专利名称：铬光罩制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光罩的制造方法，尤其涉及一种制造大面积铬光罩的方法。
背景技术：
牵涉到光罩使用的光微影(photolithography)制程，已应用于高密度半导体集成电路的微型制造(micro-fabrication)，例如大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)、彩色滤光片、液晶显示器以及磁头等。
用于微型制造的光罩，其以由透明基板所组成的光罩基材(blank)所制造，该透明基板可为石英玻璃或铝硅酸盐玻璃与遮光膜(light-shielding film)等。该光罩基材的形成，通常以铬膜(chromium film)的形式，通过溅镀或真空蒸镀的技术，沉积于上述的透明基材上。而光罩是通过形成一特定图案(pattern)于光罩基材的遮光膜中所制成。
用以形成光罩的光罩基材，通常具有两层或三层结构。两层结构的光罩基材，包括一遮光膜，通常以铬膜的形式，通过溅镀或真空蒸镀的技术，沉积于一合成石英基板上。另外光罩基材还包括一抗反射膜(antireflective film)，沉积于铬膜的表面，以防止由硅晶圆所反射的曝光(exposure light)再度被反射。三层结构的光罩基材，可通过形成一额外的抗反射膜于基板侧边来完成。
光罩的一个非常重要的要求是基板必须是平的，以确保图案能精确的转换。然而，不论所用的基板是如何的平整，在基板上形成一层以铬为主的遮光膜，将倾向使表面状态恶化，特别是在两层的结构中，因为遮光膜具有于基板表面生成大颗粒的特性。微型制造工业目前的趋势是朝向增加硅晶圆或玻璃基板上的电路图案密度。当电路图案密度增加，于光罩上可允许的缺陷大小及密度将必然地降低，这将减少转移较少或较小的可允许缺陷至一个用以形成光罩的光罩基材(即基板上有不透明的薄膜)光罩基材上一个主要的缺陷来源是出现在制造过程中。已知的光罩基材于透明基板上具有两层或多层不同的遮蔽层(masking layer)。阻光铬层或以铬为主的层以及氧化铬抗反射层为基本的遮蔽层。额外的层，诸如另外的反射层、蚀刻率增强层(etch rate enhancing layer)以及附着提升层(adhesion promoting layer)亦可被使用。
通常每一遮蔽层于独立镀膜制程中单独地附着上，这以例如于溅镀腔(sputtering chamber)中溅镀一铬层至未镀膜的基板上、接着从腔中取出已镀上铬的基板、改变腔中的条件以产生氧化铬溅镀所需的环境以及接着使该镀上铬的基板暴露于上述新的环境下等步骤来完成。此种的制程有下述的一些缺点介于各个不同的镀膜层之间，镀膜表面容易遭受到污染，这可能是于该基板取出以及送回至腔中所经历的机械动作过程中，以固体微粒的形式产生污染，或者是由于前一溅镀环境下，所遗留的固体残留物、微粒或粉尘等形式污染。再者，该污染亦可能是真空帮泵系统中的任何气体回流(backstreaming)穿过该溅镀腔所造成的。
上述两种形式的污染，会降低最终的基材上各镀膜介面间的附着力。最终基材上各镀膜介面间的任何局部或全面附着力的减少，在最终的光罩中，将会是一个潜在的缺陷部位。于制造光罩时，基材所经历的曝光(exposure)、显影(development)、蚀刻(etching)、去光阻(stripping)与许多清洁过程等的精密制程步骤，将增加基材失去一定附着力的可能性，此于制造光罩时会在该部位产生缺陷。
于独立的溅镀制程中，镀膜于遮蔽层的另一个缺点，是由于不同层介面间的成分不连续。上述的不连续介面，容易有较差的附着力及易破碎。此外，于薄膜中形成电路期间，以不同比例蚀刻具有不同成分的各层时，会因此于蚀刻图案中，产生诸如抗反射层突出以及边缘外观粗糙皱折等问题。
为消除上述缺陷所做的努力，已集中在增加其它层于不透明薄膜与改变以铬为主的阻光(light-blocking)层及/或抗反射层的成分上。许多消除基材缺陷的方法已被揭示，例如揭示于颁给Nagarekawa等人的美国专利第4,530,891号、颁给Matsui等人的美国专利第4,563,40/号、颁给Shinkai等人的美国专利第4,720,422号及颁给Tsukamoto等人的美国专利第6,727,027号等。
无论如何，上述专利由于牵涉到溅镀制程，生产成本是非常高的。此外，该等专利所揭示的方法，相关基材的均匀性不易控制且其中的制程亦仍然有微粒缺陷等问题。
于是，存在一种新颖制造光罩方法的需要，以解决上述的问题及缺点。
发明内容
本发明的目的是通过更廉价与更佳的可控制电镀制程，提供一种制造光罩的方法。
本发明的另一目的是提供一种制造光罩的方法，使光罩具有显著改善的表面平坦性，可接受对缺陷检查与电路图案检查所做的高灵敏度探测。
为了达成上述发明目的，一光罩基材于其下表面及边缘镀有抗蚀剂(resist)。接着该镀有抗蚀剂的光罩基材，沉浸于无电极铬电镀活化剂(electroless chrome plating activator)中以活化表面。另一种方式，通过利用旋转杯(spin cup)的设计，使光罩基材旋转且以铬活化剂喷洒该基材的上表面，同时并以氮气从该光罩基材的下表面吹拂。其次，该活化光罩基材接着沉浸于无电极铬电镀溶液中，以镀上一薄的铬层，此无电极铬电镀制程将一直持续，直到所要的厚度形成为止，该铬层亦可以一般的电镀方式，形成具有良好均匀性的所要厚度。接着，具有铬层的该光罩基材，暴露于氧化环境，以于该铬层上形成一抗反射层。
