CN115755517B - 掩模装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及掩模装置及其制造方法。提供了一种掩模装置，包括：基板，所述基板具有第一表面，所述基板中至少具有一个或多个第一区域和一个或多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域分别邻近所述第一表面，其中：所述第一区域被配置为透射入射进入所述第一区域的光，所述第二区域被配置为使得入射进入所述第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移，所述第一区域由基板材料形成；所述第二区域各自包含驱动进入基板材料中的第一元素。

Description

掩模装置及其制造方法

技术领域

本公开涉及掩模装置及其制造方法，更具体地，涉及一种零拓扑掩模装置及其制造方法。

背景技术

用于相移掩模(PSM)的掩模胚板(mask blank)通常具有多层，例如包括：透明的石英基板以及在石英基板上的金属层。现有技术中，掩模制造商利用掩模胚板上形成的图案化的光刻胶对金属层图案进行刻蚀，来将金属层图案化，从而由掩模胚板形形成PSM掩模。PSM掩模可以具有相移区域/衰减区域、遮光区域和/或透射区域等多种区域。

对于紫外光，诸如MoSiO、MoSiON和MoSiOCN等材料是众所周知的紫外吸收和相位调节材料。在现有技术中，主要通过沉积方法，在低温下通过直流反应溅射，在基板上形成所述紫外吸收和相位调节材料层。溅射形成的所述材料层一般是无定形的。之后，通过蚀刻将所述紫外吸收和相位调节材料层图案化。

研究发现，在多种PSM掩模中石英玻璃和玻璃上的薄膜的边缘对图像质量存在形貌影响(topography effects)。通常，在石英基板上各层的边缘(或者说其拓扑)会导致强的光散射和失真、峰值强度不等、旁瓣宽度变化等。

因此，期望更薄的PSM或不透明层以实现理想的衰减和相移，以便在晶片上获得更好的分辨率和对比度，以及更简单的掩模制备方法。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种掩模装置，包括：基板，所述基板具有第一表面，所述基板中至少具有一个或多个第一区域和一个或多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域分别邻近所述第一表面，其中：所述第一区域被配置为透射入射进入所述第一区域的光，所述第二区域被配置为使得入射进入所述第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移，所述第一区域由基板材料形成；所述第二区域各自包含驱动进入基板材料中的第一元素。

在一些实施例中，所述基板中还具有一个或多个第三区域，所述第三区域被配置为使得光不从其透射，所述第三区域各自包含驱动进入基板材料中的第二元素。

在一些实施例中，所述基板包括石英基板；所述第二区域各自包含第一金属元素以及下列中的一个或多个元素：硅、碳、氮、氧；所述第三区域各自包含第二金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧。

在一些实施例中，所述第一元素和所述第二元素分别包括下列中的一个或多个：Cr、Mo、Ti、Si、N和C。在一些实施例中，所述第二区域的厚度范围为5nm至100nm，所述第三区域的厚度范围为5nm至100nm。

在一些实施例中，所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光发生大于0度且小于等于180°的相移。在一些实施例中，所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光的5％-80％从其透射。

在一些实施例中，所述第一区域和所述第二区域各自在所述第一表面中具有露出的表面，所述第一区域和所述第二区域在所述基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

在一些实施例中，所述第三区域各自在所述第一表面中具有露出的表面，并且所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域在所述基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

在一些实施例中，所述掩模装置还包括：在所述基板的第一表面上的覆层，所述覆层由旋涂碳形成，厚度范围为小于20nm，使光被旋涂碳层吸收的损失小于10％。

根据本公开另一方面，还提供了一种掩模装置的制造方法，包括：提供基板，所述基板包括具有第一表面的透明基板；以及驱动元素从第一表面进入所述透明基板，以使得在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域。所述第一区域和所述第二区域分别邻近所述第一表面，所述第一区域由透明基板材料形成，所述第一区域被配置为透射入射进入所述第一区域的光，所述第二区域包含驱动进入透明基板材料中的第一元素，所述第二区域被配置为使得入射进入所述第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。

在一些实施例中，驱动元素进入所述透明基板还使得在所述透明基板中形成一个或多个第三区域，所述第三区域各自邻近所述第一表面,所述第三区域各自包含驱动进入透明基板材料中的第二元素，所述第三区域被配置为使得光不从其透射。

在一些实施例中，所述基板还包括在所述透明基板的所述第一表面上的一个或多个第一元素提供层。驱动元素进入所述透明基板包括：对所述一个或多个第一元素提供层进行一次或多次激光或电子束直写，以驱动所述一个或多个第一元素提供层的第一元素进入所述透明基板；以及去除所述一个或多个第一元素提供层。

