光刻掩膜版的制造方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻掩膜版的制造方法。

背景技术：

在集成电路制造领域，光刻技术被用来将图案从包含电路设计信息的光刻掩膜版上转移到晶圆(wafer)上，其中的光刻掩膜版(mask)，也称为光刻版、掩膜版或者光罩，是一种对于曝光光线具有透光性的平板，其上具有对于曝光光线具有遮光性的至少一个几何图形，所述几何图形为设计图形，可实现有选择的遮挡照射到晶片表面光刻胶上的光，并最终在晶圆表面的光刻胶上形成相应的图案。

随着器件朝向小型化微型化趋势发展，为了增加光刻掩膜版上的设计图形的工艺窗口，增加对焦深度，通常光刻掩膜版上除具有定义设计图形的主图形外，还在主图形的一侧或两侧设计光学辅助线条(scatteringbar)，所述光学辅助线条为条状图形，并且，所述光学辅助线条不能在晶圆上成像。

然而，现有技术制造的光刻胶掩膜版的产品良率较低，光刻掩膜版重出的损耗较大。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种光刻掩膜版的制造方法，提高制造的光刻掩膜版的产品良率，减小光刻掩膜版重出的损耗。

为解决上述问题，本发明提供一种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顶部表面的掩膜版，所述掩膜版顶部表面形成有光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光处理以及显影处理，形成贯穿所述光刻胶层的第一沟槽以及第二沟槽，其中，所述第一沟槽的宽度小于第二沟槽的宽度；形成填充满所述第一沟槽的第一掩膜层；形成填充满所述第二沟槽的第二掩膜层；去除所述光刻胶层；以所述第一掩膜层以及第二掩膜层为掩膜刻蚀所述掩膜版直至暴露出透光基底表面，在所述第一掩膜层下方形成光学 辅助线条掩膜，在所述第二掩膜层下方形成主图形掩膜，其中，所述光学辅助线条掩膜的宽度小于主图形掩膜的宽度；去除所述第一掩膜层和第二掩膜层。

可选的，形成所述第一掩膜层和第二掩膜层的工艺步骤包括：形成填充满所述第一沟槽和第二沟槽的填充掩膜，所述填充掩膜还覆盖光刻胶层顶部表面；去除高于所述光刻胶层顶部的填充掩膜，在所述第一沟槽内形成第一掩膜层，在所述第二沟槽内形成第二掩膜层。

可选的，采用流动性化学气相沉积工艺或旋转涂覆工艺形成所述填充掩膜。

可选的，采用化学机械研磨工艺或干法刻蚀工艺中的一种或两种，去除高于所述光刻胶层顶部的填充掩膜。

可选的，所述第一掩膜层的材料与掩膜版的材料不同；所述第二掩膜层的材料与掩膜版的材料不同。

可选的，所述第一掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼；所述第二掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。

可选的，所述第一沟槽的宽度尺寸为50纳米～150纳米。

可选的，所述第一沟槽与第二沟槽之间的光刻胶层的宽度尺寸为200纳米～600纳米。

可选的，所述第一沟槽的剖面形貌为方形；所述第一沟槽位于第二沟槽的两侧。

可选的，所述光刻胶层的厚度为100纳米～300纳米。

可选的，在形成所述第一沟槽和第二沟槽之后、形成所述第一掩膜层和第二掩膜层之前，还包括步骤：对所述光刻胶层进行固化处理。

可选的，所述固化处理采用的方法为热处理或紫外照射处理。

可选的，所述光刻胶层的材料为正光阻材料。

可选的，对所述光刻胶层进行曝光处理以及显影处理的工艺步骤包括：所述第一沟槽和第二沟槽所在的区域为曝光区域，对曝光区域的光刻胶层进行曝光处理；接着，对所述光刻胶层进行显影处理，去除曝光区域的光刻胶层，形成所述第一沟槽和第二沟槽。

可选的，所述光刻胶层的材料为负光阻材料。

可选的，对所述光刻胶层进行曝光处理以及显影处理的工艺步骤包括：所述第一沟槽和第二沟槽所在的区域为非曝光区域，对非曝光区域之外的光刻胶层进行曝光处理；接着，对所述光刻胶层进行显影处理，去除非曝光区域的光刻胶层，形成所述第一沟槽和第二沟槽。

