CN102033417A - 光掩模坯、光掩模以及光掩模制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不附着颗粒的光掩模及其制造方法。在相移层(11)上层叠粘接层(12)、刻蚀停止层(13)、遮光层(14)，在利用刻蚀液部分地对遮光层(14)进行刻蚀时，利用刻蚀停止层(13)阻止刻蚀的进行，然后，利用氧等离子体除去在遮光层(14)上形成的开口底面的刻蚀停止层。用抗蚀剂覆盖成为相移区域的开口(24)，利用刻蚀液除去成为透光区域的开口底面的相移区域(11)。由残留有遮光层(14)的部分形成遮光区域，得到光掩模。将各层(11)～(14)全部形成之后，进行使用了刻蚀液的刻蚀，所以，不存在颗粒的附着。
Description
技术领域
本发明涉及在液晶或PDP等的FPD衬底上形成图形时所使用的相移光掩模的结构及其制造方法。
背景技术
对于现有的相移光掩模来说，一般地是在玻璃衬底上将Cr遮光膜进行成膜，曝光以及刻蚀目的图形，从而进行制作。
近年来，为了较细并且准确地形成图形线宽，在很多情况下利用层叠了Cr遮光膜和Cr的氧化膜或氮化膜即半透光膜(相移膜)的结构，在掩模上形成由大体上对光进行遮光的部分、使光透过一半左右的部分以及大体上使光透过的部分构成的图形。
这在玻璃衬底上首先利用溅射法将Cr遮光膜进行成膜，在其上涂敷抗蚀剂、利用激光照射进行感光后，除去不需要部分的抗蚀剂，形成图形，利用湿法刻蚀除去不需要部分的Cr遮光膜。
然后，经过如下复杂的工序进行制造：利用溅射法在该衬底上将Cr氧化膜或氮化膜即半透光膜再次进行成膜，同样地利用湿法刻蚀除去不需要部分的半透光膜的部分。
因此，多次使用进行各工艺的处理装置，成为颗粒附着在掩模上的几率高并且使成品率恶化的主要原因。
另一方面，考虑如下方法：在玻璃衬底上将半透光膜和遮光膜连续成膜，涂敷抗蚀剂，首先，形成用于形成半透光部的抗蚀剂图形，利用湿法刻蚀，仅对遮光膜进行湿法刻蚀，将抗蚀剂除去之后，形成用于形成透光部的抗蚀剂图形，利用湿法刻蚀除去下层的半透光膜。
专利文献1特开平6-95358号公报
专利文献2特开2007-96295号公报
但是，在上述现有技术的方法中，遮光膜以及半透光膜都是Cr类的材料，所以，遮光膜和半透光膜同时被最初的湿法刻蚀进行了刻蚀，在目的位置形成半透光部是困难的。对未被Cr类的刻蚀液刻蚀的半透光膜材料进行了各种研究，但是还没有结果。
发明内容
为了解决上述课题，本发明提供一种光掩模坯，具有透明衬底和配置在所述透明衬底上的掩模层，其特征在于，所述掩模层具有：配置在所述透明衬底上的半透明的相移层；配置在所述相移层上的刻蚀停止层；以及配置在所述刻蚀停止层上的具有遮光性的遮光层，所述刻蚀停止层由含有碳并且能够燃烧的材料构成，并且，由不被对所述遮光层进行刻蚀的遮光层刻蚀液刻蚀的材料形成。
此外，在本发明的光掩模坯中，所述相移层由氧化铬膜构成，所述刻蚀停止层由碳膜构成，所述遮光层由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成。
此外，在本发明的光掩模坯中，在所述相移层和所述刻蚀停止层之间，与所述相移层和所述刻蚀停止层紧贴配置有由铬薄膜构成的粘接层。
此外，本发明提供一种光掩模，具有透明衬底和配置在所述透明衬底上的掩模层，在所述掩模层上形成有对曝光光线进行遮光的遮光区域、使所述曝光光线透过的透光区域、使所述曝光光线的相位发生偏移的相移区域，其特征在于，所述掩模层具有：配置在所述透明衬底上的半透明的相移层；配置在所述相移层上的刻蚀停止层；以及配置在所述刻蚀停止层上的具有遮光性的遮光层，所述刻蚀停止层由含有碳并且能够燃烧的材料构成，并且，由不被对所述遮光层进行刻蚀的遮光层刻蚀液刻蚀的材料形成，在所述衬底上，由残留有所述遮光层的部分形成所述遮光区域，在所述衬底上，由所述遮光层、所述刻蚀停止层以及所述相移层被除去的部分形成所述透光区域，在所述衬底上，由残留有所述遮光层并且残留有所述相移层的部分形成所述相移区域。
