专利名称：以钠钙玻璃为衬底的光掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种以钠钙玻璃为衬底的光掩模及其制造方法。
背景技术：
硬面铬掩模板是半导体分立器件、集成电路、平板显示器件、高密度PCB 等行业制造过程中广泛采用的基础原材料。传统的硬面络掩模板(Mask blank) 采用的掩模结构一般是在玻璃基片(包括钠钙玻璃、石英玻璃、无碱玻璃等) 表面，通过真空热蒸发或磁控溅射方式，镀制铬或铬氮化物遮光膜、铬氧化物 或铬氮氧化物减反射膜，形成两层结构的光掩模层，随后在光掩模层涂上光刻 胶形成完整的匀胶铬掩模板(见图3)。该匀胶铬掩模板再通过完整的制版工艺 加工成所需的光刻掩模版(mask)。此光刻掩模版即可作为母版，通过光刻曝光 将其上图形转移到制造集成电路的硅片或制造显示器件的IT0玻璃上。
以钠钙玻璃为基材的铬掩模板，由于玻璃中的钠离子在一定温度下会逐渐 向表面迁移，并扩散到铬或铬氮化物遮光膜中，并且随时间推移，钠离子数量 逐渐增加，从而改变了遮光膜层的物理结构。
由于光刻工艺中使用的湿法刻蚀液对上述含钠的遮光膜存在择优刻蚀现 象，其刻蚀速率远大于无钠铬掩模层的刻蚀速率，从而使刻蚀后的光掩模层出 现大量微小的针孔，如图2c所述是发明人对现有这种以钠钙玻璃为基材的铬掩 模板样品作的检验结果，图中显示上面布满了针孔。如果该针孔正好落在光掩 模层图形线条的边缘，就产生了所谓的"凹陷"缺陷。小的凹陷可以通过修补 解决，但降低了光刻掩模版的品质，大量的凹陷则导致该光刻掩模版报废。
以无碱玻璃、石英玻璃为衬底加工的铬掩模板可以避免"凹陷"问题，但 这两者的材料价格比钠钙玻璃高很多， 一般只运用于高端产品，在一定程度上 限定了使用范围。而以钠钙玻璃为衬底的铬掩模板由于玻璃成本低，被广泛运 用于中低端产品，但如果生产出的铬掩模板不在一个月内加工成光刻掩模版， 则随时间推移，钠离子影响逐渐加大，加工成光刻掩模版的成品率会大大下降， 造成制版工艺时间及成本的极大耗费。
发明内容
本发明提供了一种以钠钙玻璃为衬底的光掩模及其制造方法，其目的是克 服钠离子扩散造成的掩膜缺陷，以提高掩膜产品质量。
本发明提供的这种以钠钙玻璃为衬底的光掩模，包括钠钙玻璃基片、铬氮 化物遮光膜层、铬氮氧化物减反射膜层，还包括铬氧化物或硅氧化物阻挡层， 所述阻挡层、遮光膜层、减反射膜层依次镀在所述钠钙玻璃基片上。
所述阻挡层厚度为5nm 100nm。 所述光掩膜的制造方法，包括如下步骤
(1 )用真空磁控溅射方法将铬氧化物或硅氧化物镀在钠钙玻璃基片上形成 带阻挡层的单层膜玻璃板；
(2) 用真空磁控溅射方法将铬氮化物鍍在步骤(1 )获得的单层膜玻璃板 上，形成带阻挡层和遮光膜层的双层膜玻璃板；
(3) 用真空磁控溅射方法将铬氮氧化物镀在步骤(2 )获得的双层膜玻璃 板上。
所述步骤(1 )用真空磁控溅射方法将铬氧化物或硅氧化物镀在钠钙玻璃 基片上的过程中通入氧气或二氧化碳气或氧气与二氧化碳气的混合气。
本发明由于在现有技术的基础上增加了阻挡层，钠离子从玻璃表面析出后 只能先扩散到阻挡层中。又因为阻挡层有一定的厚度，钠离子要通过阻挡层再 扩散到遮光膜层很困难，加之阻挡膜的氧含量、厚度、致密性是可以人为控制 的，通过调整阻挡层氧含量、厚度、致密性，就可以有效消除钠离子扩散造成 的掩膜缺陷。本发明显著地减少了制版过程中，因钠离子导致的刻蚀图形线条 边缘产生的"凹陷"缺陷，从而大幅度延长了铬掩模板在加工成光刻掩模版前 的存放期限，有效改善了铬掩模板的品质。
图l是本发明的结构示意图。
