用兩種狀態的掩模提高分辨率的光刻方法和結構的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請是于2012年4月2日提交的名稱為"遠紫外光刻工藝和掩模（Extreme Ultraviolet Lithography Process and Mask)"的第 13/437, 099 號申請的部分繼續申請， 其全部內容通過引用的方式結合于此作為參考。
技術領域
[0003] 本發明涉及用兩種狀態的掩模提高分辨率的光刻方法和結構。
【背景技術】
[0004] 半導體集成電路（IC)產業經歷了指數級生長。IC材料和設計方面的技術進步產 生了數代1C，其中每代IC都比上一代IC具有更小和更復雜的電路。在IC發展過程中，功 能密度（即，每芯片面積上互連器件的數量）通常已增加而幾何尺寸（即，使用制造工藝可 以做出的最小部件（或線））卻已降低。這種按比例縮小工藝通常通過提高生產效率和降 低相關成本而帶來益處。這種按比例縮小工藝也增加了 IC加工和生產的復雜度。為了實 現這些進步，需要在IC加工和生產方面的同樣發展。例如，對實施更高分辨率光刻工藝的 需求增加。各種光刻技術包括相移掩模和離軸照明。但是現有技術具有各自需要克服的限 制，諸如遮蔽效應。
[0005] 因此，雖然現有的光刻技術對于它們預期的目的通常是足夠的，但是它們并不是 在每個方面都完全令人滿意。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種光刻系統中的光刻工藝，包括：加 載掩模，所述掩模包括限定集成電路（IC)圖案的兩種掩模狀態，其中，所述IC圖案包括：多 個主要多邊形，其中，將相鄰的主要多邊形分配至不同的掩模狀態；和背景，包括在多種掩 模狀態中的一種中的場和在所述兩種掩模狀態中的另一種中的多個亞分辨率多邊形；配置 照明器以在所述光刻系統的照明光瞳面上產生照明圖案；利用根據所述照明圖案確定的過 濾圖案在所述光刻系統的投影光瞳面上配置光瞳濾波器；以及利用所述照明器、所述掩模 和所述光瞳濾波器對靶實施曝光工藝，其中，所述曝光工藝在所述掩模后面產生衍射光和 非衍射光并且所述光瞳濾波器去除所述非衍射光的大部分。
[0007] 在上述光刻工藝中，其中，所述照明圖案對應于軸上照明。
[0008] 在上述光刻工藝中，其中，所述照明圖案對應于部分相干照明。
[0009] 在上述光刻工藝中，其中，所述照明圖案具有照明部分Oini，其中，所述O ini小于 0.3。
[0010] 在上述光刻工藝中，其中，所述過濾圖案與所述照明圖案基本上互補。
[0011] 在上述光刻工藝中，其中，所述照明圖案具有照明部分Oini;以及所述過濾圖案具 有阻擋部分〇 pf，其中，Opf彡σιη。
[0012] 在上述光刻工藝中，其中，第一多邊形、第二多邊形以及所述背景分別具有彼此不 同的透射率。
[0013] 在上述光刻工藝中，其中，第一多邊形、第二多邊形以及所述背景分別具有彼此不 同的透射率；其中，第一掩模狀態和第二掩模狀態具有透射率tl和t2 ;所述背景具有平均 透射率t3 ;以及tl大于t3并且t2小于t3。
[0014] 在上述光刻工藝中，其中，所述掩模包括：透明襯底；以及在所述透明襯底上方形 成的吸收材料層，其中，圖案化所述吸收材料層以限定彼此不同的第一掩模狀態和第二掩 模狀態。
[0015] 在上述光刻工藝中，其中，所述掩模包括：透明襯底；以及在所述透明襯底上方形 成的吸收材料層，其中，圖案化所述吸收材料層以限定彼此不同的第一掩模狀態和第二掩 模狀態；其中，所述吸收材料層包括鉻。
[0016] 根據本發明的另一個方面，提供了一種掩模，包括：襯底；以及吸收材料層，形成 在所述襯底的上方，其中，所述吸收材料層被圖案化為包括兩種掩模狀態，所述兩種掩模狀 態限定了具有多個主要多邊形和背景的集成電路（IC)圖案，相鄰的主要多邊形被分配至 不同的掩模狀態，以及所述背景包括在所述兩種掩模狀態中的一種中的場和在所述兩種掩 模狀態中的另一種中的多個亞分辨率多邊形。
[0017] 在上述掩模中，其中，所述亞分辨率多邊形包括調整后的圖案密度，從而在光刻工 藝期間提高了所述主要多邊形的成像反差。
[0018] 在上述掩模中，其中，所述亞分辨率多邊形設計成具有選自由矩形、正方形和它們 的組合組成的組中的形狀。
[0019] 在上述掩模中，其中，所述襯底包括透明材料。
[0020] 在上述掩模中，其中，所述襯底包括透明材料；其中，所述襯底包括熔融石英；以 及所述吸收材料層包括鉻。
[0021] 在上述掩模中，其中，所述襯底包括透明材料；其中，所述吸收材料層包括選自由 鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、鈦、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、鉭、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化 鉭、鋁-銅、氧化鋁、鈀、鑰、鑰硅和它們的組合組成的組中的材料。
