專利名稱：通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制作掩模的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用電子發(fā)射平版印刷(EPL)技術(shù)的微版印刷，該技術(shù)特別適用于制造亞微型尺寸(的微電子元件制造過(guò)程中使用的掩模。特別地，本發(fā)明適用于在半導(dǎo)體材料上蝕刻65nm到45nm的圖案。更特別地，本發(fā)明涉及一種裝置，其用于通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制作掩模，并特別用于監(jiān)測(cè)在整個(gè)基板表面上蝕刻深度的均一性和圖案角部的均一性。
背景技術(shù)：
目前，采用例如在美國(guó)專利US5,501,893中所描述的等離子蝕刻技術(shù)來(lái)進(jìn)行硅基板的顯微機(jī)械加工，其包括通過(guò)蝕刻掩模局部地保護(hù)硅基板，并使以這種方式受到局部保護(hù)的基板交替順序進(jìn)行采用蝕刻氣體的等離子蝕刻步驟和采用鈍化氣體的等離子鈍化步驟。為了制造蝕刻掩模，要將待蝕刻的圖案從透射掩模傳送到基板上。傳送通常受到將基板暴露于穿過(guò)透射掩模的光子輻射的光刻技術(shù)的影響。透射掩模本身可通過(guò)母掩模(master mask)來(lái)制造，這種母掩模借助由計(jì)算機(jī)裝置控制的微小的電子束來(lái)加工，電子束的尺寸小于待獲得的圖案的最小尺寸，電子束掃描電敏樹(shù)脂基板以在其上繪出需要的圖案。這種操作花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)。因此需要采用不同的技術(shù)來(lái)制造透射掩模，特別是考慮到成本的原因。
近年來(lái)，半導(dǎo)體元件小型化和要求的復(fù)雜性日益增加。如當(dāng)前使用的光刻技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到了其行分辨率(line resolution)的極限。逐漸使用了采用較短波長(zhǎng)(例如電子或者離子光束以及X射線)的平板印刷技術(shù)。
當(dāng)將半導(dǎo)體基板暴露于電子束時(shí)采用的掩模通常采取陣列的形式，其中承載待蝕刻圖案的小區(qū)域被所謂格柵區(qū)的較厚的陣列分隔開(kāi)。這些小區(qū)域位于厚度為2μm的數(shù)量級(jí)的薄膜上。例如，這種掩模的例子在美國(guó)專利US6,352,802中有描述。具有與所述小區(qū)域相同大小數(shù)量級(jí)的截面的電子束通過(guò)欲制成微電子元件的基板上的小區(qū)域，將待蝕刻圖案的縮小圖像投射到掩模上。為了得到掩模的正確投影圖像，所必需的是構(gòu)成每個(gè)小區(qū)域的膜厚度一致。
已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用等離子來(lái)蝕刻透射掩模時(shí)，掩模邊緣處的膜比中央的厚度要大。該缺陷導(dǎo)致穿過(guò)掩模的半導(dǎo)體基板暴光的不均一性，這導(dǎo)致基板的不均勻蝕刻，從而導(dǎo)致這些產(chǎn)品被廢棄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種裝置和方法，用于在制備透射掩模過(guò)程中，獲得在電子束微版印刷技術(shù)中使用的透射掩模的整個(gè)區(qū)域上厚度恒定的膜。
本發(fā)明包括一種通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制造掩模的裝置，包括一半導(dǎo)體基板，其中的部分區(qū)域局部地被掩模覆蓋，所述掩模用于保護(hù)至少一個(gè)不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域，并暴露至少一個(gè)包括待蝕刻圖案的區(qū)域；一用于基板的支撐件；以及一產(chǎn)生向著基板的離子流形式的等離子的部件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，還包括用于限定離子的部件，包括沿著待蝕刻圖案區(qū)域和不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域之間的邊界設(shè)置在基板上的導(dǎo)電材料屏柵，所述屏柵采取與呈四邊形形狀的所述待蝕刻圖案區(qū)域的每一側(cè)都平行的垂直板的方式。
為提高效力，屏柵與所述待蝕刻圖案區(qū)域的邊界保持恒定距離。屏柵設(shè)置為與所述邊界的外側(cè)的水平距離恒定，從而使其不遮蓋圖案的任何部分。因而屏柵被垂直設(shè)置于基板的上方，與不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域相一致。屏柵優(yōu)選與基板的垂直距離恒定，從而在屏柵和基板之間留有間隙。所述恒定的距離優(yōu)選小于10mm。屏柵高度優(yōu)選為5mm到20mm。
有利地，基板包括多個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域包括由不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域彼此間隔的待蝕刻圖案。以這種方式，可快速、低成本地生產(chǎn)大量的圖案。如果基板包括多個(gè)待蝕刻的圖案，每個(gè)待蝕刻的區(qū)域由其自身的屏柵環(huán)繞。
如果四邊形的角部到另一待蝕刻圖案區(qū)域的距離小于或等于屏柵和該待蝕刻圖案區(qū)域的邊界之間的恒定距離，為了避免邊緣效應(yīng)，屏柵優(yōu)選在所述角部處中斷。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如果四邊形的角部到導(dǎo)電材料部分的距離小于或等于屏柵和該待蝕刻圖案區(qū)域的邊界之間的恒定距離，為了避免邊緣效應(yīng)，屏柵優(yōu)選在所述角部處中斷。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，可將等離子輻射限定在除承載圖案的掩模區(qū)域之外的相應(yīng)區(qū)域，從而保證了垂直蝕刻速度在整個(gè)基板區(qū)域上一致，例如3μm/min±6％。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下列本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述并結(jié)合附圖來(lái)顯示，這些實(shí)施例僅僅作為解釋性和非限制性的例子。


