光掩膜版及其制作方法与流程

1.本技术涉及光掩膜版领域，尤其涉及一种能防止“灰霾”缺陷产生的光掩膜版及其制作方法。


背景技术：

2.光刻工艺是集成电路制造工艺中不可或缺的重要技术。光刻工艺通常包括步骤：先在晶圆表面涂布光刻胶等感光材料，在光刻胶材料干燥后，通过曝光机将光掩模版上的掩模图形以特定光源曝在所述的光刻胶感光材料上，随后，再以显影剂将光刻胶感光材料显影，在晶圆表面形成光刻胶图形，所述光刻胶图形在后续进行离子注入工艺或刻蚀工艺时作为掩膜图形。
3.现有的光罩防护膜结构一般包括：透明基板；位于所述透明基板的表面上形成若干分立的遮蔽图形(或掩膜图形)；位于所述透明基板表面上的环形框架，所述环形框架包围所述遮蔽图形；位于所述环形框架顶部表面的保护膜，所述保护膜和环形框架用于密封所述光掩膜版。
4.但是现有的光掩膜版在使用的过程中，光掩模版上会形成异物状生长缺陷，这些生长缺陷也称为“灰霾”，影响了曝光的精度和准确性。


技术实现要素：

5.本技术一些实施例提供了一种光掩膜版的制作方法，包括：
6.提供透明基板，所述透明基板包括中间区域和环绕所述中间区域的边缘区域；
7.在所述透明基板的中间区域表面上形成若干分立的遮蔽图形；
8.在所述遮蔽图形的顶部表面上形成气凝胶层；
9.提供环形框架，将所述环形框架粘附在所述透明基板的边缘区域表面，所述环形框架包围所述遮蔽图形和气凝胶层；
10.在所述环形框架的顶部表面形成封闭环形框架内部空间的保护膜。
11.在一些实施例中，所述气凝胶层的顶部的尺寸与底部的尺寸一致，或者顶部的尺寸小于底部的尺寸。
12.在一些实施例中，所述气凝胶层的顶部呈上凸的弧形。
13.在一些实施例中，所述气凝胶为硅系气凝胶或碳系气凝胶。
14.在一些实施例中，所述气凝胶层的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度。
15.在一些实施例中，所述硅系气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
16.在一些实施例中，所述二氧化硅气凝胶的折射率《1.01，透光率》＝80％，孔径粒径为1～50nm，密度＜3kg/m3。
17.在一些实施例中，所述气凝胶层的形成工艺包括溶胶凝胶法、溶剂沉积法或化学气相沉积法。
18.在一些实施例中，采用溶胶凝胶法形成所述气凝胶层的过程包括：提供反应槽，所述反应槽中通入有溶胶凝胶法所需要的前驱体；将形成有遮蔽层的透明基板倒装在所述反应槽上方，使得所述遮蔽层的顶部表面与所述前驱体接触；进行溶胶凝胶反应过程，在所述遮蔽层的顶部表面形成初始气凝胶，且在进行所述溶胶凝胶反应过程中在所述遮蔽层的施加电流；将形成有所述初始气凝胶的透明基板从所述反应槽上移出，对所述初始气凝胶进行改性和干燥处理，形成气凝胶。
19.在一些实施例中，所述气凝胶层用于吸附铵根离子和硫酸根离子以及污染颗粒，防止光掩膜版的中间区域表面以及遮蔽图形的表面产生“灰霾”缺陷。
20.在一些实施例中，所述环形框架通过粘附层粘附在所述透明基板的边缘区域。
21.本技术一些实施例还提供了一种光掩膜版，包括：
22.透明基板，所述透明基板包括中间区域和环绕所述中间区域的边缘区域；
23.位于所述透明基板的中间区域表面上的若干分立的遮蔽图形；
24.位于所述遮蔽图形的顶部表面上的气凝胶层
25.粘附在所述透明基板的边缘区域表面上的环形框架，所述环形框架包围所述遮蔽图形和所述气凝胶层；
26.位于所述环形框架的顶部表面封闭所述环形框架内部空间的保护膜。
27.在一些实施例中，所述气凝胶层的顶部的尺寸与底部的尺寸一致，或者顶部的尺寸小于底部的尺寸。
28.在一些实施例中，所述气凝胶层的顶部呈上凸的弧形。
29.在一些实施例中，所述气凝胶为硅系气凝胶或碳系气凝胶。
30.在一些实施例中，所述气凝胶层的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度。
31.在一些实施例中，所述硅系气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