[0022] 根據本發明的又一個方面，提供了一種產生掩模的方法，包括：接收具有多個主要 多邊形和背景的集成電路（IC)圖案；將所述多個主要多邊形分配至相應的掩模狀態，從而 將相鄰的主要多邊形分配至不同的掩模狀態；以及將亞分辨率多邊形加入所述背景。
[0023] 在上述方法中，其中，將所述亞分辨率多邊形分配至相同的掩模狀態并且將剩余 的所述背景分配至另一種掩模狀態，所述另一種掩模狀態與分配至所述亞分辨率多邊形的 掩模狀態不同。
[0024] 在上述方法中，其中，加入所述亞分辨率多邊形包括在所述背景中加入具有圖案 密度的亞分辨率部件，從而調整所述背景中的平均透射率以在利用所述掩模的光刻工藝期 間提高所述主要多邊形的成像反差。
[0025] 在上述方法中，其中，將所述亞分辨率多邊形設計成具有矩形、正方形和它們的組 合中的至少一種形狀。
[0026] 在上述方法中，還包括根據所述IC圖案形成所述掩模，其中，形成所述掩模包括： 在透明襯底上方形成吸收材料層；以及圖案化所述吸收材料層以限定在不具有所述吸收材 料層的第一區域中的第一掩模狀態和在包括所述吸收材料層和所述透明襯底的第二區域 中的第二掩模狀態。
【附圖說明】
[0027] 當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明的各個方 面。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的 目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0028] 圖1是根據一些實施例構造的光刻工藝的流程圖。
[0029] 圖2是用于實施圖1的方法的光刻系統以及根據一些實施例構造的掩模結構的框 圖。
[0030] 圖3是根據一些實施例構造的掩模的頂視圖。
[0031] 圖4至圖5是根據一些實施例構造的處于各個制造階段的掩模的截面圖。
[0032] 圖6是根據一些實施例構造的部分圖2的光刻系統的示意性透視圖。
[0033] 圖7示出根據一些實施例構造的通過圖1的方法實施的照明圖案的示意圖。
[0034] 圖8示出根據一些實施例構造的通過圖1的方法實施的過濾圖案的示意圖。
[0035] 圖9A是根據一些實施例構造的掩模的頂視圖。
[0036] 圖9B是與圖9A的掩模相關的處于灰度級的曝光能量分布的示意圖。
[0037] 圖9C是與圖9A的掩模相關的圖中的曝光能量分布的示意圖。
[0038] 圖IOA是根據一些實施例構造的掩模的頂視圖。
[0039] 圖IOB是與圖IOA的掩模相關的處于灰度級的曝光能量分布的示意圖。
[0040] 圖IOC是與圖IOA的掩模相關的圖中的曝光能量分布的示意圖。
[0041] 圖IlA是根據一些實施例構造的掩模的頂視圖。
[0042] 圖IlB是與圖IlA的掩模相關的處于灰度級的曝光能量分布的示意圖。
[0043] 圖IlC是與圖IlA的掩模相關的沿著X方向的圖中的曝光能量分布的示意圖。
[0044] 圖IlD是與圖IlA的掩模相關的沿著Y方向的圖中的曝光能量分布的示意圖。
[0045] 圖12A和12B示出來自根據一些實施例構造的掩模的數值孔徑和衍射光的示意 圖。
[0046] 圖13是根據一些實施例構造的用于掩模制造的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0047] 為了實施本發明的不同特征，以下公開內容提供了許多不同的實施例或示例。以 下描述部件和布置的特定示例以簡化本發明。當然這些僅僅是示例并不打算限定。例如， 以下描述中第一部件形成在第二部件上方或上可包括其中第一和第二部件以直接接觸的 方式形成的實施例，并且也可包括其中額外的部件形成到第一和第二部件之間，使得第一 和第二部件不直接接觸的實施例。此外，本發明可在各個實例中重復參照數字和/或字母。 該重復是為了簡明和清楚的目的，而且其本身沒有規定所述各種實施例和/或結構之間的 關系。
[0048] 另外，可以在本文中使用諸如"下面"、"在…之下"、"下部"、"在…之上"、"上部"等 的空間相對位置術語以便于說明書描述附圖中示出的一個元件或部件與另一個（一些）元 件或部件的關系。除了圖中示出的方位之外，空間相對位置術語意圖涵蓋器件在使用或操 作中的不同方位。例如，如果翻轉圖中的器件，描述為在其它器件或部件"之下"或"下面" 的元件則可以定位為在其它元件或部件"之上"。因此，示例性術語"在…之下"可以涵蓋之 上和之下兩種方位。裝置可以以其它方位定向（旋轉90度或處于其它方位）并且本文使 用的空間相對描述符可以相應地以同樣的方式解釋。
[0049] 圖1是方法10的流