CN112394609A - 掩模板及曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种掩模板及曝光方法。所述掩模板包括液晶盒结构、位于其第一表面一侧的第一电极层和第一偏光膜以及位于其第二表面一侧的第二电极层和第二偏光膜，第一电极层包括覆盖液晶层表面不同位置的多个第一透明电极，第二电极层包括与各个第一透明电极位置对应且极性相反的第二透明电极，当通过在第一透明电极和第二透明电极形成电场时，电场中的液晶分子发生偏转会使得从第二偏光膜输出的光通量发生变化，进而在液晶层的范围内形成包括遮光区和透光区的掩模图案，该掩模板上形成的掩模图案是可写可擦除的，从而可以实现多种掩模图案的写入，有利于减少掩模板的数量，便于管理，减少成本。所述曝光方法利用了上述掩模板。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种掩模板及利用所述掩模板的曝光方法。
背景技术
在基底诸如硅晶圆上制作半导体元件时，通常都需要经过多次材料淀积及图形化工艺，而掩模板(或光罩)是图形化工艺中必不可少的部件。在半导体产品正式制作之前，需要根据产品对应地设计一套版图，对应于每张版图通常会制作一张复刻有版图图像的掩模板。
一种常用的掩模板包括石英玻璃以及按照版图图像分布在石英玻璃上的铬金属薄膜。这种掩模板的制作通常包括如下过程：首先，绘制要求格式的掩模板版图文件；然后，使用无掩模光刻机读取掩模板版图文件，并对涂布有感光胶(通常为正胶)的空白掩模板进行非接触曝光，感光胶被光照的部分发生化学反应；接着，经过显影后，部分感光胶脱落，暴露出下方的铬层；然后，湿法去除暴露出的铬层，露出下方透光的石英玻璃，所得到的掩模板包括按照特定版图设计的透光区域和遮光区域，在安装到光刻机后，即可以用于硅晶圆上的图形化工艺。
目前的掩模板存在以下问题：1、一个掩模板上的图案仅能应用于同一图形化工艺，因而在集成电路设计时，对一个产品就需要设计一套掩模板，往往一个集成电路产品设计时需要十几张甚至几十张掩模板，众多掩模板的使用及存放繁琐且管理难度高；2、整套掩模板制作起来很耗时间，掩模板的制作进度会影响产品开发进度和生产效率；3、掩模板价格昂贵，但是在新产品验证过程中以及产品改版、迭代更新等过程中，测试掩模板和旧掩模板在过程结束后无法使用，只能报废处理。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种掩模板及一种利用所述掩模板的曝光方法。
一方面，本发明提供一种掩模板，所述掩模板包括：
液晶盒结构，所述液晶盒结构具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面之间设有隔离材料围成的封闭的间隙腔，在所述间隙腔内填充有液晶层；
第一电极层和第一偏光膜，对应于所述液晶层依次设置于所述第一表面远离所述第二表面的一侧，所述第一电极层包括覆盖所述液晶层表面不同位置的多个第一透明电极；以及
第二电极层和第二偏光膜，对应于所述液晶层依次设置于所述第二表面远离所述第一表面的一侧，所述第二电极层包括与各个所述第一透明电极位置对应且极性相反的至少一个第二透明电极，所述第一偏光膜和所述第二偏光膜的滤光方向正交。
可选的，所述第一表面和所述第二表面相互平行，所述间隙腔在垂直于所述第一表面的方向上具有均一的高度，所述液晶层填满所述间隙腔。
可选的，所述第二电极层仅包括一个所述第二透明电极，每个所述第一透明电极在所述第二电极层的正投影落在所述第二透明电极的区域内。
可选的，所述第二电极层包括与所述多个第一透明电极一一对应的多个所述第二透明电极，每个所述第一透明电极在所述第二电极层的正投影落在对应的所述第二透明电极的范围内。
可选的，彼此对应的一个所述第一透明电极和一个所述第二透明电极的面积相同。
可选的，所述第一透明电极和所述第二透明电极平行于所述第一表面的截面形状包括圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、多边形的至少一种。
可选的，所述第一电极层的多个所述第一透明电极为行列排布，每一行上的所述第一透明电极依次电连接；所述第二电极层的多个第二透明电极为行列排布，每一列上的所述第二透明电极依次电连接，彼此对应的一个所述第一透明电极和一个所述第二透明电极位于所述第一电极层上的行和所述第二电极层上的列的交叉处。
可选的，所述掩模板还包括驱动器，所述驱动器将电压信号分别施加到所述第一透明电极和所述第二透明电极。
可选的，所述掩模板还包括第三电极层，所述第三电极层对应于所述液晶层设置于所述第一电极层和所述第一偏光膜之间，所述第一电极层和所述第三电极层之间通过透明绝缘材料间隔，所述第三电极层包括对应于相邻两个所述第一透明电极之间的区域设置的多个第三透明电极，所述第三透明电极和所述第二透明电极的极性相反。