在一些实施例中，驱动元素进入所述透明基板还包括：在所述透明基板的第一表面上形成一个或多个第二元素提供层；对所述一个或多个第二元素提供层进行一次或多次激光或电子束直写，以驱动所述一个或多个第二元素提供层的第二元素进入所述透明基板；以及去除所述一个或多个第二元素提供层。

在一些实施例中，所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光发生大于0度且小于等于180°的相移。在一些实施例中，所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光的5％-80％从其透射。

在一些实施例中，所述透明基板包括石英透明基板；所述第二区域各自由包含第一金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧；所述第三区域各自由包含第二金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧。

在一些实施例中，所述第一元素和所述第二元素各自包括下列中的一个或多个：Cr、Mo、Ti、Si、N和C。

在一些实施例中，所述第二区域的厚度范围为5nm至100nm，所述第三区域的厚度范围为5nm至100nm。

在一些实施例中，所述第一区域和所述第二区域分别在所述第一表面中具有露出的表面，并且所述第一区域和所述第二区域在所述透明基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

在一些实施例中，所述第三区域在所述第一表面中具有露出的表面，并且所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域在所述透明基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域之后，对所述透明基板进行退火，以调整至少所述一个或多个第二区域的衰减量和/或相移程度。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域之后，在所述透明基板的第一表面上形成覆层，所述覆层由旋涂碳形成，厚度范围为小于20nm，使光被旋涂碳层吸收的损失小于10％。

根据本公开的实施例，提供了新颖的掩模装置及其制造方法。根据本公开的实施例，可以提供具有接近“零”拓扑的PSM/吸收/不透明层的掩模装置。根据本公开的实施例，可以将PSM/吸收/不透明层最小化，甚至相对于掩模的全尺寸而言，可以被称为接近“零厚度”。根据本公开的实施例，可以更容易地制作掩模，并能够增强掩模图案转移到晶片时的分辨率和对比度。

根据本公开实施例的掩模装置和方法，通过使用激光或电子束直接写入在掩模制造过程中进行图案化，在石英基板中形成PSM/吸收区域以及不透明区域，以便将元素(例如Mo、Cr、Si、N和C)驱动到石英基板中以形成PSM/吸收区域或遮光区域。根据本公开实施例，可以通过激光或电子束写入的参数(例如，功率/时间)以及可选的、写入后的退火处理(例如，快速热退火(RTA))来调整相关区域的衰减量和/或相移程度。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的示意框图；

图2A-图2H示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的制备过程的示意框图；

图3A-图3G示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的制备过程的示意框图；

图4A示出了本公开一个实施例的掩模装置的示意框图；

图4B示出了本公开另一个实施例的掩模装置的示意框图；

图5A-图5F示出了根据本公开又一实施例的掩模装置的制备过程的示意框图；

图6示出了根据本公开一些实施例的掩模装置的制造方法的流程图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

应理解，以下对至少一个示例性实施例的描述仅仅是说明性的，并非是对本公开及其应用或使用的任何限制。还应理解，在此示例性描述的任意实现方式并不必然表示其比其它实现方式优选的或有利的。本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

下面结合附图来说明根据本公开的一些示例性实施例。

图1示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的示意框图。如图1所示，掩模装置100包括基板101。基板101具有第一表面110以及与第一表面相对于的第二表面(未标示)。基板101中至少具有一个或多个第一区域113(如图中虚线框所指示的)和一个或多个第二区域115，尽管在图1中示出两个第一区域113和一个第二区域115。

第一区域113被配置为透射入射进入第一区域的光。换而言之，第一区域113被配置为对目标波长范围的光基本透明。第二区域115被配置为使得入射进入第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。第一区域113可以由基板材料形成。第二区域115各自可以包含驱动进入基板材料中的第一元素。

在一个实施例中，基板101可以是透明基板，例如，石英基板。第一区域113可以由基板材料(例如，石英)形成。本领域公知，石英材料对于紫外光(UV)基本是透明的。所述第二区域115可以通过将第一元素驱动进入基板的石英材料中来形成。

作为示例，所述第一元素可以包括下列中的一个或多个：铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硅(Si)、氮(N)和/或碳(C)等。在其他示例中，所述第一元素可以是适合的金属元素。在一些实施例中，所述第二区域115各自可以包含适当的金属元素以及下列中的一个或多个元素：硅、碳、氮、氧。在其他实施例中，所述第一元素可以包括任何适当的元素，只要其可以被驱动(或引入)到基板材料中从而形成能够对光进行相移或吸收的区域即可。