可选的，采用湿法去胶或灰化工艺去除所述光刻胶层。

可选的，采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，去除所述第一掩膜层和第二掩膜层。

可选的，所述掩膜版的材料为铬、硅化钼、铬的氮氧化物或硅化钼的氮氧化物中的一种或多种。

可选的，所述透光基底的材料为石英材料。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的光刻掩膜版的制造方法的技术方案中，对光刻胶层进行曝光处理以及显影处理，形成贯穿所述光刻胶层的第一沟槽以及第二沟槽，其中，第一沟槽的宽度以及第二沟槽的宽度，第一沟槽用于定义光学辅助线条的位置和尺寸，第二沟槽用于定义主图形的位置和尺寸；接着，形成填充满第一沟槽的第一掩膜层，形成填充满第二沟槽的第二掩膜层；去除光刻胶层，所述去除光刻胶层的工艺不会对第一掩膜层和第二掩膜层的位置和形貌造成影响，使得第一掩膜层和第二掩膜层的位置和形貌保持不变，因此本发明避免了定义光学辅助线条的第一掩膜层倒掉的问题；然后，以第一掩膜层和第二掩膜层为掩膜刻蚀掩膜版直至暴露出透光基底表面，在第一掩膜层下方形成光学辅助线条掩膜，在第二掩膜层下方形成主图形掩膜，其中，光学辅助线条掩膜的宽度小于主图形掩膜的宽度。由于第一掩膜层和第二掩膜层具有较高的位置精确度和形貌精确度，所述第一掩膜层不会发生倒掉的问题，因 此相应形成的光学辅助线条掩膜和主图形掩膜也将符合工艺需求。综上，本发明制造的光刻掩膜版的产品良率高，光刻掩膜版的重出损耗小。

进一步，在形成第一沟槽和第二沟槽之后、形成第一掩膜层和第二掩膜层之前，还包括，对光刻胶层进行固化处理，所述固化处理能够提高光刻胶层的材料致密度和强度，使得后续形成第一掩膜层和第二掩膜层的工艺过程中，所述第一沟槽和第二沟槽的位置和形貌保持不变，从而进一步提高形成的第一掩膜层和第二掩膜层的位置精确度和形貌精确度，进一步提高制造的光刻掩膜版的产品良率。

附图说明

图1至图4为一实施例提供的光刻掩膜版制造过程的剖面结构示意图；

图5至图13为本发明实施例提供的光刻掩膜版制造过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术制造的光刻掩膜版的良率较低，光刻掩膜版重出的损耗较大。

一实施例中，在光刻掩膜版上形成光刻辅助线条和主图形的工艺包括以下步骤：

参考图1，提供依次堆叠的透光基底101、掩膜版102、以及光刻胶层103，以光刻胶层的材料为负光阻(negativepr)材料为例。

参考图2，对所述光刻胶层103进行曝光处理104，曝光区域的光刻胶层103的材料性能发生变化，非曝光区域的光刻胶层103的材料性能不变。

参考图3，在进行曝光处理104(参考图2)之后，对所述光刻胶层103(参考图2)进行显影处理，去除非曝光区域的光刻胶层103，形成光学辅助线条113以及主图形123，其中，光学辅助线条113的图形尺寸小于主图形123的图形尺寸，主图形123定义半导体工艺中所需的设计图形，以主图形123两侧分别形成有光学辅助图形113为例。

接着，以所述光学辅助线条113和主图形123为掩膜刻蚀掩膜版102，将 光学辅助线条113的图形和主图形123的图形传递至掩膜版102内，相应的形成光学辅助线条掩膜和主图形掩膜；然后，去除所述光学辅助线条113和主图形123。

然而，研究发现，由于光学辅助线条113的图形传递至掩膜版102内后，要求掩膜版102内的光学辅助线条掩膜的图形不能在晶圆上成像，因此光学辅助线条113通常具有很小的宽度尺寸，所述宽度尺寸与光学辅助线条113的高度尺寸相比小的多，使得光学辅助线条113为细条结构，因此在进行显影处理105的过程中，所述光学辅助线条113容易倒掉，如图4所示，影响制造的光刻掩膜版的质量，造成光刻掩膜版的产品良率低。

