一種制備光掩模的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種制備光掩模的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件工藝中，光刻是特別重要的步驟。光刻的本質(zhì)就是將電路結(jié)構(gòu)復(fù)制到以后要進(jìn)行刻蝕步驟的晶圓上。電路結(jié)構(gòu)首先以一定的比例將圖形形式制作在被稱為光掩模的透明基板上，光源通過該光掩模將圖形轉(zhuǎn)移到晶圓的光刻膠，進(jìn)行顯影后，用后續(xù)的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓底層薄膜上。
[0003]由此可見，在光刻步驟中，光源通過光掩模將圖形復(fù)制到晶圓襯底的光刻膠層。因此，就需要在光掩模上制作圖形。目前主要的光掩模類型有二元式光掩模和衰減式相位偏移光掩模兩種類型。
[0004]然而，隨著光刻技術(shù)的發(fā)展，光刻圖形的特征尺寸(CD)變得越來越小，對(duì)圖形的辯解區(qū)域的分辨率的要求也越來越高。由于光衍射現(xiàn)象，光掩模曝光到晶圓襯底時(shí)邊界區(qū)域的清晰程度達(dá)不到要求，導(dǎo)致后續(xù)刻蝕不走出現(xiàn)偏差。
[0005]1982年IBM研究實(shí)驗(yàn)室的Mar Levenson,等人發(fā)表了有關(guān)相移掩膜(Phase ShiftMask, PSM)技術(shù)理論的論文，1990年以來，相移掩膜研究成為熱門課題，與其他光刻技術(shù)的發(fā)展一道，人們正把光刻技術(shù)極限推進(jìn)到0.1微米，預(yù)料PSM技術(shù)有可能用于超大，特大和巨大規(guī)模集成電路時(shí)代。
[0006]具體地，現(xiàn)有技術(shù)中衰減式相移掩膜的的制作步驟為:
[0007]第一步，提供一透明基板1A，在所述透明基板IA上形成具有掩膜圖形的相移層2A和Cr層3A，所述掩膜圖形分為主圖區(qū)和外圍區(qū)；
[0008]第二步，在所述Cr層3A及透明基板IA上旋涂光刻膠，并將所述透明基板IA置于不同溫度的光刻膠烘烤裝置中使所述透明基板IA進(jìn)行至少三次不同溫度的烘烤；
[0009]第三步，利用曝光和顯影技術(shù)，去除主圖區(qū)透明基板IA及Cr層3A上的光刻膠，保留外圍區(qū)Cr層3A上的光刻膠；
[0010]第四步，采用濕法刻蝕技術(shù)去除所述主圖區(qū)的Cr層3A。
[0011]第五步，去除外圍區(qū)Cr層上的光刻膠后，用光學(xué)量測(cè)來測(cè)量外圍區(qū)Cr層的側(cè)蝕程度，以確保側(cè)蝕程度在相應(yīng)的規(guī)格內(nèi)。
[0012]由于第二步中一臺(tái)光刻膠烘烤裝置只有一個(gè)固定溫度，因此，要想使光刻膠在不同溫度下進(jìn)行烘烤，必須將透明基板在不同的烘烤裝置之間進(jìn)行切換。而切換過程中由于溫度的突變，導(dǎo)致光刻膠在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力無法很好的消除，再加上光刻膠和基板之間的熱膨脹系數(shù)的較大差異，以至光刻膠的粘附性不是很好，導(dǎo)致后續(xù)第四步進(jìn)行濕法刻蝕時(shí)，外圍區(qū)Cr層側(cè)邊刻蝕過多，如圖1所示，達(dá)到0.8微米以上(一般外圍區(qū)Cr層側(cè)邊刻蝕控制在0.2微米以下，理想狀態(tài)是外圍區(qū)Cr層側(cè)邊不被刻蝕)。為了克服外圍區(qū)Cr層側(cè)邊刻蝕過多的問題，一些技術(shù)人員采用了減少濕法刻蝕時(shí)間的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，側(cè)邊刻蝕雖然有些改善，但仍然在0.2微米以上；另有一些技術(shù)人員改用干法刻蝕對(duì)主圖區(qū)進(jìn)行刻蝕，發(fā)現(xiàn)外圍區(qū)Cr層的側(cè)邊刻蝕已經(jīng)被控制到0.2微米以下，但是卻存在大量的Cr殘留的問題，而為了去除Cr殘留，必須進(jìn)行額外的處理，嚴(yán)重影響光掩模的制備周期。