CN114995051A - 掩模基版、光掩模版及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种掩模基版、光掩模版及其制备方法，应用于光刻机技术领域，其中掩模基版包括透明基底和附着于所述透明基底一表面上的上转换层。通过将所述掩模基版应用于光刻机后，光刻机的主光源可以照射于上转换层，并经上转换层进行上转换后，从透明基底相对于上转换层所在表面的另一表面出射混合光，从而可将该混合光作为混合光源用于光刻机的光线曝光中，使得光刻机获得更高的分辨率和对比度。

Description

掩模基版、光掩模版及其制备方法

技术领域

本申请涉及光刻机技术领域，具体涉及一种无图案的掩模基版、有图案的光掩模版及其制备方法。

背景技术

光刻机（lithography，也可称为掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等）是制造半导体芯片的核心装备，采用类似照片冲印技术，把光掩模版（Photo-mask，也可称光罩）上的精细图案（pattern）通过光线的曝光投影（并缩小4倍）转移到硅片上，实现芯片电路的大规模、重复性的生产制造。其中，光掩模通常选用透光性比较好的玻璃透明基底（如石英透明基底，Quartz substrate）作为掩模基材，进而在该基材表面上覆盖一层金属（如铬Cr）作为遮光层，该金属层的厚度约为50-100nm，通过对该金属层进行制图形成芯片电路对应的精细化几何图案，如线条、孔等，从而光刻曝光中能够在硅片上投影制作出这些图案，即在硅片上的光刻胶上投影制作出电路对应的图形。

在光刻工艺中，若光刻机具有更高分辨率（resolution）和对比度（contrast），将能够在使用光掩模版进行芯片电路制造时获得更窄的光刻线宽，因而可通过减小光刻线宽来提高芯片电路制造密度。目前，在减小线宽的现有方案中，有以下常见的演进式改进方案：一是将光刻机所使用的光波波长向更短波长演进方案，如从紫外UV光刻机向深紫外DUV光刻机演进，甚至是向极紫外EUV光刻机演进；二是从提高晶圆Wafer侧的数值孔径NA加以改进，如采用新光学设计来提高孔径，又如采用浸液物镜提高物镜的数值孔径等等。但是，这些改进方案均需要对光刻机进行基础性方案改进，方案较复杂，改进量大，不便于在现有光刻机上直接改进实施，改进及实施的成本非常昂贵。

因此，亟需一种能够基本基于现有光刻机，从掩模基版着手且能够提高光刻机的分辨率和对比度的新技术方案。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种掩模基版、光掩模版及其制备方法，通过掩模基版对光刻机的主光源（即曝光用的光源）的光线进行加强后出射出新混合光源，其中混合光源中包含有原主光源的光波（即曝光光线）和波长更短的新光波（即激发光线），进而在将该混合光源作为光刻机进行光线曝光的照射光源后，能够减小光刻机的光刻线宽，从而提高光刻机的分辨率和对比度。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种无图案的掩模基版，所述掩模基版包括：透明基底，包括相对的第一面和第二面；遮光层，覆盖于所述透明基底的第一面；以及，覆盖于所述透明基底的第二面上可供至少部分预设的曝光光线透过的上转换层，所述上转换层包括由宽能隙半导体层和窄带隙半导体层形成异质结的两步光子上转换薄层；

其中，预设的曝光光线照射于所述上转换层后，至少部分所述曝光光线经过上转换作用可形成波长比所述曝光光线短的激发光线；透过所述透明基底的混合光线包括所述预设的曝光光线和所述激发光线。

本说明书实施例还提供一种有图案的光掩模版，所述光掩模版包括：如本说明书中任意一项实施例所述的掩模基版；以及，曝光窗口，形成于所述掩模基版的遮光层上；所述遮光层上的曝光窗口和遮光区域形成掩模版图形。

