本發(fā)明涉及半導體光刻領域，特別涉及一種pss掩膜版的圖形結構和曝光方法。

背景技術：

在led制造過程中，藍寶石圖形襯底(patternedsapphiresubstrates，，以下簡稱pss)能減少led內(nèi)部光吸收并增加側向出光，且能減少發(fā)熱，延長器件壽命，此外還能有效改善藍寶石與氮化鎵的晶格失配問題，因此目前pss技術在led產(chǎn)業(yè)中得到普遍運用。由于pss對圖形的均勻性要求非常高，因此大多采用了步進光刻機曝光。

目前主流的pss圖案沿60°、120°、180°陣列排布，如圖1所示。而步進光刻機一般按照x-y坐標系正交步進光刻，所以一般掩膜版按照矩形設計，不透光區(qū)01上鍍有鉻，光源的光線不透過該區(qū)域，未鍍有鉻之處即為掩膜版的透光區(qū)02，光源的光線可透過透光區(qū)02區(qū)域。掩膜版為矩形，四條側邊即為掩膜版的邊界，從圖中可看出，掩膜版的邊界將圓形不透光區(qū)01切割成兩半。一般地，兩個相鄰的圓形不透光區(qū)01的最小間距為3μm，圓的直徑為2μm至2.3μm，現(xiàn) 有方案的掩膜版邊界與靠近掩膜版邊界的圓形不透光區(qū)01的距離往往由于過小而產(chǎn)生光學臨近效應。

例如假定圓形不透光區(qū)01的周期為p，圓形不透光區(qū)01的直徑為d，相鄰圓形不透光區(qū)01之間的空隙為a，則a＝p-d。圖1中掩膜版的圖形構造為對a進行分割，則掩膜版邊界與圓形不透光區(qū)01之間的間隙只有a/2。一般地，p＝3μm，d的大小范圍為2μm～2.3μm，則a/2的大小范圍為0.35μm～0.5μm。而光刻機的分辨率極限為λ為波長，一般為365nm，na為光學孔徑，一般為0.32～0.5，k1為工藝因子，通常為0.7μm，則可計算出常見的用于pss技術的光刻機分辨率范圍為0.5μm～0.8μm，大于a/2，即掩膜版邊界與圓形不透光區(qū)01之間的距離過小，使用按照圖1設計掩膜版在曝光時光達到光刻膠表面時的光強分布則如圖2所示，圖2中掩膜版放置在xy坐標系中，圖中深色部分為不透光區(qū)01，淺色部分為受到光照的透光區(qū)02，經(jīng)檢測在掩膜版邊界處光強為掩膜版中央透光區(qū)02處受到的光強的50％，此即為光學臨近效應。光學臨近效應常常造成靠近掩膜版邊界的圓形不透光區(qū)01在曝光后形成的圖形尺寸不均勻或者顯影不潔。

中國專利cn102520576b(申請?zhí)枮閏n201110367148.5，公開日為2012年6月27日)嘗試解決上述問題，將掩膜版邊界沿著pss圖形分割成六邊形基本圖形，組合后的pss圖形如圖3所示，圓性不透光區(qū)與邊界的透光區(qū)域只有圓與圓之間透光區(qū)的一半尺寸，得到的光強分布如圖4所示，經(jīng)檢測掩膜版邊界處光強仍只有掩膜版中央 處光強50％，因此該專利仍沒有解決上述問題。

中國專利cn103365070a(申請?zhí)枮閏n201210089168.5，公開日為2013年10月23日)運用兩種不同相位層組成的孔周期性交錯排列來設計圖形襯底的掩膜版，其雖然可以解決掩膜版內(nèi)相鄰兩個圖形的曝光清晰度，但是由于該專利需要使用負性光刻膠，相應地光刻系統(tǒng)需要配合負性光刻膠作出調整，大幅增加了制作成本。

中國專利cn103337566a(申請?zhí)枮閏ncn201310243141.1，公開日為2013年10月2日)中在襯底的正面采用光刻工藝定義出部分圖形化襯底的圖案區(qū)域，然后在襯底的正面淀積阻擋層，采用剝離工藝(lift-off)剝離光刻膠，留下襯底表面的阻擋層。再進行一次光刻工藝定義出其余圖形化襯底的圖案區(qū)域，然后在襯底上再沉積一層阻擋層，再次采用剝離工藝(lift-off)剝離光刻膠和光刻膠上的阻擋層，最后采用濕法或者干法刻蝕工藝，對藍寶石襯底進行刻蝕，形成完整的圖形化襯底的圖案區(qū)域。該專利雖有效改善了上述問題，但是該專利工藝過于復雜，成本也相應提高。

