CN108073035A - 一种光刻掩膜版和光刻掩膜版缺陷的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻掩膜版和光刻掩膜版缺陷的修复方法，涉及半导体技术领域。所述修复方法包括：提供光刻掩膜版，所述光刻掩膜版包括透明基底以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；在所述缺陷孔中形成透明材料。通过本发明的修复方法，在光刻掩膜版的透明基底上的缺陷孔中形成透明材料，以减小照射到缺陷孔中的入射光和照射到缺陷孔外侧的透明基底表面上的入射光之间的光程差，进而避免由于缺陷孔在晶圆上成像问题的出现，改善光刻掩膜版的质量，提高利用该光刻掩膜版成像的准确性和精度，进而提高半导体器件制备工艺的良率和形成器件的性能。

Description

一种光刻掩膜版和光刻掩膜版缺陷的修复方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种光刻掩膜版和光刻掩膜版缺陷的修复方法。

背景技术

半导体集成电路(Integrated Circuit，简称IC)也即半导体芯片在制造过程中需经历材料制备、制版、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多道工序，其中尤以光刻工艺最为关键。光刻工艺决定着半导体芯片制造工艺的先进程度，正是由于光刻技术的巨大进步才将集成电路制造工艺从微米时期带入深亚微米时代，进而迈入纳米时代。光刻工艺需要一整套(几块或多至十几块)相互间能精确套准、具有特定几何图形的光蚀刻掩蔽模版，简称光刻掩膜版(Mask)、掩膜版或光罩。光刻掩膜版实际上是光刻工艺中光致抗蚀剂(俗称光刻胶，也称光阻)层的“印相底片”，其上印制了原始集成电路设计版图的几何图形。也就是说，从原始集成电路设计版图到晶圆片上电路图形的形成，中间需要经过制版环节，也即需要制作一套其上印制着原始集成电路设计版图图案的光刻掩膜版作为“印相底片”。光刻工艺就是将该“印相底片”上的几何图形转印到晶圆片上，形成晶圆片上的电路图形。

在芯片制造过程中往往需要十几乃至几十道的光刻工序，每道光刻工序都需要用到一块光刻掩膜版，每块光刻掩膜版品质高低都直接影响到晶圆片上光刻图形的质量优劣，进而影响芯片的成品率。因此，光刻掩膜版上的掩膜图形必须完整无缺才能呈现原始集成电路设计版图的完整图案。一旦把不完整的掩膜图形转印到晶圆片上，就会造成晶圆片制成品的质量不合格。

因此，需在完成光刻掩膜版制作后对掩膜版上所有的缺陷通过修复方法和清洗进行修复，掩膜图形缺陷的修复是制造高品质掩膜版的关键步骤，然而，有时对于光刻掩膜版的过修复可能引起掩膜版基底例如石英基底损伤问题的出现。这是因为透明石英材料在通过蚀刻的方法修复掩膜图形缺陷时，石英也会被蚀刻而形成一些缺陷孔，如果孔的深度严重到一定程度，由于光程差(optical path difference)通过微光刻(microlithography)将会成像到晶圆上，可通过aims工具模拟该光程差作为新的缺陷。

因此，缺陷孔形成在透明石英表面，目前还没有很好的方法能够解决或者减轻该些缺陷。一般来说，应避免在掩模修复期间造成石英损伤。如果发现石英损伤，应通过aims工具测量该点，以检查其是否符合规格。具有超出规格的石英损伤的掩膜版将被报废，这导致掩膜版失效率在0.5％左右。

因此，有必要提出一种新的光刻掩膜版缺陷的修复方法，以解决上述技术问题。

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。

针对现有技术的不足，本发明实施例一中提供一种光刻掩膜版缺陷的修复方法，所述方法包括：

提供光刻掩膜版，所述光刻掩膜版包括透明基底以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；

在所述缺陷孔中形成透明材料。

进一步，形成所述光刻掩膜版的方法包括以下步骤：

提供透明基底，在所述透明基底上形成遮光层；

在所述遮光层上形成图案化的光刻胶层；

以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案，从而制备获得所述光刻掩膜版。

进一步，在蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案的步骤之后，还包括以下步骤：

对所述光刻掩膜版进行缺陷检测；

对检测出缺陷的光刻掩膜版进行修复，其中，所述修复的方法为对所述缺陷进行蚀刻修复。

进一步，在所述蚀刻修复过程中对所述遮光图案外侧的透明基底造成过蚀刻损伤而形成所述缺陷孔。

进一步，所述透明材料包括TEOS层。

进一步，所述透明基底的材料为石英。

进一步，所述遮光图案的材料包括Cr。

进一步，在蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案的步骤之后，还包括对所述光刻掩膜版进行清洗的步骤。