此外，在本发明的光掩模中，所述相移层由氧化铬膜构成，所述刻蚀停止层由碳膜构成，所述遮光层由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成。
此外，在本发明的光掩模中，在位于所述遮光区域的所述相移层和所述刻蚀停止层之间，与所述相移层和所述刻蚀停止层紧贴配置有由铬薄膜形成的粘接层，在所述相移区域，所述粘接层被氧化后的薄膜露出。
此外，本发明提供一种光掩模制造方法，在透明衬底上形成半透明的相移层，在所述相移层上，形成由含有碳并且能够燃烧的材料构成的刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层上，形成具有遮光性并且由不刻蚀所述刻蚀停止层的遮光层刻蚀液刻蚀的遮光层，利用所述遮光层刻蚀液部分地刻蚀除去所述遮光层，形成所述刻蚀停止层在底面露出的多个开口，将在所述开口底面露出的所述刻蚀停止层与氧进行化和而除去，由抗蚀剂膜覆盖一部分开口，利用所述相移层刻蚀液刻蚀除去位于其他的开口底面的所述相移层。
此外，在本发明的光掩模制造方法中，由氧化铬膜构成所述相移层，由碳膜构成所述刻蚀停止层，由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成所述遮光层。
此外，在本发明的光掩模制造方法中，在所述相移层表面形成由铬薄膜构成的粘接层之后，在所述粘接层表面形成所述刻蚀停止层。
在本发明中，能够在将衬底放置在真空环境中的状态下，形成相移层、粘接层、刻蚀停止层、遮光层。
特别是在利用溅射法形成各层的情况下，溅射装置在排气为真空内或者返回到大气压时，卷起室内的颗粒，成为使颗粒附着在衬底上的主要原因，因此，向真空环境的搬入搬出1次就足够，从而能够大幅度减少颗粒，其结果是，能够将产品的成品率维持得较高。
另外，原来在光掩模制作工序中，为了在湿法刻蚀之前使衬底表面的湿润性变好，进行被称为清除浮渣的氧的光灰化(light ashing)，因此，若由能够在氧等离子体中燃烧的含碳膜构成刻蚀停止层，则不新需要专用的灰化装置。
附图说明
图1(a)～(d)是用于说明本发明的光掩模的制造工序的图。
图2(e)～(g)是用于说明本发明的光掩模的制造工序的图。
附图标记：
3......光掩模坯
8......光掩模
10......透明衬底
11......相移层
12......粘接层
13......刻蚀停止层
14......遮光层
22......抗蚀剂膜
24......开口
26......透光区域
27......遮光区域
28(24)相移区域
具体实施方式
实施例1
将由玻璃衬底构成的透明衬底搬入到溅射装置的真空槽内，一边对真空槽内进行真空排气，一边将由Ar气体构成的溅射气体和O2气体构成的第一反应性气体导入到真空槽内，对Cr靶进行溅射，利用反应性溅射法在透明衬底表面形成由膜厚为25nm的氧化物膜(此处为氧化铬：Cr2O3膜)构成的半透明的相移层11。
然后，停止向真空槽内导入第一反应性气体(O2气体)，利用所述溅射气体对相同的Cr靶进行溅射，在相移层11表面形成由金属Cr膜构成的粘接层12。
然后，一边向真空槽内导入溅射气体，一边对相同的真空槽内的石墨靶进行溅射，在粘接层表面形成由膜厚为10nm的碳薄膜构成的刻蚀停止层13。
然后，一边向真空槽内导入溅射气体和由N2气体构成的第二反应性气体，一边对Cr靶进行溅射，在刻蚀停止层13表面形成由膜厚为80nm的氮化铬(CrN)膜构成的遮光层14，得到图1(a)的光掩模坯3。并且，也能够不向真空槽内导入第二反应性气体而利用金属铬膜构成遮光层14。
在该图中，附图标记10是透明衬底，附图标记11是相移层，附图标记12是粘接层，附图标记13是刻蚀停止层，附图标记14是遮光层。
将Cr靶和碳靶配置在相同的真空槽内，并且，能够向该真空槽内导入溅射气体和第一、第二反应性气体，当在相同的真空槽内形成相移层11、粘接层12、刻蚀停止层13以及遮光层14时，与在真空环境中进行搬送的情况相比，能够进一步减少颗粒的产生。
