一种光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法与流程

1.本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种调整关键尺寸的方法。


背景技术：

2.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。在半导体工艺制造过程中，光刻工艺(photography)和刻蚀工艺(etch)是重要的加工环节，光刻工艺主要是将掩膜版上的图案转移到晶圆上，而刻蚀工艺则是将转移在晶圆上的图案进行立体化，之后方可进行后续其他工艺过程，完成整个半导体器件的制作。在光刻和刻蚀工艺中，共同关注的一点就包括关键尺寸(critical dimension，cd)。
3.而高端光掩模由于光刻的要求十分严苛，对图形尺寸需要精准的控制，一旦关键尺寸量测时超过一定的规格，除非有补救的方式，否则光掩模必须报废重制。如何减少高端光掩模的报废几率，以达到节省生产成本及提升产能的目的，是本领域技术人员亟待解决的问题。
4.基于以上，本技术提供了解决以上技术问题的技术方案。


技术实现要素：

5.本发明提供一种光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法，可以更大范围内调整光掩模关键尺寸，从而能有效减少光掩模产品报废、降低成本和提高产能。
6.本发明提供一种半导体器件的制备方法，可以更大范围内调整光掩模关键尺寸，从而能有效减少光掩模产品报废、降低成本和提高产能。
7.本发明第一方面提供一种光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法，包括如下步骤：
8.提供第一光掩膜；
9.在所述光掩膜的表面生长薄膜材料，得到第二光掩膜，其中，所述第二光掩膜的表面具有所需厚度的薄膜；
10.对所述第二光掩膜的横向厚度进行全部或部分去除；
11.保留所述第二光掩膜的部分或全部竖向厚度，从而调整所述关键尺寸。
12.在本发明的一个优选实施方式中，所述第二光掩膜表面的所述具有所需厚度的薄膜包括纳米低温碳晶管薄膜。
13.在本发明的一个优选实施方式中，所述第二光掩膜表面的厚度为不高于 50纳米。
14.优选地，所述第二光掩膜表面的厚度为不高于20-30纳米，更优选10纳米左右。
15.在本发明的一个优选实施方式中，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除时，采用等离子体刻蚀法进行。
16.在本发明的一个优选实施方式中，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面部分或全部暴露。
17.具体的，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面
部分或全部暴露。
18.更具体的，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面全部暴露。
19.在本发明的一个优选实施方式中，还包括进一步对关键尺寸进行调整。
20.在本发明的一个优选实施方式中，可以调整
±
30纳米范围的关键尺寸。
21.具体地，关键尺寸的调整范围为-30到+30纳米。
22.具体地，关键尺寸的调整范围为-20到+20纳米。
23.具体地，关键尺寸的调整范围为-10到+10纳米。
24.在本发明的一个优选实施方式中，采用干法刻蚀进一步对所述关键尺寸进行调整。
25.在本发明的一个优选实施方式中，采用干法刻蚀进一步对关键尺寸进行调整时，可以调整
±
30纳米范围的关键尺寸。
26.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-30到+30纳米。
27.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-20到+20纳米。
28.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-10到+10纳米。
29.本发明第二方面提供一种半导体器件的制备方法，所述方法步骤包括本发明所述的光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法。
30.本发明能够带来以下至少一种有益效果：
31.1、更大范围内调整光掩模关键尺寸。
32.2、能有效减少光掩模产品报废、降低成本和提高产能。
33.附图说明
34.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
35.图1示例性示出了在光掩膜的表面生长薄膜材料并保留竖向厚度的横截面示意图；
36.图2示例性地示出了在光掩膜的表面横向和竖向生长薄膜材料以及干法刻蚀的横截面示意图；
37.图3示例性地示出了对横向厚度去除并保留竖向厚度的横截面示意图。
具体实施方式
38.以下对本发明的各个方面进行进一步详述。
39.除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
40.除非另有明确的规定和限定，本发明中所述的“或”，包含了“和”的关系。所述“和”相当于布尔逻辑运算符“and”，所述“或”相当于布尔逻辑运算符“or”，而“and”是“or”的子集。
41.可以理解到，尽管术语“第一”、“第二”等等可以在此用来说明不同的元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一个元件区分开。因此，第一元件可以被称为第二元件，而不背离本发明构思的教导。
42.本发明中，术语“含有”、“包含”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”、“包含”或“包括”中。
43.除非另有明确的规定和限定，本发明的术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.例如，如果一个元件(或部件)被称为在另一个元件上、与另一个元件耦合或者与另一个元件连接，那么所述一个元件可以直接地在所述另一个元件上形成、与之耦合或者与之连接，或者在它们之间可以有一个或多个介于中间的元件。相反，如果在此使用表述“直接在......上”、“直接与......耦合”和“直接与......连接”，那么表示没有介于中间的元件。用来说明元件之间的关系的其他词语应该被类似地解释，例如“在......之间”和“直接在......之间”、“附着”和“直接附着”、“相邻”和“直接相邻”等等。
45.另外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。可以理解到，在此，这些术语用来描述如在附图中所示的一个元件、层或区域相对于另一个元件、层或区域的关系。除了在附图中描述的取向之外，这些术语应该也包含装置的其他取向。
46.本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
