CN113488378A - 一种光掩模坯料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光掩模胚料，包括：基底；设置在所述基底上的相移层；设置在所述相移层上的遮光膜层；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；设置在所述遮光膜层上的低反射膜层；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素。与现有技术相比，本发明通过在遮光膜层及低反射膜层中引入铬碳化合物，可更好地稳定刻蚀均匀性从而得到更好地刻蚀剖面，同时还可在降低薄膜厚度的同时保持其光密度，提高曝光效果；并且薄膜均匀，方阻较小，可有效防止出现静电击穿和静电累积现象。进一步，本发明通过溅射沉积工艺连续堆叠相移膜、遮光膜与低反射膜，使薄膜降低厚度的同时保持光密度不变。
Description
技术领域
本发明属于光掩模技术领域，尤其涉及一种光掩模胚料及其制备方法。
背景技术
光掩模基板作为电子原材料广泛的应用于等离子显示板(PDP)、触摸屏(TP)、平板显示器(FPD)装置及半导体集成电路(IC)器件的光刻过程中，其作用是由光掩膜基板光刻得到光掩膜版实现转印制程图案。成型后的掩模基板的薄膜被光刻图案化的过程就是光掩模，过程涉及胶层处理、曝光、显影、蚀刻、去铬、去胶等。
刻蚀技术是电子信息领域实现薄膜的微图形化的关键技术之一。为了提高芯片的集成度，要求薄膜的图形线宽在微米或亚微米量级。目前多采用高密度等离子刻蚀方法，刻蚀后能够形成很好的刻蚀剖面，且具有较高的刻蚀速度，形成良好的图形精度(CD精度)。同时，对于光掩模和光掩模坯料，在光掩模上形成的掩模图案的小型化要求减小光掩模坯料上的抗蚀剂薄膜的厚度，并用干法刻蚀工艺代替传统的湿法刻蚀工艺。
但在刻蚀技术中，容易出现一种与刻蚀深宽比相关的负载效应，主要表现在同一衬底上不同尺寸的图形刻蚀深度不同，宽的图形刻蚀深，窄的图形刻蚀浅。并且在刻蚀过程中，理想的刻蚀状态为只进行纵向刻蚀，但实际刻蚀过程中，会出现横向刻蚀和各向刻蚀，以横向刻蚀为例在同一种薄膜中，特定的刻蚀剂对薄膜的刻蚀速率基本保持一致，在进行纵向刻蚀的同时，不可避免的会在横向出现侧刻蚀现象(参见图1，其中1为光刻胶层，2为薄膜层)，侧刻蚀的现象导致不能形成良好的刻蚀剖面和良好的图形精度。因此通常意义上需要降低横向刻蚀速率，最常用的方法为降低薄膜厚度。
现有薄膜的生产工艺基本为使用铬靶，以氧气作为反应气氛、以氮气或氩气用做起辉气体采用磁控溅射的方法堆叠氮化铬和氧化铬的膜层，从而得到一个厚度在100nm左右的氮氧化铬膜层，该薄膜的光密度(435nm)(OD，代表薄膜的遮光能力)参数在3.1～3.3范围内。使用该方法得到的薄膜，其厚度与光密度基本呈现正比关系，薄膜厚度增加，光密度增加。相反地，薄膜厚度降低，光密度呈现下降。减小薄膜的厚度会导致不足的遮光效果(曝光过程中)，并且使用所得光掩模的图案转印导致不良的转印图案。因此薄膜必须具有一定的光学密度(OD)才能提供足够的遮光效果。
同样的，为了提高抗蚀剂图案的分辨率以满足图案小型化的需求，已经使用了具有高分辨率的化学放大抗蚀剂。在50keV以上的电子束加速电压下进行在化学放大的抗蚀剂上的电子束绘制，需要薄膜具有较好的导电性，从而可靠地防止静电累积。但薄膜厚度下降，薄膜测量得到的方阻会出现上升，导致薄膜容易出现静电击穿和静电积累现象。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种光掩模胚料及其制备方法，该光掩模胚料可在降低厚度的同时保证遮光效果，还具有良好的抗刻蚀特性。
本发明提供了一种光掩模胚料，包括：
基底；
设置在所述基底上的相移层；
设置在所述相移层上的遮光膜层；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；
设置在所述遮光膜层上的低反射膜层；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素。
优选的，所述遮光膜层中铬元素、氧元素与碳元素的摩尔比为(50～70)：(25～45)：(1～5)。
优选的，所述低反射膜层中铬元素、碳元素、氮元素与氧元素的摩尔比(35～45)：(2～10)：(15～20)：(30～50)。