为解决上述问题，本发明提供一种光刻掩膜版的制造方法，提供透光基底以及位于透光基底顶部表面的掩膜版，所述掩膜版顶部表面形成有光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光处理以及显影处理，形成贯穿所述光刻胶层的第一沟槽以及第二沟槽，其中，所述第一沟槽的宽度小于第二沟槽的宽度；形成填充满所述第一沟槽的第一掩膜层，所述第一掩膜层的材料与掩膜版的材料不同；形成填充满所述第二沟槽的第二掩膜层，所述第二掩膜层的材料与掩膜版的材料不同；去除所述光刻胶层；以所述第一掩膜层以及第二掩膜层为掩膜刻蚀所述掩膜版直至暴露出透光基底表面，在所述第一掩膜层下方形成光学辅助线条掩膜，在所述第二掩膜层下方形成主图形掩膜，其中，所述光学辅助线条掩膜的宽度小于主图形掩膜的宽度；去除所述第一掩膜层和第二掩膜层。本发明中，第一掩膜层定义光学辅助线条的图形，第二掩膜层定义主图形的图形，且所述第一掩膜层不会发生倒掉的问题，使得形成的光刻掩膜版的产品良率高，减小了光刻掩膜版重出的损耗。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图5至图13为本发明一实施例提供的光刻掩膜版制造过程的剖面结构示意图。

参考图5，提供透光基底201、以及位于透光基底201顶部表面的掩膜版202，所述掩膜版202顶部表面形成有光刻胶层203。

所述透光基底201具有透光性，本实施例中，以所述透光基底201的材料为石英材料为例。在其他实施例中，所述透光基底还可以为其他具有透光性的基底材料。

后续会对所述掩膜版202进行图形化，形成主图形掩膜以及光学辅助线条掩膜，将图形化后的掩膜版202应用到后续的半导体工艺制程中。

本实施例中，所述掩膜版202的材料为金属掩膜版材料，例如为铬、硅化钼、铬的氮氧化物或硅化钼的氮氧化物中的一种或多种。在一具体实施例中，以所述掩膜版202的材料为铬为例。

后续会对所述光刻胶层203进行曝光处理以及显影处理，在光刻胶层203内形成定义光学辅助线条的第一沟槽、以及定义主图形的第二沟槽。

所述光刻胶层203的材料为正光阻材料或负光阻材料。本实施例中，所述光刻胶层203的厚度为100纳米～300纳米。在其他实施例中，还能够根据工艺需求确定光刻胶层的厚度参数。

以下将以光刻胶层203的材料为正光阻材料为例进行详细说明。

参考图6，对所述光刻胶层203进行曝光处理204。

本实施例中，所述光刻胶层203的材料为正光阻材料，后续待形成的第一沟槽和第二沟槽所在的区域为曝光区域。

对所述曝光区域的光刻胶层203进行曝光处理，使得曝光区域的光刻胶层203的材料性能发生变化，未经历曝光处理204的光刻胶层203的材料性能保持不变。

所述曝光处理204的曝光区域包括定义第一沟槽的第一曝光区域、以及定义第二沟槽的第二曝光区域，也就是说，曝光区域包括定义光学辅助线条的第一曝光区域、以及定义主图形的第二曝光区域，第一曝光区域的尺寸小于第二曝光区域的尺寸。依据待形成的光学辅助线条的位置和尺寸，能够确定第一曝光区域的位置和尺寸；依据待形成的主图形的位置和尺寸，能够确定第二曝光区域的位置和尺寸。

本实施例中，以后续形成的光学辅助线条位于主图形两侧为例，则相应 的第一曝光区域也位于第二曝光区域两侧。

参考图7，在进行所述曝光处理204(参考图6)之后，对所述光刻胶层203进行显影处理205，形成贯穿所述光刻胶层203的第一沟槽213以及第二沟槽223。

具体的，对所述光刻胶层203进行显影处理，去除曝光区域的光刻胶层203，形成所述第一沟槽213和第二沟槽223。由于光刻胶层203的材料为正光阻材料，经历过曝光处理的光刻胶层203材料为易溶于显影液中的材料，而未经历曝光处理的光刻胶层203材料不会在显影液中溶解，经过显影液的浸泡处理，曝光区域的光刻胶层203被去除。

所述第一沟槽213的剖面形貌为方形，所述第二沟槽223的剖面形貌为方形。所述第一沟槽213的宽度小于第二沟槽223的宽度。本实施例中，以所述第一沟槽213位于第二沟槽223的两侧为例。