本说明书实施例还提供一种用于制备掩模基版的制备方法，所述制备方法包括：

提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层；

于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

本说明书实施例还提供一种用于制备光掩模版的制备方法，所述制备方法包括：

提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层，以及在所述遮光层上形成曝光图案窗口；

于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过在掩模基版上采用上转换层将光刻机的主光源（即用于光线曝光的光源）进行光线加强后形成混合光源，使得混合光源中既包含有原主光源的光波（即曝光光线）和波长稍短的新光波（即激发光线），这样混合光源非常适合作为光刻机进行光线曝光的照射光源，可以提高光刻分辨率和对比度，无需进行光刻机的光学系统改进。因此，在将本说明书提供的掩模基版应用于现有光刻机后，可对光刻机的主光源进行上转换处理，得到加强后的混合光源，进而在光线曝光中有效提高光刻分辨率和对比度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中通过掩模基版的上转换获取混合光源的结构示意图；

图2是本申请中一种掩模基版的结构示意图；

图3是本申请中在掩模基版中进行上转换的结构示意图；

图4是本申请中一种掩模基版中用于构成上转换层的材料特性示意图；

图5是本申请中一种用于制备掩模基版的流程示意图；

图6是本申请中一种光掩模版的结构示意图；

图7是本申请中通过光掩模版获取更窄线宽的结构示意图；

图8是本申请中一种光掩模版的结构示意图；

图9是本申请中一种光掩模版的结构示意图；

图10是本申请中通过光掩模版获取更窄线宽的结构示意图；

图11是本申请中一种用于制备光掩模版的流程示意图；

图12是本申请中一种光掩模版的制备方法的示意图；

图13是本申请中一种光掩模版的制备方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

目前，更窄的光刻线宽可以决定光刻机（或者说光刻工艺）具有更高分辨率和对比度，进而光刻机可以制造更高密度的半导体芯片电路。而现有用于减小线宽的改进方案，均是对光刻机本身进行改进，改进难度大，成本高，如将UV光刻机更新换代为DUV光刻机，甚至是升级为更加先进的EUV光刻机。

有鉴于此，发明人通过对光刻机、光线曝光及掩模，以及对各种减小线宽的改进方案进行深入研究及改进探索。常见的光掩模版有二元光掩模版（binary mask，BM或BIM）和相移光掩模版（Phase Shift Mask，PSM），而随着光刻工艺制程越来越小，光掩模版（BM、PSM等）的线宽（Critical Dimension，CD，也可称为关键尺寸、临界尺寸等）已经成为晶圆制造中先进紫外线（UV）光刻工艺的瓶颈，但如果光刻机中作为光线曝光的照明激光可以包含一些波长略短于主激光器的光，则可以提高光刻的分辨率和对比度。

基于此，本说明书实施例提出了一种通过掩模基版来对光刻机的主光源进行加强的新技术方案：如图1所示，提供一种采用上转换层对光刻机的主光源进行加强处理的掩模基版，即通过新的掩模基版，直接从主激光器（如扫描式主紫外激光器或步进式主紫外激光器，其中主紫外光的波长可以为193nm、248nm或365nm等）产生混合光，即通过上转换层，将主激光器入射的部分光线转换为波长稍短的新光线（即激发光线），例如原入射光波长为193nm时，新光线的波长可缩短约20nm，又例如原入射光波长为248nm时，新光线的波长可缩短约50nm，又例如原入射光波长为365nm时，新光线的波长可缩短约70nm，因而混合光源中包含有原波长的光线和更短波长的新光线。因此，在将该混合光源作为光刻机进行光线曝光的照射光源时，可以提高光刻的分辨率和对比度，因而可减小光刻的线宽，可以制造出更高密度的半导体芯片电路。

需要说明的是，光刻机的主光源可以根据实际应用需要选型，比如主光源为紫外激光源（UV Laser），也可以是用于光刻的其他光源。为便于进行示意说明，下面以光刻机常用的的主要紫外激光源进行示意说明。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图2所示，本说明书实施例提供一种应用于投影式光刻机的掩模基版，所述掩模基版包括：透明基底11、遮光层（图中未示出）和上转换层12。其中，透明基底包括相对的第一面（如图2中的下表面）和第二面（如图2中的上表面）；遮光层覆盖于透明基底11的第一面上，上转换层12附着于透明基底11的第二面上。

实施中，上转换层12可以采用两步光子上转换层（Two-step photon up-conversion layer，可简称TUP层），其中TUP层可以由上转换材料制作而成的双层的结构薄层（图2中未示明）。上转换材料是一种在较长波长激发下产生较短波长光的材料，以及所述上转换层包括由宽能隙半导体层和窄带隙半导体层形成双层的异质结，能实现两步光子上转换的双薄层。

