專利名稱：以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模及其制造方法。
背景技術：
硬面鉻掩模板是半導體分立器件、集成電路、平板顯示器件、高密度PCB 等行業制造過程中廣泛采用的基礎原材料。傳統的硬面絡掩模板(Mask blank) 采用的掩模結構一般是在玻璃基片(包括鈉鈣玻璃、石英玻璃、無堿玻璃等) 表面，通過真空熱蒸發或磁控濺射方式，鍍制鉻或鉻氮化物遮光膜、鉻氧化物 或鉻氮氧化物減反射膜，形成兩層結構的光掩模層，隨后在光掩模層涂上光刻 膠形成完整的勻膠鉻掩模板(見圖3)。該勻膠鉻掩模板再通過完整的制版工藝 加工成所需的光刻掩模版(mask)。此光刻掩模版即可作為母版，通過光刻曝光 將其上圖形轉移到制造集成電路的硅片或制造顯示器件的IT0玻璃上。
以鈉鈣玻璃為基材的鉻掩模板，由于玻璃中的鈉離子在一定溫度下會逐漸 向表面遷移，并擴散到鉻或鉻氮化物遮光膜中，并且隨時間推移，鈉離子數量 逐漸增加，從而改變了遮光膜層的物理結構。
由于光刻工藝中使用的濕法刻蝕液對上述含鈉的遮光膜存在擇優刻蝕現 象，其刻蝕速率遠大于無鈉鉻掩模層的刻蝕速率，從而使刻蝕后的光掩模層出 現大量微小的針孔，如圖2c所述是發明人對現有這種以鈉鈣玻璃為基材的鉻掩 模板樣品作的檢驗結果，圖中顯示上面布滿了針孔。如果該針孔正好落在光掩 模層圖形線條的邊緣，就產生了所謂的"凹陷"缺陷。小的凹陷可以通過修補 解決，但降低了光刻掩模版的品質，大量的凹陷則導致該光刻掩模版報廢。
以無堿玻璃、石英玻璃為襯底加工的鉻掩模板可以避免"凹陷"問題，但 這兩者的材料價格比鈉鈣玻璃高很多， 一般只運用于高端產品，在一定程度上 限定了使用范圍。而以鈉鈣玻璃為襯底的鉻掩模板由于玻璃成本低，被廣泛運 用于中低端產品，但如果生產出的鉻掩模板不在一個月內加工成光刻掩模版， 則隨時間推移，鈉離子影響逐漸加大，加工成光刻掩模版的成品率會大大下降， 造成制版工藝時間及成本的極大耗費。
發明內容
本發明提供了一種以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模及其制造方法，其目的是克 服鈉離子擴散造成的掩膜缺陷，以提高掩膜產品質量。
本發明提供的這種以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模，包括鈉鈣玻璃基片、鉻氮 化物遮光膜層、鉻氮氧化物減反射膜層，還包括鉻氧化物或硅氧化物阻擋層， 所述阻擋層、遮光膜層、減反射膜層依次鍍在所述鈉鈣玻璃基片上。
所述阻擋層厚度為5nm 100nm。 所述光掩膜的制造方法，包括如下步驟
(1 )用真空磁控濺射方法將鉻氧化物或硅氧化物鍍在鈉鈣玻璃基片上形成 帶阻擋層的單層膜玻璃板；
(2) 用真空磁控濺射方法將鉻氮化物鍍在步驟(1 )獲得的單層膜玻璃板 上，形成帶阻擋層和遮光膜層的雙層膜玻璃板；
(3) 用真空磁控濺射方法將鉻氮氧化物鍍在步驟(2 )獲得的雙層膜玻璃 板上。
所述步驟(1 )用真空磁控濺射方法將鉻氧化物或硅氧化物鍍在鈉鈣玻璃 基片上的過程中通入氧氣或二氧化碳氣或氧氣與二氧化碳氣的混合氣。
本發明由于在現有技術的基礎上增加了阻擋層，鈉離子從玻璃表面析出后 只能先擴散到阻擋層中。又因為阻擋層有一定的厚度，鈉離子要通過阻擋層再 擴散到遮光膜層很困難，加之阻擋膜的氧含量、厚度、致密性是可以人為控制 的，通過調整阻擋層氧含量、厚度、致密性，就可以有效消除鈉離子擴散造成 的掩膜缺陷。本發明顯著地減少了制版過程中，因鈉離子導致的刻蝕圖形線條 邊緣產生的"凹陷"缺陷，從而大幅度延長了鉻掩模板在加工成光刻掩模版前 的存放期限，有效改善了鉻掩模板的品質。
