专利名称：器件制造方法、掩模和器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造器件的方法、在该方法中使用的掩模以及使用该方法制造的器件。
背景技术：
光刻装置是将期望的图案施加到基底上通常是基底靶部上的一种装置。光刻装置例如可以用于集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图部件或者可称为掩模或中间掩模版，它可用于产生形成在IC的一个单独层上的电路图案。该图案可以被转印到基底(例如硅晶片)的靶部上(例如包括一部分，一个或者多个管芯)。通常这种图案的转印是通过成像在涂敷于基底的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般地，单一的基底将包含被相继构图的相邻靶部的网格。已知的光刻装置包括所谓的步进器，它通过将整个图案一次曝光到靶部上而辐射每一靶部，已知的光刻装置还包括所谓的扫描器，它通过在辐射光束下沿给定的方向(“扫描”方向)扫描所述图案，并且同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部。还可以通过将图案压印到基底上把图案从构图部件转印到基底上。
在CCD和CMOS图像传感器的制造过程中，滤色镜可应用于图像传感器的表面，使得每个检测象素被滤色镜覆盖。大部分应用使用红色、绿色和蓝色滤色镜，一些应用还使用青色、品红色、绿色和黄色滤色镜。这样，CCD或CMOS图像传感器的制造中的最后阶段之一包括在基底上施加彩色辐射敏感材料(抗蚀剂)层，然后辐照该辐射敏感材料(彩色抗蚀剂通常是负性抗蚀剂)，使得在随后抗蚀剂的显影期间，该特定彩色所需的滤色镜可在期望的象素上保持在适当的位置。通常首先使用绿色或红色抗蚀剂，随后使用绿色或红色中的另一种抗蚀剂，最后使用蓝色抗蚀剂，以便形成如图6所示的象素网格，其中蓝色(B)、红色(R)和绿色(G)滤色镜以规则的图案布置在象素上。
发明内容
期望的是提供一种方法，其中可以在在CCD和CMOS图像传感器上形成滤色镜的最后制造步骤中改进基底相对掩模的对准精度。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括将带图案的辐射光束投影到覆盖有彩色辐射敏感材料的第一层的基底上，所述带图案的光束图案包括用于在产品管芯区域中形成器件特征的图案和用于在其它区域中形成对准标记特征的图案。
根据本发明的一个方面，提供一种在所述方法中使用的掩模，包括用于给辐射投影光束赋予在基底的一个或多个管芯上形成滤色镜时有用的图案的构图结构以及用于给所述辐射投影光束赋予在所述管芯外部的区域中形成对准标记时有用的图案的构图结构。
根据本发明的一个方面，提供一种按照包括所述对准标记的特征的方法制造的器件。
现在仅仅通过实例的方式，参考随附的示意图描述本发明的各个实施例，其中相应的参考标记表示相应的部件，其中图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置；图2以截面的形式示出了其中第一彩色辐射敏感材料被辐照的制造步骤；图3示出了辐照之后图2中的基底；图4示出了显影之后图3中的基底；图5a是示出了应用第二层彩色辐射敏感材料之后图4中的基底；和图5b示出了可替换地应用第二层彩色辐射敏感材料之后图4中的基底；图6以平面的形式示出了CCD或CMOS图像传感器；以及图7以平面的形式显示了具有多个所述管芯和划线的整个基底W。
具体实施例方式
图1示意性地表示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括照明系统(照明器)IL，其配置成调节辐射光束B(例如UV辐射或EUV辐射)。
支撑结构(例如掩模台)MT，其配置成支撑构图部件(例如掩模)MA，并与配置成依照某些参数精确定位该构图部件的第一定位装置PM连接。
基底台(例如晶片台)WT，其构造成保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W，并与配置成依照某些参数精确定位该基底的第二定位装置PW连接。
投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其配置成将由构图部件MA赋予给辐射光束B的图案投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。
照明系统可以包括各种类型的光学部件，例如包括用于引导、整形或者控制辐射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件，或者其任意组合。
支撑结构可以支撑即承受构图部件的重量。它可以一种方式保持构图部件，该方式取决于构图部件的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如构图部件是否保持在真空环境中。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来保持构图部件。掩模支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。支撑结构可以确保构图部件例如相对于投影系统位于期望的位置。这里任何术语“中间掩模版”或者“掩模”的使用可以认为与更普通的术语“构图部件”同义。
这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为能够给辐射光束在其截面赋予图案从而在基底的靶部中形成图案的任何装置。应该注意，赋予给辐射光束的图案可以不与基底靶部中的期望图案精确一致，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般地，赋予给辐射光束的图案与在靶部中形成的器件如集成电路的特殊功能层相对应。