32.在一些实施例中，所述二氧化硅气凝胶的折射率《1.01，透光率》＝80％，孔径粒径为1～50nm，密度＜3kg/m3。
33.在一些实施例中，所述气凝胶层用于吸附铵根离子和硫酸根离子以及污染颗粒，防止光掩膜版的中间区域表面以及遮蔽图形的表面产生“灰霾”缺陷。
34.在一些实施例中，位于所述环形框架和所述透明基板的边缘区域表面之间的粘附层。
35.本技术前述一些实施例中的光掩膜版的形成方法，提供透明基板，所述透明基板包括中间区域和环绕所述中间区域的边缘区域；在所述透明基板的中间区域表面上形成若干分立的遮蔽图形；在所述遮蔽图形的顶部表面上形成气凝胶层；提供环形框架，将所述环形框架粘附在所述透明基板的边缘区域表面，所述环形框架包围所述遮蔽图形和气凝胶层；在所述环形框架的顶部表面形成封闭环形框架内部空间的保护膜。由于形成的气凝胶层是位于遮蔽图形的顶部表面上，因而不会对曝光过程中的曝光光线产生影响或者影响较小，并且形成的所述气凝胶层具有高的孔隙率和高吸附性的特性，因而使得形成的气凝胶层能将外界通过光掩模版的保护膜连接处的孔隙进入的铵根离子、硫酸根离子和污染颗粒(particle)会被气凝胶吸附，并且能将保护膜(面向透明基板一侧)吸附的污染颗粒(particle)、金属边框因环境产生的污染颗粒(particle)、黏贴剂因长时间紫外光照射导
致脆化产生的污染颗粒(particle)吸附，并且还能光掩膜版制作过程中残留的化学品(s、n、铵离子和硫离子等)能被气凝胶吸附，从而防止在光掩模版的使用过程中，在所述遮蔽图形的表面、光掩膜版的中间区域21表面和/或相移层的表面形成“灰霾”缺陷，提高了曝光的精度和准确性。
36.在一实施例中，所述气凝胶层的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度，在该特定参数下，所述气凝胶层能更好的吸附铵根离子、硫酸根离子和相应的污染颗粒(particle)，同时对曝光光线的影响最小。
附图说明
37.图1-图7为本技术一些实施例中光掩膜版制作过程的结构示意图；
38.图8为本技术一些实施例中二氧化硅气凝胶形成过程的示意图。
具体实施方式
39.现有的光掩膜版在使用的过程中，光掩模版上会形成异物状生长缺陷，这些生长缺陷也称为“灰霾”，影响了曝光的精度和准确性。
40.研究发现，在光掩膜版的使用过程中，曝光光源产生的高能光子会使光掩模版上形成异物状生长缺陷(位于透明基板和/或遮蔽图形表面)，这些生长缺陷也称为“灰霾”缺陷。
41.进一步研究发现，“灰霾”缺陷的材料包括硫酸铵晶体，“灰霾”缺陷的产生包括几个原因：1)，在光掩膜版的使用过程中，外界环境中的铵根、硫酸根离子会通过保护膜连接处的孔隙进入内部空气中，在曝光光源产生的高能光子的激发下产生反应，最后附着在光掩模版上形成“灰霾”(硫酸铵晶体)。2)，在光掩膜版的使用过程中，保护膜(面向透明基板一侧)吸附的污染颗粒(particle)、金属边框因环境产生的污染颗粒(particle)、黏贴剂因长时间紫外光照射导致脆化产生的污染颗粒(particle)会进入保护膜内部的空气中，最终附着在遮蔽图形或透明基板或半色调相移膜上，产生附着缺陷。3)，现有技术在制作光掩膜版时，工艺中会使用多种化学药品，部分化合物残留在光掩膜版中，这些化合物包含铵离子和硫离子，他们在曝光光源产生的高能光子的激发下，发生反应会生成“灰霾”(硫酸铵晶体)。
42.为此，本技术提供了一种光掩膜版及其制作方法，能防止光掩膜版在使用过程中产生“灰霾”缺陷。
43.下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在详述本技术实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
44.本技术一些实施例首先提供了一种光掩膜版的制作方法，下面结合附图对光掩膜版制作过程进行详细的描述。
45.参考图1，提供透明基板201，所述透明基板201包括中间区域21和环绕所述中间区域21的边缘区域22；在所述透明基板201的中间区域21表面上形成若干分立的遮蔽图形202。
