掩膜板的制作方法

1.本技术涉及光刻图形技术领域，更具体地，涉及一种掩膜板。


背景技术：

2.光刻(photolithography)是半导体领域制造工艺中的一个重要步骤。光刻是通过对准、曝光和显影等步骤将掩模板(mask)上的图形转移到目标基板上的工艺过程。一个产品一般包括多层功能膜层，需要进行多层光刻工艺才能完成整个产品的制作过程。
3.图1为相关技术中半导体器件的局部设计示意图，为了实现不同导电膜层信号的转换，通常在中间绝缘层j开孔设计，从而完成不同导电膜层信号的连通，即，绝缘层j开孔设计，使导电金属层a和b导通，实现电压信号转换。
4.图2是相关技术在光刻过程中利用掩膜板进行曝光的一种示意图，在绝缘层j朝向掩膜板100’的一侧设置有光阻胶g，在光刻过程中，由于绝缘层j需要开孔面积小，掩膜板100’对应的开口部k’的开口面积小，有效曝光区域小，大部分光能量被浪费，没有得到有效利用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了一种掩膜板，有利于提升光刻过程中光能量的有效利用率，提高曝光效率。
6.本技术所提供一种掩膜板，包括透光区和非透光区，所述掩膜板包括：
7.衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面包括多个异形结构，所述异形结构位于所述非透光区；
8.遮光层，位于所述衬底的所述第二表面远离所述第一表面的一侧，所述遮光层包括多个位于所述透光区的开口部，所述开口部沿第一方向贯穿所述遮光层；
9.其中，沿所述第一方向，所述开口部与所述异形结构不交叠，所述第一方向垂直于所述第二表面所在平面。
10.与现有技术相比，本技术提供的掩膜板，至少实现了如下的有益效果：
11.本技术所提供的掩膜板中，在其衬底的第二表面设置有遮光层，遮光层上的开口部位于透光区；在其衬底的第一表面设置有多个异形结构，且异形结构位于非透光区。其中，掩膜板的第一表面为入光面，在利用本技术的掩膜板进行光刻时，入射的光线从衬底的第一表面的一侧射向掩膜板，由于本技术在掩膜板的第一表面上设置有异形结构，且异形结构与开口部在第一方向不交叠，入射的光线中一部分光线直接射向开口部，从开口部射向掩膜板的第二表面远离第一表面的一侧，另一部分光线将射向异形结构，经异形结构发生折射后进一步射向开口部。如此，增大了从开口部射出的光线的量，有效提升了光刻过程中光能量的有效利用率，进而提高了光刻过程的曝光效率。
12.当然，实施本技术的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
13.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其
优点将会变得清楚。
附图说明
14.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
15.图1为相关技术中半导体器件的局部设计示意图；
16.图2是相关技术在光刻过程中利用掩膜板进行曝光的一种示意图；
17.图3所示为本技术实施例所提供的一种掩膜板的一种俯视图；
18.图4所示为图3中掩膜板的一种aa截面图；
19.图5所示为本技术实施例所提供的一种掩膜板的另一种俯视图；
20.图6所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图；
21.图7所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图；
22.图8所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图；
23.图9所示为凸起部的一种放大结构图；
24.图10所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图；
25.图11所示为凹陷部的一种放大结构图；
26.图12所示为凹陷部的另一种放大结构图；
