CN105446072B - 掩模版及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种掩模版及其形成方法，其中掩模版的形成方法包括：提供基板，基板包括透光板和非透光膜；在非透光膜中写入布局图案，布局图案包括密集型图案和孤立型图案，密集型图案包括平行排列的若干第一条形线，孤立型图案包括平行排列的若干第二条形线；在相邻两第二条形线之间具有至少一个亚分辨率辅助图案，亚分辨率辅助图案包括条形图案、位于条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部，条形图案与第二条形线平行；使用清洗剂清洗写入过程中产生的杂质；对掩模版进行甩干以去除残留清洗剂。凸部增强了整个亚分辨率辅助图案在透光板上的附着力，在甩干清洗剂的过程中，这降低了亚分辨率辅助图案倾斜甚至从透光板上脱落的可能性。

Description

掩模版及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种掩模版及其形成方法。
背景技术
在光刻过程中，通过曝光将掩模版上的布局图案复制到半导体衬底上的光刻胶层中，该布局图案可以是芯片图案或对准标记图案等。
在现有技术中，参照图1，掩模版中的布局图案包括密集(dense)型图案1和孤立(isolate)型图案2，密集型图案1包括平行排列的若干第一条形线11，孤立型图案2包括平行排列的若干第二条形线21，第一条形线11的分布密度大于第二条形线21的分布密度。在曝光过程中，曝光光线在通过掩模版的窗口后照射光刻胶层，光线会在光刻胶层中散射形成散射光，对应第一条形线11和第二条形线21的光刻胶层部分的边缘会受到散射光的影响。但是，由于第一条形线和第二条形线分布密度的差异，相邻两第一条形线11之间的掩模版窗口尺寸小于相邻两第二条形线21之间的掩模版窗口尺寸，每个第一条形线11边缘受到的散射光影响与每个第二条形线21边缘受到的散射光影响不一致，最终得到的芯片图案中，第一条形线11和第二条形线21的特征尺寸误差不一致。
为解决上述问题，在相邻两第二条形线21之间设置有至少一条亚分辨率辅助图案(Sub-resolution Assistant Feature，SRAF)22，辅助图案22呈条状，使得所有第二条形线21和辅助图案22的分布密度与第一条形线11的分布密度基本相同。这样，密集型图案1中的窗口和孤立型图案2中的窗口尺寸基本相同，在曝光过程中，辅助图案22能够补偿相邻的第二条形线21受到的散射光影响，使得光刻胶层中第一条形线和第二条形线的特征尺寸的误差保持一致。而且，辅助图案22的特征尺寸小于曝光设备的分辨率，辅助图案22不会复制到光刻胶层中。
现有技术形成具有图1所示布局图案的掩模版的方法包括：
提供掩模版；在掩模版上形成光刻胶层；对光刻胶层进行图形化，以定义布局图案的位置；以图形化后的光刻胶层为掩模，干法刻蚀掩模版形成布局图案；使用清洗剂清洗干法刻蚀过程中的残留物质，如反应生成物、污染物等；接着对掩模版进行甩干处理，清除残留清洗剂。由于亚分辨率辅助图案22的特征尺寸较小，在甩干过程中，亚分辨率辅助图案可能会倾斜甚至脱落，造成亚分辨率辅助图案在曝光过程中将无法起到补偿散射光的作用。
发明内容
本发明解决的问题是，在掩模版形成过程中，亚分辨率辅助图案会在甩干过程中倾斜甚至脱落。
为解决上述问题，本发明提供一种掩模版的形成方法，该掩模版的形成方法包括：
提供基板，所述基板包括透光板、位于所述透光板上的非透光膜；
在所述非透光膜中写入布局图案以形成掩模版，所述布局图案包括密集型图案和孤立型图案，所述密集型图案包括平行排列的若干第一条形线，所述孤立型图案包括平行排列的若干第二条形线；
在相邻两第二条形线之间具有至少一个亚分辨率辅助图案，所述亚分辨率辅助图案包括条形图案、位于所述条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部，所述条形图案与第二条形线平行；
使用清洗剂清洗所述写入过程产生的杂质；
对所述掩模版进行甩干以去除残留的清洗剂。
可选地，在所述非透光膜中写入布局图案的方法包括:
在所述非透光膜上形成掩模层；
对所述掩模层进行图形化,图形化后的掩模层定义布局图案的位置；
以所述图形化后的掩模层为掩模，刻蚀非透光膜形成布局图案；
