光刻掩膜版的制造方法與流程

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種光刻掩膜版的制造方法。

背景技術：

在集成電路制造領域，光刻技術被用來將圖案從包含電路設計信息的光刻掩膜版上轉移到晶圓(wafer)上，其中的光刻掩膜版(mask)，也稱為光刻版、掩膜版或者光罩，是一種對于曝光光線具有透光性的平板，其上具有對于曝光光線具有遮光性的至少一個幾何圖形，所述幾何圖形為設計圖形，可實現有選擇的遮擋照射到晶片表面光刻膠上的光，并最終在晶圓表面的光刻膠上形成相應的圖案。

隨著器件朝向小型化微型化趨勢發展，為了增加光刻掩膜版上的設計圖形的工藝窗口，增加對焦深度，通常光刻掩膜版上除具有定義設計圖形的主圖形外，還在主圖形的一側或兩側設計光學輔助線條(scatteringbar)，所述光學輔助線條為條狀圖形，并且，所述光學輔助線條不能在晶圓上成像。

然而，現有技術制造的光刻膠掩膜版的產品良率較低，光刻掩膜版重出的損耗較大。

技術實現要素：

本發明解決的問題是提供一種光刻掩膜版的制造方法，提高制造的光刻掩膜版的產品良率，減小光刻掩膜版重出的損耗。

為解決上述問題，本發明提供一種光刻掩膜版的制造方法，包括：提供透光基底以及位于透光基底頂部表面的掩膜版，所述掩膜版頂部表面形成有光刻膠層；對所述光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理，形成貫穿所述光刻膠層的第一溝槽以及第二溝槽，其中，所述第一溝槽的寬度小于第二溝槽的寬度；形成填充滿所述第一溝槽的第一掩膜層；形成填充滿所述第二溝槽的第二掩膜層；去除所述光刻膠層；以所述第一掩膜層以及第二掩膜層為掩膜刻蝕所述掩膜版直至暴露出透光基底表面，在所述第一掩膜層下方形成光學 輔助線條掩膜，在所述第二掩膜層下方形成主圖形掩膜，其中，所述光學輔助線條掩膜的寬度小于主圖形掩膜的寬度；去除所述第一掩膜層和第二掩膜層。

可選的，形成所述第一掩膜層和第二掩膜層的工藝步驟包括：形成填充滿所述第一溝槽和第二溝槽的填充掩膜，所述填充掩膜還覆蓋光刻膠層頂部表面；去除高于所述光刻膠層頂部的填充掩膜，在所述第一溝槽內形成第一掩膜層，在所述第二溝槽內形成第二掩膜層。

可選的，采用流動性化學氣相沉積工藝或旋轉涂覆工藝形成所述填充掩膜。

可選的，采用化學機械研磨工藝或干法刻蝕工藝中的一種或兩種，去除高于所述光刻膠層頂部的填充掩膜。

可選的，所述第一掩膜層的材料與掩膜版的材料不同；所述第二掩膜層的材料與掩膜版的材料不同。

可選的，所述第一掩膜層的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼；所述第二掩膜層的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。

可選的，所述第一溝槽的寬度尺寸為50納米～150納米。

可選的，所述第一溝槽與第二溝槽之間的光刻膠層的寬度尺寸為200納米～600納米。

可選的，所述第一溝槽的剖面形貌為方形；所述第一溝槽位于第二溝槽的兩側。

可選的，所述光刻膠層的厚度為100納米～300納米。

可選的，在形成所述第一溝槽和第二溝槽之后、形成所述第一掩膜層和第二掩膜層之前，還包括步驟：對所述光刻膠層進行固化處理。

可選的，所述固化處理采用的方法為熱處理或紫外照射處理。

可選的，所述光刻膠層的材料為正光阻材料。

可選的，對所述光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理的工藝步驟包括：所述第一溝槽和第二溝槽所在的區域為曝光區域，對曝光區域的光刻膠層進行曝光處理；接著，對所述光刻膠層進行顯影處理，去除曝光區域的光刻膠層，形成所述第一溝槽和第二溝槽。

可選的，所述光刻膠層的材料為負光阻材料。

可選的，對所述光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理的工藝步驟包括：所述第一溝槽和第二溝槽所在的區域為非曝光區域，對非曝光區域之外的光刻膠層進行曝光處理；接著，對所述光刻膠層進行顯影處理，去除非曝光區域的光刻膠層，形成所述第一溝槽和第二溝槽。

