TWI533080B - 平板顯示用的空白罩幕與光罩 - Google Patents
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Description
本申請案主張2013年7月26日申請的韓國專利申請案第2013-0088620號以及2014年1月14日申請的韓國專利申請案第2014-0004537號的優先權與權益，所述專利申請案的內容以全文引用方式併入本文。
本發明是關於平板顯示器(flat panel display；FPD)用的空白罩幕和光罩，並且更具體地而言，涉及其中金屬層形成為關於用在曝光製程中的i線至g線曝光具有低反射率的空白罩幕和光罩，因此轉移圖案的精確度可得到改善。
在製造半導體裝置或平板顯示器(以下，稱為FPD)(包括薄膜電晶體液晶顯示器(thin-film transistor liquid crystal display；TFT-OLED)、有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)
或電漿顯示面板(plasma display panel；PDP))的微影製程中，圖案轉移已普遍以使用空白罩幕製造的光罩進行。
空白罩幕的形成包括在由合成石英玻璃形成的透光基板的主要表面上形成包括金屬的薄層，以及在薄層上形成光阻層。這裡，薄層可根據光學性質分類為光屏蔽層、抗反射層、相位轉移層、半穿透層或反射層。或者，至少兩層薄層可一起使用。
同時，製造平板顯示器的光罩具有側邊，每一側邊具有300mm或更大的長度，其比製造半導體裝置的光罩更大型。用於製造平板顯示器的光罩被安裝在且用於投射式曝光系統(projection exposure system)或接近式曝光系統(proximity exposure system)。用於製造平板顯示器的曝光主要是使用來自超高壓水銀燈照射的光源所取得。在一般情況下，曝光是包括i線(365nm)、h線(405nm)和g線(436nm)曝光光束的多個曝光光束。此多個曝光光束可獲得比具有單一波長的曝光光束高於三倍的曝光強度，因此促進生產率提高。
製造平板顯示器的曝光製程可使用步進重複方法(step-and-repeat method)於具有比光罩更大尺寸的平板顯示器面板。
圖1A和圖1B說明使用步進重複方法的曝光製程。
參考圖1A和1B，曝光製程可使用光罩100a進行，至少包括光屏蔽層與抗反射層金屬層圖案形成於光罩100a上。曝光製
程可使用步進重複法進行，其可包括在具有比光罩100a更大尺寸的面板110上進行多次轉移製程以形成圖案120。
具體地，曝光製程包括安裝光罩100a在曝光系統中，例如在面板110的部分表面A上優先進行轉移製程，以及藉由移動曝光系統在鄰近部分表面A的其他部份表面B上進行相同的轉移製程。在使用多次轉移製程形成的轉印圖案120中，可能會產生重疊的曝光部份130和曝光部份140。
然而，由於光罩100a的金屬層圖案通常具有10%或更高的反射率，轉移圖案可能錯誤地形成在重疊的曝光部份130和曝光部份140中，這是因為在曝光製程中從面板110和曝光系統再反射的曝射光。意即，在曝光製程中，在部分曝射光從面板110反射之後，反射的曝射光自光罩圖案的前表面反射且朝向面板110再反射，因此錯誤的轉移圖案可能形成在面板110上。而且，當曝射光由光罩圖案的後表面部分地反射且反射的曝射光從曝光系統再反射並轉移到面板110，錯誤的轉移圖案可能形成。
因此，由於上述再反射的曝射光，經移動的圖案或具有比所需要較大或較小的圖案可能形成在重疊的曝光部份130和曝光部分140中。
本發明針對平板顯示器用的空白罩幕和光罩，其可最小
化金屬層關於曝射光的反射率和提高轉移圖案的精確度。
本發明也針對平板顯示器用的空白罩幕和光罩，其可具有更微細的圖案而且具有因為圖案精確度改善而提高的解析度。
根據本發明的觀點，提供用於平板顯示器的空白罩幕，其包括光屏蔽層和抗反射層，配置在透明基板上；以及反射衰減層，配置在光屏蔽層和抗反射層之間，且經設置以吸收在曝光製程中反射的反射光。當在透明基板和光屏蔽層之間需要背部抗反射層時，背部抗反射層選擇性地被提供。
光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層中的每一者由鉻(Cr)化合物(例如：Cr、CrN、CrO、CrC、CrCO、CrCN、CrON以及CrCON)或矽化鉬化合物(例如：MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiCO、MoSiCN、MoSiON以及MoSiCON)形成。這些化合物可含有約10至約80原子百分比的鉻(Cr)或矽化鉬(MoSi)、約0至約70原子百分比的氮(N)、約0至約20原子百分比的氧(O)，以及約0至約20原子百分比的碳(C)。
