掩膜版结构及其制作方法、光刻方法与流程

1.本公开实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种掩膜版结构及其制作方法、光刻方法。


背景技术：

2.掩膜版或光罩(reticle)是半导体器件制造过程中光刻工艺所使用的图形母版，由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜(layout)图形，并通过曝光将掩膜图形转移到半导体结构上，掩膜版的质量好坏将直接影响半导体器件的质量。
3.掩膜版封装完成后运送至厂家，然而，在掩膜版运输以及使用的过程中，部分颗粒可能掉落在掩膜版上，造成掩膜版的污染，若未及时去除，甚至可能在半导体结构上成像，降低半导体器件的质量。因此，如何对掩膜版进行保护、避免颗粒掉落至掩膜版上，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种掩膜版结构及其制作方法、光刻方法。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种掩膜版结构，包括：
6.基板，包括：相对设置的第一表面和第二表面；
7.透光的第一保护膜，覆盖所述第一表面，用于保护所述第一表面上的掩膜图形；
8.第二保护膜，可拆卸的覆盖所述第二表面，用于覆盖在所述第二表面时保护所述第二表面；其中，所述第二保护膜与所述第二表面分离时，显露所述第二表面。
9.在一些实施例中，所述第一表面包括：向所述第二表面下凹的凹槽结构；
10.所述掩膜版结构还包括：
11.支撑结构，位于所述凹槽结构与所述第一保护膜之间；其中，所述支撑结构相对远离所述凹槽结构的第一侧用于固定所述第一保护膜，所述支撑结构相对靠近所述凹槽结构的第二侧与所述凹槽结构卡接。
12.在一些实施例中，所述支撑结构的第二侧与所述凹槽结构固定连接；
13.或，
14.所述支撑结构的第二侧与所述凹槽结构可拆卸连接。
15.在一些实施例中，所述第二保护膜，可拆卸的覆盖所述第二表面，包括：
16.所述第二保护膜，通过静电吸附的方式覆盖所述第二表面。
17.在一些实施例中，所述第一保护膜在所述第一表面上的第一投影覆盖所述掩膜图形；
18.所述第二保护膜在所述第二表面上的第二投影覆盖所述第二表面；其中，所述第二投影大于或等于所述第一投影。
19.在一些实施例中，所述掩膜版结构还包括：
20.第三保护膜，可拆卸的覆盖所述第一保护膜相对远离所述第一表面的第三表面，
用于覆盖在所述第三表面时保护所述第三表面；其中，所述第三保护膜与所述第三表面分离时，显露所述第三表面。
21.在一些实施例中，所述第三保护膜，可拆卸的覆盖所述第一保护膜相对远离所述第一表面的第三表面，包括：
22.所述第三保护膜，通过静电吸附的方式覆盖所述第三表面。
23.在一些实施例中，所述第二保护膜的组成材料包括：静电吸附材料。
24.根据本公开实施例的第二方面，提供一种掩膜版结构的制作方法，包括：
25.提供基板；其中，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面；
26.形成覆盖所述第一表面的透光的第一保护膜；其中，所述第一保护膜用于保护所述第一表面上的掩膜图形；
27.形成覆盖所述第二表面的可拆卸的第二保护膜；其中，所述第二保护膜用于在覆盖所述第二表面时保护所述第二表面；所述第二保护膜还用于在与所述第二表面分离时，显露所述第二表面。
28.在一些实施例中，在形成覆盖所述第一表面的透光的第一保护膜之前，所述方法还包括：
29.在所述第一表面形成向所述第二表面下凹的凹槽结构；
30.形成与所述凹槽结构卡接的支撑结构；
31.所述形成覆盖所述第一表面的透光的第一保护膜，包括：
32.在所述支撑结构相对远离所述凹槽结构的一侧形成所述第一保护膜；其中，所述支撑结构相对远离所述凹槽结构的一侧用于固定所述第一保护膜。
33.根据本公开实施例的第三方面，提供一种光刻方法，所述方法采用上述任一实施例中所述的掩膜版结构，包括：
34.在执行光刻工艺之前，去除所述第二保护膜，以显露所述第二表面；
35.利用所述掩膜版结构对目标区域执行所述光刻工艺，以将所述掩膜图形显影至所述目标区域；其中，所述第二表面相对靠近所述光刻工艺的曝光光源。
36.在一些实施例中，在执行所述光刻工艺之后，形成覆盖所述第二表面的可拆卸的所述第二保护膜。