27.图13所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图；
28.图14所示为本技术中开口部与异形结构的一种相对位置关系图；
29.图15所示为本技术中开口部与异形结构的一种相对位置关系图；
30.图16所示为图15中掩膜板的一种bb截面图。
具体实施方式
31.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
32.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
33.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
34.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
35.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讨论。
36.图3所示为本技术实施例所提供的一种掩膜板的一种俯视图，图4所示为图3中掩膜板的一种aa截面图，请参考图3和图4，本技术提供的一种掩膜板100，包括透光区q0和非透光区q1，掩膜板包括：
37.衬底10，包括相对设置的第一表面11和第二表面12，第一表面11包括多个异形结构30，异形结构30位于非透光区q1；
38.遮光层20，位于衬底10的第二表面12远离第一表面11的一侧，遮光层20包括多个位于透光区q0的开口部k，开口部k沿第一方向d1贯穿遮光层20；
39.其中，沿第一方向d1，开口部k与异形结构30不交叠，第一方向d1垂直于第二表面12所在平面。
40.需要说明的是，图3仅对掩膜板的俯视图进行了示意，并不代表掩膜板上实际所包含的开口部k的数量和尺寸。另外，图3仅以掩膜板上开口部k的形状为方形为例进行说明，在本技术的一些其他实施例中，开口部k的形状还可根据需要设计为其他，例如圆形、椭圆形等等，例如请参考图5，图5所示为本技术实施例所提供的一种掩膜板的另一种俯视图，该实施例以圆形的开口部k为例对本技术的掩膜板进行了示意。
41.继续参考图3至图5，本技术所提供的掩膜板中，在其衬底10的第二表面12设置有遮光层20，遮光层20上的开口部k位于透光区q0；在其衬底10的第一表面11设置有多个异形结构30，且异形结构30位于非透光区q1。其中，掩膜板的第一表面11为入光面，在利用本技术的掩膜板进行光刻时，入射的光线从衬底10的第一表面11的一侧射向掩膜板，由于本技术在掩膜板的第一表面11上设置有异形结构30，且异形结构30与开口部k在第一方向d1不交叠，入射的光线中一部分光线直接射向开口部k，从开口部k射向掩膜板的第二表面12远离第一表面11的一侧；另一部分光线将射向异形结构30，经异形结构30发生折射后进一步射向开口部k。如此，增大了从开口部k射出的光线的量，有效提升了光刻过程中光能量的有效利用率，增加了曝光区域(开口部k对应区域)的光通量，进而提高了光刻过程的曝光效率。
42.此外，本技术对掩膜板的结构进行了改进，无需改变光刻工艺中其它设备的结构即可解决光刻工艺中曝光效率低的问题，提升单位时间设备产能。
43.图6所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图，该实施例示出了在衬底10的第二表面12与遮光层20之间引入透光层40的方案。
44.请参考图6，在本技术的一种可选实施例中，掩膜板还包括透光层40，沿第一方向d1，透光层40位于第二表面12与遮光层20之间，透光层40的折射率大于衬底10的折射率。
45.具体而言，本技术实施例在衬底10的第二表面12与遮光层20之间引入了折射率较大的透光层40，该透光层40的折射率大于衬底10的折射率，当入射光线从衬底10到达透光层40时，相当于从光疏介质到光密介质，折射角将小于入射角，有利于保证经由透光层40射出的光线为垂直光线或近似垂直的光线，垂直或近似垂直的光线通过开口部k射出时，更加有利于提升光线的有效利用率，增加曝光区域的光通量，进而更加有利于提高光刻过程的曝光效率。
