本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作，特別涉及一種相移光掩模板及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、在晶圓生產(chǎn)過程中，光掩模作為圖形母版，承載著設(shè)計圖形。光罩在經(jīng)過制程后，設(shè)計好的芯片電路圖被刻畫在基板上，用于后續(xù)晶圓廠光刻機通過曝光以投影的方式，按照4：1的比例轉(zhuǎn)印在晶圓表面的光刻膠上，經(jīng)過顯影蝕刻等工藝轉(zhuǎn)移至下游行業(yè)的晶圓上。作為光刻復(fù)印圖形的基準和藍本，光罩是連接工業(yè)設(shè)計和工藝制作的關(guān)鍵。

2、相移光罩(phase?sh?i?ft?mask)在傳統(tǒng)光罩的圖形上，選擇性地在透光區(qū)加上透明但能使光束相位反轉(zhuǎn)180°的相移層(phase?sh?i?ft?layer)，用此光罩來進行曝光制程，可大幅增加曝光解析能力。psm的基本原理主要是在掩模圖形的相鄰?fù)腹鈪^(qū)引入180°(或其奇數(shù)倍)的位相差，或再輔之以透過率變化，以改變相鄰圖形衍射光束之間的干涉狀態(tài)。通過相鄰?fù)腹鈪^(qū)光場的相消干涉，減小光場分布中暗區(qū)的光強、增大亮區(qū)的光場，以提高對比度、改善分辨力，或者用相鄰圖形的位相梯度，產(chǎn)生光場方向反轉(zhuǎn)和零場區(qū),以提高圖形陡度、對比度和分辨力。由于亮區(qū)光場分布變陡，從而也改善了曝光量寬容度。

3、晶圓廠常用的光刻機有兩種：248nm波長和193nm波長，其對應(yīng)使用的相移光掩模也分別為krf及arf兩種，使得krf光掩模在248nm波長及arf光掩模在193nm波長下得到相位反轉(zhuǎn)180°的效果。krf光掩模及arf光掩模所使用的原材料基板分別為krf基板與arf基板，兩種基板的各層材質(zhì)均相同，但厚度存在差異。

4、krf光掩模及arf光掩模的形成過程剖面示意圖，如圖1所示。相移光掩模基板包括石英玻璃101、相移層102、鉻層103以及光刻膠104，而后對相移光掩模基板進行曝光、顯影，使有曝光的區(qū)域光刻膠被顯影液溶解掉，使下面的鉻層裸露出來，得到圖形化的光刻膠；對鉻層103進行第一次刻蝕，去除光刻膠，得到包括石英玻璃101、相移層102以及鉻圖形層的掩膜板；對沒有鉻覆蓋區(qū)域的相移層進行刻蝕，形成相移層圖形層；對鉻層103進行第二次刻蝕，得到最終的相移光掩模板。相移層一般為硅化鉬。

5、光掩模生產(chǎn)結(jié)束后，將通過相位量測機臺mpm248及mpm193(mpm:mask?phasemeasurement)對其相位角度是否符合規(guī)格進行確認，規(guī)格均為180±3°，量測機臺波長與晶圓廠光刻機波長相同。在光掩模工廠量測相位符合規(guī)格后，將出貨至晶圓廠供兩種光刻機使用。

6、然而，arf基板價格約為krf基板價格的6倍。若193nm波長光刻機只能使用其現(xiàn)有的arf光掩模，則光掩模供應(yīng)商就只能使用arf基板，對光掩模供應(yīng)商來說，基板成本占光掩模生產(chǎn)總成本的20％，高昂的arf基板直接影響著光掩模的生產(chǎn)成本，從而降低光掩模供應(yīng)商的利潤。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的部分或全部問題，本發(fā)明提供一種相移光掩模板，該掩模板包括：

2、基板；

3、相移層，所述相移層形成于所述基板之上；所述相移層包括相移層第一部分和相移層第二部分；所述相移層第一部分的厚度大于所述相移層第二部分的厚度；所述相移層第一部分在krf光源條件下，相位角為180°。