例如，在一些具体实施例中，第二区域115可以包括，但不限于，下列中的一个或多个：MoSi、MoSiO、TiSi或CrO。第二区域115一般而言是非晶的。

第一区域113和第二区域115形成在基板101中，第一区域113和第二区域115各自被设置为与第一表面110相邻。在图1所示的实施例中，第一区域113和第二区域115各自在第一表面中具有露出的表面。第一区域113和第二区域115在基板的第一表面110中露出的表面基本处于相同的平面(面110)中。

在一些实施例中，第二区域115各自可以被配置为使得入射进入第二区域的光发生大于0度且小于等于180°的相移。在一些实施例中，第二区域各自可以被配置为使得入射进入第二区域的光的5％-80％从其透射。

在一些实施例中，基板101中还可以具有一个或多个第三区域117。类似地，第三区域117可以被配置为使得入射进入第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。第三区域117各自可以通过将第二元素驱动进入基板来形成，换而言之，第三区域各自包含驱动进入基板材料中的第二元素。第三区域117各自被设置为与第一表面110相邻。在图1所示的实施例中，第三区域各自在第一表面中具有露出的表面，并且第一区域、第二区域和第三区域在基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

作为示例，所述第二元素可以包括下列中的一个或多个：铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硅(Si)、氮(N)和/或碳(C)等等。在其他示例中，所述第二元素可以是适合的金属元素。在一些实施例中，所述第三区域117各自可以包含适当的金属元素以及下列中的一个或多个元素：硅、碳、氮、氧。在其他实施例中，所述第二元素可以包括任何适当的元素，只要其可以被驱动(或引入)到基板材料中从而形成能够不使光透过(例如，对光进行吸收)的区域即可。

例如，在一些具体实施例中，第三区域117可以包括，但不限于，下列中的一个或多个：MoSi、MoSiO、TiSi或CrO。类似地，第三区域117一般而言是非晶的。

在一些实施例中，第三区域117可以被配置为使得光不从其透射，也即，是不透光的区域。

这里，需要说明的是，各第二区域115所包含的第一元素可以相同或者不同，并且，各第二区域115所包含的第一元素也不限于仅一种而是可以包含一种或多种元素。同样的，各第三区域117所包含的第二元素可以相同或者不同，并且，各第三区域117所包含的第二元素也不限于仅一种，而是可以包含一种或多种元素。并且，在不同实施例中，所述第一元素和所述第二元素可以相同或者不同。

根据本实施例，如图1所示，由于第一区域和第二区域及第三区域(特别是第二区域和第三区域)的形成不是通过传统的蚀刻和/或沉积的方式独立于石英基板形成的，而是形成在基板101中，因此本公开的掩模装置中第二区域和/或第三区域与基板材料“一体地”地形成，而不存在被预先分离出来的界面(或者边缘或拓扑)。换而言之，本公开的掩模装置中第二区域和/或第三区域与基板材料之间的界面是随着第二区域和第三区域的形成(其元素在基板材料中的推进/迁移)而自然地形成在基板中的，该界面在形成之前未以任何方式暴露于基板之外。

不同于本公开，在现有技术的掩模的制备过程中，往往先确定或形成界面，例如，石英基板的表面，之后石英基板的表面上通过沉积和蚀刻形成吸收和相位调节材料层。因此，其界面(拓扑)边缘会导致强烈的光散射和失真、峰值强度不等、旁瓣宽度变化等。随着掩模所适用的光的波长的进一步减小，这些问题变得越发严重。

本申请的发明人还认识到，随着引入(驱动进入)基板的元素(例如，金属离子)在期望方向上(这里，与基板表面垂直的方向上)的推进，其在横向方向上也产生横向扩散区。因此，优选地，第二区域/第三区域在垂直方向(期望方向)上的厚度不宜过厚，以横向的扩散对光学性能的影响不过大或者最小化为宜。优选地，在一些实施例中，第二区域115的厚度范围可以为几纳米至几百纳米的量级，更优选地，可以为5nm至100nm，例如，5nm、6nm、8nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm。第三区域的厚度范围可以为几纳米至几百纳米的量级，更优选地，可以为5nm至100nm，例如，5nm、6nm、8nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm。

在一些实施例中，掩模装置100还包括：在基板101的第一表面110上的覆层119。优选地，覆层119可以由旋涂碳(Spin-On-Carbon，SOC)形成。优选地，覆层119的厚度范围在几纳米至几十纳米的量级。在一些实施例中，覆层119的厚度范围可以为小于或等于20nm，例如15nm、10nm、8nm、6nm、5nm等。旋涂碳(spin-on-carbon)的覆层可以在石英衬底上填充间隙，填充小的空隙和平坦化小的凸块缺陷。

