高硬度低摩擦系数的保护镀膜的制作方法

1.本发明是关于光电及半导体例如ic制造、液晶显示面板、发光二极管、微机电、太阳能板、电子纸等产业需要保持高洁净度之制程，特别是黄光制程之技术领域，尤指应用于各式任一种光电及半导体产业黄光曝光制程的光罩传送盒的一种高硬度低摩擦系数保护镀膜及该保护镀膜于提升黄光曝光制程之良率的用途。


背景技术：

2.光电及半导体产业的微影制程利用光罩投影于光阻上进行曝光显影，被光线照射到的区域会产生化学反应并改变键结，这些受光照射之光阻能被去除或者保留而达到电路图案化的效果，之后借着蚀刻制程来将电路微缩成非常小的图案。
3.为了降低成本，各大半导体代工及光电厂皆致力提升组件密集度。组件密集度取决于mosfet(金氧半导体场效晶体管)汲极(drain)&源极(source)间之间距(简称线宽)，随着线宽微缩即可增加组件之密集度。然而线宽之微缩意味着光罩上图案之线宽势必随之微缩，因此在光罩本体的洁净度便越来越重要，光罩上的任何一点污染物，都会使图案转移产生误差，甚至造成光阻去除不佳进而影响后续制程导致重工甚至晶圆报废(scrap)。
4.为了提升黄光曝光制程之良率，习知技术通常会在光罩传送盒100表面覆上一层金属镀膜阻绝层(请参阅图1，图1所绘示为习知的一种光罩传送盒100的立体分解图)，使其洁净度免于受到空气微尘污染。但在光罩线宽设计逐渐缩小，且线与线之间的距离逐渐缩短之下，任何颗粒的产生都可能造成曝光的误差。传统光罩传送盒为金属所制，于硬度及耐摩耗性上表现较差，且金属易与空气产生反应形成原生氧化层，这层氧化层因结构松散而容易受外力碰撞而脱落，进而形成颗粒造成光罩污染。
5.由上述说明可知，如何在光罩传送盒上设计出更高规格的之高硬度低摩擦系数保护镀膜于是成为业界之主要课题。实际上。如能增加基材表面之抗摩耗性及降低摩擦系数，应可进一步减少微尘之产生量与吸附量。另外此类保护性镀膜通常具有较高之片电阻值，藉由厚度与结构之调整可将电阻控制于静电消散区，可进一步减少微尘附着辆。有鉴于此，本案之发明人是极力加以研究发明，而研发完成本发明之一种高硬度低摩擦系数保护镀膜于光罩传送盒以确保黄光曝光制程之良率之用途。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于任一种光电及半导体产业黄光曝光制程的光罩传送盒上提供一种高硬度低摩擦系数保护镀膜，其具有良好抗刮以及低摩擦系数，是以能够被应用在任一种黄光曝光制程之中，例如：深紫外(duv)曝光制程、极紫外(euv)、沉浸式曝光制程、多重曝光制程，用于提升上述任一种黄光曝光制程之良率。
7.为了达成上述本发明之主要目的，本案发明人是提供所述高硬度低摩擦系数保护镀膜之一实施例，其用以镀覆于一基材之上，且包括：
8.一缓冲层，形成于该基材10之上，且由铬(cr)、钛(ti)、铝(al)、铜(cu)、镍(ni)、钴
(co)或上述任意金属以任意比例混和之合金所制成；
9.一覆层，形成于该缓冲层之上；此覆层层数至少为一且由金属氧化物(mxoy)、金属氮化物(mxny)、金属碳化物(mxcy)及类钻膜(dlc)任一材料所构成，其中m为金属元素，且其可为下列任一者:镍(ni)、铜(cu)、铼(re)、钨(w)、钴(co)、铁(fe)、钼(mo)、锡(sn)、铝(al)、锆(zr)或上述两种以上之金属之组合。
10.本发明又包含一接口层，形成于该基材与该缓冲层间，且由mxny所制成；其中，m为金属元素，且其可为下列任一者：镍(ni)、铜(cu)、铼(re)、钨(w)、钴(co)、铁(fe)、钼(mo)、锡(sn)、或上述任意两种以上之金属元之组合；
11.其中，n为非金属元素，且其可为下列任一者：磷(p)或硼(b)；
12.其中，x和y皆为原子百分比，x介于80at％至95at％之间，且y为5at％至20at％之间。
13.于前述本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜的实施例中，该基材可为下列任一制程所使用之光罩保护盒之一表面：深紫外(duv)曝光制程、极紫外(euv)、沉浸式曝光制程、多重曝光制程。
14.于前述本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜的实施例中，该基材之制造材料可为下列任一者或其组合：金属，如铝、铝合金、不锈钢等；非金属，如玻璃、石英、高分子材料等。
15.于前述本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜的实施例中，该覆层总堆栈数至少为一。
16.于前述本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜的实施例中，该覆层总厚度为500nm至3um之间。
