CN205405061U - 一种掩模板和光刻系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于显示技术领域，具体涉及一种掩模板和光刻系统。该掩模板，用于通过光刻工艺在基板上方形成结构图形，所述基板上方具有处于非同一平面的既有结构图形，所述掩模板包括基体，根据所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面的高度差，所述掩模板相对于所述基体的基准面在对应区域具有与所述既有结构图形对应成正比的厚度差，使得所述掩模板具有与所述基板相似的起伏形貌的表面。该掩模板能有效调节光刻工艺中局部曝光能量与曝光解析率，进而提高了曝光精度。

Description

一种掩模板和光刻系统

技术领域

本实用新型属于显示技术领域，具体涉及一种掩模板和光刻系统。

背景技术

在半导体制备工艺的光刻技术中，评估曝光质量好坏的主要依据是解析度与聚焦深度，聚焦深度越深、解析度越高代表的曝光质量越好。随着元件集成度的日益提升，线宽尺寸随之微小化，对光刻工艺中的解析度的要求也越来越高。为了增加光刻工艺中的解析度，目前一般选用波长较短的光源作为曝光光源，如此，一方面可以减小因波长较长而产生衍射与干涉现象保证更高的图形解析度，另一方面较短的波长更容易获得更高的能量。

然而，当波长的减小并不能满足器件尺寸的减小量时，聚焦深度将随之变浅。随着器件集成度的增加，基板表面的形貌(uniform)特征也越来越复杂，所需的掩模板(mask)数目也随之增多。如图1所示，目前的掩模板1为平面结构，经过箭头代表的光学系统的2的曝光光源与聚焦光路，形成平面的像空间；当最终形成图形的基板3表面已不再是单纯的平面结构时，导致掩模板1的平面结构与基板3表面的非平面结构的匹配度下降，解析度变小；而且，曝光能量会因成像模糊产生局部不足后过剩，导致关键尺寸(CriticalDimension，简称CD)失真；尤其是对大厚度的层结构形成过孔进行曝光时，会因局部曝光不足而在孔内存在光刻胶残留(remain)导致形成不良。然而，为了解决孔内光刻胶的残留问题，机械地增大曝光能量将使过孔外的图形过曝光以致不良。可见，降低曝光光源的波长的方法无法真正有效、彻底地补正局部曝光能量与解析度的误差系数。

因此，设计一种能解决待曝光对象表面的形貌差异大，而可能导致光刻工艺中的局部失真的光刻结构成为目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种掩模板和光刻系统，该掩模板能有效调节光刻工艺中局部曝光能量与曝光解析率，进而提高了曝光精度。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该掩模板，用于通过光刻工艺在基板上方形成结构图形，所述基板上方具有处于非同一平面的既有结构图形，所述掩模板包括基体，根据所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面的高度差，所述掩模板相对于所述基体的基准面在对应区域具有与所述既有结构图形对应成正比的厚度差，使得所述掩模板具有与所述基板相似的起伏形貌的表面。

优选的是，所述掩模板的起伏形貌的表面的上凸部分和下凹部分具有与所述既有结构图形对应区域相同的厚度差。

优选的是，在所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面具有正高度差的对应区域，所述掩模板相对所述基体的基准面上凸形成上高度差；

在所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面具有负高度差的对应区域，所述掩模板相对所述基体的基准面下凹形成下高度差。

优选的是，所述掩模板中对应着所述既有结构图形的正高度差的区域，与所述基体的上表面齐平；

所述掩模板的基准面，采用一次刻蚀工艺在对应区域去除部分所述基体表层，形成相对所述基体上表面下凹的第一厚度差，第一厚度差的数值等于上高度差的数值；

所述掩模板中对应着所述既有结构图形的负高度差的区域，采用两次刻蚀工艺在对应区域去除部分所述基体表层，形成相对所述基体上表面下凹的第二厚度差，第二厚度差的数值等于上高度差与下高度差之和。

优选的是，所述既有结构图形包括相对所述基板的基准表面上凸的线层类图形，和/或，包括相对所述基板的基准表面下凹的槽孔类图形，所述掩模板中对应着所述线层类图形的区域高于所述基体的基准面，所述掩模板中对应着所述槽孔类图形的区域低于所述基体的基准面。

优选的是，所述基体根据所述基板将形成的待形成结构图形设置有构图图案，所述构图图案包括遮光图案和透光图案，所述遮光图案或所述透光图案分布于所述掩模板的起伏形貌的表面的对应区域。

