專利名稱：嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光刻工藝領域，尤其涉及一種嵌入衰減式相位移光罩 (embedded-attenuated phase shift mask)及其制作方法。
背景技術：
隨著半導體元件尺寸的不斷減小，復雜度越來越高，光罩圖案也相應地更加復雜和密集，相位移光罩與傳統(tǒng)光罩相比具有更高的分辨率和聚焦深度，隨著半導體制造業(yè)的發(fā)展，相位移光罩將逐漸取代傳統(tǒng)光罩。參見圖1和圖2，現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩(一種相位移光罩)包括石英板110、覆蓋在所述石英板110表面上的相位移層120以及覆蓋在所述相位移層120邊緣表面上的鉻層(Cr) 130，期望復制到晶圓表面上的芯片圖案(chip patterns) 140設置在所述相位移層120未被所述鉻層130覆蓋的區(qū)域，其中，所述相位移層120為鉬化硅(MoSi)層。圖3A 圖31所示為制作現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的流程圖如圖3A所示，在石英板201的表面上依次形成鉬化硅層202和鉻層203，在所述鉻層203的表面上涂覆光刻膠204 ；所述光刻膠204用于定義芯片圖案；如圖;3B所示，通過曝光、顯影在所述光刻膠204內(nèi)定義芯片圖案205 ；如圖3C所示，以所述光刻膠204為掩蔽，刻蝕掉部分所述鉻層203，在所述鉻層 203內(nèi)形成芯片圖案；如圖3D所示，去除所述光刻膠204 ；去除所述光刻膠205采用強硫酸(H2SO4)和過氧化氫的混合液；如圖3E所示，以所述鉻層203為掩蔽，刻蝕掉部分所述鉬化硅層202，在所述鉬化硅層202內(nèi)形成芯片圖案206 ；如圖3F所示，在所述鉻層203及鉬化硅層202的表面上涂覆光刻膠207 ；所述光刻膠207用于定義所述鉬化硅層202邊緣表面上的鉻層的圖案(即圖1中的鉻層130的圖案)；如圖3G所示，通過曝光、顯影在所述光刻膠207內(nèi)定義所述鉬化硅層202邊緣表面上的鉻層的圖案208 ；如圖3H所示，以所述光刻膠207為掩蔽，刻蝕掉部分所述鉻層203 ；此時，除了所述鉬化硅層202的邊緣表面上覆蓋有鉻層外，所述鉬化硅層202其他區(qū)域表面上的鉻層都被刻蝕掉；如圖31所示，去除所述光刻膠207，完成現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的制作；去除所述光刻膠207采用強硫酸(H2SO4)和過氧化氫的混合液。有實驗研究表明，在相位移光罩中，鉻表面相對于鉬化硅及硅表面具有更高的分散能，即更容易與離子之間產(chǎn)生作用，最終導致鉻表面生成霧狀缺陷(haze)需要更低的預置氟化氬(ArF)激光能量。鉻層表面的鉻原子容易氧化生成正價態(tài)的鉻離子(如Cr+3)，正價態(tài)的鉻離子易與硫酸根離子(SOf )反應生成硫酸鉻絡合物如Cr2 (S04)3· IiH2O,在制作現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的過程中，兩次在所述鉻層203的表面上涂覆光刻膠，采用強硫酸(H2SO4)和過氧化氫的混合液去除鉻層表面上的光刻膠時，鉻層表面的正價態(tài)鉻離子容易吸附混合液中的硫酸根離子，生成硫酸鉻絡合物如Cr2(SO4)3 · IiH2O ；另外，形成鉻層的過程中也會有硫酸根離子的殘留，因此，現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的鉻層表面相對于鉬化硅及硅表面更容易吸附有較多的硫酸根離子及其他離子?，F(xiàn)在，越來越多的半導體器件制造使用氟化氬(ArF)激光作為光刻曝光的光源， 氟化氬激光極易激發(fā)硫酸根離子與氨根(NH)反應生成((NH4)2SO4，形成霧狀(haze)缺陷，因此，霧狀缺陷是氟化氬激光作為光刻曝光光源所面臨的一個挑戰(zhàn)。使用氟化氬激光作光刻曝光的光源，將現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩上的圖案復制到晶圓表面上時，由于鉻層的表面上吸附較多的硫酸根離子，只需較小的能量就能激發(fā)鉻層表面上的硫酸根離子與環(huán)境中的氨根發(fā)生反應，生成(NH4)2SO4，形成霧狀缺陷，這些霧狀缺陷也將復制到晶圓表面上，這是不期望發(fā)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法，能有效防止霧狀缺陷的產(chǎn)生。為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種嵌入衰減式相位移光罩，包括透明基板，形成于所述透明基板表面上的相位移層、形成于所述相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的遮光層，形成于所述遮光層表面上的隔離層，以及設置在所述相位移層的設芯片圖案區(qū)域內(nèi)的芯片圖案。上述嵌入衰減式相位移光罩，其中，所述相位移層為鉬化硅層。上述嵌入衰減式相位移光罩，其中，所述遮光層為金屬鉻層。