專利名稱：具有主支柱和輔助支柱的模版掩模及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及模版掩模及其制造方法，根據(jù)使用帶電粒子束如電子束的光刻技術(shù)利用該方法形成圖形，更具體涉及使用由支柱支撐的薄膜膜片的模版掩模及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路的設(shè)計規(guī)則減小，已開發(fā)了利用粒子束如X射線、電子束以及離子束來增強光學(xué)儀器的分辯率的光刻技術(shù)。在各種光刻技術(shù)中，電子束投影光刻法具有以1μm或更小的尺度形成精細圖形的優(yōu)點。因此，已提出了使用該光刻技術(shù)的各種系統(tǒng)和圖形形成方法。美國專利號US5,831,272中公開了一個實例。
電子束接近投影光刻法(EPL)和低能量電子束接近投影光刻法(LEEPL)通過使電子束穿透在模版掩模上形成的精細孔投影圖形在抗蝕劑上。
圖1是在EPL或LEEPL中使用的常規(guī)模版掩模10的部分組成的透視圖。參考圖1，常規(guī)模版掩模具有分別被精細孔(未示出)構(gòu)圖并被邊界區(qū)分開的多個膜片區(qū)12，邊界區(qū)不被構(gòu)圖。邊界區(qū)包括由行和列形成的支柱14，該支柱14垂直相交并增強模版掩模10的機械壽命。
圖2圖示了圖1的部分模版掩模的截面。參考圖2，孔12a對應(yīng)于膜片區(qū)12中形成的精細圖形。如果電子束20被投影在模版掩模10上，那么在電子束透過孔12a之后，在涂敷在晶片上的抗蝕劑層(未示出)上投影精細圖形。
通過刻蝕膜片區(qū)12形成孔12a。在精細圖形用于制造下一代高度集成的器件的情況下，例如，當(dāng)要求0.1μm或更小尺度的精細圖形時，孔12a必須形成為10nm尺度的線寬。在此情況下，在膜片區(qū)12的刻蝕過程中，膜片區(qū)12的厚度與孔12a的直徑的比率，即，孔12a的長寬比應(yīng)該足夠小，以便精確地形成孔12a的希望外形。具體地，孔12a的長寬比必須被適度地保持且膜片區(qū)12的厚度應(yīng)該盡可能的薄，例如大約1μm或更小，優(yōu)選500nm或更小。
但是，薄膜區(qū)12容易彎曲，導(dǎo)致在膜片區(qū)12內(nèi)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。該拉伸應(yīng)力引起膜片區(qū)12變形或扭曲，由于穿過膜片區(qū)12投影的圖形變得移位，因此發(fā)生圖像布置誤差。
已提出了解決上述問題的各種掩模結(jié)構(gòu)，如美國專利號US6,261,726B1以及日本專利公開號平15(2003)-59819。但是，包括支撐膜片結(jié)構(gòu)的這些掩模主要使用如上所述的常規(guī)支柱結(jié)構(gòu)，因此由于膜片的變形或扭曲在防止圖像布置誤差方面具有限制。由此，需要一種模版掩模，其中基本上削弱由于膜片區(qū)內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力引起的變形或扭曲而發(fā)生的圖像布置誤差，而不限制膜片區(qū)的尺寸或長寬比。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例的模版掩模包括具有膜片區(qū)和限制膜片區(qū)的邊界區(qū)的膜片形成薄層。膜片區(qū)包括多個圖形區(qū)和非圖形區(qū)，在圖形區(qū)中形成允許粒子束透過的多個孔，以及非圖形區(qū)布置在多個圖形區(qū)之間。在膜片形成薄層的邊界區(qū)上形成支撐膜片區(qū)的主支柱。在膜片區(qū)內(nèi)部的非圖形區(qū)上形成輔助支柱。輔助支柱將膜片區(qū)分為多個分開的膜片區(qū)并支撐每個分開的膜片區(qū)。
在本發(fā)明的至少一個實施例中，輔助支柱貫穿膜片形成薄層。膜片形成薄層包括與主支柱相對的第一側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊，膜片形成薄層的第二側(cè)邊露出輔助支柱的第一表面。此外，輔助支柱從從膜片形成薄層的第一側(cè)邊延伸第一長度，且第一長度比主支柱的長度短。優(yōu)選，輔助支柱重疊邊界區(qū)和主支柱。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的模版掩模還可以包括部分覆蓋輔助支柱的保護層。保護成層沒有覆蓋輔助支柱的第一表面。