背部抗反射層以及抗反射層和反射衰減層的堆疊結構中的每一者可具有關於436nm曝光波長約0.5%至約8%的表面反射率。
背部抗反射層以及抗反射層和反射衰減層的堆疊結構中的每一者可具有關於具有365nm至436nm曝光波長的曝射光約0.5%至10%的反射率偏差(反射率關於各別的曝光光束的差異)。
背部抗反射層以及抗反射層和反射衰減層的堆疊結構中的每一者可具有關於536nm曝光波長的曝射光約5%至約15%的表面反射率。
光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層的堆疊結構可具有約1000Å至約2500Å的厚度。
光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層中的每一者可具有約50Å至約1500Å的厚度。
光屏蔽層、抗反射層以及反射衰減層的堆疊結構和光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層的堆疊結構中的每一者可具有約2.5至約7.0的光學密度(OD)。
光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層中的每一者可具有單層或包括至少兩層的多層結構或連續層。
具有光屏蔽層、抗反射層以及反射衰減層的堆疊結構或光屏蔽層、抗反射層、反射衰減層以及背部抗反射層的堆疊結構的用於平板顯示器的光罩可使用上述的空白罩幕製造。
100a‧‧‧光罩
110‧‧‧面板
120‧‧‧圖案
130、140‧‧‧曝光部份
200、300‧‧‧空白罩幕
202、302‧‧‧透明基板
204、304‧‧‧光屏蔽層
206、306‧‧‧反射衰減層
208、308‧‧‧抗反射層
210、310‧‧‧金屬層
214、314‧‧‧光阻層
312‧‧‧背部抗反射層
A、B‧‧‧表面
參照以下詳細描述的示範實施例及附圖可使熟習此項技術者更容易了解本發明的上述和其它目的、特徵和優點。
圖1A和圖1B圖示說明根據本發明的示範實施例的步進重複法的曝光製程。
圖2是根據本發明的第一示範性實施例的用於平板顯示器的空白罩幕的剖視圖。
圖3是根據本發明的第二示範性實施例的用於平板顯示器的空白罩幕的剖視圖。
在參照相關圖式後示範性實施例能被更加詳細描述。然而，本發明結合示範性實施例表示及描述，由此熟習此項技術者可顯而易見的在不脫離本發明的精神和範圍下進行多方修改。
圖2是根據本發明的第一示例性實施例的用於平板顯示器的空白罩幕200的剖視圖。
參照圖2，根據本發明空白罩幕200可包括配置在透明基板202上的金屬層210以及提供在金屬層210上的光阻層214。金屬層210可包括光屏蔽層204、抗反射層208、以及提供在光屏蔽層204和抗反射層208之間的反射衰減層206。根據本發明的空白罩幕200可為用於平板顯示器(可包括液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)或有機發光二極體(OLED))的相位轉移空白罩幕200。
透明基板202可為每一側邊具有300mm或更大的長度的四邊形透明基板。透明基板202可由合成石英玻璃基板、鹼石灰(soda lime)玻璃基板、無鹼性玻璃基板或低熱膨脹的玻璃基板所
形成。
光屏蔽層204可用於阻隔曝射光，以防止在曝光製程中使用的曝射光轉移到不需要轉移製程的面板部分。當曝光製程中曝射光從面板被部分地反射，抗反射層208可防止反射的曝射光從光罩圖案的前表面反射並反射朝向面板，以免除降低形成在面板上的圖案的精確度。反射衰減層206可用於吸收沿著抗反射層208反射到面板的曝射光。
近年來，隨著用於平板顯示器的電路圖案微型化，改善圖案的精確度成為相當重要的議題。因此，在曝光製程中，發展控制曝射光(從光屏蔽層204和抗反射層208反射以及從面板再反射)的技術是非常重要的。
為此目的，根據本發明，包括光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208的金屬層210可具有關於436nm曝射光約0.5%至約8%的前反射率，以減少反射。而且，金屬層210關於i線(365nm)至g線(436nm)的曝射光可具有約0.5%至約10%的前反射率偏差(關於每一曝光光束的最大反射率減去關於每一曝光光束的最小反射率所得到的值)。此外，金屬層210關於536nm曝光波長可具有約5%至約10%的前反射率，以解決用於塗佈光阻劑的對準標記(alignment key)的識別問題。
