用两种状态的掩模提高分辨率的光刻方法和结构的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是于2012年4月2日提交的名称为"远紫外光刻工艺和掩模（Extreme Ultraviolet Lithography Process and Mask)"的第 13/437, 099 号申请的部分继续申请， 其全部内容通过引用的方式结合于此作为参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及用两种状态的掩模提高分辨率的光刻方法和结构。
【背景技术】
[0004] 半导体集成电路（IC)产业经历了指数级生长。IC材料和设计方面的技术进步产 生了数代1C，其中每代IC都比上一代IC具有更小和更复杂的电路。在IC发展过程中，功 能密度（即，每芯片面积上互连器件的数量）通常已增加而几何尺寸（即，使用制造工艺可 以做出的最小部件（或线））却已降低。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降 低相关成本而带来益处。这种按比例缩小工艺也增加了 IC加工和生产的复杂度。为了实 现这些进步，需要在IC加工和生产方面的同样发展。例如，对实施更高分辨率光刻工艺的 需求增加。各种光刻技术包括相移掩模和离轴照明。但是现有技术具有各自需要克服的限 制，诸如遮蔽效应。
[0005] 因此，虽然现有的光刻技术对于它们预期的目的通常是足够的，但是它们并不是 在每个方面都完全令人满意。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光刻系统中的光刻工艺，包括：加 载掩模，所述掩模包括限定集成电路（IC)图案的两种掩模状态，其中，所述IC图案包括：多 个主要多边形，其中，将相邻的主要多边形分配至不同的掩模状态；和背景，包括在多种掩 模状态中的一种中的场和在所述两种掩模状态中的另一种中的多个亚分辨率多边形；配置 照明器以在所述光刻系统的照明光瞳面上产生照明图案；利用根据所述照明图案确定的过 滤图案在所述光刻系统的投影光瞳面上配置光瞳滤波器；以及利用所述照明器、所述掩模 和所述光瞳滤波器对靶实施曝光工艺，其中，所述曝光工艺在所述掩模后面产生衍射光和 非衍射光并且所述光瞳滤波器去除所述非衍射光的大部分。
[0007] 在上述光刻工艺中，其中，所述照明图案对应于轴上照明。
[0008] 在上述光刻工艺中，其中，所述照明图案对应于部分相干照明。
[0009] 在上述光刻工艺中，其中，所述照明图案具有照明部分Oini，其中，所述O ini小于 0.3。
[0010] 在上述光刻工艺中，其中，所述过滤图案与所述照明图案基本上互补。
[0011] 在上述光刻工艺中，其中，所述照明图案具有照明部分Oini;以及所述过滤图案具 有阻挡部分〇 pf，其中，Opf彡σιη。
[0012] 在上述光刻工艺中，其中，第一多边形、第二多边形以及所述背景分别具有彼此不 同的透射率。
[0013] 在上述光刻工艺中，其中，第一多边形、第二多边形以及所述背景分别具有彼此不 同的透射率；其中，第一掩模状态和第二掩模状态具有透射率tl和t2 ;所述背景具有平均 透射率t3 ;以及tl大于t3并且t2小于t3。
[0014] 在上述光刻工艺中，其中，所述掩模包括：透明衬底；以及在所述透明衬底上方形 成的吸收材料层，其中，图案化所述吸收材料层以限定彼此不同的第一掩模状态和第二掩 模状态。
[0015] 在上述光刻工艺中，其中，所述掩模包括：透明衬底；以及在所述透明衬底上方形 成的吸收材料层，其中，图案化所述吸收材料层以限定彼此不同的第一掩模状态和第二掩 模状态；其中，所述吸收材料层包括铬。
[0016] 根据本发明的另一个方面，提供了一种掩模，包括：衬底；以及吸收材料层，形成 在所述衬底的上方，其中，所述吸收材料层被图案化为包括两种掩模状态，所述两种掩模状 态限定了具有多个主要多边形和背景的集成电路（IC)图案，相邻的主要多边形被分配至 不同的掩模状态，以及所述背景包括在所述两种掩模状态中的一种中的场和在所述两种掩 模状态中的另一种中的多个亚分辨率多边形。
[0017] 在上述掩模中，其中，所述亚分辨率多边形包括调整后的图案密度，从而在光刻工 艺期间提高了所述主要多边形的成像反差。
[0018] 在上述掩模中，其中，所述亚分辨率多边形设计成具有选自由矩形、正方形和它们 的组合组成的组中的形状。
[0019] 在上述掩模中，其中，所述衬底包括透明材料。
[0020] 在上述掩模中，其中，所述衬底包括透明材料；其中，所述衬底包括熔融石英；以 及所述吸收材料层包括铬。
[0021] 在上述掩模中，其中，所述衬底包括透明材料；其中，所述吸收材料层包括选自由 铬、氧化铬、氮化铬、氮氧化铬、钛、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、钽、氧化钽、氮化钽、氮氧化 钽、铝-铜、氧化铝、钯、钥、钥硅和它们的组合组成的组中的材料。