构图部件可以是透射型的或者反射型的。构图部件的实例包括掩模，可编程反射镜阵列，以及可编程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个实例采用微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地倾斜，从而沿不同的方向反射入射的辐射光束。倾斜的反射镜可以在由反射镜矩阵反射的辐射光束中赋予图案。
这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射光学系统，反射光学系统、反折射光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和静电光学系统，或其任何组合，只要适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸没液体的使用或真空的使用。这里任何术语“投影透镜”的使用可以认为与更普通的术语“投影系统”同义。
如这里所指出的，该装置是透射型(例如采用透射掩模)。或者，该装置可以是反射型(例如采用上面提到的可编程反射镜阵列，或采用反射掩模)。
光刻装置可以具有两个(双工作台)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多工作台式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台或支座上进行准备步骤，而一个或者多个其它台或支座用于曝光。
光刻装置还可以是这样一种类型，其中至少部分基底由具有相对高的折射率的液体如水覆盖，从而填充投影系统和基底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如应用于掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域中是公知的，其用于增大投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”不表示结构如基底必须浸没在液体中，而是表示液体在曝光期间位于投影系统和基底之间。
参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源构成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送系统BD从源SO传输到照明器IL，所述光束输送系统包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照明器IL，如果需要连同光束输送系统BD一起可以称作辐射系统。
照明器IL可以包括调节装置AD，其用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节照明器光瞳平面上强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可以包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射光束，从而使该光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。
辐射光束B入射到保持在支撑结构(如掩模台MT)上的构图部件(如掩模MA)上，并由构图部件进行构图。横向穿过掩模MA后，辐射光束B通过投影系统PS，该投影系统将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器)的辅助下，可以精确地移动基底台WT，从而例如在辐射光束B的光路中定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)来使掩模MA相对于辐射光束B的光路精确定位。一般地，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现掩模台MT的移动，所述长行程模块和短行程模块构成第一定位装置PM的一部分。类似地，利用长行程模块和短行程模块也可以实现基底台WT的移动，其中长行程模块和短行程模块构成第二定位装置PW的一部分。在步进器的情况下(与扫描装置相对)，掩模台MT可以只与短行程致动装置连接，或者固定。可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2对准掩模MA与基底W。尽管如所示出的基底对准标记占据了指定的靶部，但是它们也可以设置在各个靶部(这些标记是公知的划线对准标记)之间的空间中。类似地，在其中在掩膜MA上提供了超过一个管芯的情况下，可以在各个管芯之间设置掩膜对准标记。
所示的装置可以按照下面模式中的至少一种使用1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动基底台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C时，同步扫描掩模台MT和基底台WT(即单次动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。
3.在其他模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C上时，掩模台MT基本保持不动地支撑可编程构图部件，同时移动或扫描基底台WT。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在每次移动基底台WT之后，或者在扫描期间两个相继的辐射脉冲之间根据需要更新可编程构图部件。这种操作模式可以容易地应用于采用可编程构图部件的无掩模光刻中，所述可编程构图部件例如是上面提到的可编程反射镜阵列型。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的使用模式。
