專利名稱：光掩膜層及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光掩膜層及其形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，在刻蝕前通常需要在待刻蝕的膜層上形成光掩膜層，然后利用光刻工藝在光掩膜層中形成開口，所述開口將膜層要進(jìn)行刻蝕去除的位置暴露，將其余位置保護(hù)，從而在刻蝕后就得到了刻蝕圖形，然后將光掩膜層去除即可。但是傳統(tǒng)方法形成的光掩膜層通常僅包括光刻膠層(PR)，在進(jìn)行光刻中的曝光步驟時(shí)，入射光線經(jīng)光掩膜版進(jìn)入光刻膠層，在光刻膠層中形成圖案，一部分入射光線在光刻膠層和光刻膠層下的待刻蝕膜層界面處被反射回光刻膠層，另一部分入射光線進(jìn)入待刻蝕膜層，當(dāng)襯底反光性很強(qiáng)時(shí)，如金屬、多晶硅，則入射光線被待刻蝕層和襯底的界面反射進(jìn)入待刻蝕膜層，然后經(jīng)過折射進(jìn)入光刻膠層。如圖1所示，入射光線Sl經(jīng)光刻膠層10到達(dá)光刻膠層10與待刻蝕膜層20的交界面，分解成為反射光線S2和折射光線S3，由于襯底30 具有強(qiáng)反射性，折射光線S3重新反射回到光刻膠層10，即光線S4，光線S2、S4頻率相同， 當(dāng)二者的光程差滿足入射光線Sl半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，發(fā)生薄膜干涉，出現(xiàn)干涉增強(qiáng)區(qū)和削弱區(qū)，顯影時(shí)就會(huì)出現(xiàn)駐波效應(yīng)或其他的光反射效應(yīng)，降低了顯影時(shí)圖案的分辨率，造成CD 損失。在IC線寬由0. 35um縮小到0. 13un或90mn、65nm及32nm后，CD損失的控制就愈發(fā)重要，因此必須消除駐波效應(yīng)。例如在申請(qǐng)?zhí)枴?00510111415”的專利文獻(xiàn)中公開了一種“半導(dǎo)體抗反射層的制作方法”，該方法通過在光刻膠層10下層形成有機(jī)防反層15，如圖2所示有機(jī)防反層 (ARC) 15與raio具有相同的折射率和消光系數(shù)，入射光直接經(jīng)I3RlO進(jìn)入ARC15，在二者的界面基本不發(fā)生反射，當(dāng)入射光進(jìn)入ARC15和待刻蝕膜層20后，到達(dá)待刻蝕膜層20與襯底 30的界面后，反射進(jìn)入ARC15，反射光全部被ARC15吸收，因此不會(huì)存在上述所說的駐波效應(yīng)。還有一種傳統(tǒng)方法是通過在I3R下層形成DARC (dielectric ARC，SION) film，如圖 3所示入射光線Sl在I3RlO與SI0N16的界面分解成反射光線S5和折射光線S6，而折射光線S6被襯底30再次反射回到I3RlO中，即反射光線S7，由于反射光線S5、S7同頻率，不同相位，調(diào)整SION層16的厚度，使得兩束反射光線S5、S7的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則二者產(chǎn)生干涉相消，因此不會(huì)產(chǎn)生駐波效應(yīng)，降低了反射光對(duì)曝光工藝的影響。上述兩種方法雖然都能夠消除駐波效應(yīng)，但是也各有缺點(diǎn)1、有機(jī)防反層有機(jī)物懸徐在襯底表面，受襯底形貌影響較大，無法滿足ra對(duì)制程平坦化的需求，因此這種方法逐漸淡出IC制程。2,DARC film :SiON層厚度、折射率及消光系數(shù)的變化，都會(huì)對(duì)曝光條件產(chǎn)生影響， 而目前CVD的制程控制還無法有效監(jiān)控SiON膜層性質(zhì)的變化對(duì)photo⑶的影響，因此這種方法也存在巨大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提高光掩膜層的曝光效果。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光掩膜層的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括襯底，及位于襯底上的待刻蝕膜層；在所述待刻蝕膜層上形成全反膜；在所述全反膜上形成光刻膠層，所述全反膜朝向光刻膠層的表面為透射面，所述全反膜朝向待刻蝕膜層的表面為反射面。優(yōu)選的，所述透射面為光線從光刻膠層的方向入射，并進(jìn)入全反膜的表面；所述反射面為光線從待刻蝕膜層的方向入射全反膜，并被反射回待刻蝕膜層的表面。優(yōu)選的，在所述半導(dǎo)體基底上形成全反膜的方法為CVD或PVD。優(yōu)選的，所述全反膜的材料為碳硅化合物。優(yōu)選的，CVD方法形成全反膜的反應(yīng)原料包括硅烷及碳?xì)浠衔?。?yōu)選的，CVD方法形成全反膜的參數(shù)為腔室壓力為ITorr lOTorr，射頻電壓功率 150W 1000W，頻率 100KHZ 13. 