图2a、图2b、图2c分别为实施例一、四、七在显微镜下拍摄的针孔观察 结果照片。
图3为传统的两层掩模结构示意图。
具体实施方式
实施例一
从图1可以看出本发明以钠钙玻璃为衬底的光掩模包括钠钙玻璃基片1、铬 氮化物遮光膜层2、络氮氧化物减反射膜层3，还包括铬氧化物或硅氧化物阻挡
层4。在本实施方式中钠钙玻璃基片1的尺寸为厚度3mm，长和宽为127 mm X 127mm (5英吋)，共准备3片，然后对这三片钠钙玻璃基片1分别按如下步骤 镀膜-
(1 )用真空磁控溅射方法在钠钙玻璃基片上镀制10nm厚的铬氧化物阻挡 层4形成单层膜玻璃板，镀膜时通入了一定流量的氧气；
(2 )在步骤(1 )获得的单层膜玻璃板上，用真空磁控溅射方法镀制70nm 厚的铬氮化物遮光膜层2，形成双层膜玻璃板。
(3 )在步骤(2 )获得的双层膜玻璃板上，用真空磁控溅射方法镀制30nm 厚的铬氮氧化物，最终形成具有阻挡层、遮光膜层和减反射膜层三层结构的本 发明产品。
由于钠离子的析出与温度相关，即玻璃温度越高，钠离子析出越多、扩散 越快。因此可以通过给钠钙玻璃加温，来模拟长时间存放效果。实验时将上述 已镀好膜的样品玻璃，放入洁净烘箱，升温至20(TC以下，并保温2小时后自然 冷却至室温。然后将上述样品投入到以下刻蚀液中浸泡15s (700g硝酸铈铵 +150ml， 989&冰醋酸+3500m纯水)，再将经过刻蚀后的样品逐一在显微镜下，通 过500倍镜头观察针孔情况。
针孔观察结果为 一片约150个，另两片小于300个。图2a所示为约有150 个针孔的样品照片。
分析认为，10nm厚的铬氧化物阻挡层已经起到了一定的阻挡效果，但由于 厚度较薄，因此阻挡效果还有待提高。
实施例二
同样规格的钠钙玻璃3片，仍采用真空磁控溅射工艺，但在镀制过程中的 氧气通入量比实施例一高一倍，其它样品制作参数(如阻挡层仍为lOnm)制作 工艺和样品处理同第一实施例。
针孔观察结果为 一片约80个、 一片约50个、 一片30个。本实施例说明，虽然阻挡层厚度未改变，但由于氧气通入量比实施例一高， 阻挡层氧化程度也相应提高，阻挡效果也得到了一定的改善。 实施例三
同样规格的钠钙玻璃3片，先采用高频磁控溅射工艺镀制15nm厚的Si02 阻挡层，然后以同样的工艺条件制备铬掩模层即遮光膜层和减反射膜层，两层 膜的参数及样品处理和观察方法同第一实施例。
针孔观察结果为 一片12个、 一片5个、 一片3个。
本实施例说明，15nm厚的Si02阻挡层，已经具有很好的阻挡效果。
实施例四
同样规格的钠钙玻璃3片，仍采用高频磁控溅射工艺镀制30nm厚的Si02 阻挡层，然后以同样的工艺条件制备铬掩模层，两层膜的参数及样品处理和观 察方法同第一实施例。
针孔观察结果为 一片1个、另两片为0个。图2b所示为没有针孔的样品 照片。
本实施例说明，30nm厚的Si02阻挡层，具有更好的阻挡效果，完全阻挡住 了钠离子向遮光膜层的扩散。分析认为其中一片的一个针孔，可能是由于镀膜 颗粒导致膜层脱落而引起。
实施例五
与第四实施例完全相同条件制备的样品3片，存放8个月后，不经过加温 过程，直接观察针孔情况。
针孔观察结果为 一片3个、 一片1个、 一片为0个。
本实施例说明，具有30nm厚Si02阻挡层的铬掩模板，至少可以存放8个月， 而不产生"凹陷"缺陷。
实施例六
与第四实施例完全相同条件制备的样品3片，存放8个月后，经过同第一
实施例同样的加温过程后，再进行针孔观察。
针孔观察结果为 一片12个、 一片9个、 一片为5个。
本实施例说明，采用30nm厚的Si02阻挡层的铬掩模板，存放8个月后，阻
