掩模基版的制作方法及具有等离子体加热装置的涂胶设备与流程

本发明属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种掩模基版的制作方法及具有等离子体加热装置的涂胶设备。

背景技术：

在半导体集成电路和平板显示工艺形成精密图案时，必须使用光罩(photomask)的光刻(photo-lithography)技术。

通常的光罩制作流程包括以下步骤：

首先，先在透明石英基板上形成铬系化合物遮光膜及防反射膜，然后通过旋转涂覆或毛细管输送型涂覆方式等在防反射膜上涂覆化学放大型光刻胶，最后在叠层的掩模基版上形成特定的遮光膜图案和防反射膜图案的光罩。

然后，为了在上述掩模基版的光刻胶上形成想要的光罩图案，通过电子束或准分子束进行曝光处理，在化学放大型光刻胶内部，电子或被曝光的曝光部分中产生量子(h+)。此量子通过曝光后烘(postexposurebake)工艺形成量子扩散及分解反应的催化剂，促进物质在显影液中溶解，曝光后的化学放大型光刻胶经过显影处理溶解曝光部分，留下非曝光部分形成图案。

接着，对有光刻胶图案的基版的遮光膜与防反射膜同时蚀刻，形成防反射膜图案与遮光膜图案。用刻蚀液进行湿法刻蚀或使用cl2等气体进行干式蚀刻。通常，遮光膜的成分为氮化铬(crn)、碳氮化铬(crcn)，防反射膜的成分为氮氧化铬(cron)、碳氮氧化铬(crcon)等含碱性物质的铬成分膜。

最后，使用剥离液去除光刻胶图案后，经过清洗等工序，最终完成了光罩的制造。

在上述过程中，化学放大型光刻胶由曝光工艺产生量子(h+)，由曝光后烘焙(postexposurebake)通过量子的扩散，促进光刻胶的分解反应形成高分辨率的图案。如图1所示，将上述化学放大型光刻胶在碱性的防反射膜上涂覆光刻胶形成光刻胶图案时，由于碱性的防反射膜产生的电子与化学放大型光刻胶的量子发生中和301，会严重抑制量子的扩散和光刻胶的分解反应。此时，由于化学放大型光刻胶显影液的溶解性下降，形成了具有脚状图形303的光刻胶图案302，如图2所示。

如果光刻胶图案形成有脚状图形，在遮光膜和防反射膜上形成图案时，会形成有缺陷的图案，难以形成精确的图案，从而导致难以制造出关键尺寸更为精密的光罩。

技术实现要素：

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掩模基版的制作方法及具有等离子体加热装置的涂胶设备，用于解决现有技术中由于光刻胶图案容易形成有脚状图形而难以形成精确的掩模基版图案的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种掩模基版的制作方法，所述制作方法包括步骤：提供透光基板；在所述透光基板上沉积遮光膜；在所述遮光膜上沉积防反射膜，所述防反射膜为cr的碱性氧化物；对所述防反射膜进行加热烘烤，以脱去所述防反射膜的水分，并对所述防反射膜表面进行氧等离子体处理，以在所述防反射膜表面形成氧化膜；于所述氧化膜上涂覆化学放大型光刻胶。

可选地，对所述防反射膜进行加热烘烤的温度范围介于150℃～250℃，加热时间范围介于5分钟～20分钟，以脱去所述防反射膜的水分。

可选地，所述防反射膜包括cron及crcon中的一种，对所述防反射膜表面进行氧等离子体处理所通入的气体包括o2及co2中的一种或两种的混合气体，以在所述防反射膜表面形成cro膜，所述氧等离子体处理的时间介于5s～60s之间，所形成的氧化膜的厚度介于1nm～10nm之间。