可选的，所述掩模板还包括第四电极层，所述第四电极层对应于所述液晶层设置于所述第二电极层和所述第二偏光膜之间，所述第二电极层和所述第四电极层之间通过透明绝缘材料间隔，所述第四电极层包括多个第四透明电极，所述多个第四透明电极和所述多个第三透明电极一一对应且极性相反，每个所述第三透明电极在所述第四电极层的正投影落在对应的所述第四透明电极的范围内。
可选的，所述掩模板还包括：
增透膜，设置于所述第一偏光膜远离所述第一电极层一侧；和/或，
透明基底，设置于所述第二偏光膜远离所述第二电极层一侧。
可选的，所述液晶层采用向列相液晶，所述间隙腔的邻近所述第一表面和所述第二表面的内壁表面形成有微刻槽。
另一方面，本发明提供一种采用上述掩模板的曝光方法，包括以下步骤：
提供掩模板版图文件，并将所述掩模板版图文件转换为在所述液晶层两侧的对应位置施加外加电场的可执行指令；根据所述可执行指令控制所述第一电极层和所述第二电极层上位于对应位置的所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的电场，以调节曝光光束从所述第一偏光膜至所述第二偏光膜的光通量变化从而形成与所述掩模板版图文件对应的掩模图案，所述掩模图案包括遮光区和透光区；以及将形成有所述掩模图案的掩模板设置在曝光光源和涂敷有感光胶的基板之间进行曝光。
可选的，所述曝光方法还包括对所述掩模图案进行校正的步骤，所述校正的步骤包括：
利用形成有所述掩模图案的掩模板对涂敷有感光胶的测试基板进行曝光，以在所述测试基板上获得图形化的感光胶；以及对所述图形化的感光胶进行测量，并与所述掩模板版图文件进行比较，根据比较的结果调整所述可执行指令并根据所述可执行指令更新所述掩模板上的掩模图案。
本发明提供的掩模板，包括液晶盒结构、依次设置在其第一表面远离第二表面一侧的第一电极层和第一偏光膜以及依次设置在第二表面远离第一表面一侧的第二电极层和第二偏光膜，第一电极层包括覆盖所述液晶层表面不同位置的多个第一透明电极，所述第二电极层包括与各个所述第一透明电极位置对应且极性相反的至少一个第二透明电极，当通过第一透明电极和第二透明电极在液晶层中形成外加电场时，电场中的液晶分子会发生偏转，进而使得例如从第一偏光膜输入、从第二偏光膜输出的光通量发生变化，通过对外加电场的控制，可以在液晶层的范围内形成与掩模板版图文件对应的掩模图案，所述掩模图案包括遮光区和透光区，因而可以利用上述掩模板进行曝光工艺。在该掩模板上形成的掩模图案是可写可擦除的，利用上述掩模板，可以实现多种版图图形的写入，有利于减少掩模板的数量，便于管理，同时可以提高生产效率，减少成本。
本发明提供的曝光方法，利用上述掩模板，将掩模板版图文件转换为在所述液晶层两侧的对应位置施加外加电场的可执行指令，根据所述可执行指令控制第一电极层和第二电极层上位于对应位置的第一透明电极和第二透明电极之间的电场，以调节曝光光束从例如第一偏光膜至第二偏光膜的光通量变化，并在所述掩模板上形成与所述掩模板版图文件对应的掩模图案，然后将形成有所述掩模图案的掩模板设置在曝光光源和涂敷有感光胶的基板之间进行曝光。当更换掩模板版图文件或者对掩模图案进行校正时，可以擦除前次的掩模图案，并改变可执行指令以在所述掩模板上形成更新后的掩模图案，上述曝光方法可以用在集成电路制作中的光刻工艺中，有助于提高生产效率。
附图说明
图1是本发明一实施例的掩模板的剖面示意图。
图2是本发明一实施例的掩模板中的液晶层在电场作用下的偏转原理图。
图3是本发明一实施例中第一电极层的平面示意图。
图4是本发明一实施例中第二电极层的平面示意图。
图5是本发明另一实施例的掩模板的剖面示意图。
图6是图5中第一电极层和第三电极层的局部示意图。
图7是图5中第二电极层和第四电极层的局部示意图。
图8是本发明一实施例的曝光方法的流程示意图。
附图标记说明：
100-掩模板；110a-第一表面；110b-第二表面；110-液晶盒结构；110c-间隙腔；111-液晶层；120；第一电极层；130-第一偏光膜；140-第二电极层；150-第二偏光膜；160-增透膜；170-透明基底；10-电路触点；121-第一透明电极；141-第二透明电极；200-掩模板；180-第三电极层；181-第三透明电极；190-第四电极层；191-第四透明电极。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例对本发明的掩模板及曝光方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明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、明晰地辅助说明本发明的实施例，本发明的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状。为了清楚起见，在用于辅助说明本发明实施例的全部附图中，对相同部件原则上标记相同的标号，而省略对其重复的说明。下文中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。