中國專利cn103576440a(申請?zhí)枮閏n201310473082.7，公開日為2014年2月12日)中將不透光的圖形區(qū)域改良為梅花狀，現(xiàn)有技術中也同樣有將不透光圖形區(qū)域改良形成火山狀，但這兩種改變均只能提高光的提取率，仍舊沒有解決不透光圖形區(qū)域與掩膜版邊界距離過小而導致靠近邊界的圖形曝光不清晰的問題。

綜上所述，有必要發(fā)明一種pss掩膜版的圖形結構和曝光方法，在不增加工藝復雜性、不增加成本的前提下，仍舊能夠解決不透光圖 形區(qū)域與掩膜版邊界距離過小而導致靠近邊界的圖形曝光不清晰的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種pss掩膜版的圖形結構和曝光方法，對于掩膜版上透光區(qū)域進行改良性切割，在容易出現(xiàn)光學臨近效應的掩膜版?zhèn)冗吷?，沿著該側邊將靠近該側邊或者被該側邊切割的圓形不透光區(qū)域連接，保證靠近該側邊的圓形不透光區(qū)域不會受到光照的干擾，在曝光另一個相同的掩膜版時，與第一個掩膜版所形成的圖案區(qū)域的側邊相拼接，使得掩膜版?zhèn)冗叺膱A弧與圖案區(qū)域側邊的圓弧拼接形成完整的圓后，則會完整地將側邊處的圓形不透光區(qū)域曝光出來，這樣既不增加工藝復雜性，也不增加工藝成本，同時也解決了不透光圖形區(qū)域與掩膜版邊界距離過小而導致靠近邊界的圖形曝光不清晰的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種藍寶石圖形襯底掩膜版的圖形結構，包括透光區(qū)和若干處不透光區(qū)，所述圖形結構由若干個相同的多邊形拼接而成，所述多邊形具有至少2個扇形不透光區(qū)域及一個透光區(qū)域，拼接方式為將多個所述多邊形的所述扇形不透光區(qū)域拼接，形成圓形不透光區(qū)，所述多邊形為軸對稱圖形，所述多邊形的所有扇形不透光區(qū)域對應圓弧的半徑相等，且所述多邊形上所有圓弧所對應的圓心角之和為180°，所述掩膜版的邊界上未形成完整的多邊形的區(qū)域皆為不透光區(qū)。

作為優(yōu)選，所述多邊形為五邊形，所述五邊形的兩個相鄰的內(nèi)角為直角，每個直角的直角邊作為所述扇形不透光區(qū)域的邊，所述扇形不透光區(qū)域的圓弧對應的圓心角為所述直角，兩個直角具有兩個相對的直角邊，兩個所述相對的直角邊邊長相等且等于所述扇形不透光區(qū)域的半徑。

