一种掩模基版的制备方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，具体涉一种掩模基版的制备方法。

背景技术

半导体集成电路上为了形成精密图案需要使用光罩(Photomask)的光刻(Lithography)技术。在一个日益由经济效益最大化考量的大环境下，任何能提高产品稳定性或提高单位时间产出的技术、工艺必然会被充分利用，光罩技术在半导体技术中的应用充分证明了这一点。正是光罩技术的出现才让半导体能实现稳定、快速、超大规模的生产能力。同时光罩也随着半导体集成电路的高性能化、高集成化，越来越高精度要求的趋势下，光罩中使用化学放大型光刻胶越来越广泛。但化学放大型光刻胶的使用，容易形成脚状光刻胶图案，进而使遮光膜和防反射膜上难形成稳定的图案，最终导致形成有图案经常存在缺陷。

发明内容

本发明为对缺陷产生的原因进行了深入的研究。发现：由于放大型光刻胶内含酸性物质，用电子束或准分子束照射光刻胶层的部位时产生H

参考图1，以一种常规掩模基版20为例，其是由透明基板11上依次叠层遮光膜12、防反射膜13、光刻胶层14组成。通常遮光膜12和防反射膜13由金属铬系化合物组成。形成光刻胶层14使用的光刻胶是为了制造高精密光罩的化学放大型光刻胶(ChemicallyAmplified Resist)。化学放大型光刻胶是可碱性溶解的树脂(Resin)和光致酸产生剂(Photo Acid Generator)组成，光罩根据曝光工艺从光致酸产生剂产生强酸(H

参考图2，常规光罩30是掩模基版上规定的图案选择性的曝光后进行曝光后烘烤工艺，通过显影和蚀刻工艺后透明基板11上的形成遮光膜图案12a和防反射膜图案13a。

参考图3和图4，当电子束或光束照射到光刻胶层14时，其内部产生大量H

为此，本发明提供了一种掩模基版的制备方法，该方法包括：

提供透明基板11；

在所述透明基板11上沉积遮光膜12；

在所述遮光膜12上沉积防反射膜13；

采用硫酸和/或双氧水对所述防反射膜13进行氧化处理，形成防反射膜氧化膜15；

在所述防反射膜氧化膜上涂覆光刻胶，形成光刻胶层14；所述光刻胶为化学放大型光刻胶。

本发明提供的掩模基版的制备方法，由于在防反射膜和光刻胶之间设置了防反射膜氧化膜，使起到了有效的隔离作用，避免防反射膜与光刻胶之间部分区域量子和电子的中和反应，从而在进行曝光和显影处理形成图案时，不容易产生脚状光刻胶图案，保证了光罩精度。而且，该方式使用硫酸和/或双氧水进行氧化处理，利用上述物质的强氧化作用，能够快速形成致密氧化膜，优于弱氧化方式。同时，采用本方法基本不引入过多的外源性物质，产品最终性能可控，工艺简单易行。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，透明基板11、遮光膜12、防反射膜13、光刻胶层14都可采用本领域常规材质、规格，包括组分、长款、厚度等。同时，本发明并不限制可在相应层之间简单增加其它辅助膜，其核心是直接对防反射膜氧化，从而在防反射膜和光刻胶层之间形成具有隔离作用的防反射膜氧化膜。同时，此种隔离并不需要防反射膜氧化膜和光刻胶层必须直接接触，例如，在防反射膜氧化膜和光刻胶层之间可涂覆粘接剂(六甲基二硅氮烷等)，增加光刻胶和基底的黏附力。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，所述硫酸为浓硫酸，其质量百分比浓度≥98％；所述双氧水的质量百分比浓度为27％-35％，优选为31％。使用浓硫酸和浓度较高的双氧水，能够保障氧化强度。另外，浓硫酸和双氧水同时使用时，强酸环境强化了双氧水的氧化能力，因此，对防反射膜的氧化效果更好。但制备混合溶液时，放热反应较明显，操作时需注意。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，采用硫酸和双氧水混合溶液进行氧化处理时，所述硫酸和双氧水的体积比为7：1-3：1。更优选的，硫酸和双氧水的体积比为6:1-5：1。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，在透明基板上依次沉积/涂覆遮光膜、防反射膜、防反射膜氧化膜光刻胶层形成的掩模基版为常规的BIM型(二元掩模基版)。若在透明基板上先沉积相移反位膜，再沉积/涂覆遮光膜、防反射膜、防反射膜氧化膜和光刻胶层，则形成PSM型(相移掩模基版)。因此，优选地，该方法还包括在所述透明基板上沉积遮光膜之前，先在透明基板上沉积相移反位膜的步骤。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，该方法还包括在所述防反射膜氧化膜上涂覆光刻胶之前，先在防反射膜氧化膜上沉积六甲基二硅氮烷(HMDS)的步骤。引入HMDS，可提高防反射膜氧化膜和光刻胶之间的黏附力。减少缺陷的产生并制造出高品质掩模基版。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，采用硫酸和/或双氧水对所述防反射膜进行氧化处理，氧化形成的防反射膜氧化膜厚度可以为

