CN111830779A - 相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩 - Google Patents

相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩，涉及半导体制造技术领域，本发明采用了局部曝光技术，与现有技术中的重新走一遍制程，并采用全面曝光技术相比，本发明通过对缺陷区域内的光刻胶层进行局部曝光和显影，并使得缺陷位置漏出，然后进行蚀刻，能够精确地对金属缺陷处进行处理，避免了对整片的曝光处理，以减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时，同时由于曝光范围小，可以采用激光设备进行局部曝光，避免使用光刻机，减少了光刻机产能的浪费。

Description

相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩。
背景技术
相位移光罩是利用相位移层，转换芯片厂光刻机光源行径相位并提升激光光通量以加强激光对光刻胶的反应解析能力的器件。若相位移光罩在相位移层上有残留缺陷，势必会影响到芯片质量，故相位移层上铬金属残留缺陷必须在光罩出货前处理完成。
现有技术中，针对相位移层上的金属残留，通常作法是将有铬金属残留缺陷的光罩重新跑一次2层制程流程，即将整片2层曝光图形重新曝光一次，流程冗长，且只能通过光刻机进行整片曝光，造成光刻机产能浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩，以减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时，并减少光刻机产能的浪费。
第一方面，本发明实施例提供一种相位移光罩残留缺陷处理方法，包括：在相位移层上涂布光刻胶层；对所述光刻胶层上与缺陷对应的位置进行局部曝光、显影，以使所述缺陷暴露；对所述缺陷进行蚀刻；去除所述光刻胶层。
在可选的实施方式中，在涂布光刻胶层的步骤之前，还包括：检测所述相位移层，并依据所述缺陷的位置生成缺陷位置信息。
在可选的实施方式中，对所述光刻胶层上的缺陷位置进行局部曝光的步骤，包括：依据所述缺陷位置信息设定曝光范围；在曝光范围内对所述光刻胶层进行局部曝光。
在可选的实施方式中，所述曝光范围覆盖所述定位缺陷。
在可选的实施方式中，所述缺陷包括铬金属残留缺陷。
第二方面，本发明实施例提供一种相位移光罩残留缺陷处理系统，包括：光刻胶涂布机，用于在相位移层上涂布光刻胶层；激光设备，用于对所述光刻胶层上与缺陷对应的位置进行局部曝光；蚀刻设备，用于对显影后的所述光刻胶层进行局部蚀刻；清洗设备，用于去除所述光刻胶层。
在可选的实施方式中，还包括检测设备，所述检测设备用于检测所述相位移层，并依据所述缺陷的位置生成缺陷位置信息。
在可选的实施方式中，还包括控制器，所述控制器分别与所述检测设备和所述激光设备连接，用于依据所述缺陷位置信息控制所述激光设备设定局部曝光的曝光范围。
在可选的实施方式中，还包括机台，所述机台用于承载相位移光罩，所述相位移光罩具有所述相位移层。
第三方面，本发明实施例提供一种相位移光罩，其经过如前述实施方式任一项所述的相位移光罩残留缺陷处理方法后制成。
本发明实施例提供的相位移光罩残留缺陷处理方法、系统和相位移光罩，采用局部曝光技术，与现有技术中的重新走一遍制程，并采用全面曝光技术相比，本发明通过对缺陷区域内的光刻胶层进行局部曝光和显影，并使得缺陷位置漏出，然后进行蚀刻，能够精确地对金属缺陷处进行处理，避免了对整片的曝光处理，以减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时，同时由于曝光范围小，可以采用激光设备进行局部曝光，避免使用光刻机，减少了光刻机产能的浪费。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例第二实施例所提供的相位移光罩残留缺陷处理方法的步骤框图；