另外，由于光刻膠的烘烤需要多個(gè)烘烤裝置，使得光刻膠涂布機(jī)的尺寸會(huì)很大，占據(jù)工藝室的空間也相應(yīng)變大,成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種制備光掩模的裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備光掩模時(shí)光刻膠粘附性不好導(dǎo)致外圍區(qū)Cr層側(cè)邊刻蝕過多的問題。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種制備光掩模的裝置，所述制備光掩模的裝置包括光刻膠烘烤裝置，所述光刻膠烘烤裝置至少包括:烘烤箱、設(shè)置于所述烘烤箱底部的發(fā)熱底座、穿透所述發(fā)熱底座的至少三個(gè)升降部件以及控制所述升降部件上下運(yùn)動(dòng)的控制裝置；所述發(fā)熱底座使所述烘烤箱內(nèi)部溫度自下而上依次降低；所述升降部件頂部放置旋涂有光刻膠的光掩模。
[0015]作為本發(fā)明制備光掩模的裝置的一種優(yōu)化方案，所述烘烤箱至少包括有頂蓋和側(cè)壁；所述側(cè)壁上設(shè)置有散熱孔。
[0016]作為本發(fā)明制備光掩模的裝置的一種優(yōu)化方案，所述光刻膠烘烤裝置還包括設(shè)置于所述發(fā)熱底座上的溫度傳感器。
[0017]作為本發(fā)明制備光掩模的裝置的一種優(yōu)化方案，所述光刻膠烘烤裝置還包括用于測(cè)量烘烤箱內(nèi)部不同高度處光掩模溫度的測(cè)溫儀。
[0018]本發(fā)明還提供一種制備光掩模的方法，所述制備光掩模的方法至少包括步驟:
[0019]I)提供具有主圖區(qū)和外圍區(qū)的透明基板，在所述透明基板上依次形成相移層及Cr層，刻蝕所述Cr層及相移層形成暴露所述透明基板的溝槽；
[0020]2)在所述Cr層上及溝槽中旋涂光刻膠，并將所述透明基板置于光刻膠烘烤裝置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的溫度，調(diào)整烘烤箱中的升降部件以對(duì)所述透明基板進(jìn)行至少三次不同溫度的烘烤，從而使所述光刻膠有力地粘附于所述Cr層和透明基板上；
[0021]3)利用曝光和顯影技術(shù)，去除主圖區(qū)Cr層上的光刻膠，保留外圍區(qū)Cr層上的光刻膠；
[0022]4)采用濕法刻蝕技術(shù)去除所述主圖區(qū)的Cr層。
[0023]作為本發(fā)明制備光掩模的方法的一種優(yōu)化方案，所述相移層為MoSi。
[0024]作為本發(fā)明制備光掩模的方法的一種優(yōu)化方案，所述透明基板為玻璃基板。
[0025]作為本發(fā)明制備光掩模的方法的一種優(yōu)化方案，對(duì)所述透明基板進(jìn)行三次不同溫度的烘烤，第一次烘烤溫度為90?99°C，烘烤時(shí)間200?500秒；第二次烘烤溫度為100?109°C，烘烤時(shí)間300?650秒；第三次烘烤溫度為110?125°C，烘烤時(shí)間300?500秒。
[0026]作為本發(fā)明制備光掩模的方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟4)之后還包括去除所述外圍區(qū)光刻膠的步驟。
[0027]如上所述，本發(fā)明的制備光掩模的裝置及方法，包括步驟:首先提供具有主圖區(qū)和外圍
[0028]區(qū)的透明基板，在所述透明基板依次形成Cr層及相移層，刻蝕所述Cr層及相移層形成暴露所述透明基板的溝槽；之后在所述Cr層上及溝槽中旋涂光刻膠，并將所述透明基板置于光刻膠烘烤裝置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的溫度，調(diào)整烘烤箱中的升降部件以對(duì)所述透明基板進(jìn)行至少三次不同溫度的烘烤，從而使所述光刻膠有力地粘附于所述Cr層和透明基板上；接著利用曝光和顯影技術(shù)，去除主圖區(qū)Cr層上的光刻膠，保留外圍區(qū)Cr層上的光刻膠；最后采用濕法刻蝕技術(shù)去除所述主圖區(qū)的Cr層。本發(fā)明中提供的烘烤裝置內(nèi)部在不同的高度具有不同的溫度，并通過升降部件的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)光掩模在不同的溫度下進(jìn)行烘烤，使光刻膠的粘附性更強(qiáng)，防止?jié)穹涛g主圖區(qū)的Cr層時(shí)由于光刻膠黏附性不好脫落導(dǎo)致外圍區(qū)Cr層側(cè)邊被刻蝕過多。由于一臺(tái)光刻膠烘烤裝置具有不同的烘烤溫度，因此僅需要一臺(tái)光刻膠烘烤裝置就可以滿足光刻膠多溫度烘烤的要求，使光刻膠涂布機(jī)的尺寸變小，成本也降低。
