一种掩模版及其制造方法

技术领域

本公开涉及半导体制造领域，尤其涉及一种掩模版及其制造方法。

背景技术

在半导体工艺中，需要采用光刻技术将掩模版的图案转移至晶圆上，其中，相移掩模版(Phase Shift Mask，PSM)具有更高的分辨率和聚焦深度，从而得到广泛应用。

相移掩模版通常包括透明衬底以及位于透明衬底上的相移层，不同的图案往往对相移层的透光率要求不同，因此，通常需要采用多张掩模版进行多次图案转移，以将不同的图案转移至同一晶圆上，如此，增加了工艺成本。

发明内容

本公开提供一种掩模版，包括：

衬底，所述衬底包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述衬底还包括曝光区和沿所述曝光区的周边设置的非曝光区，所述曝光区包括第一区域和第二区域；

多个相移结构，分立设置于所述衬底的第一表面上，所述相移结构至少包括位于所述第一区域的第一相移结构；

凹槽，设置于所述第二区域的第一表面或第二表面上，且从所述凹槽处透过的出射光束和从所述第二区域未设置所述凹槽的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。

在一些实施例中，所述相移结构还包括：第二相移结构，设置于所述第二区域的第一表面上；其中，所述凹槽和所述第二相移结构在所述第二区域的第一表面上交替分布；或者，

所述凹槽设置于所述第二区域的第二表面上，且所述凹槽在第一表面上的正投影与所述第二相移结构在第一表面上的正投影交替分布或重叠设置。

在一些实施例中，所述第二相移结构和所述第一相移结构的材料相同，且所述第二相移结构的厚度小于所述第一相移结构的厚度，以使所述第二相移结构的透光率大于所述第一相移结构的透光率。

在一些实施例中，部分相移结构覆盖所述非曝光区；所述掩模版还包括：遮蔽结构，所述遮蔽结构位于所述非曝光区并覆盖所述部分相移结构。

本公开还提供一种掩模版的制造方法，包括：

提供衬底，所述衬底包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述衬底还包括曝光区和沿所述曝光区的周边设置的非曝光区，所述曝光区包括第一区域和第二区域；

在所述衬底的第一表面上形成相移材料层，并刻蚀所述相移材料层以形成多个分立设置的相移结构，所述相移结构至少包括位于所述第一区域的第一相移结构；

刻蚀所述第二区域的第一表面或第二表面，以在所述衬底上形成凹槽；其中，从所述凹槽处透过的出射光束和从所述第二区域未设置所述凹槽的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。

在一些实施例中，在所述衬底的第一表面上形成相移材料层，并刻蚀所述相移材料层以形成多个分立设置的相移结构，包括：

在所述衬底上形成覆盖第一表面的相移材料层，在所述相移材料层上形成遮蔽材料层，在所述遮蔽材料层上形成第一图案化掩膜层；

以所述第一图案化掩膜层为掩膜刻蚀所述遮蔽材料层和所述相移材料层，以形成多个遮蔽结构和多个相移结构，所述相移结构包括位于所述第一区域的第一相移结构和位于所述第二区域的初始第二相移结构。

在一些实施例中，刻蚀所述第二区域的第一表面或第二表面，以在所述衬底上形成凹槽，包括：

形成保护层，所述保护层覆盖所述第一区域、所述非曝光区并暴露所述第二区域；

以所述保护层以及位于所述第二区域的所述遮蔽结构为掩膜刻蚀所述衬底，在所述第二区域的第一表面形成第一子槽，所述第一子槽与所述初始第二相移结构交替分布；

去除位于所述第二区域的所述遮蔽结构；

对所述第二区域执行刻蚀工艺，使所述初始第二相移结构减小预设厚度以得到第二相移结构，所述第二相移结构的透光率大于所述第一相移结构的透光率，并在所述第一子槽的下方形成第二子槽，所述第一子槽和所述第二子槽构成所述凹槽；

部分相移结构还覆盖所述非曝光区；在形成所述第二相移结构和所述凹槽之后，所述方法还包括：去除所述保护层，并去除位于所述曝光区的所述遮蔽结构，保留的所述遮蔽结构位于所述非曝光区并覆盖所述部分相移结构。

在一些实施例中，刻蚀所述第二区域的第一表面或第二表面，以在所述衬底上形成凹槽，包括：

形成保护层，所述保护层覆盖所述第一区域、所述非曝光区并暴露所述第二区域；

以所述保护层以及位于所述第二区域的所述遮蔽结构为掩膜刻蚀所述衬底，在所述第二区域的第一表面形成凹槽，所述凹槽与所述初始第二相移结构交替分布；

去除位于所述第二区域的所述遮蔽结构以及所述初始第二相移结构；

部分相移结构还覆盖所述非曝光区；在去除位于所述第二区域的所述遮蔽结构和所述初始第二相移结构之后，所述方法还包括：去除所述保护层，并去除位于所述曝光区的所述遮蔽结构，保留的所述遮蔽结构位于所述非曝光区并覆盖所述部分相移结构。