如图3所示，两步光子上转换层由宽能隙半导体层（wide gap semiconductor，WGS）和窄带隙半导体层（Narrow gap semiconductor，NGS）构成，在入射UV激光（波长为λ，即Incident UV Laser with λ）的照射下，入射激光光子能量（其中光子能量<WGS带隙）将被NGS吸收，随后引起2个额外的光激发过程，即从VB（Valence band，价带）到IB（intermediate band，中间带），再从IB到CB（conduction band，导带），最终实现WGS的VB到CB激发，即在较长波长的UV激光的激发下产生较短波长光（即激发光线）的输出（如图中的Output UV，其波长为稍短于原波长λ，记为波长λˊ），从而经WGS(从CB到VB)发射的光子可以比入射光具有更高的能量和更短的波长。因此，入射光经上转换层后，总输出是由入射光和激发光线共同组合所得的混合光。

需要说明的是，在上转换层中，可以是WGS与透明基底11的第二面进行接触，也可以是NGS与透明基底11的第二面进行接触，即在上转换层中，WGS和NGS的叠放顺序可以颠倒；还有，WGS层和NGS层都要足够薄，允许入射光部分透明。

实施中，透明基底11可为透明（transparent）、半透明（semi-transparent）的玻璃透明基底，可以优选石英透明基底（Quartz substrate），这样经上转换层出射到透明基底的光尽可以透明地在透明基底中进行传输，不被吸收变成热能。

基于前述掩模基版结构，当预设的曝光光线照射于所述上转换层后，至少部分所述曝光光线经过上转换作用可形成波长比所述曝光光线短的激发光线，因而透过所述透明基底的混合光线包括所述预设的曝光光线和所述激发光线。

如前述图1所示，光刻机的主光源经掩模基版后形成混合光源的示意过程如下：光刻机的主光源可以从上转换层12的上方空间进行入射，即主光源照射于上转换层12上；由于上转换层12可以在入射光的照射下受到激发而发生上转换（up-conversion），进而在上转换层中将波长较长的入射光的部分光子激发转换为波长稍短的出射光输出，入射光和该出射光均从透明基底11的一侧表面透明传输到另一侧表面，形成混合光，该混合光可以作为混合光源用于作为光刻机的照射（曝光）光源。其中，所述主光源透过所述上转换层和所述透明基底的光线可标记为第一光线，所述上转换层受到所述主光源的照射而经上变换而获得的激发光线可标记为第二光线，因而混合光可包括第一光线和第二光线。

通过掩模基版的上转换层对光刻机的主光源的部分光子进行上转换，进而主光源经上转换层后形成混合光，该混合光经透明基底出射，从而可将该出射的混合光作为光刻机进行光线曝光的照射光源，这样照射光源中包含有原主光源波长的光和经上转换得到的波长稍短的光，因而当混合光用于光线曝光时，相当于提高了光刻的分辨率和对比度。

在一些实施方式中，如图2所示的透明基底，可以是一块独立的基底材料，也可以是由两块基底材料粘合而成的一个基底。本领域的技术人员应当能够理解的是，当透明基底11为由两块基底材料粘合而成时，两个基底背靠背粘合（如可以为氧化硅-氧化硅键合的键合，例如热压力键合），还有上转换层设置于一个基底的一面，遮光层图案设置于另一个基底的另一面，从而入射光线照射于上转换层，经上转换层透射部分入射光线以及将另一部分入射光线进行上转换形成激发光线后得到混合光线，该混合光线经两个透明基底向遮光层透射。

在一些实施方式中，如前述图2所示，所述上转换层可包括由宽能隙半导体层（WGS）和窄带隙半导体层（NGS）形成异质结的两步光子上转换薄层。

具体地，WGS选型为n型半导体，NGS选型为p型半导体，从而WGS和NGS构成异质结结构。鉴于该异质结上无直流偏置，因而实际应用中无需关注异质结的泄漏，有利于掩模基版在不同应用中的适应性。

