专利名称：标线及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种标线(reticle)，以及更具体地涉及一种标线及其制 造方法。可以通过提高膝光设备的分辨率利用介质之间折射率差形成 标线中的微图案(Micro pattern)。
背景技术：
在半导体器件的制造中，使用光刻技术在半导体衬底上形成图案。 在此光刻工艺中，光掩模图案利用缩小投影啄光设备(reduction projection exposure apparatus)转移为沉积在半导体衬底上的光敏树月旨 相，从而显影并得到所需光敏树脂图案。光掩^l:用于投影瀑光的负型板(negative plate)。光掩模通过如下 方式形成在透明衬底上沉积光屏蔽层，并随后除去部分光屏蔽层以形 成透射区和光屏蔽区。也就是j兌投影膝光i殳备的缩小比例(光掩模上的图 案尺寸相对于所形成影像的尺寸)不是1:1。缩小投影膝光的负型板具体地 被称之为"标线"。图l是传统标线的截面图。参照
图1，传统标线100包括以规则的间隔在石英衬底110下图案 化的铬(Cr)层图案120、框架(frame) 130，防止光刻工艺中附着外来物 质的保护层(pellicle) 140，以及石英衬底110和保护层140之间的空气 层150。Cr层图案120由可以完全屏蔽光的Cr制成。其中形成Cr层图案 120的部分变为光屏蔽区A。在Cr层图案120之间只包括石英衬底110 的部分变成光可以穿过的透射区B。空气层150形成在透射区B和保护 层140之间，并且使空气作为介质使用。图2是描述穿过所述传统标线的光的传播路径以及数值孔径(NA)的 示意图。
参考图2在下文中描述穿过具有半间距(p)的标线200的光的路径。
以入射角《入射到石英衬底210上的光260从折射率为1.5的石英衬 底210和折射率为1的空气层250之间的边界表面以角度《在透射区B 内。此时光260从具有高折射率的石英衬底210运动到具有低折射率的 空气层250。因此根据斯涅耳(Snell)定律折射角《变得大于入射角《。
此后，折射光260穿过保护层240并随后聚焦于透镜270。透镜270 放置在标线200之下并且具有特定值的NA。
近年来，半导体产品一直趋于小型化和高度集成。因此，需要提高 啄光工艺中的分辨极限(本文中称之为"分辨率，，)的工艺和方法。其中已经 提出了一种通过降低标线本身中Cr层图案的尺寸来减少标线的半间距的 方法。
图3是描述穿过另一个传统标线的光的路径以及NA的示意图。 参考图3在下文中描述穿过由于Cr层图案320变小因而具有较小半
间距pl的标线300的光的路径。
以入射角(未示出)入射到石英衬底310上的光360从折射率为l.5的
石英衬底310和折射率为1的空气层350之间的边界表面以角度^在透
射区B内折射。
此时，光360从具有高折射率的石英衬底310运动到具有低折射率 的空气层350，因此根据斯涅耳定律折射角《,变得大于入射角。
此后，折射光360穿过保护层340并随后聚焦在放置于标线300之 下并且具有特定值NA的透镜370上。但是一些折射光360没有聚焦在透 镜370上，并因此而辐射到外界。附图标记230和330表示框架，A表 示其中屏蔽光的光屏蔽区。
如果按现有技术，标线300的铬层图案320变小并且半间距pl也变 小以形成微图案，则按照下列方程1,穿过采用空气层350作为介质的 标线300的结构中Cr层图案320之间的光360的游4圣之间差异导致更大 的折射 其中0示折射角，义是光源的波长，和p是标线的半间距。因此，在釆用相同的NA的情况下，如果标线的半间距如图3所示 变小，则折射角增大。因此，由于图案化所需的+1级光不会聚焦在逶镜 上，所以存在不能在晶片上产生微图案的问题。有鉴于此，必须开发和购买新的和昂贵的曝光设备来形成超出现有 膝光设M辨率的微图案。发明内容本发明提供了一种标线及其制造方法，其中微图案可以通过改善膝 光设备的分辨率，在半导体器件的膝光工艺中利用介质之间的折射率差 形成，尽管在使用现有的NA时半间距降低。在一个实施方案中，标线包括形成在透明衬底上的介质层(medium layer)，介质层上彼此之间以预定间隔隔开的铬层图案，和形成的框架 以;si保护层，用来包围由^h质层、透明结构和铬层图案形成的所得结构。在另一个实施方案中，制造标线的方法包括如下步碟在透明衬底 上形成介质层，在介质层上形成铬层，图案化该铬层，从而形成彼此之 间以预定间隔隔开的铬层图案，并连接框架和保护层以包围所得结构。附困说明图l;l传统标线的截面图。图2是描述穿过图1的传统标线的光的路径和数值孔径的示意图。 图3是描述穿过另一个传统标线的光的路径和数值孔径的示意图。 图4A到4F^I:描述按照本发明的一个实施方案制造标线的方法的截 面图。图5是描述按照本发明的一个实施方案穿过标线的光的游农和数值 孔径的示意图。
具体实施方式