优选的，所述遮光膜层的厚度为遮光膜层与低反射膜层总厚度的75～85％；所述遮光膜层与低反射膜层的总厚度为70～76nm。
优选的，所述光掩模胚料的正面反射率为16％～20％。
优选的，所述光掩模胚料的435nm处光密度值为2.9～3.3；所述光掩模胚料中遮光膜层与低反射膜层的方块电阻为16～20Ω。
本发明还提供了一种光掩模胚料的制备方法，包括：
S1)在基底上形成相移层，得到复合相移层的基底；
S2)在所述复合相移层的基底上采用铬靶、以氩气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在相移层表面形成遮光膜层，得到复合遮光膜层的基底；
S3)在所述复合遮光膜层的基底采用铬靶、以氮气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在遮光膜层表面形成低反射层，得到光掩模胚料。
优选的，所述基底为玻璃基底；所述基底先进行预处理，然后在其表面形成相移层；所述预处理的具体过程为：对基底在加有硫酸盐的浓硫酸中清洗浸泡；浸泡温度为80℃～120℃；浸泡时间为10～30min。
优选的，所述步骤S2)中氩气与二氧化碳的体积比为(50～250)：(1～5)；
所述步骤S3)中氮气与二氧化碳的体积比为(100～200)：(10～30)。
优选的，所述步骤S2)中磁控溅射时的镀膜真空度为1×10-3～1×10-2Pa；优选通过使用VAT阀门按PID控制的方式进行阀门开度控制镀膜真空度；
所述步骤S3)中磁控溅射的溅射气压为0.3～0.5Pa。
本发明提供了一种光掩模胚料，包括：基底；设置在所述基底上的相移层；设置在所述相移层上的遮光膜层；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；设置在所述遮光膜层上的低反射膜层；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素。与现有技术相比，本发明通过在遮光膜层及低反射膜层中引入铬碳化合物，可更好地稳定刻蚀均匀性从而得到更好地刻蚀剖面，同时还可在降低薄膜厚度的同时保持其光密度，提高曝光效果；并且薄膜均匀，方阻较小，可有效防止出现静电击穿和静电累积现象。
进一步，本发明通过溅射沉积工艺连续堆叠相移膜、遮光膜与低反射膜，使薄膜降低厚度的同时保持光密度不变。
进一步，本发明通过使用VAT阀门按PID控制的方式进行阀门开度控制，控制镀膜腔室真空度在1×10-3到1×10-2Pa之间完成镀膜，可以得到更好的OD值。
试验表明，本发明制备得到的光掩模胚料膜层厚度相比正常薄膜降低30％，正面反射率相比正常反射薄膜高8％，主要是结合后续的电子束光刻胶层的曝光测试，在18％的曝光曲线时，可有效地提高曝光效果，从而得到更好的刻蚀剖面。
附图说明
图1为刻蚀过程的结构示意图；
图2为本发明实施例1中得到的刻蚀剖面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光掩模胚料，包括：基底；设置在所述基底上的相移层；设置在所述相移层上的遮光膜层；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；设置在所述遮光膜层上的低反射膜层；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素。
本发明提供的光掩模胚料优选以透明玻璃为基底。
所述基底上设置有相移层；所述相移层的相移角优选为179～181度；在本发明的实施例中，所述相移层的相移角具体为180.9度；所述相移层优选为氮钼化硅薄膜、硅氧化物薄膜、硅氮化物薄膜或硅氮氧化物薄膜。
所述相移层上设置有遮光膜层，该层薄膜主要起到遮光作用；所述遮光膜层的厚度为遮光膜层与低反射膜层总厚度的75％～85％，更优选为78％～82％，再优选为80％；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；所述铬元素、氧元素与碳元素的摩尔比优选为(50～70)：(25～45)：(1～5)，更优选为(55～70)：(25～40)：(1～5)，再优选为(60～70)：(25～35)：(2～5)，再优选为(65～70)：(25～30)：(3～5)，最优选为(65～70)：(27～30)：(3～5)；在本发明提供的实施例中，所述铬元素、氧元素与碳元素的摩尔比具体为70：27：3或65：30：5。