在一些实施例中，部分相移结构还覆盖所述非曝光区；所述方法还包括：去除位于所述曝光区的所述遮蔽结构，以至少暴露所述初始第二相移结构，保留的所述遮蔽结构位于所述非曝光区并覆盖所述部分相移结构；

刻蚀所述第二区域的第一表面或第二表面，以在所述衬底上形成凹槽，包括：

形成保护层，所述保护层覆盖所述第一区域、所述非曝光区并暴露所述第二区域；

以所述保护层以及位于所述第二区域的所述相移结构为掩膜刻蚀所述衬底，在所述第二区域的第一表面形成凹槽，所述凹槽与位于所述第二区域的所述相移结构交替分布；

在形成所述保护层之后、在刻蚀所述衬底之前或之后，刻蚀位于所述第二区域的所述初始第二相移结构，使所述初始第二相移结构减小预设厚度以得到第二相移结构，所述第二相移结构的透光率大于所述第一相移结构的透光率；或者，

在刻蚀所述衬底、在所述第二区域的第一表面形成所述凹槽之后，刻蚀所述初始第二相移结构以去除所述初始第二相移结构；

在刻蚀所述衬底和所述初始第二相移结构之后，所述方法还包括：去除所述保护层。

在一些实施例中，刻蚀所述第二区域的第一表面或第二表面，以在所述衬底上形成凹槽，包括：

在所述衬底的第二表面上形成第二图案化掩膜层，并以所述第二图案化掩膜层为掩膜刻蚀所述衬底，以在所述第二区域的第二表面形成凹槽；

部分相移结构还覆盖所述非曝光区；所述方法还包括：

去除位于所述曝光区的所述遮蔽结构，以至少暴露所述初始第二相移结构，保留的所述遮蔽结构位于所述非曝光区并覆盖所述部分相移结构；

形成保护层，所述保护层覆盖所述第一区域、所述非曝光区并暴露所述第二区域；

刻蚀所述初始第二相移结构，使所述初始第二相移结构减小预设厚度以得到第二相移结构，所述第二相移结构的透光率大于所述第一相移结构的透光率或者完全去除所述初始第二相移结构；其中，所述凹槽在第一表面上的正投影与所述第二相移结构在第一表面上的正投影交替分布，或者所述凹槽在第一表面上的正投影与所述第二相移结构在所述第一表面上的正投影重叠；

在刻蚀所述初始第二相移结构之后，所述方法还包括：去除所述保护层。

本公开实施例提供的掩模版及其制造方法，其中，掩模版包括：衬底，所述衬底包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述衬底还包括曝光区和沿所述曝光区的周边设置的非曝光区，所述曝光区包括第一区域和第二区域；多个相移结构，分立设置于所述衬底的第一表面上，所述相移结构至少包括位于所述第一区域的第一相移结构；凹槽，设置于所述第二区域的第一表面或第二表面上，且从所述凹槽处透过的出射光束和从所述第二区域未设置所述凹槽的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。本公开提供的掩模版包括位于第一区域的第一相移结构，第一相移结构具有较小的透光率，可以用于转移条状图案，以增加聚焦深度；掩模版的第二区域设置有凹槽，从凹槽处透过的出射光束和从第二区域未设置凹槽的区域透过的出射光束之间具有180°±3°相位差，在对位于掩模版下方的晶圆上的光刻胶进行曝光时，从凹槽的边缘透过的出射光束与从紧邻凹槽的区域透过的出射光束因相消干涉在光刻胶上形成暗区，从而在光刻胶上形成图案，且第二区域具有较大的透光率，可以用于形成点状图案，以减小掩模版误差增强因子，减小掩模版本身的误差对曝光后形成的图形的影响；此外，还可以在第二区域形成具有较大的透光率的相移结构，凹槽用于调节位于第二区域的相移结构和衬底之间的出射光束的相位差，如此，满足了不同图案对透光率的不同要求，从而能够采用一张掩模版将不同的图案(例如点状图案和条状图案)同时转移到晶圆上，减少了掩模版的使用数量，进而减少了工艺步骤和工艺成本。

本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本公开的其它特征和优点将从说明书附图变得明显。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例，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他的附图。

图1为本公开实施例提供的掩模版的结构示意图；

图2为本公开另一实施例提供的掩模版的结构示意图；

图3为本公开再一实施例提供的掩模版的结构示意图；

图4为本公开又一实施例提供的掩模版的结构示意图；

图5为本公开另一实施例提供的掩模版的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程框图；

图7至图15为本公开实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图16至图20为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图21至图25为本公开再一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图26至图27为本公开又一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图28至图29为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图30至图32为本公开再一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图33至图35为本公开又一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；

图36至图38为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在半导体工艺中，需要采用光刻技术将掩模版的图案转移至晶圆上，其中，相移掩模版(Phase Shift Mask，PSM)具有更高的分辨率和聚焦深度，从而得到广泛应用。