可選的，采用濕法去膠或灰化工藝去除所述光刻膠層。

可選的，采用干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝，去除所述第一掩膜層和第二掩膜層。

可選的，所述掩膜版的材料為鉻、硅化鉬、鉻的氮氧化物或硅化鉬的氮氧化物中的一種或多種。

可選的，所述透光基底的材料為石英材料。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明提供的光刻掩膜版的制造方法的技術方案中，對光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理，形成貫穿所述光刻膠層的第一溝槽以及第二溝槽，其中，第一溝槽的寬度以及第二溝槽的寬度，第一溝槽用于定義光學輔助線條的位置和尺寸，第二溝槽用于定義主圖形的位置和尺寸；接著，形成填充滿第一溝槽的第一掩膜層，形成填充滿第二溝槽的第二掩膜層；去除光刻膠層，所述去除光刻膠層的工藝不會對第一掩膜層和第二掩膜層的位置和形貌造成影響，使得第一掩膜層和第二掩膜層的位置和形貌保持不變，因此本發明避免了定義光學輔助線條的第一掩膜層倒掉的問題；然后，以第一掩膜層和第二掩膜層為掩膜刻蝕掩膜版直至暴露出透光基底表面，在第一掩膜層下方形成光學輔助線條掩膜，在第二掩膜層下方形成主圖形掩膜，其中，光學輔助線條掩膜的寬度小于主圖形掩膜的寬度。由于第一掩膜層和第二掩膜層具有較高的位置精確度和形貌精確度，所述第一掩膜層不會發生倒掉的問題，因 此相應形成的光學輔助線條掩膜和主圖形掩膜也將符合工藝需求。綜上，本發明制造的光刻掩膜版的產品良率高，光刻掩膜版的重出損耗小。

進一步，在形成第一溝槽和第二溝槽之后、形成第一掩膜層和第二掩膜層之前，還包括，對光刻膠層進行固化處理，所述固化處理能夠提高光刻膠層的材料致密度和強度，使得后續形成第一掩膜層和第二掩膜層的工藝過程中，所述第一溝槽和第二溝槽的位置和形貌保持不變，從而進一步提高形成的第一掩膜層和第二掩膜層的位置精確度和形貌精確度，進一步提高制造的光刻掩膜版的產品良率。

附圖說明

圖1至圖4為一實施例提供的光刻掩膜版制造過程的剖面結構示意圖；

圖5至圖13為本發明實施例提供的光刻掩膜版制造過程的剖面結構示意圖。

具體實施方式

由背景技術可知，現有技術制造的光刻掩膜版的良率較低，光刻掩膜版重出的損耗較大。

一實施例中，在光刻掩膜版上形成光刻輔助線條和主圖形的工藝包括以下步驟：

參考圖1，提供依次堆疊的透光基底101、掩膜版102、以及光刻膠層103，以光刻膠層的材料為負光阻(negativepr)材料為例。

參考圖2，對所述光刻膠層103進行曝光處理104，曝光區域的光刻膠層103的材料性能發生變化，非曝光區域的光刻膠層103的材料性能不變。

參考圖3，在進行曝光處理104(參考圖2)之后，對所述光刻膠層103(參考圖2)進行顯影處理，去除非曝光區域的光刻膠層103，形成光學輔助線條113以及主圖形123，其中，光學輔助線條113的圖形尺寸小于主圖形123的圖形尺寸，主圖形123定義半導體工藝中所需的設計圖形，以主圖形123兩側分別形成有光學輔助圖形113為例。

接著，以所述光學輔助線條113和主圖形123為掩膜刻蝕掩膜版102，將 光學輔助線條113的圖形和主圖形123的圖形傳遞至掩膜版102內，相應的形成光學輔助線條掩膜和主圖形掩膜；然后，去除所述光學輔助線條113和主圖形123。

然而，研究發現，由于光學輔助線條113的圖形傳遞至掩膜版102內后，要求掩膜版102內的光學輔助線條掩膜的圖形不能在晶圓上成像，因此光學輔助線條113通常具有很小的寬度尺寸，所述寬度尺寸與光學輔助線條113的高度尺寸相比小的多，使得光學輔助線條113為細條結構，因此在進行顯影處理105的過程中，所述光學輔助線條113容易倒掉，如圖4所示，影響制造的光刻掩膜版的質量，造成光刻掩膜版的產品良率低。