然后，如图1(b)所示，在光掩模坯3的遮光层14上配置构图后的抗蚀剂膜21作为处理对象物4，对遮光层14进行刻蚀，但是，当浸渍在不对刻蚀停止层13进行刻蚀的遮光层刻蚀液(此处为硝酸铈铵水溶液)中时，进行在形成于抗蚀剂膜21上的多个开口23的底面露出的遮光层14的刻蚀。
由于碳薄膜不在该刻蚀液中溶解，所以，如图1(c)所示，抗蚀剂膜21的开口23底面的遮光层14被除去，刻蚀停止层13的表面露出，刻蚀结束。该图中的附图标记24表示位于抗蚀剂膜21的开口23的底面下并且形成在遮光层14上的开口。
然后，将该状态下的处理对象物5搬入到灰化装置内，放置于真空环境中，导入O2气体，产生O2气体等离子体。
若将处理对象物5曝露在O2等离子体中2分钟，则遮光层14表面的抗蚀剂膜21和开口23的底面所露出的刻蚀停止层13进行燃烧，成为二氧化碳等气体而被除去，如图1(d)所示，在遮光层的开口24底面下的刻蚀停止层13的一部分，形成与该开口24连通的开口25。
若刻蚀停止层13被除去，则曝露在氧等离子体中。
此处，粘接层12是膜厚为10nm以下的金属铬薄膜，若曝露在氧等离子体中，则变化为半透明的氧化物膜(此处是与相移层相同的膜，是氧化铬膜)16。
然后，如图2(e)所示，形成覆盖遮光层14上和一部分开口24、25的底面以及侧面的抗蚀剂膜22，其他的开口24、25使氧化物膜16表面露出，若将该处理对象物6浸渍于刻蚀相移层11和氧化物膜16的相移层刻蚀液(此处为硝酸铈铵水溶液)中，则如图2(f)所示，未被抗蚀剂膜22覆盖的开口24、25底面的氧化物膜16和相移层11被刻蚀除去，形成由透明衬底10表面露出的开口构成的透光区域26。
然后，若除去抗蚀剂膜22，则如图2(g)所示，形成由残留了遮光层14的部分构成的遮光区域27、以及相移层11与氧化物膜16的层叠膜位于在底面的相移区域28，得到具有透光区域26、遮光区域27、相移区域28的光掩模8。
照射在该光掩模8的表面或背面的曝光光线通过透光区域26入射到曝光对象物上，但是，不能够通过遮光区域27，被遮光区域27遮光。
通过了相移区域28的曝光光线的相位发生偏移，成为与通过了透光区域26的曝光光线相反的相位，能够利用干涉进行边缘的强调或像的分离。
在制作光掩模8后，测定各层的膜厚，相移层11为25nm，遮光层14为80nm，膜厚与刻蚀前的光掩模坯3相同。
此外，光掩模8上的0.3μm以上的颗粒增加数是0个。
比较例1
除了不形成刻蚀停止层13和粘接层12、不进行利用了O2等离子体的处理之外，作成相同结构的光掩模坯，作成了残留有遮光层14的遮光区域27、残留有相移层11并除去了遮光层14的相移区域28、除去了这二者的透光区域26(刻蚀液为硝酸铈铵水溶液)，遮光层14(CrN)的膜厚与刻蚀前相同，是80nm，但是，对于相移层11(Cr2O3膜)来说，在对遮光层14进行刻蚀时在厚度方向全部利用刻蚀被除去，所以，相移层11的膜厚为0nm。
比较例2
代替碳薄膜，形成了由膜厚为10nm的金属钛薄膜构成的刻蚀停止层13，除此之外，作成与上述实施例相同结构的光掩模坯，作成了遮光区域27、相移区域28、透光区域26(刻蚀液为硝酸铈铵水溶液)，遮光层14(CrN)的膜厚与刻蚀前相同，是80nm，但是，相移层11(Cr2O3膜)为12nm，约为刻蚀前的膜厚的一半。
这是因为，在Ti膜中，作为针对硝酸铈铵水溶液的刻蚀停止层13的功能不充分，在对遮光层14进行刻蚀时，相移层11的表面部分也被刻蚀。
比较例3
利用溅射法，将由CrN膜构成的遮光层在由玻璃构成的透明衬底上成膜，将从真空环境中取出并且构图后的抗蚀剂膜进行配置、刻蚀，在形成透明衬底露出的多个开口之后，除去抗蚀剂膜，利用溅射法形成由Cr2O3膜构成的相移层。
将再次从真空环境中取出并且构图后的抗蚀剂膜进行配置、刻蚀，形成除去抗蚀剂膜而使透明衬底表面在开口底面露出的透光部、相移层位于开口内并且相移层和透明衬底紧贴的相移区域、遮光膜所在的遮光区域，使各层分别独自地进行刻蚀，所以，相移层的膜厚和遮光层的膜厚分别与刻蚀前相同，是25nm和80nm，但是，0.3μm以上的颗粒增加数为135个，缺陷数较多，所以，作为光掩模是不良的。
实施例
实施例2