相移掩模版通常包括透明衬底以及位于透明衬底上的相移层，不同的图案往往对相移层的透光率要求不同。例如，在实际操作中，在形成存储器的阵列区和核心区时，通常需要利用相移掩模版将点状图案转移至阵列区，将条状图案转移至核心区；其中，对于点状图案，需要采用透光率较高的相移结构进行曝光，以减小掩模版误差增强因子，减小掩模版本身的误差对曝光后形成的图形的影响；而对于条状图案，需要采用透光率较低的相移结构进行曝光，以增加聚焦深度。因此，通常需要采用多张掩模版进行多次图案转移，以将不同的图案转移至同一晶圆上，如此，增加了工艺成本。

基于此，提出了本公开实施例的以下技术方案。下面结合附图对本公开的具体实施方式做详细的说明。在详述本公开实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本公开的保护范围。

图1为本公开实施例提供的掩模版的结构示意图，图2为本公开另一实施例提供的掩模版的结构示意图，图3为本公开再一实施例提供的掩模版的结构示意图，图4为本公开又一实施例提供的掩模版的结构示意图，图5为本公开另一实施例提供的掩模版的结构示意图。以下结合图1至图5对本公开实施例提供的掩模版再作进一步说明。

如图1所示，掩模版包括：衬底10，衬底10包括第一表面S1和与第一表面S1相对的第二表面S2，衬底10还包括曝光区A和沿曝光区A的周边设置的非曝光区B，曝光区A包括第一区域101和第二区域102；多个相移结构11，分立设置于衬底10的第一表面S1上，相移结构11至少包括位于第一区域101的第一相移结构111；凹槽T，设置于第二区域102的第一表面S1上，且从凹槽T处透过的出射光束和从第二区域102未设置凹槽T的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。

在实际操作中，本公开实施例提供的掩模版可以用于制造动态随机存取存储器(DRAM)。但不限于此，本公开实施例提供的掩模版还可以用于制造任何半导体结构。

本公开实施例中，衬底10可以是透明衬底，透明衬底的材料可以是石英玻璃、聚合物或其他合适的透明材料。在实际操作中，曝光区A用于在晶圆上形成图案，曝光区A还可以包括更多的区域，例如第三区域、第四区域、第五区域等。

第一相移结构111的数量可以为多个，多个第一相移结构111分立设置在第一区域101的第一表面S1上。在一实施例中，衬底10还包括第一透光区103，第一透光区103与第一相移结构111在第一区域101交替分布。

如图1所示，在一实施例中，相移结构11还包括第二相移结构112，设置于第二区域102的第一表面S1上。在一具体实施例中，凹槽T和第二相移结构112在第二区域102的第一表面S1上交替分布。第二相移结构112的数量可以为多个，多个第二相移结构112分立设置在第二区域102的第一表面S1上，凹槽T设置在相邻的两个第二相移结构112之间。

在一实施例中，第二相移结构112和第一相移结构111的材料相同，且第二相移结构112的厚度小于第一相移结构111的厚度，以使第二相移结构112的透光率大于第一相移结构111的透光率。在一些实施例中，在对晶圆执行光刻工艺时，具有较小的透光率的第一相移结构111可以用于转移条状图案，从而增大曝光的聚焦深度，具有较大的透光率的第二相移结构112可以用于转移的点状图案，从而减小掩模版误差增强因子，进而减小掩模版本身的误差对曝光后形成的图形的影响。

在实际操作中，根据产品需求，第一区域101可以用于转移需要较小透光率的图案，第二区域102可以用于转移需要较大透光率的图案。在一具体实施例中，衬底10的第一区域101对应存储器的核心区，第二区域102对应存储器的阵列区，光刻工艺将第一区域101上的条状图案转移至核心区，将第二区域102上的点状图案转移至阵列区。这里，点状图案包括关键尺寸较小的圆形、椭圆形、矩形等图案。

如此，本公开实施例通过在同一掩膜板上设置透光率不同的第一相移结构111和第二相移结构112，满足了不同图案对相移结构透光率的不同要求，从而能够采用一张掩模版将不同的图案(例如点状图案和条状图案)同时转移到晶圆上，减少了掩模版的使用数量，进而减少了工艺步骤和工艺成本。

在一实施例中，位于第一区域101的第一相移结构111的透光率小于30％，例如6％、10％、15％、18％、20％、25％等。可以理解的，第二相移结构112的透光率由第一相移结构111的透光率以及第一相移结构111和第二相移结构112的厚度的比值确定。在一些实施例中，第二相移结构112的透光率大于等于30％，例如30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、80％、90％等。在一具体实施例中，第一相移结构111的厚度为72nm，第一相移结构111的透光率为6％；第二相移结构112的厚度为27nm，第二相移结构112的透光率为30％。

在实际操作中，应使得从衬底10被第一相移结构111覆盖的位置处透过的出射光束与从第一透光区103处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差，从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112的位置处透过的出射光束之间亦具有180°±3°(例如180°)的相位差，如此，在对位于掩模版下方的晶圆上的光刻胶进行曝光，以将第一区域101和第二区域102的图案转移至光刻胶上时，使得晶圆表面相邻图形之间因相消干涉使暗区光强减弱，使亮区光强增强，从而提高曝光的分辨率。

