掩模板及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件制备，特别涉及一种掩模板及其制备方法。

背景技术：

1、掩模板(mask)是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版，主要分为二元掩模(binary mask，bm)和相移掩模(phase shift mask，psm)。如图1所示，bm是由透明基板100和图案化的遮光膜层101组合而成，广泛适用于365nm(i线)至193nm的浸没式光刻。psm是一种利用改变光束相位来提高光刻分辨率的掩模板。如图2所示，在所述透明基板100内设置沟槽t，并调节所述沟槽t的深度，以使得透过相邻透光区域的光束r产生180度(或其奇数倍)的相位差，二者在像面上特定区域内会发生相消干涉，减小光场中暗场的光强，增大明场的光强，以提高对比度，改善光刻分辨率。或者，如图3所示，在透明基板100和图案化的遮光膜层101之间设置相移层102。所述相移层102的透光率有限，则通过调节所述相移层102的厚度可以实现对光束r的相移量和衰减量的调控，从而改善光刻分辨率。以及，在现有工艺中，根据半导体关键尺寸的要求，可以通过增加遮光膜层101、相移层102或减反膜等膜层的厚度和层数，提高掩模板性能。

2、基于此，现有掩模板的制备流程非常繁琐，需要进行多道薄膜沉积、图案化处理、刻蚀以及清洗等工艺。并且，由于各个膜层结构的设置，所述掩模板的表面高低不平，极易出现形貌效应(topography effects)问题，影响掩模板边缘成像。即使是减薄掩模板的厚度，也无法避免掩模板边缘图像失真和图像质量差的问题。因此，亟需一种新的掩模板及其制备方法，来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种掩模板及其制备方法，以解决如何提高掩模板边缘成像质量，如何精简掩模板的制备工艺流程以及如何降低掩模板的制备成本中的至少一个问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种掩模板的制备方法，包括：

3、提供一透明基板；

4、采用激光直写工艺在所述透明基板表面下内部形成若干层图案化改质层，以形成掩模板。

5、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层的过程中，激光聚焦位置位于所述透明基板的表面下内部。

6、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成所述图案化改质层的过程包括：

7、将激光聚焦位置调节至所述透明基板表面下的内部的预设深度区域；

8、采用激光分别照射所述预设深度区域内的若干个目标图案位置，以形成若干个改质结构；其中，所述若干个改质结构在所述预设深度区域内间隔设置，以作为所述图案化改质层。

9、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成至少两层不同深度的所述图案化改质层的过程包括：

10、将所述激光聚焦位置分别调节至所述透明基板表面下的内部的不同深度的至少两个所述预设深度区域；以及，在所述至少两个所述预设深度区域内分别形成若干个所述改质结构，以作为至少两层所述图案化改质层。

11、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，至少两层所述图案化改质层沿激光的入射方向间隔分布，且所述至少两层图案化改质层中的部分所述改质结构在沿激光的入射方向上下相互重叠；

12、其中，形成沿激光的入射方向上下相互重叠的所述改质结构的过程包括：

13、调节所述激光的聚焦位置，以沿所述激光的入射方向的相反方向依次形成所述部分图案化改质层。

14、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，所述激光直写工艺中激光的能量小于或等于激光消熔所述透明基板的阈值，且大于或等于激光消熔所述透明基板的阈值的10％。

15、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层的过程中，调节激光的运行参数，以调节各个所述图案化改质层中各个所述改质结构的尺寸。

16、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，所述预设深度区域与所述透明基板的上表面和/或下表面的间距范围为：10nm～200nm。

17、可选的，在所述的掩模板的制备方法中，所述掩模板的制备方法还包括：

18、沿所述透明基板的周向，采用激光直写工艺在所述透明基板的边缘位置的内部形成至少一圈所述改质结构，以至少遮挡光刻光束。

19、基于同一发明构思，本发明还提供一种掩模板，采用所述的掩模板的制备方法制备而成。

20、综上所述，本发明提供一种掩模板及其制备方法。其中，所述掩模板的制备方法利用激光的可控性及其对材料分子键的破坏性，运用激光直写工艺在透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层。所述若干层图案化改质层具有一定的遮光效果和相移效果，能够替代现有掩模板中的各种功能性膜层，从而大幅度降低了掩模板的制备复杂度和制备成本，提高了掩模板的制备效率。以及，因所述掩模板的制备方法制备出的掩模板的表面无需沉积各类膜层结构，则所述掩模板的表面光滑且平坦，可有效避免现有掩模板易出现的形貌问题，确保所述掩模板的边缘成像清晰，提高光刻分辨率。

技术特征：

1.一种掩模板的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的掩模板的制备方法，其特征在于，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层的过程中，激光聚焦位置位于所述透明基板表面下的内部。

3.根据权利要求1所述的掩模板的制备方法，其特征在于，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成所述图案化改质层的过程包括：

4.根据权利要求3所述的掩模板的制备方法，其特征在于，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成至少两层不同深度的所述图案化改质层的过程包括：

5.根据权利要求4所述的掩模板的制备方法，其特征在于，至少两层所述图案化改质层沿激光的入射方向间隔分布，且所述至少两层图案化改质层中的部分所述改质结构在沿激光的入射方向上下相互重叠；

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的掩模板的制备方法，其特征在于，所述激光直写工艺中激光的能量小于或等于激光消熔所述透明基板的阈值，且大于或等于激光消熔所述透明基板的阈值的10％。

7.根据权利要求3～5中任意一项所述的掩模板的制备方法，其特征在于，采用激光直写工艺在所述透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层的过程中，调节激光的运行参数，以调节各个所述图案化改质层中各个所述改质结构的尺寸。

8.根据权利要求3～5中任意一项所述的掩模板的制备方法，其特征在于，所述预设深度区域与所述透明基板的上表面和/或下表面的间距范围为：10nm～200nm。

9.根据权利要求3～5中任意一项所述的掩模板的制备方法，其特征在于，所述掩模板的制备方法还包括：

10.一种掩模板，其特征在于，采用如权利要求1～9中任意一项所述的掩模板的制备方法制备而成。

技术总结
本发明提供一种掩模板及其制备方法。其中，所述掩模板的制备方法利用激光的可控性及其对材料分子键的破坏性，运用激光直写工艺在透明基板表面下的内部形成若干层图案化改质层。所述若干层图案化改质层具有一定的遮光效果和相移效果，能够替代现有掩模板中的各种功能性膜层，从而大幅度降低了掩模板的制备复杂度，提高了掩模板的制备效率和制备成本。以及，因所述掩模板的制备方法制备出的所述掩模板的表面无需沉积各类膜层结构，则所述掩模板的表面光滑且平坦，可有效避免现有掩模板易出现的形貌问题，确保所述掩模板的边缘成像清晰，提高光刻分辨率。

技术研发人员：季明华,陈雨婷
受保护的技术使用者：上海传芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4