半导体装置的制造方法与流程

本公开实施例涉及半导体制造技术，特别涉及使用光刻技术制造半导体装置的方法。

背景技术：

电子工业已经历对于更小且更快的电子装置的不断增加的需求，其同时能够支援更大量的越来越复杂且精密的功能。因此，在半导体工业上有持续制造低成本、高效能和低功耗的集成电路(integratedcircuits，ics)的趋势。到目前为止，通过缩减半导体集成电路尺寸(例如最小部件(feature)尺寸)，并且藉此改善生产效率及降低相关成本，这些目标大部分已经实现了。然而，这样的尺寸缩减也导致半导体制造过程的复杂性增加。因此，在半导体集成电路和装置上实现持续的进步需要在半导体制造过程和技术方面有类似的进展。

仅作为一个范例，半导体光刻(lithography)工艺可以使用光刻模板(templates)(例如光掩模(photomasks)或简单地称为掩模(masks))将图案光学地转移到基底上。举例来说，通过使辐射源的投影穿过介于中间的光掩模或标线片(倍缩光掩模)(reticle)到具有感光(photosensitive)材料(例如光致抗蚀剂(photoresist))涂层的基底上，可以实现这种工艺。通过这种光刻工艺的方式可图案化的最小部件尺寸受到投影的辐射源的波长限制。有鉴于此，已经引入使用极短波长的辐射，例如极紫外光(extremeultraviolet，euv)辐射源。所有的光刻工艺，随着图案缩小，都期望能够维持或甚至提高欲成像的元件图案之间的成像对比。虽然已经发展出提高成像对比的各种方法，但这些方法仍未在各方面皆适用。

技术实现要素：

根据一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含选择具有一波长的辐射的光刻光源，决定出在此波长具有介电函数的实数部分约为-1的组成，在掩模基底上形成一层的此组成，根据布局设计将此层图案化，以及使用此波长的辐射照射图案化的层，其中照射包含通过图案化的层吸收辐射的至少一部分，以及在半导体基底上成像一图案，此图案与布局设计有关且由图案化的层定义。

根据一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含在基底上方提供具有图案化的吸收层的光掩模，使用具有横向电(te)波和横向磁(tm)波混合的光束照射光掩模，其中照射包含在图案化的吸收层的侧壁上产生表面等离子体电磁极化子(spp)，使用表面等离子体电磁极化子抑制横向磁波，同时反射横向电波，以及使用横向电波对目标基底曝光。

根据一些实施例，提供光掩模。此光掩模包含基底，以及形成在基底上方的图案化吸收层，其中图案化吸收层具有介电函数的实数部分约为-1的组成，其中图案化吸收层定义出与半导体集成电路有关的图案。

附图说明

通过以下的详细描述配合所附附图，可以更加理解本公开实施例的内容。需强调的是，根据产业上的标准惯例，许多部件(feature)并未按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，各种部件的尺寸可能被任意地增加或减少。

图1是根据本公开实施例的一些观点，决定光刻元件的方法的实施例的流程图。

图2是根据本公开实施例的一些观点，经过处理的设计图案的示范实施例。

图3是根据本公开实施例的一些观点，光源分布图的示范实施例。

图4a是根据本公开实施例的一些观点，第一掩模的示范实施例；图4b是根据本公开实施例的一些观点，第二种掩模的示范实施例。

图5是在本公开实施例的一些观点中使用的光刻系统的示范实施例。

图6是根据本公开实施例的一些观点，传播模式的图形表示。

图7a、图7b和图7c是根据本公开实施例的一些观点，从实验的实施例中获得的数据的示范实施例。

图8是根据本公开实施例的一些观点，说明各种掩模种类的示范空中影像及其包含实施例的相关效能。

附图标记说明：

100～方法；

102、104、106、106a、106b、108、110、112～方框；

200～图案；

202～部件；

204～边到边间隙；

206～间距；

300～光源分布图；

400、400’～掩模；

402、516～基底；

403～背面涂层；

404～多层结构；

406～盖层；

408、414～吸收层；

410～抗反射涂层；

412～透明基底；

500～光刻系统；

502～辐射源；

504～辐射；

506～聚光透镜；

508～光掩模；

510～物镜；

512～绕射光学元件；

518～基底台；

702、702a、702b、704、704a、704b、706、708、710～线；

a、b～点；

t～厚度。

具体实施方式

以下内容提供了很多不同的实施例或范例，用于实施本公开实施例的不同部件。组件和配置的具体范例描述如下，以简化本公开实施例。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本公开实施例。举例来说，叙述中若提及第一部件形成于第二部件之上，可能包含第一和第二部件直接接触的实施例，也可能包含额外的部件形成于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，本公开实施例在不同范例中可重复使用参考数字及/或字母，此重复是为了简化和清楚的目的，并非指定所讨论的不同实施例及/或组态之间的关系。

再者，空间上相关的措辞，例如「在……之下」、「在……下方」、「下方的」、「在……上方」、「上方的」和其他类似的用语可用于此，以方便描述如图所示的一元件或部件与其他元件或部件之间的关系。此空间上相关的措辞意欲包含除附图描绘的方位外，使用或操作中的装置的不同方位。装置可以其他方向定位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关描述可依此做同样地解读。此外，在所有本公开实施例中，用语「掩模(mask)」、「光掩模(photomask)」和「标线片(reticle)」可以互换地用于提及光刻模板(lithographytemplate)，例如深紫外光(deepultraviolet，duv)掩模或极紫外光(extremeultraviolet，euv)掩模。类似地，用语「电容率(permittivity)」(例如相对电容率εr)、「介电常数(dielecticconstant)」和「介电函数(dielecticfunction)」也可以互换地使用。

