TWI820920B - 光罩及光罩的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明所欲解決的問題在於提供一種光罩，其具有半透光圖案，可在微影步驟中有效地降低來自光罩的曝光光線的反射。
為了解決此問題，本發明的光罩，在透明基板1上具備半透光圖案6a和積層遮光圖案30a，該半透光圖案6a由半透光膜6構成，該積層遮光圖案30a由第1反射抑制膜2、遮光膜3及第2反射抑制膜4之積層遮光膜30構成，半透光膜6的光學濃度比積層遮光膜30的光學濃度低，第1反射抑制膜2與透明基板1連接，並且，以對於波長在365nm至436nm的範圍內的曝光光線，來自表面的積層遮光圖案30a的反射率為15%以下，來自背面的積層遮光圖案30a的反射率為5%以下的方式構成。
Description
本發明關於光罩(photomask)及光罩的製造方法。
光罩使用在製造平板顯示器等電子設備的步驟中。以往，使用一種具有透過部與遮光部之二元（binary）遮罩作為光罩。
近年來，例如為了形成細微的圖案而使用一種具備遮光膜與相移膜之相移遮罩(phase shift mask)、和為了減少電子設備的製造步驟數而使用一種具有半透光區域之半色調遮罩(halftone mask) 。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2020-64304號公報
[發明所要解決的問題]
伴隨平板顯示器的進一步用途的發展和要求規格的精緻化，關於此種光罩，對於圖案尺寸的均勻性的要求變成越來越嚴格。
作為造成圖案尺寸不均勻的原因之一，可舉出由於來自光罩的曝光光線的反射而產生的雜散光所造成的曝光轉印品質的降低(專利文獻1)。
但是，具有半透光膜之相移遮罩和半色調遮罩，其防止或降低來自光罩的曝光光線的反射是困難的，尤其會有無法充分地獲得降低來自光罩的曝光光線的反射的效果這樣的問題。
本發明所要解決的問題在於提供一種光罩，其具有半透光圖案，可在微影步驟中有效地降低來自光罩的曝光光線的反射。
[解決問題的手段]
有關本發明的光罩，其特徵在於：
在透明基板上具備半透光圖案和積層遮光圖案，
前述半透光圖案由半透光膜構成，
前述積層遮光圖案由第1反射抑制膜、遮光膜及第2反射抑制膜之積層遮光膜構成，
前述半透光膜的光學濃度比前述積層遮光膜的光學濃度低，
前述第1反射抑制膜與前述透明基板連接，
並且，相對於前述透明基板，當將具備前述半透光圖案和前述積層遮光圖案之面設為表面，並將與前述表面相對向的一側設為背面時，
對於波長在365nm至436nm的範圍內的曝光光線，
前述表面中的前述半透光圖案與前述積層遮光圖案重疊的區域的反射率為15%以下，來自前述背面的前述積層遮光圖案的反射率為5%以下。
又，有關本發明的光罩，其中，來自前述背面的前述積層遮光圖案的反射率的波長相依性為5%以內。
藉由作成如此的結構之光罩，防止或減輕來自光罩的反射，藉此，能夠防止由於曝光光線的反射所造成的雜散光。
尤其，可一邊具有半透光圖案一邊有效地防止或降低來自半透光背面的反射。
又，有關本發明的光罩，其中，前述積層遮光圖案的至少一部分被前述半透光膜覆蓋。
藉由作成如此的結構之光罩，沒有受到構成半透光圖案之半透光膜的影響，能夠有效地降低光罩的背面反射率。
又，有關本發明的光罩，其中，前述半透光膜是半色調膜或相移膜。
對於藉由有關本發明的光罩而製造的製品，有助於減少製造工時和提升圖案的微細化、精度等。
有關本發明的光罩的製造方法，其特徵在於，包括下述步驟：
以連接透明基板的方式來形成第1反射抑制膜之步驟；
