一种光刻掩膜版及其制备方法与流程

本发明涉及一种光刻掩膜版，具体地涉及一种光刻掩膜版及其制备方法。

背景技术：

光刻掩膜版是整个半导体产业较关键的一个环节，随着国家加大对半导体产业的投入，根据csia、赛迪智库、semi等权威机构的预测数据，可见未来几年内，半导体行业将保持20%-30%的增长。而随着半导体产业的大力发展，半导体掩膜版的需求也随之爆发式的增长。

随着半导体技术的发展，半导体晶圆制造的尺寸也越来越大，需要的光刻掩膜版尺寸也越来越大，对产品的要求也越来越高。在现有的半导体光刻技术领域中，由于掩膜版的反复使用次数非常平凡，光刻胶接触面通常没有经过特殊表面抗划痕处理，表面划伤的几率就更大，掩膜版的使用寿命就会大大缩短。另外，在现有光刻工艺中，由于掩膜版的反射一方面造成紫外光光路的不均匀，另一方面造成紫外光的利用率不高，其次，基板的太厚，造成紫外光光路太长，不利于紫外光的穿透，同样会造成紫外光的利用率不高。这个一系列的问题一直困扰着整个行业的进一步发展。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种光刻掩膜版及其制备方法，该光刻掩膜版尺寸大，超薄型，在曝光面做了光子晶体结构，能够提高紫外光的增透性，从而在光刻工艺中减少曝光时间，不仅提高产能，而且还延长了紫外灯部件的使用寿命。另外，在光刻胶接触面采用了高致密高硬度的氧化铝钝化层保护，可以提高光刻版的耐划伤性，从而大大提高了光刻版的使用寿命，降低了生产成本。

本发明的技术方案是：

一种光刻掩膜版，包括透明基板，所述透明基板包括第一表面和第二表面，所述第一表面形成有铬层，所述铬层上设置有钝化层，所述第二表面形成有紫外光增透层。

优选的技术方案中，所述透明基板的厚度为50-200um，所述铬层的厚度为100-200nm。

优选的技术方案中，所述透明基板为透明蓝宝石单晶材料。

优选的技术方案中，所述钝化层的厚度为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍。

优选的技术方案中，所述紫外光增透层的厚度为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍。

优选的技术方案中，所述紫外光增透层为氟化镁。

优选的技术方案中，所述紫外光增透层表面设置有光子晶体结构层。

本发明还公开了一种光刻掩膜版的制备方法，包括以下步骤：

s01：在透明基板的第一表面利用溅射或电子束蒸发或热蒸发工艺中的一种镀一层铬层，所述铬层的厚度为100-200nm；

s02：在铬层表面制作图形化；

s03：在铬层表面制作钝化层；

s04：在透明基板的第二表面利用溅射或电子束蒸发中的一种镀一层紫外光增透层。

优选的技术方案中，所述钝化层利用溅射或电子束蒸发或热蒸发制作一层铝薄膜，然后通过化学阳极氧化的工艺制得氧化铝薄膜。

优选的技术方案中，在紫外光增透层表面制作光子晶体结构层。

与现有技术相比，本发明的优点是：

采用蓝宝石单晶材料作为基板，制备出大尺寸超薄型基板，超薄型具有缩短紫外光光路的优势，提高紫外光的穿透能力。其次在曝光面做了光子晶体结构，能够提高紫外光的增透性，从而在光刻工艺中减少曝光时间，不仅提高产能，而且还延长了紫外灯部件的使用寿命，同时减少了紫外光的反射，对入射紫外光的光路均匀性具有一定的帮助。另外，在光刻胶接触面或者接近面采用了高致密高硬度的氧化铝钝化层保护，可以提高光刻版的耐划伤性，从而大大提高了光刻版的使用寿命，降低了生产成本。

本方法工艺简单，适合大规模批量生产，可广泛应用于半导体芯片光刻工艺加工领域及其它光学掩膜领域。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明透明基板结构示意图；

