TW552465B - Photomask - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 552465 五、發明說明（I ) [相關技術] 在製造半導體元件、顯示器與類似物件的製造過程 中，需將-光罩上的圖型轉移至一晶圓、一顯示面板基底 等類似物件上。亦即’將-光罩的圖型轉移至晶圓（或顯示 面板之基底）的步驟包括··先在一晶圓上施加光阻，並利用 步進機進行微影投射，接著將光阻顯影以形成一光罩，並 透過光阻所形成的光罩來蝕刻下膜，最後移除不需要的光 阻區域。 通常，對於筆記型電腦或桌上型電腦之顯示器的大尺 寸的非晶石夕TFT及LCD，在製作時需對TFT基底做五到 六道微影餘刻的步驟。因此，需簡化這些微影步驟以降低 生產成本。 、然而，在習知的圖型轉移系統中，僅藉由光罩上的遮 光圖型來決定曝射舆遮光的部位，目此在簡化微影步驟的 設計上會有其限制。 [發明概要] 本發明的目的在於提供一種可簡化微影步驟的光 罩。 經過本發明人的研究發現使一習知的光罩（在一透明 基底上具有由遮光金屬薄膜所形成的遮光圖型）上另設置 由半透明金屬薄膜所形成的半透明圖型，便可使晶圓的不 同區域獲得不同的照射量。此半透明金屬薄膜主要是由矽 化钽、氧化鈕、氮化鈕及其混合物所形成。利用此種構造， 可使遮光圖型部位的光阻與半透明圖型部位的光阻在利用 巧張尺度適用中國國在準（CNS)A4規格⑽χ撕公爱） 313268 --------^-------.—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552465 A7 B7 五、發明說明（2 ) 光罩舆顯影的照射步驟中會對蝕刻劑產生不同的溶解度， 依此’可形成具有原始光阻圖型厚度的圖型部位，以及較 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 薄的圖型部位。因此，可利用單一光罩來形成兩種不同的 圖型，而減少所需的光罩數目。本發明人係依據上述的理 論來提出本發明。 亦即’如申請專利範圍第1項所述，本發明提供一種 光罩，該光罩係包括位於一透明基底上且由遮光金屬薄膜 所形成的遮光圖型，其中該光罩進一步包括以鈕為主成分 的半透明圖型，該含鈕材料選自矽化鈕、氧化鈕、氮化鈕 或該等混合物。 依據本發明，可利用下述的步驟在一絕緣基底上形成 -有不同圖型的各層.疊層光阻圖型&，此光阻圖型包括 具有原始光阻厚度的圖型部位’以及製成薄膜的圖型部 位，接著透過光阻圖型來進行钱刻，以使各層具有不同的 圖型。其後’利用〇2灰化法等來移除薄膜所形成的圖型部 位’以暴露出由薄膜圖型部位所覆蓋的部位，接著，進一 步姓刻暴露出的部位，藉由上械 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 精田上連的方式，可減少微影製程 的步驟。 [圖式的簡單說明] 第1圖係顯示本發明之光罩的剖面圖。 第2圖係顯示利用太發明 』用奉發明之光罩所形成的光阻圖型。 的步圖至第^的剖面圖係顯示製作本發明之光罩 第4a圖至第4d圖的剖面圖係龜一 ---- - 圃係顯不接續第3圖中絮 本紙張尺度中關i^(CNS)A4規格—χ挪公爱了 2 313268 552465 五、發明說明（3 本發明之光罩的步驟。 第5a圖至第5c圖顯示利用本發明之光罩來實施圖型 轉移的步驟。 第6a圖至第6c圖係顯示接續第5圖中利用本發明之 光罩來實施圖型轉移的步驟。 [元件符號說明] 2 11 13 21 23 25 遮光圖型部位 半透明金屬薄膜 光阻 閘極導線 a.Si薄膜 金屬薄膜 3 12 14 22 24 透明圖型部位 遮光金屬薄膜 光阻圖型 SiNx薄膜 N+a«Si薄膜 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [較隹實施例的詳細說明] 第1圖係顯示本發明之光罩的概略結構 τ π / 罩包括一透明基底la以及由金屬薄膜所形成的遮光圖型 2’其中光罩另包括主要由半透明金屬薄膜 圖型3,上述的半透明金屬包括石夕化组、氧化组、氣半^ 或其混合物。 在本發明的光罩中，可使用如鈉鈣玻璃，石英玻璃^ 寶石藍等透明材料來作為透明基底。 更進-步而言’可使用如鉻、氧化鉻切作為形成这 光圖型的遮光金屬薄膜。 另可在遮光金屬薄膜與半透明金屬薄膜之間形成如 ^ Si〇2的中間層。