根據(jù)本發(fā)明的實施例制造模版掩模的方法包括制備復(fù)合層，該復(fù)合層包括具有第一側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊的膜片形成薄層。膜片形成薄層還包括多個膜片區(qū)，每個膜片區(qū)具有多個圖形區(qū)和非圖形區(qū)，圖形區(qū)用于通過粒子束投影形成圖形，非圖形區(qū)放置在每個圖形區(qū)之間，非圖形區(qū)包括限制膜片區(qū)的邊界區(qū)。該復(fù)合層還包括襯底和氧化物層，襯底具有面對膜片形成薄層的第一側(cè)邊的第一側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊，氧化物層插入在膜片形成薄層的第一側(cè)邊和襯底的第一側(cè)邊之間。通過從膜片形成薄層的第二側(cè)邊刻蝕非圖形區(qū)中的復(fù)合層形成溝槽；通過在溝槽內(nèi)填充支撐層形成輔助支柱，以及通過除去膜片區(qū)中包括的襯底部分在邊界區(qū)中形成支撐膜片區(qū)的主支柱。
在本發(fā)明的至少一個實施例中，在形成輔助支柱之后形成主支柱。形成輔助支柱的步驟還可以包括在溝槽的內(nèi)壁上形成保護層以及在保護層上形成支撐層。
本發(fā)明的至少一個實施例還包括形成貫穿膜片形成薄層的孔，以在膜片區(qū)的圖形區(qū)上形成投影圖形。形成孔的步驟可以在形成主支柱和輔助支柱之后或之前執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例制造模版掩模的方法包括通過順序形成襯底、氧化物層和硅薄膜制備硅絕緣體(SOI)襯底。在硅薄膜形成第一掩模圖形，通過使用第一掩模圖形作為刻蝕掩模，刻蝕硅薄膜、氧化物層以及襯底形成溝槽。通過用支撐層填充溝槽形成輔助支柱。在與接觸氧化物層的襯底表面相對的襯底表面上形成第二掩模圖形，通過使用第二掩模圖形作為刻蝕掩?？涛g襯底，形成限制硅薄膜的膜片區(qū)的主支柱。形成貫穿硅薄膜的孔，以通過膜片區(qū)中的輔助支柱在圖形區(qū)內(nèi)部形成投影圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例制造模版掩模的方法包括通過順序地形成襯底、氧化物層和硅薄膜制備硅絕緣體(SOI)襯底。布置限制多個膜片區(qū)的邊界區(qū)，膜片區(qū)具有圖形區(qū)和非圖形區(qū)，非圖形區(qū)放置在硅薄膜中的圖形區(qū)之間。形成貫穿硅薄膜的孔，以在圖形區(qū)中形成投影圖形；形成覆蓋具有孔和邊界區(qū)的圖形區(qū)并露出非圖形區(qū)中的硅薄膜的第一掩模圖形；通過使用第一掩模圖形作為刻蝕掩模，刻蝕非圖形區(qū)中的硅薄膜、氧化物層以及襯底，形成溝槽。通過用支撐層填充溝槽形成輔助支柱。在與接觸氧化物層的襯底表面相對的襯底表面上形成第二掩模圖形，以及通過使用第二掩模圖形作為刻蝕掩?？涛g襯底，在邊界區(qū)中形成限制膜片區(qū)的主支柱。


通過參考附圖對其示例性實施例的詳細描述將使本發(fā)明變得更明顯，其中圖1是常規(guī)模版掩模的部分結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是圖1的模版掩模的不完全放大的剖面圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的模版掩模的頂面圖；圖3B是圖3A的模版掩模的底面圖；圖3C是沿圖3A和3B的線IIIc-IIIc′的圖3A和3B的模版掩模的截面；圖3C是沿圖3A和3B的線IIId-IIId′的圖3A和3B的模版掩模的截面；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的模版掩模的頂面圖；圖4B是圖4A的模版掩模的底面圖；圖4C是沿圖4A和4B的線IVc-IVc′的圖4A和4B的模版掩模的截面；圖4D是沿圖4A和4B的線IVd-IVd′的圖4A和4B的模版掩模的截面；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的模版掩模的平面圖；圖6A至6I圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例制造模版掩模的方法的截面；以及圖7A至7I圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例制造模版掩模的方法的截面。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖更完全地描述本發(fā)明的各個示例性實施例。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的模版掩模100的面圖；圖3B是模版掩模100的底面圖；圖3C是沿圖3A和3B的線IIIc-IIIc′的模版掩模100的截面。圖3D是沿圖3A和3B的線IIId-IIId′的模版掩模100的截面。