46.所述透明基板201作为光掩模版的载体，所述透明基板201的材质为透光的材质，
所述透明基板201的透光率大于90％。在一些实施例中所述透明基板201的材料可以为石英玻璃或苏打玻璃。在其他一些实施例中，所述透明基板201的材料还可以为熔融硅石(fused silica)、氟化钙、氮化硅、氧化钛合金、蓝宝石。
47.所述透明基板201包括中间区域21和环绕所述中间区域21的边缘区域22，所述中间区域21可以呈方形或圆形或其他合适的形状，所述边缘区域22呈环形，环绕所述中间区域21。所述中间区域21上用于形成遮蔽图形(或掩膜推行)202，所述中间区域21上还可以用于形成相移层，所述边缘区域22上后续用于形成环形框架。
48.所述遮蔽图形202的材料为不透光材料，所述遮蔽图形202可以为单层或多层堆叠结构(比如两层或两层以上的堆叠结构)。在一些实施例中，所述遮蔽图形202的材料可以为镍、铝、钌、钼、钛或钽中的一种或几种。在其他一些实施例中，所述遮蔽图形202的材料还可以为镍、铝、钌、钼、钛、钽、氧化铬、氧化铁、氧化铌、氮化铬、三氧化钼、氮化钼、氧化铬、氮化钛、氮化锆、氧化钛、氮化钽、氧化钽、二氧化硅、氮化铌、氮化硅、中性氧化铝、氧化铝中的一种或几种。
49.在一些实施例中，所述遮蔽图形202的形成过程可以包括：在所述透明基板201表面上通过溅射或沉积工艺形成遮蔽材料层(图中未示出)；在所述遮蔽材料层表面上形成图形化的掩膜层(比如图形化的光刻胶层)(图中未示出)，所述图形化的掩膜层暴露出所述遮蔽材料层需要被刻蚀的区域；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀去除所述暴露的遮蔽材料层，所述透明基板201表面剩余的遮蔽材料层作为遮蔽图形202。
50.在其他实施例中，在形成遮蔽图形202之前，在所述透明基板201的中间区域21表面上还可以形成相移层(图中未示出)，所述相移层用于改变入射至基板内的曝光光线的相位，以提高曝光时的分辨率。所述相移层的材料为mosi或mosion。
51.参考图2-图5，在所述遮蔽图形202的顶部表面上形成气凝胶层205。
52.由于形成的气凝胶层205是位于遮蔽图形202的顶部表面上，因而不会对曝光过程中的曝光光线产生影响或者影响较小，并且形成的所述气凝胶层205具有高的孔隙率和高吸附性的特性，因而使得形成的气凝胶层205能将外界通过光掩模版的保护膜连接处的孔隙进入的铵根离子、硫酸根离子和污染颗粒(particle)会被气凝胶吸附，并且能将保护膜(面向透明基板一侧)吸附的污染颗粒(particle)、金属边框因环境产生的污染颗粒(particle)、黏贴剂因长时间紫外光照射导致脆化产生的污染颗粒(particle)吸附，并且还能光掩膜版制作过程中残留的化学品(s、n、铵离子和硫离子等)能被气凝胶吸附，从而防止在光掩模版的使用过程中，在所述遮蔽图形202的表面、光掩膜版201的中间区域21表面和/或相移层的表面形成“灰霾”缺陷，提高了曝光的精度和准确性。
53.在一实施例中，所述气凝胶层205的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度，在该特定参数下，所述气凝胶层205能更好的吸附铵根离子、硫酸根离子和相应的污染颗粒(particle)，同时对曝光光线的影响最小。
54.所述气凝胶层205的顶部的尺寸与底部的尺寸一致，或者顶部的尺寸小于底部的尺寸。本实施例中，所述气凝胶层205的顶部的尺寸小于所述底部的尺寸，以进一步减小对曝光光线的影响。在一具体的实施例中，所述气凝胶层205的尺寸从顶部向底部逐渐减小，在另一具体实施例中，所述气凝胶层205顶部呈上凸的弧形，可以为圆弧或椭圆弧，这样使得气凝胶层205的表面积可以增大，从而增强了气凝胶层205的吸附性能。在其他一些实施
例中，所述气凝胶层205顶部和/或侧壁表面可以凹凸不平，这样也可以增大气凝胶层205的表面积，从而增强了气凝胶层205的吸附性能。