46.图7所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图，该实施例示出了在衬底10的第二表面12与遮光层20之间引入两层透光层40的方案。
47.请参考图7，在本技术的一种可选实施例中，透光层40包括第一透光层41和第二透光层42，沿第一方向d1，第一透光层41位于衬底10和第二透光层42之间，第一透光层41的折射率小于第二透光层42的折射率。
48.具体而言，本技术实施例在衬底10的第二表面12和遮光层20之间引入第一透光层41和第二透光层42，其中，第一透光层41相比于第二透光层42更加靠近衬底10，光线射向掩膜板时，首先经过衬底10，然后依次经过第一透光层41和第二透光层42后，通过开口部k射
出。第一透光层41和第二透光层42的折射率均大于衬底10的折射率，且距离衬底10较近的第一透光层41的折射率小于距离衬底10较远的第二透光层42的折射率，光线在从衬底10依次射向第一透光层41和第二透光层42时，衬底10、第一透光层41和第二透光层42的折射率依次增大，相当于在曝光区域增加了具有两种不同折射率的透光层40，有利于确保光线垂直从开口部k射出，如此更加有利于增加曝光区域的光通量，更加有利于提升单位时间的曝光效率。
49.继续参考图7，在本技术的一种可选实施例中，第一透光层41和第二透光层42的材料包括二氧化硅、五氧化二钽中的至少一种。
50.可选地，第一透光层41和第二透光层42可采用化学沉积或者物理溅射的方式形成于衬底10的第二表面12。采用例如像二氧化硅、五氧化二钽中的至少一种材料制作第一透光层41或第二透光层42时，一方面可以满足透光层40的折射率要求，另一方面还可制作的较薄，既能满足掩膜板整体的薄形化需求，又能避免厚度较大的透光层40对透光效率造成影响。
51.可以理解的是，当掩膜板中包括两层或者多层透光层时，不同透光层的材料可选为不同，也可选为相同，当不同透光层的材料相同时，可采用改变不同透光层所对应的材料的致密度的方式来使得不同透光层具有不同的折射率。
52.需要说明的是，图7仅以在衬底10的第二表面12引入两层透光层40的方案，为例确保光线垂直从开口部k射出，还可在衬底10的第二表面12和遮光层20之间引入三层或者更多层的透光层40，例如请参考图8，图8所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图，当引入三层或者更多层的透光层40时，多个透光层40之间的折射率满足：从衬底10指向遮光层20的方向，透光层40的折射率呈逐渐增大的趋势，以保证光线能够从开口部k垂直射出，以提升单位时间的曝光效率。
53.在本技术的一种可选实施例中，请参考图6至图8，透光层40的透过率大于等于98％。
54.具体而言，本技术实施例所提供的掩膜板中，在衬底10和遮光层20之间引入了透光层40，并且将透光层40的透光率设置为大于或者等于98％，可等效于透光层40为几乎完全透光的性质，因此，即使在掩膜板中引入透光层40，也不会对掩膜板的透光性能造成影响，以有效提升曝光区域的光通量。
55.继续参考图4、图6至图8，在本技术的一种可选实施例中，异形结构30包括凸起部31，在第一表面11，凸起部31沿背离第二表面12的方向凸起。
56.具体而言，本技术实施例所提供的掩膜版中，在衬底10基板的第一表面11设置异形结构30，该异形结构30可体现为在衬底10基板的第一表面11上通过刻蚀等工艺形成的微结构，入射光线射向凸起部31时，由于凸起部31的表面并非平面，光线从非平整的表面射入时，相比于从平面射入时的光线走向将发生变化，更多的光线将朝向开口部k的方向射出。如此，相当于将原本浪费的光线进行了有效利用，有效增大了从开口部k射出的光线的量，进而有利于提高光刻过程的曝光效率。
57.需要说明的是，本技术实施例仅以半圆形结构为例对凸起部进行了示意，并不对凸起结构的具体形状进行限定，在本技术的一些其他实施例中，凸起结构还可体现为其他的形状，例如三角形、梯形等等。
