專利名稱：形成凸緣相移掩模及利用凸緣相移掩模來形成半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域總的來說涉及半導(dǎo)體器件，更具體地涉及光刻技術(shù)。
背景技術(shù)：
為努力使更多的器件功能適合更小的區(qū)域并且增加集成電路的速度，縮小了集成電路中功能部分(feature)的尺寸(例如，互連線的寬度)。要克服的一個障礙是以合理的成本，通過照射輻射(例如，光)穿過標線片(reticle)、在光致抗蝕劑層中形成具有小功能部分的期望圖案，即稱為光刻技術(shù)的工藝的可靠性。由于光刻技術(shù)受衍射的限制，所以由光穿過標線片中的開口時光散開(衍射)的現(xiàn)象抑制了可以印刷在光致抗蝕劑層中的最小的功能部分。如果成像光學(xué)系統(tǒng)捕獲不到衍射的光，那么圖案信息丟失并且在光致抗蝕劑圖案中不能構(gòu)成小的功能部分。由于成像光學(xué)系統(tǒng)原本含有缺陷，所以它們不能捕獲所有的圖案信息。由此，將衍射減少到最小是理想的。
一種方法是光學(xué)相移光刻技術(shù)，其使用具有圖案化的透明材料的標線片，圖案化的透明材料具有預(yù)定厚度，這樣通過透明材料傳輸?shù)墓馀c不包含透明材料的相鄰區(qū)域具有180度的相位差。所得到的干涉效應(yīng)提高了圖案的對比度、清晰度和其它工藝參數(shù)。
利用對于光學(xué)相移光刻技術(shù)的許多不同的方法，以相對標線片的其它部分偏移在標線片的預(yù)定部分中的光的相位，以努力減少衍射并印刷小的功能部分。一種類型的掩模是交替相移掩模(APSM)，其僅具有0度和180度相移區(qū)。APSM的主要缺點是在0度和180度相移區(qū)之間的邊界處，相位沖突上升，其可能導(dǎo)致不理想的印刷制品，例如不是期望圖案的一部分的線。
另一種光刻方法，互補相移掩模(CPSM)，通過增加與第一(相移)掩?；パa的第二(非相移)掩模，嘗試阻止在APSM中產(chǎn)生的不希望的相位沖突效應(yīng)。盡管解決了相位沖突問題，但由于使用兩個掩模來形成期望的圖案，所以使用CPSM增加了周期、成本和制造復(fù)雜性。
為克服APSM和CPSM的缺點，使用凸緣(rim)相移掩模(RPSM)。RPSM具有沿不透明圖案化的區(qū)域的邊緣設(shè)置的凸緣，不透明圖案化的區(qū)域通常為鉻合金并且形成在石英基板上面。不透明圖案化的區(qū)域阻擋了光，使得在光刻工藝中使用RPSM時，在不透明圖案化的區(qū)域下面的區(qū)域中不顯影半導(dǎo)體晶片上的光致抗蝕劑層。典型地，凸緣是石英基板中的溝槽，使光相對石英基板偏移180度，以提高不透明圖案化的區(qū)域的圖象對比度，由此提高了半導(dǎo)體晶片上的光致抗蝕劑中相應(yīng)功能部分的清晰度和工藝容限。
用于形成RPSM的一種方法包括在已淀積在平坦的石英基板上的未構(gòu)圖的鉻合金層上涂敷光致抗蝕劑層。第一光致抗蝕劑層被構(gòu)圖并用作掩模以首先蝕刻鉻合金，并隨后蝕刻進入石英以形成凸緣。因為凸緣極其小(大約10-20％的相鄰圖案化的鉻合金的尺寸)，所以很好地控制石英的蝕刻是很重要的。在形成凸緣后，除去第一光致抗蝕劑層并在鉻合金層上涂敷和構(gòu)圖第二光致抗蝕劑層。使用第二光致抗蝕劑圖案作為掩模蝕刻鉻合金層。在從石英凸緣中后退刻蝕鉻合金之后，第二光致抗蝕劑層對石英基板中凸緣的對準使鉻合金層的剩余部分位于凸緣之間。因為進行了兩個光刻工藝(即，光致抗蝕劑構(gòu)圖步驟)，所以上述方法還是有問題的，其增加了制造時間和成本。因此，存在對于形成RPSM的可控方法的需要，其中RPSM使凸緣自行對準已構(gòu)圖的鉻合金并將制造時間和成本減少到最小。


