一种新型的掩模等离子体刻蚀方法与流程

本发明涉及一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，属于半导体掩模制造的技术领域。

背景技术：

由于摩尔定律的作用，集成电路条宽变得越来越小，在晶片上形成的图案尺寸也随之减小。为形成微细图案，采用掩模的光刻工艺得到广泛应用。在光刻工艺中，光刻胶涂覆在材料层上，光线通过具有预定的、光屏蔽图案的掩模照射在一部分光刻胶上，随后通过采用显影溶液的显影工艺去除光刻胶层的辐射部分，以形成光刻胶层图案。此后，通过光刻胶层图案来暴露一部分材料层，利用光刻胶层图案作为刻蚀掩模，使得材料层的暴露的部分通过刻蚀工艺去除掉。这样，能够形成材料层的图案，所述材料层的图案对应于掩模的光屏蔽图案。

在掩模制造过程中，使用的基板通常有二进制强度掩模(二元掩模)和衰减式相位偏移掩模。其中二元掩模包括：石英基板、镀于石英基板上的不透光的铬金属膜、镀于铬金属膜上的感光光刻胶。

在制作过程中，二元掩模基板在经过曝光、显影工序后在光刻胶层形成掩模图形的图案化；以图案化的光刻胶层作为保护层以图案化的光刻胶层作为保护层进行湿法刻蚀，去除金属铬膜层。

结合附图1～附图4所示，对现有技术中关于二元掩模制作过程进行说明，具体地：

步骤1、如图1所示，镀有金属铬膜2的基板1上设置有光刻胶层3；对光刻胶层3进行图案化处理，将掩模图形转移到光刻胶层3上，如图2所示；

在本步骤中，进行图案化处理就是对光刻胶层3进行曝光并显影。

步骤2、以光刻胶层3上的光刻胶掩模图形作为保护层，对铬金属膜2进行等离子体刻蚀，在铬金属膜2上形成掩模图形，如图3所示。

步骤3、去除光刻胶层3，如图4所示。至此，完成二元掩模图形的制作。

在步骤2中将掩模图形转移到光刻胶层3上的过程中，由于光刻胶本身的特点，在和显影液产生化学反应的过程中，有些许有机物或者灰尘等残留颗粒未能被完全清洗掉，这点在化学放大型光刻胶上体现得尤为明显，如图2中的残留颗粒4所示。这就导致在实施步骤3的湿法刻蚀过程中，无法将曝光区域的铬金属膜2完全去除，形成缺陷，所述缺陷即为铬残留5。如果无法将铬金属膜2上的铬残留5去除干净，则会导致后续用此掩模对晶园衬底曝光时，得到的图形不准确，形成进一步的缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，其能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，其包括以下步骤：

S1、利用光刻胶掩模板对涂布在镀有铬金属膜的基板上的光刻胶层进行图案化处理，以在所述光刻胶层上得到光刻胶掩模图形；

S2、以经过步骤S1图案化处理后的光刻胶层作为保护层，进行第一次干法刻蚀，去除金属铬膜；

S3、使用去离子水进行清洗，去除掩模表面可能存在的残留颗粒；

S4、使用SC-1清洗液进行掩模清洗，确保残留颗粒去除彻底；

S5、以图案化的光刻胶层作为保护层进行第二次干法刻蚀。

进一步地，在步骤S5中，所述SC-1清洗液的成分以质量份数计包括氢氧化0.5～1.5份；双氧水3～8份；去离子水15～20份。

优选地，所述SC-1清洗液的成分以质量份数计包括氢氧化铵1份；双氧水5份；去离子水20份。

进一步地，在步骤S4中，在使用SC-1清洗液进行掩模清洗的同时，配合超声波进行震荡。

进一步地，所述的基板包括石英玻璃。

进一步地，所述的光刻胶为化学放大型光刻胶或者光学光刻胶。

进一步地，第一次干法刻蚀和第二次干法刻蚀时，反应室内的垂直射频功率范围为150～500瓦，横向射频功率为0瓦特，压力值为6～10毫托，所述使用氯气与氧气蚀刻比例大于等于2：1。

本发明所达到的有益效果是：

本发明采用分步刻蚀的方法以及在两次刻蚀之间使用SC-1加超声波震荡清洗的方式，由于残料颗粒在两次刻蚀间落在同一地方的可能性很小，所以能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1～图4为为现有技术二元掩模制作剖面示意图，其中

图1为在基板上设置铬金属膜以及光刻胶层后的示意图。

图2为对光刻胶层进行图形化，得到光刻胶掩模图形后的示意图。

图3为利用光刻胶层对铬金属膜进行刻蚀得到金属膜图形后的示意图。

图4为去除光刻胶层后的示意图。

图5～图8为本发明提供的二元掩模制作剖面示意图，其中

图5为本发明在基板上设置铬金属膜以及光刻胶层后的示意图。

图6为本发明以图案化的光刻胶层作为保护层进行第一次干法刻蚀，去除金属铬膜后的示意图。

图7为本发明经SC-1清洗，配合超声波震荡，去除掩模表面残留颗粒后的示意图。

图8为本发明以图案化的光刻胶层为保护层，进行等离子体刻蚀作业后得到金属膜图形后的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

