使用光掩膜衬底形貌的EUV图案化的制作方法

本发明涉及半导体集成电路(integratedcircuit；ic)制造的领域，尤其涉及一种通过使用改变极紫外(extremeultraviolet；euv)光刻的光的相位及/或振幅的光掩膜来降低线路之间的端到端间距的方法。

背景技术：

光刻通常用于在半导体制造中制造微型化电子组件例如集成电路。在光刻制程中，在衬底例如硅晶圆上沉积光阻层。烘烤该衬底以移除残留于该光阻层中的任意溶剂。接着，通过具有所需图案的光掩膜将该光阻选择性暴露于辐射源。该辐射曝光在该光阻的暴露区域中引起化学反应并在该光阻层中产生与该光掩膜图案对应的潜在图像。接着，在显影溶剂中显影该光阻，以移除该光阻的暴露部分(针对正型光阻)或移除该光阻的未暴露部分(针对负型光阻)。接着，可将该图案化光阻用作该衬底上的后续制程(例如沉积、蚀刻或离子注入制程)的掩膜。

通常，通过降低半导体装置尺寸来实现半导体装置性能的进步。线路(例如，金属栅极及后端工艺金属线)之间的端到端间距对半导体装置的单位单元(unitcell)密度有很大影响。降低线路之间的端到端距离将大幅增加单位单元密度，从而相应导致装置尺寸缩小。不过，由于线端短路问题以及光刻的分辨率限制，当前可用的光刻技术仅可获得约50纳米的端到端距离。通过euv光刻，可获得约20纳米的端到端距离。

过去，通过缩小衬底中的装置的尺寸以及装置之间的互连的尺寸来实现芯片微缩。因此，光刻的不断增强有助于不断降低可在装置上的特征中成功图案化的关键尺寸(criticaldimension；cd)。

不过，随着装置尺寸持续缩小，光学的基本限制发挥越来越大的作用。尤其，当关键尺寸变得小于曝光波长时，衍射将劣化成像系统所产生的空间图像。因此，当关键尺寸变得小于euv光的波长时，可能需要分辨率增强技术(resolutionenhancementtechnique；ret)来获得足够宽的制程宽容度。

用于光阻曝光的光的波长依赖于可用的照明源且随着时间推移已从436纳米(nm)降低至365纳米(两者都是紫外或uv光)，接着至248纳米及然后至193纳米(两者都是深紫外或duv光)。现在，曝光波长可降低至更短波长，包括极紫外或euv光，在10至15纳米的量级。

然而，传统的euv光掩膜在反射坯(reflectiveblank)上方使用几个光吸收层来定义光刻图案。端到端结构或是自单个掩膜的曝光或是自一个光掩膜的线路的曝光并通过第二“切割”掩膜产生线端来形成。在任一种情况下，线端的极限分辨率被基于吸收体的掩膜技术可达到的分辨率限制。

技术实现要素：

本文中所揭露的方法利用在光掩膜衬底上蚀刻或沉积的结构(分别为凹坑或凸块)图案化基于吸收体的euv光掩膜的外形，以“切割”线路并产生端到端图案。通过由这样的凹坑或凸块结构在该光掩膜的反射体反射的光中所生成的相位梯度，很明确定义的阴影区可被生成并用以图案化切口。该阴影区的极限分辨率可优于传统的基于吸收体的掩膜技术可获得的分辨率。与传统euv光掩膜相比，该方法使euv光掩膜能够印刷具有较小极限尺寸的端到端构造。

本文中所揭露的结构是用于euv光刻的光掩膜。该光掩膜使用掩膜衬底形貌来生成与传统euv光掩膜可获得的相比更加精细的端到端图案。传统euv光掩膜使用位于反射坯上方的光吸收层来定义光刻图案，包括端到端布置。该euv光掩膜通过传统的基于吸收体的掩膜技术产生线路，同时使用掩膜衬底形貌(蚀刻后的衬底或所沉积的凸块)产生用于端到端图案化的精细阴影。

相移掩膜(phase-shiftingmask；psm)是一种分辨率增强技术(ret)。与仅调制光的振幅的传统二元(binary)掩膜不同，psm也调制光的相位，以使用干涉来减轻衍射的不利影响并增强光学分辨率。

由本文中所揭露的euv光掩膜上的凹坑或凸块产生的精细阴影起因于衬底上所形成的形貌特征上方的翘曲反射体区，在狭窄区域上产生具有相位及/或振幅的差异的光反射。自这样的翘曲反射体区所导致的反射光产生狭窄的光损失区(阴影)。换句话说，该精细阴影区由对反射光的诱导扰动产生，其破坏该反射体中多个层的相长干涉(constructiveinterference)条件。