虽然在此描述关于某些光刻波长的某些示范性的实施例，但本公开实施例不限于此。举例来说，可以使用任何光源，包含紫外光(ultraviolet，uv)源、深紫外光(duv)源、极紫外光(euv)源、x射线(x-ray)源及/或其他现在或以后开发的合适光源。可以肯定的是，辐射源可以替换地包含粒子源，例如电子束(electronbeam，e-beam)源、离子束源和等离子体源。应理解的是，在以上描述的辐射源中，每一个辐射源可以具有某些波长分布，而不是确切的单一波长。

如上所述，希望能提高光刻成像对比(imagecontrast)。在本公开的一些实施例中提供选择掩模材料及/或掩模材料的厚度，以提供改善的成像对比。在一些实施例中，通过在材料表面产生表面等离子体电磁极化子(surfaceplasmonicpolaritons，spp)效应来提供这种改善的观点，其可以阻挡入射辐射的一种极化(polarization)(例如对掩模上的那个位置)。(因为大部分成像的布局(layout)是由不规则的部件组成，光源通常放射出混合的极化(例如，横向电(transverseelectronic，te)波和横向磁(transversemagnetic，tm)波的极化)。通过在掩模材料的表面上的表面等离子体电磁极化子效应产生的波可以抑制这些极化中的至少一个。

举例来说，可以抑制存在于入射辐射中的横向磁(tm)波，同时将横向电(te)波保留并提供至目标基底。在一些实施例中，可以与曝光的图案有关将横向电波适当地定向(例如平行于部件的边缘)，这种抑制横向磁波和保留横向电波可以提高成像对比。也就是说，电场沿着想要的图案的边缘定向的横向电波，表现出比横向磁波更好的光刻效能。在这里的各种实施例中讨论通过掩模材料层实施的极化选择，包含选择掩模层的材料组成，以及更具体来说，选择在光刻工艺中使用的掩模层的材料的介电函数及/或掩模层的材料厚度。

表面等离子体电磁极化子(surfaceplasmonpolaritions，spp)是传播电磁波振荡(oscillations)，其可以在某些界面(例如金属表面与介电质/空气的界面)的表面上被激发。波包含在第一材料(例如金属)中的电荷运动以及在第一材料以外的第二材料(例如介电质/空气)中的电磁波。波可以在第一和第二材料的各自的介电函数的实数部分(realpart)具有变化的地方产生。一般来说，可以理解的是，表面等离子体电磁极化子的性质可以从马克士威方程式(maxwell’sequations)决定。本公开实施例包含提供方法和装置，其用于产生想要的表面等离子体电磁极化子波(波长)，并且继续使用这些产生的波来抑制入射辐射的某些极化。

极化(polarization)是应用于横向波的参数，其具体说明振荡的几何取向(geometricalorientation)。电磁波例如光是由总是垂直的耦合(coupled)振荡电场和磁场组成。可以将在自由空间/真空(freespace)或其他均质等向非衰减介质(homogeneousisotropicnon-attenuatingmedium)中传播的电磁波(例如光)描述为横向波，意思是平面波的电场向量和磁场向量在垂直于(或「横向」于)波传播方向的方向上；电场向量和磁场向量也相互垂直。因此，来自光刻光源的辐射(也称为光)可以具有极化的特征，其包含横向电(te)波和垂直于横向电波的横向磁(tm)波。

参照图1，其说明根据本公开实施例的一些观点，用于决定光刻元件的方法100，光刻元件在光刻工艺中用于将目标基底曝光。方法100包含选择掩模元件或掩模层，使得掩模层产生并应用表面等离子体电磁极化子(spp)来达到反射辐射的想要的极化。这些表面等离子体电磁极化子抑制波定向在某些向量(例如横向磁波)。因此，方法100可以在典型的掩模上方提供改善的成像对比，例如在空中影像(aerialimage)中显示。

方法100开始于方框102，在此决定及/或分析设计布局图案。设计布局图案可以是集成电路装置的一部分，举例来说，定义装置的一或多层，其中层将被成像在目标基底上。在一实施例中，设计布局图案包含以多边形形式表现想要的图案的数据。设计布局图案可以定义各种装置部件，举例来说，例如栅极部件、互连(interconnect)部件、接触孔图案及/或其他合适的部件。

如图2所示，提供将成像在目标基底(例如半导体基底或晶圆)上的示范图案。在一些实施例中，示范图案200可以称为布局图案。此布局可以与集成电路部件有关，举例来说，例如线路末端(line-end)部件。图案200包含多个部件202，其具有边到边(edge-to-edge，e2e)间隙204和间距(pitch，p)206。在一些实施例中，边到边间隙204被认为是图案的「关键」参数(例如在图案200成像中维持保真度(fidelity)的更重要的观点)。

接着，方法100进行至方框104，在此决定及/或分析光刻工艺光源种类(包含从光源种类提供的辐射的极化和波长/频率)。应注意的是，方框104可以发生在方框102之前、之后或与方框102同时发生。可以由想要用来形成图案的光刻技术来决定光源种类，图案例如为方框102的图案。如上所述，光源种类可以是提供适合光刻的波长的光源。光源种类可以是紫外光(uv)源、深紫外光(duv)源、极紫外光(euv)源、x射线源、电子束(e-beam)源、离子束源、等离子体源及/或其他合适的光源。

