光罩的制作方法[发明专利]

*CN101963752A*

(10)申请公布号 CN 101963752 A(43)申请公布日 2011.02.02

(12)发明专利申请

(21)申请号 2009100553.9(22)申请日 2009.07.24

(71)申请人中芯国际集成电路制造(上海)有限

公司

地址201203 上海市张江路18号(72)发明人柳锋 朱振华

(74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务

所(普通合伙) 31237

代理人屈蘅 李时云(51)Int.Cl.

G03F 1/00(2006.01)G03F 7/32(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页

()发明名称

光罩的制作方法(57)摘要

本发明涉及一种衰减式相位移光罩的制作方法，包括：提供透明基板，在基板上形成相位偏移层，在相位偏移层上形成光阻层；在光阻层上形成图案化的光刻胶层；以图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻光阻层，形成图案化的光阻层；以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层；得到相位偏移层的特征尺寸，比较相位偏移层的特征尺寸值相比预定值的偏小量，采用湿法蚀刻法对相位偏移层进行再蚀刻；去除光阻层，加上透明的保护膜，完成制作。干法蚀刻相位偏移层之后，经过测量发现相位偏移层的特征尺寸比预定值偏小的话，采用湿法蚀刻对相位偏移层进行修正，而不必重新制作光罩，能够达到节约成本的目的。CN 101963752 ACN 101963752 ACN 101963753 A

权 利 要 求 书

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1.一种光罩的制作过程，包括如下步骤：

提供透明基板，在基板上形成相位偏移层，在相位偏移层上形成光阻层；在光阻层上形成图案化的光刻胶层；以图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻光阻层，形成图案化的光阻层；以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层；得到相位偏移层的特征尺寸，比较相位偏移层的特征尺寸值相比预定值的偏小量，采用湿法蚀刻法对相位偏移层进行再蚀刻；

去除光阻层，加上透明的保护膜。

2.根据权利要求1所述的光罩的制作过程，其特征在于：所述的相位偏移层的材料为MoSi，所述的湿法蚀刻法采用NH4OH溶液与H2O2溶液的混合溶液。

3.根据权利要求2所述的光罩的制作过程，其特征在于：所述的NH4OH溶液与H2O2溶液的质量浓度分别为25～35％；NH4OH溶液与H2O2溶液与水的体积比可以是1∶(1～3)∶(80～130)范围，反应温度可以是25摄氏度到50摄氏度范围。

4.根据权利要求3所述的光罩的制作过程，其特征在于：所述的NH4OH溶液的质量浓度为29％，H2O2溶液的质量浓度为30％，NH4OH溶液与H2O2溶液与水的体积比为1∶2∶127，反应温度40摄氏度。

5.根据权利要求1所述的光罩的制作过程，其特征在于：所述的得到相位偏移层的特征尺寸的方法为通过对光阻层关键尺寸的测量间接反应相位偏移层的关键尺寸。

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说 明 书光罩的制作方法

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技术领域

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本发明涉及半导造技术，尤其涉及一种光罩的制作方法。

背景技术

光罩工艺，也称掩膜工艺是半导造中的一个重要流程。应用在晶圆制造领域的光罩类型主要是二进制强度光罩及衰减式相位移光罩。[0003] 二进制强度光罩的制作过程包括，提供一石英基板，在此石英基板上形成一层金属层，然后在金属层上形成一层光刻胶，经曝光显影后形成图案化的光刻胶层，之后再以图案化的光刻胶层为掩膜，经由干蚀刻或者湿蚀刻制程蚀刻金属层。将光阻层完全移除之后，加上一透明的保护膜，便完成了二进制强度光罩的制作。[0004] 随着半导体元件尺寸的缩小，一般都会使用狭缝型光罩，狭缝型光罩所造成的绕射效应较大，影响光阻的曝光均匀度，在显影后往往会产生不必要的光阻残留，而衰减式相位移光罩可同时解决曝光不均匀与精度不高的问题。[0005] 另外，众所周知的，蚀刻具有两种基本方式：一种为干法蚀刻，另一种为湿法蚀刻。由于干法蚀刻采用物理式撞击，为非等向性蚀刻，因此可以获得良好的尺寸控制，可以实现细微图形的转换，能够满足半导造工艺中越来越严格的关键尺寸(CD，Critical Dimension)要求，逐渐成为亚微米及以下尺寸的首选蚀刻方式。[0006] 参见图1，衰减式相位移光罩的制作过程包括：[0007] S101，提供一透明基板，在基板上形成相位偏移层，在相位偏移层上形成光阻层。[0008] S102，在光阻层上旋涂光刻胶，经曝光显影，形成图案化的光刻胶层；为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，可以对图案化的光刻胶层进行关键尺寸(ADI，After Develop CD Measurement)的测量，若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻。[0009] S103，以图案化的光刻胶层为掩膜，干法或者湿法蚀刻光阻层，形成图案化的光阻层；为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，可以对图案化的光刻胶层进行关键尺寸(AEI，After Etch CD Measurement)的测量(间接反应光阻层的关键尺寸)，若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻。[0010] S104，移除光刻胶层。为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，此时可以对暴露的图案化的光阻层再进行关键尺寸(ASI，After Strip CD Measurement)的测量，若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻，此时的补充蚀刻会造成光阻层变薄，但变薄比例较小，而且光阻层最终是要被除去的，因此对后续的工艺没有影响。[0011] S105，以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层。干法蚀刻可以获得良好的尺寸控制，可以实现细微图形的转换。该工艺之后，所得到的图案化的相位偏移层的特征尺寸即是最终特征尺寸。此时若经过测量发现相位偏移层的特征尺寸比预定值偏小，则只能改变前道工艺的尺寸，全部重新制作，因为此时如果再对光阻层、相位偏移层进行补充