在前述第1反射抑制膜上形成遮光膜之步驟；
在前述遮光膜上形成第2反射抑制膜之步驟；
將由前述第1反射抑制膜、前述遮光膜及前述第2反射抑制膜構成之積層遮光膜圖案化而形成積層遮光圖案，使前述透明基板部分地露出之步驟；
在部分地露出的前述透明基板和前述積層遮光圖案上形成半透光膜之步驟；及，
將前述半透光膜圖案化而形成半透光圖案之步驟；
並且，前述半透光膜的光學濃度比前述積層遮光膜的光學濃度低，
相對於前述透明基板，當將具備前述半透光圖案和前述積層遮光圖案之面設為表面，並將與前述表面相對向的一側設為背面時，
對於波長在365nm至436nm的範圍內的曝光光線，
前述表面中的前述半透光圖案與前述積層遮光圖案重疊的區域的反射率為15%以下，來自前述背面的前述積層遮光圖案的反射率為5%以下。
藉由作成如此的光罩的製造方法，能夠製造出一種光罩，其可有效地降低來自光罩的曝光光線的反射。
[功效]
藉由本發明，能夠提供一種光罩，其具有半透光圖案，可在微影步驟中有效地降低來自光罩的曝光光線的反射。
以下，參照圖式針對本發明的實施形態進行說明。但是，以下的實施形態皆沒有對本發明的要旨的認定給予限制性解釋。此外，針對相同或同類的構件，以相同的元件符號標示而有省略其說明的情況。
(實施形態1)
圖1、圖2是顯示光罩100的主要製造步驟的剖面圖。
另外，圖1、圖2所示的剖面圖，是將各製造步驟示意地顯示的局部放大圖。以下，其他的剖面圖也是同樣的。
如圖1(A)所示，在由石英玻璃等的對於曝光光線實質上透明的材料所構成之透明基板1上，藉由蒸鍍法、濺射法等來形成第1反射抑制膜2。
然後，在第1反射抑制膜2上，藉由蒸鍍法、濺射法等來形成由對於曝光光線實質上不透明的材料所構成之遮光膜3。
然後，在遮光膜3上，藉由蒸鍍法、濺射法等來形成第2反射抑制膜4。
再者，在採用了光罩100之電子設備的製造過程的微影步驟中所使用的曝光光線，例如可使用i線(波長λ=365nm)、h線(波長λ=405nm)或g線(波長λ=436nm)、或是包含這些射線的至少2種的光之混合光。
對於曝光光線波長(365nm≤λ≤436nm)之透明基板1的透過率為90〜97%(90%≤透過率≤97%)。
對於上述曝光光線波長之第1反射抑制膜2的來自透明基板1側的反射率(背面反射率)為5%以下，背面反射率的波長相依性為5%以內。
對於上述曝光光線波長之遮光膜3的光學濃度(OD值)為3以上。
對於在上述曝光光線中所包含的波長之在第2反射抑制膜4的表面上的反射率(表面反射率)為5%以下。
遮光膜3是由金屬膜構成，例如適合由Cr(鉻)膜構成。
第1反射抑制膜2和第2反射抑制膜4，適合使用Cr氧化膜、Cr氮化膜、Cr氮氧化膜、或是由這些膜的任意的組合所構成之2層以上的積層膜。又，在實行與後述的半透光膜6的選擇性蝕刻的情況，作為這些反射抑制膜的材料，也可使用Ni(鎳)、MoSi(矽化鉬)。
再者，可預先準備一種在透明基板1上形成了由第1反射抑制膜2、遮光膜3、第2反射抑制膜4構成之積層遮光膜30而成之結構物來作為光罩坯料10。
積層遮光膜30是由第1反射抑制膜2構成的第1反射抑制層、由遮光膜3構成的遮光層、及由第2反射抑制膜4構成的第2反射抑制層之積層構造，其光學濃度成為5以上。
如圖1(B)所示，藉由塗佈法等，將光阻膜5(第1光阻膜)形成在第2反射抑制膜4上。
然後，如圖1(C)所示，藉由微影法，將光阻膜5圖案化而形成光阻圖案5a。
在本步驟中，藉由曝光裝置或雷射描繪裝置，從圖1(B)的上方照射曝光光線。藉由第2反射抑制膜4，能夠防止來自遮光膜3的曝光光線的散射(暈光)，其成為圖案尺寸的變動原因。