56MHZ。優(yōu)選的，所述全反膜的厚度為100埃-1000埃。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種光掩膜層，其包括襯底，位于襯底上的待刻蝕膜層，位于待刻蝕膜層上的全反膜，位于全反膜上的光刻膠層，所述全反膜朝向光刻膠層的表面為透射面，所述全反膜朝向待刻蝕膜層的表面為反射面。優(yōu)選的，所述全反膜的材料為碳硅化合物。優(yōu)選的，所述全反膜的厚度為100埃 1000埃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用在光刻膠層和待刻蝕膜層之間形成全反層，從而使得當(dāng)入射光線從光刻膠層的方向入射全反膜，能夠從全反膜朝向光刻膠層的透射面進(jìn)入全反膜，當(dāng)入射光線從待刻蝕膜層的方向入射全反膜，則被全反膜朝向待刻蝕膜層的反射面反射回待刻蝕膜層，這樣就使得入射光線經(jīng)I3R到達(dá)I3R與全反膜的界面，分解為反射光線和折射光線，折射光線透過全反膜后，被襯底和待刻蝕膜層的界面反射到全反膜后，然后再被全反膜的反射面反射，然后再被襯底和待刻蝕膜層的界面反射到全反膜，由于界面為全反膜，因此光線會(huì)全部反射回到全反膜的反射面后，而不會(huì)進(jìn)入透過PR，因此沒有干涉產(chǎn)生，不會(huì)出現(xiàn)駐波效應(yīng)，優(yōu)選的全反膜層由CVD或PVD方法生長(zhǎng)，最大程度上滿足制程對(duì)平坦化的要求，而且無需監(jiān)控全反膜的折射系數(shù)及消光系數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為現(xiàn)有的第一種光掩膜層的工作示意圖；圖2為現(xiàn)有的第二種光掩膜層的工作示意圖；圖3為現(xiàn)有的第三種光掩膜層的工作示意圖4為本發(fā)明的光掩膜層形成方法的流程圖；圖5為本發(fā)明的光掩膜層結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的光掩膜層工作示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖4為本發(fā)明的光掩膜層形成方法的流程圖；圖5為本發(fā)明的光掩膜層結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的光掩膜層工作示意圖。下面結(jié)合圖4至圖6對(duì)本發(fā)明的光掩膜層形成方法進(jìn)行說明。步驟S10，提供半導(dǎo)體基底，其包括襯底，及位于襯底上的待刻蝕膜層。參考圖5，所述半導(dǎo)體基底可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分級(jí)基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底包括襯底100，位于襯底100上的待刻蝕膜層110，例如待刻蝕膜層可以為氧化硅或者氮化硅材料。步驟S20，在所述待刻蝕膜層上形成全反膜130。繼續(xù)參考圖5，在本實(shí)施例中，全反膜130可以采用物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)等等的方法形成，例如全反膜可以采用碳硅化合物材料。具體的，本實(shí)施例中采用CVD的方法形成，例如參數(shù)包括腔室壓力為ITorr IOTorr,射頻電壓功率150W 1000W，頻率100KHZ 13. 56MHZ，反應(yīng)原料包括硅烷及碳?xì)浠衔?，形成厚度?00埃 1000埃的全反膜。所述全反膜130朝向光刻膠層的表面為透射面，換言之，光線能夠從全反膜的朝向光刻膠層的表面入射進(jìn)入和穿過全反膜。所述全反膜130的朝向待刻蝕膜層的表面為反射面，換言之，當(dāng)光線從待刻蝕膜層的方向入射全反膜，不能進(jìn)入和穿過全反膜，而被全反膜朝向待刻蝕膜層的表面反射回待刻蝕膜層。上述全反膜130的作用是防止光線通過光刻膠后在晶圓界面發(fā)生反射，避免反射的光線會(huì)與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝光。步驟S30，在所述全反膜上形成光刻膠層。繼續(xù)參考圖5，在本實(shí)施例中，可以采用旋涂法，包括首先向晶片上形成光刻膠層。 可以在旋膠設(shè)備中完成，例如先將晶片放置于所述旋膠設(shè)備內(nèi)；接著旋膠設(shè)備初始化，所述旋膠設(shè)備初始化的具體參數(shù)可以為晶片旋轉(zhuǎn)時(shí)間為1秒 2秒，旋轉(zhuǎn)速度為1500RPM 2500RPM。接著，向晶片表面光刻膠材料，例如滴注在晶片的中心。