參考圖3A至3D，模版掩模100包括膜片形成薄層110，膜片形成薄層110包括多個模片區(qū)110A和邊界區(qū)110B，邊界區(qū)110B限制模片區(qū)110A。每個模片區(qū)110A的尺寸分別被膜片形成薄層110的邊界區(qū)110B上形成的主支柱120限制。例如，每個模片區(qū)110A形成一個芯片區(qū)單位。膜片形成薄層110具有面對主支柱120的第一側(cè)邊110C和在膜片形成薄層110的相對側(cè)邊上的第二側(cè)邊110D。在圖3A中觀察到膜片形成薄層110的第一側(cè)邊110C，在圖3B中觀察到膜片形成薄層110的第二側(cè)邊110D。
參考圖3C和3D，在膜片形成薄層110的邊界區(qū)110B和主支柱120之間插入氧化層122。
每個模片區(qū)110A具有多個圖形區(qū)114和非圖形區(qū)116，在每個圖形區(qū)114中形成允許粒子束(例如電子束)透過的孔112，非圖形區(qū)116位于在圖形區(qū)114之間。在非圖形區(qū)116上形成輔助支柱130，以將每個模片區(qū)110A分為多個分開的模片區(qū)110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af支撐分開的模片區(qū)110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af。分開的模片區(qū)110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af輔助支柱130支撐，以致圖形區(qū)114可以分別由單位單元塊組成，在單位單元塊中半導(dǎo)體存儲器的單位單元圖形是成族。就半導(dǎo)體存儲器而言，單元塊以單元類型陣列布置，在相鄰的單元塊之間具有約10μm～100μm的距離，且單元陣列被具有約100μm或更高寬度的外圍電路區(qū)分開。如果每個模片區(qū)110A形成為對應(yīng)于單元陣列，那么單元陣列內(nèi)部的每個單元塊之間的距離對應(yīng)于在每個模片區(qū)110A的內(nèi)部設(shè)置的非圖形區(qū)116的寬度。因此，輔助支柱130形成在具有約10μm～100μm寬度的非圖形區(qū)116中。而且，模片區(qū)110A被具有約100μm或更高寬度的邊界區(qū)110B分開。膜片形成薄層110可以由硅層制成。輔助支柱130優(yōu)選由具有與膜片形成薄層110的應(yīng)力特性相類似的材料形成。例如，輔助支柱130可以由多晶硅層、TiN層、Ti層或這三種材料的至少兩種的組合層制成。輔助支柱130具有柱形形狀且優(yōu)選截面是實心的。
參考圖3A、3B以及3D，形成輔助支柱130，以貫穿膜片形成薄層110，因此通過膜片形成薄層110的第二側(cè)邊110D露出輔助支柱130。而且，輔助支柱130具有在膜片形成薄層110的邊界區(qū)110B上延伸的重疊部分130a，以部分地重疊主支柱120。
輔助支柱130延伸到主支柱120中第一長度L1，以及第一長度L1比主支柱120的長度L2短。
輔助支柱130除對應(yīng)于膜片形成薄層110的第二側(cè)邊110D的側(cè)邊外，覆有保護層132。保護層132由在用于形成主支柱120的刻蝕工藝過程中保護輔助支柱130的材料形成，刻蝕工藝在形成輔助支柱130之后執(zhí)行。例如，如果輔助支柱130由多晶硅層形成，那么保護層132優(yōu)選由Ti層、TIN層、氮化硅層或其組合物制成。在本發(fā)明的另一個實施例中，如果在主支柱120和輔助支柱130之間存在足夠大的刻蝕選擇率差值，那么可以省略保護層132。例如，如果主支柱120由硅層構(gòu)成以及輔助支柱130由TiN或Ti層構(gòu)成，那么可以省略保護層132。
如上所述，每個模片區(qū)110A分為對應(yīng)于由單位單元塊形成的多個圖形區(qū)114的多個分開模片區(qū)110Aa、110Ab、110Ac、110Ad、110Ae以及110Af被在每個模片區(qū)110A內(nèi)的非圖形區(qū)116中形成的輔助支柱130支撐。由此，沒有必要限制主支柱120的形狀和尺寸以及模片區(qū)110A的尺寸和長寬比。此外，盡管常規(guī)模版掩模的形狀限于方形格子，但是根據(jù)形成的半導(dǎo)體器件的布局，模片區(qū)110A可以具有對應(yīng)于各種電路圖形的各種形狀。此外，由于根據(jù)半導(dǎo)體或邏輯器件的布局可以按多種方式設(shè)計輔助支柱130的位置、寬度以及長度，因此可以制造適合各種芯片設(shè)計的定制模版掩模。
根據(jù)本發(fā)明的本實施例的模版掩模的輔助支柱130被保護層132密封且具有實心的截面形狀。但是，根據(jù)本發(fā)明的各個示例性實施例的模版掩模不局限于這些結(jié)構(gòu)。