本發(fā)明借助于例子來說明但不限于附圖，其中相同的標記表示相似的元件，以及其中圖1至7示例了根據(jù)本發(fā)明第一實施例所形成的凸緣相移掩模的截面圖；圖8至13示例了根據(jù)本發(fā)明第二實施例所形成的凸緣相移掩模的截面圖；圖14至19示例了根據(jù)本發(fā)明又一實施例所形成的凸緣相移掩模的截面圖；圖20示例了使用在圖1至19中所示例的各種實施例中形成的任一凸緣相移掩模以構(gòu)圖形成在半導(dǎo)體晶片上的光致抗蝕劑層的方法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，為了簡單和明了而示例了圖中的元件，但不必按規(guī)格來繪制。例如，圖中的某些元件的尺寸相對其它的元件可能被夸大，以有助于提高本發(fā)明的實施例的理解。
具體實施例方式
在形成半導(dǎo)體器件時，光穿過標線片以構(gòu)圖半導(dǎo)體晶片上的抗蝕劑(光致抗蝕劑)層。為改善抗蝕劑層上的圖案，通過使用凸緣相移標線片或掩模(RPSM)在抗蝕劑上入射光時，可以增加光的對比度?？梢岳枚鄬踊騿螌友谀１∧ば纬蒖PSM來構(gòu)圖不透明層和透明基板，以形成第一相移區(qū)和凸緣。根據(jù)本發(fā)明的實施例，凸緣不對光進行相位偏移并且不被蝕刻進入石英基板。而是，第一相移區(qū)使穿過它的光相對凸緣相位偏移180度，并且通過蝕刻凹槽或溝槽進入透明基板來形成。通過使不透明層凹陷來形成凸緣。第一相移區(qū)和凸緣都是利用多層或單層掩模薄膜的一部分來形成的。
本發(fā)明的第一實施例是一種使用雙層掩模薄膜形成相移掩模的方法。雙層掩模薄膜的頂層構(gòu)圖透明基板，并且使底層凹陷以蝕刻(下面的)不透明層來形成凸緣。在第二實施例中，使用三層掩模薄膜來形成RPSM。掩模薄膜的頂層用于構(gòu)圖掩模薄膜的中間層，其又用于構(gòu)圖掩模薄膜的底層和不透明層。底層是用于構(gòu)圖透明基板的掩模。在第三實施例中，使用同一光致抗蝕劑單層蝕刻透明基板和上覆的不透明層。借助于附圖更好地理解每個實施例。
圖1至7中示例了利用第一實施例用于形成RPSM的方法。圖1中示出了第一標線片或RPSM10的一部分，第一標線片或RPSM10包括在不透明層14(例如，鉻合金或鉻)和透明基板12(例如，石英)上面形成的雙層掩模薄膜20(例如，雙層光致抗蝕劑)。在一個實施例中，由物理汽相淀積(PVD)形成的不透明層14大約為100納米(在厚度上)的鉻合金。雙層掩模薄膜20包括底(下面或圖案)層16和頂(圖象)層18。在一個實施例中，底層16和頂層18是不同的抗蝕劑層。如下面將變得顯而易見的，在圖1至7中所示的實施例中，當(dāng)構(gòu)圖或圖象化頂層18時，應(yīng)不構(gòu)圖底層16。取得這樣效果的一種方法是，當(dāng)雙層掩模20暴露于用于構(gòu)圖的光或電子源時，頂層18具有比底層16高的曝光感光度。在優(yōu)選實施例中，如果頂層是含硅的抗蝕劑層、例如硅烷或硅倍半環(huán)氧乙烷(silsequioxane)，而底層16是酚醛樹脂基(novolak-based)材料，那么將會出現(xiàn)這種情況。然而，當(dāng)構(gòu)圖可以為任何聚合物、有機材料之類的頂層18時，底層16可以為任何的聚合物材料(例如，抗蝕劑)、有機材料(例如，聚酰亞胺或不定型碳)、或?qū)⒉槐粯?gòu)圖的任何其它材料。
如圖2中所示，使用已知的光刻工藝，例如電子束直接寫入光刻(EBL)、電子束投影光刻(EPL)、或任何其它的光學(xué)光刻圖案產(chǎn)生技術(shù)，構(gòu)圖頂層18，以在第一開口17中露出底層16。盡管在附圖中所示的實施例中，第一開口17在截面視圖中看上去為兩個不同的開口，但從頂視圖來看，第一開口17是圍繞頂層18的已構(gòu)圖部分19的所有側(cè)壁的矩形，并因此將稱為單個開口。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，第一開口17從頂視圖來看不必形成矩形，而是可以使用用于構(gòu)圖頂層18的任何其它的形狀或設(shè)計。用于頂層18和第一開口17的圖案將取決于光致抗蝕劑層中期望的圖案，其隨后作為形成半導(dǎo)體器件的工藝的一部分被構(gòu)圖，如下面更詳細說明的。