上述嵌入衰減式相位移光罩，其中，所述隔離層為鉬化硅層、&SiN層、MoSiON層或者TiSiN層。上述嵌入衰減式相位移光罩，其中，所述隔離層厚度為40 200nm。本發(fā)明提供的另一技術方案是一種嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，包括以下步驟在透明基板的表面上依次形成相位移層、第一遮光層、隔離層和第二遮光層；通過光刻、刻蝕在所述隔離層和第二遮光層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案；通過光刻、刻蝕，在所述第一遮光層和相位移層內(nèi)形成芯片圖案；刻蝕掉所述第二遮光層以及所述相位移層的設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述通過光刻、刻蝕在所述隔離層和第二遮光層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案具體包括以下步驟在所述第二遮光層的表面上涂覆光刻膠，通過曝光、顯影在所述光刻膠內(nèi)定義所述第一遮光層將要制作的圖案；以所述光刻膠為掩蔽，刻蝕掉部分所述第二遮光層，在所述第二遮光層形成所述第一遮光層將要制作的圖案；去除所述光刻膠；以所述第二遮光層為掩蔽，刻蝕掉部分所述隔離層，在所述隔離層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述通過光刻、刻蝕，在所述第一遮光層和相位移層內(nèi)形成芯片圖案具體包括以下步驟在所述第二遮光層以及第一遮光層的表面上涂覆光刻膠，通過曝光、顯影在所述光刻膠內(nèi)定義芯片圖案；以所述光刻膠為掩蔽，刻蝕掉部分所述第一遮光層，在所述第一遮光層內(nèi)形成芯片圖案；去除所述光刻膠；以所述第一遮光層為掩蔽，刻蝕部分所述相位移層，在所述相位移層內(nèi)形成芯片圖案。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述隔離層為鉬化硅層、ZrSiN層、 MoSiON層或者TiSiN層。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述相位移層為鉬化硅層。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述隔離層的厚度為40 200nm。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述第二遮光層和第一遮光層均為金屬鉻層。上述嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其中，所述第二遮光層的厚度等于所述第一遮光層的厚度，或者所述第二遮光層的厚度略小于所述第一遮光層的厚度。本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法在第一遮光層的表面形成有隔離層，而隔離層的表面不易吸附硫酸根離子，能有效防止氟化氬激光照射下霧狀缺陷的產(chǎn)生；本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法先制作相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層以及隔離層的圖案，再制作芯片圖案，工藝步驟少，生產(chǎn)成本低。


本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法由以下的實施例及附圖給出。圖1是現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的剖視圖。圖2是現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的俯視圖。圖3A 圖31是制作現(xiàn)有技術的嵌入衰減式相位移光罩的流程圖。圖4是本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩的剖視圖。圖5是本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩的俯視圖。圖6A 圖6L是制作本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩的流程圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖4 圖5以及圖6A 圖6L對本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法作進一步的詳細描述。參見圖4，本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩包括透明基板310、形成于所述透明基板310表面上的相位移層320、形成于所述相位移層320邊緣表面上的遮光層330以及形成于所述遮光層330表面上的隔離層340，芯片圖案350設置在所述相位移層320未被所述遮光層330覆蓋的區(qū)域；所述相位移層320未被所述遮光層330及隔離層340覆蓋的區(qū)域可稱為設芯片圖案區(qū)域，所述相位移層320被所述遮光層330覆蓋的區(qū)域可稱為未設芯片圖案區(qū)域；所述透明基板310例如采用石英材料制成；所述相位移層320例如為鉬化硅(MoSi)層；所述遮光層330例如為金屬鉻(Cr)層；