圖4A至4D圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的模版掩模200。圖4A是模版掩模200的頂面圖，圖4B是模版掩模200的底面圖。圖4C是沿圖4A和4B的線IVc-IVc′的模版掩模200的截面。圖4D是沿圖4A和4B的線IVd-IVd′的模版掩模200的截面。
參考圖4A至4D，根據(jù)本發(fā)明的本實施例的模版掩模200包括具有“U”形狀的輔助支柱230。輔助支柱230將膜片形成薄層210的模片區(qū)210A分為多個分開的模片區(qū)210Aa、210Ab、210Ac、210Ad、210Ae以及210Af并支撐這些分開的模片區(qū)模片區(qū)。在此情況下，通過膜片形成薄層210露出的輔助支柱230的部分表面凹陷。除了輔助支柱230之外，模版掩模200與先前的實施例的模版掩模100相同。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的模版掩模300。該模版掩模300包括模片區(qū)312、314、316以及318，模片區(qū)312、314、316以及318分為由具有各種形狀和位置的輔助支柱330支撐的多個分開的模片區(qū)314a、314b、316a、316b、316c、318a、318b、318c、318d、318e以及318f。根據(jù)半導(dǎo)體器件設(shè)計的需要，輔助支柱330可以由各種形狀形成，如線條圖形或線條和間隔圖形。
圖6A至6I圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例制造模版掩模的方法的截面。
參考圖6A，通過在襯底512上順序地形成氧化層514和膜片形成薄層520制備組合層500。其中襯底512由硅構(gòu)成的硅絕緣體(SOI)襯底和由硅薄膜形成的膜片形成薄層520用作組合層500。
膜片形成薄層520具有面對襯底512的第一側(cè)邊520a和膜片形成薄層520的相對側(cè)邊上的第二側(cè)邊520b。而且，襯底512具有面對膜片形成薄層520的第一側(cè)邊512a以及第一側(cè)邊512a的相對側(cè)上的第二側(cè)邊512b。在膜片形成薄層520的第一側(cè)邊520a和襯底512的第一側(cè)邊512a之間插入氧化層514。
在組合層500的膜片形成薄層520上形成由氮化硅層或氧化硅層制成的硬掩模層532，在硬掩模層532上形成光刻膠圖形534。光刻膠圖形534通過具有約10μm～100μm之間的各種寬度范圍的孔534a露出硬掩模層532?？?32a可以具有線條圖形或線條和間隔圖形。
參考圖6B，通過使用光刻膠圖形534作為刻蝕掩模，刻蝕硬掩模層532形成露出膜片形成薄層520的硬掩模圖形532a。此后，通過使用硬掩模圖形532a和光刻膠圖形534作為刻蝕掩模，刻蝕膜片形成薄層520、氧化層514以及襯底512，在襯底512中形成具有約10μm～100μm之間的各種寬度范圍的溝槽536a和536b。溝槽536a和536b不完全貫穿襯底512。
參考圖6C，在除去光刻膠圖形534之后，在溝槽536a和536b的內(nèi)壁以及硬掩模圖形532a的上表面形成保護層540，在保護層540的表面上形成支撐層550，以填充溝槽536a和536b。
當(dāng)在后續(xù)工序中刻蝕襯底512時，保護層540保護支撐層550且可以由Ti層、TiN層、氮化硅層或這三種材料的兩種或更多種制成的組合層形成。支撐層550是形成輔助支柱所必需的且可以由多晶硅層、TiN層、Ti層或由這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層形成。在支撐層550由TiN層、Ti層或其組合層構(gòu)成的情況下，可以省略保護層540。
此外，具有較小寬度的溝槽536a中被支撐層550填充，具有較大寬度的溝槽536b中被支撐層550部分地填充。
參考圖6D，通過使用化學(xué)機械拋光(CMP)或深腐蝕方法，除去在溝槽536a和536b外部的支撐層550，在溝槽536a和536b內(nèi)形成組成輔助支柱的支撐層圖形550a和550b。結(jié)果，完全填充在溝槽536a內(nèi)的支撐層圖形550a產(chǎn)生柱形形狀的輔助支柱，其部分表面550c凹陷的支撐層圖形550b產(chǎn)生U形狀的輔助支柱。
如果使用深腐蝕方法除去溝槽536a和536b外的支撐層550，那么在支撐層550上形成由可流動的氧化物(FOX)層或旋涂玻璃(SOG)層制成的犧牲層，以在深腐蝕工序過程中保護支撐層圖形550b的凹陷部分，且在執(zhí)行深腐蝕工序之后除去犧牲層。
參考圖6E，在襯底512的第二側(cè)邊512b上形成光刻膠圖形560。在邊界區(qū)上形成光刻膠圖形560，邊界區(qū)限制將在膜片形成薄層520上形成的模片區(qū)。
