專利名稱：衰減相移掩膜制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻技術(shù)，特別是衰減相移掩膜制作方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路設(shè)計的高速發(fā)展，設(shè)計圖形的尺寸日益縮小，光學(xué)鄰近效應(yīng)越來越 明顯。越來越多的光學(xué)技術(shù)以及光學(xué)鄰近校正技術(shù)被應(yīng)用到光刻工藝中，例如，對應(yīng)于圖案 的微細(xì)化，用于光刻的曝光光源也日益短波化。然而，曝光波長的短波長化在改善清晰度的 同時會減少焦點(diǎn)深度，從而降低工藝過程的穩(wěn)定性。為了保證光刻圖形的精確性，相移掩膜 (PSM，Phase ShiftMask)技術(shù)越來越多地被采用。理論上，掩模版中透光縫隙處的電場El應(yīng)該是相同的，然而，當(dāng)相鄰縫隙距離非 常小時，相鄰縫隙之間會產(chǎn)生光的衍射，并使縫隙間的電場增強(qiáng)。此時，掩模版圖投影至硅 片上，所獲得的像圖案由于過于接近，將無法被分辨出來。相移掩膜PSM技術(shù)是指，在相鄰 的透光縫隙處設(shè)置厚度與1/2光波長成正比的相移層，使透過相移層的曝光光線與其他透 射光產(chǎn)生180度的光相位差，從而使在相鄰?fù)腹饪p隙中間點(diǎn)上的光強(qiáng)互相抵消或減弱。相移掩膜主要包括交替相移掩膜Alt-PSM(alternating Phase Shift Mask)和衰 減相移掩膜Att-PSM(Attenuated Phase Shift Mask)兩種類型。其中，衰減相移掩膜技術(shù) 是指采用具有一定透光率的薄膜作為相移層，將所述薄膜覆蓋于用于形成圖案的相鄰縫隙 上，以構(gòu)成掩模版圖，并使通過所述相移層的透射光反相。在曝光過程中，常采用曝光能量 閾值來區(qū)分通過曝光是否能形成對應(yīng)的掩模版圖；具體來說，當(dāng)投射光的光強(qiáng)迭加后的結(jié) 果未超過所述閾值，則認(rèn)為無法形成對應(yīng)的掩模版圖；而當(dāng)所述光強(qiáng)迭加后的結(jié)果超過所 述閾值，則認(rèn)為通過所述曝光光線能夠形成對應(yīng)的掩模版圖，并可通過后續(xù)的顯影漂洗工 藝將相應(yīng)的圖案顯示出來。借助于上述衰減相移掩膜技術(shù)，能夠在硅片上獲得與掩模版圖 對應(yīng)的像圖案，其中，相鄰的各個小圖案之間彼此分離，提高分辨率以及擴(kuò)大工藝窗口。關(guān) 于衰減相移掩膜技術(shù)可參見申請?zhí)枮?6106894. 9、名稱為“相移掩模及其制造方法”的中國 專利。然而，由于衰減相移掩膜采用半透明的薄膜，一般來說仍具有5% -20%的透光 率，這使得部分曝光光線在一些硅片位置產(chǎn)生迭加，盡管與這些硅片位置相對應(yīng)的掩模版 圖中不存在圖案，但當(dāng)?shù)拥钠毓夤饩€的能量超出了所述閾值時，在這些硅片位置上將顯 示出像圖案。這種現(xiàn)象被稱之為旁瓣效應(yīng)，這種掩模版圖中沒有而曝光后的硅片上呈現(xiàn)的 圖案就是旁瓣圖案。旁瓣效應(yīng)大大影響了關(guān)鍵尺寸，制約了工藝窗口。一般來說，相移層的 透光率越高，工藝窗口越大，但同時將會引起較大旁瓣效應(yīng)的風(fēng)險；而當(dāng)相移層的透光率越 低，盡管能避免產(chǎn)生大量的旁瓣圖案，卻減小了工藝窗口。目前，主流的衰減相移掩膜通常由單層相移層構(gòu)成。一般來說，該相移層，即該衰 減相移掩膜，的透光率通常固定為6%左右。在集成電路設(shè)計中，不乏同時具有存儲器件以 及邏輯器件的設(shè)計，對于存儲器件而言，需要較大的工藝窗口 ；而對邏輯器件而言，相較于 對工藝窗口的要求，則需要具有較少的旁瓣圖案。