然後，如圖1(D)所示，將光阻圖案5a作為遮罩來蝕刻第1反射抑制膜2、遮光膜3、第2反射抑制膜4之積層(積層遮光膜30)而圖案化。形成有由第1反射抑制圖案2a、遮光圖案3a、第2反射抑制圖案4a之積層膜構成之積層遮光圖案30a。在沒有被光阻圖案5a覆蓋之區域，透明基板1部分地露出。
之後，除去光阻圖案5a。
再者，作為積層遮光膜30的蝕刻法，可採用乾式蝕刻。在將大面積的遮罩圖案化的情況，適合使用濕式蝕刻。
再者，光阻圖案5a的圖案形狀，可以是配線圖案形狀也可以是孔圖案形狀，又可以是其他的圖案形狀。
然後，如圖2(A)所示，藉由蒸鍍法、濺射法等來形成半透光膜6。半透光膜6被形成在積層遮光圖案30a和部分地露出的透明基板1上。
半透光膜6，例如是由Cr系金屬化合物、Si系化合物、金屬矽化物等的已知的材料構成之半透光性的機能性膜，具有作為相移膜和半色調膜的機能。半透光膜6具有比積層遮光膜30的光學濃度低之光學濃度。又，半透光膜6的表面反射率，對於曝光光線為15%以下。
半透光膜6的作為半色調膜和相移膜的光學性質，例如可藉由調整組成和膜厚來實現。
例如，在將半透光膜6作為半色調膜來利用的情況，對於曝光光線波長，以半透光膜6的透過率成為10〜70% (10%≤透過率≤70%)的方式來進行設定。又，將相移量設定成較小(大約為0[°]，例如為0〜20[°])。作為半透光膜6，例如能夠採用Cr系金屬化合物，適合是將Cr氧化物、Cr氮化物、Cr氮氧化物例如形成膜厚5[nm]〜20[nm]。
再者，作為半色調膜，如眾所皆知，藉由採用了光罩100之1次的曝光，作成可對於曝光對象物設置曝光量相異的照射區域，並對於在曝光對象物上所形成的光阻等的感光性物質形成膜厚相異的區域。其結果，有助於製造步驟數的削減等。
例如，在將半透光膜6作為相移膜來利用的情況，對於曝光光線波長，以半透光膜6的透過率成為3~15%(3%
透過率
15%)、相移量成為大約180°(160°
相移量
200°)、進一步適合地成為170°
相移量
190°的方式來進行設定。作為半透光膜6，例如能夠採用Cr系金屬化合物，適合是將Cr氧化物、Cr氮化物、Cr氮氧化物例如形成膜厚50[nm]~100[nm]。
再者，相移膜，如眾所皆知，是將曝光光線的相位偏移，藉由光的干涉效應，而使微細的圖案化成為可能。
半透光膜6，根據使用用途來設定光學特性。因此，依照顧客的要求規格，能夠適當設定。
預先準備一種在透明基板1上具有積層遮光膜30之光罩坯料10，並在光罩坯料10上配合光罩100的規格來形成具有適宜的光學特性的半透光膜6，藉此，能夠縮短多樣的光罩100的製造工期。
然後，如圖2(B)所示，藉由塗佈法等，將光阻膜7(第2光阻膜)形成在半透光膜6上。
然後，如圖2(C)所示，藉由微影法，將光阻膜7圖案化而形成光阻圖案7a。
然後，如圖2(D)所示，將光阻圖案7a作為遮罩來選擇地蝕刻半透光膜6而圖案化，形成半透光圖案6a。
之後，除去光阻圖案7a。
再者，作為半透光膜6的蝕刻法，雖然也可採用乾式蝕刻，但是適合使用濕式蝕刻，其具有高選擇性且對於半透光膜6的下層部的損傷少。
藉由以上的步驟，在光罩100上，形成有：在透明基板1上形成有積層遮光圖案30a之遮光區域A、透明基板1露出之透明區域B、在透明基板1上僅形成有半透光圖案6a之半透光區域C(圖2(D))。
在遮光區域A，積層遮光圖案30a與半透光圖案6a以此順序重疊，在這些圖案重疊之區域中的表面反射率為15%以下。