优选的是，所述掩模板中的所述遮光图案，采用铬金属材料、并通过包括镀膜步骤和刻蚀步骤的构图工艺形成。

优选的是，所述基体采用石英材料制成，所述基体对曝光光源具有8％-12％的吸收率。

优选的是，所述基体的厚度范围为100～130mm。

一种光刻系统，包括上述的掩模板。

本实用新型的有益效果是：该掩模板通过面结构的改进，能在不变聚焦深度的情况下，调节光刻工艺中局部曝光能量与曝光解析率的目的，进而提高了曝光精度；

相应的，该光刻系统具有更佳的构图精度，从而能获得更好的光刻效果。

附图说明

图1为现有技术中包括掩模板的光刻工艺示意图；

图2为本实用新型实施例1中掩模板的剖示图；

图3为本实用新型实施例1中掩模板的平面示意图；

图4为本实用新型实施例1中包括既有结构图形的基板的平面示意图；

图5为本实用新型实施例1中采用掩模板将形成待形成结构图形的平面示意图；

图6为包括图2的掩模板的光刻工艺示意图；

图中：

1－掩模板；10－构图图案；11－基体；12－基体上凸区域；13－基体下凹区域；

2－光学系统；

3－基板；30－既有结构图形；31－待形成结构图形；32－基板上凸区域；33－基板下凹区域。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型掩模板和光刻系统作进一步详细描述。

经发明人研究发现，在图1中具有起伏表面的基板的基础上，导致光刻工艺中的局部失真的根本原因在于，平面结构的掩模板在基板上形成的像空间与基板表面自身的重合度不高，致使曝光能量与基板的高低起伏的表面形貌不一致。

为了解决这一问题，本实用新型通过对掩模板的面结构进行改进，通过改变掩模板自身的结构来提高其与待成像的基板形貌的匹配度，从而解决上述的如CD异常、孔内PR胶残留等问题，对整个系统进行的改动最小，成本最低，而且见效最快。

实施例1：

本实施例提供一种掩模板，该掩模板根据相应的基板的表面形貌来改进掩模板自身的形貌，从而模拟基板表面的形貌特征，达到在不变聚焦深度的情况下，调节光刻工艺中局部曝光能量，提高曝光过程中的解析率，进而提高曝光精度。

如图2和图3所示，该掩模板1，用于通过光刻工艺在基板上方形成结构图形，基板上方具有处于非同一平面的既有结构图形，掩模板1包括基体11，根据既有结构图形相对于基板的基准表面的高度差，掩模板1相对于基体11的基准面在对应区域具有与既有结构图形对应成正比的厚度差，使得掩模板1具有与基板相似的起伏形貌的表面。

其中，根据既有结构图形相对于基板的基准表面的高度差，优选掩模板1相对于基体11的基准面在对应区域具有与既有结构图形的厚度差比例为1：1，此时掩模板1的起伏形貌的表面的上凸部分和下凹部分具有与结构图形对应区域相同的厚度差。具体的，在既有结构图形相对于基板的基准表面具有正高度差的对应区域，掩模板1相对基体的基准面上凸形成上高度差；在既有结构图形相对于基板的基准表面具有负高度差的对应区域，掩模板1相对基体的基准面下凹形成下高度差。

基体11采用石英材料制成，例如掩模板1通常采用玻璃基板形成，要形成具有上述形貌的掩模板1，可以通过下述方法获得：

掩模板1中对应着既有结构图形的正高度差的区域，与基体11的上表面齐平；

掩模板1的基准面，采用一次刻蚀工艺在对应区域去除部分基体表层，形成相对基体11上表面下凹的第一厚度差，第一厚度差的数值等于上高度差的数值；

掩模板1中对应着既有结构图形的负高度差的区域，采用两次刻蚀工艺在对应区域去除部分基体表层，形成相对基体11上表面下凹的第二厚度差，第二厚度差的数值等于上高度差与下高度差之和。

在本实施例的掩模板1通过改变自身局部的厚度，利用掩模板1石英材料自身对光源的吸收来控制局部曝光量以满足一些特殊结构的曝光需求，如一些接触孔内或低凹处的曝光。与现有的掩模板1相同，该掩模板1在通过光刻工艺在基板上方形成结构图形的需求下，既有结构图形30包括相对基板的基准表面上凸的线层类图形，和/或，包括相对基板的基准表面下凹的槽孔类图形，掩模板1中对应着线层类图形的区域高于基体11的基准面，掩模板1中对应着槽孔类图形的区域低于基体11的基准面。

对于接触孔内或低凹处，是在制作掩模板1的过程中，利用刻蚀等技术在基板3厚度较小的位置相应地减小掩模板1的厚度，使得在凹陷处的局部曝光能量大于平面的曝光能量。容易理解的是，基体11根据在基板3上将形成的待形成结构图形31设置的构图图案10包括有遮光图案和透光图案，遮光图案或透光图案分布于掩模板1的起伏形貌的表面的对应区域。其中，掩模板1中的遮光图案，采用铬金属材料、并通过包括镀膜步骤和刻蚀步骤的构图工艺形成。