為解決上述問題，本發明提供一種光刻掩膜版的制造方法，提供透光基底以及位于透光基底頂部表面的掩膜版，所述掩膜版頂部表面形成有光刻膠層；對所述光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理，形成貫穿所述光刻膠層的第一溝槽以及第二溝槽，其中，所述第一溝槽的寬度小于第二溝槽的寬度；形成填充滿所述第一溝槽的第一掩膜層，所述第一掩膜層的材料與掩膜版的材料不同；形成填充滿所述第二溝槽的第二掩膜層，所述第二掩膜層的材料與掩膜版的材料不同；去除所述光刻膠層；以所述第一掩膜層以及第二掩膜層為掩膜刻蝕所述掩膜版直至暴露出透光基底表面，在所述第一掩膜層下方形成光學輔助線條掩膜，在所述第二掩膜層下方形成主圖形掩膜，其中，所述光學輔助線條掩膜的寬度小于主圖形掩膜的寬度；去除所述第一掩膜層和第二掩膜層。本發明中，第一掩膜層定義光學輔助線條的圖形，第二掩膜層定義主圖形的圖形，且所述第一掩膜層不會發生倒掉的問題，使得形成的光刻掩膜版的產品良率高，減小了光刻掩膜版重出的損耗。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

圖5至圖13為本發明一實施例提供的光刻掩膜版制造過程的剖面結構示意圖。

參考圖5，提供透光基底201、以及位于透光基底201頂部表面的掩膜版202，所述掩膜版202頂部表面形成有光刻膠層203。

所述透光基底201具有透光性，本實施例中，以所述透光基底201的材料為石英材料為例。在其他實施例中，所述透光基底還可以為其他具有透光性的基底材料。

后續會對所述掩膜版202進行圖形化，形成主圖形掩膜以及光學輔助線條掩膜，將圖形化后的掩膜版202應用到后續的半導體工藝制程中。

本實施例中，所述掩膜版202的材料為金屬掩膜版材料，例如為鉻、硅化鉬、鉻的氮氧化物或硅化鉬的氮氧化物中的一種或多種。在一具體實施例中，以所述掩膜版202的材料為鉻為例。

后續會對所述光刻膠層203進行曝光處理以及顯影處理，在光刻膠層203內形成定義光學輔助線條的第一溝槽、以及定義主圖形的第二溝槽。

所述光刻膠層203的材料為正光阻材料或負光阻材料。本實施例中，所述光刻膠層203的厚度為100納米～300納米。在其他實施例中，還能夠根據工藝需求確定光刻膠層的厚度參數。

以下將以光刻膠層203的材料為正光阻材料為例進行詳細說明。

參考圖6，對所述光刻膠層203進行曝光處理204。

本實施例中，所述光刻膠層203的材料為正光阻材料，后續待形成的第一溝槽和第二溝槽所在的區域為曝光區域。

對所述曝光區域的光刻膠層203進行曝光處理，使得曝光區域的光刻膠層203的材料性能發生變化，未經歷曝光處理204的光刻膠層203的材料性能保持不變。

所述曝光處理204的曝光區域包括定義第一溝槽的第一曝光區域、以及定義第二溝槽的第二曝光區域，也就是說，曝光區域包括定義光學輔助線條的第一曝光區域、以及定義主圖形的第二曝光區域，第一曝光區域的尺寸小于第二曝光區域的尺寸。依據待形成的光學輔助線條的位置和尺寸，能夠確定第一曝光區域的位置和尺寸；依據待形成的主圖形的位置和尺寸，能夠確定第二曝光區域的位置和尺寸。

本實施例中，以后續形成的光學輔助線條位于主圖形兩側為例，則相應 的第一曝光區域也位于第二曝光區域兩側。

參考圖7，在進行所述曝光處理204(參考圖6)之后，對所述光刻膠層203進行顯影處理205，形成貫穿所述光刻膠層203的第一溝槽213以及第二溝槽223。

具體的，對所述光刻膠層203進行顯影處理，去除曝光區域的光刻膠層203，形成所述第一溝槽213和第二溝槽223。由于光刻膠層203的材料為正光阻材料，經歷過曝光處理的光刻膠層203材料為易溶于顯影液中的材料，而未經歷曝光處理的光刻膠層203材料不會在顯影液中溶解，經過顯影液的浸泡處理，曝光區域的光刻膠層203被去除。

所述第一溝槽213的剖面形貌為方形，所述第二溝槽223的剖面形貌為方形。所述第一溝槽213的寬度小于第二溝槽223的寬度。本實施例中，以所述第一溝槽213位于第二溝槽223的兩側為例。