液晶是介于液态和结晶态之间的一种物质，在一定温度范围，液晶可呈现出既不同于固态又不同于液态的性质，它既具有液体的流动性，又具有各向异性晶体的双折射特性。当偏振光束通过液晶时，可以产生像晶体那样的偏振面旋转及双折射等效应。微观上，液晶的分子是含有极性基团的棒状极性分子，在外部电场作用下，液晶分子中产生诱导偶极子，诱导偶极子进一步受外部电场驱动使液晶分子发生偏转。
依照液晶的分子排列方式，液晶可分为向列相、近晶相以及胆甾相。向列相液晶的分子指向相同，分子可自由旋转和相互穿越。近晶向液晶的分子指向相同且分层，分子可绕长轴旋转但不能相互穿越。胆甾相液晶的分子分层，分子指向呈螺旋结构偏转，具有旋光效应。根据每种液晶的性质，可以应用于不同的场合。例如，向列相液晶分子在未加电场时指向在水平面内，而外加电场时，分子指向发生偏转而沿电场方向排列。一种特殊的向列相液晶为扭曲向列相(TN)液晶，它在自然状态下分子指向呈螺旋状的弱扭曲状态。液晶显示技术即利用了向列相液晶在外加电场驱动下的双折射效应和扭曲效应。
本申请发明人经过研究，针对如背景技术所描述的集成电路工艺中存在的掩模板的问题，提出了本申请的掩模板及曝光方法的技术方案。其中掩模板中设置了液晶层，并利用了液晶受电场控制下双折射效应发生变化的特点，来定位掩模板上的透光区和遮光区的位置。掩模板中的液晶层可以根据公开的液晶特性进行选择，只要能实现在电场作用下使透光率发生变化即可。
图1是本发明一实施例的掩模板的剖面示意图。参见图1，掩模板100包括液晶盒结构110，所述液晶盒结构110具有相对的第一表面110a和第二表面110b，并具有夹在所述第一表面110a和所述第二表面110b之间、由隔离材料围成的封闭的间隙腔110c，在所述间隙腔110c内填充有液晶层111。所述掩模板100还包括对应于液晶层111依次设置在第一表面110a远离第二表面100b一侧的第一电极层120和第一偏光膜130，以及对应于液晶层111依次设置在第二表面110b远离第一表面100a一侧的第二电极层140和第二偏光膜150，所述第一电极层120包括覆盖(此处覆盖可以是间接的，或非接触的)所述液晶层表面不同位置的多个第一透明电极(图1未示出)，而所述第二电极层140包括与各个所述第一透明电极位置对应且极性相反的至少一个第二透明电极(图1未示出)，所述第一偏光膜130和所述第二偏光膜150的滤光方向正交。
可以选择对第一电极层120的部分第一透明电极和第二电极层140的第二透明电极施加电压从而在相应范围的液晶层111上形成垂向电场。具体的，根据曝光的方向，可以设定光线从第一表面100a一侧入射，从而可以将第一偏光膜130作为起偏膜，而将第二偏光膜150作为检偏膜。或者，也可以设定光线从第二表面100b一侧入射，从而可以将第二偏光膜150作为起偏膜，而将第一偏光膜130作为检偏膜。以下实施例中，示例地以光线从液晶盒结构110的第一表面100a一侧入射，而从第二表面一侧100b出射为例进行描述。
当曝光束从第一表面110a一侧入射，经第一偏光膜130后形成线偏振光，并照射液晶层111时，其偏振方向会受到液晶分子旋光作用的影响，在第一电极层120和第二电极层140之间施加电场时，由于液晶层110上相应位置的分子指向发生变化，从而会引起通过这些位置的线偏振光的偏振方向的改变，从而在第二偏光膜150一侧，透过的线偏振光的光量发生改变，会引起掩模板该区域的透光率发生改变。图2是本发明一实施例的掩模板中的液晶层在电场作用下的偏转原理图。参见图2，一实施例中，所述液晶层采用向列相液晶，线偏振光的光矢量沿着液晶分子指向矢方向振动，在穿过液晶层时会表现出旋光特性。在未受到外加电场作用的区域，线偏振光经液晶层111后，偏振方向发生变化并从对应方向的第二偏光膜150出射，成为透光区，而在受到一定外加电场作用的区域，液晶分子发生特定角度的偏转，旋光作用消失，线偏振光的偏振方向经液晶层111没有发生变化，无法通过第二偏光膜150，即形成遮光区。通过控制外加电场的施加范围，即可以定位遮光区的位置，从而在掩模板100上对应于液晶层111的区域形成按照设定图案分布的遮光区和透光区。
液晶盒结构110及间隙腔110c的形状可以根据掩模板100在曝光时安装的位置以及各个功能部的要求进行设计。实施例中，考虑到通过掩模板透光区的光线的均匀性，设置液晶盒结构110的第一表面110a和第二表面110b彼此平行，且设置第一表面110a和第二表面110b之间的间隙腔111在垂直于第一表面110a的方向上的高度均一，即间隙腔111靠近第一表面110a的内壁和靠近第二表面110b的内壁基本平行，并均与第一表面110a和第二表面110b平行。另外间隙腔110c中的液晶层111优选是填满状态，由于液晶层111在间隙腔110c的平面内铺展，液晶层111的厚度即间隙腔110c的高度。
