CN111367142A - 一种包含不同透光性的新型光学掩膜版 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：a、选取基板；b、在玻璃基板表面镀铬金属膜层；c、铬膜上涂覆光刻胶；d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶；e、浸泡刻蚀液；f、去除剩余光刻胶；g、在玻璃基板上镀上部分透光薄膜；h、在部分透光薄膜上均匀涂覆光刻胶；i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶；j、浸泡刻蚀液或干法蚀刻；k、去除剩余光刻胶，形成新型光学掩膜版；本申请提供了一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，可针对实际需要，一次光刻做出不同高度台阶的光刻胶图形，减少光刻步骤，满足光刻掩膜要求，可在实际的工业生产中被进一步推广。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种包含不同透光性的新型光学掩膜版。
背景技术
光刻是平面型晶体管和集成电路生产中的一个主要工艺。光刻技术是指在光照作用下，借助光刻胶将光刻板上的图形转移到基片上的技术。光学掩模版在薄膜、塑料或玻璃基体材料上制作各种功能图形并精确定位，以便用于光刻胶涂层选择性曝光的一种结构。掩膜版应用十分广泛，在涉及光刻工艺的领域都需要使用掩膜版，如IC（IntegratedCircuit，集成电路）、FPD（Flat Panel Display，平板显示器）、PCB（Printed CircuitBoards，印刷电路板）、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统）等。
常规的光学掩膜版由有透光和不透光区域组成精确的设计图形，在实际使光刻用中，不透光区域阻止光通过对光刻胶曝光，而透光区域允许光透过对光刻胶进行曝光，经过显影后，经过曝光区域光刻胶去除（或保留），而未曝光区域光刻胶保留（或去除），最终在基板上形成设定的图形。
在光刻实际使用过程中，许多制程中需要光刻胶形成多台阶形貌的效果，用常规的光学掩膜版进行光刻时，必须通过多次曝光才能形成台阶形貌，制备流程较为繁琐。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，通过不同透光性的新型光学掩膜版的应用，只需一次曝光即可于基板上形成台阶形貌，简化了制备流程。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
优选地，步骤a中所述基板厚度为0.1mm-10mm。
优选地，步骤a中所述基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
优选地，步骤g中所述部分透光薄膜为金属镀层或氧化物镀层；所述金属镀层为铬镀层，金镀层、钛镀层中的任意一种；所述氧化物镀层为氧化硅镀层，氧化钛镀层、氟化镁镀层中的任意一种。
优选地，步骤g中所述部分透光薄膜的厚度为0.1nm-10um。
优选地，将上述包含不同透光性的新型光学掩膜版应用于基板表面台阶形貌的制备，其制备工艺包括以下步骤：
A曝光：将包含不同透光性图形的光学掩膜版置于均匀涂覆有光刻胶的基板之上，紫外光线从上而下进行照射，全透光区域下方的光刻胶全部曝光，发生反应，部分透光区域下方的光刻胶不完全曝光，一定厚度的光刻胶发生反应，不透光区域下方的光刻胶未曝光，不发生反应；
B显影：将曝光反应后带有光刻胶的基板放入显影液中进行浸泡蚀刻，完全曝光区域光刻胶被去除干净，部分曝光区域光刻胶保留一定厚度，未曝光区域光刻胶全部保留，从而在基板上形成带有设计图形的不同台阶高度的光刻胶图案。
C刻蚀：对带有不同台阶高度光刻胶图案的基板进行精确的干法刻蚀或等离子体蚀刻，基板上未有光刻胶的区域被刻蚀设定的深度，保留有一定厚度光刻胶的区域被刻蚀设定的较浅的深度，有光刻胶保护的区域未被刻蚀。
D去胶：去除掉剩余的光刻胶，得到最终带有不同刻蚀深度的台阶形貌。
有益效果：
（1）本发明提供了一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，可针对实际需要，一次光刻做出不同高度台阶的光刻胶图形，减少光刻步骤，满足光刻掩膜要求，可在实际的工业生产中被进一步推广。
（2）本发明可通过实际需求在光学掩膜版上的不同区域覆盖部分透光薄膜，通过对部分透光薄膜材质与厚度的设计，以实现部分透光膜光线透过率的调节，对光刻胶的保留率进行控制，进而实现基板表面台阶大小和高度的调节。
附图说明
图1为包含不同透光性的新型光学掩膜版的制造工艺流程图；
图2为应用本发明制备的新型光学掩膜版制备基板表面台阶形貌的工艺流程图；
图3为应用常规光学掩膜版制备基板表面台阶形貌的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
