[发明专利]光掩膜的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，特别涉及一种光掩膜的制作方法。

背景技术

在半导体器件的制程中，有一个步骤为光刻。光刻的本质就是将电路结构复制到以后要进行刻蚀步骤及离子注入步骤的晶圆上。电路结构首先以1∶4或1∶5的比例将图形形式制作在名为光掩膜的石英基板上，光源通过该光掩膜将图形转移到晶圆的光刻胶层上，进行显影后，用后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆底层薄膜上，或者用后续的离子注入步骤完成晶圆底层薄膜的图形区域可选择的掺杂。

在光刻步骤中，光源通过光掩膜将图形复制到晶圆衬底的光刻胶层。因此，就需要在光掩膜上制作图形。目前主要的光掩膜类型有二元式光掩膜和衰减式相位偏移光掩膜两种类型。以下分别进行说明。

二元式光掩膜的制作。

二元式光掩膜也可以称为二元光掩膜，制作二元式光掩膜的过程为：提供一片石英基板，在此石英基板上形成一层铬金属层，然后在铬金属层上涂布一层光刻胶，根据所需光掩膜图形，对光刻胶层进行曝光和显影，在光刻胶层形成光掩膜图形；以在光刻胶层形成的光掩膜图形做保护，采用干法刻蚀或湿法刻蚀铬金属膜，在铬金属膜上形成光掩膜图形；然后采用湿法清洗光刻胶层，在石英基板的铬金属膜上形成了所需光掩膜图形；最后，再进行清洗和缺陷检验等步骤后，在具有光掩膜图形的石英基板上粘接一个框架，在框架之上粘接一层覆盖光掩膜图形的透光薄膜之后，完成了二元式光掩膜的制作。

衰减式相位偏移光掩膜的制作。

随着光刻技术的发展，光刻图形的特征尺寸(CD)变得越来越小，对图形的边界区域分变率的要求也越来越高，但是如果采用二元式光掩膜制作，由于光衍射的作用，光掩膜图形曝光到晶圆衬底时的边界区域的清晰程度达不到要求，导致后续的刻蚀步骤或后续的离子注入步骤出现偏差，从而导致器件的制作失败。因此，出现了衰减式相位偏移光掩膜，该衰减式相位偏移光掩膜还包括一层相位偏移膜，用于制作光掩膜图形。在光刻曝光时，相位偏移膜吸收曝光光掩膜图形边界上的部分光线，从而使得曝光光掩膜图形边界的清晰程度增高。

具体地，衰减式相位偏移光掩膜的基片包括：石英基板、镀于石英基板上的作为相位偏移膜的半透光的硅化钼(MoSi)以及镀于相位偏移膜上的不透光的铬金属膜。在制作过程中，和二元式光掩膜的制作方法相似，在铬金属膜层形成光掩膜图形；然后，以该具有光掩膜图形的铬金属膜为保护层，干法刻蚀MoSi后，去除铬金属膜，在石英基板上形成相位偏移衰减图形，也就是衰减式相位偏移光掩膜图形；最后，再进行清洗和缺陷检验等后，在具有相位偏移衰减图形的石英基板上粘接一个框架，在框架之上粘接一层覆盖相位偏移衰减图形的透光薄膜之后，完成了衰减式相位偏移光掩膜的制作。

结合图1a～1i所示的现有技术衰减式相位偏移光掩膜的制作剖面示意图，对如何制作衰减式相位偏移光掩膜进行详细说明。

步骤1，在镀有MoSi膜101和铬金属膜102的石英基板100上，涂布光刻胶层103，如图1a所示；

在本步骤中，MoSi膜101就是相位偏移膜；

步骤2，对光刻胶层103进行图案化处理，将光掩膜图形复制到光刻胶层103上，如图1b所示；

在本步骤中，进行图案化处理就是对光刻胶层103进行曝光并显影；

步骤3，以光刻胶层103上的光掩膜图形作为保护层，对铬金属膜102进行干法刻蚀，在铬金属膜102上形成光掩膜图形，量测图案化的图形的关键尺寸，根据关键尺寸与目标值的差异对所述铬金属膜进行补偿刻蚀，如图1c所示；

步骤4，去除光刻胶层103，如图1d所示。

步骤5，以铬金属膜102上形成的光掩膜图形作为保护层，对MoSi膜101进行干法刻蚀，在MoSi膜101上形成相位偏移光掩膜图形，如图1e所示；

步骤6，在图1e所示的结构上涂布光刻胶层104，覆盖住MoSi膜101和铬金属膜102，如图1f所示；

步骤7，对光刻胶层104进行图案化处理，将图形转移到光刻胶层104上，如图1g所示；

在该步骤中，得到的图形为在铬金属膜102形成的图形，该图形区域大于相位偏移光掩膜图形，为的是在后续曝光晶圆衬底的过程中，不遮挡相位偏移光掩膜图形且在晶圆衬底曝光过程中作为挡光层存在；

步骤8，以光刻胶层104上的图形作为保护层，对铬金属膜102进行湿法蚀刻，去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜102，暴露出步骤5形成的相位偏移光掩膜图形，如图1h所示；

步骤9，去除光刻胶层104，如图1i所示，完成相位偏移光掩膜图形的制作。