具有图形的光罩的制造方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种具有图形的光罩的制造方法。

背景技术：

随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，因此半导体工艺的精度也变得更加重要。在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版上的图案转移到半导体上的光刻图案的工艺过程。

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掩膜版上转移到晶圆(wafer)上，其中的掩膜版(mask)，也称为光刻版或者光罩。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。

然而，现有技术制作的光罩图形精确度有待提高。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种具有图形的光罩的制造方法，提高光罩中图形的位置精确度和形貌精确度，改善形成的光罩质量。

为解决上述问题，本发明提供一种具有图形的光罩的制造方法，包括：提供设计图形和标准测试图形；采用测试电子束光刻工艺写入所述标准测试图形，生成测试光罩，获取所述测试光罩中的测试图形与标准测试图形之间的位置偏差量；采用实际电子束光刻工艺写入所述设计图形，生成具有图形的光罩，且在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于获取的所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：

本发明提供的具有图形的光罩的制造方法的技术方案中，采用测试电子束光刻工艺写入标准测试图形，生成测试光罩，获取所述测试光罩中的测试图形与所述标准测试图形之间的位置偏差量，所述位置偏差量表征反射电子对电子束位置的影响；采用实际电子束光刻工艺写入设计图形，生成具有图形的光罩，且在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于获取的所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿，以抵消或减小实际电子束光刻工艺中的反射电子对电子束位置造成的电子束位置偏移量。因此，本发明实施例中，在所述实际电子束光刻工艺中，考量了反射电子对电子束位置的影响并预先对设计图形进行补偿，使得所述实际电子束光刻工艺中实际写入的图形为补偿后的设计图形，因此所述补偿的量与反射电子对电子束位置的影响正好互补抵消，从而提高形成的光罩中的图形位置精确度和形貌精确度，改善形成的光罩质量。

可选的，为了提高获取的位置偏差量与实际电子束光刻工艺中的电子束影响的一致性，所述测试电子束光刻工艺的工艺参数与所述实际电子束光刻工艺的工艺参数相同。

附图说明

图1及图2为一种光罩制造过程的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的具有图形的光罩的制造方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的标准测试图形的示意图；

图5至图7为本发明实施例提供的形成具有图形的光罩的各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术制作的光罩图形精确度有待提高。

现结合一种光罩制造过程进行分析，图1及图2为一种光罩制造过程的结构示意图，形成光罩的工艺步骤包括：参考图1，提供载板10以及位于所述载板10上的掩膜版20；在所述掩膜版20表面形成光刻胶层30；以电子束光刻的直写方式，将设计图形转印至光刻胶层30中，对所述光刻胶层30进行曝光处理。

参考图2，对曝光处理后的光刻胶层30(参考图1)进行显影处理，暴露出部分掩膜版20(参考图1)表面；将暴露出的掩膜版20刻蚀去除，形成具有图形的光罩40；去除光刻胶层30。

上述形成的光罩40中的图形与设计图形之间具有位置偏差和形貌偏差，导致光罩40中的图形精确度差。研究发现，电子束光刻过程中，电子源(如电子枪)产生许多电子，这些电子被加速并聚焦形成电子束50后投射到光刻胶层30上；电子束50可以通过磁方式或者电方式被聚焦，并在光刻胶层30上扫描形成所需要的设计图形。然而，电子束50投射到光刻胶层30上会产生反射电子31，这些反射电子31相互排斥并会造成投射到光刻胶层30上的电子束位置发生偏移，进而导致最终形成的光罩40中的图形偏离设计图形。

并且，所述光罩40中的图形与设计图形的匹配度，很大程度上取决于设计图形的图形密度。具体地，如果曝光区域上的某些区域的图形密度较高，则意味着在该区域上集中的反射电子31数量多，该区域上的电子束50位置受到反射电子31影响造成的偏移量相对更大，而图形密度较低的区域上电子束50位置受到反射电子31影响造成的偏移量相对较小。

为了获知关光罩40中的图形与设计图形之间的对准精度，通常在掩膜板20周围设置有掩膜框架(maskframe)，且所述掩膜框架上具有对准标记。然而，由于掩膜框架上的对准标记周围的实际条件并不能如实反映光刻胶层30上受到反射电子31相互排斥后的电子束投射位置的偏移，因此，即使所述掩膜框架上的对准标记显示光罩40上的图形与设计图形之间对准，所述光罩40上的图形实际上仍有可能偏离设计图形，造成对光罩40良率的误判。

为解决上述问题，本发明提供一种光罩的制造方法，在采用实际电子束光刻工艺写入设计图形时，将反射电子对电子束位置的影响考量进去，从而提高了在光罩中形成的图形的位置精确度和形貌精确度。

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3为本发明实施例提供的具有图形的光罩的制造方法的流程示意图。