穿过膜层的具有一定波长的光束的相位移角与膜层的厚度和折射率相关，即从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112的位置处透过的出射光束之间的相位差与第二相移结构112的折射率和厚度、衬底10的折射率、凹槽T的深度有关，也就是说，在实际操作中，当第二相移结构112的折射率和厚度确定时，可以通过调整凹槽T的深度，使从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112处透过的出射光束之间始终具有180°±3°的相位差。在一具体实施例中，第二相移结构112的厚度为27nm，凹槽T的深度为106nm。

在实际操作中，相移结构11可以通过一种或多种薄膜沉积工艺来形成，例如化学气相沉积(CVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、电镀、化学镀、溅射、蒸发或其任何组合。相移结构11的材料包括氮氧硅化钼(MoSiON)、硅化钼(MoSi)、氮化锆硅(ZrSiN)、氮化钛硅(TiSiN)、氮化硅(SiN)、硅化钽(TaSi)、氮化钽(TaN)等中的一种或组合。在一些实施例中，第一相移结构111和第二相移结构112具有单层结构，例如硅化钼等。但不限于此，第一相移结构111和第二相移结构112还可以具有多层结构。

在一实施例中，部分相移结构11覆盖衬底10的非曝光区B；掩模版还包括：遮蔽结构12，遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。非曝光区B沿曝光区A的周边设置，遮蔽结构12的材料为不透光材料，通过在曝光区A的周边设置遮蔽结构12，能够防止曝光区A的边缘区域透光影响曝光质量。

在实际操作中，遮蔽结构12的材料包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、氮碳化铬(CrCN)、氧碳化铬(CrCO)、氮氧碳化铬(CrCON)、铬化钼(MoCr)、氧化铬钼(MoCrO)、氮化铬钼(MoCrN)、碳化铬钼(MoCrC)，或者铬化钼的其他化合物(例如MoCrCN、MoCrCO、MoCrCON等)中的一种或组合，例如铬或氧化铬。

图1中示出的第二相移结构112和凹槽T均位于衬底10的第一表面S1，但不限于此，凹槽T还可以形成在衬底10的第二表面S2。将凹槽T设置在衬底10的第二表面S2，可以避免在形成凹槽T时，对第一相移结构111和第二相移结构112造成污染或损伤。

具体的，如图2所示，在一实施例中，凹槽T设置于第二区域102的第二表面S2上，且凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影交替分布。

但不限于此，如图3所示，在本公开的另一实施例中，凹槽T设置于第二区域102的第二表面S2上，且凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影重叠设置。图1和图2示出的掩模版中，当凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影交替分布时，从第二区域102和位于曝光区A且与第二区域102相邻的其他区域(例如第一区域101)交界处透过的出射光束之间无法通过相消干涉形成暗区，可能会影响位于交界处的图案的图形转移精度。本公开实施例中，通过设置凹槽T和第二相移结构112在第一表面S1上的正投影重叠，使得从第二区域102和位于曝光区A且与第二区域102相邻的其他区域交界处透过的出射光束仍能干涉相消形成暗区，提高了交界处的图案的图形转移精度。

在本公开的又一实施例中，第二区域102还可以不设置第二相移结构112。具体的，如图4所示，第二区域102未设置第二相移结构112，凹槽T设置于第二区域102的第一表面S1，衬底10还包括位于第二区域102的第二透光区104，第二透光区104和凹槽T交替分布。

在实际操作中，应使得从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差，以使从凹槽T的边缘透过的出射光束与从第二透光区104的边缘透过的出射光束因相消干涉在光刻胶上形成暗区，从而在光刻胶上形成图案，且第二区域102具有较高的透光率，可以用于转移点状图案，以减小掩模版误差增强因子，如此，通过在第一区域101设置第一相移结构111并在第二区域102设置凹槽T，满足了不同图案对透光率的不同要求，从而能够采用一张掩模版将不同的图案同时转移到晶圆上。

可以理解的，穿过膜层的具有一定波长的光束的相位移角与膜层的厚度和折射率相关，即从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间的相位差与衬底10的折射率、凹槽T的深度有关，也就是说，在实际操作中，可以根据衬底10的材料折射率确定凹槽T的深度，从而使从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差。在一具体实施例中，衬底10的材料为石英玻璃，凹槽T的深度为172nm。

如图5所示，在本公开的另一实施例中，第二区域102未设置第二相移结构112，凹槽T设置于第二区域102的第二表面S2，将凹槽T设置在衬底10的第二表面S2，可以避免在形成凹槽T时，对第一相移结构111造成污染或损伤。

本公开还提供一种掩模版的制造方法，如图6所示，制造方法包括如下步骤：

步骤S101、提供衬底，衬底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，衬底还包括曝光区和沿曝光区的周边设置的非曝光区，曝光区包括第一区域和第二区域；

