亞微米級掩模版的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種亞微米級掩模版的制造方法，包括：提供第一基底；在所述第一基底上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成金屬層；通過聚焦離子束掃描在金屬層上形成掩膜圖形；通過粘合層將第二基底固定在形成有掩膜圖形的金屬層的上面；除去所述犧牲層和所述第一基底；通過聚焦離子束對所述掩膜圖形進行修正。在本發(fā)明提供的亞微米級掩模版的制造方法中，聚焦離子束分別從金屬層的相對兩側加工掩膜圖形，從而改善了亞微米級掩模版的掩膜質量。
【專利說明】亞微米級掩模版的制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，特別涉及一種亞微米級掩模版的制造方法。

【背景技術】
[0002]半導體集成電路制作過程通常需要經(jīng)過多次光刻工藝，而掩模版是光刻工藝中必不可少的材料，掩模質量的優(yōu)劣直接影響到光刻工藝的質量，進而影響半導體器件或集成電路的電學性能、可靠性和芯片成品率。因此，掩模質量應當作為光刻工藝分析和生產(chǎn)質量控制的重要影響因素之一，加以特別的關注和研究。
[0003]隨著集成電路工藝技術的迅速發(fā)展，圖形線寬越來越細，從80年代的I微米線寬已經(jīng)進入亞微米線寬，相應的，光刻及掩模技術越來越復雜，對掩模的制造工藝的要求也越來越高。目前，主要大規(guī)模生產(chǎn)中廣泛使用的是縮小投影光刻技術，即將放大η倍的圖形縮小投影到光刻膠上，之后通過曝光轉印圖形，可見，掩模版上圖形尺度為目標圖形尺度的η倍?？s小投影光刻技術能夠提高分辨率，而且掩膜板的制作更加容易，同時降低掩膜板上的缺陷對光刻的影響。
[0004]目前生產(chǎn)中常用的光掩模版圖形的特征尺度為幾百納米量級，但是，隨著集成度的提高，亞微米級(一百納米及以下的)掩模版的需求也在不斷增多，特別是在納米壓印、分子自組裝等前沿領域，亞微米級(一百納米及以下)掩模版具有不可替代的作用。由于納米壓印的特殊性，比如壓緊和脫模過程需接觸掩模版，壓印材料自身有一定形變等，在圖形結構深度、線條陡直度、線條光滑度和結構均勻性等掩模質量提出了更為嚴苛的要求。
[0005]一百納米及以下尺度的圖形結構一般采用聚焦離子束直寫方式進行制備，其基本的工作原理是:帶電粒子加速后經(jīng)磁透鏡聚焦匯聚為一束，作用在有一定厚度的金屬層上，利用高速粒子的物理轟擊作用直接在金屬層上形成圖形。該方式具有加工方便、過程直觀、精度高、便于監(jiān)控等特點。
[0006]然而，采用聚焦離子束直寫方式由于采用高速粒子直接物理轟擊去除金屬，工藝過程中不但對所采用的離子種類、著陸速度等都有嚴格要求，而且還存在離子束聚焦點的最小焦斑尺寸變大的問題。由于聚焦離子束(FIB)轟擊致密結構(如金屬)時，需要非常大的能量，因此需要調大加速電壓或者提高束流以形成高速粒子，這使得聚焦離子束(FIB)的最小焦斑尺寸變大。同時，由于聚焦離子束(FIB)經(jīng)磁透鏡匯聚形成的束腰是具有一定幾何形態(tài)的，在空間上造成了聚焦離子束(FIB)無法深入細小結構的底部。因此，在掩膜加工過程中聚焦離子束聚焦無法掃描到一些細小結構的底部的，造成金屬殘留，金屬線條不連續(xù)、金屬線條的邊緣光滑度低、陡直度差等缺點。
[0007]比如，采用聚焦離子束直寫方式制成密集光柵，可以發(fā)現(xiàn)金屬線條存在線條不連續(xù)、邊緣光滑度低、陡直度差等缺點，同時，由于金屬掩蔽層相對較厚，離子束無法深入金屬掩蔽層的底部，金屬掩蔽層無法被刻除干凈，影響了光場的對比度。請參考圖1，其為現(xiàn)有技術中采用聚焦離子束直寫方式制成的亞微米級掩模版的截面圖。如圖1所示，采用聚焦離子束直寫方式制成光柵周期為lOOnm，特征尺度為50nm的密集光柵時，玻璃襯底10上形成有50nm厚的金屬掩蔽層11，所述金屬掩蔽層11采用的材料為金屬Cr，聚焦離子束(FIB)轟擊金屬掩蔽層11形成金屬線條12，在此過程中由于金屬掩蔽層11比較厚，離子束無法深入金屬掩蔽層11的底部，造成了金屬13殘留。由于殘留的金屬會阻擋一部分光，因此會降低了光場的對比度，影響光刻效果。
[0008]可見，采用聚焦離子束直寫方式所制成的亞微米級掩模版存在圖形結構深度不夠、線條光滑度和陡直度差等問題，影響了亞微米級掩模版的掩膜質量，掩膜質量不好必然導致光刻效果差。因此，如何提高現(xiàn)有技術中亞微米級掩模版的掩膜質量已經(jīng)成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種亞微米級掩模版的制造方法，以提高現(xiàn)有的亞微米級掩模版的掩膜質量。
[0010]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種亞微米級掩模版的制造方法，所述亞微米級掩模版的制造方法包括以下步驟:
[0011]提供第一基底；
[0012]在所述第一基底上形成犧牲層；
[0013]在所述犧牲層上形成金屬層；
[0014]通過聚焦離子束掃描在金屬層上形成掩膜圖形；
[0015]通過粘合層將第二基底固定在形成有掩膜圖形的金屬層的上面；
[0016]除去所述犧牲層和所述第一基底；
[0017]通過聚焦離子束掃描對所述掩膜圖形進行修正。
[0018]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述犧牲層采用光刻膠或者熱熔膠。
[0019]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述犧牲層的厚度在100埃至1000埃之間。
[0020]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述犧牲層的表面經(jīng)過熱處理。
[0021]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述金屬層的厚度在500埃以上。