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说 明 书

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蚀刻以期望达到扩大相位偏移层关键尺寸的目的，则离子自由基势必会对基板造成更深入蚀除，造成光罩的损坏。参见图2，显示了对光阻层、相位偏移层进行补充蚀刻的后果，其中10、基板，11、相位偏移层，12、光阻层。[0012] S106，去除光阻层，加上一透明的保护膜，完成制作。

[0013] 关于更多的衰减式相位移光罩的制作过程还可以参考公开号为CN1740909A的中国发明专利“光罩及其制造方法”。发明内容

[0014] 本发明所要解决的技术问题是提供一种改良的衰减式相位移光罩的制作方法，以克服现有技术中以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层之后，经过测量发现相位偏移层的特征尺寸比预定值偏小，不能再进行补充蚀刻以使得相位偏移层的特征尺寸满足要求的不足。

[0015] 为了实现上述目的，本发明采用如下衰减式相位移光罩的制作方法：[0016] 提供透明基板，在基板上形成相位偏移层，在相位偏移层上形成光阻层；[0017] 在光阻层上形成图案化的光刻胶层；[0018] 以图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻光阻层，形成图案化的光阻层；[0019] 以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层；[0020] 得到相位偏移层的特征尺寸，比较相位偏移层的特征尺寸值相比预定值的偏小量，采用湿法蚀刻法对相位偏移层进行再蚀刻；[0021] 去除光阻层，加上透明的保护膜，完成制作。[0022] 由于上述技术方案的采用，本发明具有以下优点：湿法蚀刻是利用溶液腐蚀，为等向性蚀刻，易于实现侧向腐蚀，并且通过选择不与基板反应的蚀刻液体，可以达到适量(一般为10纳米以下)修正相位偏移层而对基板无影响的目的。由此，以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层之后，经过测量发现相位偏移层的特征尺寸比预定值偏小的话，还可以对相位偏移层进行修正，而不必重新制作光罩，能够达到节约成本的目的。附图说明

图1为现有的衰减式相位移光罩的制作过程流程图；[0024] 图2显示了现有技术中对光阻层、相位偏移层进行补充蚀刻的后果；[0025] 图3为本发明提出的衰减式相位移光罩的制作过程流程图；[0026] 图4a至4f为对应于图3的工艺原理图。

[0023]

具体实施方式

[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。[0028] 本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

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说 明 书

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参见图3所示的衰减式相位移光罩的制作过程，包括如下步骤：[0030] S201，参见图4a，提供一透明基板10，所述的基板10的材料可以是石英或者其他透明材料。在基板10上形成相位偏移层11，形成的方式可以是用低温准直溅镀(collimated sputtering)或是在使用化学气相沉积时加场遮罩(field screen)，相位偏移层11的材料可以是金属硅化物、金属氟化物、金属硅氧化物、金属硅氮化物、金属硅氮氧化物、金属硅碳氧化物、金属硅碳氮化物、金属硅碳氮氧化物、合金、薄金属膜、碳化物、碳氧化物及其组合，其中可以单独使用或者搭配使用的金属包括钼、钽、锆、铬或钨等，较常用的材料为MoSi。在相位偏移层11上形成光阻层12，该光阻层12优选厚度700-2000埃的铬膜，或者上述厚度范围的铬膜搭配100-300埃的氧化铬膜，光阻层12还可以选用碳化物、碳氧化物或者稳定的黑色树脂。

[0031] S202在光阻层上形成图案化的光刻胶层。[0032] 在光阻层12上旋涂光刻胶，经激光或者电子束曝光，经显影，形成图案化的光刻胶层13，参见图4b。