除了光源的中心波长之外，在方框104中也决定从光源而来的辐射的极化。在一实施例中，光源提供具有极化混合的辐射。在一些实施例中，极化的混合包含横向电和横向磁的极化。在另一实施例中，横向电和横向磁的混合大约是相等的部分。从光源提供的辐射的光瞳(pupil)形状(或定义在光源之后且在入射掩模之前)可以是圆形、环形(auunlar)、盘形、双极形(dipole)、似星形(quasar)及/或其他合适的形状。

如图3所示，提供示范性的光源分布图(sourcemap)300，其说明与来自光源种类的环形辐射源有关的分布图。光源分布图300包含指示电场方向的多个箭头。光源分布图300说明横向电和横向磁的极化的混合。光源分布图300可以说明对于环形光源的特定区段(sector)或部分(section)所提供的特定极化的区段极化，也称为区段极化，，且总体光源提供极化的混合。横向电波和横向磁波依据空间频率间隔(spatialfrequencyspace)而改变。

光源分布图300的点a说明横向电(te)的极化提供沿y轴定向的电场。光源分布图300的点b说明横向磁(tm)的极化提供沿x轴定向的电场。

如果图3的示范性的光源分布图300是用于将图2的图案200成像，则混合的横向电/横向磁(te/tm)束照射在图案上(例如设置在掩模上的图案200)。如此，横向磁的极化将会让成像对比降级，尤其是对于边到边间隙204。因此，方法100包含通过调整辐射的极化来减轻、降低及/或消除此降级的步骤。为了做到此步骤，希望产生垂直于关键部件的电场，关键部件例如为边到边间隙204。因此，在一些实施例中，为了将图案200成像，希望提供横向电的极化并抑制光源的横向磁的极化。

本公开实施例提供来自光源的辐射的极化的这种调整，其使用掩模本身来实施。(举例来说，在系统中不使用分开的或不同的光刻元件(例如图5所示))。在一实施例中，如方法100的方框106中所示，通过选择和决定掩模设计来调整极化，可以改变入射至/从掩模反射的辐射的极化。经由使用掩模的一层例如吸收层的一个决定的特性或多个特性，可以选择掩模设计来调整极化。因为表面等离子体电磁极化子(spp)的高效折射率(indexofrefraction)，可以抑制一种极化(例如横向磁)，只有当电场定向为垂直于层的侧壁时，才会在掩模材料表面(例如吸收层)上激发表面等离子体电磁极化子(spp)。可以理解的是，为了使用如本文讨论的表面等离子体电磁极化子层，掩模层(称为吸收层)实施极化调整，其具有至少一个表面暴露于入射辐射。在一些实施例中，露出的表面可以是或包含侧壁。在一些实施例中，露出的表面是顶面(例如与基底的水平面及/或顶面共平面(coplanar))。在一些实施例中，露出的表面是顶面和侧壁两者。

在一些实施例中，方框106包括方框106a，在此决定掩模设计的吸收材料的组成。为了决定组成，可能希望找到具有最强或相对较强的表面等离子体电磁极化子效应的适当材料。如上所述，此表面等离子体电磁极化子效应抑制或阻挡某个极化，例如横向磁波。

如以下的讨论，掩模层(例如吸收材料)的电容率(也称为介电函数或介电常数)取决于入射辐射频率(波长)。因此，重要的是考虑入射辐射以决定介电函数，其提供想要的表面等离子体电磁极化子产生。因此，方框106a包含提供用于掩模的吸收层材料，其提供合适的介电函数来提供想要的表面等离子体电磁极化子效应。因为材料对交替电场的回应具有复合(complex)电容率的特征，其采用关于电容率的实数部分和虚数部分(imaginarypart)进行描述可以理解。换句话说，ε(电容率)＝ε’+iε”，其中ε’是电容率的实数部分，其与介质内储存的能量有关；ε”是电容率的虚数部分，其与介质内能量的散逸(或损耗)有关；以及i是虚数部分。因此，在方框106a的实施例中提供实施掩模材料的介电函数的实数部分和虚数部分的考虑，以得到想要的电容率。

如图6所示，当介电函数的实数部分接近负一(-1)，也表示为re[εr]～-1时，发生最强的表面等离子体电磁极化子效应。在-1<re[εr]<0的范围内没有发现传播模式。因此，在如本文讨论的一些实施例中，希望吸收层的介电函数的实数部分约为-1。对于本公开实施例，在「约-1」中的用语「约」包含高于和低于-1的15％以内的那些值。希望介电函数的虚数部分可以尽可能小。应注意的是，图6可应用于横跨各种光源频率。换句话说，在极紫外光(euv)源、深紫外光(duv)源等的任何一者中，其希望在一些实施例中提供接近约-1的介电函数的实数部分。以下提供用于产生图6的模式的讨论。

材料的光学性质的基础模式是德汝德(drude)模式。(需要注意的是，也可以用其他模式，包含基于德汝德模式和从德汝德模式延伸的模式，并且可以用来决定材料的光学性质)。在一实施例中，可以由德汝德模式描述特定的吸收层材料的介电函数。对于一频率，德汝德模式可以通过与材料的电容率有关的以下表达式来表示：

其中ωp是等离子体频率，τ是散射频率，ω是频率。从这个模式可以看出，一个材料的介电常数或更精确的介电函数取决于施加的电场频率(例如电场强度)。

此外，传播常数可以由以下表达式提供：

其中εrm提供金属的相对电容率，εrd提供介电质的相对电容率，ω是频率，c是光在自由空间(真空)中的速度。通过解答出马克士威方程式(maxwell’sequations)的边界条件，可以得到如上式所示的表面等离子体电磁极化子波的传播常数。