在本公开的实施例中，旋涂碳的覆层被配置为表面薄而均匀，使对光(例如，DUV)的吸收小于10％。此外，旋涂碳层表面是疏水的，没有吸湿性，也不会粘附空气颗粒。

在现有技术中，制备好的掩模版需要设置防尘保护膜(pellicle)并使用架子加持，二者成本昂贵。而根据本发明的实施例，使用旋涂碳的覆层，可以避免使用现有技术中昂贵的防尘保护膜和架子。

下面结合图2A-图2G和图6来说明根据本公开示例实施例的掩模装置的制造方法。图2A-2H示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的制备过程的示意框图。图6示出了根据本公开一些实施例的掩模装置的制造方法的流程图。

如图6所示，在步骤S601，提供基板。如图2A所示，基板200可以包括基板201。基板201可以是透明基板，例如，石英基板。基板201具有第一表面210。然而，在其他实施例中，基板200还可以包括另外的可选的层。例如，如图2B所示，基板可以包括透明基板201以及在基板201的第一表面210上的一个或多个元素提供层203。

因此，在一些实施例中，提供基板的步骤S601还可以包括：步骤S602，在基板201的第一表面210上形成一个或多个元素提供层203，如图2B所示。

尽管在图2B的示例中，元素提供层203被示出为单层，但应理解，在其他实施例中，元素提供层203可以为一层或多层。在一些实施例中，元素提供层203在相关的加工处理完成之后将会消失或被去除。

如前所述，元素提供层203可以包含下列元素中的一个或多个：铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硅(Si)、氮(N)和/或碳(C)等。元素提供层203可以包括包含铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)和硅(Si)中的一种或多种元素的单质层、合金层或化合物层。元素提供层203的厚度范围可以为例如小于等于150nm，例如可以为100nm、75nm、50nm、40nm等。

之后，在步骤S603(见图6)，驱动元素通过第一表面210进入基板201，以使得在基板201中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域。

在步骤607，如图2C所示，可以对一个或多个元素提供层203进行一次或多次激光或电子束205直写，以驱动一个或多个元素提供层的第一元素进入基板203，从而在基板201中形成相移或吸收区域。本领域技术人员将容易理解，激光或电子束205直写可以基于预定图案来进行。

在一些实施例中，可以控制或选择激光/电子束的多种参数，根据预定图案对元素提供层进行照射，使得元素提供层的期望部位融化或者达到接近融化的温度，从而使得目标元素在期望的位置驱动进入基板。

在一个示例中，所采用的激光的波长可以为365nm。在其他实施例中也可以采用248nm的波长。可以根据需要来选择适当波长的激光，并控制激光器的功率，例如，元素提供层的材料的熔点不同，则相应地激光器的功率/时间也要进行调整。

在另一示例中，所采用的电子束的能量可以为10kev-1Mev，电流可以为小于1mA1-10mA。对于小的图形可以使用相对小的电流，而对于大的图像可以使用相对于大的电流。

从而，元素提供层的元素被驱动进入基板，与基板材料结合或发生反应，从而形成相移材料或光吸收材料。如图2D所示，在基板201中形成了相移或吸收区域207。例如，层203可以是包含Cr的层，其可以通过溅射形成在石英基板201上。来自含Cr层203的Cr元素被通过激光或电子束直写驱动进入石英基板，从而形成包含CrO的非晶薄层207。或者，层203可以是包含Ti的层，来自含Ti层203的Ti元素被通过激光或电子束直写驱动进入石英基板，从而形成包含TiO的非晶薄层207。替代地，层203可以是包含Mo的层，来自含Mo层203的Mo元素被通过激光或电子束直写驱动进入石英基板，从而形成包含MoO或者MoSiO的非晶薄层207。

在一些实施例中，根据需要，激光或电子束直写可以重复进行多次，直至相移或吸收区域207达到期望的尺寸或廓形。随着工艺的进行，元素提供层203被激光或电子束照射的区域会减薄，在某些情况下，其可能被完全消耗掉。

可选地，如图2E所示，对一个或多个元素提供层203进行一次或多次激光或电子束209直写，以驱动元素提供层的元素进入基板203。这里，激光或电子束209直写的位置可以不同于图2C所示的激光或电子束205直写的位置。作为示例，在图2E所示的实施例中，激光或电子束209直写的区域被示出为图2C所示的激光或电子束205直写的区域的一部分。

随着激光或电子束209直写的进行，更多的元素被从元素提供层驱动进入基板201，从而形成相移或吸收区域217，如图2F所示。这里，原相移或吸收区域207一部分受激光或电子束209直写的影响，并成相移或吸收区域217的一部分，而相移或吸收区域207的其余部分被标示为215，以示区别。相移或吸收区域217可以被配置为其相移或吸收性质不同于相移或吸收区域215。如图2F所示，随着元素在激光或电子束209直写的作用下进一步迁移或扩散，相移或吸收区域217的厚度(深度)大于相移或吸收区域215的厚度(深度)，二者的相移或吸收性质也不同。在一些实施例中，相移或吸收区域217和215中的一者或两者可以被配置为完全吸收进入的光。

