本發(fā)明涉及一種光罩及其制造方法，尤其涉及一種相位移光罩及其制造方法。

背景技術：

隨著半導體技術日新月異，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的技術節(jié)點(Technical node)持續(xù)向下微縮至38納米，其關鍵尺寸(Critical Dimension)也隨著元件縮小而愈來愈接近曝光機臺的光學物理極限。因此，如何在現(xiàn)行曝光機臺與光罩的條件下，得到最大的光刻處理裕度(Process window)將成為未來重要的一門課題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高透射率的相位移光罩及其制造方法，其可保留次解析輔助圖案(SRAFs)的功能，且在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，次解析輔助圖案不會成像在半導體襯底上。

本發(fā)明提供一種相位移光罩包括：基板、相位移層以及遮蔽層。相位移層位于所述基板上。相位移層的圖案包括主圖案以及次解析輔助圖案。次解析輔助圖案配置于所述主圖案的周圍。所述相位移層具有透射率，所述透射率大于6％。遮蔽層至少覆蓋所述相位移層的所述次解析輔助圖案。

在本發(fā)明的一實施例中，所述次解析輔助圖案的線寬介于10nm至30nm之間。

在本發(fā)明的一實施例中，所述相位移層的所述透射率介于18％至30％之間。

在本發(fā)明的一實施例中，所述相位移層具有相位移，所述相位移為180度。

在本發(fā)明的一實施例中，所述相位移層的材料包括MoSi、TaSi、WSi、 CrSi、NiSi、CoSi、ZrSi、NbSi、TiSi或其組合。

本發(fā)明提供一種相位移光罩的制造方法，其步驟如下。于基板上形成相位移層。所述相位移層的圖案包括主圖案與次解析輔助圖案。所述次解析輔助圖案配置于所述主圖案的周圍。于所述相位移層上形成遮蔽層。于所述基板上形成掩膜層，所述掩膜層至少覆蓋所述次解析輔助圖案上的所述遮蔽層。進行蝕刻處理，移除部分所述遮蔽層，以暴露未被所述掩膜層覆蓋的所述相位移層的表面。移除所述掩膜層。

在本發(fā)明的一實施例中，所述相位移層具有透射率，所述透射率大于6％。

在本發(fā)明的一實施例中，所述相位移層的所述透射率介于18％至30％之間。

在本發(fā)明的一實施例中，所述掩膜層的材料包括光刻膠、抗反射層或其組合。

在本發(fā)明的一實施例中，所述次解析輔助圖案在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，不會成像于半導體襯底上。

基于上述，本發(fā)明的遮蔽層至少覆蓋相位移層的次解析輔助圖案上，使得本發(fā)明的次解析輔助圖案的透射率趨近于0，且相位移趨近于0度。如此一來，本發(fā)明不僅能保留次解析輔助圖案的功能(即增加光刻處理裕度)，而且在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，次解析輔助圖案不會成像在半導體襯底上。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1A至圖1F為本發(fā)明的一實施例的相位移光罩的制造流程剖面示意圖。

附圖標記說明：

10：相位移光罩；

100：基板；

102：相位移層；

102a：主圖案(圖案化的相位移層)；

102b：次解析輔助圖案(圖案化的相位移層)；

104、104a、104b、104c：遮蔽層；

106：光刻膠層；

108、108a、108b：掩膜層；

d：距離。

具體實施方式

圖1A至圖1F為本發(fā)明的一實施例的相位移光罩的制造流程剖面示意圖。

請參照圖1A，本發(fā)明提供一種相位移光罩10的制造方法，其步驟如下。于基板100上依序形成相位移層102以及遮蔽層104。基板100可例如是透明基板，透明基板的材料可例如是石英玻璃、聚合物或其他合適的透明材料。在本實施例中，相位移光罩10的圖案比例為欲轉移圖案的4倍，因此，以下相位移光罩10的距離、圖案以及尺寸皆為欲轉移圖案的距離、圖案以及尺寸的4倍。但本發(fā)明不限于此，在其他實施例中，相位移光罩10的距離、圖案以及尺寸也可放大1倍、5倍或10倍不等。

相位移層102具有透射率以及相位移。相位移層102的透射率大于6％，且所述相位移為180度。換言之，假設基板100為透明的，入射光穿透基板100時是完全透射并且不會產(chǎn)生任何相位移。因此，入射光穿透本實施例的相位移層102時，可透射大于6％的入射光且提供180度的相位移。在本實施例中，所述透射率可介于18％至30％之間。相位移層102的材料可例如是MoSi、TaSi、WSi、CrSi、NiSi、CoSi、ZrSi、NbSi、TiSi或其組合，其形成方法可以利用電子射線(EB)蒸鍍法、激光蒸鍍法、原子層成膜(ALD)法、離子輔助濺鍍法等來形成。在一實施例中，相位移層102的厚度可例如是40nm至100nm。