图2示出了其上形成有CCD或CMOS图像传感器的基底W。金属氧化物层1已经淀积在基底上，该金属氧化物层上具有通常是氧化物的第一钝化层2。在第一钝化层上面淀积有通常是SiON的第二钝化层3。基底已经被按照常规地处理过(未示出的器件图案已经在基底和金属氧化物层之间形成)，并且在淀积于基底W上或蚀刻到基底W中或以正常方式蚀刻到器件的后续层中的对准标记上进行了对准。
然后在第一层中施加彩色辐射敏感材料10。由于对准传感器可以穿透绿色或红色的第一彩色辐射敏感材料10，因此典型地该第一层彩色辐射敏感材料选择成红色或绿色，并在原始的对准标记上对准基底W。
但是，利用目前在光刻装置中使用的对准传感器，难以通过蓝色(或青色)抗蚀剂精确地对准基底，因为现有技术状态的对准传感器使用以红色激光为基础的对准系统。其它类似的宽带应用可增大在一定波长范围中检测到一些信号的概率，该信号可能导致对准失败。
为了在第一层彩色辐射敏感材料10的成像期间或在后一层或多层彩色辐射敏感材料的成像期间减小上述难题，对带图案的辐射光束PB进行构图以便仅仅照亮彩色辐射敏感材料10的某些区域，还对该辐射光束进行构图以便照亮管芯40的区域和布置在管芯之间的划线50的区域。这样，带图案的辐射光束PB具有区域80，其构图成用于在产品管芯40的区域中形成器件特征(即滤色镜)，还具有区域90，其构图成用于特别是在划线50中形成对准标记的特征。
图7以平面的方式示出了基底W，其中示出了多个管芯40。每个管芯在光刻处理的结尾形成一个器件(例如CCD或CMOS图像传感器)。在管芯40之间保留空间使得沿区域中已知为划线50的线70切割基底W。通过这种方式可以形成单个的器件40。正如很明显的，划线50的区域是在器件中不使用的多余空间，并且仅仅是提供来用于管芯40的分离，从而切割管芯形成产品器件，而不损坏管芯。这样，该空间有时用于测试结构，但是还存在目前未使用的区域，因此可以在本发明中“自由”使用。
图6示出了在RGB、CMOS或CCD图像传感器中使用的典型图案。示出的两个相邻的管芯40在划线区域50中具有对准标记101。本发明可应用于其它类型的图案，其它类型的标记以及其它颜色如青色、品红色、绿色和黄色。因此，假定在图2中示出的第一层彩色辐射敏感材料10是红色，就可以认为沿图6所示的第二行象素取剖面，使得红色象素的正方形区域示出于其中需要红色滤色镜的区域中，还示出了对准标记101的特征。这是使用负性抗蚀剂的情况，很明显地如果使用了正性抗蚀剂，示出了一些区域，这些区域不需要具有向其应用的红色滤色镜或对准标记特征。
在图2中，可以看到示出的第一辐射敏感材料10的区域在基底W的划线50的区域中还具有图案90。该图案90用于形成对准标记101的特征，所述特征形成在划线区域50中，和限定在由同一材料构成的彩色辐射敏感抗蚀剂10中，并且以和滤色镜的材料相同的方式进行处理。
图3显示了由投影PB照明之后的情况，其中以剖面线110示出的器件40的区域表示被辐照的彩色辐射敏感材料的区域，划线50中的剖面线区域100也表示被辐照的区域。假定第一辐射敏感材料10是负性抗蚀剂，在显影之后会出现如图4所示的情况，其中滤色镜110的区域保持突出到第二钝化层3上方，并且还会在划线区域50中出现显影的辐射敏感材料的突出区域100。在突出100和突出110之间存在凹座120。
正如所理解的，如果按照图6所示的图案在图4的基底W上进行显影，那么突出110在平面中将是正方形的形式。该突出100仅仅是示意性的，平面中的图案可能看起来与图6中的对准标记101有些相似。划线区域中的图案具有对准标记，并且可以包括用于水平对准和垂直对准的特征，也就是具有彼此正交用于在二维上对准的特征。它可以是在划线区域中沿x方向延伸的特征用于一个方向的对准，而在划线区域中沿y方向延伸的特征用于另一个方向的对准。
图5a显示了第一实施例，其中在第一彩色辐射敏感材料110显影之后将第二辐射敏感材料20应用于基底W上。第二辐射敏感材料20具有与第一辐射敏感材料10不同的颜色。在图5a的实施例中，可以使用低粘性的第二辐射敏感材料。在该实施例中，辐射敏感材料可流入如图5中所示在第一辐射敏感材料的突出100、110之间形成的间隙120中。固化的第一辐射敏感材料的成像对准特征突出100和未曝光且未显影的第二辐射敏感材料20的成像对准特征突出之间的反射率差可为对准系统提供“对比度”以便检测对准标记100、101。
图5b中示出了第二实施例，其中第二辐射敏感材料具有相对高的粘性，可以看到在这种情况下第二辐射敏感材料20将在第一抗蚀剂的突出100、110上堆积，使得第二层辐射敏感材料依循剩余第一辐射敏感材料的突出的图案。在这种情况下对准标记的对比度由第一辐射敏感材料的突出100的位置处的第二辐射敏感材料的陡度变化提供。
通过这种方式，可以透过彩色抗蚀剂一次就对准基底(在这种情况下用于第一彩色抗蚀剂曝光之前的对准)。通过选择将要小心使用的第一彩色抗蚀剂(也就是通过该彩色抗蚀剂可以非常容易地对常规的对准标记成像)，可以使透过彩色抗蚀剂对准的任何难题变小。随后在抗蚀剂10中的对准标记101上进行对准。
对准标记100将在包括所有随后的彩色辐射敏感材料的处理期间仍然保留，并且不需要在对随后的彩色辐射敏感材料的成像期间增加其它对准特征，尽管如果期望可以这样实施。此外，上面已经就在彩色辐射敏感材料10中形成特征作了描述，所述彩色辐射敏感材料是首先施加在基底W上的。然而，也可以不必是这种情况，该特征可以进一步沿着处理路径在其它颜色的辐射敏感材料中形成。例如，红色辐射敏感材料可以正常的方式进行处理，而在对绿色辐射敏感材料的成像期间仅仅在划线区域50中形成对准标记。这是可能的，因为对于当前的对准系统来说红色和绿色抗蚀剂不会产生特殊的问题，此时蓝色和青色抗蚀剂会给成像穿过对准系统带来困难。然而，对于其它的对准系统不同颜色的抗蚀剂会产生多个问题，当在抗蚀剂中第一次形成对准标记时，可以相应地选择布置抗蚀剂的顺序。
在基底的处理完成之后，划线区域50中的对准标记就出现了，并且当将这些对准标记从基底W切除时它们可以出现在器件的边缘。因此，可以说无论如何都可以使用只根据器件的上述方法来制造一种器件。