在一些实施方式中，WGS和NGS的之间顺序可以根据实际应用需要进行设定，有利于提高掩模基版的适应性。

在一种示例中，WGS可以在NGS上，即NGS与所述透明基底接触，这时光刻机的主紫外线光源入射于宽能隙半导体层。

在一种示例中，WGS可以在NGS下，即宽能隙半导体层与所述透明基底接触，这时光刻机的主紫外线光源入射于窄带隙半导体层。

在一些实施方式中，可根据实际应用需要选用相应的半导体材料构成WGS和/或NGS。

实施中，用于构成宽能隙半导体层和/或用于构成窄带隙半导体层的材料，可包括以下任意一种材料：硅（Silicon，Si），砷化镓（GaAs），碳化硅（SiC，如βSiC、4HSiC等），氮化镓（GaN），氮化铝（AlN），氮化铝镓（GaAlN），钻石（Diamond）。

如图4所示，部分列举了可以用于作为WGS、NGS的半导体材料及其相关特性，这里不再一一展开说明。另外，具体实施中，可以结合实际应用需要，并可参照禁带（Bandgap）选取相应的半导体材料构成WGS、NGS，这里不对选取依据作限定。

在一些实施方式中，根据半导体材料的特性和所需要的激发光线波长设计要求，可从如图4所示的材料特性中，优先以禁带为核心指标选择上转换层的材料（如AlN，GaN，…等）。

具体地，所述宽能隙半导体层和窄带隙半导体层的材料以禁带宽度（BG）为核心指标，根据预设的曝光光线的波长选取，以实现上转换功能，并使所述激发光线的波长比预设的曝光光线的波长短5%-20%。

实施中，按禁带宽度选取上转换层材料时，能隙和激发光波长关系可以如下：BG=1234/l(nm)。

例如，以193nm主光源而言，选宽能隙WBG ~（6.73 -7.99eV），选窄带隙NBG <6.4eV；

例如，以248nm主光源而言，选宽能隙WBG~ (5.23 - 6.22eV），选窄带隙NBG<4.98eV；

例如，以365nm主光源而言，选宽能隙WBG ~ (3.56 - 4.28eV)，选窄带隙NBG ~3.38eV。

优选地，所述激发光线的波长比预设的曝光光线的波长短10%-15%。

例如，以193nm主光源而言，优选宽能隙 WBG ~（7.11 - 7.52eV），优选窄带隙NBG< 6.4eV；

例如，以248nm主光源而言，优选宽能隙WBG~ (5.53 - 5.85eV），优选窄带隙NBG<4.98eV；

例如，以365nm主光源而言，优选宽能隙WBG ~ (3.75 – 3.98eV)，优选窄带隙NBG~ 3.38eV。

在一些实施方式中，上转换层形成的所述激发光线占所述混合光线总功率的比例不大于20%。实施中，可由上转换层的厚度和光学参数(n,k)而定，其中光学参数n、k分别表示折射率和消光系数。双薄层的上转换层各自厚度约为2nm - 30nm。

在一些实施方式中，根据光刻中对曝光光线的整体需要，从而在设计上转换层时，使得所设计的所述上转换层对所述曝光光线的综合透光率约为80%以上，也可由上转换层的厚度和光学参数(n,k)而定。

需要说明的是，本领域的技术人员应当理解的是，针对上转换层对入射的曝光光线的透光率要求，可以通过对上转换层（即WGS、NGS）的材料选型、光学参数(n,k)和厚度等实现。

在一些实施方式中，WGS和NGS层均可以根据实际应用需要而沉积为晶体结构（crystalline）或非晶结构（non-crystalline，如多晶（polycrystalline）甚至非晶（amorphous）），甚至可以为量子点结构（QD structure，即quantum dots structure）。

实施中，宽能隙半导体层可包括沉积为以下任意一种结构的材料层：结晶结构，非结晶结构，量子点纳米结构；

和/或，窄带隙半导体层包括沉积为以下任意一种结构的材料层：结晶结构，非结晶结构，量子点纳米结构。

通过将WGS、NGS沉积于透明基底表面，可以保证上转换层中的两步光子上转换仍然起作用，有利于在实际应用中进行实施改进。

在一些实施方式中，WGS和/或NGS可以做到足够薄，比如厚度<30nm，有利于入射的主紫外激光部分透明地经过上转换层后出射。

在一种示例中，宽能隙半导体层的厚度小于30nm。

在一种示例中，窄带隙半导体层的厚度小于30nm。

在一些实施方式中，主流光刻机大多仍使用紫外线激光作为主光源，本示例中所述主光源可包括紫外线光源（UV Laser）。因此，无需对主光源进行改进实际，仍可直接基于现有光刻机中的主光源，采用掩模基版对该主光源形成混合光源。