如圖3中所示，在形成第一開口17之后，蝕刻底層16和不透明層14以形成第二開口22，第二開口22延伸進入第一開口17的底層16和不透明層14。換句話說，頂層18的圖案轉(zhuǎn)移到底層16和不透明層14上。在一個實施例中，具體地，如果底層16為聚合物材料、例如抗蝕劑，那么使用含氧化學(xué)劑來除去底層16的一部分；如果不透明層為含鉻的材料、例如鉻合金，那么使用含氯和氧的化學(xué)劑來除去部分不透明層14。由于使用不同的化學(xué)劑來蝕刻底層16和不透明層14，第一開口17將首先轉(zhuǎn)移(transfer)到底層16以形成開口，并隨后將蝕刻不透明層14來完成第二開口22。為簡單起見，圖3中示出了蝕刻底層16和不透明層14之后所得到的結(jié)構(gòu)。
一旦在頂層18、底層16和不透明層14內(nèi)形成第二開口22，就除去由第二開口22露出的部分透明基板12以形成第三開口24。通常，因為頂層18和透明基板12將能夠被同一化學(xué)劑蝕刻，所以在蝕刻透明基板12的同時，將除去頂層18的剩余部分。例如，如果透明基板12為石英，頂層18為氮化硅，那么可以使用含氟的化學(xué)劑來構(gòu)圖透明基板12并除去頂層18。從而，底層16用作用于蝕刻透明基板12的掩模。由于使用頂層18作為掩模構(gòu)圖了底層16，所以在工藝的這個階段，當(dāng)最初露出時底層16將具有與頂層18基本上相同的圖案。(例如，由于在蝕刻底部光致抗蝕劑層16期間出現(xiàn)的制造和工藝變化，可能使圖案稍微不同。)第三開口24的形成產(chǎn)生在第三開口24下面的第一相移區(qū)25，如圖4中所示。
第一相移區(qū)25是在光刻工藝期間使穿過它們的輻射(例如，光)的相位偏移的區(qū)域。在優(yōu)選實施例中，第一相移區(qū)25是180度相移區(qū)，這是因為它們比透明基板12的其它區(qū)域薄。由下列公式確定第一相移區(qū)25的厚度
d＝λ/[2(n-1)]其中d是第一相移區(qū)25的厚度，λ是RPSM10上入射的輻射的波長，n是透明基板12的折射率。第一相移區(qū)25使穿過這些區(qū)域的輻射的相位相對RPSM的露出的未構(gòu)圖區(qū)域偏移180度，RPSM的露出的未構(gòu)圖區(qū)域在工藝的這個階段還沒有形成。換句話說，還沒有形成凸緣(第二相移區(qū))。
為形成凸緣，通過在光刻工藝中使底層16曝光或用含氧化學(xué)劑各向同性蝕刻底層16，橫向凹陷底層16以擴展第三開口24的頂部部分來形成第四開口27。(此外，在橫向凹陷工藝期間，底層16的厚度可以減少等于底層16的橫向凹陷量的量。因此，在橫向凹陷之前底層16的厚度將比要橫向凹陷的預(yù)期量厚，以便在該構(gòu)圖工藝期間不除去全部底層16。)從而，第四開口27的邊界(外部邊緣)延伸至第三開口24的邊界以外。換句話說，第四開口27的寬度比第三開口24的寬度大。此外，第四開口27與第三開口24同軸。通過橫向凹陷底層16，露出不透明層14的一部分。如圖5中所示，因為在凹陷底層16之前，底層16和不透明層14的邊緣基本共面，所以底層16的凹陷量等于被露出的不透明層14的量。
