CN1081804C - 相移掩模及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种相移掩模及其制造方法，该相移掩模带有沟槽，该沟槽是通过将相移膜图形边缘所在的透明衬底部分蚀刻一定深度得到的，因而能防止由于使用Levenson型相移掩模而留下不希望有的光致抗蚀剂膜的残留物之现象。

Description

相移掩模及其制造方法
本发明涉及一种相移掩模及其制造方法，特别涉及一种带有沟槽的Levenson型相移掩模，该沟槽是通过将相移膜图形的边缘部分所在的透明衬底部分蚀刻一个预定深度而形成的，从而能防止出现不希望有的光致抗蚀剂膜残留物之现象。本发明还涉及此类相移掩模的制造方法。
在常规的形成光致抗蚀剂膜的方法中，一种包括遮光膜图形的光掩模，例如在石英衬底上所形成的铬图形主要被用作光刻工艺的掩模。当将此类光掩模用来实施高集成度的半导体器件生产中的曝光工艺时，在光掩模的遮光膜图形的边缘会发生严重的光衍射和干涉现象。这是因为由该掩模的相邻近的遮光图形所透过的光束具有相同的相位。结果，使光致抗蚀剂图形的轮廓不清晰，因而，使光致抗蚀剂图形的分辨率变坏。
为了使图形的关键尺寸轮廓清晰，提出一种相移掩模，它除了遮光图形之外还包括相移图形。
在此类相移掩模中，当入射光透过相邻的遮光膜图形之间的相移层时，使入射光的相位角相移通过180°角，以使从相邻遮光膜图形间的相移层射出的光具有相反的相位。结果，使得在遮光膜图形的边缘所发生的光衍射和干涉现象被减到最小。因而，可以改善光致抗蚀剂膜图的分辨率。
现在结合图1A和1B说明常规的Levenson型相移掩模的例子。
图1A是常规Levenson型相移掩模的平面图。如图1A所示，该相移掩模包括透明衬底10及在透明衬底10上所形成多个等距的遮光膜图形1。该遮光膜图形1被分成若干个组，每个组包括一对遮光膜图形1。该相移掩模还包括在透明衬底10上所形成的相移膜图形2，以使它与每个遮光膜图形组的各图形相重合。
图1B是使用图1A所示的相移掩模在片子20上所形成的正光致抗蚀剂膜图形5的平面图。由于透过相移掩模的每个相移膜图形2的光的相位相移通过180°角之效果，使光致抗蚀剂膜图形5呈现出高分辨率。然而，在直接涂敷在透明衬底10上的每个相移膜图形2的边缘部位留下光致抗蚀剂膜的残留物3，因为包含相移180°的光在边缘部位遇到了包括未相移180°的光。残留物3导致的随后步骤中所形成的不希望有的图形残留物。结果，使产品质量低劣。
所以，本发明之目的在于提供一种带有沟槽的相移掩模，该沟槽是通过将相移膜图形的边缘部分所在的透明衬底部分蚀刻一预定深度而形成的。因而能防止由于使用Levenson型相移掩模则留下的不希望有的光致抗蚀剂膜残留物之现象，并提供此种相移掩模的制造方法。
依本发明的一种方案，提供一种相移掩模，它包括：一透明衬底；在该透明衬底上所形成的多个遮光膜图形；在该透明衬底上形成的相移膜图形，该相移膜图形保护两个相邻遮光膜图形的侧壁，并且在这两个遮光膜图形的纵向以预定距离延伸；通过使用遮光膜图形和光致抗蚀剂膜作为掩模、沿着相移膜图形的边缘以预定深度蚀刻透明衬底的一部分所形成的一沟槽。
依本发明的另一方案，提供一种相移掩模的制造方法，该方法包括下列工艺步骤：在一透明衬底上形成多个遮光膜图形；在该透明衬底上形成相移膜图形，使得该相移膜图形保护两个相邻遮光膜图形的侧壁，并且在这两个遮光膜图形的纵向以预定距离延伸；施加一负型光致抗蚀剂合成物，以便在所得结构的整个上表面上形成光致抗蚀剂膜；对所得结构进行背侧曝光；对所得结构进行显影以获得光致抗蚀剂膜图形，从而露出没有被相移膜图形保护的遮光膜图形和沿着相移膜图形的边缘的衬底部分；使用露出的遮光膜图形和光致抗蚀剂膜图形作为掩模、以预定深度蚀刻沿着相移膜图形的边缘的衬底部分，以沿着相移膜图形的边缘形成沟槽；和去掉光致抗蚀剂膜图形。
因为沟槽位于相移膜图形边缘所在的透明衬底部分上，所以，可以防止透过透明衬底该部位的光强度为零，因而可防止留下不希望有的光致抗蚀剂膜图形(残留物)。
参照附图，从下面的实施例的描述，可明了本发明的其它目的及方案。
图1A是常规Levenson型相移掩模的平面图；图1B是利用图1A所示的相移掩模，在一个片子上所形成的正光致抗蚀剂膜图形的平面图，表示出在相移膜图形的边缘部位所留下的光致抗蚀剂膜的残留物。
图2是根据本发明所制造的Levenson型相移掩模的平面图；以及
图3～5是分别表明根据本发明图2的Levenson型相移掩模的制造方法的各剖面图。
图2是根据本发明所制造的Levenson型相移掩模的平面图。在图2中，对应于图1各元件的元件，仍用相同标号代表。如图2所示，该相移掩模包括：一透明衬底10(如石英衬底)及多个等距分布的遮光膜图形1(如在透明衬底10上所形成的铬图形)；遮光膜图形1又分成若干个组，每组包括一对遮光膜图形1膜；在透明衬底10上这样来形成的相移膜图形2，即使相移膜图形分别位于每组遮光膜图形之间；该相移掩模还包括一个沟槽，该沟槽是通过蚀刻每个相移膜图形边缘所在的透明衬底部分到预定深度而形成的。
图3～5分别是沿图2III-III线的剖面图，并表明根据本发明的Levenson型相移掩模的制造方法。
依本发明的方法，首先在透明衬底10上形成遮光膜图形1，如图3所示。在所得到的结构上，形成相移膜图形2；之后，在所得结构的整个裸露表面上涂敷负光致抗蚀剂膜6。
随后，使所得结构暴露于在透明衬底10下表面的光，而使光致抗蚀剂膜6暴露于分别透过每个遮光膜图形1和每个相移膜图形2的光束。然后对该结构进行显影。通过显影，去掉光致抗蚀剂膜的未曝光部位，而形成一光致抗蚀剂膜图形6A，如图4所示。位于遮光膜图形1上方的那部分光致抗蚀剂膜6未被曝光。另外，位于与相移膜图形2边缘相接触的边界部位的光致抗蚀剂膜6也未被曝光，因而透过相移膜图形2边缘的光强已变为零。
用光致抗蚀剂膜6A作掩模，然后使透明衬底10的裸露部位蚀刻到预定深度，以形成沟槽7，如图5所示。因透明衬底10具有蚀刻到预定深度的部分，透过透明衬底10的光的相位会因透明衬底厚度不同而发生相移，结果，使透过位于与相移膜图形2边缘相接触的光致抗蚀剂膜图形6A的边界部位的光呈现出预定的非零的光强。
沟槽7为产生45°、90°、135°、225°、270°or 305°的预定相移具有预定的深度。
由上所述显而易见，本发明提供一种在使用Levenson型相移掩模对正光致抗蚀剂膜曝光之后能避免在不希望的部位留下光致抗蚀剂膜残留物的相移掩模。因而，可以改善制造半导体器件的产额。
虽然为了解释的目的已公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应知晓，在不脱离如权利要求书所记载的本发明的范畴和精神的前提下，可以做出各种改型、添加和替代。