所述遮光膜层上设置有低反射膜层；所述遮光膜层与低反射膜层的总厚度优选为70～76nm，更优选为71～75nm，再优选为72～74nm，最优选为73nm；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素；所述铬元素、碳元素、氮元素与氧元素的摩尔比优选为(35～45)：(2～10)：(15～20)：(30～50)，更优选为(35～45)：(2～8)：(15～20)：(35～50)，再优选为(35～45)：(2～5)：(15～20)：(35～48)；在本发明提供的实施例中，所述铬元素、碳元素、氮元素与氧元素的摩尔比具体为35：2：15：48或40：5：20：35。
在本发明中，所述相移层、遮光膜层与低反射膜层均优选通过溅射沉积工艺沉积得到，可使薄膜在降低厚度的同时保持光密度不变。
本发明提供的光掩模胚料中遮光膜层与低反射膜层的方块电阻优选为16～20Ω。
本发明提供的光掩模胚料经电子束光刻胶层的曝光、显影与刻蚀后得到的刻蚀剖面优选呈现倒梯形；所述倒梯形斜边与底边的夹角优选在90度～95度之间。
本发明通过在遮光膜层及低反射膜层中引入铬碳化合物，可更好地稳定刻蚀均匀性从而得到更好地刻蚀剖面，同时还可在降低薄膜厚度的同时保持其光密度，提高曝光效果；并且薄膜均匀，方阻较小，可有效防止出现静电击穿和静电累积现象。
本发明还提供了一种上述光掩模胚料的制备方法，包括：S1)在基底上形成相移层，得到复合相移层的基底；S2)在所述复合相移层的基底上采用铬靶、以氩气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在相移层表面形成遮光膜层，得到复合遮光膜层的基底；S3)在所述复合遮光膜层的基底采用铬靶、以氮气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在遮光膜层表面形成低反射层，得到光掩模胚料。
其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
在本发明中，优选先对基底进行预处理，以去除表面颗粒及脏污；所述预处理的方法优选为：将基底在加有硫酸盐的浓硫酸中进行浸泡清洗。所述基底优选为透明玻璃基底；所述浓硫酸的浓度优选为96％～98％；所述硫酸盐优选为硫酸铵；所述硫酸盐与浓硫酸的质量比优选为1：(15～25)，更优选为1：(18～22)，再优选为1：20；所述浸泡清洗的温度优选为80℃～120℃，更优选为90℃～110℃，再优选为95℃～100℃，最优选为98℃；所述浸泡清洗的时间优选为10～30min，更优选为10～25min；浸泡清洗后优选进行冲水处理后进行超声清洗；所述超声清洗优选为兆级超声清洗；所述超声清洗优选加入中性洗涤剂或碱性洗涤剂；所述超声清洗的时间优选为10～40min，更优选为10～30min。
在基底上形成相移层，得到复合相移层的基底；在本发明中优选先将基底加热，然后在基底上形成相移层；所述基底加热的温度优选为70℃～120℃，更优选为80℃～120℃，再优选为80℃～110℃；采用中频磁控溅射或直流磁控溅射的方法形成相移层；所述中频磁控溅射时优选以钼硅或硅为靶材；采用的制程气体优选为氩气与氧气、氩气与氮气、也可使用氩气、氮气与氧气；在本发明提供的实施例中，所述制程气体具体为氩气与氧气；所述氩气与氧气或氮气的体积比优选为1：(1～2.5)，更优选为1：(1～2)；溅射气压优选为0.1～0.3Pa，更优选为0.1～0.2Pa；所述磁控溅射的时间优选为5～20min，更优选为5～15min，再优选为5～10min。