如圖6中所示，在形成開口27后，除去(凹陷)不透明層14的露出部分。如果不透明層14為含鉻的材料，那么可以使用含氯和氧的化學(xué)劑。凹陷不透明層14，使得之后不透明層14和底層16再次基本共面。由于凹陷不透明層14的結(jié)果所露出的部分透明基板12為凸緣26(第二相移區(qū)或臺面區(qū))，在優(yōu)選實施例中凸緣26基本不偏移穿過它的光的相位。因為第二相移區(qū)26的厚度大約等于K乘以光的波長除以折射率，其中K是整數(shù)，所以光不發(fā)生相位偏移。來自第一相移區(qū)25和凸緣26的光之間的相位差為180度。從而，在替換實施例中，凸緣26為第二相移區(qū)，并且使光相位偏移270度，而第一相移區(qū)25使光相位偏移90度。如圖6中所示，凸緣26是鄰接的并在第一相移區(qū)25的任一側(cè)上的邊緣。由鄰接凸緣26的不透明層14覆蓋的區(qū)域是場區(qū)28。
在形成凸緣26之后，在使用灰化工藝的一個實施例中，除去底層16，灰化工藝是使用氧等離子體的蝕刻工藝。在除去底層16之后，完成并在圖7中示例出的第一標線片10、或更具體為第一相移掩模。如下面將變得顯而易見，形成在場區(qū)28上面的不透明層14基本上阻擋了入射在第一標線片10上的輻射，并且第一相移區(qū)25使光的相位相對凸緣26偏移180度，并且凸緣26在不使光相移的情況下，傳送輻射通過透明基板12，以在半導(dǎo)體襯底上形成的抗蝕劑層中構(gòu)圖小的功能部分。
圖8至13示例了根據(jù)本發(fā)明用于形成相移掩模的第二實施例。第二標線片30包括與第一標線片10的等效層(例如，透明基板12和不透明層14)相似的透明基板32和不透明層34。包括底(掩模)層38、中間(硬掩模)層40和頂(掩模)層42的三層疊層36形成在不透明層34的上面，如圖8中所示。底層38和頂層42可以為相同的材料，例如抗蝕劑(例如，酚醛樹脂基材料)。然而，在一個實施例中，底層38和頂層42是不同的材料(例如，底層38為酚醛樹脂基材料，而頂層42是含硅的抗蝕劑層)。中間層40可以是抗蝕劑層或氧化物層，例如HSQ(氫硅倍半環(huán)氧乙烷)或氧化硅(SiO2)。選擇用于中間層40的材料應(yīng)能夠相對頂層42和底層38都可選擇性地暴露或蝕刻。在一個實施例中，用于這些層的厚度從50至300納米變化。更具體地，頂層42的厚度大約等于50納米，底層38的厚度大約為300納米，并且中間層40的厚度在大約50至300納米之間。
如圖9中所示，使用已知的光刻工藝構(gòu)圖頂層42以形成露出部分中間層40的第一開口44。盡管第一開口44在截面視圖中顯示為兩個開口，但與第一實施例的第一開口17相同，第一開口44實際上為一個開口。
如圖10中所示，在形成第一開口44后，蝕刻中間層40以形成延伸進第一開口44的中間層40內(nèi)的第二開口46。在中間層40為氧化硅而底層38為抗蝕劑的實施例中，可以使用含碳氟化合物的化學(xué)劑來對底層38選擇性蝕刻中間層40。
在形成第二開口46后，蝕刻底層38以形成延伸進第二開口46的底層38內(nèi)的第三開口48，如圖11中所示例的。如果頂層42為與底層38相同的材料，那么在構(gòu)圖底層38的同時將除去頂層42的至少一部分，這是因為在蝕刻底層38時，頂層42暴露于蝕刻其本身的化學(xué)劑中。對于在構(gòu)圖底層38時要除去的全部頂層42，頂層42將小于或等于底層38的厚度。在優(yōu)選實施例中，頂層42明顯比底層38薄，以確保在構(gòu)圖底層38時除去所有的頂層42。從而，不需要進行除去頂層42的額外工藝步驟。如果在構(gòu)圖頂層38期間除去了頂層42，那么將不除去中間層40(即，蝕刻化學(xué)劑對于中間層40是選擇性的)，以便中間層40可以用作用于構(gòu)圖底層38的掩模。
在另一個實施例中，假若頂層42和中間層40一起用作用于構(gòu)圖底層38的掩模，則在構(gòu)圖底層38時不除去頂層42。然而，如果頂層42能用作用于構(gòu)圖底層38的掩模，那么中間層40就不是必須的，并且取代三層疊層36，應(yīng)使用第一方法中所示例的雙層疊層來縮減工藝(例如，中間層40的淀積)，而由此減少了制造周期時間。