因此，可以理解的是介电函数取决于辐射的频率。虽然在一些实施例中，对于入射辐射的特定波长(例如波长中心在193纳米(nanometers，nm)周围或深紫外光光刻)，希望介电函数具有接近-1的实数部分的，达到介电函数的此实数部分数值的方法及/或材料可以不同，其取决于来自在方框102中决定的光源的辐射频率。

在方框106a中决定用于吸收层的合适材料时，在一些实施例中，决定钯(palladium，pd)的介电材料。当使用具有波长中心在193nm周围的光源(例如紫外光(uv))时，可以决定钯作为吸收层的合适材料。在一些实施方式中，钯在193nm的波长下具有介电常数(函数)εr＝-1.107-i*1.866，其中i是虚数单位。

在方框106a中决定用于吸收层的合适材料时，在一些实施例中，决定镍(nickel，ni)的介电材料。当使用具有波长中心在193nm周围的光源(例如紫外光(uv))时，可以决定镍作为吸收层的合适材料。在一些实施方式中，镍在193nm的波长下具有介电函数εr＝-1.096-i*2.93，其中i是虚数单位。

在方框106a中决定用于吸收层的合适材料时，在一些实施例中，决定二氧化钛(tio2)的介电材料。当使用具有波长中心在193nm周围的光源(例如紫外光(uv))时，可以决定二氧化钛作为吸收层的合适材料。在一些实施方式中，二氧化钛在193nm的波长下具有介电函数εr＝-1.16-i*4.125，其中i是虚数单位。

在方框106a中决定用于吸收层的合适材料时，在一些实施例中，提供具有介电常数的实数部分接近-1的掺杂的半导体。在一实施例中，当使用具有波长中心在193nm周围的光源(例如紫外光(uv))时，可以决定掺杂的半导体作为吸收层的合适的材料。在一些实施例中，通过导入n型掺杂物来设计半导体组成，以提供掺杂的半导体。可以通过掺杂n型掺杂物来增加电子密度，以达到re[εr]～-1。这是因为材料的直流电导率(conductivity)σ0与电子密度(n)成正比。增加电子密度(n)可以有效地减少介电性质，如下式所示：

因此可以通过掺杂n型掺杂物来设计半导体的介电常数。可以通过使用以下的等式，有意地增加电子密度来设计任何半导体，以达到re[εr]～-1。

其中n是电子密度，ε0是真空中的电容率，εr是相对电容率，τ是散射频率，ω是频率，m是质量。可以适当地掺杂示范性的半导体材料，其包含但不限于硅(si)、硅锗(sige)和锑化铟(insb)。在一实施例中，锑化铟组成具有约4.3×10⁴⁸的电子密度的n型掺杂，以提供等离子体共振(resonance)。示范性的n型掺杂物包含磷(phosphorus)和砷(arsenic)。

因此，在一实施例中，方框106和方框106a包含决定掩模设计，通过选择掩模层－吸收层的组成来调整极化，选择的组成增加所产生的表面等离子体电磁极化子。在一些实施例中提供使用上述讨论的选择的观点来考虑材料的介电函数(例如提供接近-1的介电常数的实数部分)。

方框106还可以包含决定掩模设计，通过选择吸收材料的厚度来调整极化，如方框106b所示，使得掩模设计也有助于想要的极化调整。在一些实施例中，吸收材料的厚度可以用于引发及/或影响表面等离子体电磁极化子效应。如上所述，表面等离子体电磁极化子(spp)效应可以用于抑制横向磁(tm)波，同时保持横向电波。在一些实施例中，吸收层越薄，所产生的表面等离子体电磁极化子的波长越短。

在一实施例中，决定特定厚度的吸收层材料的绕射(diffraction)效率。在一些实施例中，想要抑制横向磁(tm)波，决定横向磁波的绕射效率已经充分衰减(或趋近于零)的厚度点并在掩模上实施。以下讨论的图7b、图7c的范例说明吸收材料的厚度为200nm提供抑制横向磁波。在一实施例中，在掩模上提供吸收材料的厚度约200nm。

在一些实施例中，在方框106中所示的决定掩模设计之后或与此同时，掩模工艺继续进行在方框108中的实施及/或应用光学邻近校正(opticalproximitycorrection，opc)部件。在一实施例中，光学邻近校正可以是基于法则(rules-based)及/或基于模式(model-based)的技术。加入的光学邻近校正部件可以包含修改设计布局，例如修改线路末端的形状、加入次解析辅助部件(sub-resolutionassistfeature)及/或其他合适的光学邻近校正技术。在方法100的一些实施例中，省略方框108。在至少一些实施例中，应用光学邻近校正技术不会降低上述在方框106中讨论的掩模设计所提供的表面等离子体电磁极化子效应。这在以下讨论的图8中说明。

在方框106中决定吸收材料及/或厚度(并且在一些实施例中，实施方框108的光学邻近校正)之后，方法100可以继续到方框110，在此提供根据决定的设计的光掩模。提供光掩模可以包含实施决定的设计来制造光掩模，并且具体来说，制造决定的吸收层。以下描述参照图4a和图4b的示范掩模，使用具有如上述讨论参照方框106a和106b的材料及/或厚度的吸收层可以形成示范性的光掩模。

现在讨论图4a、图4b如下，并且说明使用方框106的一或多个观点可以设计的示范性掩模。图4a说明示范性的极紫外光(euv)掩模；图4b说明用于紫外光或深紫外光(duv)光刻的示范性掩模。然而，应重申的是，各种光刻技术、波长和掩模种类可以从本公开实施例得到益处。