当反射层相继地形成之后，一光阻膜(resist film)形成于该反射层上。接着该光阻膜根据预先决定的图案形成图案。其次，穿过该带有图案光阻膜上的开口，干式蚀刻(dry-etch)或湿式蚀刻(wet-etch)该反射层及该铬层，随后再将该光阻膜去除以形成所要的光罩。
本发明通过更廉价与更佳的可控制电镀制程，提供一种新颖的制造光罩方法。根据本发明的光罩，具有显著改善的表面平坦性，可接受对缺陷检查与电路图案检查所做的高灵敏度探测，以及能够精确地形成所要的微型图案(micro-pattern)，所形成的光罩，将易与半导体电路以及相关元件整合。
图1为根据本发明一实施例的一光罩基材剖面图。
图2为镀有抗蚀剂的一光罩基材剖面图。
图3为具有一铬层的一光罩基材剖面图。
图4为具有一抗反射层在一铬层上的一光罩基材剖面图。
图5(A、B、C、D)为一系列描述一光罩基材制造方法的剖面示意图，其可结合本发明使用。
图5A展示一具有光阻膜于其上的一光罩基板。
图5B展示该光阻膜形成图案之后的该光罩基板。
图5C展示经干式蚀刻或湿式蚀刻处理后的该光罩基板。图5D展示该光阻膜移除之后的完成光罩。
图6为根据本发明铬光罩制造方法的流程图。
图中符号说明1光罩基材2抗蚀剂3铬层4抗反射层5光阻膜 6光罩具体实施方式
在实际地了解制造光罩所需的溅镀制程后，可知道其不是不易控制均匀性就是价格昂贵。本发明通过更廉价与更佳的可控制电镀制程，发展一种新颖的制造光罩方法。本发明的优点对于大面积的铬光罩更为显著。
参考图1与图6，本发明的光罩基材1包括一曝光可穿透的透明基板。该光罩基材1由对曝光透明的任何想要的材料所制成，例如更佳的材料有石英、铝硅酸盐玻璃(aluminosilicate glass)、氟化钙(calciumfluoride)、氟化镁(magnesium fluoride)与碱石灰玻璃(soda lime glass)等。参考图2，该光罩基材1于其下表面及边缘镀有抗蚀剂2。接着，镀有该抗蚀剂2的该光罩基材1稍微做烘烤，以增强该光罩基材1与该抗蚀剂2间的附着力以及赶出其中的溶剂，在此制程中，该抗蚀剂2的厚度均匀性不甚重要。接着镀有该抗蚀剂2的该光罩基材1，沉浸于无电式铬电镀活化剂中以活化表面，合适的无电式铬电镀活化剂，计有碱性溶液与异丙醇(2-propanol)等。
本发明的另一实施例，于无需使用该抗蚀剂2的情况下，防止铬沉积至该光罩基材1的下表面及边缘。根据此实施例，通过利用旋转杯的设计，使该光罩基材l旋转且以铬活化剂喷洒该基材的上表面，同时并以氮气从该光罩基材1的下表面吹拂，藉此防止铬沉积至该光罩基材1的下表面及边缘。
其次，该活化光罩基材1接着沉浸于无电极铬电镀溶液中，以镀上一薄的铬层3。此无电极铬电镀制程将一直持续，直到所要的厚度大约1000形成为止。另一种方式，当最初的无电极电镀铬层成长至一所要的厚度之后，一电镀制程可被使用。
当该光罩基材1上的铬层3形成所要的厚度时，该抗蚀剂2从该光罩基材1上去除，接着再适当的清洗该光罩基材1。然后，具有该铬层3的该光罩基材1，暴露于一受控制环境下的氧化气氛，以于该铬层3上形成一抗反射层4。对该抗反射层4而言，包含氧、氮与碳至少其中之一的铬材料将是合适的。这些例子包括氧化铬(chromiumoxide)、氮化铬(chromium nitride)、氮氧化铬(chromium oxynitride)、碳氧化铬(chromium oxycarbide)以及碳氮氧化铬(chromium oxide nitridecarbide)，其中以碳氧化铬与碳氮氧化铬较佳。对该抗反射层4而言，具有合适厚度的氧化铬为一有用的媒介，当于图案写入期间，可通过从该光罩底侧反射的激光束制造负干涉(negative interference)。较佳地，该反射膜的厚度写入图案的雷射波长的1/4，例如10到100纳米(nm)厚，特别是20到40纳米厚。
当该反射层4相继地形成之后，一光阻膜(resist film)5形成于该反射层4上(见图5A)。接着该光阻膜5根据预先决定的图案形成图案(见图5B)。其次，穿过该带有图案光阻膜5上的开口，干式蚀刻(dry-etched)或湿式蚀刻(wet-etched)该反射层4及该铬层3(见图5C)，随后再将该光阻膜5去除以形成所要的光罩6(见图5D)。于上述制程，光阻膜涂布、制作图案(曝光及显影)、干或湿式蚀刻以及光阻膜的去除，皆可以已知的方法完成。
上述的光罩6，具有显著改善的表面平坦性，可接受对缺陷检查与电路图案检查所做的高灵敏度探测，以及能够精确地形成所要的微型图案。所形成的光罩6，易与半导体电路以及相关元件整合。于是，本发明通过更廉价与更佳的可控制电镀制程，提供一种新颖的制造光罩方法。本发明的优点对于大面积的铬光罩更为显著。