55.所述气凝胶为硅系气凝胶或碳系气凝胶。在一实施例中，所述硅系气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
56.在一些实施例中，所述二氧化硅气凝胶的折射率《1.01，透光率》＝80％，孔径粒径为1～50nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层205采用二氧化硅气凝胶时，其折射率较小，透光率较高，这样对曝光光线的影响会更小，同时能保证较高的吸附铵根离子、硫酸根离子和相应的污染颗粒(particle)性能。
57.所述气凝胶层205的形成工艺包括溶胶凝胶法、溶剂沉积法或化学气相沉积法。
58.其中溶胶凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液相下降这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构或纳米结构的气凝胶。
59.在一些实施例中，采用溶胶凝胶法形成所述气凝胶层205的过程包括：参考图2，提供反应槽101，所述反应槽101中通入有溶胶凝胶法所需要的前驱体102，比如形成二氧化硅气凝胶材料的气凝胶层205时，所述前驱体102包括硅源、乙醇和水，所述硅源包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、硅溶胶或水玻璃；参考图3，将形成有遮蔽层202的透明基板201倒装在所述反应槽101上方，使得所述遮蔽层202的顶部表面与所述前驱体102接触；继续参考图3，进行溶胶凝胶反应过程，在所述遮蔽层202的顶部表面形成初始气凝胶208，比如形成二氧化硅气凝胶材料的气凝胶层205时，所述初始气凝胶208为sio2醇凝胶，且在进行所述溶胶凝胶反应过程中在所述遮蔽层的施加电流，所述施加的电流为弱电流(小于50毫安)，以增大遮蔽层202顶部表面对前驱体的吸附能力；参考图4和图5，将形成有所述初始气凝胶208的透明基板210从所述反应槽101上移出，对所述初始气凝胶208进行改性和干燥处理，形成气凝胶205(参考图5)。
60.在一些实施例中，参考图8，采用溶胶凝胶法且硅源采用正硅酸乙酯形成二氧化硅气凝胶材料的气凝胶层202的具体过程可以包括：将teos(正硅酸乙酯)、etoh(乙醇)和h2o(水)混合；加入酸调节ph值，混匀搅拌并密封恒温形成sio2醇凝胶；经过老化和表面改性后，形成改性后的醇凝胶；经过溶剂置换和常压干燥，形成sio2气凝胶。
61.在其他实施例中，可以直接在所述环形框架204中形成覆盖所述遮蔽层202和透明基板201的中间区域21表面气凝胶材料层，然后去除所述遮蔽层202周围的气凝胶材料层，保留遮蔽层202顶部表面的气凝胶材料层作为气凝胶层205。
62.本实施例中，所述形成的气凝胶层205的顶部表面低于后续形成的环形框架204(参考图7)的顶部表面。在其他一些实施例中，所述气凝胶层205的顶部表面与后续形成的环形框架204的顶部表面齐平，所述气凝胶层205还可以用于支撑后续形成的保护膜。
63.参考图6，提供环形框架204，将所述环形框架204粘附在所述透明基板201的边缘区域22表面，所述环形框架204包围所述遮蔽图形。
64.所述环形框架204用于支撑后续形成的保护膜，通过所述环形框架204与和后续形成的保护膜可以将光掩膜版201上的遮蔽图形202和光掩膜版201的中间区域表面与外部环境隔离，防止外部环境的污染。
65.所述环形框架202呈中空的环形，所述环形框架202的材料为具有一定机械强度的材料。在一些实施例中，所述环形框架202的材料为铝。在其他一些实施例中，所述环形框架202的材料可以为铝合金、陶瓷、碳钢或其他合适的金属材料或非金属材料。
66.在一些实施例中，所述环形框架204通过粘附层203粘附在所述透明基板的边缘区域。
67.所述粘附层203的材料为有机粘合剂，在一些实施例中，所述有机粘合剂为橡胶粘合剂、聚氨酯粘合剂、丙烯酸粘合剂、sebs(苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯)粘合剂、seps(苯乙烯乙烯丙烯苯乙烯)粘合剂或硅氧烷粘合剂。