圖3是概略地顯示使用光罩100來對未圖示的曝光對象物進行曝光的狀態的剖面圖。圖3中，未圖示的曝光裝置的光源位於圖面上方，曝光對象物位於圖面下方。從光罩100的背面側，亦即從透明基板1中的沒有形成積層遮光圖案30a的一側，照射曝光光線L。
再者，在曝光對象物的表面上形成有光阻等的感光性物質。
如圖3所示，從圖中上方(背面側)，藉由曝光裝置照射曝光光線L。經由光罩100對曝光對象物照射曝光光線L，於是曝光對象物的表面的感光性物質被曝光。
在使用光罩100並從透明基板1側照射曝光光線的情況，在曝光裝置側，會產生由於曝光光線被遮光膜3的背面反射，並與光學零件的多重反射而造成曝光不均的情況。但是，將低反射率的第1反射抑制膜2設置在遮光膜3與透明基板1之間，藉此能夠防止或減輕往曝光裝置側的曝光光線的反射。
又，被形成在積層遮光膜30的上層的第2反射抑制膜4，有防止或減輕來自曝光對象物的反射光再度往曝光對象物側被反射的效果。
但是，如圖2(D)所示，積層遮光圖案30a被半透光膜6覆蓋，積層遮光圖案30a的表面反射率有變成比背面反射率高的情況。
如上所述，被形成在積層遮光膜30的下層的第1反射抑制膜2，有防止或減輕曝光光線L被反射至曝光裝置側的效果。其結果，可防止或減輕由於曝光光線L的背面反射而產生的雜散光所發生的曝光對象物的感光性物質的圖案尺寸變動(或不均)。
尤其，此光罩100，第1反射抑制膜2被設置在透明基板1的正上方而直接連接在透明基板1上，半透光膜6則被形成在積層遮光膜30的上方。因此，根據第1反射抑制膜2所達成的背面反射的抑制效果，沒有受到半透光膜6的影響，能夠充分地發揮防止曝光光線L的反射的效果。
有關來自曝光對象物的反射光，可在曝光對象物上的加工對象物本身使用反射防止膜來對應、或是使光阻等的感光性物質具有反射防止機能來對應，例如也可採用BARC(底部抗反射塗料)等。
但是，有關光罩100的背面反射的對策，第1反射抑制膜2的反射抑制效果是重要的，在透明基板1上直接形成第1反射抑制膜2，半透光膜6形成在積層遮光膜30的上方這樣的光罩100的結構，針對曝光不均的對策，尤其有效。
又，光罩100，在具有形成有半透光膜6之半透光區域C的情況，透過半透光區域C的曝光光線的強度低下。
因此，光罩100的抑制往曝光裝置側的曝光光線的反射是優先的，光罩100的背面反射率為5%以下，表面反射率為15%以下。
又，製造平板顯示器這類的顯示裝置，尤其是大型的顯示裝置時，由於使用包含i線、h線、g線之混合光來作為曝光光線，所以適合是在曝光光線波長365nm至436nm的範圍內，背面反射率的波長相依性為5%以內。
又，作成積層遮光膜30，藉此，遮光區域A的光學濃度OD的值提升，成為5以上，遮光區域A與半透光區域C的對比提升。其結果，能夠提升半透光膜6的機能。
如圖2(D)所示，積層遮光圖案30a被半透光膜6覆蓋，積層遮光圖案30a的表面反射率，不是由第2反射抑制膜4決定而是受到半透光膜6的表面反射率的影響。半透光膜6的表面反射率比第2反射抑制膜4的表面反射率高的情況，積層遮光圖案30a的表面反射率有變高的傾向。
圖4是顯示形成半透光圖案6a的主要步驟的剖面圖，該半透光圖案6a可降低光罩100的積層遮光圖案30a的表面反射率。
再者，光罩100的表面，是背面的相反側且是在透明基板1上形成有積層遮光圖案30a的一側。又，在使用光罩100進行曝光的情況，是與曝光對象物相對向的一側。
如圖4(A)所示，在圖2(B)的步驟之後，與圖2(C)所示的步驟同樣地，藉由微影法，將光阻膜7圖案化而形成光阻圖案7a。
光阻圖案7a作為用於將半透光膜6圖案化之蝕刻遮罩而發揮機能。
