一种制备光掩模的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种制备光掩模的装置及方法。
【背景技术】
[0002]在半导体器件工艺中，光刻是特别重要的步骤。光刻的本质就是将电路结构复制到以后要进行刻蚀步骤的晶圆上。电路结构首先以一定的比例将图形形式制作在被称为光掩模的透明基板上，光源通过该光掩模将图形转移到晶圆的光刻胶，进行显影后，用后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆底层薄膜上。
[0003]由此可见，在光刻步骤中，光源通过光掩模将图形复制到晶圆衬底的光刻胶层。因此，就需要在光掩模上制作图形。目前主要的光掩模类型有二元式光掩模和衰减式相位偏移光掩模两种类型。
[0004]然而，随着光刻技术的发展，光刻图形的特征尺寸(CD)变得越来越小，对图形的辩解区域的分辨率的要求也越来越高。由于光衍射现象，光掩模曝光到晶圆衬底时边界区域的清晰程度达不到要求，导致后续刻蚀不走出现偏差。
[0005]1982年IBM研究实验室的Mar Levenson,等人发表了有关相移掩膜(Phase ShiftMask, PSM)技术理论的论文，1990年以来，相移掩膜研究成为热门课题，与其他光刻技术的发展一道，人们正把光刻技术极限推进到0.1微米，预料PSM技术有可能用于超大，特大和巨大规模集成电路时代。
[0006]具体地，现有技术中衰减式相移掩膜的的制作步骤为:
[0007]第一步，提供一透明基板1A，在所述透明基板IA上形成具有掩膜图形的相移层2A和Cr层3A，所述掩膜图形分为主图区和外围区；
[0008]第二步，在所述Cr层3A及透明基板IA上旋涂光刻胶，并将所述透明基板IA置于不同温度的光刻胶烘烤装置中使所述透明基板IA进行至少三次不同温度的烘烤；
[0009]第三步，利用曝光和显影技术，去除主图区透明基板IA及Cr层3A上的光刻胶，保留外围区Cr层3A上的光刻胶；
[0010]第四步，采用湿法刻蚀技术去除所述主图区的Cr层3A。
[0011]第五步，去除外围区Cr层上的光刻胶后，用光学量测来测量外围区Cr层的侧蚀程度，以确保侧蚀程度在相应的规格内。
[0012]由于第二步中一台光刻胶烘烤装置只有一个固定温度，因此，要想使光刻胶在不同温度下进行烘烤，必须将透明基板在不同的烘烤装置之间进行切换。而切换过程中由于温度的突变，导致光刻胶在高速旋转过程中产生的薄膜应力无法很好的消除，再加上光刻胶和基板之间的热膨胀系数的较大差异，以至光刻胶的粘附性不是很好，导致后续第四步进行湿法刻蚀时，外围区Cr层侧边刻蚀过多，如图1所示，达到0.8微米以上(一般外围区Cr层侧边刻蚀控制在0.2微米以下，理想状态是外围区Cr层侧边不被刻蚀)。为了克服外围区Cr层侧边刻蚀过多的问题，一些技术人员采用了减少湿法刻蚀时间的方法，结果发现，侧边刻蚀虽然有些改善，但仍然在0.2微米以上；另有一些技术人员改用干法刻蚀对主图区进行刻蚀，发现外围区Cr层的侧边刻蚀已经被控制到0.2微米以下，但是却存在大量的Cr残留的问题，而为了去除Cr残留，必须进行额外的处理，严重影响光掩模的制备周期。另外，由于光刻胶的烘烤需要多个烘烤装置，使得光刻胶涂布机的尺寸会很大，占据工艺室的空间也相应变大,成本增加。
【发明内容】
[0013]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备光掩模的装置及方法，用于解决现有技术中制备光掩模时光刻胶粘附性不好导致外围区Cr层侧边刻蚀过多的问题。
[0014]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制备光掩模的装置，所述制备光掩模的装置包括光刻胶烘烤装置，所述光刻胶烘烤装置至少包括:烘烤箱、设置于所述烘烤箱底部的发热底座、穿透所述发热底座的至少三个升降部件以及控制所述升降部件上下运动的控制装置；所述发热底座使所述烘烤箱内部温度自下而上依次降低；所述升降部件顶部放置旋涂有光刻胶的光掩模。
[0015]作为本发明制备光掩模的装置的一种优化方案，所述烘烤箱至少包括有顶盖和侧壁；所述侧壁上设置有散热孔。
[0016]作为本发明制备光掩模的装置的一种优化方案，所述光刻胶烘烤装置还包括设置于所述发热底座上的温度传感器。
[0017]作为本发明制备光掩模的装置的一种优化方案，所述光刻胶烘烤装置还包括用于测量烘烤箱内部不同高度处光掩模温度的测温仪。
[0018]本发明还提供一种制备光掩模的方法，所述制备光掩模的方法至少包括步骤:
[0019]I)提供具有主图区和外围区的透明基板，在所述透明基板上依次形成相移层及Cr层，刻蚀所述Cr层及相移层形成暴露所述透明基板的沟槽；
[0020]2)在所述Cr层上及沟槽中旋涂光刻胶，并将所述透明基板置于光刻胶烘烤装置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的温度，调整烘烤箱中的升降部件以对所述透明基板进行至少三次不同温度的烘烤，从而使所述光刻胶有力地粘附于所述Cr层和透明基板上；