圖l是本發明的結構示意圖。
圖2a、圖2b、圖2c分別為實施例一、四、七在顯微鏡下拍攝的針孔觀察 結果照片。
圖3為傳統的兩層掩模結構示意圖。
具體實施方式
實施例一
從圖1可以看出本發明以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模包括鈉鈣玻璃基片1、鉻 氮化物遮光膜層2、絡氮氧化物減反射膜層3，還包括鉻氧化物或硅氧化物阻擋
層4。在本實施方式中鈉鈣玻璃基片1的尺寸為厚度3mm，長和寬為127 mm X 127mm (5英吋)，共準備3片，然后對這三片鈉鈣玻璃基片1分別按如下步驟 鍍膜-
(1 )用真空磁控濺射方法在鈉鈣玻璃基片上鍍制10nm厚的鉻氧化物阻擋 層4形成單層膜玻璃板，鍍膜時通入了一定流量的氧氣；
(2 )在步驟(1 )獲得的單層膜玻璃板上，用真空磁控濺射方法鍍制70nm 厚的鉻氮化物遮光膜層2，形成雙層膜玻璃板。
(3 )在步驟(2 )獲得的雙層膜玻璃板上，用真空磁控濺射方法鍍制30nm 厚的鉻氮氧化物，最終形成具有阻擋層、遮光膜層和減反射膜層三層結構的本 發明產品。
由于鈉離子的析出與溫度相關，即玻璃溫度越高，鈉離子析出越多、擴散 越快。因此可以通過給鈉鈣玻璃加溫，來模擬長時間存放效果。實驗時將上述 已鍍好膜的樣品玻璃，放入潔凈烘箱，升溫至20(TC以下，并保溫2小時后自然 冷卻至室溫。然后將上述樣品投入到以下刻蝕液中浸泡15s (700g硝酸鈰銨 +150ml， 989&冰醋酸+3500m純水)，再將經過刻蝕后的樣品逐一在顯微鏡下，通 過500倍鏡頭觀察針孔情況。
針孔觀察結果為 一片約150個，另兩片小于300個。圖2a所示為約有150 個針孔的樣品照片。
分析認為，10nm厚的鉻氧化物阻擋層已經起到了一定的阻擋效果，但由于 厚度較薄，因此阻擋效果還有待提高。
實施例二
同樣規格的鈉鈣玻璃3片，仍采用真空磁控濺射工藝，但在鍍制過程中的 氧氣通入量比實施例一高一倍，其它樣品制作參數(如阻擋層仍為lOnm)制作 工藝和樣品處理同第一實施例。
針孔觀察結果為 一片約80個、 一片約50個、 一片30個。本實施例說明，雖然阻擋層厚度未改變，但由于氧氣通入量比實施例一高， 阻擋層氧化程度也相應提高，阻擋效果也得到了一定的改善。 實施例三
同樣規格的鈉鈣玻璃3片，先采用高頻磁控濺射工藝鍍制15nm厚的Si02 阻擋層，然后以同樣的工藝條件制備鉻掩模層即遮光膜層和減反射膜層，兩層 膜的參數及樣品處理和觀察方法同第一實施例。
針孔觀察結果為 一片12個、 一片5個、 一片3個。
本實施例說明，15nm厚的Si02阻擋層，已經具有很好的阻擋效果。
實施例四
同樣規格的鈉鈣玻璃3片，仍采用高頻磁控濺射工藝鍍制30nm厚的Si02 阻擋層，然后以同樣的工藝條件制備鉻掩模層，兩層膜的參數及樣品處理和觀 察方法同第一實施例。
針孔觀察結果為 一片1個、另兩片為0個。圖2b所示為沒有針孔的樣品 照片。
本實施例說明，30nm厚的Si02阻擋層，具有更好的阻擋效果，完全阻擋住 了鈉離子向遮光膜層的擴散。分析認為其中一片的一個針孔，可能是由于鍍膜 顆粒導致膜層脫落而引起。
實施例五
與第四實施例完全相同條件制備的樣品3片，存放8個月后，不經過加溫 過程，直接觀察針孔情況。
針孔觀察結果為 一片3個、 一片1個、 一片為0個。
本實施例說明，具有30nm厚Si02阻擋層的鉻掩模板，至少可以存放8個月， 而不產生"凹陷"缺陷。
實施例六
與第四實施例完全相同條件制備的樣品3片，存放8個月后，經過同第一
實施例同樣的加溫過程后，再進行針孔觀察。
針孔觀察結果為 一片12個、 一片9個、 一片為5個。