所述第一溝槽213用于定義光學輔助線條，其位置和尺寸與光學輔助線條的位置和尺寸相同。所述第二溝槽223用于定義主圖形，其位置和尺寸與主圖形的位置和尺寸相同。所述第一溝槽213與第二溝槽223之間的光刻膠層203的寬度大于第一溝槽213的寬度。

本實施例中，所述第一溝槽213的寬度為50納米～150納米，所述第二溝槽223的寬度為200納米～600納米，所述第一溝槽213與第二溝槽223之間的光刻膠層203的寬度尺寸為200納米～600納米。

在本發明其他實施例中，所述光刻膠層的材料為負光阻材料時，對所述光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理的工藝步驟包括：所述第一溝槽和第二溝槽所在的區域為非曝光區域，對非曝光區域之外的光刻膠層進行曝光處理，經歷過曝光處理的光刻膠層的材料性能發生變化，所述經歷過曝光處理的光刻膠層的材料為難溶于顯影液的材料，非曝光區域的光刻膠層的材料為易溶液顯影液的材料；接著，對所述光刻膠層進行顯影處理，采用顯影液對光刻膠層進行浸泡處理，去除非曝光區域的光刻膠層，形成所述第一溝槽和第二溝槽。

本實施例中，第一溝槽213與第二溝槽223之間的光刻膠層203的寬度 大于第一溝槽213的寬度，在顯影處理過程中，第一溝槽213與第二溝槽223之間的光刻膠層203不會發生倒掉的問題，因此第一溝槽213和第二溝槽223在顯影處理過程中仍能保持較高的位置精確度和形貌精確度。而現有技術中，第一溝槽所在區域的光刻膠層需要在顯影處理過程中保留，第二溝槽所在區域的光刻膠層需要在顯影處理過程中保留，第一溝槽與第二溝槽之間區域的光刻膠層需要在顯影處理過程中去除，由于第一溝槽所在區域的光刻膠層為細條結構，使得第一溝槽所在區域的光刻膠層易在顯影液的浸泡處理下倒掉。

參考圖8，在形成所述第一溝槽213和第二溝槽223之后，對所述光刻膠層203進行固化處理206。

所述固化處理206適于提高光刻膠層203的材料致密度，提高光刻膠層203的材料強度，使得在后續形成填充掩膜、第一掩膜層以及第二掩膜層的工藝過程中，所述具有第一溝槽213和第二溝槽223的光刻膠層203的形貌保持不變，從而保證第一溝槽213和第二溝槽223的形貌保持不變，因此后續在第一溝槽213內形成第一掩膜層的圖形與光學輔助線條相一致，后續在第二溝槽223內形成第二掩膜層的圖形與主圖形相一致，提高制造的光刻掩膜版的圖形精確度。

所述固化處理206采用的方法為熱處理(thermalprocess)或紫外照射處理(uvprocess)。在一個實施例中，所述熱處理的工藝參數包括：處理溫度為90攝氏度至110攝氏度，例如為100攝氏度，處理時長為20分鐘至40分鐘。在另一實施例中，所述紫外照射處理的工藝參數包括：采用的紫外線能量為30兆焦耳～50兆焦耳。

參考圖9，形成填充滿所述第一溝槽213(參考圖8)和第二溝槽223(參考圖8)的填充掩膜207，所述填充掩膜207還覆蓋光刻膠層203頂部表面。

所述填充掩膜207的材料與掩膜版202的材料不同，使得刻蝕工藝對填充掩膜207的材料與對掩膜版202的材料具有較高的刻蝕選擇比。

所述填充掩膜207的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。本實施例中，所述填充掩膜207的材料為氧化硅。

由于所述第一溝槽213具有較大的深寬比，為了提高填充掩膜207對第 一溝槽213的填充能力，采用流動性化學氣相沉積工藝或者旋轉涂覆工藝形成所述填充掩膜207。本實施例中，采用流動性化學氣相沉積工藝形成所述填充掩膜207。

參考圖10，去除高于所述光刻膠層203頂部的填充掩膜207(參考圖9)，形成填充滿所述第一溝槽213(參考圖8)的第一掩膜層217，形成填充滿所述第二溝槽223(參考圖8)的第二掩膜層227。

所述第一掩膜層217的材料與掩膜版202的材料不同；所述第二掩膜層227的材料與掩膜版202的材料不同。所述第一掩膜層217的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼；所述第二掩膜層227的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。