图2至图7示出了本发明实施例所提供的相位移光罩残留缺陷处理方法的工艺流程图。
附图标记：
100-相位移光罩；110-相位移层；130-铬层；150-石英板；170-光刻胶层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在半导体制造领域，相位移光罩需要在出货前对相位移层上的金属残留缺陷进行处理，其中金属残留为铬膜残留，其残留在了相位移层上的非遮光区，会影响相位移层的光通量。
正如背景技术中所公开的，现有技术中针对相位移光罩的相位移层上的金属残留(即铬金属残留)，通常采取的措施是将有铬金属残留缺陷的光罩重新跑一次2层制程流程(2nd layer process)，整个流程冗长，需耗费平均16个小时，且由于需要对整片进行曝光，故只能通过光刻机实现，造成光刻机产能浪费，通常需要光刻机花费2-4个小时，而光刻机是整个产线的主要生产设备，重新整片曝光造成光刻机产能的浪费，也会拉低整条产线的效率。
本发明提供的一种相位移光罩残留缺陷处理方法和系统，能够有效解决相位移层上的金属残留，同时也能够避免光刻机的产能浪费，减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
第一实施例
本发明实施例提供一种相位移光罩残留缺陷处理系统，其能够有效解决相位移层上的金属残留，同时也能够避免光刻机的产能浪费，减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时。
本实施例提供的相位移光罩残留缺陷处理系统，包括机台、光刻胶涂布机、激光设备、蚀刻设备、清洗设备和检测设备，其中光刻胶涂布机用于在相位移层上涂布光刻胶层；激光设备用于对光刻胶层上与缺陷对应的位置进行局部曝光；蚀刻设备用于对显影后的光刻胶层进行局部蚀刻；清洗设备，用于去除光刻胶层；检测设备用于检测相位移层，并依据缺陷的位置生成缺陷位置信息。机台用于承载相位移光罩，相位移光罩具有相位移层。
在本实施例中，需要曝光后利用显影液对光刻胶层进行显影，从而使得缺陷外露于光刻胶层，然后再利用蚀刻机对金属残留进行蚀刻，以去除该金属残留。其中蚀刻机可以是化学蚀刻机，也可以是电解蚀刻机。
参见图2至图7，本实施例中所提及的相位移光罩100，指的是利用相位移层110，转换芯片厂光刻机光源行径相位并提升激光光通量以加强激光对光刻胶的反应解析能力的器件，该相位移光罩100包括石英板150、覆盖在石英板150表面上的相位移层110以及覆盖在相位移层110边缘表面上的铬层130(Cr)，其中相位移层110上未被铬层130覆盖的区域设置有期望复制到晶圆表面上的芯片图案(chip patterns)，其中相位移层110一般为钼化硅(MoSi)。
需要说明的是，本实施例中所提及的缺陷，指的是残留在相位移层110上具有芯片图案的区域内的铬金属残留，其在相位移光罩100的制备过程中残留在相位移层110上，影响相位移光罩100的解析度和透光性，进而影响芯片制备过程中的制程，从而影响到芯片质量。此处缺陷种类与相位移光罩100中使用的制程以及材料有关，并不仅仅限于本实施例中所提及的铬膜金属残留。
在本实施例中，光刻胶涂布机用于在相位移光罩100的表面涂布光刻胶，其中光刻胶覆盖在相位移层110上，并将铬层130覆盖，形成光刻胶层170。此外，在去除金属残留缺陷后，清洗机利用喷涂清洗液将相位移光罩100上残留的光刻胶去除，具体地，可利用强硫酸和过氧化氢的混合液实现光刻胶的清洗去除。