步骤S102、在衬底的第一表面上形成相移材料层，并刻蚀相移材料层以形成多个分立设置的相移结构，相移结构至少包括位于第一区域的第一相移结构；

步骤S103、刻蚀第二区域的第一表面或第二表面，以在衬底上形成凹槽；其中，从凹槽处透过的出射光束和从第二区域未设置凹槽的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。

图7至图15为本公开实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图16至图20为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图21至图25为本公开再一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图26至图27为本公开又一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图28至图29为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图30至图32为本公开再一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图33至图35为本公开又一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图；图36至图38为本公开另一实施例提供的掩模版的制造方法的工艺流程图。下面，结合图7至图38对本公开实施例的掩模版的制造方法再做进一步详细的说明。

首先，执行步骤S101，如图7所示，提供衬底10，衬底10包括第一表面S1和与第一表面S1相对的第二表面S2，衬底10还包括曝光区A和沿曝光区A的周边设置的非曝光区B，曝光区A包括第一区域101和第二区域102。

这里，衬底10可以是透明衬底，透明衬底的材料可以是石英玻璃、聚合物或其他合适的透明材料。在实际操作中，曝光区A用于在晶圆上形成图案，曝光区A还可以包括更多的区域，例如第三区域、第四区域、第五区域等。

接着，执行步骤S102，如图8至图9所示，在衬底10的第一表面S1上形成相移材料层11′，并刻蚀相移材料层11′以形成多个分立设置的相移结构11，相移结构11至少包括位于第一区域101的第一相移结构111。

具体的，在衬底10的第一表面S1上形成相移材料层11′，并刻蚀相移材料层11′以形成多个分立设置的相移结构11，包括：

在衬底10上形成覆盖第一表面S1的相移材料层11′，在相移材料层11′上形成遮蔽材料层12′，在遮蔽材料层12′上形成第一图案化掩膜层M1；

以第一图案化掩膜层M1为掩膜刻蚀遮蔽材料层12′和相移材料层11′，以形成多个遮蔽结构12和多个相移结构11，相移结构11包括位于第一区域101的第一相移结构111和位于第二区域102的初始第二相移结构112′。

这里，第一相移结构111和初始第二相移结构112′的数量可以为多个，多个第一相移结构111分立设置在第一区域101的第一表面S1上，多个初始第二相移结构112′分立设置在第二区域102的第一表面S1上。在一些实施例中，部分相移结构11还覆盖非曝光区B。

在实际操作中，相移材料层11′和遮蔽材料层12′可以通过一种或多种薄膜沉积工艺来形成，例如化学气相沉积(CVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、电镀、化学镀、溅射、蒸发或其任何组合。

相移材料层11′的材料包括氮氧硅化钼(MoSiON)、硅化钼(MoSi)、氮化锆硅(ZrSiN)、氮化钛硅(TiSiN)、氮化硅(SiN)、硅化钽(TaSi)、氮化钽(TaN)等中的一种或组合。在一些实施例中，相移材料层11′具有单层结构，例如硅化钼等。但不限于此，相移材料层11′还可以具有多层结构。

遮蔽材料层12′的材料包括不透光的材料，包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、氮碳化铬(CrCN)、氧碳化铬(CrCO)、氮氧碳化铬(CrCON)、铬化钼(MoCr)、氧化铬钼(MoCrO)、氮化铬钼(MoCrN)、碳化铬钼(MoCrC)，或者铬化钼的其他化合物(例如MoCrCN、MoCrCO、MoCrCON等)中的一种或组合，例如铬或氧化铬。

接下来，执行步骤S103，如图10至图13所示，刻蚀第二区域102的第一表面S1或第二表面S2，以在衬底10上形成凹槽T；其中，从凹槽T处透过的出射光束和从第二区域102未设置凹槽T的区域透过的出射光束之间的相位差的范围是180°±3°。

具体的，刻蚀第二区域102的第一表面S1或第二表面S2，以在衬底10上形成凹槽T，包括：

形成保护层L，保护层L覆盖第一区域101、非曝光区B并暴露第二区域102(如图10)；

以保护层L以及位于第二区域102的遮蔽结构12为掩膜刻蚀衬底10，在第二区域102的第一表面S1形成第一子槽T1，第一子槽T1与初始第二相移结构112′交替分布(如图11)；

去除位于第二区域102的遮蔽结构12(如图12)；

对第二区域102执行刻蚀工艺，使初始第二相移结构112′减小预设厚度以得到第二相移结构112，第二相移结构112的透光率大于第一相移结构111的透光率，并在第一子槽T1的下方形成第二子槽T2，第一子槽T1和第二子槽T2构成凹槽T(如图13)。

这里，在对第二区域102进行刻蚀时，保护层L对位于第一区域101的衬底10、第一相移结构111以及遮蔽结构12起到保护作用。保护层L可以是光刻胶层，并通过对光刻胶层进行曝光、显影以暴露第二区域102。在去除位于第二区域102的遮蔽结构12时，遮蔽结构12和衬底10之间具有较大的刻蚀选择比，不会对衬底10造成损伤。