此外，为了提高入射光通量，减少入射光线的反射损失，提高透光区和遮光区的对比度，如图1所示，一实施例中，掩模板100还可以包括在第一偏光膜130的远离所述第一电极层120一侧设置的增透膜160。为了方便掩模板的转移和安装，一实施例中，掩模板100还包括一透明基底170，透明基底170设置于第二偏光膜150远离第二电极层140一侧，以从光线出射的一侧与液晶盒结构110固定，透明基底170可作为掩模板100的承载部件。
优选方案中，液晶层111中的液晶分子在相同的外加电场下呈现出相同的偏转角度，可以达到相同的透光效果，以便于驱动控制。具体的，对于扭曲向列相液晶作为液晶层的示例，在间隙腔110c的分别邻近液晶盒结构第一表面110a和第二表面110b的上下内壁可以设置有微刻槽，以对液晶层进行配向。本发明实施例中的掩模板100，对应于液晶层111的范围内，除了液晶层111，液晶盒结构110、第一电极层120、第一偏光膜130、增透膜160、第二电极层140、第二偏光膜150、基底170均优选为透光度较好的材料，即透明材料，以降低透光损失。实施例中，液晶盒结构110的第一表面110a和第二表面110b之间位于间隙腔110c外围的材料为隔离保护材料，可以为透明的无机材料或者透明的有机材料。第一电极层120和第二电极层140中的透明电极的材料例如为ITO、IZO等透明导电材料，第一偏光膜130、增透膜160、第二偏光膜150可选择实现其功能的公开材质制成，透明基底170例如为透明玻璃基底。
可见，上述掩模板100可以利用在液晶层111的垂向上外加电场的位置变化，对应于间隙腔110c的范围内形成包括透光区和遮光区的图像，以便于选择性地阻挡曝光光束，即具备了掩模功能。
本发明实施例中，第一电极层120包括覆盖所述液晶层表面不同位置的多个第一透明电极，从而可以通过第一透明电极的位置来定位调整透光区或遮光区的位置。具体可以设定一位于第一表面110a平面内的二维坐标系，以确定需要定位调整的区域的位置以及每个第一透明电极的位置。
图3是本发明一实施例中第一电极层的平面示意图。参见图3，第一电极层120中的多个第一透明电极121的形状为正方形，且以行列分布。每个第一透明电极121均通过引线与设置在第一电极层120外围区域的电路触点10连接。在液晶层两侧施加电场时，可以通过相应的电路触点10选择对指定位置的第一透明电极121施加电压。本发明另外一些实施例中，第一透明电极可以具有与图3不同的布置。例如，一实施例中，第一电极层中的多个第一透明电极可以发散分布或者自由分布。本发明实施例中，每个所述第一透明电极平行于液晶盒结构110的第一表面110a的截面形状可包括圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、多边形(例如四边形、五边形、六边形、七边形和八边形)等形状中的至少一种。
第二电极层140中的第二透明电极用于从液晶层111的与第一电极层120相对的一侧施加相反极性的电压。一实施例中，第二电极层140仅包括一个第二透明电极，即利用一个可施加电压的透明电极与第一电极层120的多个第一透明电极121在施加外加电场时进行对应，主要通过第一透明电极121的位置对外加电场的位置进行定位。该实施例中，每个第一透明电极121在第二电极层140的正投影均落在了第二透明电极的区域内，从而，每个第一透明电极121覆盖的部分液晶层111在第二电极层140的正投影也落在了第二透明电极的区域内。该实施例中，第二透明电极整面地覆盖在间隔腔110c或液晶层111上方，所述第二透明电极的面积可以设置为大于或等于所述液晶层111朝向所述第一表面一侧的表面面积。在施加外加电场时，第二透明电极可以连接一公共电极，例如，可以使第一透明电极121连接一电压源的正极，而使第二透明电极连接该电压源的负极。第二透明电极也可以接地。在需要调整掩模板100的对应某一区域液晶层位置的透光状态时，可以选择覆盖该区域液晶层两侧的一个或多个第一透明电极121和第二透明电极，对它们施加相反极性的电压以在它们之间的液晶层两侧形成外加电场，在外加电场下，这部分液晶层中的液晶分子会发生偏转，从而在对应偏转的液晶分子的范围内，掩模板100的透光状态发生了改变。
图4是本发明一实施例中第二电极层的平面示意图。参见图4，一实施例中，第二电极层140包括与所述多个第一透明电极121一一对应的多个第二透明电极141，每个所述第一透明电极121在第二电极层140的正投影落在对应的所述第二透明电极141的区域内，从而，每个所述第一透明电极121覆盖的部分液晶层111在第二电极层140的正投影也落在对应的所述第二透明电极141的区域内。彼此对应的一组第一透明电极121和第二透明电极141的面积优选为相等，以精确控制它们之间的液晶分子的偏转。