[发明专利]新三层膜结构的光掩膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新三层膜结构的光掩膜及其制备方法。

背景技术

光掩膜坯料采用的掩膜结构一般是在玻璃基片表面，通过真空热蒸发或磁控溅射方式，形成铬膜层，随后给掩膜层涂上光刻胶形成完整的铬掩膜坯料。该掩膜坯料再通过曝光、显影、刻蚀等完整的光刻工艺过程加工成制造芯片所需的掩膜基版。

铬掩膜坯料，由于钠钙玻璃中的钠离子及钙离子会逐渐向表面迁移，并不可避免扩散到铬掩膜的底层即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，形成铬钠氧化物结构。

由于光刻工艺中使用的刻蚀液对上述铬钠氧化物存在择优刻蚀现象，且其刻蚀速率远大于对铬掩膜层的刻蚀速率，从而使刻蚀后的掩膜层线条边缘出现大量微小的缺口，如果该针孔正好落在掩膜层线条的边缘，就产生了所谓的“凹陷”缺陷。

为解决“凹陷”问题，传统两层膜系是通过真空热蒸发或反应磁控溅射的方式制备的，其两层膜为底层的亮铬层(CrN_x)和顶层的氧化层(CrO_x)。但它的局限性在于：膜层无法对玻璃成分中的钠离子的析出进行阻挡，造成析出的钠离子会与底层的亮铬层产生置换反应，生成一种很容易被腐蚀的物质，造成对产品显影刻蚀后产品线条边缘出现小缺口，影响产品品质，同时钠离子的析出主要是随着时间的加长而加剧，产品存放期无法保障。

现有技术公开了一种三层膜结构，在钠钙玻璃基片上依次镀上铬氧化物或硅氧化物阻挡层、铬氮化物遮光膜层及铬氮氧化物减反射膜层。但它的局限性在于：此不含碳的三层膜结构无法确保蚀刻时间及良好的刻蚀速率；在相应的制备方法上，需要两种不同的靶材。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新三层膜结构的光掩膜及其制备方法，不仅解决因钠离子扩散造成的“凹陷”问题，有效延长了铬掩膜坯料在制作成掩膜基版前的存放时间，而且相对现有技术的三层膜结构，本新三层膜结构的光掩膜能够确保蚀刻时间及良好的刻蚀速率；而在相应的制备方法上，只需提供一种靶材。

新三层膜结构的光掩膜，包括玻璃基片、阻挡层、遮光膜层及减反射膜层，所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层依次镀在所述玻璃基片上，所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层三层膜中至少有一层含有碳成分。

优选地，

所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层分别为铬氧化物阻挡层、铬碳氮化物遮光膜层与铬碳氮氧化物减反射膜层。

所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层分别为铬碳氮氧化物阻挡层、铬氮化物遮光膜层与铬碳氮氧化物减反射膜层。

所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层分别为铬碳氮氧化物阻挡层、铬碳氮化物遮光膜层与铬氮氧化物减反射膜层。

本发明最优选的是，

所述阻挡层、遮光膜层及减反射膜层分别为铬碳氮氧化物阻挡层、铬碳氮化物遮光膜层、铬碳氮氧化物减反射膜层。

当然其中不论是优选还是最优选的三层膜，所述玻璃基片可以为钠钙玻璃基片、石英玻璃基片、硼硅玻璃基片或白冕玻璃基片。

本发明最优选的三层膜膜层，进一步地，

所述铬碳氮氧化物阻挡层的厚度为所述铬碳氮化物遮光膜层的厚度为最佳为所述铬碳氮氧化物减反射膜层的厚度为最佳为

所述光掩膜具有如下光学参数：背面反射率BF％大于30％，光密度0D在450nm处为2.8-3.3，底部波长420-460nm，正面最低点反射率R％为9％-13％。

本发明提供最优选的三层膜结构的光掩膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供一个或多个Cr靶材，用真空磁控溅射方法将铬碳氮氧化物阻挡膜层镀在玻璃基片上形成带阻挡层的单层膜玻璃板，玻璃衬底温度为80-200℃，采用的制程气体为Ar，N₂，CO₂，O₂；

(2)用真空磁控溅射方法将铬碳氮化物遮光膜层镀在步骤(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，采用的制程气体为Ar、CH₄、N₂；

(3)用真空磁控溅射方法将铬碳氮氧化物减反射膜层镀在步骤(2)获得的双层膜玻璃板上，采用的制程气体为Ar，N₂，CO₂，O₂。

其他的含有碳成分的膜层的制备方法可以参照此工艺进行，三层膜中不含碳成分的膜层，其制程气体相应地减少含有碳成分气体或者参照现有技术进行。

本发明的优点是：