在所述复合相移层的基底上采用铬靶、以氩气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在相移层表面形成遮光膜层，得到复合遮光膜层的基底；所述磁控溅射优选为直流磁控溅射；采用氩气与二氧化碳作为制程气体，其一的目的是可以得到更好的薄膜厚度均匀性和抗刻蚀时间均匀性，其二是可以减少薄膜厚度降低导致的刻蚀性能不稳定的现象；再者不使用氮气，消除了铬氮化物的影响，增加铬的成分比例，保证厚度降低的同时保持遮光性能；所述氩气与二氧化碳的体积比优选为(50～250)：(1～5)，更优选为(50～250)：(2～5)，再优选为(50～240)：(3～5)，最优选为(50～240)：(3.2～5)；在本发明提供的实施例中，所述氩气与二氧化碳的体积比具体为150：2或10：1；所述磁控溅射的时间优选为5～20min，更优选为8～20min，再优选为8～15min；磁控溅射时的镀膜真空度优选为1×10-3～1×10- 2Pa，更优选为1×10-3～8×10-3Pa，再优选为1×10-3～7×10-3Pa，最优选为1×10-3～6×10-3Pa；在本发明中优选使用VAT阀门按PID控制的方式进行阀门开度控制镀膜真空度，使整个镀膜磁控溅射过程在高真空下完成，高真空下溅射镀膜得到的薄膜更加致密，使相同的薄膜厚度可以得到更高的OD，实现更好的遮光效果。
在所述复合遮光膜层的基底采用铬靶、以氮气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在遮光膜层表面形成低反射层，得到光掩模胚料；所述磁控溅射优选为直流磁控溅射；所述氮气与二氧化碳的体积比优选为(100～200)：(10～30)，更优选为(150～200)：(10～20)，再优选为(150～200)：(10～15)，最优选为(150～200)：10；所述磁控溅射的时间优选为5～20min，更优选为5～15min，再优选为5～10min；磁控溅射的溅射气压优选为0.1～0.5Pa，更优选为0.1～0.45Pa，再优选为0.1～0.4Pa，最优选为0.1～0.35Pa。
使用本发明得到的光掩模坯料，可在其表面旋涂光刻胶层，进而经曝光、显影与刻蚀得到刻蚀剖面。其中，所述光刻胶为本领域技术人员熟知的光刻胶即可，并无特殊的限制，在本领域中，不同的CD精度，即刻蚀后图形的线条精度不一致，对应使用的光刻胶会有区别，比如，普通精度的线条，使用一般的正性光刻胶即可，精度要求达到18纳米或以下时，优先选用电子束光刻胶。但无论是普通光刻胶还是电子束光刻胶，均为本领域内的技术人员所熟知。但普通的正性光刻胶与电子束光刻胶的曝光，显影，刻蚀工艺不一致，此处描述的是优选使用电子束光刻胶的情况；所述曝光优选为电子束曝光；曝光的加速电压优选为60～100KV，更优选为70～90KV，再优选为80KV；所述曝光的剂量优选为100～300μC/cm2，更优选为200μC/cm2；所述显影与刻蚀优选通过是化学反应进行，采用酸碱中和类方法；在本发明提供的实施例中，所述显影具体采用异丙醇与水显影，显影时间100s或乙酸正戊酯显影60s，使用IPA定影30s；所述刻蚀优选具体为硝酸铈铵：冰醇酸：去离子水的比例为200g:35ml:1000ml，刻蚀60～100s。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种光掩模胚料及其制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
1.1对玻璃基底进行浓硫酸(浓度98％)加硫酸铵清洗浸泡，浸泡温度为98℃，浸泡时间为25min。浓硫酸和硫酸铵的重量比为20:1。浸泡完成后，对玻璃基底进行冲水处理。
1.2采用超声波清洗机设备，对玻璃基底采用兆级超声和中性洗剂超声洗剂清洗，清洗时间为30min，去除玻璃表面的颗粒及脏污。
1.3在磁控溅射镀膜机中，将玻璃基底加热到110℃。
1.4提供一块硅靶，用中频磁控溅射方法将硅氧化物薄膜镀在玻璃基片上形成PSM相移层。采用的制程气体为Ar与O2，溅射气压0.20Pa；其体积比比例按照Ar：O2＝1:2的比例执行，磁控溅射的时间为10min。
1.5提供一块铬靶制备遮光膜层，用直流磁控溅射方法将遮光膜层镀在PSM相移层表面。采用的制程气体为Ar与CO2，溅射本体真空度为6×10-3Pa；其体积比比例按照Ar：CO2＝150:2的比例执行，溅射时间8min；得到的薄膜中C：Ar：O的摩尔比例为3：70：27。
1.6提供一块铬靶制备低反射膜层，用直流磁控溅射方法将低反射膜层镀在遮光薄膜上。采用的制程气体为N2与CO2，溅射气压0.35Pa；其体积比比例按照N2：CO2＝20:1的比例执行，溅射时间5min；得到的薄膜中Ar：C：N：O的比例为35：2：15：48，得到光掩模胚料。