虽然前述的描述及附图以揭示本发明的实施例，必须了解到各种增添、修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如权利要求范围所界定的本发明原理之精神及范围。熟悉该技艺者将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例、材料、元件和元件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例于所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由所述的权利要求范围所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。
权利要求
1.一种铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤提供一光罩基材；镀一层抗蚀剂于该光罩基材的下表面及边缘；沉浸该具有该抗蚀剂之光罩基材于一无电极铬电镀活化剂中以活化其表面；无电极铬电镀该光罩基材以形成一铬层于该光罩基材表面；去除该光罩基材上的该抗蚀剂；氧化该铬层以形成一抗反射层；及于该抗反射层及该铬层形成图案以制成一光罩。
2.如权利要求1所述的铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤稍微烘烤该镀有该抗蚀剂的光罩基材以增强两者间的附着力以及赶出其中的溶剂。
3.如权利要求1所述的铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤当最初的无电极电镀铬层成长之后，于该光罩基材上电镀铬。
4.如权利要求1所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过干式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
5.如权利要求1所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过湿式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
6.一种铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤提供一光罩基材；以一无电极铬电镀活化剂活化该光罩基材以活化其表面；无电极铬电镀该光罩基材以形成一铬层于该光罩基材表面；氧化该铬层以形成一抗反射层；及于该抗反射层及该铬层形成图案以制成一光罩。
7.如权利要求6所述的铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤当最初的无电极电镀铬层成长之后，于该光罩基材上电镀铬。
8.如权利要求6所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过干式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
9.如权利要求6所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过湿式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
10.如权利要求6所述的铬光罩制造方法，其特征是，该光罩基材通过旋转活化并且以一铬活化剂喷洒该光罩基材的上表面，同时并以氮气从该光罩基材下表面吹拂。
11.一种铬光罩制造方法，其特征是，包含步骤以一无电极铬电镀活化剂活化一光罩基材；无电极铬电镀该光罩基材以形成一铬层于该光罩基材表面；当最初的无电极电镀铬层成长之后，于该光罩基材上电镀铬；氧化该铬层以形成一抗反射层；及于该抗反射层及该铬层形成图案以制成一光罩。
12.如权利要求11所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过干式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
13.如权利要求11所述的铬光罩制造方法，其特征是，该抗反射层及该铬层通过湿式蚀刻法形成图案以制成一光罩。
全文摘要
本发明揭示一种铬光罩制造方法。一光罩基材以活化剂活化其上表面，以用于无电极铬电镀。其次，该活化光罩基材接着沉浸于无电极铬电镀溶液中，以镀上薄的铬层，此无电极铬电镀制程将一直持续到所要的厚度形成为止。较佳地，当最初的无电极电镀铬层成长至所要的厚度之后，一电镀制程可被使用。接着，将具有铬层的该光罩基材暴露于氧化环境，以于该铬层上形成一抗反射层。之后，一光阻膜形成于该反射层上。接着该光阻膜根据预先决定的图案形成图案。其次，穿过该带有图案光阻膜上的开口，干式蚀刻或湿式蚀刻该反射层及该铬层，随后再将该光阻膜去除以形成所要的光罩。
文档编号G03F7/20GK1749852SQ20051000820
公开日2006年3月22日 申请日期2005年2月7日 优先权日2004年9月15日
发明者蔡晴夫 申请人:盟图科技股份有限公司