58.图9所示为凸起部31的一种放大结构图，图9所示实施例示出了当异形结构30体现为凸起部31时的详细结构。
59.请参考图9，并结合图4、图6至图8，在本技术的一种可选实施例中，凸起部31包括多个锯齿50。锯齿50包括倾斜的表面，垂直的入射光线射向倾斜的表面时，在折射后将能够射向开口部k，从而有利于增大从开口部k射出的光线的量。锯齿50的数量越多，倾斜的表面越多，经由倾斜的表面折射至开口部k的光线将越多。因此，采用多个锯齿50的形式形成凸起部31的方案更加有利于提升曝光区域的光通量，更有利于提高曝光效率。
60.可以理解的是，从异形结构30射向开口部k的光线可能是倾斜的而非垂直于遮光层20所在平面的，因此本技术在衬底10的第一表面11与遮光层20之间引入与衬底10的折射率不同的透光层40时，透光层40的折射率大于衬底10的折射率，因而可以将倾斜的光线置正，使得光线以垂直或者接近垂直于遮光层20所在平面的方向从开口部k射出，进而提升了光线的有效利用率，提高了光刻过程的曝光效率。
61.上述实施例示出了掩膜板上的异形结构30为凸起部31的方案，在本技术的一些其他实施例中，图10所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图，该实施例以异形结构30为凹陷部32为例进行说明。
62.请参考图10，在本技术的一种可选实施例中，异形结构30包括凹陷部32，凹陷部32朝向靠近第二表面12的方向凹陷。
63.具体而言，本技术实施例所提供的掩膜板中，在衬底10基板的第一表面11设置异形结构30，该异形结构30可体现为在衬底10基板的第一表面11上通过刻蚀等工艺形成的微结构，当光线射向凹陷部32时，由于凹陷部32的表面并非表面，光线从非平整的表面射入时，相比于从平面射入时的光线走向将发生变化，更多的光线将朝向开口部k的方向射出。如此，相当于将原本浪费的光线进行了有效利用，有效增大了从开口部k射出的光线的量，进而有利于提高光刻过程的曝光效率。
64.需要说明的是，本技术实施例仅以半圆形结构为例对凹陷部进行了示意，并不对凸起结构的具体形状进行限定，在本技术的一些其他实施例中，凸起结构还可体现为其他的形状，例如三角形、倒梯形等等。
65.图11所示为凹陷部32的一种放大结构图，图11所示实施例分别示出了当异形结构30体现为凹陷部32时的详细结构。
66.请结合图10和图12，在本技术的一种可选实施例中，凹陷部32包括多个锯齿50。锯齿50包括倾斜的表面，垂直入射光线射向倾斜的表面时，在折射后能够射向开口部k，从而有利于增大从开口部k射出的光线量。锯齿50的数量越多，倾斜的表面越多，经由倾斜的表面折射至开口部k的光线将越多。因此，采用多个锯齿50的形式形成凹陷部32的方案更加有利于提升曝光区域的光通量，更有利于提高曝光效率。
67.图12所示为凹陷部32的另一种放大结构图，该实施例示出了垂直光线射向锯齿50状的凹陷部32时的光线走向，当入射光垂直射向掩膜板时，由于凹陷部32包括多个锯齿50结构，锯齿50结构包括倾斜的表面，光线垂直射向倾斜的表面时，经折射后将射向开口部k，因而有利于增大从开口部k射出的光线的量。
68.可以理解的是，从同一凹陷部32射出的光线可以射向同一开口部k，也可射向与该开口部k相邻的两个或者多个开口部k，异形结构30中的非平面结构，将原本浪费的光线折
射至开口部k中，有效提升了射向开口部k中的光线的量，在提升了光能量的有效利用率的同时，大大提升了光刻过程中单位时间的曝光效率。
69.本发明实施例所提供的异形结构除体现为凸起部或凹陷部外，还可体现为锯齿微结构，例如请参考图13，图13所示为图3中掩膜板的另一种aa截面图，该实施例中，异形结构包括锯齿微结构，可选地，锯齿微结构设置在相邻两个开口部之间。垂直的光线射向锯齿微结构时，由于锯齿微结构包括倾斜的表面，光线经倾斜的表面折射后，射向开口部，将原本浪费的光线进行有效利用，提升了射向开口部中的光线的量，因而有利于提升光刻过程中单位时间段曝光效率。