在一些实施方式中，所述紫外线激光光源的紫外光波长包括以下任意一种波长：193nm，248nm，365nm。因此，经掩模基版后，主紫外线光源变为混合紫外线光源，例如当主光源选用波长为193nm的紫外线激光源是，仅掩模基版出射的混合光源中将包含有波长为193nm和比193nm稍短20nm内的两种紫外光，又例如当主光源选用波长为248nm的紫外线激光源是，仅掩模基版出射的混合光源中将包含有波长为248nm和比248nm稍短50nm内的两种紫外光，又例如当主光源选用波长为365nm的紫外线激光源是，仅掩模基版出射的混合光源中将包含有波长为365nm和比365nm稍短70nm内的两种紫外光。

需要说明的是，实际应用中可根据光刻机的主光源和上转换层的特性，确定出适合于实际应用场景的混合光源，这里仅作示例性说明。

在一些实施方式中，所述掩模基版可用作BM、PSM中的掩模基版。具体地，所述掩模基版还可包括一移相材料层，所述移相材料层位于所述透明基底与所述遮光层之间。需要说明的是，当所述掩模基版用作BM中的掩模基版时，该相移材料层的厚度为零，当所述掩模基版用作PSM中的掩模基版时，该相移材料层的厚度及材料选型可根据实际应用需要确定，比如相移材料选用 MoSi_xO_yN_z，比如厚度为50-150nm等等。

基于相同发明构思，本说明书实施例提供一种用于制备掩模基版的制备方法，所述掩模基版为本说明书中前述任意一个实施例所述的设置有上转换层的掩模基版，该掩模基版可以应用于光刻机。

如图5所示，其中所述制备方法包括：

步骤S202、提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

步骤S204、于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层；

步骤S206、于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，步骤S204和S206的先后顺序可以根据实际制备需要确定，比如先执行步骤S204，再执行步骤S206，即先在第一透光基板的第一面上形成遮光层（如铬层），然后在第一透光基板的第二面上形成上转换层，这里的示意说明并不构成相应限定。

另外，透光基板可以优选石英透明基底，以及上转换层可以包括由宽能隙半导体层和窄带隙半导体层形成异质结的两步光子上转换薄层，关于掩模基版的相关说明可以参见前述示例，不再一一展开。

需要说明的是，制备所得的掩模基版可参见前述图1、图2，不再赘述。

在一些实施方式中，当掩模基版的透明基底为多个基底材料粘合而成时，所述制备方法还可包括：提供第二透光基板，所述第二透光基板具有相对的第一面和第二面；

这时，步骤S206，即于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层，可包括：于所述第二透光基板的第一面形成上转换层，以及键合所述第一透光基板的第二面和所述第二透光基板的第二面。

需要说明的是，在第一透光基板上形成上转换层和将第一透光基板和第二透光基板进行健合的先后制备顺序，可根据实际制备需要进行确定，这里的示意说明并不构成相应限定。

基于相同发明构思，本说明书实施例提供一种有图案的光掩模版，该光掩模版应用于光刻机后，可提高光刻机的分辨率和对比度。

如图6至图9所示，本说明书实施例提供一种新型的光掩模版，包括：如前述任意一个实施例所述的掩模基版和曝光窗口，其中曝光窗口形成于所述掩模基板的遮光层上；所述遮光层上的曝光窗口和遮光区域形成掩模图形（pattern，也可称图案）。

需要说明的是，掩模版图形对应于芯片电路在硅片上进行光刻时的掩模图形。因此，在本说明书提供的新型光掩模版中，掩模版图形可为直接在所述掩模基版上形成的图形，也可以为已经在传统掩模上形成的图形。