48.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术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。例如，在附图中的元件的厚度可以为了清楚性起见而被夸张。
49.实施例
50.目前的关键尺寸的调整中，以下是常见的导致新问题的场景，以及为解决新问题而采用的对应解决措施的处理方案：
51.场景一、现有技术中对光掩膜的关键尺寸的限制
52.由于制程窗口的限制，光掩模制作后仍然会由于图形的密度、制程条件的漂移、环境的些微变化等等原因，导致关键尺寸偏离品质规格。
53.场景二、现有技术中对光掩膜的关键尺寸的限制
54.一般情况下，利用干法刻蚀方式对光掩模关键尺寸有一定的修整空间，可调范围
也十分狭小。
55.为了针对上述场景中的不足，本发明中，发明人经过了广泛和深入的试验，提供了一种新型的制程方式，有效的修正光掩模关键尺寸品质，可减少高端光掩模的报废几率，以达到节省生产成本及提升产能的目的。
56.本发明采用的技术构思包括：
57.首先，具体流程是在光掩模表面进行薄膜材料的生长，生长到需要的薄膜厚度(可实现几到几十纳米)之后，再除横向厚度的薄膜(例如，可以利用精准控制的等离子体刻蚀)，露出原来的光掩模表面，因其薄膜竖向的部分仍然保留，可以实现图形尺寸的增加。
58.其次，可选的，还可继续用干法刻蚀进一步控制调整图形尺寸，以完全符合光刻的规格。
59.以下结合附图进行进一步阐述，应当理解本发明的各个方面均为示例性而非限制性的，各个方面可以自由组合而得到可选的技术方案。
60.本发明第一方面提供一种光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法，包括如下步骤：
61.提供第一光掩膜；
62.在所述光掩膜的表面生长薄膜材料，得到第二光掩膜，其中，所述第二光掩膜的表面具有所需厚度的薄膜；
63.对所述第二光掩膜的横向厚度进行全部或部分去除；
64.保留所述第二光掩膜的部分或全部竖向厚度，从而调整所述关键尺寸。
65.具体参见图1，示例性示出了一个具体实施方式，在光掩膜的表面生长薄膜材料并保留竖向厚度的横截面示意图。
66.在本发明的一个优选实施方式中，所述第二光掩膜表面的所述具有所需厚度的薄膜包括纳米低温碳晶管薄膜。所述纳米低温碳晶管的好处是，得到的纳米级低温碳晶管薄膜生长的均匀度非常良好；因此更易对已完成的光掩模做关键尺寸上较大范围的修正。
67.应当注意的是，薄膜生长在条件允许的情况下可以有多种选择，低温碳晶体生长只是一种类型。
68.因此应当理解，本领域的技术人员可以对所述薄膜的种类进行调整，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
69.在本发明的一个优选实施方式中，所述第二光掩膜表面的厚度为不高于50 纳米。
70.应当理解，理论上50纳米薄膜生长都是可以达到的，但是厚度越厚，就会伴随着对厚度均匀度控制的要求，增加制程复杂度。
71.优选地，所述第二光掩膜表面的厚度为不高于20-30纳米，更优选10纳米左右。
72.在本发明的一个优选实施方式中，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除时，采用等离子体刻蚀法进行。
73.发明人发现，等离子体刻蚀法可以更精确地控制横向厚度的去除。
74.应当理解，其他的刻蚀法也是本领域技术人员可以应用的，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
75.在本发明的一个优选实施方式中，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面部分或全部暴露。
76.应当理解，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除时，通常是进行全部去除。但
是，也可以对所述第二光掩膜的横向厚度进行部分去除，只要不影响发明目的即可。例如，调整至最后相位和穿透率量测等影响不明显即可。
77.具体的，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面部分或全部暴露。
78.更具体的，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除，使得所述第一光掩膜的顶表面全部暴露。
79.发明人发现，对所述第二光掩膜的横向厚度进行去除时，需要权衡薄膜均匀度和非透明薄膜透光率的影响。
80.通常，薄膜生长厚度在不太厚的情况下均匀度尚可，因此优选的技术方案是去除去除生长后的薄膜，露出原来的图形表面，这样可以减少透明率的影响。
81.但是应当理解，本领域技术人员也可以对本发明的技术方案根据具体情况进行调整。例如，尽管非透明薄膜会影响透光率，但是当因为厚度很小，影响得也不会很明显，经量测在可接受范围之内则可以忽略。
82.在本发明的一个优选实施方式中，还包括进一步对关键尺寸进行调整。
83.在本发明的一个优选实施方式中，可以调整
±
30纳米范围的关键尺寸。
84.本发明的优点在于，采用本发明的使用薄膜生长的辅助方式，可增加关键尺寸刻蚀的可调范围，大约是两倍薄膜的厚度。
85.比如：薄膜生长20纳米，差不多可代表-20纳米到+20纳米的可调范围，以实际需要为准。
86.具体地，关键尺寸的调整范围为-30到+30纳米。
87.具体地，关键尺寸的调整范围为-20到+20纳米。
88.具体地，关键尺寸的调整范围为-10到+10纳米。
89.在本发明的一个优选实施方式中，采用干法刻蚀进一步对所述关键尺寸进行调整。
90.图2示例性地示出了在光掩膜的表面横向和竖向生长薄膜材料以及干法刻蚀的横截面示意图；其中示出了薄膜生长；等离子体单向控制表面刻蚀，最后干法刻蚀调整关键尺寸。
91.具体参见图3，示例性地示出了对横向厚度去除并保留竖向厚度的横截面示意图。
92.在本发明的一个优选实施方式中，采用干法刻蚀进一步对关键尺寸进行调整时，可以调整
±
30纳米范围的关键尺寸。
93.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-30到+30纳米。
94.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-20到+20纳米。
95.具体地，采用干法刻蚀对关键尺寸的调整范围为-10到+10纳米。
96.本发明第二方面提供一种半导体器件的制备方法，所述方法步骤包括本发明所述的光掩模薄膜生长调整关键尺寸的方法。
97.综上所述，本发明实现了一种更大范围内调整光掩模关键尺寸的方案，能有效减少光掩模产品报废，降低成本，提高产能。
98.基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用
本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/ 或功能性实施此设备及/或实践此方法。
99.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
100.在本发明提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。