在将与上述实施例相同结构的光掩模坯3的刻蚀停止层13除去一部分而使相移层11表面露出时，代替利用O2等离子体进行的燃烧，利用200W的UV灯，使由碳薄膜构成的刻蚀停止层13露出一部分，在大气中照射UV光10分钟，使刻蚀停止层13的露出部分进行燃烧而除去。
其他工序相同，作成了光掩模8，相移层11(Cr2O3膜)为25nm，遮光层14(CrN膜)为80nm，与刻蚀前相同。此外，光掩模上的0.3μm以上的颗粒增加数为0个。
并且，对于本发明的刻蚀停止层13来说，除了仅由碳构成的碳薄膜以外，还包括：含有与氢进行了化和的碳的碳薄膜；含有与氮进行了化和的碳的碳薄膜；包含与氢和氮进行了化和的碳的碳薄膜。总之，作为与氧进行化和并产生二氧化碳或其他气体而被除去的碳薄膜，包含发挥刻蚀停止功能的薄膜。
为了使碳薄膜与氧进行化和，除了氧等离子体或UV光照射以外，也可以是加热、臭氧照射或者氧基(Oxygen Radical)照射。
对于遮光膜来说，除了金属铬膜、氮化铬膜以外，也能够使用铬的碳化膜。
Claims (9)
1.一种光掩模坯，具有透明衬底和配置在所述透明衬底上的掩模层，其特征在于，
所述掩模层具有：
配置在所述透明衬底上的半透明的相移层；
配置在所述相移层上的刻蚀停止层；以及
配置在所述刻蚀停止层上的具有遮光性的遮光层，
所述刻蚀停止层由含有碳并且能够燃烧的材料构成，并且，由不被对所述遮光层进行刻蚀的遮光层刻蚀液刻蚀的材料形成。
2.如权利要求1的光掩模坯，其特征在于，
所述相移层由氧化铬膜构成，所述刻蚀停止层由碳膜构成，所述遮光层由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成。
3.如权利要求1或2的任意一项的光掩模坯，其特征在于，
在所述相移层和所述刻蚀停止层之间，与所述相移层和所述刻蚀停止层紧贴配置有由铬薄膜构成的粘接层。
4.一种光掩模，具有透明衬底和配置在所述透明衬底上的掩模层，在所述掩模层上形成有对曝光光线进行遮光的遮光区域、使所述曝光光线透过的透光区域、使所述曝光光线的相位发生偏移的相移区域，其特征在于，
所述掩模层具有：
配置在所述透明衬底上的半透明的相移层；
配置在所述相移层上的刻蚀停止层；以及
配置在所述刻蚀停止层上的具有遮光性的遮光层，
所述刻蚀停止层由含有碳并且能够燃烧的材料构成，并且，由不被对所述遮光层进行刻蚀的遮光层刻蚀液刻蚀的材料形成，
在所述衬底上，由残留有所述遮光层的部分形成所述遮光区域，
在所述衬底上，由所述遮光层、所述刻蚀停止层以及所述相移层被除去的部分形成所述透光区域，
在所述衬底上，由残留有所述遮光层并且残留有所述相移层的部分形成所述相移区域。
5.如权利要求4的光掩模，其特征在于，
所述相移层由氧化铬膜构成，所述刻蚀停止层由碳膜构成，所述遮光层由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成。
6.如权利要求4或5的任意一项的光掩模，其特征在于，
在位于所述遮光区域的所述相移层和所述刻蚀停止层之间，与所述相移层和所述刻蚀停止层紧贴配置有由铬薄膜形成的粘接层，
在所述相移区域，所述粘接层被氧化后的薄膜露出。
7.一种光掩模制造方法，其特征在于，
在透明衬底上形成半透明的相移层，
在所述相移层上，形成由含有碳并且能够燃烧的材料构成的刻蚀停止层，
在所述刻蚀停止层上，形成具有遮光性并且由不刻蚀所述刻蚀停止层的遮光层刻蚀液刻蚀的遮光层，
利用所述遮光层刻蚀液部分地刻蚀除去所述遮光层，形成所述刻蚀停止层在底面露出的多个开口，
将在所述开口底面露出的所述刻蚀停止层与氧进行化和而除去，
由抗蚀剂膜覆盖一部分开口，利用所述相移层刻蚀液刻蚀除去位于其他的开口底面的所述相移层。
8.如权利要求7的光掩模制造方法，其特征在于，
由氧化铬膜构成所述相移层，由碳膜构成所述刻蚀停止层，由金属铬膜或氮化铬膜的任意一种构成所述遮光层。
9.如权利要求7或8的任意一项的光掩模制造方法，其特征在于，
在所述相移层表面形成由铬薄膜构成的粘接层之后，在所述粘接层表面形成所述刻蚀停止层。
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