本公开实施例中，通过刻蚀初始第二相移结构112′得到第二相移结构112，使第二相移结构112的厚度小于第一相移结构111的厚度，从而使第二相移结构112的透光率大于第一相移结构111的透光率。在一些实施例中，在对晶圆执行光刻工艺时，具有较小的透光率的第一相移结构111可以用于转移条状图案，从而增大曝光的聚焦深度，具有较大的透光率的第二相移结构112可以用于转移点状图案，从而减小掩模版误差增强因子，进而减小掩模版本身的误差对曝光后形成的图形的影响。

在实际操作中，根据产品需求，第一区域101可以用于转移需要较小透光率的图案，第二区域102可以用于转移需要较大透光率的图案。在一具体实施例中，衬底10的第一区域101对应存储器的核心区，第二区域102对应存储器的阵列区，光刻工艺将第一区域101上的条状图案转移至核心区，将第二区域102上的点状图案转移至阵列区。这里，点状图案包括关键尺寸较小的圆形、椭圆形、矩形等图案。

如此，本公开实施例通过在同一掩膜板上设置透光率不同的第一相移结构111和第二相移结构112，满足了不同图案对相移结构透光率的不同要求，从而能够采用一张掩模版将不同的图案(例如点状图案和条状图案)同时转移到晶圆上，减少了掩模版的使用数量，进而减少了工艺步骤和工艺成本。

在一实施例中，位于第一区域101的第一相移结构111的透光率小于30％，例如6％、10％、15％、18％、20％、25％等。可以理解的，第二相移结构112的透光率由第一相移结构111的透光率以及第一相移结构111和第二相移结构112的厚度的比值确定。在一些实施例中，第二相移结构112的透光率大于等于30％，例如30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、80％、90％等。在一具体实施例中，第一相移结构111的厚度为72nm，第一相移结构111的透光率为6％；第二相移结构112的厚度为27nm，第二相移结构112的透光率为30％。

接下来，如图14至图15所示，在形成第二相移结构112和凹槽T之后，方法还包括：去除保护层L，并去除位于曝光区A的遮蔽结构12，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。

具体的，去除位于曝光区A的遮蔽结构12，包括：形成第三图案化掩膜层M3，第三图案化掩膜层M3填充凹槽T并覆盖第二区域102以及非曝光区B；以第三图案化掩膜层M3为掩膜刻蚀遮蔽结构12，去除位于曝光区A的遮蔽结构12，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。非曝光区B沿曝光区A的周边设置，遮蔽结构12的材料为不透光材料，通过在曝光区A的周边设置遮蔽结构12，能够防止曝光区A的边缘区域透光影响曝光质量。

如图15所示，在一实施例中，衬底10还包括第一透光区103，第一透光区103与第一相移结构111在第一区域101交替分布。在实际操作中，应使得从衬底10被第一相移结构111覆盖的位置处透过的出射光束与从第一透光区103处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差，从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112的位置处透过的出射光束之间亦具有180°±3°(例如180°)的相位差，如此，在对位于掩模版下方的晶圆上的光刻胶进行曝光，以将第一区域101和第二区域102的图案转移至光刻胶上时，使得晶圆表面相邻图形之间因相消干涉使暗区光强减弱，使亮区光强增强，从而提高曝光的分辨率。

穿过膜层的具有一定波长的光束的相位移角与膜层的厚度和折射率相关，即从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112的位置处透过的出射光束之间的相位差与第二相移结构112的折射率和厚度、衬底10的折射率、凹槽T的深度有关，也就是说，在实际操作中，当第二相移结构112的折射率和厚度确定时，可以通过调整凹槽T的深度，使从凹槽T处透过的出射光束和从衬底10设置有第二相移结构112处透过的出射光束之间始终具有180°±3°(例如180°)的相位差。在一具体实施例中，第二相移结构112的厚度为27nm，凹槽T的深度为106nm。

再次参见图11至图13，本公开实施例首先以位于第二区域102的遮蔽结构12为掩膜单独对衬底10进行刻蚀形成第一子槽T1，接着去除遮蔽结构12，采用刻蚀工艺对初始第二相移结构112′和衬底10共同进行刻蚀以形成第二子槽T2，如此通过对衬底10执行两步刻蚀以形成凹槽T，是因为在对初始第二相移结构112′和衬底10共同进行刻蚀时，衬底10的刻蚀速率较小，无法在一步刻蚀工艺中使凹槽T达到目标深度，因此，需要对凹槽T进行两步刻蚀。在一具体实施例中，第一子槽T1的深度为95nm，第二子槽T2的深度为11nm。此外，本公开实施例在形成第一子槽T1时以遮蔽结构12为掩膜对衬底10进行刻蚀，在形成第二子槽T2时对初始第二相移结构112′和衬底10共同进行刻蚀，不需要额外形成掩膜层，简化了工艺步骤。

在本公开的另一实施例中，第二区域102还可以不设置第二相移结构112。具体的，如图16至图18所示，在形成保护层L之后，刻蚀第二区域102的第一表面S1或第二表面S2，以在衬底10上形成凹槽T，包括：