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所述隔離層340例如為鉬化硅層、ZrSiN層、MoSiON層或者TiSiN層，優(yōu)選地為鉬化硅層或者MoSiON層； 所述隔離層340的厚度為40 200nm。本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩在第一遮光層的表面形成有隔離層，而隔離層的表面不易吸附硫酸根離子，能有效防止氟化氬激光照射下霧狀缺陷的產(chǎn)生。如圖6A 圖6L所示為制作上述嵌入衰減式相位移光罩的流程圖參見圖6A，在透明基板401的表面上依次形成相位移層402、第一遮光層403、隔離層404和第二遮光層405 ；所述透明基板401例如采用石英材料制成；所述隔離層404可采用與所述相位移層402相同的材料，也可采用與相位移層402 不相同的材料；所述相位移層402例如為鉬化硅(MoSi)層；所述隔離層404例如為鉬化硅層、ZrSiN層、MoSiON層或者TiSiN層，優(yōu)選地為鉬化硅層或者MOSiON層；所述隔離層404的厚度為40 200nm ；所述第二遮光層405采用與所述第一遮光層403相同的材料，例如均為金屬鉻 (Cr)層；所述第二遮光層405的厚度等于所述第一遮光層403的厚度，或者所述第二遮光層405的厚度略小于所述第一遮光層403的厚度；形成所述相位移層402、第一遮光層403、隔離層404和第二遮光層405均可采用化學氣相淀積法；參見圖6B，在所述第二遮光層405的表面上涂覆光刻膠406 ；所述光刻膠406用于定義所述第一遮光層將要制作的圖案(即圖4中所述遮光層 330以及隔離層340的圖案)；參見圖6C，通過曝光、顯影在所述光刻膠406內(nèi)定義所述第一遮光層將要制作的圖案410 ；參見圖6D，以所述光刻膠為掩蔽，刻蝕掉部分所述第二遮光層405，在所述第二遮光層405內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案；既可采用干刻蝕法刻蝕部分所述第二遮光層405，又可采用濕刻蝕法刻蝕部分所述第二遮光層405 ；有光刻膠遮蔽的第二遮光層在刻蝕過程中被保留了下來，沒有光刻膠遮蔽的第二遮光層在刻蝕過程中被刻蝕掉；參見圖6E，去除所述光刻膠；采用強硫酸(H2SO4)和過氧化氫的混合液去除所述光刻膠；由于所述第一遮光層403的表面上形成有所述隔離層404，去除所述光刻膠的過程中，混合液中的硫酸根離子離子不易吸附在所述第一遮光層403的表面上；參見圖6F，以所述第二遮光層405為掩蔽，刻蝕掉部分所述隔離層404，形成所述相位移層402未設芯片圖案區(qū)域上方的隔離層的圖案407 ；既可采用干刻蝕法刻蝕部分所述隔離層404，又可采用濕刻蝕法刻蝕部分所述隔離層404 ；所述相位移層402的未設芯片圖案區(qū)域上方的所述隔離層404由于有所述第二遮光層405掩蔽，在刻蝕過程中被保留了下來，而所述相位移層402的設芯片圖案區(qū)域上方的所述隔離層404由于沒有所述第二遮光層405掩蔽，在刻蝕過程中被刻蝕掉；參見圖6G，在所述第二遮光層405以及第一遮光層403的表面上涂覆光刻膠408 ；所述光刻膠408用于定義芯片圖案；參見圖6H，通過曝光、顯影在所述光刻膠408內(nèi)定義期望復制到晶圓表面上的芯片圖案411 ；參見圖61，以所述光刻膠408為掩蔽，刻蝕掉部分所述第一遮光層403，在所述第一遮光層403內(nèi)形成芯片圖案；既可采用干刻蝕法刻蝕部分所述第一遮光層403，又可采用濕刻蝕法刻蝕部分所述第一遮光層403 ；有光刻膠遮蔽的第一遮光層在刻蝕過程中被保留了下來，沒有光刻膠遮蔽的第一遮光層在刻蝕過程中被刻蝕掉；參見圖6J，去除所述光刻膠408 ；采用強硫酸(H2SO4)和過氧化氫的混合液去除所述光刻膠408 ；由于相位移層402的未設芯片圖案區(qū)域上方的第一遮光層403的表面上覆蓋有所述隔離層，去除所述光刻膠408的過程中，混合液中的硫酸根離子離子不易吸附在該部分所述第一遮光層403的表面上；參見圖6K，以所述第一遮光層403為掩蔽，刻蝕部分所述相位移層402，在所述相位移層402內(nèi)形成芯片圖案409 ；既可采用干刻蝕法刻蝕部分所述相位移層402，又可采用濕刻蝕法刻蝕部分所述相位移層402 ；參見圖6L，刻蝕遮光層，完成本發(fā)明嵌入衰減式相位移光罩的制作；刻蝕遮光層的過程中，所述隔離層表面上剩余的第二遮光層405以及所述相位移層402的設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層403全被刻蝕掉；而所述相位移層402的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層403由于有所述隔離層的保護而未被刻蝕掉。制作本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩時，先在第一遮光層的表面形成隔離層和第二遮光層，再制作光罩圖案(包括芯片圖案和相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層以及隔離層的圖案)，使得相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層在制圖過程中始終有隔離層的保護，大大降低了相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層吸附硫酸根離子離子的可能，能效有防止霧狀缺陷的產(chǎn)生。制作本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩時，先制作相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層以及隔離層的圖案，再制作芯片圖案，工藝步驟少，生產(chǎn)成本少。