步骤a中基板厚度为0.1mm-10mm。
步骤a中基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
步骤g中部分透光薄膜为金镀层。
步骤g中部分透光薄膜的厚度为10um。
将上述包含不同透光性的新型光学掩膜版应用于基板表面台阶形貌的制备，其制备工艺包括以下步骤：
A曝光：将包含不同透光性图形的光学掩膜版置于均匀涂覆有光刻胶的基板之上，紫外光线从上而下进行照射，全透光区域下方的光刻胶全部曝光，发生反应，部分透光区域下方的光刻胶不完全曝光，一定厚度的光刻胶发生反应，不透光区域下方的光刻胶未曝光，不发生反应；
B显影：将曝光反应后带有光刻胶的基板放入显影液中进行浸泡蚀刻，完全曝光区域光刻胶被去除干净，部分曝光区域光刻胶保留一定厚度，未曝光区域光刻胶全部保留，从而在基板上形成带有设计图形的不同台阶高度的光刻胶图案。
C刻蚀：对带有不同台阶高度光刻胶图案的基板进行精确的干法刻蚀或等离子体蚀刻，基板上未有光刻胶的区域被刻蚀设定的深度，保留有一定厚度光刻胶的区域被刻蚀设定的较浅的深度，有光刻胶保护的区域未被刻蚀。
D去胶：去除掉剩余的光刻胶，得到最终带有不同刻蚀深度的台阶形貌。
上述包含不同透光性图形的光学掩膜版，其部分透光区域的光线透过率为20%。
使用上述包含不同透光性图形的光学掩膜版进行基板表面台阶形貌的制备，其不同区域各阶段的光刻胶厚度及各区域基板台阶深度的检测数据如下：
| 厚度 区域 | 光刻胶初始厚度/um | 曝光、显影处理后光刻胶厚度/um | 刻蚀、去胶后基板表面台阶深度/um |
| 完全透光区域 | 5 | 0 | 1 |
| 部分透光区域 | 5 | 2 | 0.5 |
| 不透光区域 | 5 | 5 | 0 |
实施例2：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
步骤a中基板厚度为0.1mm-10mm。
步骤a中基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
步骤g中部分透光薄膜为钛镀层。
步骤g中部分透光薄膜的厚度为6um。
将上述新型光学掩膜版用于制备基板表面台阶形貌的制备工艺同实施例1。
上述包含不同透光性图形的光学掩膜版，其部分透光区域的光线透过率为40%。
使用上述包含不同透光性图形的光学掩膜版进行基板表面台阶形貌的制备，其不同区域各阶段的光刻胶厚度及各区域基板台阶深度的检测数据如下：
| 厚度 区域 | 光刻胶初始厚度/um | 曝光、显影处理后光刻胶厚度/um | 刻蚀、去胶后基板表面台阶深度/um |
| 完全透光区域 | 5 | 0 | 1 |
| 部分透光区域 | 5 | 1.5 | 0.4 |
| 不透光区域 | 5 | 5 | 0 |
实施例3：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
步骤a中基板厚度为0.1mm-10mm。
步骤a中基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
步骤g中部分透光薄膜为氧化硅镀层。
步骤g中部分透光薄膜的厚度为4um。
将上述新型光学掩膜版用于制备基板表面台阶形貌的制备工艺同实施例1。
上述包含不同透光性图形的光学掩膜版，其部分透光区域的光线透过率为60%。
使用上述包含不同透光性图形的光学掩膜版进行基板表面台阶形貌的制备，其不同区域各阶段的光刻胶厚度及各区域基板台阶深度的检测数据如下：
| 厚度 区域 | 光刻胶初始厚度/um | 曝光、显影处理后光刻胶厚度/um | 刻蚀、去胶后基板表面台阶深度/um |
| 完全透光区域 | 5 | 0 | 1 |
| 部分透光区域 | 5 | 1 | 0.3 |
| 不透光区域 | 5 | 5 | 0 |
实施例4：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
步骤a中基板厚度为0.1mm-10mm。
步骤a中基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
步骤g中部分透光薄膜为氧化钛镀层。
步骤g中部分透光薄膜的厚度为3.5um。
将上述新型光学掩膜版用于制备基板表面台阶形貌的制备工艺同实施例1。
上述包含不同透光性图形的光学掩膜版，其部分透光区域的光线透过率为70%。
使用上述包含不同透光性图形的光学掩膜版进行基板表面台阶形貌的制备，其不同区域各阶段的光刻胶厚度及各区域基板台阶深度的检测数据如下：
| 厚度 区域 | 光刻胶初始厚度/um | 曝光、显影处理后光刻胶厚度/um | 刻蚀、去胶后基板表面台阶深度/um |
| 完全透光区域 | 5 | 0 | 1 |
| 部分透光区域 | 5 | 0.5 | 0.2 |
| 不透光区域 | 5 | 5 | 0 |
实施例5：
一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