圖1是表示將半導(dǎo)體基板暴露于穿過(guò)透射掩模的電子束的視圖。
圖2是接收電子束的透射掩模的透視圖。
圖3是本發(fā)明的裝置的視圖。
圖4是本發(fā)明的裝置的透視圖。
圖5是在沿著圖3中的線A-A截取的截面上的視圖。
具體實(shí)施方案圖1是顯示了暴露于穿過(guò)透射掩模3的電子束2的半導(dǎo)體基板的晶片1的視圖。掩模3包括升起部分4，其將承載待蝕刻圖案的薄膜6分成小的區(qū)域5。當(dāng)在基板上復(fù)制時(shí)，掩模承載的圖案的尺寸大約除以4。
圖2是掩模3的透視圖。其包括例如深度p為725μm的升起部分4。承載待蝕刻圖案的小區(qū)域5為正方形區(qū)域，例如其邊長(zhǎng)可為1.13mm。區(qū)域5還可包括直徑例如為120nm的孔。膜6的厚度例如為2μm。電子束2照射到掩模3上。電子束2穿過(guò)區(qū)域5來(lái)復(fù)制基板上承載的圖案。
圖3是本發(fā)明的用于通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板31進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制造掩模的裝置30的視圖。形成的掩模在基板31上蝕刻的圖案為兩個(gè)矩形區(qū)域31a和31b的形式，例如，其周圍被沒(méi)有被蝕刻的區(qū)域31c環(huán)繞。例如，區(qū)域31a和31b的長(zhǎng)度為132.57mm，寬度為54.43mm，并承載一陣列圖案。
在圖3到5中顯示的裝置30包括一個(gè)用于保持基板31的系統(tǒng)32，在其上固定有用于限定離子的部件上，例如形成屏柵、框住并隔開(kāi)并列圖案區(qū)域31a和31b的五個(gè)板33a、33b、33c、33d、33e。
屏柵為金屬的，優(yōu)選為鋁，并且其由板33a-33e構(gòu)成，這些板被設(shè)置或與在圖案區(qū)域31a、31b和未蝕刻區(qū)域31c之間的邊界34相距一小的恒定距離dh，(例如3mm到6mm)。因此，板33a、33e位于未蝕刻區(qū)域31c的上方，距離為dv(例如可從3mm到6mm)。
使板33a-33e如此固定在用于保持基板31的，即，使每個(gè)板與基板31之間留有間隔。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制造掩模的裝置，所述裝置包括半導(dǎo)體基板，其部分區(qū)域局部地被掩模覆蓋，所述掩模用于保護(hù)至少一個(gè)不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域，并暴露至少一個(gè)包括待蝕刻圖案的區(qū)域；用于所述基板的支撐件；用于產(chǎn)生朝向所述基板的離子流形式的等離子的部件；用于限定所述離子的部件，包括一沿著在待蝕刻圖案區(qū)域和不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域之間的邊界設(shè)置在所述基板上的導(dǎo)電材料屏柵，所述屏柵為與呈四邊形形狀的所述待蝕刻圖案區(qū)域的每一側(cè)都平行的垂直板的形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述屏柵與待蝕刻圖案區(qū)域的邊界的距離恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述屏柵與所述待蝕刻圖案區(qū)域的邊界的外側(cè)的水平距離恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述屏柵與所述基板的垂直距離恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述恒定距離小于10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述屏柵的高度為5mm到10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基板包括多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域包括由不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域彼此間隔開(kāi)的待蝕刻圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，如果所述四邊形的角部距另一待蝕刻圖案區(qū)域的距離小于或等于所述恒定距離，所述屏柵在該角部處中斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，如果所述四邊形的角部距導(dǎo)電材料部分的距離小于或等于所述恒定距離，所述屏柵在該角部處中斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述屏柵為金屬的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述屏柵為鋁的。
全文摘要
一種通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行等離子蝕刻來(lái)制作掩模的裝置，包括半導(dǎo)體基板，其部分區(qū)域局部地被掩模覆蓋，所述掩模用于保護(hù)至少一個(gè)不應(yīng)被蝕刻的區(qū)域，并暴露至少一個(gè)包括待蝕刻圖案的區(qū)域；一用于基板的支撐件；以及一個(gè)用于產(chǎn)生向著基板的離子流形式的等離子的部件。根據(jù)本發(fā)明，該裝置還包括用于限制離子的部件，其包括一沿著待蝕刻圖案區(qū)域和不被蝕刻的區(qū)域之間的邊界設(shè)置在基板上的導(dǎo)電材料屏柵。
文檔編號(hào)H01L21/308GK1801462SQ20061000030
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月3日
發(fā)明者米歇爾·皮埃什, 馬夏爾·沙布洛 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司