[0033] 该光刻胶刻可以为正光刻胶，正光刻胶被曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影中可被移除；而另一种光刻胶，即负光刻胶被曝光后，感光部分的性质被改变，但是这种特性与正光刻胶的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中被留下。本发明对光刻胶无。

[0034] 为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，可以用扫描电子显微镜对图案化的光刻胶层13进行关键尺寸(ADI，After Develop CD Measurement)的测量，若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻，参见图中虚线部分。在现实制造工艺中，由于测量过程会引入许多微粒，导致光掩膜上的缺陷增多，通常不采用ADI。

[0035] S203以图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻光阻层，形成图案化的光阻层。[0036] 参见图4c，以图形化的光刻胶层13为掩膜，采用干法或者湿法蚀刻光阻层12，形成图案化的光阻层。

[0037] 为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，可以用扫描电子显微镜对图案化的光阻层12进行关键尺寸(AEI，After Etch CD Measurement)的测量，该测量可以是直接针对光阻层12的，也可以是针对光刻胶层13并间接反映的。若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻，参见图中虚线部分。S204移除光刻胶层。[0039] 参见图4d，用干法或者湿法去除光刻胶层13，出露图案化的光阻层12。[0040] 为了确保最后需要的相位偏移层的关键尺寸的精度，此时还可以对图案化的光阻层12再进行关键尺寸(ASI，After Strip CD Measurement)的测量，若测得的关键尺寸比该工艺预定值偏小较多，必要时可以根据经验进行补充蚀刻，参见图中虚线部分。此时的补充蚀刻会造成光阻层12变薄，但变薄比例较小，而且光阻层12最终是要被除去的，因此对后续的工艺没有影响。[0041] 要说明的是，以上的ADI、AEI、ASI步骤属于现有技术，是否需要进行测量、是否需要根据经验进行补充蚀刻、补充蚀刻的蚀除量由技术人员根据基台精度、光罩材料等条件，由经验而定。该三个步骤可以同时采用，也可以根据需求采用其中的一个或者任意两个。

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说 明 书

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S205以图案化的光阻层为掩膜，干法蚀刻相位偏移层。[0043] 参见图4e，以图案化的光阻层12为掩膜，干法蚀刻相位偏移层11。干法蚀刻可以获得良好的尺寸控制，可以实现细微图形的转换。[0044] S206得到相位偏移层的特征尺寸，比较相位偏移层的特征尺寸值相比预定值的偏小量，采用湿法蚀刻法对相位偏移层进行再蚀刻。[0045] 参见图4f，此时只能通过扫描电子显微镜对光阻层12的测量间接反应相位偏移层11的关键尺寸。

[0046] 若测得的相位偏移层关键尺寸CD比最终工艺预定值偏小，采用湿法蚀刻法对相位偏移层进行再蚀刻。例如相位偏移层11是MoSi，该湿法蚀刻法所采用的溶液为NH4OH与H2O2的混合溶液，该混合溶液对MoSi有氧化、络合反应，而不与石英反应。在本实施例中，NH4OH溶液与H2O2溶液的质量浓度分别为25～35％范围；NH4OH溶液与H2O2溶液与水的体积比可以是1∶(1～3)∶(80～130)范围，反应温度可以是25摄氏度到50摄氏度范围。[0047] 根据相位偏移层关键尺寸CD相比预定值的偏小量、所选用的蚀刻条件预定蚀刻时间，直到相位偏移层关键尺寸CD达到预设范围。[0048] 例如，采用质量浓度29％NH4OH，30％H2O2，NH4OH溶液与H2O2溶液与水的体积比为1∶2∶127，温度40摄氏度，180秒可以将相位偏移层关键尺寸CD扩大3nm。[0049] 以上仅为一实施例，并非对于湿法蚀刻溶液、工艺的限定，应当理解为，针对不同的相位偏移层11材料，可以相应选用合适的蚀刻溶液与工艺。[0050] 从图4f，并结合湿法蚀刻的原理可知，采用湿法蚀刻来调整相位偏移层关键尺寸CD，蚀刻溶液与石英材质的基板10几乎没有反应，对基板10几乎没有影响。而且相位偏移层顶部由于有光阻层的保护，不会由于湿法蚀刻产生缺陷。[0051] S207去除光阻层，加上一透明的保护膜，完成制作。[0052] 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

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说 明 书 附 图

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图1

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说 明 书 附 图

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图2

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说 明 书 附 图

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图3

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说 明 书 附 图

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图4a

图4b

图4c

图4d

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说 明 书 附 图

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图4e

图4f

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