遮蔽層104的材料可例如是鉻(Chrome，Cr)或鉻化合物(以下也稱為鉻系材料)等，但本發(fā)明不以此為限。遮蔽層104的形成方法可以利用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法等來形成。在一實施例中，遮蔽層104的厚度可例如是2nm至100nm。

然后，于遮蔽層104上形成圖案化的光刻膠層106。圖案化的光刻膠層106可定義出后續(xù)處理所形成的相位移層102圖案。相位移層102的圖案包 括主圖案102a以及次解析輔助圖案102b(如圖1C所示)。

請參照圖1B，以圖案化的光刻膠層106當作掩膜，進行蝕刻處理，移除部分相位移層102與部分遮蔽層104，以暴露基板100的表面。所述蝕刻處理可例如是干式蝕刻處理或是濕式蝕刻處理。在一實施例中，當遮蔽層104的材料為鉻系材料時，可使用硝酸鈰銨及過氯酸的水溶液來進行蝕刻處理。

接著，請參照圖1C，移除圖案化的光刻膠層106，以于基板100上形成圖案化的相位移層102a、102b以及圖案化的遮蔽層104a、104b。在本實施例中，圖案化的相位移層102a可視為主圖案(以下稱為主圖案102a)，而圖案化的相位移層102b可視為次解析輔助圖案(以下稱為次解析輔助圖案102b)。次解析輔助圖案102b配置于主圖案102a的周圍。所謂次解析輔助圖案是指關鍵尺寸極小的圖案，在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，不會成像于半導體襯底上。在本實施例中，次解析輔助圖案102b的線寬可介于10nm至30nm之間。主圖案102a的線寬可例如是次解析輔助圖案102b的線寬的3倍至20倍。如圖1C所示，遮蔽層104a覆蓋在主圖案102a上；而遮蔽層104b覆蓋在次解析輔助圖案102b上。雖然圖1C中僅示出一個次解析輔助圖案102b配置于主圖案102a之間，但本發(fā)明不以此為限。在其他實施例中，相位移光罩也可具有多個次解析輔助圖案102b分別配置于主圖案102a的周圍。

請參照圖1C與圖1D，于基板100上形成掩膜層108。掩膜層108至少覆蓋次解析輔助圖案102b。詳細地說，掩膜層108a覆蓋遮蔽層104b的頂面、側面、次解析輔助圖案102b的側面以及部分基板100的表面；而掩膜層108b覆蓋部分遮蔽層104a的頂面。如此一來，掩膜層108a便可保護次解析輔助圖案102b上的遮蔽層104b，以防止后續(xù)蝕刻處理移除遮蔽層104b。在本實施例中，掩膜層的材料可例如是光刻膠、抗反射層或其組合。掩膜層108a的側壁至次解析輔助圖案102b的側壁之間的距離d可介于15nm至35nm之間。

請參照圖1E與圖1F，以掩膜層108當作掩膜，進行蝕刻處理，移除部分遮蔽層104a，以暴露部分主圖案102a的表面。所述蝕刻處理可例如是干式蝕刻處理或是濕式蝕刻處理。在一實施例中，當遮蔽層104a的材料為鉻系材料時，可使用硝酸鈰銨及過氯酸的水溶液來進行蝕刻處理。接著，移除掩膜層108，以形成本實施例的相位移光罩10。

請參照圖1F，本實施例的相位移光罩10包括：基板100、圖案化的相位 移層102a(即主圖案102a)、圖案化的相位移層102b(即次解析輔助圖案102b)以及遮蔽層104b、104c。圖案化的相位移層102a、102b位于基板100上。由于圖案化的相位移層102a的透射率大于6％，且其相位移為180度，因此，本實施例的相位移光罩10的光學功能較佳(如下表1所示)。遮蔽層104c覆蓋部分圖案化的相位移層102a(以下稱為主圖案102a)，而遮蔽層104b至少覆蓋圖案化的相位移層102b(以下稱為次解析輔助圖案102b)。次解析輔助圖案102b配置于主圖案102c的周圍，其可增加光刻處理裕度(如下表2所示)。另外，由于本實施例的不透光的遮蔽層104b至少覆蓋次解析輔助圖案102b，其使得次解析輔助圖案102b的透射率趨近于0，且相位移趨近于0度。所以，入射光便無法穿透次解析輔助圖案102b，且不會產(chǎn)生任何相位移。因此，在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，次解析輔助圖案102b并不會成像在半導體襯底上(如下表2、表3所示)。