參考圖6F，使用光刻膠圖形560作為刻蝕掩?？涛g襯底512。此后，僅除去對應(yīng)于膜片形成薄層520的模片區(qū)522的部分襯底512，以及通過襯底512的殘留部分形成在邊界區(qū)524上支撐模片區(qū)522的主支柱512a。
參考圖6G，在除去光刻膠圖形560之后，通過濕法或干法刻蝕法除去氧化層514、保護層540和硬掩模圖形532a的露出部分，以及通過平整化工序露出膜片形成薄層520的第二側(cè)邊520b。結(jié)果，每個模片區(qū)522分別被輔助支柱分為多個分開的模片區(qū)522a和522b，輔助支柱包括形成在每個模片區(qū)522的非圖形區(qū)上的支撐層圖形550a和550b。獲得了其中各個分開的模片區(qū)522a和522b被輔助支柱支撐的結(jié)構(gòu)，輔助支柱包括支撐層圖形550a和550b。分開的模片區(qū)522a和522b每個包括圖形區(qū)，其中通過粒子束形成投影圖形。這里，包括支撐層圖形550a和550b的輔助支柱具有距膜片形成薄層520的第一側(cè)邊520a的長度L3，該長度比主支柱512a的長度L4短。
參考圖6H，在膜片形成薄層520的第二側(cè)邊520b上形成光刻膠圖形570，光刻膠圖形570露出分開的模片區(qū)522a和522b的剩下部分。
參考圖6I，通過使用光刻膠圖形570作為刻蝕掩模，刻蝕分開的模片區(qū)522a和522b中的膜片形成薄層520，形成貫穿膜片形成薄層520的多個孔526。
圖7A至7I圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例制造模版掩模的方法的截面。除在形成輔助支柱之前形成貫穿膜片形成薄層的孔之外，本實施例類似于先前的實施例。因此，在該實施例的描述中，省略了與先前的實施例相應(yīng)的步驟的詳細說明。
參考圖7A，通過順序地形成襯底612、氧化層614以及膜片形成薄層620制備組合層600。如果組合層600由SOI襯底構(gòu)成，那么襯底612由硅構(gòu)成以及膜片形成薄層620由硅薄膜形成。
此后，形成多個模片區(qū)和限制模片區(qū)的邊界區(qū)，模片區(qū)具有在膜片形成薄層620中的圖形區(qū)和非圖形區(qū)。在膜片形成薄層620上形成光刻膠圖形630之后，通過使用光刻膠圖形630作為刻蝕掩?？?，蝕膜片形成薄層620，形成貫穿膜片形成薄層620的多個孔626。
參考圖7B，除去光刻膠圖形630。此后，在孔626內(nèi)和在膜片形成薄層620上形成由氮化硅層或氧化硅層制成的硬掩模層632。
參考圖7C，在硬掩模層632上形成光刻膠圖形634。光刻膠圖形634通過具有約10μm～100μm之間的各種寬度范圍的孔634露出硬掩模層632。通過使用光刻膠圖形634作為刻蝕掩模，刻蝕硬掩模層632，形成露出膜片形成薄層620的非圖形區(qū)部分并同時覆蓋圖形區(qū)和邊界區(qū)的硬掩模圖形632a。
參考圖7D，通過使用硬掩模圖形632a和光刻膠圖形634作為刻蝕掩模，刻蝕膜片形成薄層620、氧化物層614以及襯底612，在襯底中形成具有約10μm～100μm之間的各種寬度的溝槽636a和636b。溝槽636a和636b不完全貫穿襯底612。
參考圖7E，在除去光刻膠圖形634之后，在溝槽636a和636b的內(nèi)壁和硬掩模圖形632a的上表面上形成保護層640，在保護層640上形成支撐層650，以填充溝槽636a和636b。
保護層640可以由Ti層、TiN層、氮化硅層或由這三種材料的兩種或更多材料制成的組合層形成。支撐層650可以由多晶硅層、TiN層、Ti層或由這三種材料的兩種或更多材料制成的組合層形成。在支撐層650由TiN層、Ti層或其組合層制成的情況下，可以省略保護層640。
此外，具有較小寬度的溝槽636a中被支撐層650完全填充，具有較大寬度的溝槽636b中被支撐層650部分填充。
參考圖7F，通過CMP或深腐蝕方法除去在溝槽636a和636b外的支撐層650，形成支撐層圖形650a和650b，支撐層圖形650a和650b形成溝槽636a和636b內(nèi)的輔助支柱。結(jié)果，形成完全填充溝槽636a內(nèi)部的支撐層圖形650a，產(chǎn)生柱形形狀的輔助支柱，以及形成其部分表面650c凹陷的支撐層圖形650b，產(chǎn)生U形狀的輔助支柱。
參考圖7G，在遠離膜片形成薄層620的襯底612的表面612b上形成光刻膠圖形660。光刻膠圖形660形成在邊界區(qū)上，邊界區(qū)限制將在膜片形成薄層620上形成的膜片區(qū)。
參考圖7H，使用光刻膠圖形660作為刻蝕掩?？涛g襯底612。結(jié)果，僅對應(yīng)于膜片形成薄層620的膜片區(qū)622的部分襯底612被除去，且留下在邊界區(qū)624上支撐膜片區(qū)622的主支柱612a。