参照图4a的范例，说明掩模400。掩模400用于说明极紫外光(euv)掩模，然而，如上所述，本公开实施例也可应用于在各种其他波长的其他光刻技术中适用的掩模。图4a说明极紫外光掩模的示范剖面图。

如图4a所示，极紫外光(euv)掩模400可以包含具有背面涂层403的基底402、多层结构404、盖层(cappinglayer)406，以及具有抗反射涂层(anti-reflectivecoating，arc)410的一或多层吸收层部件408。在一些实施例中，基底402包含低热膨胀材料(lowthermalexpansionmaterial，ltem)基底(例如像是掺杂二氧化钛(tio2)的二氧化硅(sio2))，并且背面涂层403包含氮化铬(crxny)层。然而，也可能是其他合适的组成物。作为范例，多层结构404可以包含沉积在基底402的顶部上的钼-硅(mo-si)多层结构。举例来说，可以使用离子沉积(iondeposition)技术形成多层结构404。在一些实施例中，多层结构404具有约250-350nm的厚度，并且在一些范例中，每一对钼-硅层具有约3nm(对于钼层)和约4nm(对于硅层)的厚度。然而，也可能是其他配置，其取决于来自多层结构404想要的反射量。在各种实施例中，盖层406可以包含钌(ru)盖层。在其他实施例中，盖层406可以包含硅(si)盖层。盖层406可有助于保护多层结构404(例如在掩模400的制造期间)，并且还可以作为后续吸收层蚀刻工艺的蚀刻停止层。

在多层结构404上方形成具有图案化的部件的吸收层408。吸收层408设置为吸收入射辐射(例如极紫外光)。可以参照如上述讨论的方法100的方框106决定吸收层408的材料及/或厚度t。吸收层408可以设置为使得表面等离子体电磁极化子最大化或者至少增加，以提供想要的极化调整(例如抑制横向磁)。在一些实施例中，吸收层408的材料组成可以选择以提供具有等于约-1的介电函数的实数部分。在一些实施例中，吸收层408包含提供抑制横向磁波(低绕射效率)的厚度t。在示范性的实施例中，厚度t是200nm。

在一些范例中，上方的抗反射涂层410包含taxbyoznu层、hfxoy层或sixoynz层中的至少一者。在其他实施例中，省略抗反射涂层410。虽然已经给出可以用于基底402、背面涂层403、多层结构404、盖层406和抗反射涂层410中的每一个的材料的一些范例，应理解的是，可以等效地使用本公开所属技术领域中已知的其他合适材料，而不背离本公开实施例的范围。

为了说明的目的，在此描述用于掩模400的示范制造方法。在一些实施例中，制造过程包含两个工艺阶段：(1)空白掩模(maskblank)制造过程，以及(2)掩模图案化工艺。在空白掩模制造过程期间，通过在合适的基底(例如具有平的、无缺陷的表面的低热膨胀材料(ltem)的基底)上沉积合适的层(例如反射多层结构，像是钼-硅(mo-si)多层结构)，形成空白掩模。作为范例，在涂布多层结构的基底上方形成盖层(例如钌)，然后沉积吸收层。

根据在此讨论的本公开实施例的观点来选择吸收层。可以通过物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)、原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)、包含例如等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition)的化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)及/或其他合适的沉积方法来沉积吸收层。在一些实施例中，也可以实施如上所述的导入掺杂物例如n型掺杂物，举例来说，通过合适的注入(implantation)工艺，例如离子注入实施。然后可以将空白掩模图案化(例如将吸收层图案化)，以在掩模400上形成想要的图案。在一些实施例中，可以在图案化之前，在吸收层上方沉积抗反射涂层。然后可以使用图案化的掩模400将电路及/或装置图案转移至半导体晶圆上，如以下的讨论，特别是通过图案化的吸收层定义的那些图案。在各种实施例中，可以经由各种光刻工艺将掩模400所定义的图案转移在多个晶圆上由。此外，可以使用一组掩模(例如掩模400)以构建完整的集成电路(ic)装置及/或电路。

图4b说明示范性的掩模400’。在一些实施例中，掩模400’可以使用于如下讨论关于图5的光学光刻工艺，举例来说，例如深紫外光的紫外光波长的图案化光。在一些实施例中，掩模400’是衰减相位偏移掩模(attenuatingphaseshiftmask，attpsm)。透明基底412可以是石英基底，或者在一些实施例中，透明基底412可以是熔融硅石(fusedsilica)或其他的材料，其大抵上对于用在将感光(photosensitive)材料曝光的入射辐射是可穿透的。透明基底可以使用相对无缺陷的熔融硅石(sio2)，例如硼硅酸盐(borosilicate)玻璃和钠钙(soda-lime)玻璃。透明基底可以使用氟化钙(clciumfluoride)及/或其他合适的材料。通过吸收层414形成掩模400’的衰减相位偏移掩模(attpsm)图案。

如上所述，吸收层414配置为以吸收入射辐射。可以参照以上讨论的方法100的方框106决定吸收层414的材料及/或厚度t。吸收层414可以配置为使得表面等离子体电磁极化子最大化或者至少增加，以提供想要极化(例如抑制横向磁)。在一些实施例中，可以选择吸收层414的材料，以提供相当于约-1的介电常数的实数部分。在一些实施例中，吸收层414包含厚度t，其提供来抑制横向磁波(低绕射效率)。在示范性的实施例中，厚度t是200nm。

