专利名称：改善掩膜关键尺寸趋势的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术，具体地说，涉及一种改善掩膜关键尺寸趋势(critical dimension trend)的制造方法。
技术背景掩膜工艺是半导体制造中的一个重要流程，也称光罩工艺。掩膜工艺除了 应用于晶圆制造外，还广泛应用于液晶显示器、印刷电路板等等制造上面。主 要的掩膜类型有二进制强度掩膜及衰减式相位移掩膜。对于传统的二进制强度 掩膜，掩膜的制造方法一般包括如下步骤首先对客户需要的原始图形进行数 据转换步骤，将转换的曝光数据输入曝光装置内；提供一片镀有不透光铬金属 膜的石英基板(统称"基片")；在基片上镀光刻胶；根据图形数据，利用曝光 装置对基片进行曝光，形成曝光图形；进行显影步骤，如果使用的是正光刻胶， 感光部分的光刻胶在此步骤被移除，同时将曝光图形转移到不透光铬金属膜上； 利用干法蚀刻对不透光的铬金属膜进行蚀刻步骤，将具有曝光图形的铬金属膜 移除；将光刻胶移除。所谓掩膜的关鍵尺寸趋势是评价掩膜品质的重要因素之一，其主要来源包 括咏光的趋近效应(proximity effect)和干法蚀刻的图形负荷效应(pattern loading effect),而两者都与图形的密度均匀性相关。一般情况下，曝光步骤的趋近效应是由于曝光电子在光刻胶层的散射所造 成的效应，散射电子等效于微微增加了曝光能量，从而会使临近的图形尺寸变 大。趋近效应和图形密度相关，掩膜图形密度越不均勻，趋近效应越明显。另外，众所周知，蚀刻具有两种基本方式 一种为干法蚀刻，另一种为湿 法蚀刻。干法蚀刻是利用气体分子或其产生的离子自由基，对未被光刻胶覆盖 部分的材质(如上述所述的铬金属膜)同时进行物理式撞击、溅蚀及化学反应，来 移除欲蚀刻部分。湿法蚀刻是利用合适的化学溶液，腐蚀未被光刻胶覆盖部分的材质，并在完成蚀刻反应后，由溶液带走腐蚀物。由于千法蚀刻采用物理式撞 击，为非等向性蚀刻，因此可以获得良好的尺寸控制，可以实现细微图形的转换， 能够满足越来越小的尺寸要求，逐渐成为亚微米及以下尺寸最主要的蚀刻方式。 然而湿法蚀刻采用溶液腐蚀，为等向性蚀刻，会造成侧向腐蚀的现象，限制了 半导体器件尺寸向微细化的发展。上述制造方法中的蚀刻步骤采用干法蚀刻就是为了获得良好的尺寸控制。虽然采用干法蚀刻可以获得良好的尺寸控制，但是也存在不足之处。如果 图形密度不均匀，在干法蚀刻步骤时就会引入了图形负荷效应，对于亚微米及以 下尺寸的半导体器件来说，这种效应更加明显。传统方法如光学趋近校正及膝 光机趋近校正由于其本身的局限亦无法消除这种图形负荷效应，从而影响了原 始图形的关键尺寸，严重时甚至会出现掩膜图形的失真现象。 因此，需要提供一种新的制造方法以克服上述缺陷。发明内吝本发明解决的技术问题在于提供一种通过改善掩膜关键尺寸趋势来提高掩 膜图形准确性的制造方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种新的制造方法，该方法包括如下步骤a.提供原始图形；b.添加辅助图形于原始图形上，提高图形密度，然后 进行图形数据转化步骤，输入咏光数据；c.提供具有不透光层的石英基片，在 该不透光层上镀光刻胶；d.根据转化的图形数据，进行曝光步骤；e.进行显影 步骤，将啄光图形转移到基片的不透光层上；f.对不透光层进行干法蚀刻步骤； g.移除光刻胶；h.二次输入曝光数据；i.二次镀光刻胶；j.对整片掩膜二次曝 光步骤；k.二次显影步骤；l.湿法蚀刻步骤，移除辅助掩膜图形；m. 二次移除 光刻胶。进一步地，在步骤b中添加辅助图形后的效果，应使整片掩膜图形的密度 均匀。进一步地，在步骤j中，二次曝光图形的感光部分完全覆盖第一次曝光图 形的辅助图形区，非感光部分完全覆盖第一次啄光图形的原始图形区。与现有技术相比，本发明通过添加辅助图形，提高了图形密度的均匀性，完成千法蚀刻后，通过二次工艺移除辅助图形，从而使最终的成品掩膜并没有 改变整片掩膜的原始图形，这种制造方法消除或至少减小干法蚀刻步骤的图形 负荷效应及曝光步骤的趋近效应，达到了提高掩膜图形准确性的有益效果。附困说明通过以下对本发明一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为