进一步，形成所述TEOS层的方法包括以TEOS为源气体，使用化学气相沉积法沉积形成所述TEOS层。

本发明另一方面还提供一种使用前述的修复方法制备获得的光刻掩膜版，包括：

透明基底；以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；

在所述缺陷孔中形成有透明材料。

通过本发明的修复方法，在光刻掩膜版的透明基底上的缺陷孔中形成透明材料，以减小照射到缺陷孔中的入射光和照射到缺陷孔外侧的透明基底表面上的入射光之间的光程差，进而避免由于缺陷孔在晶圆上成像问题的出现，改善光刻掩膜版的质量，提高利用该光刻掩膜版成像的准确性和精度，进而提高半导体器件制备工艺的良率和形成器件的性能。

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至图1C示出了光刻掩膜版缺陷的修复方法造成缺陷孔的相关步骤的示意图；

图1D示出了带有缺陷孔的光刻掩膜版所产生的光程差的示意图；

图1E示出了本发明一个实施方式的光刻掩膜版缺陷的修复方法的相关步骤所获得的器件的结构示意图；

图1F示出了经过本发明的光刻掩膜版缺陷的修复方法修复后的光刻掩膜版所产生的光程差的示意图；

图2示出了本发明一个实施方式的光刻掩膜版缺陷的修复方法的工艺流程图。

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。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，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

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光刻掩膜版缺陷的修复方法，如图2所示，其主要包括以下步骤：

步骤S1：提供光刻掩膜版，所述光刻掩膜版包括透明基底以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；

步骤S2：在所述缺陷孔中形成透明材料。

通过本发明的修复方法，在光刻掩膜版的透明基底上的缺陷孔中形成透明材料，以减小照射到缺陷孔中的入射光和照射到缺陷孔外侧的透明基底表面上的入射光之间的光程差，进而避免由于缺陷孔在晶圆上成像问题的出现，改善光刻掩膜版的质量，提高利用该光刻掩膜版成像的准确性和精度，进而提高半导体器件制备工艺的良率和形成器件的性能。

下面，参考图1A至图1F对光刻掩膜版缺陷的修复方法做详细描述，其中，图1A至图1C示出了光刻掩膜版缺陷的修复方法造成缺陷孔的相关步骤的示意图；图1D示出了带有缺陷孔的光刻掩膜版所产生的光程差的示意图；图1E示出了本发明一个实施方式的光刻掩膜版缺陷的修复方法的相关步骤所获得的器件的结构示意图；图1F示出了经过本发明的光刻掩膜版缺陷的修复方法修复后的光刻掩膜版所产生的光程差的示意图。

首先，如图1A所示，提供光刻掩膜版10，所述光刻掩膜版10包括透明基底100以及形成在所述透明基底100的遮光图案101。

光刻掩膜版10包括对于曝光光线具有透光性的平板，其上具有对于曝光光线具有遮光性的至少一个遮光图案101，可实现有选择性地遮挡照射到晶圆表面光刻胶上的光，并最终在晶圆表面的光刻胶上形成相应的图案。

在一个示例中，形成所述光刻掩膜版的方法包括以下步骤A1至步骤A3：

首先，进行步骤A1，提供透明基底100，在所述透明基底100上形成遮光层。

透明基底100的材料可以为任何适合的透明材料，其中，常用的为熔融石英材料。

遮光层的材料可以使用任何适合的具有遮光性的材料，例如铬(Cr)，可以使用例如溅射的方法在透明基底的表面上溅射一层铬层。

接着，进行步骤A2，在所述遮光层上形成图案化的光刻胶层。

具体地，在遮光层上旋涂一层电子束光刻胶；之后，利用电子束(或激光)直写技术将预定形成的遮光图案转移到电子束光刻胶层上。电子源产生许多电子，这些电子被加速并聚焦成形投影到电子束光刻胶上，扫描形成所需要的图形；再进行曝光、显影，形成图案化的光刻胶层。

随后，进行步骤A3，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案101，从而制备获得所述光刻掩膜版10。

具体地，湿法或者干法蚀刻去掉露出的遮光层，以形成最终的遮光图案101，去除电子束光刻胶，从而制备获得所述光刻掩膜版10。

示例性地，在蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案的步骤之后，还包括对所述光刻掩膜版进行清洗的步骤，可以使用本领域技术人员常用的适合的湿法清洗步骤，在此不做具体限定。