参照附图描述根据本申请的具体实施方案。
参照图4A,介质层420形成在透明衬底410上。透明衬底410可以 采用具有高透射率并具有低偏差的石英制成，所述偏差由其本身重量尺 寸的变化而引起的弯曲或热膨胀导致。所述石英的折射率为1.5。
介质层420采用能够传输光的材料制成。介质层420可以采用折射 率高于透明村底410的折射率的材料制成，以利用介质之间的折射率差 异导致的斯涅耳定律。介质层420优选采用折射率1.5或更高的材料制成。
优选介质层420可以采用透明成分的基于玻璃的材料或基于聚合物 的材料制成，以使光的波长变化最小化。
基于玻璃的材料优选采用选自下列之一的材料形成钠钙玻璃、 硼硅酸盐玻璃、无M璃等。
基于聚合物的材料优选采用选自下列之一的材料形成聚碳酸酯、 聚丙烯酸酯、聚醚砜等。
介质层420的高度可以根据光的折射角并考虑介质的折射率来决定。
介质层420可以通过旋涂法形成。
或者，可以在于透明衬底410上形成介质层420之前进一步进行清 洁处理以增加透明衬底410和介质层420之间的界面粘附力。
参照图4B,铬层430形成在介质层420上。铬层430由能够完全屏 蔽光的铬(Cr)制成，并且可以通过物理气相沉积(PVD)形成，例如通过賊 射法。
参照图4C,将对光的照射敏感的光刻胶PR涂布到铬层430上，以 形成光刻胶膜440。光刻皿440可以用旋涂法形成。
参照图4D，采用先前设计好的掩模(未示出)通过膝光和显影处理将 光刻胶膜图案440a形成在光刻胶膜440上。用于图案化的光的波长为248 nm或更少。
参照图4E,采用光刻胶膜图案440a作为掩模将铬层430图案化，由 此在介质层420上形成彼此之间以特定间隔隔开的铬层图案430a。然后 除去光刻胶膜图案440a。
参照图4F,连接框架450和保护层460以使它们包围所得结构，从 而形成标线400。保护层460用于防止在光刻处理期间附着外来物质。介
质层420、框架450和保护层460之间的空的空间用空气填充以形成空气 层470,从而使空气用作介质。由此完成标线400。在标线400中，形成有铬层图案430a的部分成为光屏蔽区A。包括 透明衬底410和位于铬层图案430a之间的介质层420的部分成为光可以 通过的透射区B。如上所述，根据本发明，折射率为1.5或更高的介质层420形成在透 明衬底410和铬层图案430a之间，由此形成标线400。因此，在标线400 中，光的入射角和折射角之间适用斯涅耳定律，所述光穿过折射率不同 的两种介质的边界表面折射率n,为1.5透明衬底410和折射率112为1.5 或更高的^h质层420。此外，在标线400中，在光的入射角和折射角之间适用斯涅耳定律， 所述光穿过折射率不同的两种介质的边界表面折射率112为1.5或更高 的介质层420和折射率n3为1的空气层470。在如下方程2中表示方程2<formula>formula see original document page 8</formula>(2)其中q是透明衬底410的折射率，"2是介质层420的折射率，"3是空 470的折射率，《是光在透明衬底410内的入射角，《是透明衬底 410的光的折射角或光在介质层420中的入射角，以及《是介质层420的 光的折射角。因此，以入射角《入射到透明衬底410上的光从具有不同折射率的 透明衬底410和介质层420的边界表面上折射。由于光从折射率低的透 明衬底410运动到折射率高的介质层420，因此按照斯涅耳定律折射角《 变得小于入射角《。透明衬底410的光的折射角《等于iL^介质层420中的入射角《。因 此，以入射角《入射到介质层420上的光从具有不同折射率的介质层420
和空气层470的边界表面上折射。此时，由于光从折射率高的介质层420 运动到折射率低的空气层470，因此按照斯涅耳定律折射角《变得大于入 射角A。
但是在本发明中，折射率高的介质层420形成在透明衬底410和空 气层470之间。介质层420使得入射到透明衬底410上的光的折射角降 低。因此，穿过铬层图案420的光的折射角《可以相对于现有技术有最大 可能程度的降低。此外，从标线发射的图案化所必需的有效的+1级光可 以最大可能的程度聚焦于透镜。
上述构造的标线用于在半导体器件制造方法的膝光处理中形成实际 图案，并且可以用于二级和相位移4^模。
图5是描述按照本发明的一个实施方案穿过标线的光的传播路径和 NA的示意图。
按照本发明另一个实施方案穿过标线500的光的路径在下文中参考 图5进行描述。
以入射角《入射到透明衬底510上的光570从具有不同折射率的透明 衬底510和介质层520的边界表面上以角度《折射。由于光570从折射率 低的透明衬底510运动到折射率高的介质层520,因此按照斯涅耳定律折 射角《变得小于入射角《。
此后，以与透明衬底510的折射角《相同的入射角《入射到介质层 520上的光570从具有不同折射率的介质层520和空气层560的边界表面 上以角度^折射。由于光570从折射率高的介质层520运动到折射率低的 空气层560,因此按照斯涅耳定律折射角《变得大于入射角《。
