TWI587076B - 遮罩胚體及光罩 - Google Patents

Description

遮罩胚體及光罩 發明領域

本發明係有關於一種在光刻法中使用之光罩，特別是有關於作為用以製造一光罩之基底的一遮罩胚體。

發明背景

在一基板上形成一細微圖案之光刻法的技術經常被用於製造多種半導體裝置及顯示裝置。在光刻法中，在以下稱為“電路基板”之一基板上塗布光阻。將該光阻暴露於一電路圖案之光下。接著實施該光阻之顯影及蝕刻穿過該經顯影光阻，藉此轉印該電路圖案。

作為模範件之光罩具有在以下稱為“遮罩基材”之一透明基板上形成該電路圖案之結構以便區別多數電路基板。光罩係由稱為“遮罩胚體”之產品製成。一遮罩胚體係藉由以一遮光膜完全覆蓋一遮罩基材製成。

在光刻法中，已產生該光罩充電之問題。雖然在一光罩中可為鉻膜或鉻化合物膜之該遮光膜係導電的，但是該遮罩基材係由會被輕易地充電之玻璃，即介電體製成。特別地，當使用一光罩於所謂接觸曝光時，它會 被輕易地充電，因為它接觸在一電路基板上。該充電會在該曝光後該光罩與該電路基板分開時發生，即，所謂“接觸與分離充電”。

當在一光罩上產生太多靜電荷時，會因任何原因產生放電，即絕緣崩潰。例如，在該遮罩基材上之遮光膜圖案可具有“島”之一部份，即與其他部件完全隔離之一部份。由於該光罩被充電，所以在這島部之電位會與其他部作有很大不同。當該電位差增大時，會沿該遮罩基材之表面發生放電。或者，會在該遮罩基材與在附近之一元件或在維修時處理它之一構件之間發生放電。

由如所述之該光罩充電造成的其中一問題係該遮光膜圖案之變形。例如，會因一放電之衝擊而切掉該遮光膜圖案。該圖案之變形會導致產率減少，因為它被轉印至一電路基板上。

由一過度充電產生之放電會在一遮光膜(導電膜)圖案之一尖銳部份，例如，直角角落發生。圓化該角落有助於防止該放電且可解決這問題。但是，在許多情形下無法進行該圖案之變形(圓化)，因為電是欲轉印至一電路基板之主微細圖案。

作為一防止該光罩充電之結構，考慮一ITO(銦錫氧化物)膜，其係透明導電膜，形成在一遮罩基材上，且一遮光膜在該ITO膜上圖案化。這結構係揭露在JP2008-241921-A1中。但是，ITO膜只有在圖案化遮光膜時對抗蝕刻液之低耐受性。這造成一ITO膜因該蝕刻劑蝕 刻而變薄。此外，在一清潔步驟中對抗清潔液之耐受性會被質疑。當一ITO膜因化學藥品變薄時，其表面電阻由於體積減少而增加，且因此會喪失所需接地功能。

發明概要

本發明係考慮上述論點而作成。本發明之目的在於提供一種可製造具有有效防止靜電崩潰之一結構之一光罩的遮罩胚體。為達成該目的，本發明提供一種遮罩胚體，其包含一遮罩基板，一完全覆蓋該遮罩基板之一側之防止靜電崩潰膜，及一形成在該防止靜電崩潰膜上之遮光膜。該防止靜電崩潰膜係由鈦或鉭製成。就在一曝光中之光波長而言，該防止靜電崩潰膜之透明率係不小於75%。該防止靜電崩潰膜之表面電阻係不大於100KΩ/□。

為達成該目的，本發明之提供一種遮罩胚體，其包含由鈦化合物或鉭化合物製成之該防止靜電崩潰膜。就在一曝光中之光波長而言，該防止靜電崩潰膜之透明率亦不小於75%。該防止靜電崩潰膜之表面電阻亦不大於100KΩ/□。