參考圖7I，在除去氧化物層614之后，通過濕法或干法刻蝕法除去保護層640和硬掩模圖形632a的露出部分，通過平整化工序露出膜片形成薄層620。結(jié)果，通過包括在膜片區(qū)622的非圖形區(qū)上形成的支撐層圖形650a和650b的輔助支柱將膜片區(qū)622分為多個分開的膜片區(qū)622a、622b、622c以及622d。各個分開的膜片區(qū)622a、622b、622c以及622d被輔助支柱支撐，輔助支柱包括支撐層圖形550a和550b。各個分開的膜片區(qū)622a、622b、622c以及622d包括圖形區(qū)的孔626。由支撐層圖形650a和650b形成的輔助支柱具有距膜片形成薄層620的第一側(cè)邊長度L5，該長度比主支柱612a的長度L6短。
根據(jù)本發(fā)明的各個示例性實施例的模版掩模具有設(shè)置在被主支柱限制的膜片區(qū)內(nèi)的各種類型的輔助支柱。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的模版掩模對于構(gòu)圖局部致密的圖形區(qū)如半導(dǎo)體存儲器的單元陣列區(qū)特別有用。較大的膜片區(qū)不僅被支柱支撐而且被圖形區(qū)中形成的輔助支柱支撐。由此，防止了膜片區(qū)的變形或扭曲，且可以使圖像布置誤差最小化。也可以防止圖形位置的精確度下降。
而且，根據(jù)使用模版掩模的半導(dǎo)體存儲器或邏輯裝置的布局，輔助支柱的布置、寬度和長度可以按多種方式設(shè)計。因此，可以制造適合各種芯片布局的定制模版掩模，而不限制主支柱的形狀和布置以及膜片區(qū)的長寬比。
盡管參考其示例性實施例已經(jīng)具體地展示了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在而不脫離下列權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式上和細節(jié)上進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種模版掩模，包括膜片形成薄層，包括膜片區(qū)，每個膜片區(qū)包括多個圖形區(qū)和多個非圖形區(qū)，在多個圖形區(qū)中形成允許粒子束透過的多個孔，以及多個非圖形區(qū)布置在多個圖形區(qū)之間；以及限制膜片區(qū)的邊界區(qū)；形成在膜片形成薄層的邊界區(qū)上以支撐膜片區(qū)的主支柱；以及在膜片區(qū)內(nèi)的非圖形區(qū)上形成的輔助支柱，該輔助支柱將膜片區(qū)分為多個分開的膜片區(qū)并支撐每個分開的膜片區(qū)。
2.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中輔助支柱貫穿膜片形成薄層。
3.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄層包括與主支柱相對的側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊，以及輔助支柱具有通過第二側(cè)邊露出的表面。
4.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中輔助支柱從膜片形成薄層的第一側(cè)邊延伸第一長度且第一長度比主支柱的長度短。
5.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中輔助支柱重疊邊界區(qū)和主支柱。
6.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄層由硅層制成，輔助支柱由從多晶硅層、TiN層、Ti層以及這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
7.如權(quán)利要求1的模版掩模，還包括部分覆蓋輔助支柱的保護層。
8.如權(quán)利要求7的模版掩模，其中膜片形成薄層包括與主支柱相對的第一側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊，膜片形成薄層的第二側(cè)邊露出輔助支柱的第一表面，以及保護層沒有覆蓋輔助支柱的第一表面。
9.如權(quán)利要求7的模版掩模，其中保護層由從Ti層、TiN層、氮化硅層以及這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
10.如權(quán)利要求1的模版掩模，還包括在膜片形成薄層的邊界區(qū)和主支柱之間插入的氧化物層。
11.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中輔助支柱具有實心的截面和柱形形狀。