68.接着参考图7，在所述环形框架204的顶部表面形成封闭环形框架204内部空间的保护膜206。
69.本实施例中，所述气凝胶层205的顶部表面与所述环形框架204的顶部表面齐平，所述保护膜206的边缘部分位于所述环形框架204的顶部表面，所述保护膜206的中间部分位于所述气凝胶层205的顶部表面上。在其他实施例中，当所述气凝胶层205的顶部表面低于所述环形框架204的顶部表面时，所述保护膜206的边缘部分位于所述环形框架204的顶部表面，所述保护膜206的中间部分悬空在所述气凝胶层205的顶部表面上。
70.所述保护膜206的材料为透光材料。
71.本发明一些实施例还提供了一种光掩膜版，参考图7，包括：
72.透明基板201，所述透明基板201包括中间区域21和环绕所述中间区域21的边缘区域22；
73.位于所述透明基板201的中间区域21表面上的若干分立的遮蔽图形202；
74.位于所述遮蔽图形202顶部表面的气凝胶层205；
75.粘附在所述透明基板201的边缘区域22表面上的环形框架204，所述环形框架204包围所述遮蔽图形202和所述气凝胶层205；
76.位于所述环形框架204的顶部表面封闭所述环形框架内部空间的保护膜206。
77.本技术的光掩膜版中由于气凝胶层205是位于遮蔽图形202的顶部表面上，因而不会对曝光过程中的曝光光线产生影响或者影响较小，并且形成的所述气凝胶层205具有高的孔隙率和高吸附性的特性，因而使得形成的气凝胶层205能将外界通过光掩模版的保护膜连接处的孔隙进入的铵根离子、硫酸根离子和污染颗粒(particle)会被气凝胶吸附，并且能将保护膜(面向透明基板一侧)吸附的污染颗粒(particle)、金属边框因环境产生的污染颗粒(particle)、黏贴剂因长时间紫外光照射导致脆化产生的污染颗粒(particle)吸附，并且还能光掩膜版制作过程中残留的化学品(s、n、铵离子和硫离子等)能被气凝胶吸附，从而防止在光掩模版的使用过程中，在所述遮蔽图形202的表面、光掩膜版201的中间区域21表面和/或相移层的表面形成“灰霾”缺陷，提高了曝光的精度和准确性。
78.在一实施例中，所述气凝胶层205的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度，在该特定参数下，所述气凝胶层205能更好的吸附铵根离子、硫酸根离子和相应的污染颗粒(particle)，同时对曝光光线的影响最小。
79.在一些实施例中，所述气凝胶层205的顶部的尺寸与底部的尺寸一致，或者顶部的尺寸小于底部的尺寸。在一具体的实施例中，所述气凝胶层205的顶部呈上凸的弧形。
80.在一些实施例中，所述气凝胶205为硅系气凝胶或碳系气凝胶。
81.在一些实施例中，所述气凝胶层205的孔径粒径为1～100nm，密度＜3kg/m3，气凝胶层高度小于或等于所述环形框架高度。
82.在一些实施例中，所述硅系气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
83.在一些实施例中，所述二氧化硅气凝胶的折射率《1.01，透光率》＝80％，孔径粒径为1～50nm，密度＜3kg/m3。
84.在一些实施例中，还包括，位于所述环形框架204和所述透明基板201的边缘区域22表面之间的粘附层201。
85.在一些实施例中，采用本技术的光掩膜版进行曝光时的曝光光线的波长为193nm-436nm。
86.需要说明的是，本技术光掩膜版的一些实施例中与前述光掩膜版形成方法的一些实施例中相同或相似部分的限定或描述在此不再赘述，具体请参考前述光掩膜版形成方法的一些实施例中相应部分的限定或描述。
87.本技术虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本技术，任何本领域技术人员在不脱离本技术的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本技术技术方案的保护范围。