值得注意的是，本实施例中提及的激光设备，为业界普遍使用的小型激光器，其与光刻机在体积和结构上存在根本区别，本发明通过使用常规的激光器实现局部曝光动作，避免了使用光刻机，减少了光刻机的产能浪费。
在本实施例中，检测设备为业界普遍使用的光罩检验设备(inspection tool)，缺陷位置由该检测设备定义。具体地，检测设备可以采用多种方式获取相位移层110上的缺陷位置，对于检测设备的检测方式在此不做具体限定。本实施例中采用以下检测方式进行举例说明，检测设备包括电荷耦合元件相机(CCD，Charge coupled Device)和比对模块，CCD相机对整个相位移层110进行成像，并与预设在比对模块中的合格光罩的图像进行比对，以比对的方式找出缺陷位置，并输出缺陷位置信息。
需要说明的是，本实施例中需要在涂布光刻胶之前即利用检测设备对相位移光罩100进行检测，并得到缺陷位置信息，然后再利用光刻胶涂布机、激光设备、蚀刻设备和清洗设备等对相位移光罩100进行处理，以消除缺陷。
进一步地，本实施例提供的相位移光罩残留缺陷处理系统还包括控制器，控制器分别与检测设备和激光设备连接，用于依据缺陷位置信息控制激光设备设定局部曝光的曝光范围。具体地，控制器分别与检测设备和激光设备通信连接，并在接收到缺陷位置信息后生成用于定义曝光范围的控制信号，激光设备依据该控制信号设定局部曝光的曝光范围，针对缺陷位置进行曝光处理。
在本发明其他较佳的实施例中，系统可采用人工的方式设定曝光范围，即检测设备生成缺陷位置信息后，经过可视化处理后，工程师依据该缺陷位置信息自行对激光设备的曝光范围进行设定，从而实现曝光范围的手动控制。
本实施例中所提供的相位移光罩残留缺陷处理系统，其工作原理如下：
在相位移光罩100制备好后，利用检测设备对相位移光罩100上的相位移层110进行检测，针对有金属残留缺陷的相位移光罩100，检测设备能够依据缺陷的位置生成缺陷位置信息并传导至控制器，控制器接收到缺陷位置信息后生成用于定义曝光范围的控制信号，激光设备依据该控制信号设定局部曝光的曝光范围，然后利用激光设备对光刻胶层170进行局部曝光，由于设定了针对缺陷位置的曝光范围，能够精确地对缺陷位置处的光刻胶层170进行曝光，然后利用显影液进行显影，使得光刻胶层170上形成开口，并将缺陷外露，再利用蚀刻机进行铬膜蚀刻动作，将外露的铬膜金属残留缺陷去除，最后再利用清洗机喷涂清洗液将光刻胶层170去除，完成缺陷的处理。通过激光设备实现局部曝光，相较于整体曝光工艺，缩短了制程流程，减少缺陷处理花费时间，同时也能够避免光刻机的产能浪费。
第二实施例
参见图1至图7，本实施例提供了一种相位移光罩残留缺陷处理方法，其适用于如第一实施例提供的相位移光罩残留缺陷处理系统，该方法包括以下步骤：
S1：在相位移层110上涂布光刻胶层170。
具体而言，利用光刻胶涂布机在相位移光罩100的相位移层110上涂布光刻胶，其中光刻胶层170覆盖在相位移层110上，并形成光刻胶层170。该相位移光罩100包括石英板150、覆盖在石英板150表面上的相位移层110以及覆盖在相位移层110边缘表面上的铬层130，其中相位移层110一般为钼化硅。本实施例中光刻胶层170覆盖在缺陷位置上和铬层130上。在本实施例中，缺陷包括铬金属残留缺陷。
在执行步骤S1之前，本方法还包括检测步骤：检测相位移层110，并依据缺陷的位置生成缺陷位置信息。具体地，检测设备为业界普遍使用的光罩检验设备(inspectiontool)，缺陷位置由该检测设备定义。具体地，检测设备包括电荷耦合元件相机(CCD，Chargecoupled Device)和比对模块，CCD相机对整个相位移层110进行成像，并与预设在比对模块中的合格光罩的图像进行比对，以比对的方式找出缺陷位置，并输出缺陷位置信息。