1‧‧‧遮罩基材

2‧‧‧防止靜電崩潰膜

3‧‧‧遮光膜

4‧‧‧光阻

5‧‧‧光罩

51‧‧‧遮罩固持器

6‧‧‧光源

7‧‧‧電路基板

圖式簡單說明

圖1係作為一遮罩胚體之示意前橫截面圖。

圖2係顯示用以由圖1所示之遮罩胚體製造一光罩之一方法的示意前橫截面圖。

圖3係安裝該光罩之一曝光系統之示意前視圖。

圖4顯示調查透明度及表面電阻與該防止靜電崩潰膜之厚度之關係的一實驗結果。

圖5顯示確認因添加氧氣及添加氮氣之效應的一實驗結果。

圖6顯示確認因添加二氧化碳氣體及添加氮氣之效應的一實驗結果。

實施例

以下將說明本發明之一實施例。圖1係作為一遮罩胚體之示意前橫截面圖。圖1所示之遮罩胚體包含一透明遮罩基材1，一形成在該遮罩基材1上之防止靜電崩潰膜2，及一形成在該防止靜電崩潰膜2上之遮光膜3。

該遮罩基材1係由例如石英之玻璃製成，且該玻璃對一曝光波長係非常透明的。在許多情形下該遮罩基材1係矩形。其尺寸取決於一欲製造之光罩。該遮罩基材1之厚度可在1.5至17mm之範圍內。

該防止靜電崩潰膜2係由鈦、鈦化合物、鉭或鉭化合物製成。該鈦化合物可為氧化鈦、氮化鈦、氧氮化鈦等。同樣地，該鉭化合物可為氧化鉭、氮化鉭、氧氮化鉭等。當該材料之一膜係形成為完全覆蓋該遮罩基材1之一側時，它作為該防止靜電崩潰膜2。該防止靜電崩潰膜2之厚度可在1.5至3.5nm之範圍內。如上所述地形成一鉻或鉻化合物之膜作為該遮光膜3。該遮光膜3之厚度可在90至150nm之範圍內。

圖2係顯示用以由圖1所示之遮罩胚體製造一光罩之一方法的示意前橫截面圖。如圖2所示，在該遮罩胚體之整個表面積上塗布光阻4而開始製造該光罩。該光阻4係暴露於一例如雷射描繪圖案之光圖案(圖2(1))。在顯影該光阻及因此製成一圖案後，藉由一蝕刻液蝕刻該遮光膜3(圖2(2))。在該蝕刻後，藉由拋光移除該光阻4。在藉由一清潔液實施一清潔步驟及另一所需步驟後，完成該遮罩5。

圖3係安裝該光罩5之一曝光系統之示意前視圖。如圖3所示，該遮罩5係對齊在一所需位置，且來自一光源6之光通過該所需位置照射在一電路基板7上。該遮罩5被一遮罩固持器51固持且保持該所需位置。與該遮罩5接觸之該遮罩固持器51係金屬的且接地，如圖3所示。

另一方面，該製成之遮罩5具有該防止靜電崩潰膜2設置在該遮罩基材1與該圖案化遮光膜3之間之整個界面的結構。該遮罩固持器51接觸該防止靜電崩潰膜2之一邊緣且在接地狀態。因此，該防止靜電崩潰膜2亦在一接地狀態。因此，防止該遮罩5之充電，且不會發生如上所述之任何靜電崩潰。

雖然圖3所示之曝光系統係一投射型，但是一光罩可安裝在與在一近接型或接觸型曝光系統中之一電路基板相關的一所需位置。該安裝之光罩可藉由一固持器固持，或者該光罩可藉由一安裝機構之一構件固持。該構件通常是金屬且亦可在它接地時防止靜電崩潰。即使該光罩 在一曝光時不接地，它亦可在安裝或拆裝時接地。或者，藉由使一儲存架之一金屬部份接地且使該光罩與其接觸，該防止靜電崩潰膜2亦接地。

在這實施例之所述遮罩胚體及光罩中，該防止靜電崩潰膜2必須具有高到足以防止靜電崩潰之導電性。該所需導電性可依據該光罩充電之發生率而不同。雖然該光罩充電之發生率可依據該光罩之使用環境、該遮光膜3之圖案構態及其他因素而不同，但是通常可在沒有問題之情形下實際地使用具有不大於100KΩ/□之表面電導。