正如所理解的，用于给划线区域50中的器件40和对准标记构图的掩模与之前的掩模不同，其区别在于之前的掩模不具有构图结构，该构图结构用于给辐射投影光束赋予在管芯外部的区域中形成对准标记所使用的图案。之前已经在较低的水平使用了用于形成对准标记的构图结构，并且这种掩模不适合于成像彩色抗蚀剂，以便形成图像传感器的滤色镜。
尽管在本申请中可以具体参考使用该光刻装置制造IC，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域技术人员应该理解，在这种可替换的用途范围中，这里任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或“靶部”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加于基底上并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或检验工具中对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里的公开可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多次处理，因此这里所用的术语基底也可以指已经包含多个已处理的层的基底。
尽管在上面可以具体参考在本申请的光学光刻法中使用本发明的实施例，但是应该理解本发明可以用于其它应用，例如压印光刻法，在本申请允许的地方，本发明不限于光学光刻法。在压印光刻法中，构图部件中的外形限定了在基底上形成的图案。构图部件的外形还可以挤压到施加于基底上的抗蚀剂层中，并在基底上通过施加电磁辐射、热、压力或上述方式的组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，可以将构图部件从抗蚀剂中移出而在其中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有大约365，355、248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
本申请使用的术语“透镜”可以表示任何一个各种类型的光学部件或其组合，包括折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件和静电光学部件。
尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解可以不同于所描述的实施本发明。例如，本发明可以采取计算机程序的形式，该计算机程序包含一个或多个序列的描述了上面所公开的方法的机器可读指令，或者包含其中存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。
上面的描述是为了说明，而不是限制。因此，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面描述的权利要求的范围的条件下，可以对所描述的发明进行各种修改。
权利要求
1.一种器件制造方法，包括将带图案的辐射光束投影到覆盖有彩色辐射敏感材料的第一层的基底上，所述带图案的光束图案包括用于在产品管芯区域中形成器件特征的图案和用于在其它区域中形成对准标记特征的图案。
2.如权利要求1所述的方法，还包括显影所述辐射敏感材料，使得保留被辐照的第一材料区域，而去除未被辐照的第一材料区域，或者相反，以及包括施加第二辐射敏感材料，其中所述第二辐射敏感材料层具有与所述第一辐射敏感材料的颜色不同的颜色。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二辐射敏感材料的颜色是蓝色或青色。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述对准标记包括大体上正交定向的特征，其用于在两个正交方向的对准。
5.如权利要求1所述的方法，其中在显影和施加第二辐射敏感材料之后，由于高度的阶跃变化，所述对准标记包括具有对比度的图案。
6.如权利要求1所述的方法，其中在显影和施加第二辐射敏感材料之后，由于在第一辐射敏感材料显影的标记区域和第二辐射敏感材料显影的标记区域之间的反射率变化，所述对准标记包括具有对比度的图案。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一辐射敏感材料的颜色是绿色或红色或品红色或黄色。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述其它区域是基底的划线区域。
9.如权利要求1所述的方法，其中显影的辐射敏感材料形成所述器件的一部分。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述器件是CMOS或CCD器件。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述器件特征是滤色镜。
12.如权利要求1所述的方法，还包括使用所述对准标记的所述特征对准光刻投影装置中的所述基底。
13.一种按照权利要求1的方法制造的、包括所述对准标记的特征的器件。
14.一种在权利要求1的方法中使用的掩模，包括用于给辐射投影光束赋予在基底的一个或多个管芯上形成滤色镜时有用的图案的构图结构以及用于给所述辐射投影光束赋予在所述管芯外部的区域中形成对准标记时有用的图案的构图结构。
全文摘要
一种在制造CCD或CMOS图像传感器中使用的方法，其中覆盖有彩色辐射敏感材料层的基底具有投影到其上的带图案辐射光束。该带图案的辐射图案包括用于在产品管芯区域中形成器件特征的图案和用于在其它区域中形成对准标记特征的图案。这可以避免在位于彩色抗蚀剂下方的对准标记上对准的难题。
文档编号H01L21/00GK1932649SQ20061012575
公开日2007年3月21日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月30日
发明者H·J·L·梅根斯 申请人:Asml荷兰有限公司