CN105990102A

CN105990102A - 一种对掩膜进行处理的方法

Info

Publication number: CN105990102A
Application number: CN201510053594.7A
Authority: CN
Inventors: 施维
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Corp
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明提供一种对掩膜进行处理的方法，用于消除掩膜经过修补后出现的污染物，其在掩膜进行一定次数的修补后，用氧等离子体清洗所述掩膜。本发明提供的对掩膜进行处理的方法，用于去除28nm掩膜经过修补后出现的污染物，其通过用氧等离子体提清洗所述掩膜来去除掩膜在掩膜经过修补后出现的污染物，从而使掩膜可以修补更多的次数，提高掩膜的使用次数，降低生产成本。

Description

一种对掩膜进行处理的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种对掩膜进行处理的方法。

背景技术

随着超大规模集成电路(ULSI)的发展，器件特征尺寸不断缩小，在晶片上形成的图案的尺寸也随着减小。为了形成微细图案，采用掩模的光刻工艺得到使用。在光刻工艺中，光刻胶涂覆到材料层上，在该材料层上将形成需要的图案，且光线通过具有预定的、光屏蔽图案的掩模(mask)照射在一部分光刻胶层上。随后，通过采用显影溶液的显影工艺去除光刻胶层的辐射部分，以形成光刻胶层图案。此后，光刻胶层图案作为用来暴露一部分材料层，使得材料层的暴露的部分由采用光刻胶图案作为刻蚀掩模的刻蚀工艺去除掉。这样，能够形成材料层的图案，对应于掩模的光屏蔽图案。

在实际应用中，掩膜无论是在制造过程中还是在使用过程都可能由于各种原因产生诸如不符合预期图形的突出或凹陷等缺陷，比如由于制程或环境污染等原因在制造过程中产生缺陷，或者在使用一段时间由于各种原因产生的缺陷，当掩膜上存在缺陷时就需要对掩膜上的缺陷进行修补。离子源或电子源常用于掩膜修补，但是发现经过几次修补掩膜上缺陷区域出现扫描损伤(scan damage)，如图1a所示，在CDSEM(关键尺寸扫描电镜)图像中出现扫描损伤的区域看起来比其他区域暗，并且如图1b所示，出现扫描损伤会对缺陷区域的曝光模拟结果(Aims result)产生影响。

对于目前节点的ArF PSM掩膜，如果使用离子源修补则可进行大约5～10次修补而不出现严重的扫描损伤，但是对于28nm节点的ArF PSM掩膜，在用离子源进行修补时，仅仅经过3次就可检测到扫描损伤问题，因而只要有缺陷需要修补，这种扫描损伤问题就不能忽视。

为了避免掩膜修补后出现扫描损伤，我们控制修补次数，并且选择电子束代替离子束来进行修补，但是使用电子束进行修补仍然发现扫描损伤。而且，如果扫描损伤很严重，掩膜就会报废，这大大降低了掩膜的使用次数，相应增加了很高的成本。

因此，亟需提出一种新的方法来解决上述存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明提供一种对掩膜进行处理的方法，用于消除掩膜经过修补后出现的污染物，其在掩膜进行一定次数的修补后，用氧等离子体清洗所述掩膜。

优选地，用氧等离子体清洗所述掩膜时，腔室内温度为20～200度，压力为2～20毫托，流量20～8000sccm。

优选地，用氧等离子体清洗所述掩膜时，通入氮气、氢气或氦气之一或它们的混合作为保护气体。

优选地，所述掩膜的修补次数小于10次。

优选地，在对所述掩膜进行一次或两次修补后就用氧等离子体清洗所述掩膜。

优选地，所述掩膜为28nm节点的ArF相移掩膜。

本发明提供的对掩膜进行处理的方法，用于去除28nm掩膜经过修补后出现的污染物，其通过用氧等离子体提清洗所述掩膜来去除掩膜在掩膜经过修补后出现的污染物，从而使掩膜可以修补更多的次数，提高掩膜的使用次数，降低生产成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1a示出了经过修补后出现扫描损伤的掩膜的CDSEM照片；

图1b示出了经过修补后出现扫描损伤的掩膜的模拟曝光照片；

图2a示出了出现扫描损伤的掩膜在氧等离子体处理前的CDSEM照片；

图2b示出了出现扫描损伤的掩膜在氧等离子体处理后的CDSEM照片；

图2c示出了出现扫描损伤的掩膜在氧等离子体处理前的模拟曝光的照片；

图2d示出了出现扫描损伤的掩膜在氧等离子体处理后的模拟曝光的照片；

图3a示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜的CDSEM照片；

图3b示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理前的模拟曝光的照片；

图3c示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理后的模拟曝光的照片；

图3d示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理前的一CDSEM照片；

图3e示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理后的一CDSEM照片；

图3f示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理前的另一CDSEM照片；

图3g示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理后的另一CDSEM照片；

图3h示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理前的模拟曝光的照片；

图3i示出了根据本发明一实施方式的经过一定次数修补和常规清洗的掩膜在氧等离子体处理后的模拟曝光的照片；

图4示出了根据本发明一实施方式的对掩膜进行处理的方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如前所述通过CDSEM照片可以检测到扫描损伤，初始怀疑是由于掩膜修补时在掩膜上引起污染，或者连续修补导致掩膜材料表面损伤，因此消除扫描损伤的方法可采用去除污染物或损伤表面的方法，因此尝试了通过在掩膜表面进行常规清洗和铬刻蚀来去除出现损伤的那一层，然而经过测试发现没有改进，扫描损伤仍然存在。如表一和表二所示。其中表一示出了六个测试位置在清洗前和清洗后的模拟曝光结果(Aims results)，表二示出了两个测试位置在Cr干法刻蚀前和Cr干法刻蚀后的模拟曝光结果，从表一和表二中的前后对比可以看出，扫描损伤在常规清洗和Cr干法刻前后没有明显变化，即通过常规清洗和Cr干法刻蚀掩膜出现扫描损伤的那一层，对扫描损伤没有作用。