图1为本发明第一实施方式中原始图形的示意图。图2为本发明第一实施方式中辅助图形穿插于原始图形中形成的第一次膝 光图形的示意图。图3为本发明第一实施方式中第二次曝光图形的示意图，该图中的感光部 分必须完全覆盖第一次曝光图形中的辅助图形部分，但不可覆盖原始图形部分。图4为本发明第二实施方式中辅助图形置于原始图形周围形成的第一次膝 光图形的示意图。图5为本发明第二实施方式中第二次瀑光图形的示意图，该图中的感光部 分必须完全覆盖第一次曝光图形中的辅助图形部分，但不可覆盖原始图形部分。 图6为本发明改善掩膜关鍵尺寸趋势的制造方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图l至图3及图6，以二进制强度掩膜为例，本发明第一实施方式中 掩膜的制造方法包括如下步骤 提供原始图形1;将辅助图形2以建模方式或其他方式穿插于原始图形1之中，提高图形密 度，当图形区(非感光部分)12与空白区(感光部分)11面积比例为1: l时， 图形密度达到均勻，然后对上述图形2进行数据转换步骤，转换成曝光装置能 够识别的曝光数据后，将曝光数据输入曝光装置内；另外，如果曝光装置可执 行图形数据转换步骤，也可以将辅助图形及原始图形直接输入啄光装置后再进行图形数据转换步骤；提供一片镀有不透光层如4^r属膜的石英基板(统称"基片")；在基片的不透光层上面镀光刻胶，在本实施例中，该光刻胶采用的是正光 刻胶，且以下步骤中的描述均以正光刻胶的特性作描述。需要说明的是，正光 刻胶被曝光后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影步骤中可被移除，而 另一种光刻胶即负光刻胶被曝光后，感光部分的性质被改变，但是这种特性与 正光刻胶的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，所以可综合考虑两种光刻胶的特性，选择镀合适类型的光刻胶；根据输入的曝光数据，曝光装置对基片上的光刻胶进行曝光，曝光图形如 图2所示；进行显影步骤，将感光部分的光刻胶移除，同时啄光图形转移到不透光层上；利用干法蚀刻进行蚀刻步骤，移除未被光刻胶覆盖的不透光层；移除剩下的光刻胶；二次输入曝光数据；在基片上二次镀光刻胶；利用曝光装置对整片掩膜10进行二次曝光，曝光图形如图3所示，该图中 的感光部分4必须完全覆盖第一次曝光图形中的辅助图形，但不可覆盖原始图 形。标号3为非感光部分；进行二次显影步骤，移除感光部分4的光刻胶；利用湿法蚀刻进行蚀刻步骤，移除未被光刻胶覆盖的不透光层，即移除辅 二次移除剩下的光刻胶。通过添加辅助图形，提高图形密度，其中图形区(非感光部分)与空白区 (感光部分)面积比例越接近1:1，引入的趋近效应及图形负荷效应越小，当比 例达到1:1时，基本上消除了曝光步骤产生的趋近效应，也基本上消除了干法 蚀刻步骤引入的图形负荷效应。另外，由于不要求辅助掩膜图形具有较高的准 确性，因此二次曝光图形与第一次曝光图形的对准要求很低，瀑光装置自身的 对准精度已足够。使用湿法蚀刻成本较低，对石英基板也无损伤。在干法蚀刻 完成图形成形后，用湿法蚀刻移除辅助图形，从而使成品掩膜不改变整片掩膜 的原始图形。请参阅图4至图6，本发明的第二实施方式与第一实施方式不同在于添加辅 助图形的步骤。第二实施方式中的添加辅助图形6的步骤是将辅助图像置于原 始围形5的周围，使得图形密度均匀，即图形区(非感光部分)13与空白区(感 光部分)14面积比例为1: 1或接近1: 1，其他步骤与第一实施方式相同。通 过此种方法亦可获得准确性较高的掩膜图形，但建模方法更为简单。其中图4 是一次曝光图形的示意图，图5是二次曝光图形的示意图，图5中的感光部分 16必须完全覆盖第一次曝光图形中的辅助图形部分，但不可覆盖原始图形部分。 