所述第一沟槽213用于定义光学辅助线条，其位置和尺寸与光学辅助线条的位置和尺寸相同。所述第二沟槽223用于定义主图形，其位置和尺寸与主图形的位置和尺寸相同。所述第一沟槽213与第二沟槽223之间的光刻胶层203的宽度大于第一沟槽213的宽度。

本实施例中，所述第一沟槽213的宽度为50纳米～150纳米，所述第二沟槽223的宽度为200纳米～600纳米，所述第一沟槽213与第二沟槽223之间的光刻胶层203的宽度尺寸为200纳米～600纳米。

在本发明其他实施例中，所述光刻胶层的材料为负光阻材料时，对所述光刻胶层进行曝光处理以及显影处理的工艺步骤包括：所述第一沟槽和第二沟槽所在的区域为非曝光区域，对非曝光区域之外的光刻胶层进行曝光处理，经历过曝光处理的光刻胶层的材料性能发生变化，所述经历过曝光处理的光刻胶层的材料为难溶于显影液的材料，非曝光区域的光刻胶层的材料为易溶液显影液的材料；接着，对所述光刻胶层进行显影处理，采用显影液对光刻胶层进行浸泡处理，去除非曝光区域的光刻胶层，形成所述第一沟槽和第二沟槽。

本实施例中，第一沟槽213与第二沟槽223之间的光刻胶层203的宽度 大于第一沟槽213的宽度，在显影处理过程中，第一沟槽213与第二沟槽223之间的光刻胶层203不会发生倒掉的问题，因此第一沟槽213和第二沟槽223在显影处理过程中仍能保持较高的位置精确度和形貌精确度。而现有技术中，第一沟槽所在区域的光刻胶层需要在显影处理过程中保留，第二沟槽所在区域的光刻胶层需要在显影处理过程中保留，第一沟槽与第二沟槽之间区域的光刻胶层需要在显影处理过程中去除，由于第一沟槽所在区域的光刻胶层为细条结构，使得第一沟槽所在区域的光刻胶层易在显影液的浸泡处理下倒掉。

参考图8，在形成所述第一沟槽213和第二沟槽223之后，对所述光刻胶层203进行固化处理206。

所述固化处理206适于提高光刻胶层203的材料致密度，提高光刻胶层203的材料强度，使得在后续形成填充掩膜、第一掩膜层以及第二掩膜层的工艺过程中，所述具有第一沟槽213和第二沟槽223的光刻胶层203的形貌保持不变，从而保证第一沟槽213和第二沟槽223的形貌保持不变，因此后续在第一沟槽213内形成第一掩膜层的图形与光学辅助线条相一致，后续在第二沟槽223内形成第二掩膜层的图形与主图形相一致，提高制造的光刻掩膜版的图形精确度。

所述固化处理206采用的方法为热处理(thermalprocess)或紫外照射处理(uvprocess)。在一个实施例中，所述热处理的工艺参数包括：处理温度为90摄氏度至110摄氏度，例如为100摄氏度，处理时长为20分钟至40分钟。在另一实施例中，所述紫外照射处理的工艺参数包括：采用的紫外线能量为30兆焦耳～50兆焦耳。

参考图9，形成填充满所述第一沟槽213(参考图8)和第二沟槽223(参考图8)的填充掩膜207，所述填充掩膜207还覆盖光刻胶层203顶部表面。

所述填充掩膜207的材料与掩膜版202的材料不同，使得刻蚀工艺对填充掩膜207的材料与对掩膜版202的材料具有较高的刻蚀选择比。

所述填充掩膜207的材料为氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。本实施例中，所述填充掩膜207的材料为氧化硅。

由于所述第一沟槽213具有较大的深宽比，为了提高填充掩膜207对第 一沟槽213的填充能力，采用流动性化学气相沉积工艺或者旋转涂覆工艺形成所述填充掩膜207。本实施例中，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述填充掩膜207。

参考图10，去除高于所述光刻胶层203顶部的填充掩膜207(参考图9)，形成填充满所述第一沟槽213(参考图8)的第一掩膜层217，形成填充满所述第二沟槽223(参考图8)的第二掩膜层227。

所述第一掩膜层217的材料与掩膜版202的材料不同；所述第二掩膜层227的材料与掩膜版202的材料不同。所述第一掩膜层217的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼；所述第二掩膜层227的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。