37.本公开实施例中，通过在第二表面设置第二保护膜，该第二保护膜覆盖在第二表面时，可保护第二表面，避免颗粒掉落至第二表面，减少第二表面的污染。
38.此外，由于第二保护膜可拆卸，在利用该掩膜版结构进行光刻前，可通过去除该第二保护膜，以去除掉落在第二保护膜上的颗粒，显露第二表面，由于第二表面未受颗粒污染，曝光光源透过第二表面所形成的的光刻图案不受影响，有利于提高半导体器件的质量。
39.相较于未在第二表面设置保护膜，本公开实施例中，通过在第二表面设置可拆卸的第二保护膜，在利用掩膜版结构进行光刻前，通过去除第二保护膜可去除掉落在第二保护膜上的颗粒，有利于提高掩膜版结构通过集成光罩探测系统检测的概率，以保证光刻工艺的顺利进行，提高半导体器件的生产效率。
附图说明
40.图1是根据相关技术示出的一种掩膜版的结构示意图；
41.图2是根据本公开实施例示出的一种掩膜版结构的结构示意图；
42.图3是根据本公开实施例示出的一种掩膜版结构的制作方法的流程示意图；
43.图4是根据本公开实施例示出的一种光刻方法的流程示意图。
具体实施方式
44.下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
45.在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本公开。根据下面说明和权利要求书，本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
46.可以理解的是，本公开的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示其“在”某物“上”且其间没有居间特征或层(即直接在某物上)的含义，而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义。
47.在本公开实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
48.在本公开实施例中，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸，或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如，层可位于连续结构的顶表面和底表面之间，或者层可在连续结构顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、垂直和/或沿倾斜表面延伸。层可以包括多个子层。
49.需要说明的是，本公开实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
50.图1是根据相关技术示出的一种掩膜版100的结构示意图。参照图1所示，掩膜版100包括：
51.基板101，包括：相对设置的第一表面101a和第二表面101b；
52.第一保护膜105，覆盖第一表面101a，用于保护第一表面101a上的掩膜图形102；
53.支撑结构104，位于第一表面101a与第一保护膜105之间；其中，支撑结构104相对远离第一表面101a的一侧用于固定第一保护膜105，支撑结构104相对靠近第一表面101a的一侧与第一表面101a之间通过粘接层103连接。
54.相关技术中，通过在形成有掩膜图形102区域的外侧形成支撑结构104，并在支撑结构104上形成第一保护膜105，经由基板101的第一表面101a、支撑结构104和第一保护膜105可形成密闭空间，该密闭空间可以保护掩膜图形102，避免颗粒或灰尘掉落至掩膜图形102上。
55.在掩膜版100封装出货前，制作厂家会对其进行检查(inspection)，符合出货标准后运输至晶圆厂，当晶圆厂接收到掩膜版100后，同样也对掩膜版100进行入库检查(incoming inspection)。
56.然而，在掩膜版100运输至晶圆厂的过程中，用于装载掩膜版的水晶盒中的颗粒可
能会掉落在第一保护膜105和/或第二表面101b。并且，在晶圆厂对掩膜版100进行入库检查时，也可能导致颗粒或灰尘掉落在第一保护膜105和/或第二表面101b。例如，在打开水晶盒时，由于气流扰动导致外界颗粒掉落等。