[0022]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述金屬層的厚度在500埃至800埃之間。
[0023]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述粘合層采用紫外固化光刻膠。
[0024]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述粘合層的厚度在100埃至1000埃之間。
[0025]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述第一基底為硅基底。
[0026]優(yōu)選的，在所述的亞微米級掩模版的制造方法中，所述第二基底為石英基底。
[0027]在本發(fā)明提供的亞微米級掩模版的制造方法中，聚焦離子束分別從金屬層的相對兩側加工掩膜圖形，從而改善了亞微米級掩模版的掩膜質量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)有技術中采用聚焦離子束直寫方式加工制成的亞微米級掩模版的截面圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法的流程圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟Sll的器件的結構示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S12的器件的結構示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S13的器件的結構示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S14的器件的結構示意圖；
[0034]圖7為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S15的器件的結構示意圖；
[0035]圖8為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S16的器件的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0036]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的亞微米級掩模版的制造方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0037]請參考圖2，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法的流程圖。如圖2所示，所述亞微米級掩模版的制造方法包括以下步驟:
[0038]SlO:提供第一基底；
[0039]Sll:在所述第一基底上形成犧牲層；
[0040]S12:在所述犧牲層上形成金屬層；
[0041]S13:通過聚焦離子束掃描在金屬層上形成掩膜圖形；
[0042]S14:通過粘合層將第二基底固定在形成有掩膜圖形的金屬層的上面；
[0043]S15:除去所述犧牲層和所述第一基底；
[0044]S16:通過聚焦離子束掃描對所述掩膜圖形進行修正。
[0045]具體的，首先，提供第一基底20。第一基底20的材料可以是硅、二氧化硅或者石英，在本實施例中第一基底20選用硅基底，所述硅基底的厚度為500?800埃。優(yōu)選的，所述硅基底的厚度為600?；?00埃。
[0046]接著，在所述第一基底20的表面形成犧牲層21，犧牲層21的厚度在100埃至1000埃之間。優(yōu)選的，所述犧牲層21的厚度為200埃、300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃或900埃。犧牲層21要求具有一定的硬度，不變形且易于剝離，可以采用光刻膠或者熱熔膠，比如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者紫外固化光刻膠。光刻膠或者熱熔膠通過旋涂，噴涂，滾刷或自流平等方式形成于第一基底20的表面。請參考圖3，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟Sll的器件的結構示意圖。如圖3所示，犧牲層21形成于第一基底20的表面。為了避免制備在犧牲層21上的掩膜圖形發(fā)生變形，在形成金屬層之前需要對犧牲層21進行熱處理使其表面具有一定硬度。熱處理的方法可以將形成有犧牲層21的第一基底20放入烘箱或者置于熱板上烘烤，待犧牲層21的表面變硬后取出。
[0047]然后，在犧牲層21的上面制備用于刻寫掩模圖形結構的金屬層22，金屬層22的材料可以采用金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鈦(Ti)或者鎢(W)等，制備方法可以采用蒸鍍、濺射等物理沉積法或者化學沉積法。形成的金屬層22的平整度一般要求在3nm以下，同時金屬層22的厚度要求大于500埃，即金屬層22的厚度應至少應滿足不允許透過曝光照明光。優(yōu)選的，所述金屬膜層22的厚度為500?800埃，例如所述金屬膜層22的厚度為600?；?00埃。請參考圖4，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S12的器件的結構示意圖。如圖4所示，金屬層22形成于犧牲層21的上面，其中一側與犧牲層21接觸，金屬層22中接觸犧牲層21的一側為金屬層22的背面。
[0048]之后，使用聚焦離子束在金屬膜層22上加工形成目標圖形結構。如，線寬為50nm，周期為10nm的光柵或者其他掩膜圖形。請參考圖5，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S13的器件的結構示意圖。如圖5所示，與金屬層22的背面相對的一側為金屬層22的正面，金屬層22的正面不與犧牲層21接觸，聚焦離子束從金屬層22的正面對金屬層22進行掃描，高速粒子轟擊在金屬層22上形成目標圖形，從而暴露出部分犧牲層21。