單一透光率的衰減相移掩膜無法滿足當(dāng)前的設(shè)計需求，尤其是對于同時具有存儲器件和邏輯器件的設(shè)計方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種衰減相移掩膜制作方法，以獲得能夠一均衡工藝 窗口和旁瓣效應(yīng)的衰減相移掩膜。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種衰減相移掩膜制作方法，其中，所述衰減相掩 膜包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域用于形成邏輯部件，所述第二區(qū)域用于形成存 儲部件，所述衰減相移掩膜制作方法包括在待刻蝕層表面依次形成第一相移層、第二相移 層以及光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，將設(shè)計圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層上；根據(jù)所 述光刻膠層上的圖案對所述第一相移層和所述第二相移層進(jìn)行刻蝕；在所述第一區(qū)域內(nèi)的 第二相移層表面形成刻蝕阻擋層；去除所述第二區(qū)域內(nèi)的第二相移層，并在所述第二區(qū)域 中所暴露出的待刻蝕層中形成凹槽，所述凹槽與所述第二區(qū)域中第一相移層所引起的光線 存在η的相移。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)可獲得包括兩種具有不同透光率區(qū)域的 衰減相移掩膜，分別滿足邏輯部件與存儲部件對于工藝窗口和旁瓣效應(yīng)的不同要求，從而 避免了單獨(dú)制作分別適用于邏輯部件與存儲部件的衰減相移掩膜，節(jié)約了成本，同時也增 加了產(chǎn)品良率，提高了生產(chǎn)效率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中對于靜態(tài)隨機(jī)存儲器件采用單一透光率分別為6%和12%的衰 減相移掩膜時，所獲得的工藝窗口示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中對于隨機(jī)邏輯器件采用單一透光率分別為6%和12%的衰減相 移掩膜時，所獲得的工藝窗口示意圖；圖3和圖4是現(xiàn)有技術(shù)中對于隨機(jī)邏輯器件采用單一透光率為6%的衰減相移掩 膜時旁瓣效應(yīng)得到抑制的效果示意圖；圖5和圖6是現(xiàn)有技術(shù)中對于隨機(jī)邏輯器件采用單一透光率為12%的衰減相移掩 膜時旁瓣效應(yīng)較明顯的效果示意圖；圖7是本發(fā)明衰減相移掩膜制作方法實施方式的流程示意圖；圖8-圖10是圖7所示步驟Sl的剖面示意圖；圖11是圖7所示步驟S2的剖面示意圖；圖12是圖7所示步驟S3的剖面示意圖；圖13是圖7所示步驟S具體實施方式
的流程示意圖；圖14是圖13所示步驟S41的剖面示意圖；圖15是圖13所示步驟S42的剖面示意圖；圖16-圖17是圖7所示步驟S5的剖面示意圖。
具體實施例方式在半導(dǎo)體工藝中，例如對于邏輯器件，其中既包括靜態(tài)隨機(jī)存儲(SRAM)部件，也 包括隨機(jī)邏輯(Random Logic)部件，在采用光刻技術(shù)制作的接觸孔時，通過衰減相移掩膜以實現(xiàn)設(shè)計圖形的轉(zhuǎn)移。在現(xiàn)有技術(shù)中，如果采用具有單一透光率的衰減相移掩膜，將會導(dǎo)致工藝窗口和 旁瓣效應(yīng)的矛盾。例如，在采用6%的曝光寬裕度的情況下，參考圖1和圖2，當(dāng)采用透光率 為6%的衰減相移掩膜時，靜態(tài)隨機(jī)存儲部件的工藝窗口為0. 082um,隨機(jī)邏輯部件的工藝 窗口為0. llum，而當(dāng)采用透光率為12%的衰減相移掩膜時，靜態(tài)隨機(jī)存儲部件的工藝窗口 為0. 091um,隨機(jī)邏輯部件的工藝窗口為0. 12um。