如圖12中所示，在構(gòu)圖底層38后，蝕刻不透明層34和透明基板32來形成第四開口52，第四開口52是進入不透明層34和透明基板32的前一開口的延伸。由于材料可以相同，所以可以使用前面提到的在第一實施例中用于蝕刻不透明層14和透明基板12的化學(xué)劑，來蝕刻透明基板32和不透明層34。通常，在蝕刻透明基板32的同時將除去中間層40，這樣底層38用作用于蝕刻透明基板32的掩模。在第四開口52的下面為第一相移區(qū)50，第一相移區(qū)50與第一標線片10的第一相移區(qū)25相似。
用于完成制造第二標線片30的工藝與針對第一實施例的圖5至7所描述的工藝相同。在形成第一相移區(qū)50后，凹陷底層38以擴展第四開口52的頂部部分，這樣頂部部分(第五開口，未示出)具有延伸在第四開口的邊界和不透明層34的部分以外的邊界。隨后除去不透明層34的露出部分以形成凸緣(第二相移區(qū))54，如圖13中所示。然后，除去底層38，其中在一個實施例中用灰化工藝來進行。所得到的第二標線片(第二相移掩模)30具有位于不透明層34下面的場區(qū)53、第一相移區(qū)50和凸緣54，它們與第一標線片的等效區(qū)域相似并全部一起用來構(gòu)圖半導(dǎo)體晶片上的層，如下面詳細說明的。
圖14至19示例了根據(jù)本發(fā)明用于形成相移掩模的第三種方法。圖14中的第三標線片60包括覆在不透明層64上面的抗蝕劑層66，不透明層64形成在透明基板62上。在一個實施例中，不透明層64是用PVD形成的100納米(在厚度上)的鉻合金，而抗蝕劑層是用旋涂技術(shù)形成的至少大約500納米、更具體大約為500至700納米的抗蝕劑。透明基板62和不透明層64與前面的實施例中的等效層相似。
如圖15中所示，構(gòu)圖抗蝕劑層66以形成第一開口68，第一開口68延伸通過抗蝕劑層66并暴露出不透明層64?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的光刻工藝來形成第一開口68。盡管與前述實施例中的第一開口相似的第一開口68在截面上觀察時，顯示為兩個開口，但其為一個開口。在構(gòu)圖抗蝕劑層以形成第一開口68后，在透明基板62上沒有形成額外的抗蝕劑層來用于后續(xù)的構(gòu)圖。
在形成第一開口68之后，除去在第一開口68內(nèi)的不透明層64以形成第二開口70，第二開口70延伸通過抗蝕劑層66和不透明層64，如圖16中所示。如果不透明層64為鉻合金，可以使用含氯和含氧的化學(xué)劑來蝕刻不透明層64。
如圖17中所示，在一個實施例中，通過利用含氟的化學(xué)劑蝕刻凹槽(溝槽)進入透明基板62，使第二開口70延伸進透明基板62，以形成第三開口72。通過使透明基板62的一部分變薄，形成第一相移區(qū)71，第一相移區(qū)71與前述實施例中形成的第一相移區(qū)相似。換句話說，第一相移區(qū)71是180度相移區(qū)。
在形成第一相移區(qū)71后，同時凹陷抗蝕劑層66和不透明層64以一起形成第四開口73，第四開口73與第三開口72同軸并具有延伸在第三開口72的邊界以外的邊界。沒有在溝槽內(nèi)的透明基板72的露出部分是凸緣74，凸緣74是第三掩模60的零度相移區(qū)。凸緣74鄰接不透明層64，不透明層64覆蓋場區(qū)76。
在第三實施例中，使用單抗蝕劑層66(即，不是多層疊層)來形成第一相移區(qū)71和凸緣74。由于在整個構(gòu)圖工藝中將保留抗蝕劑層的相當(dāng)一部分，所以需要適合的抗蝕劑層。優(yōu)選地，抗蝕劑層大約大于500納米，或更優(yōu)選為在大約500和700納米之間。從而，在一個實施例中，可以使用厚抗蝕劑層。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，不使用厚抗蝕劑層來構(gòu)圖小的尺寸，例如凸緣，這是由于可控構(gòu)圖抗蝕劑來形成小功能部分的工藝的限制。但是，本申請人通過確定化學(xué)劑和其它蝕刻參數(shù)已克服了這個問題，使得能夠利用單層抗蝕劑層來可控地形成凸緣。