該防止靜電崩潰膜2之厚度相對於獲得一所需透明率係明顯的。鈦與鉭對曝光光波長具有不良透明率，且在鈦化合物與鉭化合物在許多情形下亦同。因此，如果一遮罩基材被該材料之一膜完全覆蓋，也許會無法獲得光罩所需之透明率，使它實際上不可用。在此考慮鈦與鉭未被用來作為在光罩中之防止靜電崩潰膜的原因係來自上述假設。在本發明人之一研究中，已發現一薄化至某種程度之膜不會降低該透明率且亦達成防止靜電崩潰之目的。

圖4顯示調查透明度及表面電阻與該防止靜電崩潰膜之厚度之關係的一實驗結果。在這實驗中，不同厚度之鈦膜係形成為防止靜電崩潰膜。對各鈦膜，都測量對於g線(436nm)之透明率及表面電阻。各厚度之透明率係顯示於圖4(1)中，且各厚度之表面電阻係顯示在圖4(2)中。各防止靜電崩潰膜(鈦膜)係藉由濺鍍沈積，其中使用氬作為濺鍍氣體。

如圖4(1)所示，雖然該透明率隨著厚度增加而減少，但是在不大於大約3.5nm，例如，1.5至3.5nm之厚度的情形下，獲得一般需要之不小於75%的透明率。在該較大厚度之膜中，由於鈦層之體積較小，所以該表面電阻增加。但是，如圖4(2)所示，即使厚度減少至大約1.5至3.5nm，它仍是，例如，0.9至2.1KΩ/□，顯示用以防止該靜電崩潰之良好導電性。

亦可確認的是即使薄化為1.5至3.5nm之防止靜電崩潰膜具有對於一蝕刻液體之高耐受性。高耐受性表示膜沒有該表面電阻在一蝕刻時由於蝕刻而增加超過一可容許值的問題。換言之，鈦之優點，即，高化學穩定性及對於腐蝕材料之高耐受性，可減少該膜之厚度至一不降低透明率之範圍，補償比ITO低之透明率的缺點且更有用。本發明人確認這性質與鉭、鈦化合物及鉭化合物相同。

為獲得該防止靜電崩潰膜之效果一段足夠長之期間，該防止靜電崩潰膜2保持高導電一段足夠長之期間。就此而言，在本發明之研究中已發現形成該防止靜電崩潰膜2之一改良是有效的。以下是有關於此之說明。

雖然鈦及鉭係高導電材料，隨著時間增加，該等材料會氧化而喪失導電性。這在該等材料形成該等防止靜電崩潰膜2時亦同。該等膜會氧化而喪失導電性，使會該防止靜電崩潰性質會受到影響。這問題係藉由在該遮罩基材1之形成步驟中施加一改良來解決。該改良係藉由濺鍍形成該膜，且其中使用添加氧之氬，使用添加氮之氬， 或使用添加二氧化碳及氮之氬作為濺鍍氣體。

圖5顯示確認因添加氧氣及添加氮氣之效應的一實驗結果。在圖5所示之實驗中，測量三樣本之表面電阻之時間漸進變化。第一樣本係一使用添加氧之氬作為濺鍍氣體形成之防止靜電崩潰膜。第二樣本係一使用添加氮之氬作為濺鍍氣體形成之防止靜電崩潰膜。第三樣本係一使用添加氧及氮之氬作為濺鍍氣體形成之防止靜電崩潰膜。圖5(1)顯示該第一樣本之結果，圖5(2)顯示該第二樣本之結果，且圖5(3)顯示該第三樣本之結果。

在任一樣本中，在濺鍍時，壓力(總壓力)係0.2Pa。在圖5(2)所示之樣本中，氧係以10%(流速)添加至氬。在圖5(3)所示之樣本中，氧係以10%添加，且氮係以5%添加至氬。該遮罩基材係由石英製成。該等膜之厚度在該第一樣本中係大約1nm，在該第二及第三樣本中分別為大約2.5nm。

如圖5(1)所示，只使用氬沈積之防止靜電崩潰膜開始時具有10KΩ/□之表面電阻。但是，它接著增加且經過150小時後到達大約100KΩ/□。如圖5(2)所示，相反地，使用添加氧之氬沈積之防止靜電崩潰膜之表面電阻開始時低至6KΩ/□，且經過200小時後只增加至24KΩ/□。接著，即使經過850小時後它亦只緩和地增加至35KΩ/□之低值。又，如圖5(3)所示，相反地，使用添加氧及氮之氬沈積之防止靜電崩潰膜之表面電阻開始時只有1.4KΩ/□，且經過600小時後只增加至3.2KΩ/□之低值。