挡层仍具有很好的阻挡效果，铬掩模板还可以存放更长时间。发明人还作了大量的实验，实验证明，阻挡层采用的铬氧化物如果为CrO、 Cr02、 0203组成的混合物，那么阻挡层的厚度在5nm—30nm之间效果较好。阻挡 层采用的铬氧化物如果为0203，阻挡层的厚度则在5nm—2 0nm之间较好。阻挡 层若采用的硅氧化物，而硅氧化物为SiO和Si02组成的混合物时，阻挡层的厚 度为l Onm—6 Onm较好；若采用的硅氧化物为Si02，则阻挡层的厚度为1 5 nm—5 Onm较好。总之阻挡层厚度在5nm 100nm之间都有效果。实验还证明在 阻挡层镀制时通入更多的氧气，以提高铬氧化物或硅氧化物的氧化程度，这样 会使阻挡层有更好的阻挡效果。
权利要求
1、一种以钠钙玻璃为衬底的光掩模，包括钠钙玻璃基片、铬氮化物遮光膜层、铬氮氧化物减反射膜层，其特征在于还包括铬氧化物或硅氧化物阻挡层，所述阻挡层、遮光膜层、减反射膜层依次镀在所述钠钙玻璃基片上。
2、 根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于所述阻挡层厚度为5nnTl00nm。
3、 根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻挡层采用的铬氧 化物为CrO、 Cr02、 CrA组成的混合物，并且阻挡层的厚度为5nm—30nm。
4、 根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻挡层采用的辂氧 化物为Cr203，并且阻挡层的厚度为5nm— 2 Onm。。
5、 根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻挡层采用的硅氧 化物为SiO和Si02组成的混合物，并且阻挡层的厚度为l Onm—6 0 nm。
6、 根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于所述阻挡层采用的硅氧 化物为Si02,并且阻挡层的厚度为l 5nm—5 0 nm。
7、 一种权利要求1所述光掩膜的制造方法，包括如下步骤(1) 用真空磁控溅射方法将铬氧化物或硅氧化物镀在钠钙玻璃基片上形成 带阻挡层的单层膜玻璃板；(2) 用真空磁控溅射方法将铬氮化物镀在步骤(1 )获得的单层膜玻璃板 上形成带阻挡层和遮光膜层的双层膜玻璃板；(3) 用真空磁控溅射方法将铬氮氧化物镀在步骤(2)获得的双层膜玻璃 板上。
8、 根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于所述步骤(1 )用真空磁 控溅射方法将铬氧化物或硅氧化物镀在钠钙玻璃基片上的过程中通入氧气或二 氧化碳气或氧气与二氧化碳气的混合气。
全文摘要
本发明公开了一种以钠钙玻璃为衬底的光掩模及制造方法，该光掩模包括钠钙玻璃基片、铬氮化物遮光膜层、铬氮氧化物减反射膜层，还包括铬氧化物或硅氧化物阻挡层，所述阻挡层、遮光膜层、减反射膜层用真空磁控溅射方法依次镀在所述钠钙玻璃基片上。本发明显著减少了制版过程中，因钠离子导致的刻蚀图形线条边缘产生的“凹陷”缺陷，从而大幅度延长了铬掩模板在加工成光刻掩模版前的存放期限，有效改善了铬掩模板的品质。
文档编号G03F1/46GK101424873SQ200810143899
公开日2009年5月6日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者A·哈吉, 易赛强, 伟 李, 李弋舟, 敏 魏 申请人:湖南普照信息材料有限公司