结合参考图3及图4，其中，图4为本发明实施例提供的标准测试图形的示意图，执行步骤s1、提供设计图形和标准测试图形100。

其中，所述设计图形为预先设定的需要在光罩中生成的图形，所述设计图形可以根据不同的半导体工艺需求进行确定。

所述标准测试图形100用于进行测试电子束光刻工艺，以获取反射电子对电子束位置的影响。

本实施例中，所述标准测试图形100中的图形形状为条状。在其他实施例中，所述标准测试图形中的图形形状还可以为其他不规则形状。

由于设计图形中一般具有沿x方向延伸的图形以及沿y方向延伸的图形，为了提高基于所述标准测试图形100生成的测试光罩与实际工艺需要生成的光罩之间的匹配程度，使得后续获得的位置偏差量能够最大程度的反映实际工艺需要生成的光罩过程中的反射电子的影响，本实施例中，所述标准测试图形100中的图形包括沿x方向延伸的条状图形以及沿y方向延伸的条状图形，所述x方向与所述y方向相垂直

所述标准测试图形100中的图形密度不宜过小，也不宜过大，其中，图形密度又能够成为图形负载(patternloading)。若所述标准测试图形100中的图形密度过小，在后续基于所述标准测试图形100进行测试电子束光刻工艺过程中，影响电子束位置的反射电子的量少，因此相应获取的位置偏差量与实际工艺中反射电子影响电子束位置的偏差量相差较大；若所述标准测试图形100中的图形密度过大，在后续基于所述标准测试图形100进行测试电子束光刻工艺过程中，影响电子束位置的反射电子的量过多，因而也会相应造成获取的位置偏差量与实际工艺中反射电子影响电子束位置的偏差量相差较大。

为此，所述标准测试图形100中的图形密度为25％～40％。本实施例中，所述标准测试图形100中的图形密度为30％，基于此图形密度范围内的标准测试图形100进行的测试电子束光刻工艺过程中的反射电子对电子束位置的影响与实际工艺中的反射电子对电子束位置的影响接近。

执行步骤s2，采用测试电子束光刻工艺写入所述标准测试图形100，生成测试光罩，获取所述测试光罩中的测试图形与标准测试图形之间的位置偏差量。

本实施例中，利用所述标准测试图形100，模拟实际电子束光刻工艺中的反射电子的影响；所述位置偏差量用于体现反射电子对电子束位置造成的影响。

具体地，采用测试电子束光刻工艺生成测试光罩的步骤包括：提供测试掩膜版；在所述测试掩膜版表面形成测试光刻胶层；根据所述标准测试图形100确定电子束投射到所述测试光刻层上的位置，对所述测试光刻胶层进行测试曝光处理，以采用电子束直写的方式将所述标准测试图形100写入测试光刻胶层中；对经历测试曝光处理的光刻胶层进行测试显影处理，暴露出部分测试掩膜版；刻蚀去除所述暴露出的测试掩膜版，形成具有测试图形的测试光罩。

在所述测试曝光处理过程中，电子束投射到测试光刻胶层上时会形成反射电子，所述反射电子聚集后对投射到测试光刻层上的电子束的位置有影响，造成电子束位置发生偏移，因此电子束实际直写入测试光刻胶层中的图形与所述标准测试图形100之间具有偏差，使得最终形成的测试图形的位置偏离预设形成的标准测试图形100的位置。

本实施例中，获取所述测试光罩中的测试图形与标准测试图形100之间的位置偏差量的方法包括：在进行所述测试电子束光刻工艺之前，在测试掩膜版上设置对准标记，且所述标准测试图形中具有对准标记图形，所述对准标记为在理想情况下对准标记图形写入测试掩膜版内的位置；在进行所述测试电子束光刻工艺中，将所述对准标记图形写入测试光刻胶层中，相应在测试光罩内形成测试标记图形；获取所述测试标记图形与所述对准标记之间的位置偏差量，所述位置偏差量即为所述测试光罩中的测试图形与标准测试图形之间的位置偏差量。

本实施例中，所述测试电子束光刻工艺的工艺条件与所述实际电子束光刻工艺的工艺条件相同。具体地，所述测试电子束光刻工艺采用的电子束能量与所述实际电子束光刻工艺的电子束能量相同，且所述测试电子束光刻工艺采用的曝光时长、显影液参数、显影时长与所述实际电子束光刻工艺采用的曝光时长、显影液参数以及显影时长均相同。

执行步骤s3，采用实际电子束光刻工艺写入所述设计图形，生成具有图形的光罩，且在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于获取的所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿。

基于获取的所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿，以抵消所述实际电子束光刻工艺中的反射电子对电子束位置造成的电子束位置偏移量。

具体地，由于在实际电子束光刻工艺过程中，电子束投射至光刻胶层上会产生反射电子，所述反射电子聚集后影响电子束位置，造成电子束投射至光刻胶层上的位置发生偏移。本实施例中，为了弥补或者抵消所述反射电子对电子束位置的影响，在实际电子束光刻工艺过程中，基于前述获取的位置偏差量，对设计图形进行补偿，即在实际电子束光刻工艺过程中将反射电子对电子束位置的影响考量进去，使得所述实际电子束光刻工艺过程中实际写入的图形不再是设计图形，而是基于所述位置偏差量对设计图形进行补偿后获得的修正图形。