鉴于上述，本文中揭露一种光掩膜，其包括具有顶部表面的衬底。在该衬底的该顶部表面上形成形貌特征。该形貌特征可为产生于该衬底的该顶部表面上的凸块或凹坑。在该形貌特征上方的该衬底的该顶部表面上形成反射体。该形貌特征翘曲该反射体，以在该反射体所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。在该反射体上图案化吸收体，以定义阻剂材料的光刻图案。在利用极紫外(extremeultraviolet；euv)光光刻该阻剂材料期间，该反射体所反射的光中的该梯度产生阴影区。

本文中还揭露一种利用光掩膜的衬底中的形貌在吸收体图案化线路中生成切口以降低线路之间的端到端间距的方法。具体地说，在该方法中，提供衬底。该衬底具有顶部表面。在该衬底的该顶部表面上形成形貌特征。在该形貌特征上方的该衬底的该顶部表面上形成反射体。该形貌特征翘曲该反射体，以在该反射体所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。对应线路结构的极紫外(euv)光掩膜的掩膜图案在该反射体上沉积掩蔽材料。利用该euv光掩膜执行反射euv光刻。该反射体所反射的光中的该梯度定义该euv光掩膜的阴影区，以在该线路结构中产生线端到线端间距。

尤其，本文中揭露一种形成极紫外(euv)光掩膜以及利用该euv光掩膜执行反射euv光刻的方法的实施例。在该方法中，提供衬底。该衬底具有顶部表面。定义该顶部表面的周边并在该周边的该衬底的该顶部表面上蚀刻基准标记。在该衬底的该顶部表面上形成形貌特征。该形貌特征与该周边外部的该基准标记对准。在该形貌特征上方的该衬底的该顶部表面上形成多层反射体。该形貌特征翘曲该反射体，以在该多层反射体所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。在该多层反射体上沉积吸收体。该吸收体具有光吸收层，其定义与在该形貌特征相对该基准标记对准之处具有线端到线端间距的线路结构的euv光掩膜对应的光刻图案。利用该euv光掩膜执行反射euv光刻。在该多层反射体中的该相位及/或振幅梯度定义该euv光掩膜的阴影区，以在该线路结构中产生线端到线端间距。

一般来说，该方法实施例包括在衬底上形成形貌特征，以随后定义euv光掩膜的阴影区，从而在线路结构中产生线端到线端间距。该光掩膜包括高折射材料及低折射材料的多个交替层，它们被该形貌特征翘曲。光吸收层沉积于反射坯上方，以定义光刻图案，包括端到端间距。由该形貌特征产生的精细阴影起因于该形貌特征上方的翘曲反射体区，在狭窄区域形成具有光的相位及/或振幅的差异的光反射。自这样的翘曲反射体区所导致的反射光产生狭窄的光损失区(阴影)，其可被用以产生端到端图案。

这样的装置方法可在形成各种ic结构期间使用且支持更积极地微缩一些关键构造，例如各种技术节点中的端到端。

附图说明

通过参照附图自下面的详细说明将更好地理解本发明的装置及方法的各种示例，该些附图并一定按比例绘制，且其中：

图1a显示依据本文中的装置及方法的极紫外(euv)光掩膜的侧视图；

图1b显示依据本文中的装置及方法的图1a的光掩膜的顶视图；

图1c显示依据本文中的装置及方法使用图1a的光掩膜的蚀刻结果的顶视图；

图2a显示依据本文中的装置及方法具有形貌特征的衬底的顶视图；

图2b显示沿图2a的线x-x所作的具有通过沉积产生的形貌特征的衬底的剖视图；

图2c显示沿图2a的线x-x所作的具有通过蚀刻产生的形貌特征的衬底的剖视图；

图3a显示依据本文中的装置及方法的euv光掩膜的顶视图；

图3b显示沿图3a的线y-y所作的该euv光掩膜的剖视图；

图4显示依据本文中的装置及方法的euv光掩膜的侧视图；

图5a显示依据本文中的装置及方法的euv光掩膜的顶视图；

图5b显示沿图5a的线y-y所作的该euv光掩膜的剖视图；

图5c显示沿图5a的线z-z所作的该euv光掩膜的剖视图；以及

图6显示依据本文中的方法的流程图。

具体实施方式

下面有关附图中所表示的装置及方法的详细说明并非意图限制所附权利要求所定义的范围，而仅是所选装置及方法的代表。下面的说明仅意图为示例，并简单说明本文中所揭露的且请求保护的装置及方法的特定概念。