[0049]形成目標圖形結構之后，在金屬層22和暴露出的犧牲層21的表面形成一粘合層23，粘合層23的厚度為100埃到1000埃之間。優(yōu)選的，所述粘合層23的厚度為200埃、300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800?；?00埃。粘合層23可以采用光刻膠或者熱熔膠，光刻膠或者熱熔膠通過旋涂，噴涂，滾刷或自流平等方式形成于金屬層22和暴露出的犧牲層21的表面。本實施例中粘合層23采用紫外固化光刻膠。在形成圖形的金屬層的上面涂敷一層用于粘接的紫外固化光刻膠之后，將第二基底24置于紫外固化光刻膠的上面并通過氣壓、真空吸附或機械等方式壓緊，然后將其置于汞燈下照射使其固化。本實施例中第二基底24采用石英材料。請參考圖6，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S14的器件的結構示意圖。如圖6所示，第二基底24通過紫外固化光刻膠固定在金屬層22中遠離第一基底20的一側。
[0050]在本發(fā)明的其他實施例中，粘合層23也可以采用熱熔膠，將第二基底24置于熱熔膠的上面并通過氣壓、真空吸附或機械等方式壓緊，然后對其加熱使其高溫固化。
[0051]接著，將步驟S14所獲的結構置于與犧牲層相對應的去除溶液中，犧牲層21與去除溶液接觸并發(fā)生反應，從而去除了犧牲層21以及依附在犧牲層上的第一基底20。一般而言，粘合層23和犧牲層21所采用的材料是不同的。若粘合層23和犧牲層21都采用紫外固化光刻膠，則要求兩者采用溶解性不同的紫外固化光刻膠，如此，通過去除溶液去除犧牲層21時粘合層23不會受到損傷。若犧牲層21采用熱熔膠，則對步驟S14所獲的結構進行加熱從而剝離犧牲層21以及依附在犧牲層上的第一基底20。請參考圖7，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S15的器件的結構示意圖。如圖7所示，犧牲層21及第一基底20剝離后，金屬層22中原本與犧牲層21接觸的一側，即金屬層22的背面暴露出來，而金屬層22的正面通過粘合層23與第二基底24連接在一起。
[0052]最后，再次使用聚焦離子束從金屬層22的背面進行掃描以對掩模圖形結構中存在缺陷的地方加以修復，比如金屬殘留等。請參考圖8，其為本發(fā)明實施例的亞微米級掩模版的制造方法中步驟S16的器件的結構示意圖。如圖8所示，聚焦離子束面對的是翻轉后的掩模圖形，聚焦離子束可以從掩模圖形的另一側將殘留的金屬刻除干凈。
[0053]可見，第一次聚焦離子束從是金屬層的正面進行加工，第二次聚焦離子束是從金屬層的背面對加工的缺陷進行修正，如此能夠提高掩膜圖形的質量，避免金屬殘留。
[0054]按照本發(fā)明實施例提供的亞微米級掩模版的制造方法，加工形成的掩膜圖形較聚焦離子束直寫方式加工制成的亞微米級掩模版的掩膜圖形大大改善，形成線條的陡直度更高、光滑度更好、連續(xù)性更好。
[0055]綜上，在本發(fā)明實施例提供的亞微米級掩模版的制造方法中，聚焦離子束先從金屬層的正面掃描以在金屬層上形成目標圖形結構，之后通過粘合層將第二基底固定在金屬層的正面，并剝離與金屬層的背面連接的犧牲層和基底露出金屬層的背面，接著聚焦離子束從金屬層的背面掃描以對目標圖形結構進行修正，即聚焦離子束從金屬層的相對兩側加工掩膜圖形結構，從而改善了亞微米級掩模版的掩膜質量。
[0056]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【權利要求】
1.一種亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，包括: 提供第一基底； 在所述第一基底上形成犧牲層； 在所述犧牲層上形成金屬層； 通過聚焦離子束掃描在金屬層上形成掩膜圖形； 通過粘合層將第二基底固定在形成有掩膜圖形的金屬層的上面； 除去所述犧牲層和所述第一基底； 通過聚焦離子束掃描對所述掩膜圖形進行修正。
2.如權利要求1所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述犧牲層采用光刻膠或者熱熔膠。
3.如權利要求2所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度在100埃至1000埃之間。
4.如權利要求2所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述犧牲層的表面經(jīng)過熱處理。
5.如權利要求1所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述金屬層的厚度在500埃以上。
6.如權利要求5所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述金屬層的厚度在500埃至800埃之間。
7.如權利要求1所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述粘合層采用紫外固化光刻膠。
8.如權利要求7所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述粘合層的厚度在100埃至1000埃之間。
9.如權利要求1所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述第一基底為硅基底。
10.如權利要求1所述的亞微米級掩模版的制造方法，其特征在于，所述第二基底為石英基底。
【文檔編號】G03F1/74GK104345548SQ201310330563
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2013年7月31日
【發(fā)明者】劉堯 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司