57.当进行光刻工艺时，曝光光源从基板101上未形成有掩膜图形102的一侧(即第二表面101b)入射至基板101中，曝光光源透过基板101、掩膜图形102及第一保护膜105，在半导体结构上的光刻胶层上显影并形成图案。若第一保护膜105和/或第二表面101b上有颗粒存在(参照图1中颗粒106)，将会影响所形成的图案的质量，进而影响半导体结构中功能结构(例如，沟槽或通孔等)的质量，降低半导体器件的质量。
58.当掉落在第一保护膜105和/或第二表面101b上的颗粒较大时，掩膜版100无法通过集成光罩探测系统(integrated reticle inspection system，iris)的检测，导致光刻设备报警，光刻工艺无法继续进行，降低半导体器件的生产效率。
59.此外，在利用掩膜版进行光刻工艺时，由于曝光光源照射所产生的热能可能会导致粘接层103的组成材料(例如，聚酯类高分子化合物)分解，分解后的产物进入掩膜图形102，导致掩膜图形上形成缺陷，降低掩膜版的质量，影响光刻所形成的图案的质量。
60.有鉴于此，本公开实施例提供一种掩膜版结构。
61.图2是根据本公开实施例示出的一种掩膜版结构200的结构示意图。参照图2所示，掩膜版结构200包括：
62.基板201，包括：相对设置的第一表面201a和第二表面201b；
63.透光的第一保护膜202，覆盖第一表面201a，用于保护第一表面201a上的掩膜图形203；
64.第二保护膜204，可拆卸的覆盖第二表面201b，用于覆盖在第二表面201b时保护第二表面201b；其中，第二保护膜204与第二表面201b分离时，显露第二表面201b。
65.基板201的组成材料包括：透光材料。例如，无缺陷的熔融硅石、石英玻璃或其它材料的透明基板等。
66.第一保护膜202包括：g线透过膜、i线透过膜、krf透过膜、arf透过膜中的至少一种。具体的，可以根据不同光刻设备的曝光光源，合理地选择第一保护膜202的类型，例如曝光光源为g线时，第一保护膜202为g线透过膜，曝光光源为i线时，第一保护膜202为i线透过膜。
67.第二保护膜204的组成材料包括：静电吸附材料。例如，静电吸附膜等。
68.本公开实施例中，通过在第二表面设置第二保护膜，该第二保护膜覆盖在第二表面时，可保护第二表面，避免颗粒掉落至第二表面，减少第二表面的污染。
69.此外，由于第二保护膜可拆卸，在利用该掩膜版结构进行光刻前，可通过去除该第二保护膜，以去除掉落在第二保护膜上的颗粒，显露第二表面，由于第二表面未受颗粒污染，曝光光源透过第二表面所形成的的光刻图案不受影响，有利于提高半导体器件的质量。
70.相较于未在第二表面设置保护膜，本公开实施例中，通过在第二表面设置可拆卸的第二保护膜，在利用掩膜版结构进行光刻前，通过去除第二保护膜可去除掉落在第二保护膜上的颗粒，有利于提高掩膜版结构通过集成光罩探测系统检测的概率，以保证光刻工艺的顺利进行，提高半导体器件的生产效率。
71.在一些实施例中，参照图2所示，第一表面201a包括：向第二表面201b下凹的凹槽
结构205；
72.掩膜版结构200还包括：
73.支撑结构206，位于凹槽结构205与第一保护膜202之间；其中，支撑结构206相对远离凹槽结构205的第一侧用于固定第一保护膜202，支撑结构206相对靠近凹槽结构205的第二侧与凹槽结构205卡接。
74.示例性地，参照图2所示，可通过刻蚀在第一表面201a形成朝向第二表面201b凹陷的凹槽结构205，图2中示出了圆圈部分的局部放大图，参照图2所示，支撑结构206的一端卡接在凹槽结构205内。
75.支撑结构206的组成材料包括：铝、铝合金、陶瓷、碳钢等。
76.相较于相关技术中利用粘接层实现支撑结构与基板的连接，本公开实施例中，通过在第一表面设置凹槽结构，通过凹槽结构与支撑结构卡接，可实现支撑结构与基板的连接。支撑结构与基板之间采用物理连接的方式，可避免由于粘接层在曝光光源照射下分解的产物进入掩膜图形区域形成缺陷，有利于进一步提高掩膜版的质量。并且可避免由于粘接层在曝光光源照射下分解导致的粘接层粘附型下降，有利于提高掩膜版结构整体的使用寿命。
77.在一些实施例中，支撑结构206的第二侧与凹槽结构205固定连接；
78.或，
79.支撑结构206的第二侧与凹槽结构205可拆卸连接。
80.示例性地，参照图2所示，可将凹槽结构205设置为朝向第二表面201b的凹陷(卯)，可将支撑结构206相对靠近凹槽结构205的第二侧设置为朝向第二表面201b的凸出(榫)，凹槽结构205与支撑结构206之间通过“榫卯结构”的方式固定连接。
