[發明專利]光掩膜的制作方法

有效

• 申請號: 200910055943.3
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101989039A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 楊志剛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: G03F1/08
• 分類號: G03F1/08;G03F1/14
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體器件的制造領域，特別涉及一種光掩膜的制作方法。

背景技術

在半導體器件的制程中，有一個步驟為光刻。光刻的本質就是將電路結構復制到以后要進行刻蝕步驟及離子注入步驟的晶圓底層薄膜上。電路結構首先以1∶4或1∶5的比例將圖形形式制作在名為光掩膜的石英基板上，光源通過該光掩膜將圖形轉移到晶圓的光刻膠層上，進行顯影后，用后續的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓底層薄膜上，或者用后續的離子注入步驟完成晶圓底層薄膜的圖形區域可選擇的摻雜。

在光刻步驟中，光源通過光掩膜將圖形復制到晶圓襯底的光刻膠層。因此，就需要在光掩膜上制作圖形。目前主要的光掩膜類型有二進制強度光掩膜和衰減式相位偏移光掩膜兩種類型。以下分別進行說明。

二進制強度光掩膜的制作

二進制強度光掩膜也可以稱為二元光掩膜，制作二進制強度光掩膜的過程為：提供一片石英基板，在此石英基板上形成一層鉻金屬層，然后在鉻金屬層上涂布一層光刻膠，根據所需光掩膜圖形，對光刻膠層進行曝光和顯影，在光刻膠層形成光掩膜圖形；以在光刻膠層形成的光掩膜圖形做保護，采用干法刻蝕或濕法刻蝕鉻金屬膜，在鉻金屬膜上形成光掩膜圖形；然后采用濕法清洗光刻膠層，在石英基板的鉻金屬膜上形成了所需光掩膜圖形；最后，再進行清洗和缺陷檢驗等步驟后，在具有光掩膜圖形的石英基板上粘接一個框架，在框架之上粘接一層覆蓋光掩膜圖形的透光薄膜之后，完成了二進制強度光掩膜的制作。

衰減式相位偏移光掩膜的制作

隨著光刻技術的發展，光刻圖形的特征尺寸(CD)變得越來越小，對圖形的邊界區域分變率的要求也越來越高，但是如果采用二進制強度光掩膜制作，由于光衍射的作用，光掩膜圖形曝光到晶圓襯底時的邊界區域的清晰程度達不到要求，導致后續的刻蝕步驟或后續的離子注入步驟出現偏差，從而導致器件的制作失敗。因此，出現了衰減式相位偏移光掩膜，該衰減式相位偏移光掩膜還包括一層相位偏移膜，用于制作光掩膜圖形。在光刻曝光時，相位偏移膜吸收曝光光掩膜圖形邊界上的部分光線，從而使得曝光光掩膜圖形邊界的清晰程度增高。

具體地，衰減式相位偏移光掩膜的基片包括：石英基板、鍍于石英基板上的作為相位偏移膜的半透光的硅化鉬(MoSi)以及鍍于相位偏移膜上的不透光的鉻金屬膜。在制作過程中，和二進制強度光掩膜的制作方法相似，在鉻金屬膜層形成光掩膜圖形；然后，以該具有光掩膜圖形的鉻金屬膜為保護層，干法刻蝕MoSi后，去除鉻金屬膜，在石英基板上形成相位偏移衰減圖形，也就是衰減式相位偏移光掩膜圖形；最后，再進行清洗和缺陷檢驗等后，在具有相位偏移衰減圖形的石英基板上粘接一個框架，在框架之上粘接一層覆蓋相位偏移衰減圖形的透光薄膜之后，完成了衰減式相位偏移光掩膜的制作。

結合圖1a～1i所示的現有技術衰減式相位偏移光掩膜的制作剖面示意圖，對如何制作衰減式相位偏移光掩膜進行詳細說明。

步驟1，在鍍有MoSi膜101和鉻金屬膜102的石英基板100上，涂布光刻膠層103，如圖1a所示；

在本步驟中，MoSi膜101就是相位偏移膜；

步驟2，對光刻膠層103進行圖案化處理，將光掩膜圖形復制到光刻膠層103上，如圖1b所示；

在本步驟中，進行圖案化處理就是對光刻膠層103進行曝光并顯影；

步驟3，以光刻膠層103上的光掩膜圖形作為保護層，對鉻金屬膜102進行干法刻蝕，在鉻金屬膜102上形成光掩膜圖形，如圖1c所示；

步驟4，去除光刻膠層103，如圖1d所示；

步驟5，以鉻金屬膜102上形成的光掩膜圖形作為保護層，對MoSi膜101進行干法刻蝕，在MoSi膜101上形成相位偏移光掩膜圖形，如圖1e所示；

步驟6，在圖1e所示的結構上涂布光刻膠層104，覆蓋住MoSi膜101和鉻金屬膜102，如圖1f所示；

步驟7，對光刻膠層104進行圖案化處理，將圖形轉移到光刻膠層104上，如圖1g所示；

在該步驟中，得到的圖形為在鉻金屬膜102形成的圖形，該圖形區域大于相位偏移光掩膜圖形，為的是在后續曝光晶圓襯底的過程中，不遮擋相位偏移光掩膜圖形且在晶圓襯底曝光過程中作為檔光層存在；

步驟8，以光刻膠層104上的圖形作為保護層，對鉻金屬膜102進行濕法蝕刻，去除相位偏移光掩膜圖形上的鉻金屬膜102，暴露出步驟5形成的相位偏移光掩膜圖形，如圖1h所示；

步驟9，去除光刻膠層104，如圖1i所示，完成相位偏移光掩膜圖形的制作。