去除图形化后的掩模层。
可选地，所述掩模层为光刻胶层。
可选地，对所述光刻胶层进行图形化的方法包括：
在所述光刻胶层中写入布局图案；
在所述光刻胶层中写入布局图案后，对所述光刻胶层进行显影或刻蚀以形成图形化的光刻胶层。
可选地，所述在光刻胶层中写入布局图案的方法包括：光学直写、投影式电子束直写或扫描电镜直写。
可选地，使用聚焦离子束轰击非透光膜，以在所述非透光膜中写入布局图案。
可选地，当相邻两第二条形线之间具有至少两个亚分辨率辅助图案时，在相邻两亚分辨率辅助图案中，沿所述第二条形线的宽度方向，其中一亚分辨率辅助图案的凸部与另一亚分辨率辅助图案相邻两凸部之间的条形图案部分相对。
可选地，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离，等于相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线之间的距离。
可选地，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离范围为大于70nm。
可选地，每条所述第二条形线两侧的亚分辨率辅助图案关于所述第二条形线对称。
可选地，每条所述亚分辨率辅助图案上的所有凸部沿条形图案长度方向等距分布。
本发明还提供一种掩模版，该掩模版包括透光板和位于所述透光板上的非透光膜，在所述非透光膜中形成有布局图案；
所述布局图案包括密集型图案和孤立型图案；
所述密集型图案包括平行排列的若干第一条形线；
所述孤立型图案包括平行排列的若干第二条形线，在相邻两第二条形线之间具有至少一个亚分辨率辅助图案；
所述亚分辨率辅助图案包括条形图案、位于所述条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部，所述条形图案与第二条形线平行。
可选地，当相邻两第二条形线之间具有至少两个亚分辨率辅助图案时，在相邻两亚分辨率辅助图案中，沿所述第二条形线的宽度方向，其中一亚分辨率辅助图案的凸部与另一亚分辨率辅助图案相邻两凸部之间的条形图案部分相对。
可选地，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离，等于相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线之间的距离。
可选地，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离范围为大于70nm。
可选地，每条所述第二条形线两侧的亚分辨率辅助图案关于所述第二条形线对称。
可选地，每条所述亚分辨率辅助图案上的所有凸部沿条形图案长度方向等距分布。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
亚分辨率辅助图案包括条形图案、和位于条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部。凸部相对增大了凸部位置的亚分辨率辅助图案部分的宽度，凸部用来补偿条形图案在透光板上的附着力，使得整个亚分辨率辅助图案在透光板上具有较强的附着力。在甩干清洗剂的过程中，亚分辨率辅助图案较强的附着力，降低了亚分辨率辅助图案倾斜甚至从透光板上脱落的可能性。这样，在使用该掩模版的曝光过程中，亚分辨率辅助图案能起到较好地补偿散射光的作用。
附图说明
图1是现有技术的掩模版的剖面结构示意图；
图2～图12是本发明具体实施例的掩模版在形成过程中各个阶段的示意图，其中图10是对应图8的孤立型图案的放大平面视图。
具体实施方式
发明人针对现有技术存在的问题进行了研究，得到一种新的掩模版的形成方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图2，提供基板10，基板10包括透光板101和位于透光板101上的非透光膜102。
在具体实施例中，布局图案是形成在非透光膜102中，该布局图案为半导体器件图案或对准标记图案等。透光板101在光刻过程中允许曝光光线穿过，一般为透明的石英玻璃。非透光膜102能够起到阻挡曝光光线的作用，并将布局图案转移到光刻胶层中。通常非透光膜102的材料为金属，能够提供较强强度。作为变形例，非透光膜还可以是：金属层和位于金属层上的遮光层的叠层结构，该遮光层起到增强阻挡曝光光线的作用。