4、進一步地，所述相移層的材料包括氮氧硅化鉬或者硅化鉬中的至少一種。

5、進一步地，所述相移層第一部分的厚度滿足如下式子，

6、

7、其中，p1表示相位角180°，tpsl1表示相移層第一部分的厚度，npsl1表示相移層在krf光源條件下的折射率，nair空氣表示空氣折射率，λ1表示krf光源波長，*表示相乘；

8、所述相移層第二部分的厚度tpsl2滿足如下式子，

9、tpsl2＝tpsl1-tetch

10、其中，tetch滿足如下式子，

11、

12、其中，petch表示相位角180°，tetch表示相移層第一部分與相移層第二部分的厚度差值，npsl2表示相移層在arf光源條件下的折射率，nair空氣表示空氣折射率，λ2表示arf光源波長，*表示相乘。

13、進一步地，所述相移層第一部分的厚度范圍為50nm至200nm；和/或

14、所述相移層第二部分的厚度范圍為10nm至50nm。

15、進一步地，所述相移層第一部分的厚度為95.38nm；和/或

16、所述相移層第二部分的厚度范圍為22.28nm。

17、本發(fā)明還提供一種相移光掩模板的制作方法，該方法包括如下步驟：

18、提供光掩膜基版，所述光掩膜基版包括基板、相移層、鉻層以及光刻膠；

19、光刻及顯影光掩膜基板，形成圖形化的光刻膠；

20、刻蝕所述鉻層，形成圖形化的鉻層；

21、去除圖形化的光刻膠；

22、刻蝕所述相移層；

23、刻蝕所述圖形化的鉻層，形成相移光掩模板。

24、進一步地，所述基板包括石英基板。

25、進一步地，所述相移層的材料包括氮氧硅化鉬或者硅化鉬中的至少一種。

26、進一步地，所述相移光掩模板包括相移層第一部分和相移層第二部分；所述相移層第一部分的厚度大于所述相移層第二部分的厚度。

27、進一步地，所述相移層第一部分的厚度滿足如下式子，

28、

29、其中，p1表示相位角180°，tpsl1表示相移層第一部分的厚度，npsl1表示相移層在krf光源條件下的折射率，nair空氣表示空氣折射率，λ1表示krf光源波長，*表示相乘；

30、所述相移層第二部分的厚度tpsl2滿足如下式子，

31、tpsl2＝tpsl1-tetch

32、其中，tetch滿足如下式子，

33、

34、其中，petch表示相位角180°，tetch表示相移層第一部分與相移層第二部分的厚度差值，npsl2表示相移層在arf光源條件下的折射率，nair空氣表示空氣折射率，λ2表示arf光源波長，*表示相乘。

35、本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

36、本發(fā)明提供的相移光掩模板，通過精準控制相移層的厚度，讓krf光掩模在193m波長下達到與arf光掩模一樣相位反差180度的效果，用krf光掩模取代arf光掩模，在不影響使用表現(xiàn)的情況下，降低光掩模供應(yīng)商生產(chǎn)成本。krf基板價格約為arf基板價格的六分之一，若使krf光掩模取代arf光掩模，基板的變換可使材料成本將下降83％，毛利將提升25-30％。

技術(shù)特征：

1.一種相移光掩模板，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移光掩模板，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移光掩模板，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移光掩模板，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移光掩模板，其特征在于，

6.一種相移光掩模板的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相移光掩模板的制作方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相移光掩模板的制作方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相移光掩模板的制作方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相移光掩模板的制作方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種相移光掩模板及其制作方法。該掩模板包括：基板；相移層，所述相移層形成于所述基板之上；所述相移層包括相移層第一部分和相移層第二部分；所述相移層第一部分的厚度大于所述相移層第二部分的厚度；所述相移層第一部分在KrF光源條件下，相位角為180°。本發(fā)明提供的相移光掩模板，通過精準控制相移層的厚度，讓KrF光掩模在193m波長下達到與ArF光掩模一樣相位反差180度的效果，用KrF光掩模取代ArF光掩模，在不影響使用表現(xiàn)的情況下，降低光掩模供應(yīng)商生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：馮詩謠,顏永安,曾振瑞
受保護的技術(shù)使用者：興華芯（紹興）半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30