对实施例1中得到的光掩模胚料进行检测，得到其遮光膜层与低反射膜层总厚度为73nm，正面反射率18％(采用紫外可见光分光光度计仪器测量，可得到一个全波段，从330nm至1000nm的横轴波长与纵轴反射率的曲线，取最低点反射率为该数值，一般描述的均是最低点反射率)，光密度OD为3.0(435nm)。整个膜层具有较好的刻蚀特性，膜层厚度变薄，光密度保持不变。
将实施例1中得到的光掩模胚料通过光学检测设备和膜厚测试仪。测量得到的两层膜均匀性(对一片127mm*127mm的方形玻璃，采用单片9点测量法获得测量数据)如表1所示。
表1均匀性测试
采用方块电阻测量仪器对实施例1中得到的光掩模胚料进行测量，测量得到两层膜的方块电阻为16欧。
使用涂胶机，采用旋转涂胶的方式在实施例1中得到的光掩模胚料表面得到一层厚度在250nm的FEP171电子束光刻胶层，150℃，前烘1min。经过曝光(电子束曝光，加速电压80KV，曝光剂量为200μC/cm2；)、显影(乙酸正戊酯显影60s，使用IPA定影30s，使用纯水漂洗30s)、刻蚀(硝酸铈铵：冰醇酸：去离子水的比例为200g:35ml:1000ml，刻蚀80s，纯水漂洗30s)(整体而言，因为显影和刻蚀是通过湿化学反应进行，采用酸碱中和类方法，化学药剂的品种有一些，此处列举的是可实际得到的某一种应用实例方法)后，最终得到的刻蚀剖面如图2所示。由图2可知，刻蚀剖面呈现倒梯形，倒梯形斜边与底边的夹角为91°，基本不存在横向刻蚀情况。
实施例2
2.1对玻璃基底进行98％浓硫酸清洗浸泡，浸泡温度为110℃，浸泡时间为10min。浸泡完成后，对玻璃基底进行冲水处理。
2.2采用超声波清洗机设备，对玻璃基底采用兆级超声和碱性洗剂超声洗剂清洗，清洗时间为10min，去除玻璃表面的颗粒及脏污。
2.3在磁控溅射镀膜机中，将玻璃基底加热到80℃。
2.4提供一块钼硅靶，用直流磁控溅射方法将氮钼化硅薄膜镀在玻璃基片上形成PSM相移层。采用的制程气体为Ar与N2，溅射气压0.10Pa；其体积比比例按照Ar：N2＝1:1的比例执行，磁控溅射的时间为5min。
2.5提供一块铬靶制备遮光膜层，用直流磁控溅射方法将遮光膜层镀在PSM相移层表面。采用的制程气体为Ar与CO2，溅射本体真空度为1×10-3Pa；其体积比比例按照Ar：CO2＝10:1的比例执行，溅射时间15min；得到的薄膜中C：Ar：O的摩尔比例为5：65：30。
2.6提供一块铬靶制备低反射膜层，用直流磁控溅射方法将低反射膜层镀在遮光薄膜上。采用的制程气体为N2与CO2，溅射气压0.15Pa；其体积比比例按照N2：CO2＝15:1的比例执行，溅射时间10min；得到的薄膜中Ar：C：N：O的比例为40：5：20：35，得到光掩模胚料。
对实施例2中得到的光掩模胚料进行检测，得到其遮光膜层与低反射膜层总厚度为65nm，正面反射率17％(采用紫外可见光分光光度计仪器测量，可得到一个全波段，从330nm至1000nm的横轴波长与纵轴反射率的曲线，取最低点反射率为该数值，一般描述的均是最低点反射率)，光密度OD为3.3(435nm)。整个膜层具有较好的刻蚀特性，膜层厚度变薄，光密度保持不变。
将实施例2中得到的光掩模胚料通过光学检测设备和膜厚测试仪。测量得到的两层膜均匀性(对一片152.4mm*152.4mm的方形玻璃，采用单片9点测量法获得测量数据)如表2所示。
表2均匀性测试
采用方块电阻测量仪器对实施例2中得到的光掩模胚料进行测量，测量得到两层膜的方块电阻为22欧。
使用旋转涂胶机，采用旋转涂胶的方式在实施例2中得到的光掩模胚料表面得到一层厚度在300nm的电子束光刻胶层，120℃，前烘5min。经过曝光、显影、刻蚀后(曝光、显影、刻蚀步骤与实施例1相同)，测量光掩模的横向刻蚀速率为0.02微米/10秒，刻蚀性能良好。
Claims (10)
1.一种光掩模胚料，其特征在于，包括：
基底；
设置在所述基底上的相移层；
设置在所述相移层上的遮光膜层；所述遮光膜层包括铬元素、氧元素与碳元素；
设置在所述遮光膜层上的低反射膜层；所述低反射膜层包括铬元素、碳元素、氮元素与氧元素。
2.根据权利要求1所述的光掩模胚料，其特征在于，所述遮光膜层中铬元素、氧元素与碳元素的摩尔比为(50～70)：(25～45)：(1～5)。
3.根据权利要求1所述的光掩模胚料，其特征在于，所述低反射膜层中铬元素、碳元素、氮元素与氧元素的摩尔比(35～45)：(2～10)：(15～20)：(30～50)。