[0022] 根据本发明的又一个方面，提供了一种产生掩模的方法，包括：接收具有多个主要 多边形和背景的集成电路（IC)图案；将所述多个主要多边形分配至相应的掩模状态，从而 将相邻的主要多边形分配至不同的掩模状态；以及将亚分辨率多边形加入所述背景。
[0023] 在上述方法中，其中，将所述亚分辨率多边形分配至相同的掩模状态并且将剩余 的所述背景分配至另一种掩模状态，所述另一种掩模状态与分配至所述亚分辨率多边形的 掩模状态不同。
[0024] 在上述方法中，其中，加入所述亚分辨率多边形包括在所述背景中加入具有图案 密度的亚分辨率部件，从而调整所述背景中的平均透射率以在利用所述掩模的光刻工艺期 间提高所述主要多边形的成像反差。
[0025] 在上述方法中，其中，将所述亚分辨率多边形设计成具有矩形、正方形和它们的组 合中的至少一种形状。
[0026] 在上述方法中，还包括根据所述IC图案形成所述掩模，其中，形成所述掩模包括： 在透明衬底上方形成吸收材料层；以及图案化所述吸收材料层以限定在不具有所述吸收材 料层的第一区域中的第一掩模状态和在包括所述吸收材料层和所述透明衬底的第二区域 中的第二掩模状态。
【附图说明】
[0027] 当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方 面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的 目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
[0028] 图1是根据一些实施例构造的光刻工艺的流程图。
[0029] 图2是用于实施图1的方法的光刻系统以及根据一些实施例构造的掩模结构的框 图。
[0030] 图3是根据一些实施例构造的掩模的顶视图。
[0031] 图4至图5是根据一些实施例构造的处于各个制造阶段的掩模的截面图。
[0032] 图6是根据一些实施例构造的部分图2的光刻系统的示意性透视图。
[0033] 图7示出根据一些实施例构造的通过图1的方法实施的照明图案的示意图。
[0034] 图8示出根据一些实施例构造的通过图1的方法实施的过滤图案的示意图。
[0035] 图9A是根据一些实施例构造的掩模的顶视图。
[0036] 图9B是与图9A的掩模相关的处于灰度级的曝光能量分布的示意图。
[0037] 图9C是与图9A的掩模相关的图中的曝光能量分布的示意图。
[0038] 图IOA是根据一些实施例构造的掩模的顶视图。
[0039] 图IOB是与图IOA的掩模相关的处于灰度级的曝光能量分布的示意图。
[0040] 图IOC是与图IOA的掩模相关的图中的曝光能量分布的示意图。
[0041] 图IlA是根据一些实施例构造的掩模的顶视图。
[0042] 图IlB是与图IlA的掩模相关的处于灰度级的曝光能量分布的示意图。
[0043] 图IlC是与图IlA的掩模相关的沿着X方向的图中的曝光能量分布的示意图。
[0044] 图IlD是与图IlA的掩模相关的沿着Y方向的图中的曝光能量分布的示意图。
[0045] 图12A和12B示出来自根据一些实施例构造的掩模的数值孔径和衍射光的示意 图。
[0046] 图13是根据一些实施例构造的用于掩模制造的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047] 为了实施本发明的不同特征，以下公开内容提供了许多不同的实施例或示例。以 下描述部件和布置的特定示例以简化本发明。当然这些仅仅是示例并不打算限定。例如， 以下描述中第一部件形成在第二部件上方或上可包括其中第一和第二部件以直接接触的 方式形成的实施例，并且也可包括其中额外的部件形成到第一和第二部件之间，使得第一 和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参照数字和/或字母。 该重复是为了简明和清楚的目的，而且其本身没有规定所述各种实施例和/或结构之间的 关系。
[0048] 另外，可以在本文中使用诸如"下面"、"在…之下"、"下部"、"在…之上"、"上部"等 的空间相对位置术语以便于说明书描述附图中示出的一个元件或部件与另一个（一些）元 件或部件的关系。除了图中示出的方位之外，空间相对位置术语意图涵盖器件在使用或操 作中的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，描述为在其它器件或部件"之下"或"下面" 的元件则可以定位为在其它元件或部件"之上"。因此，示例性术语"在…之下"可以涵盖之 上和之下两种方位。装置可以以其它方位定向（旋转90度或处于其它方位）并且本文使 用的空间相对描述符可以相应地以同样的方式解释。
[0049] 图1是方法10的流