光刻掩膜版的质量会直接影响所形成的光刻胶图案的质量，其上的缺陷、污染物或者与实际图形不符合的缺陷等很可能引起在整个晶圆上形成的每个半导体器件内重复的缺陷产生，因此在光刻掩膜版10制备完成后，该光刻掩膜版10的质量是否合格还需进一步的进行对所述光刻掩膜版进行缺陷检测；对检测出缺陷的光刻掩膜版进行修复，其中，所述修复的方法为对所述缺陷进行蚀刻或者沉积修复。

具体地，光刻掩膜版10的修复方法是选择蚀刻的方法还是沉积的方法根据实际的缺陷类型进行合理选择，例如，当掩膜版上存在某种缺陷，使得本应透光的区域因存在一污染点或者多余的遮光材料等而不透光，晶圆上对应位置本应曝光的区域就无法曝光，结果会导致光刻后得到的晶圆上的光刻胶图案与预先设计的不相符，导致器件的性能和良率的下降，因此，为了防止因该类缺陷光刻掩膜版10报废，故可以使用蚀刻的方法对于多余的遮光材料或者污染点等进行蚀刻修复，以使被它们覆盖的区域透光，图1A中示出了干法蚀刻的蚀刻气体1的类似图示，该蚀刻气体可以使用任何适合的能够对缺陷的遮光性材料起到选择性蚀刻的气体。

蚀刻修复的方法可以使用本领域技术人员常用的干法蚀刻或者湿法蚀刻等，其中较佳地为使用干法蚀刻，然而，在所述蚀刻修复过程中，蚀刻气体1除了对遮光性的缺陷产生蚀刻去除作用外，还很可能对所述遮光图案101外侧的透明基底造成过蚀刻损伤而形成缺陷孔102，如图1B和图1C所示。

因此，如图1C所示，由于对光刻掩膜版使用蚀刻修复的方法，造成了对于透明基底100的过蚀刻，在所述遮光图案101外部的透明基底100上形成了缺陷孔102，该些缺陷孔102也即石英材质的透明基底的石英缺陷。

如果该些缺陷孔102的深度严重到一定程度，如图1D所示，照射到透明基底表面上的入射光11和照射到缺陷孔102中的入射光12之间产生很大的光程差，由于光程差(optical path difference)通过微光刻(microlithography)将会成像到晶圆上，可通过目标工具(aims tools)模拟该光程差作为新的缺陷，因此需要提出一种方法以克服该类缺陷，减小不必要的光程差。

为了解决该问题，避免由于大的光程差导致缺陷在晶圆上成像的问题，可进行如图1E所示的步骤，在所述缺陷孔中形成透明材料103。

该透明材料103可以使用本领域技术人员熟知的任何适合的透明材料，本实施例中，较佳地，所述透明材料103包括TEOS层。

可以使用例如化学气相沉积等方法形成该TEOS层，具体地，以正硅酸乙酯(TEOS)为源气体，TEOS的化学式为Si(OC₂H₅)₄，还可伴随通入氧气或者臭氧等气体，使用等离子化学气相沉积或者化学气相沉积的方法分解TEOS，形成主要包括氧化硅的TEOS层，该TEOS层为透明材料。使用现有工艺中常用的沉积设备即可实现TEOS层的沉积过程，因此，工艺成本低，易实现。

控制使沉积的透明材料的厚度填充满所述缺陷孔103，使所述缺陷孔中填充的透明材料103的表面和其外侧的透明基底100的表面齐平，以减小光程差，如图1F所示，避免缺陷孔的成像。

其中，可在透明材料沉积期间，参考基底亮度的变化设定合适的沉积量，例如利用Aims工具比较缺陷的CDSEM图和正常图案的CDSEM图的亮度的变化。并且将利用本发明的修复方法修复的光刻掩膜版的质量明显提高，通过Aims工具测量缺陷点，以检查其是否符合规格，测量结果发现，本发明的光刻掩膜版在规格控制线范围内，而常规的光刻掩膜版的规格超出控制线的数量明显大于本发明的光刻掩膜版。

至此完成了对本发明的光刻掩膜版的修复方法的关键步骤的介绍，该修复方法还可能包括其他步骤，在此不做一一介绍。

综上所述，通过本发明的修复方法，在光刻掩膜版的透明基底上的缺陷孔中形成透明材料，以减小照射到缺陷孔中的入射光和照射到缺陷孔外侧的透明基底表面上的入射光之间的光程差，进而避免由于缺陷孔在晶圆上成像问题的出现，改善光刻掩膜版的质量，提高利用该光刻掩膜版成像的准确性和精度，进而提高半导体器件制备工艺的良率和形成器件的性能。