本实施例中，所述第一掩膜层217的材料与第二掩膜层227的材料相同，所述第一掩膜层217和第二掩膜层227的材料为氧化硅。

在一个实施例中，采用化学机械研磨工艺，研磨去除高于所述光刻胶层203顶部的填充掩膜207。在另一实施例中，采用干法刻蚀工艺，刻蚀去除高于所述光刻胶层203顶部的填充掩膜207。在其他实施例中，还能够先采用化学机械研磨工艺研磨去除部分厚度的填充掩膜，再采用干法刻蚀工艺，刻蚀去除剩余高于光刻胶层顶部的填充掩膜。

所述第一掩膜层217定义光学辅助线条的位置和尺寸，所述第二掩膜层227定义主图形的位置和尺寸。

参考图11，去除所述光刻胶层203(参考图10)。

采用湿法去胶工艺或灰化工艺，去除所述光刻胶层203。

所述第一掩膜层217的材料致密度和强度大于光刻胶层203的材料致密度和强度；所述第一掩膜层217与掩膜版202之间的结合力大于光刻胶层203与掩膜版202之间的结合力。所述第二掩膜层227的材料致密度大于光刻胶层203的材料致密度和强度；所述第二掩膜层227与掩膜版202之间的结合力大于光刻胶层203与掩膜版202之间的结合力。因此，在去除所述光刻胶层203的工艺过程中，所述第一掩膜层217和第二掩膜层227不会受到去除 光刻胶层203的工艺造成的不良影响。

本实施例中，所述第一掩膜层217定义光学辅助线条的位置和尺寸，所述第二掩膜层227定义主图形的位置和尺寸，在形成所述第一掩膜层217和第二掩膜层227的过程中，不会发生第一掩膜层217倒掉的问题，后续能够很好的将第一掩膜层217的图形传递至掩膜版202内，从而提高制造的光刻掩膜版的质量，减小光刻掩膜版重出的损耗，提高制造的光刻掩膜版的良率。

现有技术中，对光刻胶层进行曝光处理以及显影处理，在光刻胶层内形成光学辅助线条和主图形，所述显影处理为在显影液的浸泡处理下进行。由于光学辅助线条的宽度较小，所述光学辅助线条在显影液的浸泡处理过程中容易发生倒掉的问题，造成光刻掩膜版的产品良率低。

参考图12，以所述第一掩膜层217以及第二掩膜层227为掩膜刻蚀所述掩膜版202(参考图11)直至暴露出透光基底201表面，在所述第一掩膜层217下方形成光学辅助线条掩膜212，在所述第二掩膜层227下方形成主图形掩膜222。

将所述第一掩膜层217的图形传递至掩膜版202内，在掩膜版202内形成定义光学辅助线条的光学辅助线条掩膜212；将所述第二掩膜层227的图形传递至掩膜版202内，在掩膜版202内形成定义主图形的主图形掩膜222。其中，所述光学辅助线条掩膜212的宽度小于主图形掩膜222的宽度。

采用干法刻蚀工艺刻蚀所述掩膜版202，所述干法刻蚀工艺为反应离子刻蚀工艺或等离子体刻蚀工艺。

参考图13，去除所述第一掩膜层217(参考图12)和第二掩膜层227(参考图12)。

采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述第一掩膜层217和第二掩膜层227，所述湿法刻蚀工艺对第一掩膜层217和第二掩膜层227的刻蚀速率大，而对光学辅助线条掩膜212和主图形掩膜222的刻蚀速率小。本实施例中，所述第一掩膜层217的材料为氧化硅，所述第二掩膜层227的材料为氧化硅，湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为氢氟酸溶液。

在其他实施例中，当第一掩膜层和第二掩膜层的材料为其他材料时，还 能够采用合适的刻蚀液体刻蚀去除第一掩膜层和第二掩膜层。

所述光学辅助线条掩膜212、主图形掩膜222以及透光基底201构成半导体工艺制程中所需的光刻掩膜版。由前述分析可知，本实施例中形成的第一掩膜层217以及第二掩膜层227不会发生倒掉的问题，因此相应形成的光学辅助线条掩膜212以及主图形掩膜222具有较高的图形质量，特别是光学辅助线条掩膜212具有良好的形貌以及较高的位置精确度，从而使得形成的光刻掩膜版符合工艺需求，减小了光刻掩膜版重出的损耗，提高了光刻掩膜版的产品的良率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。