如此，如图2F所示，在基板201中形成了对于光透明的第一区域213以及相移或吸收区域215和217。区域213(第一区域)由基板材料形成，第一区域213可以透射入射进入第一区域的光。区域215和区域217包含驱动进入基板材料中的元素(例如，铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硅(Si)、氮(N)和/或碳(C)等)，区域215和区域217可以使得入射进入第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。在一些实施例中，区域215或区域217中一者或两者可以配置为完全吸收进入的光。

之后，可选地，可以去除元素提供层203，如图2G所示。如2F和2G所示，区域213和区域215和217分别在第一表面中具有露出的表面，并且其在基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

之后，在步骤S619，在其中形成了上述区域213以及215/217的基板201上形成覆层219，如图2H所示。如前所述，优选地，覆层219由旋涂碳形成。

尽管这里就图2A-2H描述了本发明的实施例，上面就图1所作的描述也可以同样地或适应性地应用于此。本文中就其他实施例所作的描述也可以同样地或适应性地应用于本实施例。

图3A-图3G示出了根据本公开一个实施例的掩模装置的制备过程的示意框图。

如图3A所示，提供基板。基板300可以包括透明基板201，例如，石英基板。基板201具有第一表面210。类似地，在一些实施例中，基板300还可以包括另外的可选的层。例如，如图3B所示，基板可以包括透明基板201以及在基板201的第一表面210上的一个或多个元素提供层301和303。

因此，在一些实施例中，提供基板的步骤S601还可以包括：步骤S602，在基板201的第一表面210上形成一个或多个元素提供层301和303，如图2B所示。

不同于图2B所示的实施例，这里，示出了两个元素提供层：第一元素提供层301和第二元素提供层303。元素提供层301和303各自可以包括单层或多层。元素提供层301和303的构成材料可以不同，以分别提供不同的元素到基板201中。

如前所述，元素提供层301和303各自可以包含下列元素中的一个或多个：铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硅(Si)、氮(N)和/或碳(C)等等。元素提供层301和303可以分别包括包含铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)和硅(Si)中的一种或多种元素的单质层、合金层或化合物层。

接着，如图3C所示，可以对元素提供层301和303进行一次或多次激光或电子束305直写，以驱动元素提供层301和303中的元素进入基板303，从而在基板201中形成相移或吸收区域307。

从而，元素提供层的元素被驱动进入基板，与基板材料结合或发生反应，从而形成相移材料或光吸收材料。由于元素提供层301和303分别可以提供不同的元素来进入基板，而不同的元素的扩散速率/迁移率等性质不同，因此，其在基板中的分布(扩散/迁移距离)也不同。如图3D所示，扩散相对慢速的元素分布形成了子区域3071，而扩散相对快速的元素分布形成了子区域3073(如虚线框所指示的)。子区域3071和3073二者共同构成相移或吸收区域307。应理解，尽管在图3D所示的示例中，子区域3071和3073被示出为彼此重叠的，其往往如此。但本公开并不限于此，而是可以根据实际应用或需要自由地设计元素的分布。

之后，可选地，如图3E所示，对元素提供层301和303进行一次或多次激光或电子束309直写，以驱动元素提供层的元素进入基板303。这里，激光或电子束309直写的位置可以不同于图3C所示的激光或电子束305直写的位置。

随着激光或电子束309直写的进行，更多的元素被从元素提供层驱动进入基板201，从而形成相移或吸收区域317，如图3F所示。这里，原相移或吸收区域307一部分受激光或电子束309直写的影响，并成为相移或吸收区域317的一部分，而相移或吸收区域307的其余部分被标示为315，以示区别。相移或吸收区域317可以被配置为其相移或吸收性质不同于相移或吸收区域3175。

如图3F所示，扩散相对慢速的元素和扩散相对快速的元素二者在激光或电子束309直写的作用下都进一步迁移或扩散，分别形成了相移或吸收区域317中的子区域3171和3173。相移或吸收区域317的厚度(深度)大于相移或吸收区域315的厚度(深度)，二者的相移或吸收性质也不同。在一些实施例中，相移或吸收区域315和317中的一者或两者可以被配置为完全吸收进入的光。

