CN101989035B - 光掩膜的铬金属膜去除方法 - Google Patents

Abstract

一种光掩膜的铬金属膜去除方法，包括石英基板、以及依次镀在石英基板上的相位偏移膜及铬金属膜，该方法包括：在铬金属膜上涂布第一光刻胶层后，进行光掩膜图形的图案化；以图案化的光刻胶层作为保护层，刻蚀铬金属膜形成光掩膜图形，去除第一光刻胶层；以铬金属膜作为保护层，干法刻蚀相位偏移膜形成相位偏移光掩膜图形；在铬金属膜以及相位偏移膜上涂布第二光刻胶层后，进行铬金属膜所需图形的图案化；以图案化的第二光刻胶层作为保护层，湿法刻蚀铬金属膜形成铬金属膜所需图形后，再以图案化的第二光刻胶层作为保护层，干法刻蚀残留的铬金属膜，去除光刻胶层。本发明在不耗费大量的时间和成本的前提下将光掩膜的铬金属膜去除干净。

Description

光掩膜的铬金属膜去除方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光掩膜的铬金属膜去除方法。

背景技术

在半导体器件的制程中，有一个步骤为光刻。光刻的本质就是将电路结构复制到以后要进行刻蚀步骤及离子注入步骤的晶圆底层薄膜上。电路结构首先以1∶4或1∶5的比例将图形形式制作在名为光掩膜的石英基板上，紫外光通过该光掩膜将图形转移到晶圆的光刻胶层上，进行显影后，用后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆底层薄膜上，或者用后续的离子注入步骤完成晶圆底层薄膜的图形区域可选择的掺杂。

在光刻步骤中，紫外光通过光掩膜将图形转移到晶圆衬底的光刻胶层。因此，就需要在光掩膜上制作图形。目前主要的光掩膜类型有二进制强度光掩膜和衰减式相位偏移光掩膜两种类型。

随着光刻技术的发展，光刻的图形特征尺寸(CD)变得越来越小，对图形的边界区域分变率的要求也越来越高，但是如果采用二进制强度光掩膜制作，由于光衍射的作用，光掩膜图形曝光到晶圆衬底时的边界区域的清晰程度达不到要求，导致后续的刻蚀步骤或后续的离子注入步骤出现偏差，从而导致器件的制作失败。因此，出现了衰减式相位偏移光掩膜，在该衰减式相位偏移光掩膜上还包括一层相位偏移膜，用于制作光掩膜图形。在光刻曝光时，相位偏移膜吸收曝光光掩膜图形边界上的部分光线，从而使得曝光光掩膜图形边界的清晰程度增高。

具体地，衰减式相位偏移光掩膜的基片包括：石英基板、镀于石英基板上的作为相位偏移膜的半透光的硅化钼(MoSi)以及镀于相位偏移膜上的不透光的铬金属膜。在制作过程中，和二进制强度光掩膜的制作方法相似，在铬金属膜层形成光掩膜图形；然后，以该具有光掩膜图形的铬金属膜为保护层，干法刻蚀MoSi后，湿法去除铬金属膜，在石英基板上形成相位偏移衰减图形，也就是衰减式相位偏移光掩膜图形；最后，再进行清洗和缺陷检验等后，在具有相位偏移衰减图形的石英基板上粘接一个框架，在框架之上粘接一层覆盖相位偏移衰减图形的透光薄膜之后，完成了衰减式相位偏移光掩膜的制作。

结合图1a～1i所示的现有技术衰减式相位偏移光掩膜的制作剖面示意图，对如何制作衰减式相位偏移光掩膜进行详细说明。

步骤1，在镀有MoSi膜101和铬金属膜102的石英基板100上，涂布光刻胶层103，如图1a所示；

在本步骤中，MoSi膜101就是相位偏移膜；

步骤2，对光刻胶层103进行图案化处理，将光掩膜图形转移到光刻胶层103上，如图1b所示；

在本步骤中，进行图案化处理就是对光刻胶层103进行曝光并显影；

步骤3，以光刻胶层103上的光掩膜图形作为保护层，对铬金属膜102进行干法刻蚀，在铬金属膜102上形成光掩膜图形，如图1c所示；

步骤4，去除光刻胶层103，如图1d所示；

步骤5，以铬金属膜102上形成的光掩膜图形作为保护层，对MoSi膜101进行干法刻蚀，在MoSi膜101上形成相位偏移光掩膜图形，如图1e所示；

步骤6，在图1e所示的结构上涂布光刻胶层104，覆盖住MoSi膜101和铬金属膜102，如图1f所示；

步骤7，对光刻胶层104进行图案化处理，将图形转移到光刻胶层104上，如图1g所示；

在该步骤中，得到的图形为在铬金属膜102形成的图形，该图形区域大于相位偏移光掩膜图形，为的是在后续曝光晶圆衬底的过程中，不遮挡相位偏移光掩膜图形且在晶圆衬底曝光过程中作为档光层存在；