4.根据权利要求1所述的光掩模胚料，其特征在于，所述遮光膜层的厚度为遮光膜层与低反射膜层总厚度的75～85％；所述遮光膜层与低反射膜层的总厚度为70～76nm。
5.根据权利要求1所述的光掩模胚料，其特征在于，所述光掩模胚料的正面反射率为16％～20％。
6.根据权利要求1所述的光掩模胚料，其特征在于，所述光掩模胚料的435nm处光密度值为2.9～3.3；所述光掩模胚料中遮光膜层与低反射膜层的方块电阻为16～20Ω。
7.一种光掩模胚料的制备方法，其特征在于，包括：
S1)在基底上形成相移层，得到复合相移层的基底；
S2)在所述复合相移层的基底上采用铬靶、以氩气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在相移层表面形成遮光膜层，得到复合遮光膜层的基底；
S3)在所述复合遮光膜层的基底采用铬靶、以氮气与二氧化碳为制程气体利用磁控溅射在遮光膜层表面形成低反射层，得到光掩模胚料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述基底为玻璃基底；所述基底先进行预处理，然后在其表面形成相移层；所述预处理的具体过程为：对基底在加有硫酸盐的浓硫酸中清洗浸泡；浸泡温度为80℃～120℃；浸泡时间为10～30min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2)中氩气与二氧化碳的体积比为(50～250)：(1～5)；
所述步骤S3)中氮气与二氧化碳的体积比为(100～200)：(10～30)。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2)中磁控溅射时的镀膜真空度为1×10-3～1×10-2Pa；优选通过使用VAT阀门按PID控制的方式进行阀门开度控制镀膜真空度；
所述步骤S3)中磁控溅射的溅射气压为0.3～0.5Pa。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002189284A (ja) * | 2000-01-12 | 2002-07-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク並びに位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法 |
| CN106019808A (zh) * | 2015-03-31 | 2016-10-12 | 信越化学工业株式会社 | 相移掩模坯、相移掩模和坯制备方法 |
| CN108319103A (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-24 | Hoya株式会社 | 相移掩模坯料及使用其的相移掩模的制造方法、以及显示装置的制造方法 |
| CN111752087A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 信越化学工业株式会社 | 相移掩模坯料和相移掩模 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002189284A (ja) * | 2000-01-12 | 2002-07-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク並びに位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法 |
| CN106019808A (zh) * | 2015-03-31 | 2016-10-12 | 信越化学工业株式会社 | 相移掩模坯、相移掩模和坯制备方法 |
| CN108319103A (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-24 | Hoya株式会社 | 相移掩模坯料及使用其的相移掩模的制造方法、以及显示装置的制造方法 |
| CN111752087A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 信越化学工业株式会社 | 相移掩模坯料和相移掩模 |
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