Claims (4)

1.一种相移掩模，包括：
一透明衬底；
在该透明衬底上所形成的多个遮光膜图形；
在该透明衬底上形成的相移膜图形，该相移膜图形保护两个相邻遮光膜图形的侧壁，并且在这两个遮光膜图形的纵向以预定距离延伸；
通过使用遮光膜图一形和光致抗蚀剂膜作为掩模、沿着相移膜图形的边缘以预定深度蚀刻透明衬底的一部分所形成的一沟槽。
2.根据权利要求1的相移掩模，其中的沟槽具有预定的深度，以使在光透过该槽时，产生预定的45°、90°、135°、225°、270°或305°的相移。
3.一种制造相移掩模的方法，包括以下步骤：
在一透明衬底上形成多个遮光膜图形；
在该透明衬底上形成相移膜图形，使得该相移膜图形保护两个相邻遮光膜图形的侧壁，并且在这两个遮光膜图形的纵向以预定距离延伸；
施加一负型光致抗蚀剂合成物，以便在所得结构的整个上表面上形成光致抗蚀剂膜；
对所得结构进行背侧曝光；
对所得结构进行显影以获得光致抗蚀剂膜图形，从而露出没有被相移膜图形保护的遮光膜图形和沿着相移膜图形的边缘的衬底部分；
使用露出的遮光膜图形和光致抗蚀剂膜图形作为掩模、以预定深度蚀刻沿着相移膜图形的边缘的衬底部分，以沿着相移膜图形的边缘形成沟槽；和
去掉光致抗蚀剂膜图形。
4.根据权利要求3的方法，其中的沟槽具有预定的深度，以使在光通过该沟槽时产生预定的45°、90°、135°、225°、270°或305°的相移。
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