12.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中膜片形成薄層具有面對主支柱的第一側(cè)邊和部分地露出輔助支柱的第一表面的第二側(cè)邊，以及部分第一表面凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
13.如權(quán)利要求1的模版掩模，其中輔助支柱位于膜片形成薄層的非圖形區(qū)，以致膜片區(qū)被分為被單位單元塊分割的多個分開的膜片區(qū)。
14.一種制造模版掩模的方法，該方法包括(a)制備復(fù)合層，該復(fù)合層包括具有第一側(cè)邊和與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊的膜片形成薄層，該膜片形成薄層包括多個膜片區(qū)，每個膜片區(qū)具有用于通過粒子束投影形成圖形的多個圖形區(qū)和每個圖形區(qū)之間布置的非圖形區(qū)，非圖形區(qū)包括限制膜片區(qū)的邊界區(qū)具有第一側(cè)邊和第二側(cè)邊的襯底，襯底的第一側(cè)邊面對膜片形成薄層的第一側(cè)邊，第二側(cè)邊與第一側(cè)邊相對；以及在膜片形成薄層的第一側(cè)邊和襯底的第一側(cè)邊之間插入的氧化物層；(b)通過從膜片形成薄層的第二側(cè)邊刻蝕非圖形區(qū)中的復(fù)合層，形成溝槽；(c)通過在溝槽內(nèi)填充支撐層，形成輔助支柱；以及(d)通過除去膜片區(qū)中包括的襯底部分，在邊界區(qū)中形成支撐膜片區(qū)的主支柱。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中支撐層由從多晶硅層、TiN層、Ti層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中溝槽被支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中支撐層具有通過膜片形成薄層的第二側(cè)邊露出的第一表面，并且支撐表面的部分第一表面凹陷，以致輔助支柱具有“U”形。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中在形成輔助支柱之后執(zhí)行步驟(d)。
19.如權(quán)利要求14的方法，其中步驟(c)還包括在溝槽的內(nèi)壁上形成保護層；以及在保護層上形成支撐層。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中保護層由從Ti層、TiN層、氮化硅層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中支撐層由多晶硅層制成。
22.如權(quán)利要求19的方法，其中溝槽被保護層上的支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
23.如權(quán)利要求19的方法，其中支撐層具有通過膜片形成薄層的第二側(cè)邊露出的第一表面，并且支撐層的部分第一表面凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
24.如權(quán)利要求19的方法，其中步驟(d)還包括除去鄰近保護層的襯底和氧化物層，以致露出膜片形成薄層。
25.如權(quán)利要求14的方法，還包括(e)形成貫穿膜片形成薄層的孔，以在膜片區(qū)的圖形區(qū)上形成投影圖形。
26.如權(quán)利要求25的方法，其中在形成主支柱和輔助支柱之后執(zhí)行步驟(e)。
27.如權(quán)利要求25的方法，其中在形成主支柱和輔助支柱之前執(zhí)行步驟(e)。
28.一種制造模版掩模的方法，該方法包括通過順序地覆層襯底、氧化物層和硅薄膜制備硅絕緣體(SOI)襯底；在硅薄膜上形成第一掩模圖形；通過使用第一掩模圖形作為刻蝕掩?？涛g硅薄膜、氧化物層以及襯底，形成溝槽；通過用支撐層填充溝槽，形成輔助支柱；在與接觸氧化物層的襯底表面相對的襯底表面上形成第二掩模圖形；通過使用第二掩模圖形作為刻蝕掩?？涛g襯底，形成限制硅薄膜的膜片區(qū)的主支柱；以及形成貫穿硅薄膜的孔，以在通過膜片區(qū)中的輔助支柱限制的圖形區(qū)內(nèi)部形成投影圖形。
29.如權(quán)利要求28的方法，其中第一掩模圖形由硬掩模圖形以及覆蓋硬掩模圖形的光刻膠圖形形成。
30.如權(quán)利要求28的方法，其中在步驟(c)中襯底被刻蝕為第一深度，第一深度小于襯底的總厚度。
31.如權(quán)利要求28的方法，其中支撐層由從多晶硅層、TiN層、Ti層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