为了能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷，本发明提供一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，其包括以下步骤：

S1、利用光刻胶掩模板对涂布在镀有铬金属膜的基板上的光刻胶层进行图案化处理，以在所述光刻胶层上得到光刻胶掩模图形；如图5所示，所述基板1可以采用石英玻璃；

如图6所示，对光刻胶层3进行图案化处理是指通过对光刻胶层3的曝光显影操作将光刻胶掩模板上的图形转移到光刻胶层3上。在具体实施时，在光刻胶层3上得到光刻胶层掩模图形后，在图形区域内会有有机物残留，所述有机物残留一般是指光刻胶残留，所述有机物残留和一些金属残留、油、灰尘等形成残留颗粒4，残留颗粒4会影响后续对铬金属膜2的刻蚀操作。

S2、以经过步骤S1图案化处理后的光刻胶层作为保护层，进行第一次干法刻蚀，去除金属铬膜；干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

S3、使用去离子水进行清洗，去除掩模表面可能存在的残留颗粒；

S4、使用SC-1清洗液进行掩模清洗，同时配合超声波进行震荡，确保残留颗粒去除彻底，如图7所示；其中，所述SC-1清洗液的成分以质量份数计包括氢氧化铵1份；双氧水5份；去离子水20份。

S5、以图案化的光刻胶层作为保护层进行第二次干法刻蚀，如图8所示干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

第一次干法刻蚀和第二次干法刻蚀时，反应室内的垂直射频功率范围均为150～500瓦，横向射频功率为0瓦特，压力值为6～10毫托，所述使用氯气与氧气蚀刻比例大于等于2：1。

实施例2

为了能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷，本发明提供一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，其包括以下步骤：

S1、利用光刻胶掩模板对涂布在镀有铬金属膜的基板上的光刻胶层进行图案化处理，以在所述光刻胶层上得到光刻胶掩模图形；如图5所示，所述基板1可以采用石英玻璃；

如图6所示，对光刻胶层3进行图案化处理是指通过对光刻胶层3的曝光显影操作将光刻胶掩模板上的图形转移到光刻胶层3上。在具体实施时，在光刻胶层3上得到光刻胶层掩模图形后，在图形区域内会有有机物残留，所述有机物残留一般是指光刻胶残留，所述有机物残留和一些金属残留、油、灰尘等形成残留颗粒4，残留颗粒4会影响后续对铬金属膜2的刻蚀操作。

S2、以经过步骤S2图案化处理后的光刻胶层作为保护层，进行第一次干法刻蚀，去除金属铬膜；干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

S3、使用去离子水进行清洗，去除掩模表面可能存在的残留颗粒；

S4、使用SC-1清洗液进行掩模清洗，同时配合超声波进行震荡，确保残留颗粒去除彻底；其中，所述SC-1清洗液的成分以质量份数计包括氢氧化铵0.5份；双氧水3份；去离子水15份。

S5、以图案化的光刻胶层作为保护层进行第二次干法刻蚀，干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

第一次干法刻蚀和第二次干法刻蚀时，反应室内的垂直射频功率范围为150～500瓦，横向射频功率为0瓦特，压力值为6～10毫托，所述使用氯气与氧气蚀刻比例大于等于2：1。

实施例3

为了能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷，本发明提供一种新型的掩模等离子体刻蚀方法，其包括以下步骤：

S1、利用光刻胶掩模板对涂布在镀有铬金属膜的基板上的光刻胶层进行图案化处理，以在所述光刻胶层上得到光刻胶掩模图形；如图5所示，所述基板1可以采用石英玻璃；

如图6所示，对光刻胶层3进行图案化处理是指通过对光刻胶层3的曝光显影操作将光刻胶掩模板上的图形转移到光刻胶层3上。在具体实施时，在光刻胶层3上得到光刻胶层掩模图形后，在图形区域内会有有机物残留，所述有机物残留一般是指光刻胶残留，所述有机物残留和一些金属残留、油、灰尘等形成残留颗粒4，残留颗粒4会影响后续对铬金属膜2的刻蚀操作。

S2、以经过步骤S2图案化处理后的光刻胶层作为保护层，进行第一次干法刻蚀，去除金属铬膜；干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

S3、使用去离子水进行清洗，去除掩模表面可能存在的残留颗粒；

S4、使用SC-1清洗液进行掩模清洗，同时配合超声波进行震荡，确保残留颗粒去除彻底；其中，所述SC-1清洗液的成分以质量份数计包括氢氧化铵1.5份；双氧水10份；去离子水25份。

S5、以图案化的光刻胶层作为保护层进行第二次干法刻蚀，干法刻蚀属于常规的工艺步骤，此处不再赘述。

第一次干法刻蚀和第二次干法刻蚀时，反应室内的垂直射频功率范围为150～500瓦，横向射频功率为0瓦特，压力值为6～10毫托，所述使用氯气与氧气蚀刻比例大于等于2：1。

本发明采用分步刻蚀的方法以及在两次刻蚀之间使用SC-1加超声波震荡清洗的方式，由于残料颗粒在两次刻蚀间落在同一地方的可能性很小，所以能够有效避免二元掩模制造过程中在干法刻蚀过程中因为残料颗粒掉落造成的掩模缺陷。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。