在制造掩模400’的方法的一些实施例中，将一层适当厚度的吸收材料沉积到光学透明基底上，以提供想要的相位偏移(phaseshift)和想要的极化选择。在一些实施例中，在吸收材料上方沉积一层铬(chrome)或其他不透明(opaque)材料。将铬和吸收材料图案化和蚀刻，使铬和吸收材料留在吸收入射辐射的掩模位置。然后可以从掩模的那些将成为衰减相位偏移掩模(attpsm)图案的部分(例如通常是掩模的精细几何形状部分)移除铬。在一些实施例中，铬可以留在大的几何图案上，可以通过不透明(例如非相位偏移(non-phaseshifted))图案准确地形成大的几何图案。

在各种实施例中，可以将掩模400’(如上所述)制造成包含不同的结构种类，举例来说，双光强度掩模(binaryintensitymask，bim)或相位偏移掩模(phase-shiftingmask，psm)。说明用的双光强度掩模(bim)包含不透明的吸收区和反射区，双光强度掩模包含要被转移到目标半导体基底的图案(例如集成电路图案)。不透明的吸收区包含如上所述的吸收层，其配置为吸收入射光(例如入射深紫外光)。吸收层可以根据本公开实施例配置(举例来说，具有材料及/或厚度)。此外，在一些实施例中，掩模400’可以包含相位偏移掩模(psm)，其利用穿过其中的光的相位差(phasedifferences)产生的干涉(interference)。在一些实施例中，掩模400’适用于深紫外光光刻。

在提供掩模之后，方法100可以进行到方框112，在此使用所提供的光掩模的光刻图案化工艺，以将设计布局成像到目标半导体基底上。光刻工艺使用方框102中决定的光源(例如深紫外光)。

在方框112中，来自方框102的光源的辐射(也称为光)入射到具有在方框106中决定的设计的掩模。在一实施例中，193nm波长辐射入射到具有吸收层的掩模，吸收层的组成物具有-1的介电函数的实数部分。在其他的实施例中，吸收层是钯(pd)。也如以上的讨论，，吸收层可以具有决定的厚度以在辐射期间提供极化选择，厚度例如为200nm。

在照射掩模的过程中，沿着吸收层表面激发表面等离子体电磁极化子。在一些实施例中，在吸收层部件的侧壁上激发表面等离子体电磁极化子。这可能使得横向电的极化高反射并抑制横向磁的极化。举例来说，虽然不限于任何具体的理论，但这可能是因为表面等离子体电磁极化子的高效折射率，只有当电场定向垂直于吸收结构的侧壁时才会使得表面等离子体电磁极化子激发。应注意的是，在一些实施例中，表面等离子体电磁极化子激发所在的侧壁可以是邻近于例如图2的边到边间隙204的吸收层部件的端部。表面等离子体电磁极化子通过「抵消(cancelingout)」相应的波的影响来做为抑制相关的极化之用。

因此，在辐射期间通过掩模可以提供选择性极化。通过图案化的吸收层本身实施极化，可以提供对于不想要的极化(例如横向磁)的屏蔽，而不需要额外考虑布局的复杂性。以下讨论用于实施方框112的辐射的示范性的装置和方法。

图5是根据一些实施例说明光刻系统500的简化示意图。在各种实施例中，在光刻系统500中使用如以上讨论的掩模。光刻系统500包含辐射源(或照射源)502。在一些实施例中，光刻系统500包含紫外光光刻系统，其设计成通过深紫外光将光致抗蚀剂层(resistlayer)曝光。因为在各种实施例中光致抗蚀剂层包含对光敏感的材料(例如深紫外光光致抗蚀剂)，辐射源502可以是任何合适的辐射源。举例来说，辐射源502可以是具有波长为436nm(g线)或365nm(i线)的汞灯(mercurylamp)；具有波长为248nm的氟化氪(krf)准分子激光(excimerlaser)；具有波长为193nm的氟化氩(arf)准分子激光；具有波长为157nm的氟化物(fluoride，f2)准分子激光；或具有想要的波长(例如低于约100nm)的其他辐射源。应理解的是，在以上对辐射源的描述中，每一个辐射源可以具有特定的波长分布，而不是确切的单一波长。在一实施例中，辐射源502提供具有波长中心在193nm周围的光。辐射源502可以包含选自于由紫外光(uv)源、深紫外光(duv)源、极紫外光(euv)源和x射线源所组成的群组中的光源。从光源502产生辐射(又称为光)504。

光刻系统500包含聚光透镜(condenserlens)506。聚光透镜506可以包含单一透镜元件或多个透镜元件，并且可以包含微透镜阵列(microlensarrays)、阴影掩模(shadowmask)及/或其他的结构，设计成有助于将来自辐射源502的光引导到光掩模上(例如掩模(又称为光掩模)508)。光刻系统500进一步包含物镜(objectivelens)510。物镜510可以具有单一透镜元件或多个透镜元件。每一个透镜元件可以包含透明基底，并且还可以包含多个涂层。透明基底可以由熔融硅石(sio2)、氟化钙(caf2)、氟化锂(lif)、氟化钡(baf2)或其他合适的材料制成。可以基于在光刻系统500中使用的辐射504的波长来选择用于每一个透镜元件的材料，以使得吸收和散射减至最低程度。聚光透镜506和物镜510统称为成像透镜(imaginglens)。成像透镜还可以包含额外的组件，例如入射光瞳(entrancepupil)和出射光瞳(exitpupil)，以在将图案化的基底(例如基底516)上形成光掩模(例如掩模508)中定义的图像。