權利要求
1.一種嵌入衰減式相位移光罩，包括透明基板，形成于所述透明基板表面上的相位移層、形成于所述相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的遮光層，設置在所述相位移層的設芯片圖案區(qū)域內(nèi)的芯片圖案，其特征在于，還包括形成于所述遮光層表面上的隔離層。
2.如權利要求1所述的嵌入衰減式相位移光罩，其特征在于，所述相位移層為鉬化硅層。
3.如權利要求1所述的嵌入衰減式相位移光罩，其特征在于，所述遮光層為金屬鉻層。
4.如權利要求1所述的嵌入衰減式相位移光罩，其特征在于，所述隔離層為鉬化硅層、 ZrSiN 層、MoSiON 層或者 TiSiN 層。
5.如權利要求1或4所述的嵌入衰減式相位移光罩，其特征在于，所述隔離層厚度為 40 200nm。
6.一種嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 在透明基板的表面上依次形成相位移層、第一遮光層、隔離層和第二遮光層；通過光刻、刻蝕在所述隔離層和第二遮光層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案；通過光刻、刻蝕，在所述第一遮光層和相位移層內(nèi)形成芯片圖案；刻蝕掉所述第二遮光層以及所述相位移層的設芯片圖案區(qū)域表面上的第一遮光層。
7.如權利要求6所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述通過光刻、刻蝕在所述隔離層和第二遮光層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案具體包括以下步驟在所述第二遮光層的表面上涂覆光刻膠，通過曝光、顯影在所述光刻膠內(nèi)定義所述第一遮光層將要制作的圖案；以所述光刻膠為掩蔽，刻蝕掉部分所述第二遮光層，在所述第二遮光層形成所述第一遮光層將要制作的圖案； 去除所述光刻膠；以所述第二遮光層為掩蔽，刻蝕掉部分所述隔離層，在所述隔離層內(nèi)形成所述第一遮光層將要制作的圖案。
8.如權利要求6所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述通過光刻、刻蝕，在所述第一遮光層和相位移層內(nèi)形成芯片圖案具體包括以下步驟在所述第二遮光層以及第一遮光層的表面上涂覆光刻膠，通過曝光、顯影在所述光刻膠內(nèi)定義芯片圖案；以所述光刻膠為掩蔽，刻蝕掉部分所述第一遮光層，在所述第一遮光層內(nèi)形成芯片圖案；去除所述光刻膠；以所述第一遮光層為掩蔽，刻蝕部分所述相位移層，在所述相位移層內(nèi)形成芯片圖案。
9.如權利要求6所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述隔離層為鉬化硅層、ZrSiN層、MoSiON層或者TiSiN層。
10.如權利要求6所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述相位移層為鉬化硅層。
11.如權利要求6 10中任一權利要求所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述隔離層的厚度為40 200nm。
12.如權利要求6所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述第二遮光層和第一遮光層均為金屬鉻層。
13.如權利要求6或12所述的嵌入衰減式相位移光罩的制作方法，其特征在于，所述第二遮光層的厚度等于所述第一遮光層的厚度，或者所述第二遮光層的厚度略小于所述第一遮光層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法，該嵌入衰減式相位移光罩包括透明基板，形成于所述透明基板表面上的相位移層、形成于所述相位移層的未設芯片圖案區(qū)域表面上的遮光層，形成于所述遮光層表面上的隔離層，以及設置在所述相位移層的設芯片圖案區(qū)域內(nèi)的芯片圖案。本發(fā)明的嵌入衰減式相位移光罩及其制作方法能有效防止霧狀缺陷的產(chǎn)生，而且工藝步驟少，生產(chǎn)成本低。
文檔編號G03F1/26GK102375327SQ201010261599
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權日2010年8月24日
發(fā)明者胡華勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司