在一個實施例中，如果不透明層64是鉻合金，那么可以利用7∶1至1∶1、更具體的大約為7∶1或大約5∶1比率的氯比氧的蝕刻工藝來凹陷鉻合金。該化學(xué)劑還凹陷單層厚抗蝕劑層66。凹陷單層厚抗蝕劑層66的程度取決于用于凹陷鉻合金的化學(xué)劑的單層厚抗蝕劑層66的選擇性。在優(yōu)選實施例中，鉻合金和抗蝕劑的凹陷量大致相等。在本實施例中，使用1至200sccm的氯和1至200sccm的氧作為蝕刻化學(xué)劑?？梢詫β群脱跆砑宇~外的氣體，例如氬。在一個實施例中，電源功率可以為至少大約200瓦，而施加給反應(yīng)室的RF(射頻)偏置功率可以小于或等于大約300瓦。在一個實施例中所用的壓力在1至300毫托(mT)之間，更具體地在1至100mT之間。在優(yōu)選實施例中，35sccm(標準立方厘米)的氯和9sccm的氧的氣流用作蝕刻化學(xué)劑，該蝕刻化學(xué)劑對于反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工具具有下列參數(shù)10mT的壓力、15W的RF功率和500W的電源功率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，對于不同的工具來說可以改變所用的條件，特別是功率和壓力。在形成凸緣74后，除去厚單層抗蝕劑層66，產(chǎn)生第三標線片(相移掩模)60，第三標線片60與用前述實施例形成的最終相移掩模在操作方面等效。
第一標線片10、第二標線片30和第三標線片60可以用于構(gòu)圖半導(dǎo)體器件上的層(例如，抗蝕劑層)。圖20中所示的是可用于曝光掩模84的裝置80，掩模84可以是第一標線片10、第二標線片30或第三標線片60。裝置80包括光源81、聚光系統(tǒng)82、掩模84、投影光學(xué)系統(tǒng)86和具有覆蓋在其上的抗蝕劑層88的晶片89。聚光系統(tǒng)82接收由光源81產(chǎn)生的光并將其施加給所有的掩模84，掩模84具有要施加給晶片89的圖案。掩模84的場區(qū)阻擋從聚光系統(tǒng)82接收的光，而因此光僅穿過第一相移區(qū)和凸緣(即，分別為第一相移區(qū)25、50和71以及標線片10、30、60的凸緣26、54和74。)。相對穿過凸緣的光，使穿過第一相移區(qū)的光相位偏移180度，使得來自第一相移區(qū)和凸緣的光能相互相消干涉。來自第一相移區(qū)和凸緣的任何疊加光的這種相消干涉將增加晶片89上的抗蝕劑88的區(qū)域之間的對比度，利用掩模84來露出晶片89上的抗蝕劑88。在光穿過掩模84的一部分而被掩模84的其它部分阻擋之后，投影光學(xué)系統(tǒng)86使傳遞到抗蝕劑88上的光聚焦，以便根據(jù)掩模84上展現(xiàn)的圖案選擇性地曝光抗蝕劑88。
在所有的實施例中，使用相同的抗蝕劑層(多層或單層)來形成第一相移區(qū)和凸緣。通過利用相同的抗蝕劑層，消除了多次消耗和昂貴的光刻工藝，由此降低了周期和制造成本。使用上述任何實施例的另一優(yōu)勢是，使用自行對準工藝來使凸緣對準第一相移區(qū)和場區(qū)，因此消除了未對準的可能性。通過降低未對準的可能性，得到了將增加產(chǎn)量的更耐用的工藝。同樣，根據(jù)上述實施例，可以在同一系統(tǒng)進行所有的蝕刻以減少操作，由此減少了成本和缺陷產(chǎn)生。上述一些方法還使得能夠要制造具有良好均勻性的可變尺寸凸緣。換句話說，所有的凸緣不需要為相同的尺寸。例如，為了形成不同尺寸的凸緣，應(yīng)適當(dāng)?shù)貥?gòu)圖多層或單層掩模。換句話說，在多層或單層掩模中的凸緣的圖案將具有不同的尺寸。