本實施例中，所述第一掩膜層217的材料與第二掩膜層227的材料相同，所述第一掩膜層217和第二掩膜層227的材料為氧化硅。

在一個實施例中，采用化學機械研磨工藝，研磨去除高于所述光刻膠層203頂部的填充掩膜207。在另一實施例中，采用干法刻蝕工藝，刻蝕去除高于所述光刻膠層203頂部的填充掩膜207。在其他實施例中，還能夠先采用化學機械研磨工藝研磨去除部分厚度的填充掩膜，再采用干法刻蝕工藝，刻蝕去除剩余高于光刻膠層頂部的填充掩膜。

所述第一掩膜層217定義光學輔助線條的位置和尺寸，所述第二掩膜層227定義主圖形的位置和尺寸。

參考圖11，去除所述光刻膠層203(參考圖10)。

采用濕法去膠工藝或灰化工藝，去除所述光刻膠層203。

所述第一掩膜層217的材料致密度和強度大于光刻膠層203的材料致密度和強度；所述第一掩膜層217與掩膜版202之間的結合力大于光刻膠層203與掩膜版202之間的結合力。所述第二掩膜層227的材料致密度大于光刻膠層203的材料致密度和強度；所述第二掩膜層227與掩膜版202之間的結合力大于光刻膠層203與掩膜版202之間的結合力。因此，在去除所述光刻膠層203的工藝過程中，所述第一掩膜層217和第二掩膜層227不會受到去除 光刻膠層203的工藝造成的不良影響。

本實施例中，所述第一掩膜層217定義光學輔助線條的位置和尺寸，所述第二掩膜層227定義主圖形的位置和尺寸，在形成所述第一掩膜層217和第二掩膜層227的過程中，不會發生第一掩膜層217倒掉的問題，后續能夠很好的將第一掩膜層217的圖形傳遞至掩膜版202內，從而提高制造的光刻掩膜版的質量，減小光刻掩膜版重出的損耗，提高制造的光刻掩膜版的良率。

現有技術中，對光刻膠層進行曝光處理以及顯影處理，在光刻膠層內形成光學輔助線條和主圖形，所述顯影處理為在顯影液的浸泡處理下進行。由于光學輔助線條的寬度較小，所述光學輔助線條在顯影液的浸泡處理過程中容易發生倒掉的問題，造成光刻掩膜版的產品良率低。

參考圖12，以所述第一掩膜層217以及第二掩膜層227為掩膜刻蝕所述掩膜版202(參考圖11)直至暴露出透光基底201表面，在所述第一掩膜層217下方形成光學輔助線條掩膜212，在所述第二掩膜層227下方形成主圖形掩膜222。

將所述第一掩膜層217的圖形傳遞至掩膜版202內，在掩膜版202內形成定義光學輔助線條的光學輔助線條掩膜212；將所述第二掩膜層227的圖形傳遞至掩膜版202內，在掩膜版202內形成定義主圖形的主圖形掩膜222。其中，所述光學輔助線條掩膜212的寬度小于主圖形掩膜222的寬度。

采用干法刻蝕工藝刻蝕所述掩膜版202，所述干法刻蝕工藝為反應離子刻蝕工藝或等離子體刻蝕工藝。

參考圖13，去除所述第一掩膜層217(參考圖12)和第二掩膜層227(參考圖12)。

采用濕法刻蝕工藝刻蝕去除所述第一掩膜層217和第二掩膜層227，所述濕法刻蝕工藝對第一掩膜層217和第二掩膜層227的刻蝕速率大，而對光學輔助線條掩膜212和主圖形掩膜222的刻蝕速率小。本實施例中，所述第一掩膜層217的材料為氧化硅，所述第二掩膜層227的材料為氧化硅，濕法刻蝕工藝采用的刻蝕液體為氫氟酸溶液。

在其他實施例中，當第一掩膜層和第二掩膜層的材料為其他材料時，還 能夠采用合適的刻蝕液體刻蝕去除第一掩膜層和第二掩膜層。

所述光學輔助線條掩膜212、主圖形掩膜222以及透光基底201構成半導體工藝制程中所需的光刻掩膜版。由前述分析可知，本實施例中形成的第一掩膜層217以及第二掩膜層227不會發生倒掉的問題，因此相應形成的光學輔助線條掩膜212以及主圖形掩膜222具有較高的圖形質量，特別是光學輔助線條掩膜212具有良好的形貌以及較高的位置精確度，從而使得形成的光刻掩膜版符合工藝需求，減小了光刻掩膜版重出的損耗，提高了光刻掩膜版的產品的良率。

雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。