可选地，所述防反射膜的表面粗糙度介于0.01nmra～0.5nmra之间。

可选地，所述化学放大型光刻胶包括可溶解于碱的树脂、光致产酸剂及溶剂。

可选地，所述遮光膜包括crn、crcn中的一种。

可选地，对所述防反射膜表面进行氧等离子体处理的气压介于1pa～150pa之间。

可选地，于所述氧化膜上涂覆化学放大型光刻胶还包括对所述化学放大型光刻胶进行软烘的步骤，所述软烘的温度介于100℃～150℃之间，时间介于5min～20min之间。

可选地，还包括对所述化学放大型光刻胶进行显影和曝光的步骤，在所述显影和曝光的过程中，所述氧化膜用于抑制所述防反射膜的电子向所述化学放大型光刻胶的扩散，避免所述化学放大型光刻胶与所述防反射膜界面处的中和反应。

本发明还提供一种具有等离子体加热装置的涂胶设备，用于实现如上所述的掩模基版的制作方法，所述涂胶设备包括：热板，用于承载掩模基版并对所述掩模基版进行加热，以脱去所述防反射膜的水分，并为等离子体处理过程及化学放大型光刻胶烘烤过程提供工艺温度；真空腔，用于提供反应空间和真空气氛；等离子体装置，所述等离子体装置位于所述真空腔内上，用于对所述掩模基版的防反射膜进行等离子体处理，以在所述防反射膜表面形成氧化膜，所述等离子体装置还具有射频装置，用于将惰性气体激活为等离子体；光刻胶涂覆装置，用于在所述防反射膜上涂覆化学放大型光刻胶；电源，用于提供所述涂胶设备工作所需的电力。

可选地，所述热板上具有可升降的承接顶针。

可选地，还包括冷板，所述冷板上具有可升降的承接顶针，用于所述掩模基版的降温处理。

可选地，所述等离子体装置具有真空管路、惰性气体管路及反应气体管路。

如上所述，本发明的掩模基版的制作方法及具有等离子体加热装置的涂胶设备，具有以下有益效果：

本发明的掩模基版可以直接在传统结构物质的防反射膜上形成氧化膜，由于在防反射膜和化学放大型光刻胶界面形成了氧化膜，在曝光工艺处理时，可以有效避免由碱性防反射膜提供的电子和化学放大型光刻胶被光照激发产生的量子结合而发生的中和反应，该氧化膜起到了屏障作用，曝光化学放大型光刻胶时可以形成优良图案的光刻胶图案，从而可以形成具有优秀分辨率的掩模版图案，实现高精密尺寸光罩的制造。

附图说明

图1显示为化学放大型光刻胶在碱性的防反射膜上涂覆光刻胶形成光刻胶图案时，碱性的防反射膜产生的电子与化学放大型光刻胶的量子发生中和反应的示意图。

图2显示为由于碱性的防反射膜产生的电子与化学放大型光刻胶的量子发生中和反应，化学放大型光刻胶显影液的溶解性下降而形成具有脚状图形的光刻胶图案的示意图。

图3～图4显示为本发明实施例的具有等离子体加热装置的涂胶设备的结构示意图。

图5～图12显示为本发明实施例的掩模基版的制作方法各步骤所呈现的结构示意图。

元件标号说明

10等离子体装置

101真空管路

102惰性气体管路

103反应气体管路

11热板

111承接顶针

121射频装置

122电源

13冷板

131承接顶针

201透光基板

202遮光膜

203防反射膜

204氧化膜

205化学放大型光刻胶

205a曝光部分

205b非曝光部分

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。

如图1所示，将上述化学放大型光刻胶在碱性的防反射膜上涂覆光刻胶形成光刻胶图案时，由于碱性的防反射膜产生的电子与化学放大型光刻胶的量子发生中和，会严重抑制量子的扩散和光刻胶的分解反应。此时，由于化学放大型光刻胶显影液的溶解性下降，形成了具有脚状图形的光刻胶图案，如图2所示。如果光刻胶图案形成有脚状图形，在遮光膜和防反射膜上形成图案时，会形成有缺陷的图案，难以形成精确的图案，从而导致难以制造出关键尺寸更为精密的光罩。