结合参照图3，在非透光膜102上形成光刻胶层11，该光刻胶层11作为掩模层。
在具体实施例中，使用旋涂工艺形成光刻胶层11。除此之外，也可使用现有的其他方法形成光刻胶层。除光刻胶外，还可选择其他硬掩模材料作为掩模层，如TiN。
接着，对光刻胶层11进行图形化，图形化后的光刻胶层11定义布局图案的位置。具体地，对光刻胶层11进行图形化的方法包括：
首先，结合参照图4、图5，图4是俯视图，图5是图4沿AA方向的剖面结构示意图，在光刻胶层11中写入布局图案。该布局图案包括密集型图案110和孤立型图案120，其中密集型图案110包括平行排列的若干第一条形线111，孤立型图案120包括平行排列的若干第二条形线121，其中若干第一条形线111的分布密度大于若干第二条形线121的分布密度。在相邻两第二条形线121之间设置有两个亚分辨率辅助图案130，所有亚分辨率辅助图案130和第二条形线121的分布密度，约等于所有第一条形线111的分布密度。
每个亚分辨率辅助图案130包括条形图案131、和位于条形图案131沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部132，该条形图案131与第二条形线121平行。第一条形线111和第二条形线121的宽度均大于曝光设备的分辨率，在使用本掩模版的曝光过程中，第一条形线111和第二条形线121可以转移到掩模版下的光刻胶层中，而亚分辨率辅助图案130的宽度小于曝光设备的分辨率，亚分辨率辅助图案130不会转移到掩模版下的光刻胶层中。
在本实施例中，第一条形线111的特征尺寸等于第二条形线121的特征尺寸，这不构成对本发明保护范围的限制，两者的特征尺寸也可不相等。本实施例中，相邻两第二条形线121之间具有两个亚分辨率辅助图案130，但不限于此。在具体示例中，可根据第一条形线111的分布密度与第二条形线121的分布密度之差，来确定相邻两第二条形线121之间的亚分辨率辅助图案130的数量，以使第二条形线121和亚分辨率辅助图案130的分布密度接近第一条形线111的分布密度。另外，本实施例中，亚分辨率辅助图案130的长度约等于第二条形线121的长度，但不限于此，对亚分辨率辅助图案130的长度不作限定，只要能满足补偿曝光过程中第二条形线所受散射光影响即可。
在具体实施例中，使用光学直写、投影式电子束直写或扫描电镜直写，以在光刻胶层11中直接写入布局图案。以投影式电子束直写为例，通过将会聚的电子束打在光刻胶层11中，遭到电子束轰击的光刻胶层部分变性，与未遭到电子束轰击的光刻胶层相比，物质属性发生改变。使用这种方式，在光刻胶层11中绘制应布局图案，未遭到电子束轰击的光刻胶层部分对应布局图案的位置。光学直写和扫描电镜直写的原理也是改变光刻胶层的物质属性，具体工艺为本领域技术人员所熟知的技术手段，在此不再赘述。
结合参照图6、图7，图6为俯视图，图7为图6沿BB方向的剖面结构示意图，在光刻胶层11中写入布局图案后，对光刻胶层11进行显影或刻蚀以去除物质属性发生改变的光刻胶层部分，形成图形化的光刻胶层113，图形化的光刻胶层113定义了布局图案，所述布局图案复制到图形化的光刻胶层113中。在显影过程中，属性发生改变的光刻胶层部分被显影液腐蚀掉。在刻蚀过程中，属性发生改变的光刻胶层部分相比其他光刻胶层部分的刻蚀选择比发生改变，刻蚀剂将属性发生改变的光刻胶层部分刻蚀掉，而属性未发生改变的光刻胶层部分被保留并对应布局图案。
结合参照图8、图9，图8是俯视图，图9是图8沿CC方向的剖面结构示意图，以图形化的光刻胶层113为掩模，干法刻蚀非透光膜102，布局图案写入到非透光膜102中以形成掩模版。
干法刻蚀非透光膜102的过程会产生残留物质，如化学反应生成物、污染物等。因此，在干法刻蚀后，清洗干法刻蚀过程中产生的残留物质，避免透光层101表面、剩余非透光膜102表面附着残留物质。清洗过程中使用的清洗剂为超纯水，在清洗过程中，是将整个掩模版浸润在清洗剂中，这样在清洗后，掩模版表面会残留有清洗剂。因此，在清洗后，对掩模版进行甩干处理以去除清洗剂。
