CN101266403A - 疏水性表面的掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种疏水性表面的掩模。该掩模包括：一基板；多个图案，形成于该基板上；以及一形成于未覆盖所述图案的该基板上的自组装单层。该自组装单层包括一通过汽化工艺或溶液工艺形成的烷基三氯硅烷层，例如十八烷基三氯硅烷层或全氟十烷基三氯硅烷层。

Description

疏水性表面的掩模
技术领域
本发明涉及一种掩模，特别涉及一种疏水性表面的掩模。
背景技术
目前，造成掩模送修的最大原因来自于掩模上形成的污染物，即所谓的沉积物。沉积物主要的成分可能为硫酸铵(ammonium sulfate)或含碳氢的有机化合物。而与沉积物形成有关的主要因素包括掩模的各组成成分、掩模清洗条件、掩模储存条件或掩模曝光时的环境条件等。目前，业界已针对上述沉积物的形成因素提出不同的解决方法，例如降低厂区环境的总硫与氨气浓度、使用相对不会产生溢气(outgassing)的材料制作掩模及储存掩模或减少清洗后残留离子的溶度。但随着曝光光源波长从254nm降至193nm(即入射光子的能量变大)，曝光时在保护膜(pellicle)与掩模间的密闭空间很容易产生光诱发化学反应(photo-induced chemical reaction)，这使193nm掩模沉积物形成的情况更为严重。
图1是显示表面形成有沉积物的传统掩模的剖面图。掩模1包括一基板2、多个图案3以及一保护膜4。基板2上形成有图案3，保护膜4通过一保护架(pellicle frame)5设置于基板2上。由于周围的高反应性环境及基板2属于高表面能的基板，导致沉积物6形成于基板2上。
为了延长掩模寿命，提供一种能够抑制沉积物形成于掩模表面的方法确有必要。目前，通过降低掩模表面能以制造一种疏水性及化学惰性的表面是合理和可研究的方向。
发明内容
有鉴于目前存在的问题，本发明提供一种疏水性表面的掩模，该掩模包括：一基板；多个图案，形成于该基板上；以及一自组装单层(self-assembledmonolayer，SAM)，形成于未覆盖所述图案的该基板的其余部分上。
本发明还提供一种疏水性表面的掩模，该掩模包括：一基板；一自组装单层，形成于该基板上；以及一保护膜，设置在该基板上。
本发明的有益技术效果在于：本发明提供的疏水性掩模可以有效地抑制沉积物的形成，延长掩模的寿命。
为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是表面形成有沉积物的传统掩模的剖面图。
图2是本发明的经自组装单层修饰的掩模的剖面图。
其中，附图标记说明如下：
1掩模        2基板
3图案        4保护膜
5保护架      6沉积物
10掩模       12基板
14图案       16自组装单层
18保护膜     20保护架
22包含图案与自组装单层的空间
具体实施方式
本发明提供一种疏水性表面的掩模，如图2所示。掩模10包括一基板12、多个图案14以及一自组装单层16。图案14形成于基板12上，而自组装单层16形成于未覆盖图案14的基板12的其余部分上。
基板12可由石英(quartz)构成。图案14可由铬(chromium)构成。自组装单层16可以是一烷基三氯硅烷层(alkyltrichlorosilane-based layer)，例如十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，OTS)层或全氟十烷基三氯硅烷(perfluorodecyltrichlorosilane，FDTS)层。自组装单层16为一疏水层。其它如氟碳层(fluorocarbon layer)等疏水层也可应用于本发明。
在一实施例中，掩模10还可以包括一保护膜18，保护膜18通过一保护架20设置于基板12上，以形成一包含图案14与自组装单层16的空间22。保护膜18可由硝化纤维素(nitrocellulose)构成。
本发明提供一种疏水性表面的掩模的制造方法，仍请参阅图2。首先提供一基板12，接着将多个图案14形成于基板12上，之后将一自组装单层16形成于未覆盖图案14的基板12的其余部分上。接着，通过一保护架20将一保护膜18设置于基板12上。
自组装单层16可通过一汽化工艺(vapor process)或溶液工艺(solutionprocess)形成于基板12上。氟碳层(fluorocarbon layer)也可作为一疏水层，其可通过电浆增强型化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapordeposition，PECVD)或旋转涂布(spin coating)等方法形成于基板12上。
在一实施例中，自组装单层16通过一汽化工艺形成于基板12上。在汽化工艺中，自组装单层分子的形成与分子间的缩合反应(condensation)是两个关键步骤。首先，将例如十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷的起始物与例如硅的基板表面(含羟基(-OH))进行反应，以使十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷与硅基板间形成硅-氧-硅键。待水解后，两分子两分子十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷之间彼此再进一步缩合形成十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷分子之间的硅-氧-硅键。最后，待十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷分子聚集在一起，就形成了自组装单层16。其中，该汽化工艺中，水分含量与溶剂选择是工艺过程中的重要因素。