【附圖說明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的制備光掩模的方法所制備的光掩模結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明的制備光掩模的方法的工藝流程示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明的制備光掩模的方法的步驟I)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的制備光掩模的方法的步驟2)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖5為本發(fā)明的制備光掩模的方法的步驟3)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6為本發(fā)明的制備光掩模的方法的步驟4)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7為本發(fā)明的制備光掩模的方法的去除外圍區(qū)Cr層上光刻膠后呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖8為本發(fā)明的制備光掩模的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖9為本發(fā)明的制備光掩模的裝置的側(cè)壁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖10為本發(fā)明的制備光掩模的裝置的發(fā)熱底座及升降部件的俯視圖。
[0039]元件標(biāo)號(hào)說明
[0040]SI ?S4步驟
[0041]I, IA透明基板
[0042]2，2A相移層
[0043]3，3ACr 層
[0044]4光刻膠
[0045]100光刻膠烘烤裝置
[0046]I ’烘烤箱
[0047]11’頂蓋
[0048]12’側(cè)壁
[0049]121’散熱孔
[0050]2’發(fā)熱底座
[0051]3’升降部件
[0052]4’控制裝置
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0054]請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0055]實(shí)施例一
[0056]本發(fā)明提供一種制備光掩模的方法，如圖2所示的本發(fā)明工藝流程圖，所述制備光掩模的方法至少包括以下步驟:
[0057]SI，提供具有主圖區(qū)和外圍區(qū)的透明基板，在所述透明基板依次形成相移層及Cr層，刻蝕所述Cr層及相移層形成暴露所述透明基板的溝槽；
[0058]S2，在所述Cr層上及溝槽中旋涂光刻膠，并將所述透明基板置于光刻膠烘烤裝置中，利用烘烤箱中不同高度具有不同的溫度，調(diào)整烘烤箱中的升降部件以對(duì)所述透明基板進(jìn)行至少三次不同溫度的烘烤，從而使所述光刻膠有力地粘附于所述Cr層和透明基板上；
[0059]S3，利用曝光和顯影技術(shù)，去除主圖區(qū)Cr層上的光刻膠，保留外圍區(qū)Cr層上的光刻膠;
[0060]S4，采用濕法刻蝕技術(shù)去除所述主圖區(qū)的Cr層。
[0061]下面結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明提供的制備光掩模的方法。
[0062]首先執(zhí)行步驟SI，提供具有主圖區(qū)和外圍區(qū)的透明基板1，在所述透明基板I上依次形成相移層2和Cr層3，刻蝕所述Cr層3和相移層2形成暴露所述透明基板I的溝槽。
[0063]請(qǐng)參閱附圖3，提供的透明基板I優(yōu)選為玻璃基板，當(dāng)然，也可以是其他合適的透明基板1，所述透明基板I用作光掩模的透光層。
[0064]所述相移層2