本實施例說明，采用30nm厚的Si02阻擋層的鉻掩模板，存放8個月后，阻
擋層仍具有很好的阻擋效果，鉻掩模板還可以存放更長時間。發明人還作了大量的實驗，實驗證明，阻擋層采用的鉻氧化物如果為CrO、 Cr02、 0203組成的混合物，那么阻擋層的厚度在5nm—30nm之間效果較好。阻擋 層采用的鉻氧化物如果為0203，阻擋層的厚度則在5nm—2 0nm之間較好。阻擋 層若采用的硅氧化物，而硅氧化物為SiO和Si02組成的混合物時，阻擋層的厚 度為l Onm—6 Onm較好；若采用的硅氧化物為Si02，則阻擋層的厚度為1 5 nm—5 Onm較好。總之阻擋層厚度在5nm 100nm之間都有效果。實驗還證明在 阻擋層鍍制時通入更多的氧氣，以提高鉻氧化物或硅氧化物的氧化程度，這樣 會使阻擋層有更好的阻擋效果。
權利要求
1、一種以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模，包括鈉鈣玻璃基片、鉻氮化物遮光膜層、鉻氮氧化物減反射膜層，其特征在于還包括鉻氧化物或硅氧化物阻擋層，所述阻擋層、遮光膜層、減反射膜層依次鍍在所述鈉鈣玻璃基片上。
2、 根據權利要求1所述的光掩模，其特征在于所述阻擋層厚度為5nnTl00nm。
3、 根據權利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻擋層采用的鉻氧 化物為CrO、 Cr02、 CrA組成的混合物，并且阻擋層的厚度為5nm—30nm。
4、 根據權利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻擋層采用的輅氧 化物為Cr203，并且阻擋層的厚度為5nm— 2 Onm。。
5、 根據權利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻擋層采用的硅氧 化物為SiO和Si02組成的混合物，并且阻擋層的厚度為l Onm—6 0 nm。
6、 根據權利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻擋層采用的硅氧 化物為Si02,并且阻擋層的厚度為l 5nm—5 0 nm。
7、 一種權利要求1所述光掩膜的制造方法，包括如下步驟(1) 用真空磁控濺射方法將鉻氧化物或硅氧化物鍍在鈉鈣玻璃基片上形成 帶阻擋層的單層膜玻璃板；(2) 用真空磁控濺射方法將鉻氮化物鍍在步驟(1 )獲得的單層膜玻璃板 上形成帶阻擋層和遮光膜層的雙層膜玻璃板；(3) 用真空磁控濺射方法將鉻氮氧化物鍍在步驟(2)獲得的雙層膜玻璃 板上。
8、 根據權利要求8所述的制造方法，其特征在于所述步驟(1 )用真空磁 控濺射方法將鉻氧化物或硅氧化物鍍在鈉鈣玻璃基片上的過程中通入氧氣或二 氧化碳氣或氧氣與二氧化碳氣的混合氣。
全文摘要
本發明公開了一種以鈉鈣玻璃為襯底的光掩模及制造方法，該光掩模包括鈉鈣玻璃基片、鉻氮化物遮光膜層、鉻氮氧化物減反射膜層，還包括鉻氧化物或硅氧化物阻擋層，所述阻擋層、遮光膜層、減反射膜層用真空磁控濺射方法依次鍍在所述鈉鈣玻璃基片上。本發明顯著減少了制版過程中，因鈉離子導致的刻蝕圖形線條邊緣產生的“凹陷”缺陷，從而大幅度延長了鉻掩模板在加工成光刻掩模版前的存放期限，有效改善了鉻掩模板的品質。
文檔編號G03F1/46GK101424873SQ200810143899
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者A·哈吉, 易賽強, 偉 李, 李弋舟, 敏 魏 申請人:湖南普照信息材料有限公司