图2是本发明光刻掩膜版的结构示意图；

图3是本发明光刻掩膜版的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

如图1、2所示，一种光刻掩膜版，包括透明基板1，透明基板1可以采用透明石英材料、透明苏打玻璃材料、透明蓝宝石单晶材料中的一种，优先的选用透明蓝宝石单晶材料，透明基板1的厚度在50-200um厚，超薄型具有缩短紫外光光路的优势，提高紫外光的穿透能力。

在透明基板1的第一表面（上表面）形成有铬层2，透明基板1的第一表面为光刻胶接触面或接近面。铬层2的厚度在100-200nm之间，铬层2充当掩膜层的作用；铬层2根据掩膜需求的不同，设置有不同的图形化，铬层2的图形化可以通过激光直写刻蚀的方法或者半导体工艺中光刻显影腐蚀的方法制得.

铬层2上设置有钝化层3，钝化层3的厚度为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍，这个厚度更有利于避免紫外光的反射，在透明基板1的第二表面形成有紫外光增透层4，紫外光增透层4为低折射率的氟化镁或二氧化硅材质，优先的选用氟化镁材质，增透层4的厚度同样为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍，这个厚度更有利于避免紫外光的反射。

为了使增透层更好的起到增透的作用，除了选用低折射率的氟化镁材料以外，还要在增透层的表面做光子晶体结构，形成光子晶体结构层5，对紫外光具有增透效果。

上述光刻掩膜版的制备方法如图3所示，具体包括如下步骤：

首先在透明蓝宝石基板1的上表面（即光刻胶接触面或接近面）利用溅射或电子束蒸发或热蒸发工艺中的一种进行镀膜，制作一层铬层，铬层的厚度在100-200nm之间，铬层充当掩膜层的作用。再根据掩膜需求的不同，将铬层设置成不同的图形化，形成图形化掩膜铬层2，图像化掩膜铬层2的图形化可以通过激光直写刻蚀的方法或者半导体工艺中光刻显影腐蚀的方法制得。

图形化掩膜铬层2通过钝化层保护起来，钝化层选用材质比较致密、硬度比较高的透明氧化铝材料，氧化铝钝化层3具有抗划痕的作用，能够提高掩膜版光刻胶接触面或接近面的耐划伤性，氧化铝钝化层3的厚度为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍，这个厚度更有利于避免紫外光的反射，有利于紫外光的增透，氧化铝钝化层3通过物理化学相结合的方法制得，先用溅射或电子束蒸发或热蒸发等物理的方法做一层铝薄膜，然后通过化学阳极氧化的工艺制得氧化铝钝化层3。

接下来在透明蓝宝石基板1的下表面（即紫外光曝光面）利用溅射或电子束蒸发中的一种进行镀膜，制作紫外光增透层4，紫外光增透层4为低折射率的氟化镁或二氧化硅材质，优先的选用氟化镁材质，氟化镁增透层4的厚度同样为入射紫外光的λ/4波长的奇数倍，这个厚度更有利于避免紫外光的反射。

为了使氟化镁增透层4更好的起到增透的作用，除了选用低折射率的氟化镁材料以外，还要在增透层的表面做光子晶体结构层5，对紫外光具有增透效果。最终制得所需要的大尺寸超薄型增透性耐划痕光刻掩膜版。

通过本发明方法制得的光刻掩膜版，由于采用蓝宝石单晶材料作为基板，因蓝宝石的硬度大不易变形等特性，更容易制备出大尺寸超薄型基板，超薄型具有缩短紫外光光路的优势，提高紫外光的穿透能力。其次在曝光面做了光子晶体结构，能够提高紫外光的增透性，从而在光刻工艺中减少曝光时间，不仅提高产能，而且还延长了紫外灯部件的使用寿命，同时减少了紫外光的反射，对入射紫外光的光路均匀性具有一定的帮助。另外，在光刻胶接触面或者接近面采用了高致密高硬度的氧化铝钝化层保护，可以提高光刻版的耐划伤性，从而大大提高了光刻版的使用寿命，降低了生产成本。本方法工艺简单，适合大规模批量生产，可广泛应用于半导体芯片光刻工艺加工领域及其它光学掩膜领域。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。