如上所述，两条图案化线路相交并以小宽度隔开之处的线端到线端(也称为端到端)图案是光刻的关键构造。获得所需的小间隔一直是传统光刻技术的挑战。传统的euv光掩膜在反射坯上方使用几个光吸收层来定义光刻图案。通常，线端到线端间距或是自单个掩膜的曝光或是自一个光掩膜的线路的曝光并通过第二“切割”掩膜产生线端来形成。在任一种情况下，线端到线端间距的极限分辨率被基于吸收体的掩膜技术可达到的分辨率限制。换言之，通过反射体的表面上的光吸收体获得光刻图案化的光损失。

鉴于上述，本文中的装置及方法使用图案化线路的传统方法，但使用光掩膜衬底上的形貌特征来“切割”线路并形成端到端图案。请参照图1a，依据本文中的装置及方法的euv光掩膜101包括具有反射体107的衬底104。分别通过蚀刻或沉积在衬底104上形成结构110(凹坑或凸块)。该结构引起反射体107的翘曲113。翘曲113在反射体107所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。如图1b中所示，在反射体107上方形成光吸收体116。在光吸收体116上图案化阻剂掩膜119，以定义线路122、123。通过结构110所生成的在反射体107反射的光中的梯度，可生成很明确定义的阴影区126。可使用阴影区126来图案化端到端间距129，如图1c中所示。也就是说，如图1a至图1c中所示，通过反射体107的翘曲113所引起的反射光中的差异来获得光刻图案化的光损失。

接下来的数个附图显示依据本文中的装置形成极紫外(euv)光掩膜的制程步骤。在图2a至图2c中，提供衬底202。衬底202可为任意传统衬底，例如超低k材料。超低k材料是相对二氧化硅具有很小介电常数的材料。衬底202应当具有光滑的表面，没有缺陷，以及低的热膨胀系数(coefficientofthermalexpansion；cte)。例如，衬底202可为玻璃或陶瓷材料。

在衬底202的周边208可蚀刻对准基准205。对准基准205可位于周边208的衬底202的四个角落上。通过使用标准的光刻技术，例如利用硬掩膜进行图案化及蚀刻，可将对准基准205转移至衬底202。

硬掩膜可由无论是当前已知还是未来开发的任意合适的材料形成，例如金属或有机或无机(si3n4、sic、sio2c(金刚石))硬掩膜，其具有大于衬底及该结构的其余部分中所使用的材料的耐蚀刻性。当图案化这里的任意材料时，要被图案化的材料可以任意已知的方式生长或沉积，且可在该材料上方形成图案化层(例如有机光阻)。可将该图案化层(阻剂掩膜)暴露于以光曝光图案设置的某种模式的光辐射(例如，图案化曝光、激光曝光等)，接着使用化学剂显影该阻剂。此制程改变暴露于光的该阻剂部分的物理特性。接着，可冲洗掉该阻剂的一部分，留下该阻剂的其它部分以保护要被图案化的该材料(冲洗掉该阻剂的哪部分取决于该阻剂是正型阻剂(保留受照部分)还是负型阻剂(冲洗掉受照部分))。接着，执行材料移除制程(例如，等离子蚀刻等)，以移除要被图案化的该阻剂下方的该材料的未受保护部分。随后，移除该阻剂，以留下依据该光曝光图案(或其负型图像)被图案化的下方材料。

在衬底202上形成形貌特征212。形貌特征212可通过向衬底202添加材料沉积产生(例如，凸块、隆起部分、圆顶、圆形条带、高地等，如图2b中所示)，或自衬底202移除材料产生，例如蚀刻(也就是，凹坑、凹槽、沟槽、开口、凹口等，如图2c中所示)。因此，形貌特征212自其形成之处的衬底202的表面的平面延伸，或换言之，形貌特征212延伸出或入这样的平面(且可被视为相对这样的平面凸出或凹入)。另外，形貌特征212可具有任意合适的三维形状，例如部分球体、圆锥体、角锥体、四面体、部分椭圆体等。例如，形貌特征212可通过在衬底202上沉积材料产生，例如通过沉积覆被材料、通过标准光刻向该覆被材料施加图案，以及蚀刻该覆被材料以形成具有预定尺寸及形状的形貌特征212，例如图2b中所示。在一些情况下，形貌特征212可通过在衬底202中形成凹坑来产生，例如通过图案化及蚀刻，例如图2c中所示。或者，可使用聚焦离子束(focusedionbeam)(也称为fib)来沉积及/或烧蚀材料。对准基准205可用于准确对准衬底202上的形貌特征212。形貌特征212可为任意合适的材料(例如，玻璃、陶瓷、氧化物、塑料、金属等)，其经尺寸设定及成形以生成明确定义的阴影区126进行合适的“切割”。可使用不止一个形貌特征，且在单个光掩膜内可使用不同形状及/或尺寸设定的形貌特征。