然而，參考圖3和圖4，當(dāng)采用透光率為 6%的衰減相移掩膜時，基本很少出現(xiàn)旁瓣圖案，而參考圖5和圖6，當(dāng)采用透光率為12%的 衰減相移掩膜時，卻具有較多的旁瓣圖案，如旁瓣圖案501和旁瓣圖案601，旁瓣效應(yīng)明顯。而采用本發(fā)明衰減相移掩膜制作方法，可獲得包括兩種具有不同透光率區(qū)域的衰 減相移掩膜，分別滿足邏輯部件與存儲部件對于工藝窗口和旁瓣效應(yīng)的不同要求，從而避 免了單獨(dú)制作分別適用于邏輯部件與存儲部件的衰減相移掩膜，節(jié)約了成本，同時也增加 了產(chǎn)品良率，提高了生產(chǎn)效率。下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步說明。參考圖7，本發(fā)明實施方式提供了 一種衰減相移掩膜制作方法，所述衰減相掩膜包 括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述衰減相移掩膜制作方法包括步驟Si，在待刻蝕層表面依次 形成第一相移層、第二相移層以及光刻膠層；步驟S2，對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，將設(shè)計圖 形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層上；步驟S3，根據(jù)所述光刻膠層上的圖案對所述第一相移層和所述 第二相移層進(jìn)行刻蝕；步驟S4，在所述第一區(qū)域內(nèi)的第二相移層表面形成刻蝕阻擋層；步 驟S5，去除所述第二區(qū)域內(nèi)的第二相移層，并在所述第二區(qū)域中所暴露出的待刻蝕層中形 成凹槽，所述凹槽與所述第二區(qū)域中第一相移層所引起的光線存在η的相移。具體來說，所述待轉(zhuǎn)移的設(shè)計圖形包括存儲部件和邏輯部件，其中，所述第一區(qū)域 具有較低的透光率，用于形成所述邏輯部件；所述第二區(qū)域具有較高的透光率，用于形成所 述存儲部件。在步驟Sl中，參考圖8，在待刻蝕層100上形成覆蓋于待刻蝕層100表面的第一相 移層101。第一相移層101可采用具有透光率為10% -18%的材料，具體來說，例如氮化硅 鉬(MoSiN)或氮氧化硅鉬(MoSiON)等。參考圖9，在第一相移層101上形成覆蓋于第一相移層101表面的第二相移層 102。第二相移層102所采用的材料與第一相移層101的材料相匹配，使得由第二相移層 102與第一相移層101組合構(gòu)成的膜層的透光率達(dá)到設(shè)計要求。具體來說，由第二相移層 102和第一相移層101組合構(gòu)成的膜層的透光率為符合設(shè)計要求的透光率ρ，且第一相移層 101的透光率為pl，則可根據(jù)透光率ρ與pl，確定第二相移層102的透光率p2，并據(jù)此確定 構(gòu)成第二相移層102的材料。例如，當(dāng)?shù)谝幌嘁茖?01的透光率為12%，當(dāng)待形成的器件需要較大工藝窗口時， 可使所述第二相移層102具有較大透光率，例如80% -100% ；而當(dāng)待形成器件對旁瓣效應(yīng) 較敏感時，可使所述第二相移層102具有較小透光率，例如50% -60%。其中，第一相移層101與第二相移層102的厚度之和使得光線穿過第一相移層101 和第二相移層102后產(chǎn)生180度的相移，也就是說，使穿過第一相移層101和第二相移層 102的光線與直接穿過帶刻蝕層的光線之間的相變量φ之差保持為η/2，進(jìn)而抵消穿過第 一相移層101和第二相移層102的光線的光強(qiáng)，減少甚至消除旁瓣圖案。
具體來說，穿過第一相移層101和第二相移層102的光線的相變量φ與第一相移層 101和第二相移層102的厚度之和d有關(guān)，其關(guān)系如式(1)所述
φ=2π ( η-1 ) /λ(1)其中，λ為光線波長，η為第一相移層101和第二相移層102所共同構(gòu)成的膜層的