如此，如图3F所示，在基板201中形成了对于光透明的第一区域313以及相移或吸收区域315和317。第一区域313由基板材料形成，第一区域313可以透射入射进入第一区域的光。区域315和317包含驱动进入基板材料中的元素(例如，Cr、Mo、Ti和/或Si等)，可以使得入射进入其中的光被至少部分吸收和/或发生相移。在一些实施例中，区域215或区域217可以配置为完全吸收进入的光。

之后，可选地，可以去除元素提供层301和303，如图3G所示。如图3G所示，区域313、区域315和区域317分别在第一表面中具有露出的表面，并且三者在基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

本文中就其他实施例所作的描述也可以同样地或适应性地应用于本实施例。

图4A示出了本公开一个变型实施例的掩模装置的示意框图。图4A所示的掩模装置400A包括基板201。基板201具有第一表面210。基板201中至少具有一个或多个第一区域413、一个或多个第二区域415、以及一个或多个第三区域417。第一区域413被配置为透射入射进入第一区域的光。第二区域415和第三区域417被配置为使得入射进入第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。第一区域413可以由基板材料形成。第二区域415可以包含驱动进入基板材料中的第一元素。第三区域417可以包含驱动进入基板材料中的第一元素和第二元素。其中第一元素和第二元素在基板材料中的扩散/迁移速率不同，从而在第三区域417中形成了包含第一元素的子区域4171(也即，第一元素的扩散区)以及包含第二元素(以及第一元素)的子区域4173(也即第二元素的扩散区，如图中的虚线框所指示的)。

图4B示出了本公开另一个变形实施例的掩模装置的示意框图。图4B所示的掩模装置400B与图4A所示的掩模装置400A基本相同，区别在于：图4B中的区域415中包含第一元素形成的子区域4151和和第二元素形成的子区域4153，区域417中包含第一元素形成的子区域4171和第二元素形成的子区域4173，区域4151和区域4171的厚度基本相同。

本文中就其他实施例所作的描述也可以同样地或适应性地应用于本实施例。还应理解，尽管在本公开的实施例中描述或示出了元素的不同分布实例，但应理解，这些仅仅是示例性的。本领域技术人员可以根据本公开的教导，可以构思多种多样的分布方式(相关区域的廓形、几何特征、光学性质等等)，这些也意图被覆盖在本公开的范围内。

图5A-图5F示出了根据本公开又一实施例的掩模装置的制备过程的示意框图。下面参考图6和图5A-图5F进行说明。

在步骤S601，如图5A所示，提供基板。基板500可以包括透明基板201，例如，石英基板。基板201具有第一表面210。然而，在其他实施例中，基板500还可以包括另外的可选的层。例如，如图5B所示，基板500可以包括透明基板201以及在基板201的第一表面210上的一个或多个元素提供层501。

因此，在一些实施例中，提供基板的步骤S601还可以包括：步骤S602，在基板201的第一表面210上形成一个或多个元素提供层501，如图5B所示。

之后，在步骤S603，驱动元素通过第一表面210进入基板201，以使得在基板201中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域。

在步骤S607，如图5C所示，可以对元素提供层501进行一次或多次激光或电子束505直写，以驱动元素提供层501中的元素进入基板503，从而在基板201中形成相移或吸收区域507。

之后，在步骤S609，可选地，如图5D所示，去除第一元素提供层501。

在步骤611，在基板201的表面210上形成一个或多个第二元素提供层509。元素提供层501和509各自可以包括单层或多层。元素提供层501和509的构成材料可以不同，以分别提供不同的元素到基板201中。

之后，在步骤S613，如图5E所示，对元素提供层509进行一次或多次激光或电子束511直写，以驱动第二元素提供层509的元素进入基板201。激光或电子束509直写的位置可以与图5C所示的激光或电子束505直写的位置相同或不同；在本示例中，被示出为不同于图5C所示的激光或电子束505直写的位置。

随着激光或电子束509直写的进行，第二元素被从第二元素提供层驱动进入基板201，从而形成相移或吸收区域517，如图5E所示。这里，原相移或吸收区域507一部分受激光或电子束509直写的影响，并成为相移或吸收区域517的一部分，而相移或吸收区域507的其余部分被标示为515，以示区别。相移或吸收区域517可以被配置为其相移或吸收性质不同于相移或吸收区域515。这里，如图5E所示，第二元素的扩散速度高于第一元素的扩散速度，处于激光或电子束509直写的作用下的第一元素进一步扩散，从而形成了相移或吸收区域517中的子区域5171(第一元素的分布区)和5173(第二元素的分布区)。在一些实施例中，相移或吸收区域515和517中的一者或两者可以被配置为完全吸收进入的光。