在图3a及图3b中，在衬底202的顶部表面上形成反射体303。在反射体303上沉积吸收体306，并对应将要被施加于阻剂材料的掩膜图案图案化该吸收体。在图3a及图3b的特定例子中，该掩膜图案可为该阻剂材料上的线路结构。吸收体306的图案可与对准基准205对准，从而使其对准形貌特征212。

请参照图4，反射体303可由具有不同折射率的材料交替层形成。也就是说，一种具有高折射率的材料(高折射材料)以及另一种具有低折射率的材料(低折射材料)。该高折射材料折射或散射照明波长的光。该高折射材料可包括具有高原子序数(z)的一种或多种元素。在一些情况下，该高折射材料可为金属，例如钼(z＝42)。该高折射材料可为结晶的、多晶的或非晶的。该低折射材料传输照明波长的光。该低折射材料可包括具有低原子序数(z)的一种或多种元素。该低折射材料可为硅(z＝14)。该低折射材料在照明波长应当具有最小吸收。该低折射材料也可为结晶的、多晶的，或非晶的。可使用其它材料，例如铍(z＝4)或钌(z＝44)。也就是说，反射体303可由成对材料的多个交替层形成，各对的第一层为具有高折射率的第一材料且各对的第二层为具有低折射率的第二材料。此外，在该些层之间的一些或全部界面上可设置中间层，例如钼/钌/硅或钼/碳/硅。在一些情况下，中间层可通过不同材料的反应自然形成。反射体303可包括高折射材料及低折射材料的10至50对交替层。

反射体303中的该高折射材料与该低折射材料之间的界面应当在制造期间保持化学及物理稳定。反射体303中的该高折射材料与该低折射材料之间的该界面也应当在曝光于euv光期间保持化学及物理稳定。应当最大限度地降低反射体303中的该高折射材料与该低折射材料之间的该界面处的任意互扩散，因为当各层光滑且不同材料之间的转换是陡变的时，反射体303的光学属性更优。

当各层被施加于衬底202时，该层与衬底202上的形貌特征212共形，从而导致反射体303的翘曲区405。翘曲区405在反射体303所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。通常，二元掩膜(也就是，由具有不同折射率的两种材料制成的掩膜)调制曝光光(exposurelight)的振幅。因此，当要被印刷的尺寸接近曝光光的波长时，曝光光的衍射会劣化被印刷特征的准确度。不过，除曝光光的振幅以外，相位梯度调制曝光光的相位。所有材料具有明确的光学属性，其描述撞击或冲击材料的辐射的吸收、反射或相移。如果材料的厚度或组态例如因形貌特征212引起反射体303的翘曲而局部变化，则导致穿过该材料或被材料反射的辐射的局部差异。这些差异影响该穿过或反射辐射的振幅及/或相位。由反射体303的翘曲区405所导致的反射光产生狭窄的光损失区(阴影)。由形貌特征212产生的精细阴影起因于形貌特征212上方的翘曲区405，在狭窄区域上产生具有相位差异的光反射。该相位梯度可解决与曝光光的波长大致相同或比其小的特征的尺寸。形貌特征212的尺寸及层数以及各层的相对厚度可经调整以在曝光于euv光期间形成特别定义的阴影。

吸收体306可为吸收材料或反射材料且可包括层式的不同材料堆叠。吸收体306可例如为金属，如铬、钽、钛、铝、或钨；金属化合物，如tan、tabn、tasix、或tin；或选自由锆、钼、铍、碳、或硅氧化物或硅氮化物所组成的群组的材料。可对应euv光掩膜的掩膜图案图案化吸收体306。尤其，可对应线路结构的掩膜图案图案化吸收体306。

图5a显示依据本文中的装置的极紫外(euv)光掩膜515的顶视图。euv光掩膜515包括图5b及图5c中所示的衬底202。衬底202具有顶部表面519。形貌特征212形成于衬底202的顶部表面519上。形貌特征212可为形成于衬底202的顶部表面519上的凸块或凹坑。反射体303形成于形貌特征212上方的衬底202的顶部表面519上。如图5中所示，反射体303可由具有不同折射率的材料的交替层形成。形貌特征212翘曲反射体303，以在反射体303所反射的光中生成相位及/或振幅梯度。在反射体303上图案化吸收体306，以定义阻剂材料的光刻图案。反射体303的该翘曲在反射体303所反射的光中生成相位及/或振幅梯度，从而在利用极紫外(euv)光光刻该阻剂材料期间产生阴影区。通过该翘曲反射体获得的用于图案化的光损失以522标示。