换言之，所述掩模基版中的遮光层，可为独立覆盖于所述掩模基版上的遮光层，如图8所示，该遮光层形成于掩模基版上，该遮光层未形成掩模图形；所述掩模基版中的遮光层，如图9示意，该遮光层为传统掩模中已形成掩模图形的遮光层，即使用传统光掩模版替代所述掩模基版的遮光层，这时传统掩模的透明基底与所述掩模基版的透明基底背靠背粘合连接（如健合）。

实施中，可将未设置有上转换层的传统掩模（即传统掩模基版或带图案的光掩模版）与本说明书提供的新型掩模基版背靠背健合后形成新型光掩模版。其中，传统掩模（如BM、PSM等）设置于目标表面上，所述目标表面为所述掩模基版的透明基底中相对于上转换层所在表面的另一表面。

如图7所示，在一种新型光掩模版中，光刻机的主光源（如主紫外线激光源，即Primary UV Laser）将光入射到带两步上转换薄层（由WGS和NGS构成的薄层）的掩模基版的上表面，进而在透明基底中透射混合光（该混合光为来自 WGS 的 DUV 发射以及部分主紫外激光），进而在光线曝光中增强 UV 图案的分辨率和对比度。

在一些实施方式中，传统掩模可为二元掩模或相移掩模，以及传统掩模优选带有图案的掩模。

在一些实施方式中，可根据传统掩模的具体形式，将该传统掩模设置于在掩模基版的下表面。

在一种示例中，如前述图6所示，当二元掩模（BM）或相移掩模（PSM）为包含有透明基底的掩模时，可将二元掩模或相移掩模的透明基底粘合（Bonded）于所述掩模基版的透明基底相对于上转换层所在表面的另一表面。

在一种示例中，如图8和图9所示，当二元掩模或相移掩模为未包含有透明基底的掩模时，二元掩模或相移掩模集成（Integrated）设置于所述掩模基版的透明基底相对于上转换层所在表面的另一表面上。

需要说明的是，这里的集成设置可以指在掩模基版的透明基底表面沉积出该传统掩模层。

如图10所示，在一种新型光掩模版中，光刻机的主光源（如主紫外线激光源，即Primary source UV）将光入射到带两步上转换薄层（由WGS和NGS构成的薄层）的掩模基版的上表面，进而在透明基底中透射混合光（该混合光为来自 WGS 激发的 UV 以及部分主紫外激光），进而在光线曝光中在混合光经光掩模后获得分辨率和对比度更好的UV输出。

基于相同发明构思，本说明书实施例提供一种用于制备光掩模版的制备方法，以制备出本说明书前述任意一个实施例所述的新型光掩模版，其中所述光掩模版可以应用于光刻机。

在一种示例中，如图11所示，所述制备方法可包括：

步骤S402、提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

步骤S404、于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层，以及在所述遮光层上形成曝光图案窗口；

步骤S406、于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

通过在第一透光基板上形成上转换层和遮光层，且在遮光层中形成曝光窗口，其中遮光层的曝光窗口和遮光区域构成掩模版图形，进而预设的曝光光线入射于上转换层后，从曝光窗口中出射混合光线，其中混合光线中包含有大部分曝光光线和波长稍短的激发光线（该激发光线为部分曝光光线经上转换层激发形成），因而从窗口中出射的混合光线中包含有波长较长的原曝光光线和波长稍短的激发光线，可减小光刻线宽，有利于提高光刻机的分辨率和对比度。

在一种示例中，如图12所示，通过以下步骤可制备一种新型光掩模版：

步骤a）将上转换层沉积于透明基底的一表面上，使得所述上转换层附着于所述透明基底的一表面上（如图中的的上表面上），以制备如前述任意一项实施例所述的掩模基版，即获得带上转换层的掩模基版；

步骤b）将传统掩模设置于目标表面上，以形成如前述任意一项实施例所述的光掩模版，其中所述目标表面为所述掩模基版的透明基底中相对于上转换层所在表面的另一表面。

具体地，如图12所示，鉴于传统掩模已有相应透明基底，因而在步骤b）中可直接将传统掩模（比如传统掩模基版或者光掩模）的透明基底与带上转换层的掩模基版透明基底背靠背粘合连接，从而形成如前述图6所述的新型光掩模版。

具体地，如图13所示，鉴于传统掩模未设置有相应透明基底，因而步骤a）中，在透明基底的背面（backside，图示中标识为上表面）和前面（front side，图示中标识为下表面）分别沉积出上转换层及传统掩模层，以及步骤b）中，形成掩模图案。