盡管未示出，當(dāng)蝕刻下面的層時，可以在厚度上減少任何露出的層(例如，抗蝕劑層)。例如，在第三實施例中，當(dāng)蝕刻透明基板62時可以在厚度上減少抗蝕劑層66，以形成圖17中的第一相移區(qū)71。在一個實施例中，抗蝕劑厚度可以減少原始厚度的大約5-10％。
可以執(zhí)行上述那些工藝以外額外的工藝。例如，在任何抗蝕劑層(多層或單層)中形成上述任何開口之后，可以使用氧等離子體進行消除殘渣工藝，以改進開口并除去從抗蝕劑層構(gòu)圖工藝中產(chǎn)生的任何抗蝕劑殘渣。
此外，當(dāng)構(gòu)圖以形成凸緣時可能損壞不透明層。為避免這種損壞，在凹陷不透明層以形成凸緣之前，可以利用背部曝光來構(gòu)圖抗蝕劑層(多層或單層)。這最可能結(jié)合第三實施例來使用。
在上述說明書中，參考具體的實施例描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離下面權(quán)利要求中所闡明的本發(fā)明的范圍的情況下，可以作為各種修改和變化。因此，說明書和附圖應(yīng)看作是說明性的而不是限制性的，并且所有這樣的修改和變化都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
上面已針對具體的實施例介紹了收益、其它優(yōu)勢和解決問題的方法。不過，可以使任何收益、優(yōu)勢或方法出現(xiàn)或變得更加顯著的收益、優(yōu)勢、解決問題的方法和任何部件不應(yīng)推論為任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必須的或主要的特征或部件。如此處所使用的，術(shù)語“包括(comprise)”、“構(gòu)成(comprising)”或其任何其它變化想要覆蓋不排除的包含物，使得包括一列部件的工藝、方法、物品或設(shè)備不僅包括那些部件，而且還可以包括未明確列出的或這種工藝、方法、物品或設(shè)備固有的其他部件。
權(quán)利要求
1.一種形成凸緣相移掩模的方法，包括提供透明基板；形成覆蓋所述透明基板(12或32)的不透明層(14或34)；形成覆蓋所述不透明層的第一掩模層(16或38)；形成覆蓋第一掩模層(17或46)的第二掩模層(18或42)；構(gòu)圖所述第二掩模層以限定第一開口；轉(zhuǎn)移第一開口(17，22和24或46，48和52)穿過所述第二掩模層和不透明層并進入透明基板，以露出所述透明基板的第一相移區(qū)(25或50)；凹陷第一掩模層(圖5中的16或38)以形成第二開口(圖5中的24)，所述第二開口的外部邊緣延伸至所述第一開口的外部邊緣以外；除去在第二開口內(nèi)覆蓋所述透明基板的不透明層的部分，以暴露出所述透明基板的凸緣區(qū)(26)；以及除去所述第一和第二掩模層以形成所述凸緣相移掩模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一掩模層包括酚醛樹脂基材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一相移區(qū)(25或50)使光相對穿過凸緣區(qū)(26)的輻射相位偏移一百八十度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第二開口與所述第一開口同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括形成覆蓋第一掩模層(38)的第三掩模層(40)，其中第二掩模層(42)覆蓋所述第三掩模層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述形成第一開口包括轉(zhuǎn)移第一開口(7，22和24或46，48和52)穿過第三掩模層(40)，利用第三掩模層(40)來形成穿過第一掩模層(38)和不透明層(34)的第一開口，以及除去第三掩模層(40)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，第一掩模層(16或38)和第二掩模層(18或42)每個都包括抗蝕劑材料，而第三掩模層(40)包括硬掩模。