接著，旋轉(zhuǎn)晶片，進(jìn)行甩膠，所述甩膠步驟具體參數(shù)為旋轉(zhuǎn)時(shí)間為3秒 9秒，所述旋膠設(shè)備轉(zhuǎn)速為3500RPM，形成200埃 2000埃的厚度比較均勻的光刻膠層140。形成光掩膜層的結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖6為本發(fā)明的光掩膜層工作示意圖，下面結(jié)合圖6對(duì)本發(fā)明的光掩膜層的工作原理進(jìn)行說明。首先，入射光線SlO通過掩膜版150的開口入射在光刻膠層140上，進(jìn)入光刻膠層 140，在光刻膠層140和全反膜130的界面處分解為反射光線S20和透射光線S30，反射光線S20被反射回光刻膠層140中，透射光線S30從全反膜130的透射面折射進(jìn)入全反膜130 中。接著，透射光線S30穿過全反膜S130進(jìn)入其下層的待刻蝕膜層110，在待刻蝕膜層110 和襯底100界面處被反射到全反膜130的反射面上，然后再次被全反膜反射進(jìn)待刻蝕膜層 110，因此該光線被多次反射后消失，而不會(huì)被反射進(jìn)入光刻膠層140，從而沒有干涉產(chǎn)生， 不會(huì)出現(xiàn)駐波效應(yīng)，優(yōu)選的全反膜130由CVD或PVD方法生長(zhǎng)，最大程度上滿足制程對(duì)平坦化的要求，而且無需監(jiān)控全反膜的折射系數(shù)及消光系數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。因?yàn)橄笋v波效應(yīng)，也沒有干涉產(chǎn)生，因此本發(fā)明大大提高了光刻工藝中曝光效果。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光掩膜層的形成方法，其特征在于，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括襯底，及位于襯底上的待刻蝕膜層；在所述待刻蝕膜層上形成全反膜，所述全反膜的上表面具體有全反膜；在所述全反膜上形成光刻膠層，所述全反膜朝向光刻膠層的表面為透射面，所述全反膜朝向待刻蝕膜層的表面為反射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，所述透射面為光線從光刻膠層的方向入射，并進(jìn)入全反膜的表面；所述反射面為光線從待刻蝕膜層的方向入射全反膜，并被反射回待刻蝕膜層的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體基底上形成全反膜的方法為CVD或PVD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，所述全反膜的材料為碳硅化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，CVD方法形成全反膜的反應(yīng)原料包括硅烷及碳?xì)浠衔铩?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，CVD方法形成全反膜的參數(shù)為腔室壓力為IiTorr IOTorr，射頻電壓功率150W 1000W，頻率100KHZ 13. 56MHZ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜層的形成方法，其特征在于，所述全反膜的厚度為100 埃 1000埃。
8.一種光掩膜層，其特征在于，包括襯底，位于襯底上的待刻蝕膜層，位于待刻蝕膜層上的全反膜，位于全反膜上的光刻膠層，所述全反膜朝向光刻膠層的表面為透射面，所述全反膜朝向待刻蝕膜層的表面為反射
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光掩膜層，其特征在于，所述全反膜的材料為碳硅化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光掩膜層，其特征在于，所述全反膜的厚度為100埃 1000埃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光掩膜層及其形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括襯底，及位于襯底上的待刻蝕膜層；在所述待刻蝕膜層上形成全反膜，所述全反膜的上表面具體有全反膜；在所述全反膜上形成光刻膠層，所述全反膜朝向光刻膠層的表面為透射面，所述全反膜朝向待刻蝕膜層的表面為反射面。本發(fā)明提高光掩膜層的曝光效果。
文檔編號(hào)G03F1/14GK102262351SQ20101018892
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者卜維亮, 張炳一, 李健 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤(rùn)上華科技有限公司