之后，在步骤S615，可选地，可以去除元素提供层509，如图5F所示。

如此，如图5F所示，在基板201中形成了对于光透明的区域513以及相移或吸收区域515和517。区域513由基板材料形成，第一区域513可以透射入射进入第一区域的光。区域515包含驱动进入基板材料中的第一元素，而区域515包含驱动进入基板材料中的第一元素和第二元素。在一些实施例中，区域515和517可以被配置为使得入射进入第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移。在一些实施例中，区域515和区域517中的一个或两者也可以配置为完全吸收进入的光。

如图5F所示，区域513、区域515和区域517分别在第一表面中具有露出的表面，并且三者在基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

本文中就其他实施例所作的描述也可以同样地或适应性地应用于本实施例。

转向图6，根据本公开一些实施例的掩模装置的制造方法还可以包括另外的步骤。

如图6所示，根据本公开一些实施例的掩模装置的制造方法还可以包括：步骤S617，对掩模装置进行退火，例如快速热退火(RTA)或者退火炉中的退火。通过退火，可以进一步调整所形成的相关区域(例如，区域215/315/415/515以及区域217/317/417/517(如果有的话)的衰减量和/或相移程度等性质。

例如，可以在所述基板中形成所述相关区域之后，对所述基板进行退火炉退火或快速热退火，从而可以所述相关区域的衰减量和/或相移程度。作为示例，退火的温度可以为大约100℃至800℃；然而本公开不限于此。

根据本公开一些实施例的掩模装置的制造方法还可以包括：步骤S619，在基板上形成覆层。如前所述优选地，覆层119可以由旋涂碳(Spin-On-Carbon，SOC)形成。优选地，覆层119的厚度范围在几纳米至几十纳米的量级。在一些实施例中，覆层119的厚度范围可以为小于或等于10nm。

作为示例，可以通过如下方法形成旋涂碳层。将SOC溶液(例如，PGME、PGMEA、环戊酮、环己酮等)旋涂到石英基板(其中已形成相移/吸收区域)表面。之后可以选择性地对涂层进行适当温度下的软烤、硬烤以及热稳定性处理等。可以根据所使用的SOC溶液设置交联温度，例如在某些示例中，可以设定为约260℃。

所制备的旋涂碳层耐SC-1清洗液，兼容PECVD和CMP等工艺，并容易用氧等离子灰化工艺去除。如前所述，旋涂碳的覆层对光(例如，DUV)的吸收较小。此外，旋涂碳层表面是疏水的，没有吸湿性，也不会粘附空气颗粒。此外，根据本发明的实施例，使用旋涂碳作为覆层，可以避免使用现有技术中昂贵的防尘保护膜和架子。

根据本公开的实施例，通过激光/电子束写入，金属离子被驱动到石英基板中，可以精确控制相移/吸收区域形成的功率/时间，以获得最佳性能和调谐能力。

此外，通过激光/电子束(具有不同功率/时间)在不同区域上的多次写入，可以形成不同的PSM和吸收区域。根据本公开的实施例，可以实现零拓扑结构，提供多个PSM/吸收区域，并且制造工艺更简单经济。

此外，在本公开的一些实施例中，通过沉积多层金属或元素提供层，较快的离子可以形成深度为约5nm-100nm的PSM的硅化物/氧化物(例如MoSi，MoSiO，TiSi，CrO等)薄层，而较慢的离子更相对富集在表面附近，富金属层具有很强的光吸收性。

根据本公开示例的掩模装置，可以用于紫外及更短波长下的应用，例如，光刻工艺/光刻设备，例如，特别适用于深紫外(DUV)193nm至248nm波长下的光刻。然而本公开并不限于此，而是也可以适用于VUV、EUV或i线波长下的应用。

本领域技术人员应当意识到，在上述实施例中描述操作(或步骤)之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

还应理解，在上面的实施例中仅仅描述了本公开的方法实施例的主要步骤，以揭示发明的要旨。本领域技术人员将容易理解，在实际的制造过程中，上述的方法还可以包括其他的步骤，例如清洗、烘干等；这里省略了对于其说明，避免使得发明的要旨被模糊。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种掩模装置，其特征在于，包括：

基板，由透明基板材料形成，所述基板具有第一表面，所述基板中至少具有一个或多个第一区域、一个或多个第二区域以及在所述一个或多个第二区域之下的基板部分，所述第一区域和所述第二区域分别邻近所述第一表面，

其中：

所述第一区域被配置为透射入射进入所述第一区域的光，

所述第二区域被配置为使得入射进入所述第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移，

所述第一区域由所述透明基板材料形成；

所述第二区域各自包括所述透明基板材料和驱动进入其透明基板材料中的第一元素，

所述第二区域的厚度范围为5nm至100nm，

所述第二区域与相应的所述第二区域之下的基板部分是一体的，且在二者之间无被预先分离的界面。

2.如权利要求1所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述基板中还具有一个或多个第三区域以及在所述一个或多个第三区域之下的基板部分，