需要说明的是，此处对于缺陷位置的检测方式并不仅仅限于本实施例中所提及的方式，也可以是采用超声波成像器以及射线探伤仪等其他技术手段实现缺陷的定位。
S2：对光刻胶层170上与缺陷对应的位置进行局部曝光、显影，以使缺陷暴露。
具体地，利用激光设备对缺陷位置处的光刻胶层170进行曝光，其中检测设备依据缺陷位置生成缺陷位置信息后，由控制器依据缺陷位置信息控制激光设备设定曝光范围，再利用该激光设备在曝光范围内对缺陷位置处的光刻胶层170进行曝光，由于曝光范围小，且避免了使用光刻机，使得曝光过程耗时较少，缩短了整个缺陷处理流程。
在本发明其他较佳的实施例中，也可以在检测设备生成缺陷位置信息后，由工程师依据该缺陷位置信息手动设定曝光范围，再利用激光设备进行曝光。
需要说明的是，本实施例中曝光范围覆盖定位缺陷。该曝光范围以缺陷位置为中心向外辐射一小片范围。
在利用激光设备进行曝光后，再利用显影液对光刻胶层170进行显影，从而使得缺陷外露于光刻胶层170，其中显影工艺与常规的显影工艺相同，在此不再赘述。
S3：对缺陷进行蚀刻。
具体而言，在显影工艺完成后，利用蚀刻机对金属残留进行蚀刻，以去除该金属残留。其中蚀刻机为化学蚀刻机，通过高压喷淋及被机台直线运动形成连续不间断进料状态进行对金属残留腐蚀以提高生产效率。
S4：去除光刻胶层170。
具体而言，在蚀刻去除金属残留后，利用清洗机喷涂清洗液将相位移光罩100上残留的光刻胶去除，具体地，可利用强硫酸和过氧化氢的混合液实现光刻胶的清洗去除。
本实施例提供的一种相位移光罩残留缺陷处理方法，在实际处理时，包括光刻胶涂布-激光设备局部曝光-显影-铬膜刻蚀-去光刻胶清洗等工艺流程，下面对实际工艺流程进行介绍。
步骤1，参见图2，提供一具有缺陷的相位移光罩100，具体地，该相位移光罩100安装在一机台上，且具有相位移层110的一侧朝上安装，在相位移层110的边缘遮光区具有铬层130，同时在相位移层110上的中间图案区域还具有铬金属残留。
步骤2，参见图3，利用光刻胶涂布机在相位移层110上涂布光刻胶，其中光刻胶覆盖在相位移层110上，并包覆在铬层130和金属残留外。
步骤3，参见图4，利用激光设备对具有金属残留缺陷的位置进行局部曝光，其中缺陷位置由检测设备预先进行检测后获知。
步骤4，参见图5，通过显影液对曝光后的光刻胶层170进行显影，从而使得光刻胶层170上形成一开口，将金属残留缺陷暴露在外。
步骤5，参见图6，利用蚀刻机对显影后暴露在外的金属残留缺陷进行铬膜蚀刻，从而去除铬金属残留。而此时由于相位移层110两侧边缘的铬层130有光刻胶层170保护，不会受到蚀刻。
步骤6，参见图7，利用清洗机喷涂清洗液将相位移光罩100上残留的光刻胶去除。具体地，清洗液可以是强硫酸和过氧化氢的混合液。
综上所述，本实施例提供的一种相位移光罩残留缺陷处理方法，利用检测设备对相位移光罩100上的相位移层110进行检测，针对有金属残留缺陷的相位移光罩100，检测设备能够依据缺陷的位置生成缺陷位置信息并传导至控制器，控制器接收到缺陷位置信息后生成用于定义曝光范围的控制信号，激光设备依据该控制信号设定局部曝光的曝光范围，然后利用激光设备对光刻胶层170进行局部曝光，由于设定了针对缺陷位置的曝光范围，能够精确地对缺陷位置处的光刻胶层170进行曝光，然后利用显影液进行显影，使得光刻胶层170上形成开口，并将缺陷外露，再利用蚀刻机进行铬膜蚀刻动作，将外露的铬膜金属残留缺陷去除，最后再利用清洗机喷涂清洗液将光刻胶层170去除，完成缺陷的处理。通过激光设备实现局部曝光，相较于整体曝光工艺，缩短了制程流程，减少缺陷处理花费时间，同时也能够避免光刻机的产能浪费。
第三实施例
请继续参见图7，本实施例提供了一种相位移光罩100，其经过第二实施例提供的相位移光罩残留缺陷处理方法后制成。
在本实施例中，本实施例提供的相位移光罩100，在经过制备方法成型后，需要在出货前对相位移层110上的金属残留缺陷进行处理，具体处理过程可参考第二实施例中的相关内容。