作為優(yōu)選，所述多邊形為等邊三角形，所述等邊三角形的三個內(nèi)角處形成圓心角為60°的所述扇形不透光區(qū)域。

作為優(yōu)選，所述圓形不透光區(qū)的直徑范圍為2μm～2.3μm。

作為優(yōu)選，所述圓形不透光區(qū)的圓周由所述扇形不透光區(qū)域的圓弧拼接而成，所述掩膜版任意一個側邊上的圓弧與相對側邊上的圓弧拼接形成完整的圓。

作為優(yōu)選，把兩個相同的所述掩膜版邊界交疊后，在兩個所述掩膜版相鄰的側邊上，一個掩膜版上圓弧與另一個掩膜版上的圓弧拼接形成完整的圓。

本發(fā)明還提供一種使用具有如上所述的藍寶石圖形襯底掩膜版的圖形結構的掩膜版的曝光方法，在曝光完所述掩膜版后形成的圖案區(qū)域上，將所述掩膜版的邊界與圖案區(qū)域邊界交疊，使得掩膜版?zhèn)冗叺膱A弧與圖案區(qū)域側邊的圓弧拼接形成完整的圓后，曝光所述掩膜版上的圖形。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種pss掩膜版的圖形結構，包括透光區(qū)和若干處不透光區(qū)，所述圖形結構由若干個相同的多邊形拼接而成，所述多邊形具有至少2個扇形不透光 區(qū)域及一個透光區(qū)域，拼接方式為將多個所述多邊形的所述扇形不透光區(qū)域拼接，形成圓形不透光區(qū)，所述多邊形為軸對稱圖形，所述多邊形的所有扇形不透光區(qū)域對應圓弧的半徑相等，且所述多邊形上所有圓弧所對應的圓心角之和為180°，掩膜版的邊界上未形成完整的多邊形的區(qū)域皆為不透光區(qū)。本發(fā)明對于掩膜版進行改良性切割，掩膜版由多邊形拼接形成，每個多邊形由至少兩個扇形不透光區(qū)域及一個透光區(qū)域，那么按照這種拼接方法，多個多邊形的扇形不透光區(qū)域拼接，形成圓形不透光區(qū)，在容易出現(xiàn)光學臨近效應的掩膜版?zhèn)冗吷?，由于靠近該側邊的圓形不透光區(qū)域與側邊之間的透光區(qū)域不足以拼湊成一個完整的多邊形，因此將靠近該側邊或者被該側邊切割的圓形不透光區(qū)域與側邊連接形成不規(guī)則的不透光區(qū)域，首先保證靠近該側邊的圓形不透光區(qū)域不會受到光照的干擾，在曝光時，曝光完成一個掩膜版形成圖案區(qū)域后，曝光另一個相同的掩膜版，將掩膜版與圖案區(qū)域的邊界交疊，直至兩者的側邊拼接形成一個完整的圓之后，則會完整地將側邊處的圓形不透光區(qū)域曝光出來，這樣只是對透光區(qū)域和透光區(qū)域進行幾何分割然后拼接，無需改變曝光步驟，也無需改變參數(shù)，因此既不增加工藝復雜性，也不增加工藝成本，同時也解決了不透光圖形區(qū)域與掩膜版邊界距離過小而導致靠近邊界的圖形曝光不清晰的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中pss掩膜版的圖形結構示意圖；

圖2為使用圖1的掩膜版曝光時的光照強度分布圖；

圖3為現(xiàn)有技術中透光區(qū)域沿著pss圖形分割成六邊形基本圖形的掩膜版；

圖4為使用圖3的掩膜版曝光時的光照強度分布圖；

圖5為本發(fā)明提供的實施例一透光區(qū)域分割示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的實施例一透光區(qū)域被分割成的單元多邊形示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的實施例一pss掩膜版的圖形結構示意圖；

圖8為使用圖7的掩膜版曝光時的光照強度分布圖；

圖9為本發(fā)明提供的實施例一將兩個掩膜版邊界交疊后的示意圖；

圖10為本發(fā)明提供的實施例二透光區(qū)域被分割成的單元多邊形示意圖；

圖11為本發(fā)明提供的實施例二透光區(qū)域分割示意圖。

現(xiàn)有技術圖示：01-不透光區(qū)、02-透光區(qū)；

本發(fā)明圖示：1-不透光區(qū)、2-透光區(qū)、3-第一單元三角形、4-第二單元三角形、5-第三單元多邊形、6-第四單元多邊形、7-具有圓弧的不透光區(qū)、81-第一分割線、82-第二分割線、83-第三分割線。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。

實施例一

本發(fā)明提供一種pss掩膜版的圖形結構，包括若干處不透光區(qū)1和透光區(qū)2，本實施例中分割透光區(qū)2的思路如下：

請參照圖5，一般地，掩膜版上不透光區(qū)1皆為圓形，圓形與圓形之間即為透光區(qū)2，所有圓形之間的距離相等，所有圓形半徑相同，將相鄰的三個圓形不透光區(qū)1的圓心連接，則得到如圖5中第一單元三角形3和第二單元三角形4，反映到圖6上，第一單元三角形3和第二單元三角形4即成為等邊三角形，第一單元三角形3和第二單元三角形4具有三個直線邊和三個圓弧邊，這三個圓弧邊即為上述相鄰的三個圓形圓周上的一部分，且這三個圓弧對應的圓心角即等邊三角形的內(nèi)角皆為60°，三個圓弧所對應的圓心角之和即為等邊三角形的內(nèi)角之和180°。