當兹刻遮光金屬薄膜時’此中間層可避 本纸張尺度刺巾關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱7" 本發明的d r--------·---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 313268 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 552465 、 A7 --------- - B7 五、發明說明（4 ) 半透明金屬薄膜受到侵蝕損壞。 在本發明中，以主要含鈕之材料形成半透明圖型的原 因是在於：以钽金屬作為主要材料，可輕易地藉由厚度來 調整其透光量’並具有極佳的加工性及耐用性。 可依據半透明金屬薄膜的厚度來調整半透明圖型的 半透光度。另外，可利用下述的方法來調整半透明圖型的 半透光度：在半透明金屬薄膜上形成複數個小於校準器之 解析度之極限的開口，並使透過開口的光線未達寫上圖型 的程度，如此，施加至半透明圖型的光線將不會產生曝光 的效果。 第2圖係顯示利用本發明之光罩的光阻圖型。當利用 本發明的光罩來實施曝光及顯影時，曝光的材料在遮光圖 型部位2及透明圖型部位3，對顯影劑會有不同的溶解度。 依此’形成具有原始厚度的部位5以及成為薄膜的部位6。 (第2圖中顯示一光罩剖面側的放大圖。） 接著’參考第3圖及第4圖，說明產生本發明之光罩 的方法。首先，如第3 (a)圖所示，提供主要成分為鈕的一 半透明金屬薄膜11(由矽化鈕、氧化钽、氮化钽及此等混 合物中所選出），並接著提供由Cr等材料所形成的遮光金 屬薄膜12’並在遮光金屬薄膜12上施加光阻13。 接著’利用執行第一次寫入及顯影形成用以產生遮光 圖型的光阻圖型14，如第3(b)圖所示。 接著’利用乾式蝕刻或濕式蝕刻來蝕刻遮光金屬薄膜 12’以形成如第3(c)圖的遮光圖型2。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CMS)A4規格（210 X 297公爱） 313268 ---------------------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552465

五、發明說明（5 ) 〜隨後’移除光阻圖型14，如第4⑷圖所示，然後，再 次將光阻13施加至半透明金屬薄膜11及遮光圖型2上， 第4(b)圖所不。接著，執行第二次寫入及顯影以產生 用以形成半透明圖型的光阻圖型15，如第4⑷圖所示。 接著，以乾式或濕式蝕刻法來蝕刻半透明金屬薄膜 11 ’以形成半透明圖型3，如第4⑷圖所示。 取後’如第1圖所示，將光阻移除便可獲得一光罩。 接著，參考第5圖及第6圖，說明本發明之光罩的應 用。 首先如第5(^)圖所不，利用習知的方法將閘極導線 21形成在一絕緣基底（未顯示）上，而成為鋁/鉬等金屬層 材，如第5(a)圖所示。接著，在具有閘極導線2ι的基底上， 層疊上SiNx薄膜22，a.Si薄膜（非結晶矽薄膜）23及NVsi 薄膜（N+非結晶石夕薄膜）24。接著，將〜祕及η·等材料 所形成之薄膜25層疊在Ν+非結晶矽薄膜24上。隨後，利 用本發明的光罩來形《覆蓋於源極電#，汲㉟電極與通道 部位的光阻圖型26。 接著，利用蝕刻製程來蝕刻未由光阻圖型26所覆蓋 的部分源極電極，汲極電極，像素電極及其他部位“參|考 第5(b)圖）。 利用〇2灰化法移除然後覆蓋於通道部分上的部份的 較薄光阻（如第5(c)圖所示）。 隨後，藉由钱刻來移除部分由如Cr/Mo及Ti/M等所 I开> 成之金屬薄膜25 ’，以及對應到通道部位的N+a.Si薄⑽ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 313268 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 A 社 印 製 5 552465 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (210 x 297 公釐） A7 ______ Β7 五、發明說明（6 ) (N+非結晶矽薄膜）24，最後再將光阻移除（如第6(a)圖至第 6(c)圖所示）。 其後，形成具有保濩性之介電材質的一薄膜，以獲得 TFT 〇 如上所述，依據本發明將可利用單一光罩來形成兩種 圖型。 接著，利用一範例說明本發明的光罩。 [範例] f先’提供尺寸6#x6吁’厚的雙面抛光玻 璃。經過清洗該玻㈣，執行下述條#的騎，以在玻璃 上形成厚度為200埃的钽金屬層，而此層對於436nm波長 的射線具有高於20%的透射率。 濺鍍條件： (磁控管濺鍍） DC磁電管 钽靶材 50sccm的氬氣 壓力：0.3Pa 電流：3安培 接著在以下的條件下執行賤鍍，以形成厚度為500 埃的一 Si02層。 濺鐘條件： (磁控管賤鍍） RF磁電管 太紙味尺 Φ /Vkto\ λ . -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 313268 552465 A7 B7 五、發明說明（7 )

