多色调光掩模及其制造方法技术

公开了多色调光掩模（１２）及其制造方法。光掩模（１２）包括在至少部分衬底（１６）上形成的滤光层（２０）。滤光层（２０）包括利用第一刻蚀工艺形成的第一图案。在至少部分滤光层（２０）上利用第二刻蚀工艺形成包括第一图案的阻挡层（２２）。在至少部分阻挡层（２２）上利用第三刻蚀工艺形成包括第二图案的吸收层（１８）。阻挡层（２２）用来终止第三刻蚀工艺。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及光刻技术，更具体地说，涉及。
技术介绍
随着半导体器件制造商不断生产越来越小的器件，对于制造这些器件所用的光掩模的要求也日益苛刻。光掩模，又称为标线板或掩模板，通常包括衬底(例如高纯度石英或玻璃)，在衬底上形成有吸收层(例如铬)。吸收层包括代表电路图像的图案，所述图案可以在光刻过程中转移到半导体晶片上。由于半导体器件的特征尺寸减小，所以光掩模上相应的电路图像也变得更小，更复杂。因此，掩模板的质量已成为建立健壮可靠的半导体制造工艺的最关键要素之一。在某些半导体制造工艺中，可以使用特殊的光掩模将图案成像到表面上。特殊光掩模的一个示例就是三色调光掩模。传统的三色调光掩模包括在衬底上形成的至少两种材料层，其中每种类型的材料透射不同百分比的光刻系统的曝光波长。三色调光掩模可以利用传统的加成法制造。在传统的加成法中，二元光掩模的形成是将图案成像到空白光掩模板的光致抗蚀剂层上，将光致抗蚀剂层显影，刻蚀吸收层的曝光部分，并除去其余的光致抗蚀剂层。淀积另一光致抗蚀剂层，将图案成像到光致抗蚀剂层上，将光致抗蚀剂层显影，刻蚀吸收层的曝光部分，就可将另一图案形成到光掩模上。在除去其余的光致抗蚀剂层之前，将光掩模送到第三方供应商，淀积一层部分透射材料的滤光层。将滤光层下其余的光致抗蚀剂层去除掉，形成三色调光掩模。在制造过程中可能发生许多问题。通常，由于光掩模表面的垂直高度不同，部分透射材料在光掩模表面上淀积得不均匀，例如，部分透射材料在器件边界附近的厚度可能不同或不一致。在器件边界附近的厚度变化或不一致会引起光散射或影响反射率，而破坏投影图像。部分透射材料的较厚部分也比较脆，易受破坏，导致在吸收层和部分透射材料的界面处特征均匀性问题。由于光掩模在制造工艺进行时必需送到第三方供应商处，故也会发生问题。当光掩模送到第三方供应商处时过多的转运也会引起缺陷。而且，由于制造商必需将掩模送到第三方供应商，光掩模制造商制造三色调光掩模所需的时间也增加了。当光掩模用于制造过程中时还会继续发生问题。由于部分透射材料被曝光，它就可能氧化，而改变所述材料的透射性能。这会导致光掩模使用寿命的缩短。专利技术概述所以需要有一种多色调光掩模的制造方法，不需要在制造过程中将光掩模送到第三方供应商去添加滤光层。还需要一种光掩模，它具有满足制造商提供的光学技术条件的预淀积滤光层。还需要一种光掩模，它在滤光层上形成保护涂层，使得滤光层不随时间氧化。按照本专利技术的内容，已经将与制造多色调光掩模关联的缺点和问题显著地减少或消除。光掩模上吸收层和滤光层之间的阻挡层作为吸收层的刻蚀终止点并提供保护涂层，防止滤光层在光掩模的寿命期间被氧化。更具体地说，在至少部分衬底上形成的滤光层包括用湿法刻蚀工艺形成的第一图案。在至少部分滤光层上形成的阻挡层具有第二刻蚀特性并提供保护涂层，防止滤光层随时间氧化。阻挡层包括用干法刻蚀工艺形成的第一图案。在至少部分阻挡层上形成包括用湿法刻蚀工艺形成的第二图案的吸收层。阻挡层对湿法刻蚀工艺呈惰性，因而提供了湿法刻蚀工艺的刻蚀终止点。在一个实施例中，光掩模包括在至少部分衬底上形成的滤光层、在至少部分滤光层上形成的阻挡层和在至少部分阻挡层上形成的吸收层。滤光层包括用第一刻蚀工艺形成的第一图案，而阻挡层包括用第二刻蚀工艺形成的第一图案。吸收层包括用第三刻蚀工艺形成的第二图案。阻挡层提供第三刻蚀工艺的刻蚀终止点。在另一实施例中，吸收层和滤光层包括第一刻蚀特性，以便用湿法刻蚀工艺去除各层的曝光部分。阻挡层包括第二刻蚀特性，使得阻挡层的曝光部分对湿法刻蚀工艺呈惰性，所述曝光部分用干法刻蚀工艺去除。阻挡层还提供保护涂层，防止滤光层被氧化。在又一实施例中，滤光层是中性密度材料，能透射少于50％的辐射能量，而吸收层透射大约0％的辐射能量。