按照上述第一單元三角形3和第二單元三角形4內(nèi)的透光區(qū)域拼接形成掩膜版的透光區(qū)2，則在兩個側邊上出現(xiàn)了不足以形成完整的第一單元三角形3或者第二單元三角形4的情況，在這種情況下，無法形成完整的第一單元多邊形3和第二單元多邊形4，則將靠近邊界處全部處理為不透光區(qū)1，請參照圖7，沿著上述兩個側邊，將靠近上述兩個側邊的圓形不透光區(qū)1相互連接形成具有圓弧的不透光區(qū)7，這樣在曝光時，造成靠近上述兩個側邊的具有圓弧的不透光區(qū)7不能形成完整地圓形，其曝光時的光照強度分布如圖8所示。

本發(fā)明還提供一種使用上述pss掩膜版的圖形結構的掩膜版的曝光方法，請參照圖9，在一個掩膜版曝光完成后，將另一個相同的 掩膜版與該掩膜版的邊界交疊后進行曝光，或者在使用上一個掩膜版曝光后形成的圖案上，用另一個掩膜版將邊界與該圖案的邊界交疊后進行曝光。在曝光時，需要將具有圓弧的不透光區(qū)7進行覆蓋，直到兩個側邊上的圓弧相互拼接形成完整的圓形。請參照圖9，在另一個掩膜版覆蓋該掩膜版的具有圓弧的不透光區(qū)7時，另一個掩膜版上的具有圓弧的不透光區(qū)7在曝光時會擋住部分光照，但由于之前在曝光第一個掩膜版時，被覆蓋之處已經(jīng)被曝光過，因此即使在曝光另一個掩膜版時其邊界上透光區(qū)2被具有圓弧的不透光區(qū)7覆蓋，也不會影響這兩個掩膜版上圖案的形成。

較佳地，不透光區(qū)1中的圓形的直徑范圍為2μm～2.3μm。

實施例二

請參照圖11，第一分割線81為圓心與圓心連接，本實施例與實施例一的區(qū)別在于透光區(qū)2的分割線為第二分割線82或者第三分割線83，第二分割線82和第三分割線83與第一分割線81形成的角度范圍為38°～42°。

比如，透光區(qū)2按照第三分割線83分割后形成了如圖10的第三單元多邊形5和第四單元多邊形6，第三單元多邊形5和第四單元多邊形6由五條直線邊組成，每個多邊形內(nèi)具有兩個相鄰的直角，兩個相鄰的直角對應圓心角為90°的圓弧，形成了兩個四分之一圓，這兩個四分之一圓為不透光區(qū)，兩個圓弧角度之和為180°，上述兩個相鄰的直角具有兩個相對的直角邊，這兩個相對的直角邊的邊長為四分之一圓的半徑，按照上述第三單元多邊形5透光區(qū)和第四單元多邊 形6透光區(qū)拼接形成整個掩膜版的透光區(qū)2，其余皆為不透光區(qū)1，這樣可以保證在靠近掩膜版的邊界處的圓形不透光區(qū)1不會被邊界處的光照干擾，并通過將兩個掩膜版邊界交疊后曝光，或者在使用上一個掩膜版曝光后形成的圖案上，用另一個掩膜版將邊界與該圖案的邊界交疊后進行曝光，使得邊界處的圓形不透光區(qū)1的圖案完整地被曝光印刻下來。

本發(fā)明只是對透光區(qū)域進行幾何分割然后拼接，如果靠近側邊的圓形不透光區(qū)1與側邊之間不能形成完整的五邊形或者等邊三角形的透光區(qū)2，那么就把靠近側邊的具有圓弧的不透光區(qū)7與側邊連接形成不規(guī)則的不透光區(qū)1，保證靠近側邊的圓形不透光區(qū)1不會受到光照干擾，然后在曝光另一個掩膜版時，將其與第一個掩膜版曝光過的圖形進行邊界交疊，則可完成靠近掩膜版?zhèn)冗叺膱A形不透光區(qū)1的曝光，這種方法無需改變曝光步驟，也無需改變參數(shù)，因此既不增加工藝復雜性，也不增加工藝成本，同時也解決了不透光圖形區(qū)域與掩膜版邊界距離過小而導致靠近邊界的圖形曝光不清晰的問題。

本發(fā)明對上述實施例進行了描述，但本發(fā)明不僅限于上述實施例，顯然本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。