从而，该实施例中，可以通过对一组对应的第一透明电极121和第二透明电极141分别施加相反极性的电压(为同一电压源的输出)，例如第一透明电极121连接电压源的正极，而使对应的第二透明电极141连接同一电压源的负极，从而在二者之间的液晶层部分两侧形成外加电场，使得处于该外加电场中的液晶分子发生偏转，根据本发明掩模板的掩模原理，如此可以改变掩模板100上对应的第一透明电极121和第二透明电极141所覆盖范围的透光状态。因此，利用本发明实施例的掩模板，第一透明电极和第二透明电极的数量和位置(或坐标)可以根据要调整透光状态的区域来具体选择，在选定一组第一透明电极和第二透明电极施加电压以在液晶层两侧形成电场时，通过改变液晶分子的偏转角度，以决定是否允许入射偏振光穿过第二偏光膜150，从而调整不同区域的透光态，根据透光状态的不同，实现掩模板的透光区和遮光区的定位，从而可以将要写入的掩模板版图图形写入掩模板。
如图4所示，与第一电极层120上设置的用于与每个第一透明电极121连接的电路触点10的作用类似，掩模板100的第二电极层140上也可以设置有位于第二电极层140外围区域并与每个第二透明电极141通过引线连接的电路触点10，以便选择具体的一组第一透明电极和第二透明电极来施加外加电场时，可以通过电路触点10在对应位置的第二透明电极141上施加相应极性的电压。类似的，第二电极层140中的多个第二透明电极141可以发散分布或行列分布，或者也可以按照多种形式自由分布。每个所述第二透明电极141平行于液晶盒结构110的第二表面110b的截面形状可包括圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、多边形等形状中的至少一种。
本发明实施例的掩模板100通过对液晶层111选择性地施加外加电场来调整透光区和遮光区的分布。进一步的，所述掩模板100还可包括驱动器，所述驱动器可用于将电压信号分别施加到第一电极层120的第一透明电极121和第二电极层140的第二透明电极141的驱动器。
参见图3和图4，一个实施例中，第一电极层120上的多个第一透明电极121可以为行列排布，且每一行上的第一透明电极121依次电连接，第二电极层140上的多个第二透明电极141也可以是行列排布，每一列上的第二透明电极141依次电连接。彼此对应的一个所述第一透明电极121和一个所述第二透明电极141位于第一电极层120上的行和第二电极层140上的列的交叉处。该实施例中，掩模板100的驱动器可包括行驱动器和列驱动器，所述行驱动器与每一行第一透明电极121连接(具体可以通过相应的电路触点10连接)，所述行驱动器被配置为对同一行第一透明电极121施加电压信号，所述列驱动器与每一列第二透明电极141连接，被配置为对同一列第二透明电极141施加电压信号，所述行驱动器和所述列驱动器施加的电压信号的极性相反，从而可以通过行驱动器和列驱动器，在位于所选择的行和列的交叉处的一组对应的第一透明电极121和第二透明电极141之间形成外加电场，以调节电场范围内的液晶分子的偏转角度。
本发明不限于此，另一个实施例中，第一电极层120上的每个第一透明电极121都可以单独施加电压，第二电极层140上的每个第二透明电极141也可以单独施加电压，也可以在对应的第一透明电极121和第二透明电极141之间形成可以改变液晶分子偏转状态的电场。例如，可以使每个第一透明电极121或第二透明电极141均通过单独的引线连接至外围的电路触点，以单独施加电压。作为可以单独对每个第一透明电极121施加电压的另一示例，液晶盒结构110的第一电极层可以包括分别用于控制每个第一透明电极电压状态的驱动电路，所述驱动电路包括薄膜晶体管，即可以进行有源驱动。设置有源驱动有利于省电设计，在掩模板面积较大时具有优势。需考虑的是，制作控制第一透明电极的驱动电路的工艺较为复杂，相对于无源驱动第一透明电极可设置的面积较小。在设置薄膜晶体管时，优选采用透光材料进行制作，以避免阻挡照射到液晶层的光线。此外，图3和图4中第一透明电极和第二透明电极的数量和形状仅是示意，本发明的掩模板可以根据应用需要设置第一透明电极和第二透明电极的数量及形状，并且，为了方便调整液晶层不同区域的液晶分子的偏转情况，以调节掩模板的遮光区和透光区的分布，在相同范围的液晶层上，优选设置较多数量的第一透明电极或第二透明电极。
根据液晶的特性，在外加电场的强度发生变化时，其偏转状态也不同，因而当第一电极层120的一个第一透明电极121和第二电极层140的一个第二透明电极之间的电场强度在一定范围内变化时，掩模板相应区域的透光率会在一定范围内变化。此处透光率指的是透过第二偏光膜150的光通量与同一位置的从第一偏光膜130入射的光通量的百分率。作为示例，设定掩模板100的图形调整范围内，在未加外部电场时，一个第一透明电极和第二透明电极之间的电压为0，对应的液晶分子为未偏转状态，此时入射的线偏振光可以完全从第二偏光膜150一侧出射，因而透光率最大，记为Rmax，对应区域可以作掩模板100的透光区，而在施加外部电场使得该第一透明电极和第二透明电极之间的液晶分子为完全偏转状态(失去旋光性)时，此时入射的线偏振光被第二偏光膜150阻挡而形成完全遮光状态，对应的透光率为0，设定此时在第一透明电极和第二透明电极之间施加的电压差为Vmax，对应区域可以作为掩模板100的遮光区。从而，通过改变第一透明电极和第二透明电极之间施加的电压差，可以使该第一透明电极和第二透明电极所对应的掩模板位置的透光率在0～Rmax之间变化。为了达到完全遮光或完全透光的掩模效果，可以使对应的第一透明电极和第二透明电极之间的电压差在0和Vmax之间切换，以对应地获得透光区或遮光区。