Si02靶材 50sccm的氬氣 壓力：O.lPa 功率：1千瓦 隨後’在以下的條件下執行濺鍍，以在該Si02層上形 成雙層的鉻金屬層。 濺鍍條件： (磁控管濺鍍） 鉻金屬乾材 第一層 50sccm的氬氣 壓力：0.3Pa 電流：0.3安培 厚度：800埃 第二層 30sccm的氬氣+70sccm的氧氣 壓力：0.3Pa 電流：2安培 厚度：200埃 另外，利用習知的旋轉塗覆法在雙層的鉻上施加光 阻，隨後，利用一電子束微影法執行寫入及顯影，以形成 作為遮光圖型的光阻圖型。 接著，利用以下的條件，透過該光阻圖型來蝕刻該絡 金屬層及該Si02層，以形成遮光圖型。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 313268 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂-------Γ線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印1 8 552465 Α7 . ------ Β7 五、發明說明（8 ) 姓刻條件： 使用乾式蝕刻設備（UNAXIS公司所製造的VLR) (姓刻路） 飯刻氣體 Cl2 + 〇2氣體（比例2:3) 壓力 1〇毫陶爾（m Torr) IC]?功率 500瓦 (產生高密度電漿的功率） 偏壓功率 瓦 (將電漿取至基底側邊的功率） 餘刻所需時間 360秒 (蝕刻Si〇2層） 蝕刻氣體 〇?4氣體 壓力 100毫陶爾（m Ton·) ICP功率 950瓦 (產生高密度電漿的功率） 偏壓功率 5〇瓦 (將電漿取至基底側邊的功率） 鍅刻所需時間 30秒 接著’在移除光阻後，進行沖洗程序。其後，將光戸 &加至所形成的遮光圖型上，並利用一習知的電子束微ί 法來執行校準寫入及顯影，如此便形成用以產生半透明Ϊ 型的光阻圖型。接著，在以下的條件下實施乾式棘刻，】 形成半透明圖型。 姓刻條件： 本紙張i度適；^國國家標準（CNS)A4規格（2lG χ 297 _) 313268 « amMmw m ϋ n n I KBmm mmmmmm n ·1.« mmfmm I 0 ·.1 n n n Bn mu an 一口r t n> bn n Bn n n ϋ I (請先閱讀背面之注音》事項再填寫本頁} 552465 A7

五、發明說明（9 ) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 使用乾式餘刻設備（UNAXIS公司所製造的VLR) 钱刻氣體 Cl2氣體 壓力 1〇〇毫陶爾（m Torr) ICP功率 500瓦 (產生高密度電漿的功率） 偏壓功率 25瓦 (將電製取至基底側邊的功率） 钱刻所需時間 3 0秒 隨後’將光阻移除，並加以清洗，便可獲得本發明 的光罩。 如上所述，本發明的一光罩具有以遮光金屬薄膜所形 成的遮光圖型位在透明基底上，其中該光罩還包括以钽金 屬為主要材料的半透明圖型，而含钽的材料係選自矽化 钽、氧化鈕、氮化鈕或其混合物。因此，利用本發明的光 罩，可形成具有原始光阻圖型厚度的圖型部位，以及較薄 的圖型部位。依此，藉由本發明的光罩可使單一光罩形成 兩種圖型。因而，可以更低的成本及更高的產能來實施光 罩的圖型化製程。 消 費 合 作 社 印 製 --------^-------.—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 313268

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 552465 L —種光罩，該光罩係包括位於— jg ^ ^ y L 及月基底上’由遮光金 屬薄膜所形成的遮光圖型，其中該 A , v ^ ^ 无罩進一步包括以组 為主成为的半透明圖型，該含 .,产 何科係選自矽化鈕、氧 化叙、氮化鉅或該等混合物。 2·如申請專利範圍第1項之光罩，苴中， 几早/、肀，在該半透明圖型 層與該遮光圖型層之間設有一中間層。 3.如申請專利範圍第2項之光罩，其中^，該中間層係由氧 化矽所製成。 --I----------裝.-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 'm · --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 10 313268