由于在实际电子束光刻工艺过程中考虑了反射电子对电子束位置的影响，使得最终生成的具有图形的光罩中的图形符合设计图形，所述光罩中的图形与设计图形之间的对准精确度高且形状匹配度高。本实施例中，所述具有图形的光罩中的图形与所述设计图形一致。

本实施例中，在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿的方法包括：基于所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿修正，获得修正图形；采用实际电子束光刻工艺，在光罩内写入所述修正图形，生成所述具有图形的光罩。

其中，所述位置偏差量为矢量，包括位置偏差值和位置偏移方向。对所述设计图形进行补偿修正时，不仅在设计图形中加入位置偏差值，还需要考虑位置偏移方向，例如，当所述位置偏差量显示测试图形相对于标准测试图形100向a→a1方向偏离时，则对所述设计图形沿a1→a方向补偿所述位置偏差值。

以下将结合附图对在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿的方法进行详细说明。

结合参考图5至图7，图5至图7为本发明实施例提供的形成具有图形的光罩的各步骤对应的结构示意图。

参考图5，提供基板200、位于所述基板200上的掩膜版201、以及位于所述掩膜版201表面的光刻胶层202；根据所述修正图形，确定电子束投射到光刻胶层201上的位置，对所述光刻胶层202进行曝光处理。

所述基板200为进行曝光处理以及后续的显影处理提供操作平台，且所述基板200还为所述掩膜版201提供支撑作用。

所述基板200的材料为透光材料。本实施例中，所述基板200的材料为石英玻璃。在其他实施例中，所述基板的材料还可以为硼硅玻璃。

本实施例中，所述掩膜版201的材料为铬。为了提高所述掩膜版201与所述基板200之间的粘附性，在形成所述掩膜版201之前，还可以在所述基板200表面形成粘附层。所述粘附层的材料为铬的氧化物或者铬的氮化物。

所述光刻胶层202的材料可以为正光阻材料，也可以为负光阻材料。

本实施例中，在形成所述光刻胶层202之前，还可以在所述掩膜版201表面形成抗反射层，所述抗反射层有利于避免经掩膜版201反射的光线对电子束造成的不良影响。所述抗反射层的材料为三氧化二铬。

在曝光处理过程中电子束投射至光刻胶层202上时，即使在光刻胶层202上聚集有反射电子，所述反射电子影响电子束实际投射的位置，但是，由于修正图形考虑了反射电子对电子束位置的影响，因此，本实施例中，电子束实际投射至光刻胶层202上的位置符合预期。

参考图6，对曝光处理后的光刻胶层202进行显影处理，暴露出部分掩膜版201。

所述光刻胶层202为正光阻材料时，所述显影处理采用的显影液为正光阻显影液；所述光刻胶层202为负光阻材料时，所述显影处理采用的显影液为负光阻显影液。

参考图7，刻蚀去除所述暴露出的掩膜版201直至暴露出基底200表面，生成具有图形的光罩211；去除所述光刻胶层202(参考图6)。

本实施例中，以所述显影处理后的光刻胶层202为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露出的掩膜版201，将采用实际电子束光刻工艺写入光刻胶层202内的图形转移至掩膜版201内，从而形成具有图形的光罩211。

由于本实施例中，在将所述设计图形写入光刻胶层202时，考虑了反射电子对电子束位置的影响，因此本实施例最终在光罩211内形成的图形位置精确度高且形状符合预期，有利于提高形成的光罩211质量，减小光罩211的不合格率。

本发明其他实施例中，在所述实际电子束光刻工艺过程中，基于所述位置偏差量对所述设计图形进行补偿的方法包括：所述设计图形对应具有电子束光刻工艺中的设计电子束投射位置，基于所述位置偏差量对所述设计电子束投射位置进行补偿修正，获得修正电子束投射位置；采用实际电子束光刻工艺，采用具有所述修正电子束投射位置的电子束在光罩内写入所述设计图形，生成所述具有图形的光罩。

下表为现有技术和本实施例基于相同的设计图形生成的具有图形的光罩的位置对准比较表。

表1

选取x方向和y方向相同的点进行比较，其中，x方向选取的点在x方向的平均值meanvalue为0.00000nm，y方向选取的点在y方向的平均值meanvalue为0.00000nm。从上表中可以看出，对于x方向选取的点而言，现有技术中的选取的点在3σ准则的最大值max3σ大于本实施例中的3σ准则的最大值max3σ；同样的对于y方向选取的点而言，现有技术中的3σ准则的最大值max3σ大于本实施例中的3σ准则的最大值max3σ；无论是对于x方向选取的点而言还是对于y方向选取的点而言，现有技术中最小值minvalue的绝对值均大于本实施例中最小值minvalue的绝对值。max3σ值是最能体现光罩中的图形与设计图形之间的位置偏差量的参数，可见，本实施例生成的光罩的图形位置精确度明显优于现有技术生成的光罩的图形位置精确度。

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。