在本实施例的掩模板1中，基体11对曝光光源具有8％-12％的吸收率，基体11的厚度范围为100～130mm。正是由于一般由石英制成的掩模板1对曝光光源有10％左右的吸收率，因此本实施例中的掩模板1可以通过改变局部掩模板1的厚度来提升或降低该部位曝光能量，而不对其他位置造成任何影响，以满足一些特殊位置如孔、沟或突起部位的曝光能量需求。

以在图4所示的基板3上方形成图5所示的待形成结构图形31为例，图4中的既有结构图形30形成了基板上凸区域32和基板下凹区域33；图2和图3所示的掩模板1相对于基体11的基准面在对应区域具有与既有结构图形对应成正比的厚度差，形成了基体上凸区域12和基体下凹区域13，使得掩模板1具有与基板3相似的起伏形貌的表面；并且，从图3可以清楚地看出，该掩模板1具有与图5相同的待形成结构图形31的构图图案。

本实施例中的掩模板调节光刻工艺中局部曝光能量的原理在于，如图6所示，处于上部的掩模板1的遮光图案或透光图案，经过处于中间的用于曝光的光学系统2的映射，形成处于下部的基板3与掩模板1之间的像，通过掩模板1非平面结构来补正因基板3表面形貌尤其是接触孔带来的相位差与能量差，从而提高物空间、像空间与基板3之间的匹配度，有效解决了过孔处曝光的光刻胶残留与解析度差等问题，提升曝光质量。

目前，低温多晶硅技术已成为现代平板显示行业主流技术之一，大面积LTPS-LCD因集成度的增大、掩模板数目的增加导致基板表面已不再是单纯的平面结构；而随着器件尺寸越来越小，对于曝光精细度的要求也越来越高，尤其是接触孔的曝光更因孔与表面的高度差导致孔内曝光解析度的下降。采用本实施例的掩模板，通过面结构的改进，能在不变聚焦深度的情况下，达到调节光刻工艺中局部曝光能量与曝光解析率的目的，进而提高了曝光精度，特别适用于解决上述大面积LTPS-LCD、高集成度的增大、小器件尺寸的问题。

实施例2：

作为本实用新型的另一方面，本实施例提供一种光刻系统，包括实施例1中的掩模板。

由于采用了实施例1中的掩模板，因此该光刻系统具有更佳的构图精度，从而能获得更好的光刻效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种掩模板，用于通过光刻工艺在基板上方形成结构图形，所述基板上方具有处于非同一平面的既有结构图形，其特征在于，所述掩模板包括基体，根据所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面的高度差，所述掩模板相对于所述基体的基准面在对应区域具有与所述既有结构图形对应成正比的厚度差，使得所述掩模板具有与所述基板相似的起伏形貌的表面。

2.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述掩模板的起伏形貌的表面的上凸部分和下凹部分具有与所述既有结构图形对应区域相同的厚度差。

3.根据权利要求2所述的掩模板，其特征在于，在所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面具有正高度差的对应区域，所述掩模板相对所述基体的基准面上凸形成上高度差；

在所述既有结构图形相对于所述基板的基准表面具有负高度差的对应区域，所述掩模板相对所述基体的基准面下凹形成下高度差。

4.根据权利要求3所述的掩模板，其特征在于，所述掩模板中对应着所述既有结构图形的正高度差的区域，与所述基体的上表面齐平；

所述掩模板的基准面，采用一次刻蚀工艺在对应区域去除部分所述基体表层，形成相对所述基体上表面下凹的第一厚度差，第一厚度差的数值等于上高度差的数值；

所述掩模板中对应着所述既有结构图形的负高度差的区域，采用两次刻蚀工艺在对应区域去除部分所述基体表层，形成相对所述基体上表面下凹的第二厚度差，第二厚度差的数值等于上高度差与下高度差之和。

5.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述既有结构图形包括相对所述基板的基准表面上凸的线层类图形，和/或，包括相对所述基板的基准表面下凹的槽孔类图形，所述掩模板中对应着所述线层类图形的区域高于所述基体的基准面，所述掩模板中对应着所述槽孔类图形的区域低于所述基体的基准面。

6.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述基体根据所述基板将形成的待形成结构图形设置有构图图案，所述构图图案包括遮光图案和透光图案，所述遮光图案或所述透光图案分布于所述掩模板的起伏形貌的表面的对应区域。

7.根据权利要求6所述的掩模板，其特征在于，所述掩模板中的所述遮光图案，采用铬金属材料、并通过包括镀膜步骤和刻蚀步骤的构图工艺形成。

8.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述基体采用石英材料制成，所述基体对曝光光源具有8％-12％的吸收率。

9.根据权利要求1-8任一项所述的掩模板，其特征在于，所述基体的厚度范围为100～130mm。

10.一种光刻系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的掩模板。