8.一種形成凸緣相移掩模的方法，包括提供透明基板(12，32或62)；形成覆蓋所述透明基板的不透明層(14，34或64)；形成覆蓋所述不透明層的抗蝕劑層(16，38或66)；構(gòu)圖所述抗蝕劑層以限定第一開口(22，48或68)；轉(zhuǎn)移所述第一開口穿過所述不透明層并進入所述透明基板，以暴露出透明基板的第一相移區(qū)(25，50或71)；凹陷覆蓋在所述透明基板上面并且在所述抗蝕劑層下面的不透明層(14，34或64)的部分；在凹陷所述不透明層的部分時，凹陷抗蝕劑層(16，38或66)的部分；以及在凹陷所述不透明層的部分之后，除去抗蝕劑層(16，38或66)以形成所述凸緣相移掩模。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，在構(gòu)圖抗蝕劑層(16，38或66)以限定第一開(22，48或68)之后以及在除去所述抗蝕劑層之前，沒有形成額外的抗蝕劑層。
10.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法提供半導(dǎo)體襯底(89)；在半導(dǎo)體襯底(89)上面形成抗蝕劑層(88)；提供凸緣相移掩模(84)，所述凸緣相移掩模(84)由如下方法形成，包括提供透明基板(12或32)；形成覆蓋所述透明基板的不透明層(14或34)；形成覆蓋所述不透明層的第一掩模層(16或38)；形成覆蓋所述第一掩模層的第二掩模層(18或42)；構(gòu)圖所述第二掩模層以限定第一開口(17或46)；轉(zhuǎn)移第一開口(17，22和24或46，48和52)穿過所述第二掩模層和不透明層，并進入所述透明基板，以暴露出所述透明基板的第一相移區(qū)(25或50)；凹陷第一掩模層(圖5中的16或38)以形成第二開口(圖5中的24)，所述第二開口的外部邊緣延伸至所述第一開口的外部邊緣以外；除去在所述第二開口內(nèi)覆蓋所述透明基板的不透明層的部分，以露出所述透明基板的凸緣區(qū)(26)；除去所述第一和第二掩模層以形成所述凸緣相移掩模；以及提供輻射源(81)，使之通過凸緣相移掩模(84)到半導(dǎo)體基板(89)，以在抗蝕劑層(88)上形成曝光的圖案。
全文摘要
通過利用凸緣相移掩模(84)構(gòu)圖抗蝕劑層(88)來形成半導(dǎo)體器件。利用用于形成不同的相移區(qū)(25或50或26)和不透明區(qū)(64)的多層或單層構(gòu)圖層來制造凸緣相移掩模(84)。通過轉(zhuǎn)移在多層或單層構(gòu)圖層中的開口(17)，使其穿過不透明層(14)和透明基板(12)，形成第一相移區(qū)。使用相同的多層或單層構(gòu)圖層的至少部分來凹陷不透明層預(yù)定的距離，以形成凸緣(第二相移區(qū))(26)。第一相移區(qū)(25或50)使穿過它們的光相對穿過凸緣(26)的光偏移180度，由此增加了穿過凸緣相移掩模的光的對比度。
文檔編號G03F7/09GK1717624SQ03818958
公開日2006年1月4日 申請日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者西澤·M·加爾扎, 偉·E·吳, 伯納德·J·羅曼, 潘威特·J·S·曼加塔, 凱文·J·諾德奎斯特, 威廉·J·達烏克謝爾 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司