圖6顯示確認因添加二氧化碳氣體及添加氮氣之效應的一實驗結果。在圖6所示之實驗中，測量一樣本之表面電阻之時間漸進變化。該樣本係一使用添加二氧化碳氣體及氮氣之氬作為濺鍍氣體沈積之防止靜電崩潰膜。又，該膜係藉由在一大約0.20Pa之壓力下使用鈦靶之濺鍍沈積來形成。分別地，二氧化碳氣體係以10%流速添加，且氮係以5%流速添加至氬。該沈積膜之厚度亦係大約2.5nm。

如圖6所示，該防止靜電崩潰膜之表面電阻在開始時只有1.8KΩ/□。雖然它在24小時上升至大約12KΩ/□，但是即使經過200小時後，亦認定幾乎沒有增加。或許此後該表面電阻將一直停留在一非常低的值。

如這些結果所示，藉由在沈積該防止靜電崩潰膜2時添加氧至氬，添加氧及氮至氬或添加二氧化碳及氮至氬，該膜具有初始高導電性不隨時間經過而損失之良好性質。100KΩ/□之表面電阻係防止靜電崩潰之一標準。具有其使用氬沈積之防止靜電崩潰膜的光罩必須在大約150小時更換。相反地，如果使用添加氧之氬沈積，則藉由計算，到達該表面電阻增加至100KΩ/□將花費大約六個月。或者，如果使用添加氧及氮之氬沈積，則到達100KΩ/□將花費超過數年。事實上不需要更換。這在該膜使用添加二氧化碳及氮之氬沈積時亦同。如上所述，雖然在任一情形下均獲得該防止靜電崩潰效果，但是藉由在膜沈積時添加氧至氬、添加氧及氮至氬或添加二氧化碳及氮至氬，有效 期間延長以減少更換頻率。

在更換後，該用過之光罩被去靜電且接著可再使用。或者，如果它可在被該曝光系統中之固持器時被去靜電，則可在該用過之光罩上週期地實施去靜電維護。在這情形下，包含使用添加氧之氬、添加氧及氮之氬或添加二氧化碳及氮之氬沈積之防止靜電崩潰膜2的該光罩比較不需要經常維護。這有助於增加產率。

說明在圖5所示之實驗中沈積之防止靜電崩潰膜2的透明率，就只使用氬沈積之防止靜電崩潰膜2而言，它分別在g線(436nm)係95%，在h線(405nm)係94.7%且在i線(365nm)係93.3%。就使用添加氧之氬沈積之防止靜電崩潰膜2而言，該透明率分別在g線係92.6%，在h線係91.9%且在i線係90.4%。就使用添加氧及氮之氬沈積之防止靜電崩潰膜2而言，該透明率分別在g線係89.5%，在h線係88.4%且在i線係86.4%。該透明率通常必須不小於75%。各情形均超過這值，表示實用上沒有問題。

使用添加氧之氬、添加氧及氮之氬或添加二氧化碳及氮之氬沈積之防止靜電崩潰膜2保持高導電性一段長時間之原因尚不清楚。但是，可能為以下假定。

氧化鈦及氧化鉭係介電材料。當添加氧至氬作為該濺鍍氣體而濺鍍一鈦或鉭靶以沈積一鈦膜或一鉭膜時，將不會沈積一正常氧化鈦膜及氧化鉭膜。假設該膜將具有小量氧加入一鈦或鉭層之結構。或者，因為該膜是非晶質的，即使形成氧化鈦或氧化鉭，它亦會具有與氧化鈦 或氧化鉭之一結晶層不同之一結構。這將是在沒有損失該高導電性一段長時間之情形下獲得因該氧加入產生鈍化效果之原因。當添加氧氣及氮氣時，或當添加二氧化碳氣體及氮氣時，在鈦或鉭層中部份氮化或加入氮將維持該鈍化效果且導電性增加一段較長時間。因為氧或氮加入其中，所以一使用添加氧或氮之氬沈積之膜可與只使用氬沈積之另一膜區別。