17.于前述本发明之高硬度低摩擦力保护镀膜的实施例中，该覆层硬度(h1)至少大于560hv。
18.于前述本发明之高硬度低摩擦力保护镀膜的实施例中该覆层含多个子层，且在这些子层中其硬度是从上到下递减。也就是说，在覆层中，上一层子层的硬度大于下一层子层之硬度。
附图说明
19.图1为已知的一种光罩传送盒的立体分解图。
20.图2为本发明的一种高硬度低摩擦系数的保护镀膜的侧剖视图。
具体实施方式
21.为了能够更清楚地描述本发明所提出之一种高硬度低摩擦系数的保护镀膜，以下将配合图式，详尽说明本发明之较佳实施例。
22.图2显示本发明之一种高硬度低摩擦系数保护镀膜的侧剖视图。先行说明的是，本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜1主要用于镀覆(coating)在一基材10之上，其中该基材10可为光罩传送盒。易于理解的，将本发明之高硬度低摩擦系数的保护镀膜1镀覆在所述光罩传送盒之后，具有本发明之高硬度低摩擦系数的保护镀膜1的黄光制程设备之效能便能够大幅提升。镀覆有高硬度低摩擦系数的保护镀膜之光罩传送盒，其材质通常为铝、铝合金、或不锈钢。
23.请继续参阅图2，本发明之高硬度低摩擦系数的保护镀膜1包括：一接口层11形成于该基材10之上、至少一缓冲层(adhesion layer)12形成于该接口层11之上，该覆层13可以单层或者多层覆盖方式生长于缓冲层12之上；该缓冲层12主要是用以提升该覆层13与该接口层11之间的附着力，须了解的是，图2虽然显示接口层11，但在其他条件下本发明亦可舍去接口层11，并不影响本发明之功效与精神。通常，接口层11由下列金属:镍(ni)、铜(cu)、铼(re)、钨(w)、钴(co)、铁(fe)、钼(mo)、锡(sn)、或上述任意两种以上之金属元之组合；该缓冲层12之材质可以是铬(cr)、钛(ti)、铝(al)、铜(cu)、镍(ni)、钴(co)或上述任意金属之合金所制成，其厚度介于10nm至100nm之间；如图2所示，该覆层13是形成于该接口层12之上，该覆层13为三氧化二铝(al2o3)、二氧化锆(zro2)、类钻膜(dlc)、氮化钛(tin)、氮化铬(crn)、氮化钛铝(tialn)、碳化钨(wc)等金属氧化物、金属氮化物及金属碳化物等，但不限于此。且该覆层13可包含不只单一膜层结构，可为多层结构。依据本发明之设计，该覆层13总合为一层表之(如图2所示)。并且，于本发明中，该覆层13乃利用电子枪蒸镀(eb-pvd)制备，另外亦可藉由溅镀法、热蒸镀法、阴极电弧沉积、化学气象沉积、电化学沉积、旋转涂布法、溶胶凝胶法及水热法进行镀膜，另外藉由后续制程如:退火、氧电浆氧化等上述未提及之制备方法亦在此发明专利的保护范围。
24.为进一步降低该覆层13之摩擦系数，可于该覆层13之上表面进行抛光处理，使其表面粗造镀小于500nm；较佳之情况为小于100nm，该表面抛光处理包括机械研磨抛光、电解抛光、电浆抛光等，使其具有小于0.07的摩擦系数。
25.在本发明的其中一实施例，该覆层的厚度介于500nm至3μm，至少可承受6gpa之压力且具有100nm以下之表面粗糙度，且该覆层具有至少600hv之硬度。
26.依据本发明之设计，该接口层11由mxny所制成，其中m为一金属元素，且其可为下列任一者：镍(ni)、铜(cu)、铼(re)、钨(w)、钴(co)、铁(fe)、钼(mo)、锡(sn)、或上述任意两种以上之金属元素之组合。另一方面，n为一非金属元素，且其可为下列至少一者：磷(p)或硼(b)。举例而言，该接口层11的材料可以是ni-p、ni-b、ni-cu-p、ni-re-p、ni-w-p、co-p、co-b、fe-sn-b、fe-w-b、fe-mo-b、fe-mo-w-b、或ni-sn-cu-p。特别说明的是，x和y皆为原子百分比，x介于80at％至95at％之间，且y介于5at％至20at％之间。
27.为了进一步地增加、调整本发明之高硬度低摩擦系数保护镀膜1的机械性质，在可实现的实施例中，是允许该接口层11更包括至少一添加元素；其中，该添加元素可为下列任一者：锑(sb)、锌(sn)、镉(cd)、或铁(fe)。然而，必须注意的是，该添加元素之原子百分比必须小于4％。
28.依据本发明所设计的高硬度低摩擦系数的保护镀膜至少能承受于室温以金刚石探头(radius:0.25mm)施加0.4n之力。
29.必须加以强调的是，上述之详细说明是针对本发明可行实施例之具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。
30.上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。