所述第三区域被配置为使得光不从其透射，

所述第三区域各自包含驱动进入基板材料中的第二元素，

其中，所述第三区域与相应的所述第三区域之下的基板部分是一体的，且在二者之间无被预先分离的界面，

所述被预先分离的界面包括经蚀刻形成的表面或用于在其上沉积材料的表面。

3.如权利要求2所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述基板包括石英基板；

所述第二区域各自包含第一金属元素以及下列中的一个或多个元素：硅、碳、氮、氧；

所述第三区域各自包含第二金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧。

4.如权利要求2所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第一元素和所述第二元素分别包括下列中的一个或多个：

Cr、Mo、Ti、Si、N和C。

5.如权利要求2所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第三区域的厚度范围为5nm至100nm。

6.如权利要求1所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光发生大于0度且小于等于180°的相移。

7.如权利要求1所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光的5％-80％从其透射。

8.如权利要求1所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第一区域和所述第二区域各自在所述第一表面中具有露出的表面，所述第一区域和所述第二区域在所述基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

9.如权利要求2所述的掩模装置，其特征在于，其中：

所述第三区域各自在所述第一表面中具有露出的表面，并且

所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域在所述基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

10.如权利要求1-9中任一项所述的掩模装置，其特征在于，还包括：

在所述基板的第一表面上的覆层，所述覆层由旋涂碳形成，厚度范围为小于20nm。

11.一种掩模装置的制造方法，其特征在于，包括：

提供基板，所述基板包括具有第一表面的由透明基板材料形成的透明基板；以及

驱动元素从第一表面进入所述透明基板，以使得在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域，

其中：

所述第一区域和所述第二区域分别邻近所述第一表面，

所述第一区域由所述透明基板材料形成，所述第一区域被配置为透射入射进入所述第一区域的光，

所述第二区域包括所述透明基板材料和驱动进入其透明基板材料中的第一元素，所述第二区域被配置为使得入射进入所述第二区域的光被至少部分吸收和/或发生相移，

其中所述第二区域的厚度范围为5nm至100nm，

其中所述第二区域与相应的所述第二区域之下的基板部分是一体的，且在二者之间无被预先分离的界面。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中，驱动元素进入所述透明基板还使得在所述透明基板中形成一个或多个第三区域，

所述第三区域各自邻近所述第一表面,

所述第三区域各自包含驱动进入透明基板材料中的第二元素，

所述第三区域被配置为使得光不从其透射，

所述第三区域与相应的所述第三区域之下的基板部分是一体的，且在二者之间无被预先分离的界面，

所述被预先分离的界面包括经蚀刻形成的表面或用于在其上沉积材料的表面。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中，

所述基板还包括在所述透明基板的所述第一表面上的一个或多个第一元素提供层，

其中，驱动元素进入所述透明基板包括：

对所述一个或多个第一元素提供层进行一次或多次激光或电子束直写，以驱动所述一个或多个第一元素提供层的第一元素进入所述透明基板；以及

去除所述一个或多个第一元素提供层。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，驱动元素进入所述透明基板还包括：

在所述透明基板的第一表面上形成一个或多个第二元素提供层；

对所述一个或多个第二元素提供层进行一次或多次激光或电子束直写，以驱动所述一个或多个第二元素提供层的第二元素进入所述透明基板；以及

去除所述一个或多个第二元素提供层。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中：

所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光发生大于0度且小于等于180°的相移。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中：

所述第二区域各自被配置为使得入射进入所述第二区域的光的5％-80％从其透射。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中：

所述透明基板包括石英透明基板；

所述第二区域各自由包含第一金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧；

所述第三区域各自由包含第二金属元素以及下列中的一个或多个元素的材料形成：硅、碳、氮、氧。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中，所述第一元素和所述第二元素各自包括下列中的一个或多个：

Cr、Mo、Ti、Si、N和C。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中：

所述第三区域的厚度范围为5nm至100nm。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中：

所述第一区域和所述第二区域分别在所述第一表面中具有露出的表面，并且所述第一区域和所述第二区域在所述透明基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中：

所述第三区域在所述第一表面中具有露出的表面，并且

所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域在所述透明基板的第一表面中露出的表面基本处于相同的平面。

22.根据权利要求11项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域之后，对所述透明基板进行退火，以调整至少所述一个或多个第二区域的衰减量和/或相移程度。

23.根据权利要求11-22中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述透明基板中至少形成一个或多个第一区域和一个或多个第二区域之后，在所述透明基板的第一表面上形成覆层，所述覆层由旋涂碳形成，厚度范围为小于20nm。