表一

清洗前

81.69％

82.25％

75.93％

77.76％

75.15％

76.27％

清洗后

81.70％

82.20％

75.90％

77.80％

75.10％

76.30％

0.01％

-0.05％

-0.03％

0.04％

-0.05％

0.03％

表二

Cr刻蚀前	76.77％	73.77％
			Cr刻蚀后	74.34％	71.79％
	-2.43％	-1.97％

此外，对于经过Cr干法蚀刻的掩膜进行测试，测试结果显示掩膜表面在Cr刻蚀后相差(phase shift)发生变化(decay)，如表3所示，其示出了8个测试位置，在Cr干法蚀刻前后的相差和透光率，从表三中我们可以看出经过Cr干法蚀刻，相差发生变化。由于相差与相位材料的厚度变化相关，因此我们认为扫描损伤是掩膜表面的污染物而不是表面损伤。

表三

为了去除掩膜经过修补后出现的污染物(扫描损伤)，我们用氧等离子体处理出现修补后出现扫描损伤的掩膜，测试结果表明经过氧等离子体处理后，图2a和图2b所示，掩膜上的扫描损伤减小。

并且，在模拟曝光的结果中也显示经过氧等离子体处理后，掩膜上的扫描损伤大大减小，如表四和图2c及图2d所示。

表四

O₂等离子体处理前	74.34％	71.79％
			O₂等离子体处理后	80.70％	80.50％
	6.36％	8.71％

同时在测试中发现，当掩膜修补次数大于10次时，掩膜上的扫描损伤很难完全消除，因此，在实际操作中，无需等掩膜上的扫描损伤严重时在用氧等离子体清洗，而是优选地，当掩膜经过一次或两次修补后就用氧等离子体清洗掩膜，以便于消除扫描损伤。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

如图3a所示，其为28nm的ArF PSM掩膜CDSEM照片，其中该掩膜经过几次修补和常规清洗，如图3a所示，掩膜上存在扫描损伤。图3b和图3c是常规清洗前后该掩膜的模拟曝光(Aims)的照片，从图中可以看出，掩膜上存在扫描损伤，并且常规清洗对该掩膜损伤无作用。

接着，对该掩膜进行一定次数的修补以去除存在的缺陷，同时在修补后用氧等离子体处理所述掩膜，在本实施例中，在腔室内对所述掩膜进行氧等离子体处理，腔内温度大约为20～200度，压力为2～20毫托，O₂流量为20～8000sccm，同时向腔室内通入氮气、氢气或氦气之一或它们的混合气体作为保护气体。

与此，同时进行CDSEM和Aims测试，图3d～图3g分别示出了经过不同次数修补的两个掩膜在用氧等离子体处理前后的CDSEM照片，从照片中我们可以看出，经过氧等离子体处理，掩膜上的扫描损伤被去除。此外，图3h和图3i示出了经过一定次数修补的掩膜在用氧等离子体处理前后的模拟曝光的照片，从图3h和图3i也可以看出经过氧等离子体处理，掩膜上的模拟曝光结果大大改善，但是由于掩膜上的缺陷还存在，所以仍然需要继续修补。

实施例二

本实施例提出了一种对掩膜进行处理的方法，如图4所示，该方法包括：步骤S401，在步骤S401中，对掩膜进行一定次数的修补，以去除掩膜上存在的缺陷；步骤S402，在步骤402中，用氧等离子体处理所述经过修补的掩膜，以去除经过修补在掩膜上出现的污染物。

作为示例，在本实施例中，在进行步骤S402时，在腔室内对所述掩膜进行氧等离子体处理，腔内温度大约为20～200度，压力为2～20毫托，O₂流量为20～8000sccm，同时向腔室内通入氮气、氢气或氦气之一或它们的混合气体作为保护气体。

进一步，优选地，在本实施中，对掩膜进行修补的次数小于10次，并且，优选地，每当掩膜经过一次或两次修补后就就用氧等离子体处理所述掩膜。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种对掩膜进行处理的方法，用于消除掩膜经过修补后出现的污染物，其特征在于，在掩膜进行一定次数的修补后，用氧等离子体清洗所述掩膜。

2.根据权利要求1所述的对掩膜进行处理的方法，其特征在于，用氧等离子体清洗所述掩膜时，腔室内温度为20～200度，压力为2～20毫托，流量20～8000sccm。

3.根据权利要求2所述的对掩膜进行处理的方法，其特征在于，用氧等离子体清洗所述掩膜时，通入氮气、氢气或氦气之一或它们的混合作为保护气体。

4.根据权利要求1所述的对掩膜进行处理的方法，其特征在于，所述掩膜的修补次数小于10次。

5.根据权利要求4所述的对掩膜进行处理的方法，其特征在于，在对所述掩膜进行一次或两次修补后就用氧等离子体清洗所述掩膜。

6.根据权利要求1-5之一所述的对掩膜进行处理的方法，其特征在于，所述掩膜为28nm节点的ArF相移掩膜。