上述实施例中，为了使掩模板100某一区域为遮光区，通过控制在对应范围的第一透明电极121和第二透明电极141上施加的电压来形成外加电场，因而遮光区的位置调整精度与透明电极的覆盖范围有关。由于第一电极层存在多个第一透明电极之间的间隙，这可能会影响到位置调整精度。
图5是本发明另一实施例的掩模板的剖面示意图。图6是图5中第一电极层和第三电极层的局部示意图。图6可以看作图5中区域A的局部放大图。参见图5和图6，为了提高掩模板遮光区的位置调整精度，本发明另一实施例包括一掩模板200，掩模板200除了可以具有与前述实施例中的掩模板100相同或类似的各个特征之外，掩模版200与前述实施例中的掩模版100的主要不同点在于，掩模板200还包括第三电极层180，所述第三电极层180间隔透明绝缘材料设置于第一电极层120上，所述第三电极层180包括覆盖所述液晶层100表面不同位置的多个第三透明电极181，每个所述第三透明电极181对应于相邻两个第一透明电极121之间的区域设置，所述第三透明电极181和第二电极层140的第二透明电极的极性相反。该实施例中，通过在第三透明电极181和第二透明电极(第二透明电极例如是整面覆盖在液晶层111上)之间施加外加电场，可以对设置在相邻两个第一透明电极之间范围内的液晶分子进行控制，通过改变这部分液晶分子的偏转状态，可以调整掩模板200相应位置的透光状态，有利于提高遮光区的位置调整精度。在掩模板200中，起偏层130设置在第三透明电极181远离第一透明电极120的一侧表面上，增透膜160设置在第三电极层180上。
图7是图5中第二电极层和第四电极层的局部示意图。图7也可以看作图5中的区域B的局部放大图。参见图5和图7，进一步的，掩模板200还可以包括第四电极层190，所述第四电极层190间隔透明绝缘材料设置于所述第二电极层140上，所述第四电极层190可包括与上述各个第三透明电极位置对应且极性相反的多个第四透明电极191。每个第三透明电极181在第四电极层190的正投影落在对应的第四透明电极191的范围内。彼此对应的一组第一透明电极121和第二透明电极141的面积优选为相等，以精确控制它们之间的液晶分子的偏转。因此，在设置掩模板200的遮光区时，不仅可以通过彼此对应的第一透明电极121和第二透明电极141调整对应位置的透光状态，还可以通过彼此对应的第三透明电极181和第四透明电极191来调整对应位置的透光状态。由于一组对应的第一透明电极121和第二透明电极141与邻近的一组对应的第三透明电极181和第四透明电极191位置不完全相同，通过驱动器分别对邻近的一组第一透明电极121和第二透明电极141以及一组第三透明电极181和第四透明电极191施加电压以改变该区域的液晶层的外加电场时，可以更精确地调整该区域的液晶分子的偏转状态，有助于提高遮光区的位置调整精度，进而有利于精确地将掩模图案写入掩模板。
上述第三透明电极181和第四透明电极191在各自的电极层内可以是发散分布，也可以行列分布，也可以是其它形式的自由分布。每个所述第三透明电极181或第四透明电极191平行于液晶层111的截面形状可包括圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、多边形等形状中的至少一种。根据掩模板具体设计要求，可以设计第三透明电极181与下方的第一透明电极121在液晶层111上的正投影完全不重叠或者部分重叠，也可以设计第四透明电极191与下方的设置第二透明电极141在液晶层111上的正投影完全不重叠或者部分重叠。此外，对于位于同一电极层相邻的两个透明电极，它们之间的间距可以根据需要设计。此外，为了进一步提高遮光区位置调整精度，还可以在第三电极层和/或第四电极层上进一步间隔透明隔离材料设置包括透明电极的电极层，使得在其上施加电压时，所形成的电场可以从不同于下方电极层的角度调整液晶分子的偏转，从而对于具体位置的液晶层，其中液晶分子的偏转角度可以更精确地控制，有利于提高掩模图案的写入精度。
利用本发明实施例的掩模板，不需要按照产品种类或者掩模工艺来制造承载不同掩模图案的众多掩模板，不同掩模板版图图形可以保存为电子版，在曝光之前，将需要用到的掩模图案写入掩模板中即可。在曝光之后，不再对液晶层施加外加电场时，即恢复到了未写入状态(即擦除写入)。从而利用一块本发明实施例的掩模板，通过反复读写的方式可以生成多种掩模图案，有助于提高生产效率，节约成本。
