[发明专利]制造半色调式相移掩模的方法

说明书

本发明总的来说是涉及一种制造相移掩模的方法，具体地说涉及一种用于降低相移掩模的生产成本并提高生产率的方法。

典型的半导体器件光刻工艺采用这样一种掩模，它包括一个诸如石英之类的透明衬底，在此衬底上形成有铬的遮光图形。不过，使用这种铬掩模，以比由现行的曝光设备可形成的尺寸更小的尺寸形成具有良好布局的光刻图形。实质上是不可能的，因为在铬图形间的狭窄距离上会引生干扰。实际上，在制造64M或更大规模的半导体器件时，不使用这种铬掩模。

为解决这个问题已做了各种努力。在为改进大规模集成半导体器件所做的一种尝试中，提出了一种包括一石英衬底的相移掩模，其上形成多个分离的铬图形，并且在每两个铬图形之间有一个相移图形。

在这种相移掩模中，通过石英衬底的光相对于通过相移图形的光，具有180°角的相移。因此，在石英衬底与相移图形之间的界面上的光强为零，由此改善了光刻胶膜图形的外形。

在光刻工艺中，采用这种相移掩模使得加工能力比采用传统的铬掩模提高50％或更多。此外，相移掩模能够形成比采用曝光设备达到的极限更细的光刻胶膜图形。

然而，相移掩模难以设计和制造，并要求有附加制造设备。另外，通过现有方法制造相移掩模需要高的成本并耗费大量时间。

因此，本发明的一个目的是要克服现有技术中遇到的上述问题，并提供一种制造相移掩模的方法，此方法能够降低生产成本并提高生产效率。

根据本发明的一个方面，上述目的可通过提供一种制造方法来实现，此方法包括下列工序：在一个透明衬底上形成铬图形；在所形成的结构的整体区域上依次涂敷一相移层和一负光刻胶膜；以铬图形作掩模，从透明衬底的背面进行光照射，使光刻胶膜曝光，并使光刻胶膜的受照射区域显影，从而形成光刻胶膜图形；以光刻胶膜图形作掩模，蚀刻相移层，从而形成相移图形，每一相移图形均位于铬图形之间；对铬图形进行湿法蚀刻，在铬图形的上表面和相对边缘上实施蚀刻，以便每一铬图形均与各相移图形分隔开；除去光刻胶膜图形，此时在介于被蚀刻的铬图形与相移图形之间的空间上透明衬底是暴露的。

根据本发明的另一方面，所提供的一种制造相移掩模的方法包括下列步骤：在一透明衬底上形成相互隔离的铬图形；在所形成的结构的整体区域上依次涂敷一相移层和一负光刻胶膜；以铬图形作为掩模，从透明衬底的背面进行光照射，对光刻胶膜进行短时间曝光；使光刻胶膜的受照射区域显影，形成比铬图形之间距离更窄的光刻胶膜图形；以光刻胶膜图形作为掩模，对相移层进行蚀刻，形成相移图形，每一相移图形均与各铬图形分隔开；除去光刻胶膜图形，此时在介于铬图形与相移图形之间的空间上透明衬底是暴露的。

通过参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，将使本发明的上述目的和其它优点变得更为清楚，附图中：

图1至5是显示根据本发明的一个实施例的制造相移掩模的方法的剖面示意图；

图6至9是显示根据本发明的另一实施例的制造相移掩模的方法的剖面示意图。

参照附图能更好地理解本发明的实施例的工艺操作过程，附图中相同的参考数字代表相同和相应的部分。

图1至5示出根据本发明的一个实施例的制造相移掩模的方法的优选处理工序。下面结合附图描述这些工序。

首先，如图1所示，以常规方法，在石英衬底1上形成铬图形2。

然后，参照图2，在图1所形成的结构的整体区域上依次涂敷一个相移层3和一个负光刻胶膜4，随后从石英衬底1的背面进行光照射，使负光刻胶膜4曝光。相移层3由旋压玻璃(SOG)或化学汽相淀积的氧化物构成。

接下去，参照图3，通过显影除去负光刻胶膜4的未受照射区域，形成光刻胶膜图形4′，此图形4′在随后的蚀刻相移层3的暴露区域时被用作掩模。结果，在透明衬底1的没有铬图形的区域上形成了相移图形3′，而覆盖铬图形2的相移层区域被完全除去。此后，参照图4，将铬图形2浸没于化学蚀刻剂中，以便同时在铬图形的上表面和相对边缘处进行蚀刻。结果，形成了具有较小宽度的铬图形2′，并在相对的边缘处暴露出石英衬底1。在铬图形2的相对边缘处，石英衬底1暴露的程度可由用化学蚀剂蚀刻铬图形的蚀刻时间控制。作为参考，最初形成的铬图形应足够厚，以便在此湿蚀刻工序后仍具有一定厚度。

最后，参照图5，除去光刻胶膜图形4′，从而完全形成一个相移掩模，此掩模包括多个分离的铬图形2′和多个分离的相移图形3′，图形2′和3′以彼此隔开一定距离的方式交替地形成于石英衬底1上。