步骤a中基板厚度为0.1mm-10mm。
步骤a中基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
步骤g中部分透光薄膜为氟化镁镀层。
步骤g中部分透光薄膜的厚度为7um。
将上述新型光学掩膜版用于制备基板表面台阶形貌的制备工艺同实施例1。
上述包含不同透光性图形的光学掩膜版，其部分透光区域的光线透过率为30%。
使用上述包含不同透光性图形的光学掩膜版进行基板表面台阶形貌的制备，其不同区域各阶段的光刻胶厚度及各区域基板台阶深度的检测数据如下：
| 厚度 区域 | 光刻胶初始厚度/um | 曝光、显影处理后光刻胶厚度/um | 刻蚀、去胶后基板表面台阶深度/um |
| 完全透光区域 | 5 | 0 | 1 |
| 部分透光区域 | 5 | 1.8 | 0.4 |
| 不透光区域 | 5 | 5 | 0 |
对比例
使用常规光学掩膜版制备基板表面台阶形貌，其制备工艺如下：
1）光刻1：
A曝光：带有设计图形的光学掩膜版置于匀有光刻胶的基板之上，紫外光线从上而下照射，光学掩膜版上不透光区域紫外线被阻挡不能通过，而全透过区域光线可正常通过并照射到下方光刻胶上，使光刻胶发生反应。
B显影：经过曝光反应的带有光刻胶的基板经过显影液浸泡蚀刻后，曝光反应的部分光刻胶被去除，剩余部分保留，从而在基板上形成带有设计图形的光刻胶图案。
C刻蚀：带有光刻胶图案的基板，经过精确的干法刻蚀或等离子体蚀刻后，基板上未有光刻胶的区域被刻蚀设定的深度，有光刻胶保护的区域未被刻蚀。
D去胶：去除掉剩余的光刻胶，基板上则最终形成了有一定刻蚀深度的图形。
2）光刻2
更换光学掩膜版，重复光刻1工艺步骤，即可得到最终带有不同刻蚀深度的台阶图案。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
a、选取在紫外光波段透过率较高的光学玻璃作为光学掩膜版的基板；
b、在玻璃基板表面镀上一层铬金属膜层；
c、在镀有铬膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
d、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，接着通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
e、浸泡刻蚀液，将未有光刻胶覆盖区域的铬膜去除，其余部分保留；
f、去除剩余光刻胶，形成带有全透光和全阻光设计图形的玻璃基板；
g、在玻璃基板上继续镀上一层部分透光薄膜；
h、在镀有部分透光薄膜的玻璃基板上均匀涂覆一层光刻胶；
i、通过电子束曝光设定图形区域内的光刻胶，使之发生反应，然后通过显影液显影，最终形成带有光刻胶图案的玻璃基板；
j、通过浸泡刻蚀液或干法蚀刻，将未有光刻胶覆盖区域的镀膜去除，其余部分保留；
k、去除剩余光刻胶，形成带有不同透光性的新型光学掩膜版。
2.如权利要求1所述的一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于：步骤a中所述基板厚度为0.1mm-10mm。
3.如权利要求2所述的一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于：步骤a中所述基板可选用苏打玻璃、石英玻璃中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于：步骤g中所述部分透光薄膜为金属镀层或氧化物镀层；所述金属镀层为铬镀层，金镀层、钛镀层中的任意一种；所述氧化物镀层为氧化硅镀层，氧化钛镀层、氟化镁镀层中的任意一种。
5.如权利要求4所述的一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于：所述部分透光薄膜的厚度为0.1nm-10um。
6.如权利要求1所述的一种包含不同透光性的新型光学掩膜版，其特征在于：将上述包含不同透光性的新型光学掩膜版应用于基板表面台阶形貌的制备，其制备工艺包括以下步骤：
A曝光：将包含不同透光性图形的光学掩膜版置于均匀涂覆有光刻胶的基板之上，紫外光线从上而下进行照射，全透光区域下方的光刻胶全部曝光，发生反应，部分透光区域下方的光刻胶不完全曝光，一定厚度的光刻胶发生反应，不透光区域下方的光刻胶未曝光，不发生反应；
B显影：将曝光反应后带有光刻胶的基板放入显影液中进行浸泡蚀刻，完全曝光区域光刻胶被去除干净，部分曝光区域光刻胶保留一定厚度，未曝光区域光刻胶全部保留，从而在基板上形成带有设计图形的不同台阶高度的光刻胶图案。
C刻蚀：对带有不同台阶高度光刻胶图案的基板进行精确的干法刻蚀或等离子体蚀刻，基板上未有光刻胶的区域被刻蚀设定的深度，保留有一定厚度光刻胶的区域被刻蚀设定的较浅的深度，有光刻胶保护的区域未被刻蚀。
D去胶：去除掉剩余的光刻胶，得到最终带有不同刻蚀深度的台阶形貌。
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