光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208中的每一者可包括單層或包含至少兩層的多層結構或連續層，以提高
光屏蔽功能和抗反射功能。而且，反射衰減層206和抗反射層208中的每一者可為形成為連續層類型的單層。這裡，連續層指的是藉由在電漿放電的狀態下透過改變製程參數(例如製程功率、壓力、氣體組成)而形成具有不同組成的薄層所得到的層。
光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208可包括選自以下的至少一種金屬材料：鉻(Cr)、鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)和矽(Si)，或透過進一步加入氮(N)、氧(O)和碳(C)中的至少一種材料於上述材料中來形成。
包括光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208的金屬層210可由鉻(Cr)和鉻類化合物(例如：氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、碳化鉻(CrC)、碳氧化鉻(CrCO)、碳氮化鉻(CrCN)、氧氮化鉻(CrON)以及碳氧氮化鉻(CrCON))形成。在此情況中，光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208中的每一者的組成比例可包含約30至80原子百分比的鉻、約0至70原子百分比的氮、約0至20原子百分比的氧以及約0至20原子百分比的碳。這裡，反射衰減層206可由具有和抗反射層208相同組成比例或不同組成比例的材料形成。
由於構成金屬層210的光屏蔽層204、反射衰減層206
以及抗反射層208同樣地由鉻類化合物形成，蝕刻速率以及整個金屬層210的蝕刻截面形狀可藉由調整包括在光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208中的每一者中的出自於鉻、氮、氧和碳的至少一材料的含量，以在蝕刻金屬層210時將截面輪廓的輪廓最小化。包括光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208的金屬層可透過以鉻為靶的濺鍍製程(Sputtering process)形成。在此情況下，在濺鍍製程中，可選擇性地使用惰性氣體(例如氬氣(Ar))和反應性氣體(含有氮、碳和氧中至少一者)。例如，當選擇性地在濺鍍製程中使用氬氣(Ar)、氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)氣體，可基於製程氣體的總體積注入體積約10%至約95%的氬氣、體積約0%至約80%的氮氣、體積約0%至約20%的二氧化碳以及體積約0%至約5%的甲烷。
此外，金屬層210可由例如MoSi化合物(MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiCO、MoSiCN、MoSiON以及MoSiCON)、鉭(Ta)化合物、含有鉬(Mo)和鉭(Ta)的MoTa化合物或MoTaSi化合物形成，其中氮(N)、氧(O)、碳(C)和矽(Si)中至少一者更包括在鉬(Mo)、或(Ta)中。並且，包括在金屬層210中的光屏蔽層204、反射衰減層206、抗反射層208在考慮蝕刻速率和蝕刻截面形狀下可由鉻化合物、矽化鉬化合物、鉭化合物以及MoTa化合物或含有Mo和Ta的MoTaSi化合物以及鉬化合物的堆疊層形成。意即，根據蝕刻製程，構成金屬層210的層的上層可當作下層的蝕
刻罩幕，以改善整個金屬層210的截面形狀。
構成金屬層210的光屏蔽層204、反射衰減層206以及抗反射層208中的每一者可為單層、多層結構或多層的連續層，以調整光學密度和反射率。在此情況中，光屏蔽層204、反射衰減層206和抗反射層208中的每一者的厚度可為約50Å至約1500Å，且整個金屬層210的厚度可為約1000Å至約2500Å，且較佳為約1100Å至約2500Å。為了最小化曝光製程中對曝射光的透射和反射的影響，金屬層210可具有約2.5至約7.0的光學密度，且較佳為約3.0至約6.0的光學密度。當光學密度增加，金屬層210可隨光學密度成比例增厚。
圖3是根據本發明的第二實施例的用於平板顯示器的空白罩幕300的剖視圖。
參照圖3，根據本發明的空白罩幕300可包括設置在透明基板302上的金屬層310以及提供在金屬層310上的光阻層314。金屬層310可包括光屏蔽層304、反射衰減層306、抗反射層308以及設置在透明基板302和光屏蔽層304之間的背部抗反射層312。