如图5～图12所示，本实施例提供一种掩模基版的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

如图5～图6所示，首先进行步骤1)，提供透光基板201；在所述透光基板201上沉积遮光膜202。

所述透光基板201包括石英基板、碱石灰基板、硼硅酸盐基板、硅酸铝基板、硅基板、碳化硅基板中的一种，所述透光基板201的径向尺寸介于1英寸～100英寸之间，厚度介于0.1mm～200mm之间。例如，在本实施例中，所述透光基板可以为石英基板，其径向尺寸可以为4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等，厚度可以为50mm、80mm、100mm等。

在本实施例中，采用如磁控溅射等工艺在所述透光基板201上沉积遮光膜202，可选地，所述遮光膜202包括crn、crcn中的一种。具体地，本实施例在导入惰性气体氩气(ar)20～80sccm(standardcubiccentimeterperminute)和氦气(he)20～80sccm的之后，导入反应性气体氮气(n2)5～20sccm，利用直流磁控方法并施加特定功率(power)，利用铬板靶材和工艺气体的等离子体(plasma)进行溅射，形成厚度为400～800a(埃米)的氮化铬(crn)膜，以作为所述遮光膜202。

如图7所示，然后进行步骤2)，在所述遮光膜202上沉积防反射膜203，所述防反射膜203为cr的碱性氧化物。

例如，可以采用如磁控溅射等工艺在所述遮光膜202上沉积防反射膜203，所述防反射膜203包括cron及crcon中的一种。所述防反射膜203的表面粗糙度介于0.01nmra～0.5nmra之间。

具体地，沉积防反射膜203包括：在惰性气体导入环节，导入氩气5～50sccm和氦气5～50sccm，在反应性气体导入环节，导入氮气(n2)50～80sccm，氧气(o2)1～5sccm，利用直流磁控方法并施加功率(power)，利用铬板靶材和工艺气体的等离子体(plasma)进行溅射，在压强为0.1～0.5pa，功率为0.5～2w的条件下，形成厚度为150～300a的氮氧化铬(cron)膜。

如图8所示，接着进行步骤3)，对所述防反射膜203进行加热烘烤，以脱去所述防反射膜203的水分，并对所述防反射膜203表面进行氧等离子体处理，以在所述防反射膜203表面形成氧化膜204。

具体地，将溅射好防反射膜203的基板放在加热板11上，对所述防反射膜203进行加热烘烤，烘烤的温度范围介于150℃～250℃，加热时间范围介于5分钟～20分钟，以脱去所述防反射膜203的水分。同时使用icp型等离子体反应装置，在1～150pa的压强下释放氧气(o2)和二氧化碳(co2)气体，以在氮氧化铬防反射膜203上形成氧化膜204。具体地，对所述防反射膜203表面进行氧等离子体处理所通入的气体包括o2及co2中的一种或两种的混合气体，以在所述防反射膜203表面形成cro膜，所述氧等离子体处理的时间介于5s～60s之间，所形成的氧化膜204的厚度介于1nm～10nm之间。

如图9～图12所示，接着进行步骤4)，对所述化学放大型光刻胶205进行显影和曝光的步骤，在所述显影和曝光的过程中，所述氧化膜204用于抑制所述防反射膜203的电子向所述化学放大型光刻胶205的扩散，避免所述化学放大型光刻胶205与所述防反射膜203界面处的中和反应。

首先，如图9所示，于所述氧化膜204上涂覆化学放大型光刻胶205，所述化学放大型光刻胶205包括可溶解于碱的树脂(resin)、光致产酸剂pag(photoacidgenerator)及溶剂。

具体地，在氧化膜204上使用化学放大型光刻胶205，具体如fep-171(富士)的化学放大型光刻胶205。通过旋转涂胶方式或毛细管输送型涂覆(capillary)方式形成3000a厚度的化学放大型光刻胶205后，对所述化学放大型光刻胶205进行软烘，所述软烘的温度介于100℃～150℃之间，时间介于5min～20min之间。