本实施例提供的相位移光罩100，包括石英板150、相位移层110以及铬层130，相位移层110覆盖在石英板150表面，铬层130覆盖在相位移层110边缘表面，其中相位移层110上未被铬层130覆盖的区域设置有期望复制到晶圆表面上的芯片图案，相位移层110一般为钼化硅。
本实施例提供的相位移光罩100的制备方法如下：
提供一石英板150，在适应板的表面依次沉积钼化硅层和铬层130；
在铬层130上涂布光刻胶；
在光刻胶上通过曝光、显影定义芯片图案，并以该光刻胶为掩模，刻蚀掉铬层130；
去除光刻胶；
以铬层130为掩模，刻蚀钼化硅层，在钼化硅层内形成芯片图案；
再次在铬层130以及钼化硅层表面涂覆光刻胶；
经过曝光、显影在光刻胶上定位钼化硅层边缘表面上的铬层130图案；
以光刻胶为掩模，刻蚀铬层130，只保留两侧边缘的铬层130；
去除光刻胶，完成相位移光罩100的制作。
其中在最后刻蚀铬层130的步骤中，容易在相位移层110上残留铬膜，影响相位移层110的芯片图案的正常使用，故必须要将残留的铬金属去除，具体去除方法可参考第二实施例。
本发明实施例提供的相位移光罩100，采用局部曝光技术，通过对缺陷区域内的光刻胶层170进行局部曝光和显影，并使得缺陷位置漏出，然后进行蚀刻，能够精确地对金属缺陷处进行处理，避免了对整片的曝光处理，以减少缺陷处理花费时间，缩短制程流程耗时，同时由于曝光范围小，可以采用激光设备进行局部曝光，避免使用光刻机，减少了光刻机产能的浪费。此外，经过缺陷去除流程，能够进一步保证相位移光罩100的品质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种相位移光罩残留缺陷处理方法，其特征在于，包括：
在相位移层上涂布光刻胶层；
对所述光刻胶层上与缺陷对应的位置进行局部曝光、显影，以使所述缺陷暴露；
对所述缺陷进行蚀刻；
去除所述光刻胶层。
2.根据权利要求1所述的相位移光罩残留缺陷处理方法，其特征在于，在涂布光刻胶层的步骤之前，还包括：
检测所述相位移层，并依据所述缺陷的位置生成缺陷位置信息。
3.根据权利要求2所述的相位移光罩残留缺陷处理方法，其特征在于，对所述光刻胶层上的缺陷位置进行局部曝光的步骤，包括：
依据所述缺陷位置信息设定曝光范围；
在曝光范围内对所述光刻胶层进行局部曝光。
4.根据权利要求3所述的相位移光罩残留缺陷处理方法，其特征在于，所述曝光范围覆盖所述缺陷。
5.根据权利要求1所述的相位移光罩残留缺陷处理方法，其特征在于，所述缺陷包括铬金属残留缺陷。
6.一种相位移光罩残留缺陷处理系统，其特征在于，包括：
光刻胶涂布机，用于在相位移层上涂布光刻胶层；
激光设备，用于对所述光刻胶层上与缺陷对应的位置进行局部曝光；
蚀刻设备，用于对显影后暴露的所述缺陷进行蚀刻；
清洗设备，用于去除所述光刻胶层。
7.根据权利要求6所述的相位移光罩残留缺陷处理系统，其特征在于，还包括检测设备，所述检测设备用于检测所述相位移层，并依据所述缺陷的位置生成缺陷位置信息。
8.根据权利要求7所述的相位移光罩残留缺陷处理系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述检测设备和所述激光设备连接，用于依据所述缺陷位置信息控制所述激光设备设定局部曝光的曝光范围。
9.根据权利要求6所述的相位移光罩残留缺陷处理系统，其特征在于，还包括机台，所述机台用于承载相位移光罩，所述相位移光罩具有所述相位移层。
10.一种相位移光罩，其特征在于，其经过如权利要求1-5任一项所述的相位移光罩残留缺陷处理方法后制成。
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