此后，以折射角《穿过空气层560的光570穿过保护层550并随后聚 焦在具有特定NA的透镜580上。
但是如上所迷，入射到透明衬底510上的光570的折射角《通过介质 层520而降低,并且最大程度地降低了已经穿过透射区B内的空气层560 和穿过M层图案530之间的光的折射角&。因此，从标线500中输出并 且图案化需要的有效的+1级光570可以最大程度地聚焦在透镜580上。 在图5中，附图标记540表示框架，和A表示光屏蔽区。如上所述，在根据本发明的一个实施方案的标线500中，对图案化 而言是必需的有效的+1级光570可以最大程度地聚焦在透镜580上。因 此，尽管在使用具有已知NA的透镜时标线的半间距减少了，但是可以 进一步提高曝光设备的分辨率，并且进一步可以形成微图案。如上所述，根据本发明，通过在透明衬底和铬层图案之间形成折射 率高于透明衬底的介质层来制造标线。穿过透明衬底的光的折射角可以 通过介质层而最大程度地降低。这样降低了已经穿过铬层图案的光的折 射角。因此，从标线中输出并且图案化所需的有效的+1级光可以最大程 度地聚焦在透镜上。此外，已经穿过铬层图案之间的光的折射角通过介质层而降低。因 此，尽管在使用具有已知NA的透镜时标线的半间距减少了，但是可以 进一步提高膝光设备的分辨率，并且进一步可以形成微图案。此外，根据本发明，微图案可以使用现有的膝光设备形成。因此可 以节约投M"设备的成本。本发明上述实施方案是例证性的而非限制，可以有各种替代方案和 等同方案。鉴于本申请的公开，添加、删除、或改动方案是显而易见 的，并且落入所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种标线，包含形成在透明衬底上的介质层；在所述介质层上彼此之间以预定间隔隔开的铬层图案；和形成的框架和保护层，以包围由所述介质层、所述透明结构和所述铬层图案形成的结构。
2. 权利要求l的标线，其中所述介质层包含能够传输光的材料。
3. 权利要求l的标线，其中所述介质层的折射率高于所述透明衬 底的折射率。
4. 权利要求3的标线，其中所述介质层包含基于玻璃的材料和基 于聚合物的材料之一。
5. 权利要求4的标线，其中所述介质层包含基于玻璃的材料，所 ^于玻璃的材^H^自钠钾玻璃、硼硅酸盐玻璃、和无碱玻璃。
6. 权利要求4的标线，其中所述介质层包含基于聚合物的材料， 所纽于聚合物的材躺自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
7. 权利要求4的标线，其中所述介质层的折射率高于空气的折射率。
8. —种制造标线的方法，包括如下步骤 在透明衬底上形成介质层； 在所述介质层上形成铬层；围案化所述铬层，从而形成彼此之间以预定间隔隔开的 铬层图案；和连接框架和保护层，以包围所得结构。
9. 权利要求8的方法，其中所述介质层包含能够传输光的材料。
10. 权利要求8的方法，其中所述介质层的折射率高于所述透明 衬底的折射率。
11. 权利要求9的方法，其中所述介质层包含基于玻璃的材料和 基于聚合物的材料之一。
12. 权利要求ll的方法，其中所述介质层包含基于玻璃的材料， 所逸基于玻璃的材料选自钠钙玻璃、硼珪酸盐玻璃、和无碱玻璃。
13. 权利要求ll的方法，其中所迷介质层包舍基子聚合物的材料， 所述基于聚合物的材料选自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
14. 权利要求8的方法，其中所述介质层的折射率高于空气的折射率。
15. 权利要求8的方法，还包括在形成介质层的步骤之前进行清 洁处理的步骤。
16. 权利要求10的方法，其中所述介质层包含基于玻璃的材料和 基于聚合物的材料之一。
17.权利要求16的方法，其中所述介质层包含基于玻璃的材料， 所逸基于玻璃的材料选自钠钙玻璃、硼珪酸盐玻璃、和无碱玻璃。
18.权利要求16的方法，其中所述介质层包含基于聚合物的材料， 所逸基于聚合物的材料选自聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚醚砜。
全文摘要
公开了标线及其制造方法。标线包括形成在透明衬底上的介质层、在介质层上彼此之间以预定间隔隔开的铬层图案和形成的框架和保护层，以包围所得的结构。制造标线的方法包括如下步骤在透明衬底上形成介质层；在介质层上形成铬层；图案化铬层，从而形成彼此之间以预定间隔隔开的铬层图案；和连接框架和保护层，以包围所得结构。提高了分辨率以及从标线输出的光的聚焦度。
文档编号G03F1/08GK101154030SQ20071000070
公开日2008年4月2日 申请日期2007年1月10日 优先权日2006年9月29日
发明者崔铁赞 申请人:海力士半导体有限公司