接着，如图10～图11所示，使用电子束对所述化学放大型光刻胶205进行曝光，这时，光刻胶分为曝光部分205a和非曝光部分205b，曝光部分205a产生促进化学反应的媒介量子(h+)，在防反射膜203表面形成的氧化膜204能有有效抑制电子从防反射膜203扩散，抑制了放大型光刻胶与防反射膜203界面的中和反应。上述工艺提高了曝光部分205a在显影液中的溶解性，余下光刻胶图案的非曝光部分205b形成无脚状缺陷的优良图案形貌，如图11所示。

如图12所示，最后进行步骤5)，在干式蚀刻设备中使用cl2、o2、ar的混合气体，对有光刻胶图案的基板进行同时蚀刻氧化膜204、防反射膜203和遮光膜202，形成遮光膜图案和防反射膜图案。之后，去除不需要的光刻胶，以制造出最终的光罩。

本发明在含有碱性物质的防反射膜203与化学放大型光刻胶205的界面上，将在含有碱性物质的防反射膜203表面上去除水分为目的脱水烘焙(dehydratebake，dhb)工艺和使用加入氧气(o2)及二氧化碳(co2)等离子体中的表面处理形成氧化膜204的工艺相结合，并在同一腔体中同时或相继进行，一方面可以增加化学放大型光刻胶205与防反射膜203的粘性，另一方面可以抑制防反射膜203与化学放大型光刻胶205之间的酸非活性化现象，以形成高精密度的光刻胶图案。

本发明由于在防反射膜203上形成了氧化膜204，有效解决了化学放大型光刻胶205和防反射膜203界面产生脚状缺陷的问题，可以有效制造出具有优良精密图案的高品质光罩。

如图3及图4所示，其中，图4显示为图3的截面结构示意图，本实施例还提供一种具有等离子体加热装置的涂胶设备，用于实现如上所述的掩模基版的制作方法，所述涂胶设备包括：热板11，用于承载掩模基版并对所述掩模基版进行加热，以脱去所述防反射膜203的水分，并为等离子体处理过程及化学放大型光刻胶205烘烤过程提供工艺温度；真空腔，用于提供反应空间和真空气氛；等离子体装置10，所述等离子体装置10位于所述真空腔内，用于对所述掩模基版的防反射膜203进行等离子体处理，以在所述防反射膜203表面形成氧化膜204，所述等离子体装置还具有射频装置121，用于将惰性气体激活为等离子体；光刻胶涂覆装置(未予图示)，用于在所述防反射膜203上涂覆化学放大型光刻胶205；电源，用于提供所述涂胶设备工作所需的电力。

在本实施例中，所述热板11上具有可升降的承接顶针111，以调节所述掩模基版与热板11之间的距离，避免掩模基版与热板11直接接触而造成的损伤。

如图3所示，在本实施例中，所述涂胶设备还包括冷板13，所述冷板13上具有可升降的承接顶针131，用于所述掩模基版的降温处理。

如图3所示，在本实施例中，所述等离子体装置10具有真空管路101、惰性气体管路102及反应气体管路103，所述真空管路101用于对所述真空腔进行抽真空，所述惰性气体管路102用于输入如ar、he等惰性气体，所述反应气体管路103用于输入o2、co2、n2等反应气体。

如图3所示，具体地，所述电源122用于提供真空腔营造真空环境以及腔体排气的电源动力。

如上所述，本发明的掩模基版的制作方法及具有等离子体加热装置的涂胶设备，具有以下有益效果：

本发明的掩模基版可以直接在传统结构物质的防反射膜上形成氧化膜，由于在防反射膜和化学放大型光刻胶界面形成了氧化膜，在曝光工艺处理时，可以有效避免由碱性防反射膜提供的电子和化学放大型光刻胶被光照激发产生的量子结合而发生的中和反应，该氧化膜起到了屏障作用，曝光化学放大型光刻胶时可以形成优良图案的光刻胶图案，从而可以形成具有优秀分辨率的掩模版图案，实现高精密尺寸光罩的制造。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。