[0021]3)利用曝光和显影技术，去除主图区Cr层上的光刻胶，保留外围区Cr层上的光刻胶；
[0022]4)采用湿法刻蚀技术去除所述主图区的Cr层。
[0023]作为本发明制备光掩模的方法的一种优化方案，所述相移层为MoSi。
[0024]作为本发明制备光掩模的方法的一种优化方案，所述透明基板为玻璃基板。
[0025]作为本发明制备光掩模的方法的一种优化方案，对所述透明基板进行三次不同温度的烘烤，第一次烘烤温度为90?99°C，烘烤时间200?500秒；第二次烘烤温度为100?109°C，烘烤时间300?650秒；第三次烘烤温度为110?125°C，烘烤时间300?500秒。
[0026]作为本发明制备光掩模的方法的一种优化方案，所述步骤4)之后还包括去除所述外围区光刻胶的步骤。
[0027]如上所述，本发明的制备光掩模的装置及方法，包括步骤:首先提供具有主图区和外围
[0028]区的透明基板，在所述透明基板依次形成Cr层及相移层，刻蚀所述Cr层及相移层形成暴露所述透明基板的沟槽；之后在所述Cr层上及沟槽中旋涂光刻胶，并将所述透明基板置于光刻胶烘烤装置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的温度，调整烘烤箱中的升降部件以对所述透明基板进行至少三次不同温度的烘烤，从而使所述光刻胶有力地粘附于所述Cr层和透明基板上；接着利用曝光和显影技术，去除主图区Cr层上的光刻胶，保留外围区Cr层上的光刻胶；最后采用湿法刻蚀技术去除所述主图区的Cr层。本发明中提供的烘烤装置内部在不同的高度具有不同的温度，并通过升降部件的上下运动带动光掩模在不同的温度下进行烘烤，使光刻胶的粘附性更强，防止湿法刻蚀主图区的Cr层时由于光刻胶黏附性不好脱落导致外围区Cr层侧边被刻蚀过多。由于一台光刻胶烘烤装置具有不同的烘烤温度，因此仅需要一台光刻胶烘烤装置就可以满足光刻胶多温度烘烤的要求，使光刻胶涂布机的尺寸变小，成本也降低。
【附图说明】
[0029]图1为现有技术的制备光掩模的方法所制备的光掩模结构示意图。
[0030]图2为本发明的制备光掩模的方法的工艺流程示意图。
[0031]图3为本发明的制备光掩模的方法的步骤I)中呈现的结构示意图。
[0032]图4为本发明的制备光掩模的方法的步骤2)中呈现的结构示意图。
[0033]图5为本发明的制备光掩模的方法的步骤3)中呈现的结构示意图。
[0034]图6为本发明的制备光掩模的方法的步骤4)中呈现的结构示意图。
[0035]图7为本发明的制备光掩模的方法的去除外围区Cr层上光刻胶后呈现的结构示意图。
[0036]图8为本发明的制备光掩模的装置的结构示意图。
[0037]图9为本发明的制备光掩模的装置的侧壁结构示意图。
[0038]图10为本发明的制备光掩模的装置的发热底座及升降部件的俯视图。
[0039]元件标号说明
[0040]SI ?S4步骤
[0041]I, IA透明基板
[0042]2，2A相移层
[0043]3，3ACr 层
[0044]4光刻胶
[0045]100光刻胶烘烤装置
[0046]I ’烘烤箱
[0047]11’顶盖
[0048]12’侧壁
[0049]121’散热孔
[0050]2’发热底座
[0051]3’升降部件
[0052]4’控制装置
【具体实施方式】
[0053]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。
[0054]请参阅附图。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，遂图式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。
[0055]实施例一
[0056]本发明提供一种制备光掩模的方法，如图2所示的本发明工艺流程图，所述制备光掩模的方法至少包括以下步骤:
[0057]SI，提供具有主图区和外围区的透明基板，在所述透明基板依次形成相移层及Cr层，刻蚀所述Cr层及相移层形成暴露所述透明基板的沟槽；
[0058]S2，在所述Cr层上及沟槽中旋涂光刻胶，并将所述透明基板置于光刻胶烘烤装置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的温度，调整烘烤箱中的升降部件以对所述透明基板进行至少三次不同温度的烘烤，从而使所述光刻胶有力地粘附于所述Cr层和透明基板上；
[0059]S3，利用曝光和显影技术，去除主图区Cr层上的光刻胶，保留外围区Cr层上的光刻胶;
[0060]S4，采用湿法刻蚀技术去除所述主图区的Cr层。
[0061]下面结合具体附图详细描述本发明提供的制备光掩模的方法。
[0062]首先执行步骤SI，提供具有主图区和外围区的透明基板1，在所述透明基板I上依次形成相移层2和Cr层3，刻蚀所述Cr层3和相移层2形成暴露所述透明基板I的沟槽。
[0063]请参阅附图3，提供的透明基板I优选为玻璃基板，当然，也可以是其他合适的透明基板1，所述透明基板I用作光掩模的透光层。
[0064]所述相移层2