[发明专利]掩膜板及其制作方法、光刻胶层的曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及掩膜板及其制作方法、光刻胶层的曝光方法。

背景技术

在半导体制造过程中，光刻工艺处于中心地位，是集成电路生产中最重要的工艺步骤。随着半导体制造技术的发展，特征尺寸越来越小，对光刻工艺中分辨率的要求越来越高。光刻分辨率是指通过光刻机在硅片表面能曝光的最小特征尺寸，是光刻技术中重要的性能指标之一。

图1为现有技术中光线经掩膜板、投影系统后照射到具有光刻胶层的硅片上的示意图，参考图1，在图形的特征尺寸较大时，光源40发出的光线经掩膜板10后，一级衍射光线41和零级衍射光线42可以被投影系统20捕捉到，并经该投影系统20后照射硅片30上的光刻胶层31，对光刻胶层31进行曝光。在图形的特征尺寸较大时，由于投影系统可以捕获到一级衍射光线和零级衍射光线，照射到光刻胶层上的光线轮廓比较清晰，光刻胶层经曝光后，图形的轮廓清晰，因此掩膜板上的图形可以较好的转移到光刻胶层上。

随着半导体工艺的发展，图形的特征尺寸越来越小，在图形的特征尺寸较小时，光源40发出的光线经掩膜板10后，只有零级衍射光线42可以被投影系统20捕捉到，并经该投影系统20后照射硅片30上的光刻胶层31，对光刻胶层31进行曝光。由于投影系统仅可以捕获到零级衍射光线，而零级光线不能形成清晰的图形。因此，在图形的特征尺寸越来越小时，光刻的分辨率非常差不能满足光刻胶层曝光的需求。

光刻分辨率与入射光的波长成正比、与透镜的数值孔径或透镜的折射率成反比。具体来说，对于光刻分辨率R，存在这样的关系：其中，λ为入射光波长，NA为透镜的数值孔径，σ为透镜的折射率。显而易见，减少曝光光源的波长对提高分辨率非常重要。另一个提高分辨率的重要参数是增加投影透镜的数值孔径，然而，增加数值孔径就需要更大的透镜半径，这将导致器件的价格非常昂贵。

现有技术中，提高光刻分辨率的技术包括：利用短波长光源，相移掩膜(phase-shift mask)，沉浸式光刻(immersion lithography)，光学邻近效应校正(OPC，optical proximity correction)，双重光刻(double patterning)，轴外照射(Off-axis illumination)等。然而，由于光线透过掩膜板时衍射现象的存在，以上提高光刻分辨率的技术在图形的特征尺寸越来越小时，均会遇到极限。

现有技术中，有许多关于掩膜板的专利文献，例如2009年4月16日公开的公开号为US2009/0095922A1的美国专利申请公开的“method of repairing a polymer mask(修复聚合物掩膜板的方法)”，然而，均没有解决以上技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的曝光工艺，在图形的特征尺寸越来越小时，均会遇到极限。

为解决上述问题，本发明提供一种掩膜板，包括透明基板，所述透明基板的预定区域具有掺杂离子，具有掺杂离子的预定区域构成掩膜板上的图形；

所述掺杂离子在泵浦光的照射下实现从低能级到高能级的跃迁；实现从低能级到高能级的跃迁后，所述掺杂离子在诱导光的照射下，产生发射光线，所述发射光线的波长、相位、振幅、传播方向均与所述诱导光相同，且所述发射光线的光强大于所述诱导光和泵浦光的光强。

可选地，所述透明基板的材料为钠钙玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃或者氧化铝。

可选地，所述掺杂离子为Er³⁺、Eu³⁺或者他们的组合。

可选地，所述泵浦光为具有第一预定波长的激光。

可选地，所述诱导光为具有第二预定波长的激光。

本发明还提供一种掩膜板的制作方法，包括：

提供透明基板；

在所述透明基板的预定区域形成掺杂离子，具有掺杂离子的预定区域构成图形，所述掺杂离子在泵浦光的照射下实现从低能级到高能级的跃迁；实现从低能级到高能级的跃迁后，所述掺杂离子在诱导光的照射下，产生发射光线，所述发射光线的波长、相位、振幅、传播方向均与所述诱导光相同，且所述发射光线的光强大于所述诱导光和泵浦光的光强。

可选地，利用离子注入工艺在所述透明基板的预定区域形成掺杂离子。

可选地，所述透明基板的材料为钠钙玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃或者氧化铝。

可选地，所述掺杂离子为Er³⁺、Eu³⁺或者他们的组合。