81.需要强调的是，这里凹槽结构205设置为朝向第二表面201b的凹陷的尺寸，可与支撑结构206相对靠近凹槽结构205的第二侧设置为朝向第二表面201b的凸出的尺寸相适配，凹槽结构与支撑结构嵌套设置。在实际掩膜版结构的制作过程中，本领域技术人员可根据实际需求合理设置相应的尺寸，本公开在此不做限制。
82.示例性地，凹槽结构205与支撑结构206之间可通过螺纹、卡扣等方式实现可拆卸的连接。
83.本公开实施例中，凹槽结构与支撑结构之间可通过物理的方式固定连接或可拆卸连接，增加了凹槽结构与支撑结构之间连接方式的多样性，本领域技术人员在实际应用中，可选择合理的连接方式。
84.例如，在支撑结构与凹槽结构之间可拆卸连接时，若掩膜图形受到污染，可将支撑结构从第一表面拆除，对基板第一表面上的掩膜图形进行清洗等处理，再重新安装支撑结构以及在支撑结构上贴附保护膜，增加了掩膜版结构的重复利用率。
85.在一些实施例中，第二保护膜204，可拆卸的覆盖第二表面201b，包括：
86.第二保护膜204，通过静电吸附的方式覆盖第二表面201b。
87.示例性地，第二保护膜204可为静电吸附膜，通过静电吸附作用吸附在第二表面，用于保护第二表面，以简化工艺，并且在后续利用该掩膜版结构执行光刻工艺时，易于将第二保护膜去除。
88.在一些实施例中，第一保护膜202在第一表面201a上的第一投影覆盖掩膜图形
203；
89.第二保护膜204在第二表面201b上的第二投影覆盖第二表面201b；其中，第二投影大于或等于第一投影。
90.示例性地，第一保护膜202在第一表面201a上的第一投影的面积为s1，第二保护膜204在第二表面201b上的第二投影的面积为s2，满足关系：s2≥s1。
91.可以理解的是，第一表面和第二表面的面积为s，第一表面上掩膜图形区域的面积为s3，第一表面的面积、第一投影的面积和掩膜图形区域的面积满足关系：s3≤s1≤s，如此，可保证第一保护膜对掩膜图形区域更好的保护。第二表面的面积和第二投影的面积满足关系：s2≥s，如此，可保证第二保护膜对第二表面更好的保护。
92.在一些实施例中，掩膜版结构200还包括：
93.第三保护膜207，可拆卸的覆盖第一保护膜202相对远离第一表面201a的第三表面，用于覆盖在第三表面时保护第三表面；其中，第三保护膜207与第三表面分离时，显露第三表面。
94.第三保护膜207的组成材料包括：静电吸附材料。第三保护膜的组成材料可与第二保护膜相同，也可与第二保护膜不同。
95.本公开实施例中，通过在第一保护膜的第三表面设置第三保护膜，该第三保护膜覆盖在第三表面时，可保护第一保护膜，避免颗粒掉落至第一保护膜，减少第一保护膜表面的污染。
96.需要指出的是，在执行光刻工艺时，将掩膜版结构安装于光刻设备上，基板201的第二表面201b面向曝光光源，曝光光源从第二表面201b入射至基板201中，透过基板201、掩膜图形203及第一保护膜202，在半导体结构上成像。
97.由于第三保护膜可拆卸，在利用该掩膜版结构进行光刻前，可通过去除该第三保护膜，去除掉落在第三保护膜上的颗粒，以显露第一保护膜，由于第一保护膜未受颗粒污染，曝光光源透过第一保护膜所形成的的光刻图案不受影响，有利于提高半导体器件的质量。
98.在一些实施例中，第三保护膜207，可拆卸的覆盖第一保护膜202相对远离第一表面201a的第三表面，包括：
99.第三保护膜207，通过静电吸附的方式覆盖第三表面。
100.示例性地，第三保护膜207可为静电吸附膜，通过静电吸附作用吸附在第三表面，用于保护第一保护膜，以简化工艺，并且在后续利用该掩膜版结构执行光刻工艺时，易于将第三保护膜去除。
101.图3是根据本公开实施例示出的一种掩膜版结构的制作方法的流程示意图。参照图3所示，该方法包括以下步骤：
102.s110：提供基板；其中，基板包括相对设置的第一表面和第二表面；
103.s120：形成覆盖第一表面的透光的第一保护膜；其中，第一保护膜用于保护第一表面上的掩膜图形；
104.s130：形成覆盖第二表面的可拆卸的第二保护膜；其中，第二保护膜用于在覆盖第二表面时保护第二表面；第二保护膜还用于在与第二表面分离时，显露第二表面。
105.示例性地，结合图2所示，提供基板201，将基板201的第一表面201a朝上设置，在第