70.图14所示为本技术中开口部k与异形结构30的一种相对位置关系图，该实施例示出了掩膜板中开口部k与异形结构30的俯视结构。
71.请参考图14，在本技术的一种可选实施例中，异形结构30在第二表面12的正投影位于开口部k在第二表面12的正投影的周围。可以理解的是，图14仅以部分开口为例对此部分开口周围的异形结构30进行了示意，并不代表掩膜板上实际所包含的开口部k和异形结构30的数量。
72.具体而言，本技术实施例所提供的掩膜板中，在开口部k的周围设置多个异形结构30，在光刻过程中，从掩膜板的第一表面11即入光面入射的光线中，一部分光线直接射向开口部k，另一部分光线经位于非开口区的异形结构30的折射后再射向开口部k，相比于相关技术中的掩膜板而言，通过异形结构30对原本浪费的光线进行了有效利用，有效提升了射入开口部k的光能量，因而有利于提高单位面积的光通量和曝光效率。
73.可选地，本技术中的异形结构30可以是对衬底10的第一表面11进行微加工而形成的微结构，该微结构例如为凸起结构，也可为凹槽结构，用于光路的折射。表面处理的区域位于需要进行曝光的区域的四周，即位于开口部k的四周，以充分利用四周原本被浪费的光线，提升曝光区域单位面积的光通量。
74.请参考图14和图15，在本技术的一种可选实施例中，异形结构30在第二表面12的正投影的轮廓为圆形、椭圆形、矩形中的至少一种，其中，图15所示为本技术中开口部k与异形结构30的另一种相对位置关系图。
75.图14以异形结构30的俯视结构为圆形为例进行说明，当异形结构30的俯视结构为圆形时，从开口部k的几何中心指向外围的方向，异形结构30的俯视图的面积呈增大趋势。将距离开口部k较远的异形结构30的尺寸设置为较大，如此有利于将距离开口部k较远的光线通过异形结构30折射至开口部k中，以有利于增大射入开口部k的光线的量。当然，在本技术的一些其他实施例中，还可将位于开口部k周围的异形结构30的尺寸设置为相同，以简化制作流程。
76.需要说明的是，本技术并不对异形结构的数量进行限制，相邻两个开口部之间可以仅设置一个异形结构，也可设置多个异形结构。
77.在本技术的一些其他实施例中，异形结构30的俯视结构还可体现为其他形状，例如请参考图15和图16，图16所示为图15中掩膜板的一种bb截面图，该实施例以异形结构30的俯视轮廓为矩形为例进行说明。本实施例中，在同一开口部k上下两侧分别设置有三个异形结构30，可选地，每个异形结构30体现为一个三角形凸起，同样也可看作一个锯齿微结构。在光刻过程中，光线垂直射向掩膜板时，垂直射向开口部k的光线将从开口部k垂直射
出，垂直射向除开口部k之外区域的光线将能够射向异形结构30。由于异形结构30包括倾斜的表面，垂直的光线经异形结构30中倾斜的表面发生折射后，将能够向开口部k的方向发生偏转，使得部分光线射向开口部k中。如此，将原本浪费的光线进行了合理利用，增大了射向开口部k的光通量，进而有利于提升光刻过程的曝光效率。
78.当本技术在开口部的四周均设置异形结构时，仅异形结构折射的光线均有可能射向开口部，因而更加有利于提升光刻过程的曝光效率。
79.综上，本技术提供的掩膜板，至少实现了如下的有益效果：
80.本技术所提供的掩膜板中，在其衬底的第二表面设置有遮光层，遮光层上的开口部位于透光区；在其衬底的第一表面设置有多个异形结构，且异形结构位于非透光区。其中，掩膜板的第一表面为入光面，在利用本技术的掩膜板进行光刻时，入射的光线从衬底的第一表面的一侧射向掩膜板，由于本技术在掩膜板的第一表面上设置有异形结构，且异形结构与开口部在第一方向不交叠，入射的光线中一部分光线直接射向开口部，从开口部射向掩膜板的第二表面远离第一表面的一侧，另一部分光线将射向异形结构，经异形结构发生折射后进一步射向开口部。如此，增大了从开口部射出的光线的量，有效提升了光刻过程中光能量的有效利用率，进而提高了光刻过程的曝光效率。
81.虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。