阻挡层是二氧化硅或氧化铝，其厚度大致等于曝光波长的四分之一。在本专利技术的一个实施例中，光掩模包括具有第一刻蚀特性和第一透射率的滤光层。在滤光层上形成具有第二刻蚀特性的阻挡层。在阻挡层上形成吸收层，吸收层包括第一刻蚀特性和第二透射率。阻挡层的第二刻蚀特性对于在吸收层和滤光层上使用的刻蚀工艺呈惰性。在本专利技术的附加实施例中，光掩模的制造方法包括形成在吸收层和滤光层之间具有阻挡层的光掩模。在吸收层上用第一刻蚀工艺形成第一图案。第一刻蚀工艺被阻挡层终止。在阻挡层上用第二刻蚀工艺形成第二图案。在滤光层中用第三刻蚀工艺形成第二图案。本专利技术某些实施例的重要技术优点包括一种减少制造多色调光掩模所需时间的空白光掩模。空白光掩模包括在衬底上形成的预淀积滤光层。由于空白光掩模包括滤光层，所以光掩模制造商就不需要中断光掩模制造过程来将部分制成的光掩模送到第三方供应商处。而且，由于省去了与在制造设施之间运输光掩模关联的额外的转运步骤，所以可以提高产量和成品率。本专利技术某些实施例的另一重要技术优点包括一种滤光层，可以在光掩模制造过程开始之前对该滤光层进行光学测量和考核。由于滤光层是在光掩模制造过程开始之前淀积的，所以滤光层就可按照光掩模制造商或半导体制造商提供的技术条件进行淀积。所以滤光层在光掩模的整个表面上可具有均匀的厚度。滤光层也可有不同的成分以符合制造商的光学技术条件。本专利技术某些实施例的另一个重要技术优点包括一种阻挡层，所述阻挡层防止与滤光层关联的光学特性随时间而改变。阻挡层形成在至少部分滤光层上并提供保护涂层，该保护涂层有效地密封了未被吸收层覆盖的滤光层区域。所以在制造过程中，阻挡层保护了滤光层，防止滤光层氧化而改变其光学特性。附图简要说明参阅结合附图所进行的以下说明，可以对本专利技术的实施例及其优点有更全面和透彻的理解，附图中相同的标号表示相同的特征，附图中附图说明图1示出按照本
技术实现思路
的包括阻挡层的光掩模组件的截面图；以及图2A到2F示出在光掩模制造过程的各个步骤时空白光掩模的截面图。专利技术的详细说明参阅图1和图2，可以最好地理解本专利技术的优选实施例，图中相同的标号用来表示相同和相应的部件。光掩模是光刻系统中的关键部件，因为它用作将复杂的几何图案成像到表面上的模板。例如光掩模可用来将集成电路(IC)形成到晶片上或将设计形成到光敏聚合物薄膜上。某些集成电路和设计要求设计先进的光掩模，例如三色调或多色调光掩模。多色调光掩模通常包括透射率不同的多种类型的材料。在传统工艺中，部分透射材料可以由第三方供应商淀积到部分制成的光掩模上。在制造过程中，光掩模制造商将光掩模送到第三方供应商处去淀积部分透射材料。将光掩模送到第三方供应商处增加了生产时间并增加了因附加的转运步骤引起的缺陷而使光掩模受损的风险。本专利技术由于在制造过程开始之前就将滤光层淀积到空白光掩模上，故消除了附加的转运步骤，并减少了制造光掩模所需的时间。也可以利用光掩模制造商或半导体制造商提供的适合的技术条件来形成滤光层。图1示出光掩模组件10的截面图。在所示实施例中，光掩模组件10包括结合到半透膜组件14上的光掩模12。衬底16、吸收层18、滤光层20和阻挡层22形成光掩模12。虽然光掩模12的图示实施例包括衬底16上三种材料层，但可包括任何数量的材料层。在一个实施例中，光掩模12包括用多个阻挡层分隔开的多个吸收层和多个滤光层。光掩模12，也称为掩模板或标线板，可具有各种尺寸和形状，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光掩模，它包括：在至少部分衬底上形成的滤光层，所述滤光层包括利用第一刻蚀工艺形成的第一图案；在至少部分所述滤光层上形成的阻挡层，所述阻挡层包括利用第二刻蚀工艺形成的第一图案；以及在至少部分所述阻挡层上形成的吸收层，所述吸收层包括利用第三刻蚀工艺形成的第二图案，所述阻挡层可以用来终止所述第三刻蚀工艺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：EV约翰斯顿，FD卡尔克，
申请(专利权)人：凸版光掩膜公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]