以保护层L以及位于第二区域102的遮蔽结构12为掩膜刻蚀衬底10，在第二区域102的第一表面S1形成凹槽T，凹槽T与初始第二相移结构112′交替分布(如图16)；

去除位于第二区域102的遮蔽结构12以及初始第二相移结构112′(如图17至图18)。

与前述实施例相比，本公开实施例在一步刻蚀工艺中形成凹槽T，简化了工艺。本公开实施例中，在去除位于第二区域102的遮蔽结构12时，遮蔽结构12和衬底10之间具有较大的刻蚀选择比，不会对衬底10造成损伤，且可以通过湿法刻蚀去除初始第二相移结构112′，避免对衬底10造成损伤。

接着，如图19至图20所示，在去除位于第二区域102的遮蔽结构12和初始第二相移结构112′之后，去除保护层L，并去除位于曝光区A的遮蔽结构12，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。具体的，首先，去除保护层L，并形成第三图案化掩膜层M3，第三图案化掩膜层M3填充凹槽T并覆盖第二区域102以及非曝光区B；接着，以第三图案化掩膜层M3为掩膜刻蚀遮蔽结构12，去除位于曝光区A的遮蔽结构12，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。

如图20所示，第二区域102未设置第二相移结构112，凹槽T设置于第二区域102的第一表面S1，衬底10还包括位于第二区域102的第二透光区104，第二透光区104和凹槽T交替分布。

在实际操作中，应使得从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差，以使从凹槽T的边缘透过的出射光束与从第二透光区104的边缘透过的出射光束因相消干涉在光刻胶上形成暗区，从而在光刻胶上形成图案，且第二区域102具有较高的透光率，可以用于转移点状图案，以减小掩模版误差增强因子，如此，通过在第一区域101设置第一相移结构111并在第二区域102设置凹槽T，满足了不同图案对透光率的不同要求，从而能够采用一张掩模版将不同的图案同时转移到晶圆上。

可以理解的，穿过膜层的具有一定波长的光束的相位移角与膜层的厚度和折射率相关，即从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间的相位差与衬底10的折射率、凹槽T的深度有关，也就是说，在实际操作中，可以根据衬底10的材料折射率确定凹槽T的深度，从而使从凹槽T处透过的出射光束与从第二透光区104处透过的出射光束之间具有180°±3°(例如180°)的相位差。在一具体实施例中，衬底10的材料为石英玻璃，凹槽T的深度为172nm。

如图21所示，在本公开的再一实施例中，还可以在形成凹槽T之前去除位于衬底10的曝光区A的遮蔽结构12。具体的，在衬底10的第一表面S1上形成相移材料层11′，并刻蚀相移材料层11′以形成多个分立设置的相移结构11之后，还包括：去除位于曝光区A的遮蔽结构12，以至少暴露初始第二相移结构112′，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11。

接着，如图22和图24所示，刻蚀第二区域102的第一表面S1或第二表面S2，以在衬底10上形成凹槽T，包括：

形成保护层L，保护层L覆盖第一区域101、非曝光区B并暴露第二区域102(如图22)；

以保护层L以及位于第二区域102的相移结构11为掩膜刻蚀衬底10，在第二区域102的第一表面S1形成凹槽T，凹槽T与位于第二区域102的相移结构11交替分布(如图24)。

如图23所示，在一实施例中，在形成保护层L之后，在刻蚀衬底10以形成凹槽T之前，方法还包括：刻蚀位于第二区域102的初始第二相移结构112′，使初始第二相移结构112′减小预设厚度以得到第二相移结构112，第二相移结构112的透光率大于第一相移结构111的透光率。可以理解的，当在形成第二相移结构112之后形成凹槽T时，以第二相移结构112为掩膜刻蚀衬底10以形成凹槽T。

在该实施例中，可以选择合适的材料作为第二相移结构112的材料，以使在对第二区域102的衬底10进行刻蚀时，衬底10和第二相移结构112(或初始第二相移结构112′)具有较大的刻蚀选择比(例如10、20、30、40等)，避免在刻蚀衬底10时损伤第二相移结构112(或初始第二相移结构112′)，以及在对初始第二相移结构112′进行刻蚀时，初始第二相移结构112′与衬底10之间具有较大的刻蚀选择比(例如10、20、30、40等)，避免对衬底10造成损坏。在一具体实施例中，第二相移结构112的材料包括非硅的金属材料，如氧化铬(CrO)、氧化钽(TaO)等。

接下来，如图25所示，在刻蚀衬底10和初始第二相移结构112′之后，去除保护层L。

图23至图24示出的第二相移结构112是在形成保护层L之后、刻蚀衬底10以形成凹槽T之前形成的。但不限于此，如图26至图27所示，还可以在形成保护层L并刻蚀衬底10形成凹槽T之后，形成相移结构112。具体的，首先以初始第二相移结构112′为掩膜刻蚀衬底10，以在第二区域102的第一表面S1形成凹槽T，接着刻蚀初始第二相移结构112′，使初始第二相移结构112′减小预设厚度以形成第二相移结构112。