在本步驟中，考慮對光阻膜7進行曝光之描繪裝置(或是曝光裝置)的重疊誤差(對準誤差)，光阻圖案7a與積層遮光圖案30a具有重疊區域D。亦即，光阻圖案7a，在遮光區域A與半透光區域C鄰接的情況，以在遮光區域A與半透光區域C的邊界形成重疊區域D的方式構成。
重疊區域D的重疊寬度W，能夠設為相當於對準誤差的值。
然後，如圖4(B)所示，將光阻圖案7a作為遮罩，相對於積層遮光圖案30a，選擇性地蝕刻半透光膜6，形成半透光圖案6a。作為半透光膜6的蝕刻法，能夠適合地採用濕式蝕刻。
之後，除去光阻圖案7a，能夠獲得光罩100。
再者，為了選擇性地蝕刻半透光膜6，半透光膜6採用與積層遮光膜30相異的材料。例如，作為半透光膜6的材料是採用Ni或MoSi，作為積層遮光膜30的材料是採用Cr系材料；或者，作為半透光膜6的材料能夠採用Cr系材料
，作為積層遮光膜30的材料能夠採用Ni或MoSi。
半透光圖案6a，在重疊區域D，被部分地形成(重疊)於積層遮光圖案30a上。因此，第2反射抑制圖案4a，在重疊區域D，部分地被半透光圖案6a覆蓋，而在除此以外的區域露出。在沒有被半透光圖案6a覆蓋之積層遮光圖案30a的表面，能夠確保低反射率。
在半透光膜6的反射率比第2反射抑制膜4的反射率大的情況，藉由降低在積層遮光圖案30a上的半透光膜6的占有面積，使第2反射抑制膜4的露出面積增大，能夠實質地降低積層遮光圖案30a的整個表面的反射率。
其結果，光罩100整體的表面反射率也降低，在使用光罩100之微影步驟中，能夠降低與曝光對象物之間的多重反射，並能夠有助於進一步防止或降低曝光不均。
(實施形態2)
以下，說明有關半透光圖案6a的圖案化方法，該方法可降低遮光區域A的積層遮光圖案30a與在半透光圖案6a的圖案化中所使用的光阻圖案7a的重疊誤差。
圖5是顯示光罩100的主要製造步驟的剖面圖。
如圖5(A)所示，在圖1(D)所示的步驟後，與圖2(A)所示的步驟同樣地，藉由蒸鍍法、濺射法等來形成半透光膜6。
然後，如圖5(B)所示，藉由塗佈法等，將光阻膜7形成在半透光膜6上。
然後，如圖5(C)所示，藉由微影法，將光阻膜7圖案化而形成光阻圖案7a。
然後，如圖5(D)所示，將光阻圖案7a作為遮罩來蝕刻半透光膜6進行圖案化而形成半透光圖案6a。
又，進一步將光阻圖案7a作為遮罩，蝕刻由第1反射抑制圖案2a、遮光圖案3a及第2反射抑制圖案4a構成之積層遮光圖案30a，來形成由第1反射抑制圖案2b、遮光圖案3b及第2反射抑制圖案4b構成之積層遮光圖案30b。
再者，作為蝕刻法，能夠適合地使用濕式蝕刻。
在本實施步驟中，也可以將光阻圖案7a作為遮罩同時地蝕刻半透光膜6和積層遮光圖案30a，來形成半透光圖案6a和積層遮光圖案30b。
又，也可以將光阻圖案7a作為遮罩，相對於積層遮光圖案30a，選擇地蝕刻半透光膜6，之後，將光阻圖案7a作為遮罩，相對於半透光膜6，選擇地蝕刻積層遮光圖案30a，來形成積層遮光圖案30b。
如此一來，積層遮光圖案30b，可利用相對於積層遮光膜30實行2次的圖案化來形成。
之後，除去光阻圖案7a。能夠獲得光罩100。
根據以上的步驟，在光罩100上，形成有：在透明基板1上形成有積層遮光圖案之遮光區域A、透明基板露出之透明區域B、在透明基板1上僅形成有半透光圖案6a之半透光區域C(圖5(D))。
將光阻圖案7a作為遮罩，蝕刻半透光膜6和積層遮光圖案30a，來形成半透光圖案6a和積層遮光圖案30b，因此，降低兩者的重疊誤差，並減輕圖案的微細化和圖案設計的負擔。
此光罩100，也可防止背面反射來防止或降低曝光不均。
[產業利用性]
根據本發明，能夠降低來自光罩上的圖案的反射，防止曝光不均，並提高使用光罩所形成的圖案的尺寸精度。