标号15为非感光部分。衰减式相位移掩膜的基片 一般包括石英基板，镀于基板上的相移层如硅化 钼(MoSi)及镀于相移层上的不透光层如铬金属膜。对于衰减式相位移掩膜来 说，干法蚀刻不透光层引入的图形负荷效应远远大于干法蚀刻相移层时所引入 的，因此只要降低或消除不透光层产生的图形负荷效应，干法蚀刻相移层产生 的图形负荷效应会很小，不会对原始图形的关键尺寸产生太大的影响，同样不 会产生掩膜图形严重失真的现象。因此，上述改善掩膜关键尺寸趋势的制造方 法的两种实施方式亦适用于衰减式相位移掩膜的不透光层的工艺步骤。由于任何图形密度的掩膜通过添加辅助图形后，整片掩膜的密度均可达到 50°/ 的图形穿透率。因此使用这种方法后，仅需专门针对50%的图形穿透率的图 形条件设计显影、蚀刻工艺的配方，从而可大大简化配方的种类，降低成本。可以理解的是本发明改善掩膜关键尺寸趋势的制造方法不仅可以应用于二 进制强度掩膜及衰减式相位移掩膜，还可以应用于其它类型的掩膜。对本领域 普通技术人员来说，可以根椐本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或 改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1. 一种改善掩膜关键尺寸趋势的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a.提供原始图形；b.添加辅助图形于原始图形上，提高图形密度，进行图形数据转化步骤，输入曝光数据；c.提供具有不透光层的石英基片，在该不透光层上镀光刻胶；d.根据曝光数据，利用曝光装置对基片进行曝光步骤；e.进行显影步骤，将曝光图形转移到石英基片的不透光层上；f.对不透光层进行干法蚀刻步骤；g.移除光刻胶；h.二次输入曝光数据；i.二次镀光刻胶；j.对整片掩膜二次曝光步骤；k.二次显影步骤；l.湿法蚀刻步骤，移除辅助掩膜图形；m.二次移除光刻胶。
2、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤b中添加辅助图形于原始 图形上是将辅助图形穿插于原始图形中。
3、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤b中添加辅助图形于原始 图形上是将辅助图形置于原始图形的周围。
4、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤b中添加辅助图形后的效 果，应使整片掩膜图形的密度均匀。
5、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤j中二次曝光图形的感光 部分完全覆盖第一次曝光图形的辅助图形区，非感光部分完全覆盖第一次曝光 图形的原始图形区。
全文摘要
本发明公开了一种改善掩膜关键尺寸趋势的制造方法，其涉及半导体器件制造技术。该方法包括如下步骤a.提供原始图形；b.添加辅助图形于原始图形上，进行图形数据转化步骤，输入曝光数据；c.提供具有不透光层的石英基片，在该不透光层上镀光刻胶；d.进行曝光步骤；e.进行显影步骤，将曝光图形转移到不透光层上；f.对不透光层进行干法蚀刻步骤；g.移除光刻胶；h.二次曝光数据输入；i.二次镀光刻胶；j.对整片掩膜进行二次曝光步骤；k.二次显影步骤；l.湿法蚀刻步骤；m.二次移除光刻胶。该方法在最终成品掩膜图形不被改变的情况下，消除或至少减少了干法蚀刻阶段的图形负荷效应及曝光步骤的趋近效应，提高了掩膜图形的准确性。
文档编号G03F7/26GK101241302SQ20071003715
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月6日 优先权日2007年2月6日
发明者田明静 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司