与现有的亚分辨率辅助图案相比，凸部132位置的亚分辨率辅助图案的宽度H1大于条形图案131的宽度H2，凸部132相对增大了条形图案131在透光板101上的附着力，使得亚分辨率辅助图案130在透光板101上具有较强附着力。在甩干处理过程中，亚分辨率辅助图案130较强的附着力能够降低亚分辨率辅助图案130发生倾斜甚至脱落的可能性，亚分辨率辅助图案130能够在透光板101具有良好固位。这样，亚分辨率辅助图案130完整无缺，在使用该掩模版的曝光过程中，亚分辨率辅助图案130能起到较好地补偿第二条形线121所受散射光影响，使得第一条形线111与第二条形线121所受散射光影响趋于一致，最终第一条形线111和第二条形线121的特征尺寸的误差比较接近。
在本实施例中，结合参照图10，在相邻两第二条形线121之间具有两个亚分辨率辅助图案130。在相邻两亚分辨率两辅助图案130中，其中一亚分辨率辅助图案130的凸部132与另一亚分辨率辅助图案130中相邻两凸部132之间的条形图案部分相对。这样，在条形图案131的长度方向上，相邻两亚分辨率辅助图案130之间能够实现等距设置，第二条形线121中轴线到相邻的两亚分辨率辅助图案130的条形图案131中轴线的距离W1等于相邻两条形图案131的中轴线之间的距离W2。这样，在平行于第二条形线121长度方向上，曝光窗口尺寸具有一致性，在使用本实施例的掩模版的曝光过程中，这可确保不影响小范围内的光学邻近效应。在具体实施例中，W1的范围为大于70nm。如果W1小于或等于70nm，会对第二条形线121的关键尺寸和边缘平滑度造成不可预测的影响，第二条形线121的关键尺寸的误差处于不可控范围内。
为进一步实现曝光量趋于一致性，每条亚分辨率辅助图案130上的所有凸部132沿条形图案131的长度方向等距分布。
继续参照图10，当一第二条形线121两侧均具有亚分辨率辅助图案130时，该第二条形线121两侧的亚分辨率辅助图案130关于第二条形线121对称，这样沿该第二条形线121两侧壁受散射光的影响一致。
结合参照图11、图12，图11为俯视图，图12为图11沿DD方向的剖面结构示意图，去除图形化的光刻胶层113(参照图8、图9)。在具体实施例中，可使用灰化工艺去除图形化的光刻胶层。另外，还可以是：在清洗残留物质之前去除图形化的光刻胶层。
作为变形例，在非透光膜中写入布局图案的方法还可以是：直接使用聚焦离子束轰击非透光膜，遭到轰击的非透光膜部分被直接去除，未遭轰击的非透光膜部分作为布局图案。非透光膜遭轰击后，剩余非透光膜表面也会附着杂质，需要后续清洗和甩干步骤。
本发明还提供一种掩模版，该掩模版具有布局图案。
结合参照图11、图12，该掩模版为叠层结构，包括透光板101、位于透光板101上的非透光膜102，在非透光膜102中形成有布局图案。
该布局图案包括密集型图案110和孤立型图案120，其中密集型图案110包括平行排列的若干第一条形线111，孤立型图案120包括平行排列的若干第二条形线121，其中若干第一条形线111的分布密度大于若干第二条形线121的分布密度。在相邻两第二条形线121之间设置有两个亚分辨率辅助图案130，所有亚分辨率辅助图案130和第二条形线121的分布密度，约等于所有第一条形线111的分布密度。每个亚分辨率辅助图案130包括条形图案131、和位于条形图案131沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部132，该条形图案131与第二条形线121平行。
在具体实施例中，相邻两第二条形线121之间不限于两个亚分辨率辅助130，可根据需要设置亚分辨率辅助图案的数量。
在具体实施例中，沿条形图案131的长度方向，每个亚分辨率辅助图案130的平均宽度与现有的亚分辨率辅助图案宽度基本相同，以确保亚分辨率辅助图案130能起到与现有辅助图案相同的作用。
在具体实施例中，在相邻两第二条形线121之间具有两个亚分辨率辅助图案130。在相邻亚分辨率两辅助图案130中，其中一亚分辨率辅助图案130的凸部132与另一亚分辨率辅助图案130中相邻两凸部132之间的条形图案部分相对。
在具体实施例中，每条亚分辨率辅助图案130上的所有凸部132沿条形图案131的长度方向等距分布。
在具体实施例中，第二条形线121中轴线到相邻的两亚分辨率辅助图案130的条形图案131中轴线的距离等于相邻两条形图案131的中轴线之间的距离。
在具体实施例中，第二条形线121两侧的亚分辨率辅助图案130关于第二条形线121对称。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种掩模版的形成方法，其特征在于，包括：