实施例二

本发明还提供一种使用前述实施例一中所述的修复方法制备获得的光刻掩膜版。

如图1E所示，具体地，所述光刻掩膜版10包括透明基底100以及形成在所述透明基底100表面上的遮光图案101，其中，在所述遮光图案101外部的透明基底100上形成有缺陷孔，在所述缺陷孔中形成有透明材料103。

光刻掩膜版10包括对于曝光光线具有透光性的平板，其上具有对于曝光光线具有遮光性的至少一个遮光图案101，可实现有选择性地遮挡照射到晶圆表面光刻胶上的光，并最终在晶圆表面的光刻胶上形成相应的图案。

透明基底100的材料可以为任何适合的透明材料，其中，常用的为熔融石英材料。

遮光图案的材料可以使用任何适合的具有遮光性的材料，例如铬(Cr)。

由于对光刻掩膜版使用蚀刻修复的方法，造成了对于透明基底100的过蚀刻，在所述遮光图案101外部的透明基底100上形成了缺陷孔，该些缺陷孔也即石英材质的透明基底的石英缺陷。

如果该些缺陷孔102的深度严重到一定程度，照射到透明基底表面上的入射光11和照射到缺陷孔102中的入射光12之间产生很大的光程差，由于光程差(optical pathdifference)通过微光刻(microlithography)将会成像到晶圆上，可通过目标工具(Aimstools)模拟该光程差作为新的缺陷，因此需要提出一种方法以克服该类缺陷，减小不必要的光程差。

为了解决该问题，避免由于大的光程差导致缺陷在晶圆上成像的问题，在所述缺陷孔中形成有透明材料103。

该透明材料103可以使用本领域技术人员熟知的任何适合的透明材料，本实施例中，较佳地，所述透明材料103包括TEOS层。

可以使用例如化学气相沉积等方法形成该TEOS层，具体地，以正硅酸乙酯(TEOS)为源气体，TEOS的化学式为Si(OC₂H₅)₄，还可伴随通入氧气或者臭氧等气体，使用等离子化学气相沉积或者化学气相沉积的方法分解TEOS，形成主要包括氧化硅的TEOS层，该TEOS层为透明材料。

控制使沉积的透明材料的厚度填充满所述缺陷孔103，使所述缺陷孔中填充的透明材料103的表面和其外侧的透明基底100的表面齐平，以减小光程差，避免缺陷孔的成像。

综上所述，通过本发明的修复方法，在光刻掩膜版的透明基底上的缺陷孔中形成透明材料，以减小照射到缺陷孔中的入射光和照射到缺陷孔外侧的透明基底表面上的入射光之间的光程差，进而避免由于缺陷孔在晶圆上成像问题的出现，改善光刻掩膜版的质量，提高利用该光刻掩膜版成像的准确性和精度，进而提高半导体器件制备工艺的良率和形成器件的性能。

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 (10)

1.一种光刻掩膜版缺陷的修复方法，其特征在于，所述方法包括：

提供光刻掩膜版，所述光刻掩膜版包括透明基底以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；

在所述缺陷孔中形成透明材料。

2.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，形成所述光刻掩膜版的方法包括以下步骤：

提供透明基底，在所述透明基底上形成遮光层；

在所述遮光层上形成图案化的光刻胶层；

以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案，从而制备获得所述光刻掩膜版。

3.如权利要求2所述的修复方法，其特征在于，在蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案的步骤之后，还包括以下步骤：

对所述光刻掩膜版进行缺陷检测；

对检测出缺陷的光刻掩膜版进行修复，其中，所述修复的方法为对所述缺陷进行蚀刻修复。

4.如权利要求3所述的修复方法，其特征在于，在所述蚀刻修复过程中对所述遮光图案外侧的透明基底造成过蚀刻损伤而形成所述缺陷孔。

5.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述透明材料包括TEOS层。

6.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述透明基底的材料为石英。

7.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述遮光图案的材料包括Cr。

8.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，在蚀刻所述遮光层以形成所述遮光图案的步骤之后，还包括对所述光刻掩膜版进行清洗的步骤。

9.如权利要求5所述的修复方法，其特征在于，形成所述TEOS层的方法包括以TEOS为源气体，使用化学气相沉积法沉积形成所述TEOS层。

10.一种使用权利要求1至9之一所述的修复方法制备获得的光刻掩膜版，包括：

透明基底；以及形成在所述透明基底表面上的遮光图案，其中，在所述遮光图案外部的透明基底上形成有缺陷孔；

在所述缺陷孔中形成有透明材料。