步骤8，以光刻胶层104上的图形作为保护层，对铬金属膜102进行湿法刻蚀，去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜102，暴露出步骤5形成的相位偏移光掩膜图形，如图1h所示；

步骤9，去除光刻胶层104，如图1i所示，完成相位偏移光掩膜图形的制作。

在步骤8采用湿法去除铬金属膜102的过程中，由于在步骤5后需要将该石英基板放入到清洗机台中进行溶剂清洗以去除前述反应残留物或空气中的污染物。在这段时间内，铬金属膜102上的反应残留物或空气中的污染物可能未被完全清洗掉，或者清洗溶剂的纯度或性质发生变化后导致铬金属膜102上出现表面化学性质改变或新的污染物。另外，清洗过后在步骤6涂布第二光刻胶层104前，空气中的可挥发性有机物(VOC)或污染物颗粒浓度很高，则VOC或污染物颗粒会迅速地附着在铬金属膜102的表面。再有，在进行步骤8的过程中反应副产物无法迅速去除等。这样，当铬金属膜102浸入到溶剂中采用湿法去除时，则由于铬金属膜102的表面化学性质改变、或VOC、或污染物颗粒、或刻蚀反应副产物的存在，使得采用的溶剂无法完全湿法去除铬金属膜102(参见图1i所示)。

如果无法将铬金属膜102去除干净，则会影响所制成的光掩膜图形，造成后续采用该光掩膜对晶圆衬底进行曝光后，得到的图形不准确，影响晶圆制作。

因此，为了使铬金属膜102被去除干净，进一步需要二次处理：对每一片光掩膜采用穿透光和反射光组合(BMSL)的检验机检测，当检测到某一片光掩膜的铬金属膜102未去除干净时，则重新在该光掩膜的铬金属膜102上涂布光刻胶层后，对光刻胶层进行图案化处理，将图形转移到光刻胶层；然后，以光刻胶层上的图形作为保护层，对该光掩膜的铬金属膜102进行干法刻蚀或湿法手工刻蚀，去除该光掩膜的相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜102，暴露出步骤5形成的相位偏移光掩膜图形；再次，去除光刻胶层；最后，采用采用BMSL的检验机检测是否铬金属膜102被去除干净，如果没有去除干净，再次重复上述过程。

这种方法虽然可以将铬金属膜102去除干净，但是，会耗费大量的时间和成本。举例说明，目前，在制作光掩膜图形的过程中，大约有25％左右的光掩膜的铬金属膜102未被去除干净，需要进行二次处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光掩膜的铬金属膜去除方法，该方法能够在不耗费大量的时间和成本的前提下将光掩膜的铬金属膜去除干净。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种光掩膜的铬金属膜去除方法，所述光掩膜包括石英基板、以及依次镀在石英基板上的相位偏移膜及铬金属膜，该方法包括：

在铬金属膜上涂布第一光刻胶层后，进行光掩膜图形的图案化；

以图案化的光刻胶层作为保护层，刻蚀铬金属膜形成光掩膜图形，去除第一光刻胶层；

以铬金属膜作为保护层，干法刻蚀相位偏移膜形成相位偏移光掩膜图形；

在铬金属膜以及相位偏移膜上涂布第二光刻胶层后，进行铬金属膜所需图形的图案化；

以图案化的第二光刻胶层作为保护层，湿法刻蚀铬金属膜形成铬金属膜所需图形后，再以图案化的第二光刻胶层作为保护层，干法刻蚀残留的铬金属膜，去除光刻胶层。

所述再以图案化的第二光刻胶层作为保护层，干法刻蚀铬金属膜在反应室完成。

所述反应室通入的干法刻蚀铬金属膜气体为氯气、氧气和氦气。

所述氯气通入反应室的剂量为20～200毫升/分钟；

所述氧气通入反应室的剂量为1～100毫升/分钟；

所述氦气通入反应室的剂量为1～100毫升/分钟。

所述反应室的压力为6～10毫托；反应室内的垂直射频功率范围为10～500瓦特；反应室内的横向射频功率范围为400～800瓦特。

由上述技术方案可见，本发明采用的方法在对铬金属膜进行湿法刻蚀，去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜后，在去除光刻胶层之前，还进一步包括：以光刻胶层上的图形作为保护层，对铬金属膜进行干法刻蚀。这样，就不需要检测出需要重新进行二次处理去除铬金属膜的光掩膜后再重新进行复杂的二次处理，从而在不耗费大量的时间和成本的前提下将光掩膜的铬金属膜去除干净。

附图说明

图1a～1i所示的现有技术衰减式相位偏移光掩膜的制作剖面示意图；

图2为本发明提供的衰减式相位偏移光掩膜的制作流程图；

图3为本发明提供的衰减式相位偏移光掩膜剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

为了在不耗费大量的时间和成本的前提下将光掩膜的铬金属膜去除干净，本发明对所有光掩膜在制作工艺中，都增加一个步骤，即在对铬金属膜进行湿法刻蚀，去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜后，在去除光刻胶层之前，还进一步包括：以光刻胶层上的图形作为保护层，对铬金属膜进行干法刻蚀。