折射率。當(dāng)所述光線產(chǎn)生180度的相移，也就是說，所述光線的相移量φ為π/2，因而，由 (1)式可獲得，第一相移層201和第二相移層102的厚度之和d滿足式O)的條件d = λ /[2 (n-1)](2)形成所述第一相移層與所述第二相移層的方法可采用常規(guī)的任一種方法，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)能理解，所述第一相移層與所述第二相移層的具體形成工藝并不對本發(fā)明思路 造成影響。參考圖10，在第二相移層102上形成覆蓋于第二相移層102表面的光刻膠層103。 光刻膠層103的材料可采用正膠或負(fù)膠，通過涂敷的方式將正膠或負(fù)膠均勻覆蓋于第二相 移層102表面。此外，步驟Sl還可包括，形成所述待刻蝕層。在一種實施方式中，所述待刻蝕層可 為氧化硅層，通過化學(xué)氧化沉積工藝形成。具體待刻蝕層的材料和形成工藝不對本發(fā)明思 路造成影響。在步驟S2中，參考圖11，可采用常規(guī)的曝光顯影工藝，對光刻膠層103進(jìn)行曝光， 并通過顯影劑在光刻膠層103上形成所轉(zhuǎn)移的圖形，從而將設(shè)計圖形轉(zhuǎn)移至光刻膠層103 上。在步驟S3中，參考圖12，基于光刻膠層103上所形成的設(shè)計圖形進(jìn)行刻蝕，將該設(shè) 計圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至第二相移層102和第一相移層101上，并去除光刻膠層103。具體來 說，可采用干法刻蝕方法或濕法刻蝕方法，例如，可采用以含氟氣體為刻蝕氣體的等離子體 刻蝕方法，對第二相移層102和第一相移層101進(jìn)行刻蝕，實現(xiàn)設(shè)計圖形的轉(zhuǎn)移。參考圖13，步驟S4可包括步驟S41，形成覆蓋所述第二相移層和所述待刻蝕層的 刻蝕阻擋層；步驟S42，去除第二區(qū)域中的所述刻蝕阻擋層。具體來說，首先，參考圖14，形成刻蝕阻擋層104，覆蓋于第二相移層102和待刻蝕 層100上，其中，可采用光刻膠作為形成刻蝕阻擋層104的材料。接著，參考圖15，通過曝光 顯影，保留刻蝕阻擋層104中與所述第一區(qū)域?qū)?yīng)的部分，并去除與所述第二區(qū)域?qū)?yīng)的 部分。在其它實施方式中，也可直接在與設(shè)計圖形中存儲部件相對應(yīng)的第一區(qū)域中的第 二相移層102和待刻蝕層100上，形成覆蓋于其表面的刻蝕阻擋層104。在步驟S5中，首先，參考圖16，去除所述第二區(qū)域內(nèi)的第二相移層102 ；接著，參考 圖17，在所述第二區(qū)域中，第一相移層101之間暴露出待刻蝕層100，基于第一相移層101 中所形成的圖形對待刻蝕層100進(jìn)行刻蝕，形成凹槽110，使得穿過所述凹槽的光線與穿過 所述第二區(qū)域中第一相移層101的光線的相變量相差JI。具體來說，可通過調(diào)節(jié)凹槽110的深度以及第一相移層101的厚度，使得凹槽110 所引起的光線的相變量Cpi與第一相移層101所帶來的光線的相變量φ2之差為η，從而能保證穿過所述第二區(qū)域中第一相移層101的光線與穿過所述第二區(qū)域中各縫隙的光線之間 存在180度的相移差，以提高圖像的對比度。所述凹槽可形成于第一相移層之間的待刻蝕層100中，且其深度不超過所述待刻 蝕層100的厚度。在一種具體實施例中，參考圖17，凹槽110形成于待刻蝕層100，凹槽110所引起 的光線的相變量φι可表示為如式(3)所示
權(quán)利要求