背部抗反射層312可包括單層或包括至少兩層的多層結構或連續層。當曝射光從光罩的金屬層的後表面部分地反射，背面抗反射層312可防止反射的曝射光從曝光系統反射且轉移至面板，以免除降低圖案的精確度。
根據本發明，關於436nm的曝射光，背部抗反射層312可具有約0.5%至約8%的反射率，以減低反射。而且，關於i線(365nm)至g線(436nm)的曝射光，金屬層310可具有約0.5至約10%的反射率偏差(關於每一曝光光束的最大反射率減去關於每一曝光光束的最小反射率所得到的值)。
背部抗反射層312可包括選自以下的至少一種金屬材料：鉻(Cr)、鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)和矽(Si)，或透過進一步加入氮(N)、氧(O)和碳(C)中至少一材料於上述材料來形成。
類似光屏蔽層304、反射衰減層306以及抗反射層308，背部抗反射層312可由鉻(Cr)和鉻類化合物(例如：CrN、CrO、CrC、CrCO、CrCN、CrON以及CrCON)形成。而且，抗反射層312的背側可由MoSi化合物、Ta化合物、MoTa化合物或含有Mo和Ta的MoTaSi化合物形成，例如：MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiCO、MoSiON、MoSiCN以及MoSiCON。在此情況中，當背部抗反射層312由鉻化合物形成，背部抗反射層312的組成比例可包含約30%至80%原子百分比的鉻、約0%至70%原子百分比的氮、約0%至20%原子百分比的氧以及約0%至20%原子百分比的碳。這裡，背部抗反射層312可由控制鉻、氮、氧和碳
中至少一材料的含量以在蝕刻製程中最小化截面輪廓而形成。反射衰減層306可由具有和抗反射層308相同組成比例或不同組成比例的材料形成。
背部抗反射層312可透過以鉻為靶的濺鍍製程形成。在此情況中，惰性氣體(例如氬氣)和反應性氣體(含有氮、碳和氧中至少一者)可選擇性地做為濺鍍製程氣體。例如，當選擇性地在濺鍍製程中使用氬氣(Ar)，氮氣(N2)，二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)氣體，可基於製程氣體的總體積注入體積約10%至約95%的氬氣、體積約0%至約80%的氮氣、體積約0%至約20%的二氧化碳以及體積約0%至約5%的甲烷。
背部抗反射層312可為單層、多層結構或多層的連續層以調整光學密度和反射率，以及具有約50Å至約1500Å的厚度。在此情況中，包括背側抗反射層312的金屬層310的整個厚度可介於約1000Å至約2500Å的範圍。
為了最小化曝光製程中曝射光的透射和反射的影響，包括背部抗反射層312、光屏蔽層304、反射衰減層306以及抗反射層308的金屬層310可具有約2.5至約7.0的光學密度，且約3.0至約6.0的光學密度為較佳。
此外，根據本發明，在空白罩幕和光罩中，金屬層310可形成具有約2.5至約7.0的光學密度，使曝射光的影響可進一步降低。因此，可改善圖案的精確度、可形成更精細的圖案，以及
可提高圖案的解析度。
[實施例]
製造空白罩幕
根據本發明，在空白罩幕中，背部抗反射層、光屏蔽層、至少一反射衰減層以及抗反射層依次地形成在透明基板上以形成金屬層。另外，根據本發明，在空白罩幕中，光屏蔽層、至少一反射衰減層以及抗反射層依次地形成在透明基板上以形成金屬層。接著，測量金屬層的反射率。
參照表1，根據本發明的金屬層是透過濺鍍製程形成。
在此情況中，使用氬氣作為惰性氣體並使用含有氮、氧和碳中至少一者的氣體做為反應性氣體進行濺鍍製程。在實施例1至實施例5中，藉由選擇一種鉻化合物來進行使用鉻靶材的濺鍍製程，鉻化合物例如為CrN、CrO、CrC、CrON、CrCO、CrCN以及CrCON。在實施例6中，使用鉬化合物，例如：MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiON、MoSiCO、MoSiCN以及MoSiCON。在實施例7中，使用鉻化合物形成光屏蔽層和抗反射層，以及使用鉬化合物形成背部抗反射層和反射衰減層。
由於形成反射衰減層，根據本發明的空白罩幕關於曝光波長365nm至436nm具有10%或更低的前面反射率偏差和背面反射率偏差，且具有關於436nm曝射光的8%或更低的反射率。因此，可見在曝光製程中再反射的曝射光可被最小化。另外，由於根據本發明的空白罩幕關於536nm的曝光波長具有12%的前面反射率，因此可見能無礙地識別用以塗佈光阻劑的對準標記。
此外，如在實施例3至實施例7中，由於不包括背部抗反射層的空白罩幕具有約40%的背面反射率，因此可見在曝光製程中基於製程可能需要背部抗反射層，以最小化背部表面再反射。