接下来，在图27所示的结构的基础上，去除保护层L以形成如图25所示的结构。

在本公开另一实施例中，第二区域102上还可以不设置第二相移结构112。具体的，如图28所示，在以初始第二相移结构112′为掩膜刻蚀衬底10，在第二区域102的第一表面S1形成凹槽T之后，还包括：刻蚀初始第二相移结构112′，以去除初始第二相移结构112′。接着，如图29所示，去除保护层L。

图7至图29示出的凹槽T形成于衬底10的第一表面S1。但不限于此，凹槽T还可以形成在衬底10的第二表面S2上，如此，可以避免在形成凹槽T时，对第一相移结构111和第二相移结构112造成污染或损伤。

具体的，如图30至图31所示，刻蚀第二区域102的第一表面S1或第二表面S2，以在衬底10上形成凹槽T，包括：在衬底10的第二表面S2上形成第二图案化掩膜层M2，并以第二图案化掩膜层M2为掩膜刻蚀衬底10，以在第二区域102的第二表面S2形成凹槽T。在实际操作中，在形成第二图案化掩膜层M2之前，使衬底10的第二表面S2朝上，接着在第二表面S2上形成第二图案化掩膜层M2。

再次参见图30，在一实施例中，还可以对衬底10执行与图21至图23相同的步骤，刻蚀初始第二相移结构112′以使初始第二相移结构112′减小预设厚度形成第二相移结构112。具体的，方法包括：去除位于曝光区A的遮蔽结构12，以至少暴露初始第二相移结构112′，保留的遮蔽结构12位于非曝光区B并覆盖部分相移结构11；形成保护层L，保护层L覆盖第一区域101、非曝光区B并暴露第二区域102；刻蚀初始第二相移结构112′，使初始第二相移结构112′减小预设厚度以形成第二相移结构112，第二相移结构112的透光率大于第一相移结构111的透光率。更具体的方法在前述实施例中已做过详细描述，在此不再赘述。

接下来，如图32所示，在一些实施例中，在刻蚀初始第二相移结构112′之后，方法还包括：去除保护层L。进一步的，可以在第二表面S2形成凹槽T之后，去除保护层L。但不限于此，还可以在形成凹槽T之前去除保护层L。

继续参见图30，在一实施例中，第二图案化掩膜层M2上形成有开口S，开口S在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影交替分布，以使最终形成凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影交替分布。

但不限于此，如图33所示，在本公开的另一实施例中，第二图案化掩膜层M2上形成的开口S在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影重叠；接着，如图34所示，以第二图案化掩膜层M2为掩膜刻蚀衬底10，以使最终形成凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影重叠。

接着，如图35所示，在刻蚀初始第二相移结构112′之后，去除保护层L。进一步的，可以在形成凹槽T之后去除保护层L。但不限于此，还可以在形成凹槽T之前去除保护层L。

前述实施例示出的掩模版中，当凹槽T在第一表面S1上的正投影与第二相移结构112在第一表面S1上的正投影交替分布时，从第二区域102和位于曝光区A且与第二区域102相邻的其他区域(例如第一区域101)的交界处透过的出射光束之间无法通过相消干涉形成暗区，可能会影响位于交界处的图案的图形转移精度。本公开实施例中，通过设置凹槽T和第二相移结构112在第一表面S1上的正投影重叠，使得从第二区域102和位于曝光区A且与第二区域102相邻的其他区域(例如第一区域101)的交界处透过的出射光束仍能干涉相消形成暗区，提高了位于交界处的图案的图形转移精度。

在本公开的再一实施例中，还可以不在第二区域102设置第二相移结构112。

具体的，首先，如图36所示，在对衬底10执行如图21至图22所示的步骤之后，去除初始第二相移结构112′。具体的，首先，去除位于曝光区A的遮蔽结构12，至少暴露初始第二相移结构112′；接着，形成保护层L，保护层L覆盖第一区域101、非曝光区B并暴露第二区域102；接着刻蚀初始第二相移结构112′以完全去除初始第二相移结构112′。

接着，如图37至图38所示，在衬底10的第二表面S2上形成第二图案化掩膜层M2，并以第二图案化掩膜层M2为掩膜刻蚀衬底10，以在第二区域102的第二表面S2形成凹槽T，并去除保护层L。其中，还可以在去除初始第二相移结构112′之后、形成凹槽T之前去除保护层L。

图36中示出的初始第二相移结构112′是通过形成保护层L，并以保护层L为掩膜刻蚀初始第二相移结构112′去除的。但不限于此，还可以通过在遮蔽材料层12′形成图案化掩膜层(未图示)，图案化掩膜层(未图示)暴露位于第二区域102的遮蔽材料层12′，接着以图案化掩膜层(未图示)为掩膜刻蚀遮蔽材料层12′和相移材料层11′，以去除位于第二区域102的遮蔽材料层12′和相移材料层11′。

应当说明的是，以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。