由于采用这种方法可以将所有的光掩膜上的铬金属膜去除干净，所以就不需要再对具有光掩膜图形的光掩膜进行二次处理，从而在不耗费大量的时间和成本的前提下将光掩膜的铬金属膜去除干净。

图2为本发明提供的衰减式相位偏移光掩膜的制作流程图，其具体步骤为：

步骤201，在镀有MoSi膜101和铬金属膜102的石英基板100上，涂布光刻胶层103，如图1a所示；

步骤202，对光刻胶层103进行图案化处理，将光掩膜图形转移到光刻胶层103上，如图1b所示；

步骤203，以光刻胶层103上的光掩膜图形作为保护层，对铬金属膜102进行干法刻蚀，在铬金属膜102上形成光掩膜图形，如图1c所示；

步骤204，去除光刻胶层103，如图1d所示；

步骤205，以铬金属膜102上形成的光掩膜图形作为保护层，对MoSi膜101进行干法刻蚀，在MoSi膜101上形成相位偏移光掩膜图形，如图1e所示；

步骤206，在图1e所示的结构上涂布光刻胶层104，覆盖住MoSi膜101和铬金属膜102，如图1f所示；

步骤207，对光刻胶层104进行图案化处理，将图形转移到光刻胶层104上，如图1g所示；

在该步骤中，得到的图形为在铬金属膜102形成的图形，该图形区域大于相位偏移光掩膜图形，为的是在后续曝光晶圆衬底的过程中，不遮挡相位偏移光掩膜图形且在晶圆衬底曝光过程中作为档光层存在；

步骤208，以光刻胶层104上的图形作为保护层，对铬金属膜102进行湿法刻蚀，去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜102，暴露出步骤205形成的相位偏移光掩膜图形，如图1h所示；

从步骤201～步骤208的过程，与现有技术相同。

步骤209、以光刻胶层104上的图形作为保护层，对铬金属膜102进行干法刻蚀，再次去除相位偏移光掩膜图形上的铬金属膜102；

在本步骤中，在进行干法刻蚀时，将该光掩膜放置到反应室内，采用干法刻蚀的气体包括氯气、氧气和氦气，三种反应气体在反应室内在射频电流的作用下变成等离子电浆，并与铬金属膜102进行化学反应，得到氯化铬后，通过抽气携带到反应室外；

另外，在反应室内的等离子电浆还可与铬金属膜102进行物理反应，因为离子团对铬金属膜102的表面会进行轰击作用，通过物理和化学反应的联合作用，可强力去除即使表面化学性质发生改变的残留铬金属膜102；

在本步骤中，氯气通入反应室的流量为20～200毫升/分钟；；氧气通入反应室的流量为1～100毫升/分钟；；氦气通入反应室的流量为1～100毫升/分钟；；反应室的压力为6～10毫托；反应室内的垂直射频功率(RF1)范围为10～500瓦特；反应室内的横向射频功率(RF2)范围为400～800瓦特；

步骤210，去除光刻胶层104，完成相位偏移光掩膜图形的制作；

在本步骤中，去除万光刻胶层104的光掩膜图形如图3所示，可以看出，基本上无残留的铬金属膜102。

经过测试可以得出，光掩膜采用本发明提供的方法，100％无残留的铬金属膜102。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种光掩膜的铬金属膜去除方法，所述光掩膜包括石英基板、以及依次镀在石英基板上的相位偏移膜及铬金属膜，该方法包括：

在铬金属膜上涂布第一光刻胶层后，进行光掩膜图形的图案化；

以图案化的光刻胶层作为保护层，刻蚀铬金属膜形成光掩膜图形，去除第一光刻胶层；

以铬金属膜作为保护层，干法刻蚀相位偏移膜形成相位偏移光掩膜图形；

在铬金属膜以及相位偏移膜上涂布第二光刻胶层后，进行铬金属膜所需图形的图案化；

以图案化的第二光刻胶层作为保护层，湿法刻蚀铬金属膜形成铬金属膜所需图形后，再以图案化的第二光刻胶层作为保护层，干法刻蚀残留的铬金属膜，去除光刻胶层；

所述再以图案化的第二光刻胶层作为保护层，干法刻蚀铬金属膜在反应室完成，所述反应室通入的干法刻蚀铬金属膜气体为氯气、氧气和氦气，所述氯气通入反应室的剂量为20～200毫升/分钟；

所述氧气通入反应室的剂量为1～100毫升/分钟；

所述氦气通入反应室的剂量为1～100毫升/分钟，

所述反应室的压力为6～10毫托；反应室内的垂直射频功率范围为10～500瓦特；反应室内的横向射频功率范围为400～800瓦特。

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