在一实施例中，掩模508大抵上与参照图4b如上述讨论的掩模400’相似。在光刻图案化工艺期间，在光刻系统500中可以包含光掩模(也称为掩模或标线片)508。在一实施例中，掩模508是穿透式(transmissive)掩模，其可以包含透明基底和图案化的吸收层。可以使用多个工艺和多种材料形成图案化的吸收层，例如上述关于吸收层的讨论。在将辐射束例如辐射504引导至吸收区上时，可以部分或完全地阻挡辐射束。吸收层可以图案化成具有一或多个开口，辐射束可以穿过开口而不被吸收层吸收，藉此产生图案化的辐射束。在另一实施例中，掩模508是反射掩模，例如上述关于图4a和掩模400的讨论，并且与深紫外光辐射504一起使用。在这样的实施例中，掩模508选择性地吸收辐射束例如辐射504的一些部分并反射其他部分，藉此产生图案化的辐射束。

光刻系统500还可以包含掩模台(maskstage)，其能够固定并以平移和旋转模式移动掩模508。光刻系统500还可以包含基底台518，其能够固定并以平移和旋转模式移动基底516，使得基底516可以对准掩模508。基底516可以是半导体晶圆，其包含元素半导体，例如结晶硅、多晶(polycrystalline)硅、非晶(amorphous)硅、锗(germanium)和钻石(diamond)；化合物半导体，例如碳化硅(siliconcarbide)和砷化镓(galliumarsenic)；合金半导体，例如sige、gaasp、alinas、algaas和gainp；或者前述的任何组合。在光刻工艺期间，可以在基底516上形成感光涂层(例如光致抗蚀剂)。示范性的光致抗蚀剂包含化学增幅型光致抗蚀剂(chemicalamplificationresist，car)。一旦掩模508与基底516对齐，就可以实施曝光工艺，以在基底516上形成主要图案的成像。

光刻系统500还可以结合其他技术和组件。举例来说，光刻系统500还可以包含实施浸润式(immersion)光刻工艺的组件和机构。

在一些实施例中，绕射光学元件(diffractiveopticalelement，doe)512可以位于辐射源502和聚光透镜506之间或其他可能的位置。绕射光学元件512包含具有一或多对极(poles)的板，用于达到离轴(off-axis)照明，在这个范例中特别是双极(dipole)照明。板对于辐射504是不透明的，使得照射在板上的辐射被阻挡而不会穿透。板可以由金属、金属合金或其他合适的材料制成。板可以具有圆形外围，并定义出在光刻工艺期间对准光轴的中心。可以定义出横跨过板的中心(例如垂直于光轴横跨过)的多个直径轴线(diametricalaxis)。这些极对于辐射504是穿透的，并且可以包含透明或半透明(translucent)材料、开口及/或其他合适的材料。为了引导光刻系统500的效能，极可以设计成各种形状(例如圆形、弯曲、多边形)、尺寸、位置和角度。

应注意的是，在一些实施例中，光刻系统500不需要包含由光刻系统500提供的光的极化，因为如上所述参照掩模400和400’的讨论，选择使用掩模508以提供相关的功能。

如上所述，光刻系统500也包含基底台518以固定要图案化的半导体基底(又称为基底)516。在各种实施例中，半导体基底516包含半导体晶圆，例如硅晶圆、锗晶圆、硅-锗晶圆，第iii-v族晶圆或本公开所属技术领域中已知的其他种类的晶圆。可以在半导体基底516上涂布对光源的辐射波长敏感的光致抗蚀剂层(例如极紫外光的光致抗蚀剂层)。半导体基底516在这里也可以称为目标基底。在此描述的实施例中，整合光刻系统500的各种子系统(subsystems)，包含上述那些子系统，并且可操作各种子系统以实施包含光刻工艺的光刻曝光工艺。可以肯定的是，光刻系统500可以进一步包含其他模块或子系统，这些模块或子系统可以与在此描述的子系统或组件中的一或多个整合(或耦接)在一起。

方法100可以包含没有具体列举出的其他步骤及/或继续提供其他步骤，包含在目标基底上使用成像的图案，以形成例如集成电路的半导体装置。

图7a、图7b和图7c说明用来表示实验的一些实施例的附图，例如各种光刻工艺的模拟结果。所实施的光刻工艺是193nm深紫外光工艺。图7a绘示具有x轴线宽(纳米)的各种掩模种类的横向电和横向磁的绕射效率的比较。测试载具(vehicle)是例如图2所示的具有80纳米的间距的线宽(line-space)部件。实线702说明根据本公开实施例的一或多个观点制造的掩模在多个线宽上的绕射效率。也就是说，定义线702的结果的掩模包含调整为抑制横向磁波(如线702a所示)的吸收层，同时保持横向电波(如线702b所示)。如线704所示，还绘出用于比较的典型衰减相位偏移掩模(attpsm)(6％透射率)的效能。如线704a所示，横向磁(tm)波不像在线702a中那样被抑制。

图7b绘示作为吸收层厚度的函数的绕射效率。零阶(order)和一阶回应如图所示。随着吸收层的厚度增加，横向磁的极化衰减(当表面等离子体电磁极化子波长变得足够强以抑制横向磁波时)，且横向电极化由于破坏性/建设性干涉(destructive/constructiveinterference)而呈现摆动曲线。