在一实施例中，自组装单层16通过一溶液工艺形成于基板12上。在溶液工艺中，牺牲层蚀刻、表面氧化、自组装单层的形成及清洗干燥是四个关键步骤。蚀刻牺牲层的蚀刻液可以选择高浓度的氢氟酸。用来氧化基板表面的清洗液可以选择水或双氧水。形成自组装单层的清洗液可选择2-丙醇、四氯化碳或异辛烷。同样地，形成自组装单层的步骤中也可以选择十八烷基三氯硅烷或全氟十烷基三氯硅烷溶液来制作自组装单层。清洗干燥步骤中的清洗液可选择2-丙醇或水。值得注意的是，上述所有清洗液都是稀释后的溶液，而基板在整个溶液工艺中均置于液相中，一直等到最后清洗干燥步骤完成后才会移出。
要制造一低表面能(surface energy)的掩模，通常可利用PECVD或旋转涂布的技术在基板表面形成一氟碳层，即类似铁氟龙(Teflon)的具备疏水及化学惰性的特性的层。除此之外，自组装单层也常被用来进行材料表面的改性。在二氧化硅基板的表面，最常用到的是烷基三氯硅烷自组装单层(alkyltrichlorosilane-based SAM)，例如十八烷基三氯硅烷层或全氟十烷基三氯硅烷层。与十八烷基三氯硅烷自组装单层相比，全氟十烷基三氯硅烷自组装单层还具有疏水性，且因其长链中有多氟取代，由全氟十烷基三氯硅烷自组装单层所构成的基板的表面具有化学与热稳定性。本发明利用自组装单层对基板表面进行表面改性，制造出具有化学惰性及低表面能的掩模，该掩模可以有效地抑制沉积物的形成，延长掩模寿命。
实施例1
自组装单层修饰(1)
首先，在蚀刻牺牲层的步骤中，以浓氢氟酸溶液蚀刻石英基板10分钟。接着，进行基板表面的氧化，在此过程中以水清洗基板10分钟，然后以双氧水清洗10分钟，再以水清洗5分钟。之后，进行自组装单层的制作。制作过程中以2-丙醇清洗基板5分钟，以四氯化碳清洗20分钟，以十八烷基三氯硅烷溶液清洗15分钟，以四氯化碳清洗20分钟，再以2-丙醇清洗5分钟。最后进行清洗干燥的步骤，以2-丙醇清洗基板5分钟，再以水清洗5分钟。移出基板后，就完成了自组装单层的修饰。
实施例2
自组装单层修饰(2)
首先，在蚀刻牺牲层的步骤中，以浓氢氟酸溶液蚀刻石英基板10分钟。接着，进行基板表面的氧化，在此过程中以水清洗基板10分钟，以双氧水清洗15分钟，再以水清洗5分钟。之后，进行自组装单层的制作，制作过程中以2-丙醇清洗基板5分钟，以异辛烷清洗10分钟，在氮气干燥箱中以全氟十烷基三氯硅烷溶液清洗10分钟，以异辛烷清洗10分钟，再以2-丙醇清洗5分钟。最后进行清洗干燥的步骤，以2-丙醇清洗5分钟，再以水清洗5分钟。移出基板后，就完成了自组装单层(SAM)的修饰。
实施例3
经自组装单层修饰的基板的表面测试(1)
首先提供两个基板，包括一未经自组装单层修饰的基板以及一经自组装单层修饰的基板。两基板同时暴露在充满硫酸(H2SO4)与氨水(NH4OH)的环境中17小时，观察两基板上沉积物的形成，记录于表1。
表1
Figure A20071014373400081
如表1所示，经自组装单层修饰的基板，其抑制沉积物(硫酸根离子及氨根离子)形成的能力已初步获得证明。
实施例4
经自组装单层修饰的基板的表面测试(2)
首先提供三个玻璃烧杯，包括一亲水性玻璃烧杯、一经自组装单层修饰的疏水性玻璃烧杯以及一经铁氟龙修饰的疏水性玻璃烧杯。在三个玻璃烧杯中同时倒入硫酸并随后通入氨气以观察沉积物的形成。结果发现，亲水性玻璃烧杯中立刻有沉积物形成在玻璃壁上，经自组装单层修饰的疏水性玻璃烧杯中形成沉积物的速度明显变慢，而经铁氟龙修饰的疏水性玻璃烧杯中大部分的沉积物形成在硫酸溶液表面。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的构思和范围内可以进行改动与更改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1. 一种疏水性表面的掩模，包括：
一基板；
多个图案，形成于该基板上；以及
一自组装单层，形成于未覆盖所述图案的该基板上。
2. 如权利要求1所述的疏水性表面的掩模，其中该基板由石英构成。
3. 如权利要求1所述的疏水性表面的掩模，其中所述图案由铬构成。
4. 如权利要求1所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层为烷基三氯硅烷层。
5. 如权利要求4所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层包括十八烷基三氯硅烷。
6. 如权利要求4所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层包括全氟十烷基三氯硅烷。
7. 如权利要求1所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层通过汽化工艺形成。
8. 如权利要求1所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层通过溶液工艺形成。
9. 一种疏水性表面的掩模，包括：
一基板；
一自组装单层，形成于该基板上；以及
一保护膜，设置于该基板上。
10. 如权利要求9所述的疏水性表面的掩模，其中该基板由石英构成。
11. 如权利要求9所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层为烷基三氯硅烷层。
12. 如权利要求11所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层包括十八烷基三氯硅烷。
13. 如权利要求11所述的疏水性表面的掩模，其中该自组装单层包括全氟十烷基三氯硅烷。
14. 如权利要求9所述的疏水性表面的掩模，其中该保护膜由硝化纤维素构成。
15. 如权利要求9所述的疏水性表面的掩模，其中该保护膜通过一保护架设置于该基板上。
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