本发明提供的掩模基版的制备方法中，所述掩模基版是石英(Quartz)或者氟化钙(CaF

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，遮光膜可以为铬系化合物遮光膜；进一步优选地方案中，铬系化合物遮光膜可以由氮化铬(CrN)、碳氮氧化铬(CrCN)中的一种或两种组成。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，防反射膜为铬系化合物防反射膜；进一步优选地方案中，铬系化合物防反射膜为含氧和氮的金属铬系化合物防反射膜。更优选地方案中，金属铬系化合物防反射膜的组分为氧化铬(CrO)、氮氧化铬(CrON)、碳氮氧化铬(CrCON)中的一种或多种的组合。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，所述遮光膜和/或所述防反射膜通过溅射沉积工艺制备，工艺参数可采用常规方式进行。一种优选的方式为：所述溅射沉积工艺中是以氩气和氦气共同对靶材进行轰击(氦气的使用，可形成性能更好的膜)，并通入反应气体，形成所述遮光膜和/或所述防反射膜。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，通过溅射沉积工艺制备遮光膜和/或所述防反射膜时，可采用常规工艺条件。优选地，可设置为：溅射腔体的工艺压力为0.1～0.5Pa，功率在0.5～2W范围内进行。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，在形成光刻胶层时，可通过旋转涂布或Capillary涂布方式形成光刻胶层。

本发明提供的掩模基版的制备方法中，优选地，化学放大型光刻胶的组分包括聚合物树脂、光致酸产生剂、溶剂和添加剂；所述聚合物树脂为可进行碱性溶解的聚合物树脂。

附图说明

图片说明：

图1为传统方法制造掩模基版的截面概图；

图2为传统方法制造光罩的截面概图；

图3为说明传统方法问题点的曝光工艺时的现象概图；

图4为说明传统方法中脚状现象概图；

图5为实施例1中制备的包含透明基板和遮光膜的截面概图；

图6为实施例1中制备的包含透明基板、遮光膜、防反射膜的截面概图；

图7为实施例1中制备的包含透明基板、遮光膜、防反射膜、防反射膜氧化膜的截面概图；

图8为实施例1中制备的包含透明基板、遮光膜、防反射膜、防反射膜氧化膜、HMDS膜层的截面概图；

图9为实施例1中制备的掩模基版；

图10为实施例1中制备的光罩。

元件标号说明：

11 透明基板

12 遮光膜

12a 遮光膜图案

13 防反射膜

13a 防反射膜图案

14 光刻胶层

15 防反射膜氧化膜

15a 防反射膜氧化膜图案

16 HMDS膜层

19 脚状

20 传统掩模基版

30 传统光罩

40 实施例1中制造的掩模基版

50 实施例1中制造的光罩

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

参考图5，6英寸石英结构的透明基板11上进行反应溅射(Reactive Sputtering)工艺形成

参考图6，在遮光膜12上选择反应溅射方式形成

参考图7，为了防止碱性防反射膜13上形成光刻胶脚状现象，将浓硫酸(质量百分比浓度98％)和双氧水(31％质量百分比浓度)以5:1的比例混合溶液用浸泡(Dipping)方式，在90℃温度下进行20分钟的表面处理形成防反射膜氧化膜15。这时，碱性物质氮氧化铬(Cron)的表面因硫酸及双氧水的化学反应，氧气的比例会升高或发生完全氧化，表面处理后的防反射膜的表面上几乎不残留碱性物质，从而使光罩的光刻胶在图案形成工艺中不发生强酸的中和反应。防反射膜和光刻胶界面的强酸分解及扩算反应不活跃，光刻胶图案形成工艺时基本不发生脚状现象。

参考图8，为了提高硫酸及双氧水表面处理的防反射膜13与光刻胶的黏附力进行六甲基二硅氮烷(以下简称HMDS)。这时为了置换出HMDS蒸汽使用氩气(Ar)，在100℃的热板(Hot-Plate)上进行20秒的HMDS气相涂层，形成HMDS膜层16。

参考图9，在HMDS膜层16上，以旋转涂覆方式涂覆化学放大型光刻胶FEP-171(富士胶卷)形成

参考图10，掩模基版40通过曝光、曝光后烘烤、显影、蚀刻等工艺，最终制造出在透明基板上有遮光膜图案12a、防反射膜图案13a、防反射膜氧化膜图案15a的光罩50。

本发明示例所制造的掩模基版，由于防反射膜与光刻胶界面上形成的氧化膜，碱性防反射膜产生的电子不能与曝光工艺时的感光层产生的量子形成反应。防反射膜氧化膜作为屏障(Barrier)作用，可形成具有优良图案的光刻胶图案。

因此，本发明提供的方式，无需用新结构物质代替掩模基版的防反射膜，可用传统结构物质的防反射膜上形成氧化膜，曝光化学放大型光刻胶时形成优良图案的光刻胶图案，可制造高精度尺寸的光罩。