图7c绘示在193nm的辐射波长下的各种介电常数的绕射效率。线706说明具有约-1.1的介电函数的实数部分(介电函数＝εr＝-1.1-i*0.95)的材料的第一测试情况；线708说明具有约-1.0的介电函数的实数部分(介电函数εr＝-1.0-i*0.8)的材料；线710说明具有约-1.107的介电函数的实数部分(介电函数εr＝-1.107-i*1.866)的材料。在一实施例中，线710表示使用钯(pd)作为吸收层。

现在请参照图8，说明测试载具的标准化实验模拟结果，测试载具大抵上与上述参照图2的图案布局类似。第一测试载具和第二测试载具的空中影像绘示三个掩模－典型的衰减相位偏移掩模(attpsm)、使用表面等离子体电磁极化子的掩模，其可以使用如上述参照方框106所讨论的观点来设计、以及使用光学邻近校正的表面等离子体电磁极化子(opc’dspp)的掩模，其大抵上类似于如上所述参照方框106结合方框108的讨论。在图8中，空中影像下方的表格显示关于成像对数斜率(imagelog-slope，ils)和光掩模上尺寸(dimensiononmask，dom)的相对效能，其标准化(normalized)到常规衰减相位偏移掩模(attpsm)。与衰减相位偏移掩模(attpsm)的6％相比，线宽(linespace，l/s)部件的成像对数斜率(ils)改善了约60％，且边到边(edgetoedge，e2e)部件的成像对数斜率改善了约40％。成像对数斜率(ils)说明成像有多好，较大的数值是较好的。

关于在此提供的描述，本公开实施例提供使用表面等离子体电磁极化子(spp)的方法和装置，其使用掩模元件来选择或调整想要的极化。空中影像的形成显示比传统的掩模更好的成像对比。特别是在一些实施例中的掩模，吸收层可以作为偏振器(polarizer)，其选择横向电的极化并且阻挡横向磁的极化。在一些实施例中，通过决定并选择在辐射波长具有约-1的介电函数的实数部分的材料，可以实现产生表面等离子体电磁极化子来实施极化。，当电场定向为垂直于图案化的吸收层的侧壁时，激发了表面等离子体电磁极化子，由于表面等离子体电磁极化子的高效折射率，可以通过掩模抑制横向磁的极化。无论布局配置的复杂程度如何，这可以使得不想要的极化被遮蔽。此外，在一些实施例中，通过掩模提供偏振器功能，当极化选择本质上嵌入布局吸收结构本身时，在光刻设备中可以不需要为了额外的偏振器装置进行分开的设计或实施行动。

本领域普通技术人员将理解，在此描述的方法和结构的其他好处和优点，并且在此描述的实施例并不表示限制以下的权利要求中具体描述的内容的范围。

因此，本公开实施例描述半导体装置的制造方法。此方法包含选择具有波长的辐射的光刻光源，决定具有在这个波长的介电函数的实数部分约-1的材料(组成)，在掩模基底上形成此材料，然后根据布局设计将材料图案化，图案化的材料用于将与布局设计有关的图案成像至半导体基底上。

如前述的半导体装置的制造方法，更包含决定层的厚度以在照射期间提供表面等离子体电磁极化子(spps)。

如前述的半导体装置的制造方法，更包含在决定组成之后，实施光学邻近校正技术。

如前述的半导体装置的制造方法，其中照射包含使用具有第一极化和第二极化的辐射照射图案化的层；以及其中吸收辐射的至少一部分包含使用图案化的层抑制第二极化。

如前述的半导体装置的制造方法，其中第一极化为横向电(te)波。

如前述的半导体装置的制造方法，其中第二极化为横向磁(tm)波。

如前述的半导体装置的制造方法，其中决定组成包含选择钯(pa)。

如前述的半导体装置的制造方法，其中照射包含在图案化的层的表面上提供表面等离子体电磁极化子(spp)波。

如前述的半导体装置的制造方法，其中表面等离子体电磁极化子波在图案化的层的侧壁表面上形成。

如前述的半导体装置的制造方法，其中侧壁表面定义出相邻于间隙的图案化的层的边缘。

如前述的半导体装置的制造方法，其中决定组成包含使用n型掺杂物掺杂半导体组成。

在一些实施例中，讨论了替代的方法，此方法包含在基底上方提供具有图案化的吸收层的光掩模，使用具有横向电(te)波和横向磁(tm)波混合的光束照射光掩模，照射包含在图案化的吸收层的侧壁上产生表面等离子体电磁极化子(spp)，表面等离子体电磁极化子用于抑制横向磁波同时反射横向电波，将目标基底曝光于横向电波。

如前述的半导体装置的制造方法，更包含决定图案化的吸收层的组成以提供产生表面等离子体电磁极化子。

如前述的半导体装置的制造方法，其中组成具有约-1的介电函数的实数部分。

如前述的半导体装置的制造方法，其中组成是钯，其具有-1.1的介电函数的实数部分。

如前述的半导体装置的制造方法，更包含在提供的掩模上实施光学邻近校正(opc)技术。

此外，一些实施例讨论光掩模，光掩模包含基底以及形成在基底上方的图案化的吸收层，图案化的吸收层的组成具有约-1的介电常数的实数部分，图案化的吸收层定义出与半导体集成电路有关的图案。

如前述的光掩模，更包含在图案化的吸收层底下的多层反射层。

如前述的光掩模，其中组成是钯(palladium)。

如前述的光掩模，其中组成是具有n型掺杂物的半导体。

以上概述数个实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更加理解本公开实施例的观点。本领域普通技术人员应该理解，他们能以本公开实施例为基础，设计或修改其他工艺和结构，以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。本领域普通技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开的构思与范围，且他们能在不违背本公开的构思和范围下，做各式各样的改变、取代和替换。