一表面201a上形成透光的第一保护膜202，第一保护膜202在第一表面201a的投影覆盖掩膜图形203。
106.倒置第一表面201a形成有第一保护膜202的基板201，以使得基板201的第二表面201b朝上设置，在第二表面201b上形成可拆卸的第二保护膜204，第二保护膜204覆盖第二表面201b。
107.本公开实施例中，通过在第二表面形成可拆卸的第二保护膜，该第二保护在覆盖第二表面时，可保护第二表面，避免颗粒掉落至第二表面，减少第二表面的污染。
108.此外，由于第二保护膜可拆卸，在利用该掩膜版结构进行光刻前，可通过去除该第二保护膜，以去除掉落在第二保护膜上的颗粒，显露第二表面，由于第二表面未受颗粒污染，曝光光源透过第二表面所形成的的光刻图案不受影响，有利于提高半导体器件的质量。
109.相较于未在第二表面形成保护膜，本公开实施例中，通过在第二表面形成可拆卸的第二保护膜，在利用掩膜版结构进行光刻前，通过去除第二保护膜可去除掉落在第二保护膜上的颗粒，有利于提高掩膜版结构通过集成光罩探测系统检测的概率，以保证光刻工艺的顺利进行，提高半导体器件的生产效率。
110.在一些实施例中，在形成覆盖第一表面的透光的第一保护膜之前，上述方法还包括：
111.在第一表面形成向第二表面下凹的凹槽结构；
112.形成与凹槽结构卡接的支撑结构；
113.形成覆盖第一表面的透光的第一保护膜，包括：
114.在支撑结构相对远离凹槽结构的一侧形成第一保护膜；其中，支撑结构相对远离凹槽结构的一侧用于固定第一保护膜。
115.示例性地，结合图2所示，在形成覆盖第一表面201a的透光的第一保护膜202之前，可在掩膜图形区域外侧的第一表面201a上刻蚀形成朝向第二表面201b凹陷的凹槽结构205，形成与凹槽结构卡接的支撑结构206，支撑结构与凹槽结构之间可以固定连接，还可以可拆卸的连接。在支撑结构206上形成透光的第一保护膜202，可以理解的是，第一保护膜202与第一表面201a之间相距一定的距离。
116.在形成第一保护膜202之后，再将第一表面201a形成有第一保护膜202的基板201倒置，并在第二表面201b上形成第二保护膜204。
117.相较于相关技术中利用粘接层实现支撑结构与基板的连接，本公开实施例中，通过在第一表面形成凹槽结构，并通过凹槽结构与支撑结构卡接，可实现支撑结构与基板的连接。支撑结构与基板之间采用物理连接的方式，可避免由于粘接层在曝光光源照射下分解的产物进入掩膜图形区域形成缺陷，有利于进一步提高掩膜版的质量。并且可避免由于粘接层在曝光光源照射下分解导致的粘接层粘附型下降，有利于提高掩膜版结构整体的使用寿命。
118.在一些实施例中，在形成第一保护膜之后，且在形成第二保护膜之前，上述方法还包括：
119.在第一保护膜相对远离第一表面的第三表面形成第三保护膜；其中，第三保护膜用于在覆盖第三表面时保护第三表面；第三保护膜还用于在与第三表面分离时，显露第三表面。
120.图4是根据本公开实施例示出的一种光刻方法的流程示意图，该方法采用上述任一实施例中的掩膜版结构200。参照图4所示，该方法包括以下步骤：
121.s210：在执行光刻工艺之前，去除第二保护膜，以显露第二表面；
122.s220：利用掩膜版结构对目标区域执行光刻工艺，以将掩膜图形显影至目标区域；其中，第二表面相对靠近光刻工艺的曝光光源。
123.示例性地，结合图2所示，在执行光刻工艺前，可先去除第二表面201b的第二保护膜204，并将去除第二保护膜204后的掩膜版结构200安装于光刻设备上，使得第二表面201b相对靠近曝光光源，利用掩膜版结构对待曝光的区域进行曝光处理，以将掩膜图形203显影至待曝光区域。这里目标区域即是待曝光区域，可以是半导体结构的整体区域，还可以半导体结构的部分区域。
124.需要强调的是，在掩膜版结构还包括第三保护膜时，在执行光刻工艺之前，去除第三保护膜，以显露第一保护膜。
125.在一些实施例中，在执行光刻工艺之后，形成覆盖第二表面的可拆卸的第二保护膜。
126.示例性地，在光刻工艺结束后，可对掩膜版结构进行清洗、干燥处理，在干燥后的掩膜版结构的第二表面形成第二保护膜，以避免颗粒掉落至第二表面，有利于提高掩膜版的重复利用率。
127.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。