应当理解，上述形成euv光掩膜515的技术仅用于示例目的，并非意图限制。或者，可使用形成euv光掩膜515的任意其它合适技术。

图6显示形成极紫外(euv)光掩膜并利用该euv光掩膜执行反射euv光刻的一种示例方法的流程。在610，提供衬底。该衬底具有顶部表面并可为超低k材料。在615，定义该顶部表面的周边，以及在620，在该周边的该衬底的该顶部表面上蚀刻基准标记。在625，在该衬底的该顶部表面上形成形貌特征。该形貌特征可通过在该衬底上沉积材料或通过在该衬底中形成凹坑形成，且可为任意合适的材料、尺寸或形状。在任何情况下，该形貌特征应当与该周边外部的该基准标记对准。在630，在该形貌特征上方的该衬底的该顶部表面上形成反射体。该反射体可由高折射材料及低折射材料的多个交替层制成。该形貌特征翘曲该反射体，以使该反射体所反射的光具有相位及/或振幅梯度，从而产生阴影区。在635，在该反射体上沉积吸收体。在640，利用阻剂掩膜图案化该吸收体，以定义与在该基准标记之处具有线端到线端间距的线路结构的euv光掩膜对应的光刻图案。在645，利用该euv光掩膜执行反射euv光刻。该反射体所反射的光中的该相位及/或振幅梯度定义该euv光掩膜的阴影区，以在该线路结构中产生该线端到线端间距。

尽管附图中显示一些示例结构，但本领域的普通技术人员将理解，附图是简化示意图，随附所提出的权利要求包括未显示但常用于此类装置及系统的更多(或可能很少)特征。因此，随附所提出的权利要求并非意图受附图限制，相反，附图仅用以说明可实施所请求保护的特征的几种方式。

本文中所使用的术语是出于说明特定装置及方法的目的，并非意图限制本发明。除非上下文中另外明确指出，否则本文中所使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”也意图包括复数形式。还应当理解，术语“包括”、“包含”以及“含有”表明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件、和/或其群组。

另外，本文中所使用的术语例如“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“平行”、“垂直”等意图说明当它们以附图中取向并显示时的相对位置(除非另外指出)。术语如“接触”、“直接接触”、“毗邻”、“直接相邻”等意味着至少一个元件物理接触另一个元件(没有其它元件隔开所述元件)。另外，术语“自动化的”或“自动地”意味着一旦(通过机器或使用者)启动制程，一个或多个机器就在没有任何使用者进一步输入的情况下执行该制程。

本文中所使用的术语“横向”说明当元件以附图中取向并显示时该些元件的相对位置，尤其表示一个元件位于另一个元件的侧边而不是另一个元件的上方或下方。例如，一个元件横向邻近另一个元件将在该另一个元件旁边，一个元件横向紧邻另一个元件将直接在该另一个元件旁边，以及一个元件横向围绕另一个元件将邻近并环绕该另一个元件的外侧壁。

所附的权利要求中的所有方式或步骤加功能元素的相应结构、材料、动作及等同意图包括执行该功能的任意结构、材料或动作结合具体请求保护的其它请求保护的元素。对本发明的各种实施例所作的说明是出于示例目的，而非意图详尽无遗或限于所揭露的实施例。许多修改及变更将对于本领域的普通技术人员显而易见，而不背离所述实施例的范围及精神。本文中所使用的术语经选择以最佳解释所述实施例的原理、实际应用或在市场已知技术上的技术改进，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文中所揭露的实施例。

对本发明的各种实施例所作的说明是出于示例目的，而非意图详尽无遗或限于所揭露的实施例。应当了解，可将上面所揭露的及其它特征及功能、或其替代合意地组合成许多其它不同的系统或应用。许多修改及变更将对于本领域的普通技术人员显而易见，而不背离所述实施例的范围及精神。的确，本领域的技术人员可后续执行各种当前未预见的或未预期的替代、修改、变更或改进，这些也意图由所附的权利要求包括。本文中所使用的术语经选择以最佳解释所述实施例的原理、实际应用或在市场已知技术上的技术改进，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文中所揭露的实施例。不过，除非在特定权利要求中明确定义，否则，本文中的装置及方法的步骤或组件不能被暗示或自任意上面的例子导入作为对任意特定顺序、数目、位置、尺寸、形状、角度、颜色或材料的限制。