32.如權(quán)利要求28的方法，其中溝槽用支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
33.如權(quán)利要求28的方法，其中支撐層具有通過膜片形成硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
34.如權(quán)利要求28的方法，其中步驟(d)還包括在溝槽的內(nèi)壁上形成保護層；以及在保護層上形成支撐層。
35.如權(quán)利要求34的方法，其中支撐層由從Ti層、TIN層、氮化硅層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
36.如權(quán)利要求35的方法，其中支撐層由多晶硅層制成。
37.如權(quán)利要求34的方法，其中溝槽被保護層上的支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
38.如權(quán)利要求34的方法，其中支撐層具有通過硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
39.一種制造模版掩模的方法，該方法包括(a)通過順序地覆層襯底、氧化物層和硅薄膜制備硅絕緣體(SOI)襯底；(b)布置限制多個膜片區(qū)的邊界區(qū)，膜片區(qū)具有圖形區(qū)和非圖形區(qū)，非圖形區(qū)布置在硅薄膜中的圖形區(qū)之間；(c)形成貫穿硅薄膜的孔，以在圖形區(qū)中形成投影圖形；(d)形成覆蓋具有孔和邊界區(qū)的圖形區(qū)并露出非圖形區(qū)中的硅薄膜的第一掩模圖形；(e)在非圖形區(qū)中，通過使用第一掩模圖形作為刻蝕掩模，刻蝕硅薄膜、氧化物層以及襯底，形成溝槽；(f)通過用支撐層填充溝槽，形成輔助支柱；(g)在與接觸氧化物層的襯底表面相對的襯底表面上形成第二掩模圖形；(h)通過使用第二掩模圖形作為刻蝕掩?？涛g襯底，形成限制邊界區(qū)中的膜片區(qū)的主支柱。
40.如權(quán)利要求39的方法，其中第一掩模圖形由硬掩模圖形以及覆蓋硬掩模圖形的光刻膠圖形形成。
41.如權(quán)利要求39的方法，其中在步驟(e)中襯底被刻蝕為第一深度，第一深度小于襯底的總厚度。
42.如權(quán)利要求39的方法，其中支撐層由從多晶硅層、TIN層、Ti層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
43.如權(quán)利要求39的方法，其中溝槽被支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
44.如權(quán)利要求39的方法，其中支撐層具有通過硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
45.如權(quán)利要求39的方法，其中步驟(f)還包括在溝槽的內(nèi)壁上形成保護層；以及在保護層上形成支撐層。
46.如權(quán)利要求45的方法，其中保護層由從Ti層、TIN層、氮化硅層或這三種材料的兩種或更多種材料制成的組合層構(gòu)成的組中挑選出來的材料制成。
47.如權(quán)利要求46的方法，其中支撐層由多晶硅層制成。
48.如權(quán)利要求45的方法，其中溝槽被保護層上的支撐層完全填充，以致輔助支柱具有柱形形狀。
49.如權(quán)利要求45的方法，其中支撐層具有通過硅薄膜露出的第一表面，以及第一表面的部分凹陷，以致輔助支柱具有“U”形狀。
50.一種模版掩模包括具有膜片區(qū)和限制膜片區(qū)的邊界區(qū)的膜片形成薄層；在膜片形成薄層的邊界區(qū)上形成的主支柱，主支柱支撐膜片區(qū)；以及在膜片區(qū)內(nèi)部形成的輔助支柱，輔助支柱將膜片區(qū)分為多個分開的膜片區(qū)并支撐多個分開的膜片區(qū)。
51.如權(quán)利要求50的模版掩模，還包括在膜片區(qū)中形成的多個孔。
全文摘要
一種模版掩模，包括具有膜片區(qū)和限制膜片區(qū)的邊界區(qū)的膜片形成薄層。膜片區(qū)具有多個圖形區(qū)和非圖形區(qū)，圖形區(qū)包括可以透過粒子束的孔，非圖形區(qū)插入在圖形區(qū)之間。主支柱支撐膜片區(qū)并形成在膜片形成薄層的邊界區(qū)上。在膜片圖形區(qū)內(nèi)部的非圖形區(qū)中形成輔助支柱，以致輔助支柱將膜片區(qū)分為多個分開的膜片區(qū)。輔助支柱支撐分開的膜片區(qū)。
文檔編號G03F1/20GK1577083SQ20041005984
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者金仁晟, 金淏哲 申請人:三星電子株式會社