提供基板，所述基板包括透光板、位于所述透光板上的非透光膜；
在所述非透光膜中写入布局图案以形成掩模版，所述布局图案包括密集型图案和孤立型图案，所述密集型图案包括平行排列的若干第一条形线，所述孤立型图案包括平行排列的若干第二条形线；
在相邻两第二条形线之间具有至少一个亚分辨率辅助图案，所述亚分辨率辅助图案包括条形图案、位于所述条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部，所述条形图案与第二条形线平行；
当相邻两第二条形线之间具有至少两个亚分辨率辅助图案时，在相邻两亚分辨率辅助图案中，沿所述第二条形线的宽度方向，其中一亚分辨率辅助图案的凸部与另一亚分辨率辅助图案相邻两凸部之间的条形图案部分相对；
使用清洗剂清洗所述写入过程产生的杂质；
对所述掩模版进行甩干以去除残留的清洗剂。
2.如权利要求1所述的掩模版的形成方法，其特征在于，在所述非透光膜中写入布局图案的方法包括:
在所述非透光膜上形成掩模层；
对所述掩模层进行图形化,图形化后的掩模层定义布局图案的位置；
以所述图形化后的掩模层为掩模，刻蚀非透光膜形成布局图案；
去除图形化后的掩模层。
3.如权利要求2所述的掩模版的形成方法，其特征在于，所述掩模层为光刻胶层。
4.如权利要求3所述的掩模版的形成方法，其特征在于，对所述光刻胶层进行图形化的方法包括：
在所述光刻胶层中写入布局图案；
在所述光刻胶层中写入布局图案后，对所述光刻胶层进行显影或刻蚀以形成图形化的光刻胶层。
5.如权利要求4所述的掩模版的形成方法，其特征在于，所述在光刻胶层中写入布局图案的方法包括：光学直写、投影式电子束直写或扫描电镜直写。
6.如权利要求1所述的掩模版的形成方法，其特征在于，使用聚焦离子束轰击非透光膜，以在所述非透光膜中写入布局图案。
7.如权利要求1所述的掩模版的形成方法，其特征在于，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离，等于相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线之间的距离。
8.如权利要求7所述的掩模版的形成方法，其特征在于，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离范围为大于70nm。
9.如权利要求1所述的掩模版的形成方法，其特征在于，每条所述第二条形线两侧的亚分辨率辅助图案关于所述第二条形线对称。
10.如权利要求1所述的掩模版的形成方法，其特征在于，每条所述亚分辨率辅助图案上的所有凸部沿条形图案长度方向等距分布。
11.一种掩模版，其特征在于，包括透光板和位于所述透光板上的非透光膜，在所述非透光膜中形成有布局图案；
所述布局图案包括密集型图案和孤立型图案；
所述密集型图案包括平行排列的若干第一条形线；
所述孤立型图案包括平行排列的若干第二条形线，在相邻两第二条形线之间具有至少一个亚分辨率辅助图案；
所述亚分辨率辅助图案包括条形图案、位于所述条形图案沿长度方向的侧壁的若干间隔分布的凸部，所述条形图案与第二条形线平行；
当相邻两第二条形线之间具有至少两个亚分辨率辅助图案时，在相邻两亚分辨率辅助图案中，沿所述第二条形线的宽度方向，其中一亚分辨率辅助图案的凸部与另一亚分辨率辅助图案相邻两凸部之间的条形图案部分相对。
12.如权利要求11所述的掩模版，其特征在于，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离，等于相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线之间的距离。
13.如权利要求12所述的掩模版，其特征在于，每条所述第二条形线的中轴线到相邻两亚分辨率辅助图案的条形图案中轴线的距离范围为大于70nm。
14.如权利要求11所述的掩模版，其特征在于，每条所述第二条形线两侧的亚分辨率辅助图案关于所述第二条形线对称。
15.如权利要求11所述的掩模版，其特征在于，每条所述亚分辨率辅助图案上的所有凸部沿条形图案长度方向等距分布。
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