二厚度。在一些这样的实施例中，第二厚度被配置为使得被辅助部件区域反射的辐射不超过目标的光刻胶的曝光阈值。在一些实施例中，吸收层包括上吸收层和不同于上吸收层的下吸收层。在一个这样的实施例中，辅助部件区域包括上吸收层的部分和下吸收层的部分。在又一这样的实施例中，辅助部件区域基本不包括上吸收层。
在又一示例性实施例中，一种反射型光刻掩模包括反射结构、形成在反射结构上的吸收结构、印刷部件、以及辅助部件。在反射结构和吸收结构之间限定界面。垂直于界面测量的印刷部件内的吸收结构的厚度不同于垂直于界面测量的辅助部件内的吸收结构的厚度。在一些这样的实施例中，辅助部件邻近印刷部件。在一些这样的实施例中，配置辅助部件内的吸收结构的厚度，使得被辅助部件反射的辐射不超过目标的光刻胶的曝光阈值。
在又一示例性实施例中，一种光刻技术包括：接收掩模，掩模具有印刷部件区域、子分辨率辅助部件(sraf)区域以及既非印刷部件区域也非sraf区域的第三区域。每个区域中均设置有不同厚度的吸收层。将掩模暴露于辐射，使得被sraf区域反射的辐射的强度基本在被印刷部件区域反射的辐射的强度和被第三区域反射的辐射的强度之间。使用被印刷部件区域反射的辐射、被sraf区域反射的辐射以及被第三区域反射的辐射来曝光工件。在一些这样的实施例中，被sraf区域反射的辐射的强度保持不超过工件的光刻胶的曝光阈值。
在又一实施例中，用于制造光掩模的方法包括：接收掩模，掩模包括衬底、形成在衬底上的辐射吸收结构以及形成在辐射吸收结构上的光刻胶；图案化光刻胶以限定印刷部件和辅助部件；蚀刻辐射吸收结构以形成印刷部件和辅助部件，使得印刷部件内的辐射吸收结构的第一厚度不同于辅助部件内的辐射吸收结构的第二厚度；以及此后去除光刻胶。在一些这样的实施例中，辐射吸收结构的蚀刻包括具有依赖于宽度的蚀刻速率的蚀刻技术。
上面论述了若干实施例的特征使得本领域技术人员能够更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地以本发明为基础来设计或修改用于实施与本文所述实施例相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，他们可以做出各种变化、替换和改变。
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