將此光罩使用於顯示裝置等的製品的生產步驟中，藉此能夠有助於製品的性能提升等，產業上的利用性大。
1:透明基板
2:第1反射抑制膜
2a,2b:第1反射抑制圖案
3:遮光膜
3a,3b:遮光圖案
4:第2反射抑制膜
4a,4b:第2反射抑制圖案
5:光阻膜(第1光阻膜)
5a:光阻圖案(第1光阻圖案)
6:半透光膜
6a:半透光圖案
7:光阻膜(第2光阻膜)
7a:光阻圖案(第2光阻圖案)
10:光罩坯料
30:積層遮光膜
30a,30b:積層遮光圖案
100:光罩
A:遮光區域
B:透明區域
C:半透光區域
D:重疊區域
W:重疊寬度
L:曝光光線
圖1是顯示光罩100的主要製造步驟的部分剖面圖(實施形態1)。
圖2是顯示光罩100的主要製造步驟的部分剖面圖(實施形態1)。
圖3是概略地顯示使用光罩100來對曝光對象物20進行曝光的狀態的剖面圖(實施形態1)。
圖4是顯示形成半透光圖案6a的步驟的剖面圖，該半透光圖案6a可降低光罩100的表面反射率(實施形態1)。
圖5是顯示光罩100的主要製造步驟的剖面圖(實施形態2)。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
1:透明基板
2a:第1反射抑制圖案
3a:遮光圖案
4a:第2反射抑制圖案
6a:半透光圖案
30a:積層遮光圖案
100:光罩
L:曝光光線
Claims (6)
- 一種光罩，其特徵在於： 在透明基板上具備半透光圖案和積層遮光圖案， 前述半透光圖案由半透光膜構成， 前述積層遮光圖案由第1反射抑制膜、遮光膜及第2反射抑制膜之積層遮光膜構成， 前述半透光膜的光學濃度比前述積層遮光膜的光學濃度低， 前述第1反射抑制膜與前述透明基板連接， 並且，相對於前述透明基板，當將具備前述半透光圖案和前述積層遮光圖案之面設為表面，並將與前述表面相對向的一側設為背面時， 對於波長在365nm至436nm的範圍內的曝光光線， 前述表面中的前述半透光圖案與前述積層遮光圖案重疊的區域的反射率為15%以下，來自前述背面的前述積層遮光圖案的反射率為5%以下。
- 如請求項1所述之光罩，其中，來自前述背 面的前述積層遮光圖案的反射率的波長相依性為5%以內。
- 如請求項1所述之光罩，其中，前述積 層遮光圖案的至少一部分被前述半透光膜覆蓋。
- 如請求項2所述之光罩，其中，前述積 層遮光圖案的至少一部分被前述半透光膜覆蓋。
- 如請求項1至4中任一項所述之光罩，其中，前述半透光膜是半色調膜或相移膜。
- 一種光罩的製造方法，其特徵在於，包括下述步驟： 以連接透明基板的方式來形成第1反射抑制膜之步驟； 在前述第1反射抑制膜上形成遮光膜之步驟； 在前述遮光膜上形成第2反射抑制膜之步驟； 將由前述第1反射抑制膜、前述遮光膜及前述第2反射抑制膜構成之積層遮光膜圖案化而形成積層遮光圖案，使前述透明基板部分地露出之步驟； 在部分地露出的前述透明基板和前述積層遮光圖案上形成半透光膜之步驟；及， 將前述半透光膜圖案化而形成半透光圖案之步驟； 並且，前述半透光膜的光學濃度比前述積層遮光膜的光學濃度低， 相對於前述透明基板，當將具備前述半透光圖案和前述積層遮光圖案之面設為表面，並將與前述表面相對向的一側設為背面時， 對於波長在365nm至436nm的範圍內的曝光光線， 前述表面中的前述半透光圖案與前述積層遮光圖案重疊的區域的反射率為15%以下，來自前述背面的前述積層遮光圖案的反射率為5%以下。
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