图8是本发明一实施例的曝光方法的流程示意图。参见图8，本发明实施例还包括一种采用上述掩模板的曝光方法。所述曝光方法包括以下步骤：
S1：提供掩模板版图文件，并将所述掩模板版图文件转换为在所述液晶层两侧的对应位置施加外加电场的可执行指令；
S2：根据所述可执行指令控制所述第一电极层和所述第二电极层上位于对应位置的所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的电场，以调节曝光光束从所述第一偏光膜至所述第二偏光膜的光通量变化，从而在所述掩模板上形成与所述掩模板版图文件对应的掩模图案，所述掩模图案包括遮光区和透光区；
S3：将形成有所述掩模图案的掩模板设置在曝光光源和涂敷有感光胶的基板之间进行曝光。
上述步骤S1中，掩模板版图文件可以为根据集成电路设计标准获得的版图文件。将所述掩模板版图文件转换为在所述液晶层两侧的对应位置施加外加电场的可执行指令时，即将掩模版版图文件中版图图形的遮光区和透光区的位置转换为定位掩模板上对应的第一透明电极和第二透明电极的位置以及有关在它们之间施加的电场信号的可执行指令，以便于掩模板的驱动器根据所述可执行指令在液晶层两侧施加外加电场，从而在可擦写的掩模板上形成对应的掩模图案。对于将遮光区和透光区的位置转换为定位掩模板上对应的第一透明电极和第二透明电极的位置以及在对应的透明电极之间施加电场的方法的处理、执行，一般是以软件程序的方式配合装置或设备来实施，然而，他们全部(或其中一部分)也可以使用电子硬件的方式来实施。不管是以软件或者硬件方式，其个别部分是熟悉电子、软件领域人员可以进行实施的，因此，其细节就不在本说明书中赘述。
上述步骤S2中，在掩模板上对应位置的第一透明电极和第二透明电极之间形成电场时，电场的电压差可以在前述的0～Vmax范围内调节。一实施例中，液晶层采用的是扭曲向列相液晶，其在外加电场下发生偏转以阻挡入射偏振光通过第二偏光膜。对于遮光区，可以设置上述电压差为Vmax，从而在检偏器一侧无法检测到曝光束，在透光区，可以设置上述电压差为0，以保证从检偏器一侧获得最大的光通量。但不限于此，另一实施例中，对于处于遮光区和透光区的邻近区域，可以设置上述电压差为大于0且小于Vmax的值，以便于调节邻近区域的透光状态。
在利用前述的掩模板200进行曝光时，步骤S1中获得的可执行指令还可包括针对前述的第三电极层180和/或第四电极层190上的透明电极如何施加电场信号的可执行指令。步骤S2还可包括根据所述可执行指令对第三电极层180中对应位置的第三透明电极181施加第一极性的电压，以及对第二电极层中的第二透明电极或者第四电极层190中对应位置的第四透明电极191施加与第一极性相反极性的电压的步骤。在对第一电极层120和第二电极层140之间对应位置形成设定强度的外加电场的基础上，通过对第三电极层180与第二电极层140之间或者第三电极层180与第四电极层190之间形成另一设定强度的外加电场，有利于更精确地调整遮光区和透光区的位置，可以提高掩模板200上的掩模图案的位置调整精度。
考虑到经过步骤S2在掩模版上形成的掩模图案与掩模板图形文件中设计的版图图形之间可能存在一定的变形和偏差，如果直接利用一次写入的掩模板对产品基板进行曝光，这种变形和偏差会影响产品的品质，降低产品的良率。为了减小或避免因掩模板上掩模图形与设计版图图形之间的差异导致的产品尺寸失真，优选方案中，上述曝光方法还可包括对掩模板上形成的掩模图案进行校正的步骤，一实施例中，对掩模板上形成的掩模图案进行校正的步骤包括：利用形成有所述掩模图案的掩模板对涂敷有感光胶的测试基板进行曝光，以在所述测试基板上获得图形化的感光胶；以及对所述图形化的感光胶进行测量，并与所述掩模板版图文件进行比较，根据比较的结果重新执行步骤S1和S2，以调整所述可执行指令并根据所述可执行指令更新所述掩模板上的掩模图案。具体在与所述掩模板版图文件进行比较时，可以判断所述掩模板上形成的掩模图案是否合格(或满足曝光要求)，若合格，则可以按照所述掩模板对产品基板进行曝光，若不合格，则调整所述可执行指令以更新掩模图案。对所述可执行指令进行调整时，可以对液晶层两侧的选定的透明电极的数量及位置以及对应的在第一电极层和第二电极层之间形成的外加电场的强度、角度等方面进行调节。
本发明实施例的掩模板及利用本发明实施例的掩模板的曝光方法，可以用在55nm节点或者65nm节点以上的集成电路工艺，并具有以下优点：
第一、由于外加电场可调，使得掩模板上的版图图案可刷新重新写入，同一掩模板中可写入不同图案的版图文件，因此掩模板数量可以减少，可以简化掩模板管理；
第二、不再需要针对每一个产品制作一套掩模板，在产品更新迭代时也可以沿用之前的掩模板，可以降低设计及制作成本；
第三、对掩模板进行刷新重新写入的过程比较起重新制作一张掩模板的时间大大缩短，可以缩短掩模板制作周期，对掩模板进行刷信重新写入的过程可以通过软件及驱动电路实现，而不需要在专门的掩模厂进行加工，从而有助于加快对掩模板的验证及优化过程，有利于缩短新产品下线的时间以及掩模改版时间。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (14)