根據本發明，如上面所述，構成空白罩幕的金屬層可具有由堆疊背部抗反射層、光屏蔽層、反射衰減層以及抗反射層所獲得的結構，因此金屬層可具有關於用於曝光製程中的i線至g線的曝射光的8%或更低的低反射率偏差。
因此，在曝光製程中由金屬層再反射的曝射光轉移到面板可被最小化，藉以改善圖案的精確度。特別是，改善在重疊曝光區域中圖案的精確度。
此外，由於在轉移製程中面板的圖案精確度提升，因此可形成更精細的圖案。所以，用於具有更高解析度的平板顯示器的空白罩幕和光罩可被製造。
根據本發明，金屬層可形成具有背部抗反射層、光屏蔽層、反射衰減層以及抗反射層的堆疊結構，因此金屬層可具有關於用於曝光製程中的i線至g線的曝射光的8%或更低的低反射率偏差。因此，在曝光製程中由金屬層再反射的曝射光轉移到面板可被最小化，藉以改善圖案的精確度。特別是，改善在重疊曝光區域中圖案的精確度。
此外，由於在轉移製程中面板的圖案精確度提升，因此可形成更精細的圖案。所以，用於具有更高解析度的平板顯示器的空白罩幕和光罩可被製造。
在上述本發明的舉例中，作為熟習本技藝的人員可顯而易見在不脫離如以下申請專利範圍所界定的本發明概念的精神以及範疇的情況下，可在其中進行各種變更。因此，本發明意圖涵蓋所有這些所附申請範圍及其同等範圍之內的修改。
200‧‧‧空白罩幕
202‧‧‧透明基板
204‧‧‧光屏蔽層
206‧‧‧反射衰減層
208‧‧‧抗反射層
210‧‧‧金屬層
214‧‧‧光阻層
Claims (10)
- 一種空白罩幕，用於平板顯示器，所述空白罩幕包括：光屏蔽層和抗反射層，配置在透明基板上；以及反射衰減層，配置在所述光屏蔽層和所述抗反射層之間，且經設置以吸收在曝光製程中反射的反射光，其中，當所述透明基板和所述光屏蔽層之間需要背部抗反射時，背部抗反射層被選擇性地提供，其中所述背部抗反射層以及所述抗反射層和所述反射衰減層的堆疊結構中的每一者具有關於具有曝光波長365nm至436nm的曝射光的0.5%至10%的反射率偏差，所述反射率偏差為關於各別曝光光束的反射率之間的差異。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述抗反射衰減層以及所述背部抗反射層中的每一者包括選自以下的至少一種金屬材料：鉻、鋁、鈷、鎢、鉬、釩、鈀、鈦、鉑、錳、鐵、鎳、鎘、鋯、鎂、鋰、硒、銅、釔硫、銦、錫、硼、鈹、鈉、鉭、鉿、鈮和矽，或透過進一步加入氮、氧和碳中的至少一種材料於所述金屬材料而形成。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述反射衰減層以及所述背部抗反射層中的每一者由含有選擇自氮、氧和碳中至少一種材料的鉻化合物或 MoSi化合物形成，且含有10至80原子百分比的鉻或MoSi、0至70原子百分比的氮、0至20原子百分比的氧以及0至20原子百分比的碳。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述背部抗反射層以及所述抗反射層和所述反射衰減層的堆疊結構中的每一者可具有關於436nm曝光波長的0.5%至8%的表面反射率。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述背部抗反射層以及所述抗反射層和所述反射衰減層的堆疊結構中的每一者具有關於具有536nm曝光波長的曝射光的5%至15%的表面反射率。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述反射衰減層以及所述背部抗反射層的堆疊結構具有1000Å至2500Å的厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述反射衰減層以及所述背部抗反射層中的每一者具有50Å至1500Å的厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述反射衰減層的堆疊結構和所述光屏蔽層、所述抗反射層、所述反射衰減層以及所述背部抗反射層的堆疊結構中的每一者具有2.5至7.0的光學密度。
- 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述光屏蔽 層、所述抗反射層、所述反射衰減層以及所述背部抗反射層中的每一者具有單層或包括至少兩層的多層結構或連續層。
- 一種用於平板顯示器的光罩，使用如申請專利範圍第1至9項中任一者所述的空白罩幕製造。
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