〈光學模擬實驗〉

為了證明本發(fā)明的可實現(xiàn)性，下文將舉實例以更具體地描述本發(fā)明。雖然描述了以下模擬實驗，但是在不逾越本發(fā)明范疇的情況下，可適當改變所采用的材料、比率、處理細節(jié)以及處理流程等等。因此，不應根據(jù)下文所述的模擬實驗對本發(fā)明做出限制性的解釋。

請參照表1，相較于現(xiàn)行6％透射率相位移光罩(attenuated Phase Shift Mask，attPSM)，20％透射率相位移光罩在對比度(Contrast)、光罩誤差因子(MEEF)以及聚焦深度(DOF)(也可視為處理裕度)的表現(xiàn)較佳。同理可證，由于本實施例的圖案化的相位移層102a的透射率大于6％，所以，其對比度、光罩誤差因子以及聚焦深度也比現(xiàn)行6％透射率相位移光罩為佳。

表1

實例1

在實例1中，是在其光罩的次解析輔助圖案(SRAFs)上覆蓋遮蔽層，使得實例1的次解析輔助圖案的透射率趨近于0，且相位移趨近于0度。接著，再以實例1的光罩進行模擬的曝光處理與顯影處理。

比較例1

在比較例1中，其光罩的次解析輔助圖案上未覆蓋遮蔽層，使得比較例1上的次解析輔助圖案的透射率約為20％，且相位移約為180度。接著，再以比較例1的光罩進行模擬的曝光處理與顯影處理。

比較例2

比較例2的光罩上則是不具有次解析輔助圖案。接著，再以比較例2的光罩進行模擬的曝光處理與顯影處理。

由表2可知，在經(jīng)過模擬的曝光處理與顯影處理后，比較例1的次解析輔助圖案會成像在半導體襯底上；而實例1的次解析輔助圖案則不會成像在半導體襯底上。雖然比較例2沒有次解析輔助圖案成像在半導體襯底上的問題，但比較例2的聚焦深度小于實例1的聚焦深度。換言之，比較例2的處理裕度小于實例1的處理裕度。

表2

實例2

在實例2中，是在其光罩的次解析輔助圖案上覆蓋遮蔽層，使得實例2的次解析輔助圖案的透射率趨近于0，且相位移趨近于0度，且實例2的次 解析輔助圖案的線寬為20nm。接著，再以實例2的光罩分別進行最佳焦點以及離焦(Defocus)0.06μm的模擬的曝光處理與顯影處理。

比較例3

在比較例3中，其光罩的次解析輔助圖案上未覆蓋遮蔽層，使得比較例3上的次解析輔助圖案的透射率約為20％，且相位移約為180度，且比較例3的次解析輔助圖案的線寬為16nm。接著，再以比較例3的光罩分別進行最佳焦點以及離焦0.06μm的模擬的曝光處理與顯影處理。

由表3可知，在經(jīng)過最佳焦點的曝光處理與顯影處理后，實例2以及比較例3的次解析輔助圖案皆不會成像在半導體襯底上。但在經(jīng)過離焦0.06μm(即接近實際曝光處理)的曝光處理與顯影處理后，比較例3的次解析輔助圖案會成像在半導體襯底上；而實例2的次解析輔助圖案仍不會成像在半導體襯底上。

表3

綜上所述，本發(fā)明的遮蔽層至少覆蓋相位移層的次解析輔助圖案上，使得本發(fā)明的次解析輔助圖案的透射率趨近于0，且相位移趨近于0度。如此一來，本發(fā)明不僅能保留次解析輔助圖案的功能(即增加光刻處理裕度)，而且在經(jīng)過曝光處理與顯影處理后，次解析輔助圖案不會成像在半導體襯底上。另外，即便在離焦狀態(tài)(即接近實際曝光處理)下進行曝光處理與顯影處理，本發(fā)明的次解析輔助圖案仍不會成像在半導體襯底上。此外，由于本發(fā)明的相位移層的透射率大于6％，因此，相較于現(xiàn)行6％透射率相位移光罩，本實施例的相位移光罩的對比度、光罩誤差因子以及聚焦深度較佳。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對 其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。