需要说明的是，制备所得的光掩模版可参见前述图6、图8和图9等示意图，具体不再赘述。

基于相同发明构思，本说明书实施例提供一种光刻机。其中该光刻机包括如前述任意一项实施例所述的掩模基版，或者如前述任意一项实施例的光掩模版；其中，所述光刻机的主紫外光源照射于掩模基版的上转换层上。

通过在光刻机中应用本说明书实施例提供的新型掩模基版或者光掩模版，无需对光刻机作大量改进工作，即可获得更窄的光刻线宽，可提高光刻机的分辨率和对比度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种掩模基版，其特征在于，所述掩模基版包括：

透明基底，包括相对的第一面和第二面；

遮光层，覆盖于所述透明基底的第一面；

以及，覆盖于所述透明基底的第二面上可供至少部分预设的曝光光线透过的上转换层，所述上转换层包括由宽能隙半导体层和窄带隙半导体层形成异质结的两步光子上转换薄层；

其中，预设的曝光光线照射于所述上转换层后，至少部分所述曝光光线经过上转换作用可形成波长比所述曝光光线短的激发光线；透过所述透明基底的混合光线包括所述预设的曝光光线和所述激发光线。

2.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述透明基底包括石英基底。

3.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述上转换层中，宽能隙半导体层或窄带隙半导体层中的任意一层与所述透明基底接触。

4.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述上转换层对所述曝光光线的综合透光率为80%以上。

5.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述宽能隙半导体层和窄带隙半导体层的材料以禁带宽度为核心指标，根据预设的曝光光线的波长选取，以实现上转换功能，并使所述激发光线的波长比预设的曝光光线的波长短5%-20%。

6.根据权利要求5所述的掩模基版，其特征在于，所述激发光线的波长比预设的曝光光线的波长短10%-15%。

7.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述激发光线占所述混合光线总功率的比例小于或等于20%。

8.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述透明基底为一块基底材料或由两块基底材料粘合而成。

9.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，用于构成宽能隙半导体层的材料包括以下任意一种材料：硅，砷化镓，碳化硅，氮化镓，氮化铝，氮化铝镓，钻石；

和/或，用于构成窄带隙半导体层的材料包括以下任意一种材料：硅，砷化镓，碳化硅，氮化镓，氮化铝，氮化铝镓，钻石。

10.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，宽能隙半导体层包括沉积为以下任意一种结构的材料层：结晶结构，非结晶结构，量子点纳米结构；

和/或，窄带隙半导体层包括沉积为以下任意一种结构的材料层：结晶结构，非结晶结构，量子点纳米结构。

11.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，宽能隙半导体层的厚度小于30nm；

和/或，窄带隙半导体层的厚度小于30nm。

12.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述曝光光线的波长包括以下任意一种波长：193nm，248nm，365nm。

13.根据权利要求1所述的掩模基版，其特征在于，所述掩模基版还包括一移相材料层，所述移相材料层位于所述透明基底与所述遮光层之间。

14.一种用于制备如权利要求1~13中任意一项所述掩模基版的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层；

于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层的步骤具体包括：于第二透光基板的第一面形成上转换层，以及键合所述第一透光基板的第二面和所述第二透光基板的第二面；

所述制备方法还包括：提供所述第二透光基板，所述第二透光基板具有相对的第一面和第二面。

16.一种光掩模版，其特征在于，所述光掩模版包括：

如权利要求1-13中任意一项所述的掩模基版；

以及，曝光窗口，形成于所述掩模基版的遮光层上；所述遮光层上的曝光窗口和遮光区域形成掩模版图形。

17.一种用于制备如权利要求16所述光掩模版的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供第一透光基板，所述第一透光基板具有相对的第一面和第二面；

于所述第一透光基板的第一面上形成遮光层，以及在所述遮光层上形成曝光图案窗口；

于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，于所述第一透光基板的第二面上形成上转换层的步骤具体，包括：于第二透光基板的第一面形成上转换层，以及键合所述第一透光基板的第二面和所述第二透光基板的第二面；

所述制备方法还包括：提供第二透光基板，所述第二透光基板具有相对的第一面和第二面。

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