1.一種衰減相移掩膜制作方法，其中，所述衰減相掩膜包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述 第一區(qū)域用于形成邏輯部件，所述第二區(qū)域用于形成存儲部件，所述衰減相移掩膜制作方 法包括在待刻蝕層表面依次形成第一相移層、第二相移層以及光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，將設(shè)計圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層上；根據(jù)所述光刻膠層上的圖案對所述第一相移層和所述第二相移層進(jìn)行刻蝕；在所述第一區(qū)域內(nèi)的第二相移層表面形成刻蝕阻擋層；去除所述第二區(qū)域內(nèi)的第二相移層，并在所述第二區(qū)域中所暴露出的待刻蝕層中形成 凹槽，所述凹槽與所述第二區(qū)域中第一相移層所引起的光線存在η的相移。
2.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述第一區(qū)域中，所述第 二相移層覆蓋所述第一相移層的全部表面，且所述第一相移層與第二相移層的厚度之和為 λ/[2(η_1)]，其中，λ為光線波長，η為所述第一相移層和所述第二相移層所構(gòu)成的相移 層的折射率。
3.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層為光刻膠。
4.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述在第二區(qū)域中所暴 露出的待刻蝕層中形成凹槽包括，基于所述第二區(qū)域中第一相移層的圖形對所述待刻蝕層 進(jìn)行刻蝕，形成所述凹槽。
5.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述第一相移層的厚度 與所述凹槽的深度符合關(guān)系式d2 (Ii2-I)-Cl1 (Ii1-I) = 士 λ/2，其中，Cl1為所述凹槽的深度， H1為凹槽材料的折射率；d2為所述第一相移層的厚度，n2為所述第一相移層的材料的折射 率。
6.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述第二相移層采用與 所述第一相移層材料相匹配的材料，使得所述由所述第二相移層和第一相移層組合構(gòu)成的 膜層的透光率為符合設(shè)計要求的透光率。
7.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述待刻蝕層為光刻膠。
8.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述在第一區(qū)域內(nèi)的第 二相移層表面形成刻蝕阻擋層包括形成覆蓋所述第二相移層和所述待刻蝕層的刻蝕阻擋層；去除第二區(qū)域中的所述刻蝕阻擋層。
9.如權(quán)利要求1所述的衰減相移掩膜制作方法，其特征在于，所述衰減相移掩膜制作 方法還可包括去除所述第一區(qū)域的刻蝕阻擋層。
全文摘要
一種衰減相移掩膜制作方法，包括在待刻蝕層表面依次形成第一相移層、第二相移層以及光刻膠層；對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，將設(shè)計圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層上；根據(jù)所述光刻膠層上的圖案對所述第一相移層和所述第二相移層進(jìn)行刻蝕；在所述第一區(qū)域內(nèi)的第二相移層表面形成刻蝕阻擋層；去除所述第二區(qū)域內(nèi)的第二相移層，并在所述第二區(qū)域中所暴露出的待刻蝕層中形成凹槽，所述凹槽與所述第二區(qū)域中第一相移層所引起的光線存在π的相移。本發(fā)明衰減相移掩膜制作方法提供的衰減相移掩膜，分別滿足邏輯部件與存儲部件對于工藝窗口和旁瓣效應(yīng)的不同要求，節(jié)約了成本，提高了良率和生產(chǎn)效率。
文檔編號G03F7/00GK102129170SQ20101002287
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者樸世鎮(zhèn) 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司