1.一种掩模板，其特征在于，包括：
液晶盒结构，所述液晶盒结构具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面之间设有隔离材料围成的封闭的间隙腔，在所述间隙腔内填充有液晶层；
第一电极层和第一偏光膜，对应于所述液晶层依次设置于所述第一表面远离所述第二表面的一侧，所述第一电极层包括覆盖所述液晶层表面不同位置的多个第一透明电极；以及
第二电极层和第二偏光膜，对应于所述液晶层依次设置于所述第二表面远离所述第一表面的一侧，所述第二电极层包括与各个所述第一透明电极位置对应且极性相反的至少一个第二透明电极，所述第一偏光膜和所述第二偏光膜的滤光方向正交。
2.如权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面相互平行，所述间隙腔在垂直于所述第一表面的方向上具有均一的高度，所述液晶层填满所述间隙腔。
3.如权利要求2所述的掩模板，其特征在于，所述第二电极层仅包括一个所述第二透明电极，每个所述第一透明电极在所述第二电极层的正投影落在所述第二透明电极的区域内。
4.如权利要求2所述的掩模板，其特征在于，所述第二电极层包括与所述多个第一透明电极一一对应的多个所述第二透明电极，每个所述第一透明电极在所述第二电极层的正投影落在对应的所述第二透明电极的范围内。
5.如权利要求4所述的掩模板，其特征在于，彼此对应的一个所述第一透明电极和一个所述第二透明电极的面积相同。
6.如权利要求4所述的掩模板，其特征在于，所述第一透明电极和所述第二透明电极平行于所述第一表面的截面形状包括圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、多边形的至少一种。
7.如权利要求4所述的掩模板，其特征在于，所述第一电极层的多个所述第一透明电极为行列排布，每一行上的所述第一透明电极依次电连接；所述第二电极层的多个第二透明电极为行列排布，每一列上的所述第二透明电极依次电连接，彼此对应的一个所述第一透明电极和一个所述第二透明电极位于所述第一电极层上的行和所述第二电极层上的列的交叉处。
8.如权利要求1至7任一项所述的掩模板，其特征在于，所述掩模板还包括驱动器，所述驱动器将电压信号分别施加到所述第一透明电极和所述第二透明电极。
9.如权利要求1至7任一项所述的掩模板，其特征在于，还包括：
第三电极层，对应于所述液晶层设置于所述第一电极层和所述第一偏光膜之间，所述第一电极层和所述第三电极层之间通过透明绝缘材料间隔，所述第三电极层包括对应于相邻两个所述第一透明电极之间的区域设置的多个第三透明电极，所述第三透明电极和所述第二透明电极的极性相反。
10.如权利要求9所述的掩模板，其特征在于，还包括：
第四电极层，对应于所述液晶层设置于所述第二电极层和所述第二偏光膜之间，所述第二电极层和所述第四电极层之间通过透明绝缘材料间隔，所述第四电极层包括多个第四透明电极，所述多个第四透明电极和所述多个第三透明电极一一对应且极性相反，每个所述第三透明电极在所述第四电极层的正投影落在对应的所述第四透明电极的范围内。
11.如权利要求1至7任一项所述的掩模板，其特征在于，还包括：
增透膜，设置于所述第一偏光膜远离所述第一电极层一侧；和/或
透明基底，设置于所述第二偏光膜远离所述第二电极层一侧。
12.如权利要求1至7任一项所述的掩模板，其特征在于，所述液晶层采用向列相液晶，所述间隙腔的邻近所述第一表面和所述第二表面的内壁表面形成有微刻槽。
13.一种采用如权利要求1至12任一项所述的掩模板的曝光方法，其特征在于，包括：
提供掩模板版图文件，并将所述掩模板版图文件转换为在所述液晶层两侧的对应位置施加外加电场的可执行指令；
根据所述可执行指令控制所述第一电极层和所述第二电极层上位于对应位置的所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的电场，以调节曝光光束从所述第一偏光膜至所述第二偏光膜的光通量变化从而形成与所述掩模板版图文件对应的掩模图案，所述掩模图案包括遮光区和透光区；以及
将形成有所述掩模图案的掩模板设置在曝光光源和涂敷有感光胶的基板之间进行曝光。
14.如权利要求13所述的曝光方法，其特征在于，还包括对所述掩模图案进行校正的步骤，所述校正的步骤包括：
利用形成有所述掩模图案的掩模板对涂敷有感光胶的测试基板进行曝光，以在所述测试基板上获得图形化的感光胶；以及
对所述图形化的感光胶进行测量，并与所述掩模板版图文件进行比较，根据比较的结果调整所述可执行指令并根据所述可执行指令更新所述掩模板上的掩模图案。
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