這實施例之遮罩胚體，如上所述，因為它具有該遮光膜3形成在完全覆蓋該遮罩基材1之鈦、鉭或其化合物之膜2上，故可防止該光罩充電。因此，該光罩不受造成圖案變形之任何放電衝擊之害。因此，沒有減少產率之意外。

該防止靜電崩潰膜2之厚度可在一蝕刻時不損失化學耐受性之情形下薄化至足以獲得一所需透明率。因此，亦沒有可能在一蝕刻時之腐蝕產生的該防止靜電崩潰效果之減少。此外，藉由在沈積時添加氧、氧及氮、或二氧化碳及氮至該濺鍍氣體，該防止靜電崩潰膜2保持高導電性一段長時間，達成高防止靜電崩潰效果且促成較高產率。

在一遮光膜3藉由一曝光及蝕刻圖案化後，可在該遮光膜3上形成一完全覆蓋之防止靜電崩潰膜。藉此形成之結構亦將達成該防止靜電崩潰功能。但是，因為該光罩在該防止靜電崩潰膜2中必定具有多數階部，它會在光學特性方面產生一問題，例如光之散射。或者，如果在一 步驟切除該膜2，該遮光膜3接地不良，減少防止靜電崩潰性質。因此，最好在該遮罩基材1與該遮光膜之間之整個界面形成該防止靜電崩潰膜2作為該遮光膜之底層。

1‧‧‧遮罩基材

2‧‧‧防止靜電崩潰膜

3‧‧‧遮光膜

Claims (16)

1. 一種遮罩胚體，包含：一遮罩基板；一防止靜電崩潰膜，係完全覆蓋該遮罩基板之一側；一遮光膜，係形成在該防止靜電崩潰膜上，其中該防止靜電崩潰膜係由氮化鈦、氧氮化鈦、氮化鉭或氧氮化鉭製成，就在一曝光中之光波長而言，該防止靜電崩潰膜之透明率係不小於75%，該防止靜電崩潰膜之表面電阻係不大於100KΩ/□。
2. 如請求項1之遮罩胚體，其中該防止靜電崩潰膜之厚度係在1.5至3.5nm之範圍內。
3. 如請求項1或2之遮罩胚體，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加氧之氬濺鍍沈積而形成之膜。
4. 如請求項3之遮罩胚體，其中 氧對氬之添加速率係在5至20%之範圍內。
5. 如請求項1或2之遮罩胚體，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加氧及氮之氬濺鍍沈積而形成之膜。
6. 如請求項5之遮罩胚體，其中氧對氬之添加速率係在10至20%之範圍內，且氮對氬之添加速率係在5至15%之範圍內。
7. 如請求項1或2之遮罩胚體，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加二氧化碳及氮之氬濺鍍沈積而形成之膜。
8. 如請求項7之遮罩胚體，其中二氧化碳對氬之添加速率係在10至20%之範圍內，且氮對氬之添加速率係在5至15%之範圍內。
9. 一種光罩，包含：一遮罩基板；一防止靜電崩潰膜，係完全覆蓋該遮罩基板之一側；一遮光膜，係在該防止靜電崩潰膜上形成且圖案化， 其中該防止靜電崩潰膜係由氮化鈦、氧氮化鈦、氮化鉭或氧氮化鉭製成，就在一曝光中之光波長而言，該防止靜電崩潰膜之透明率係不小於75%，該防止靜電崩潰膜之表面電阻係不大於100KΩ/□。
10. 如請求項9之光罩，其中該防止靜電崩潰膜之厚度係在1.5至3.5nm之範圍內。
11. 如請求項9或10之光罩，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加氧之氬濺鍍沈積而形成之膜。
12. 如請求項11之光罩，其中氧對氬之添加速率係在5至20%之範圍內。
13. 如請求項9或10之光罩，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加氧及氮之氬濺鍍沈積而形成之膜。
14. 如請求項13之光罩，其中 氧對氬之添加速率係在10至20%之範圍內，且氮對氬之添加速率係在5至15%之範圍內。
15. 如請求項9或10之光罩，其中該防止靜電崩潰膜係藉由使用添加二氧化碳及氮之氬濺鍍沈積而形成之膜。
16. 如請求項15之光罩，其中二氧化碳對氬之添加速率係在10至20%之範圍內，且氮對氬之添加速率係在5至15%之範圍內。