CN1955840A - 光掩膜基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有最基本结构的基座(11)，具有包括第一和第二透明石英部分(11a)以及夹在它们之间的不透明石英部分(11b)的三层结构。例如，不透明石英部分(11b)由“泡沫石英”制成。另外，考虑在衬底(10)上所形成的薄膜的组分或厚度以及在闪光照射期间关于照射光能量的各种条件等，将不透明石英部分(11b)对闪光的不透明度确定在基于不透明石英部分(11b)材料或厚度的适当范围内。叠置结构可以包括具有不同透明度的多个不透明石英层的叠置。

Description

光掩膜基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种光掩膜基板(photomask-blank)的制造方法。特别地，本发明涉及一种光掩膜基板的制造技术，所述光掩膜基板是用于光掩膜的基础材料，光掩膜用于半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、用于液晶器件(LCD)的彩色滤光片、磁头等的精细加工。

背景技术

半导体集成电路的封装密度越来越高，为了提高分辨率，用于制造半导体集成电路等的光刻技术中所使用的曝光设备的曝光波长变得越来越短。根据于2004年更新的国际半导体技术蓝图(ITRS)中的光刻蓝图，主光源从g光线(波长λ＝436nm)或i光线(波长λ＝365nm)的紫外光源变为更短波长的光源，具体为，KrF光线(λ＝248nm)或ArF光线(λ＝193nm)的远紫外光源。

此外，在2007年，半节距将为65nm(hp65)，且将使用ArF浸入式光刻。而在2010年，半节距将为45nm(hp65)，且将使用F2或ArF浸入式光刻的结合以及分辨率增强技术(RET)。

这样，预计直到2010年在最先进的技术中都将保持着对光掩膜(和作为其基础材料的光掩膜基板)的需求。此外，还需指出以下这种可能性：使用光掩膜的光刻将用于预计在2013年左右实现的32nm(hp32)的半节距和预计在2016年左右实现的22nm(hp22)的半节距。

根据用于分辨率估算的瑞利(Rayleigh)等式，可分辨的线宽RP和焦深DOF通过以下公式给出，其中k₁和k₂为比例系数。

RP＝k₁λ/NA…(1)

DOF＝k₂λ/NA²…(2)

由此，为了使光刻技术更精细，除了以上所述的较短波长之外，需要较高的数值孔径(NA)。

根据“浸入式技术”，其作为用于提高NA的技术近来已引起了广泛关注，通过利用具有折射率(n)高于环境大气(气体)折射率的液体填充在待曝光的晶片和最接近晶片处所放置的透镜之间的空间，来提高数值孔径，因而以液体的折射率(n)为系数放大了NA值。

假设聚焦在待曝光晶片上一点的光通量的发散角由±θ来表示，且在晶片和透镜之间的空间的折射率是n₀，则数值孔径NA表示为NA＝n₀*sinθ。典型地，利用空气(n₀＝1)来填充在晶片和透镜之间的空间，使得NA＝sinθ。另一方面，如果利用具有折射率n的液体来填充在待曝光晶片和透镜之间的空间，则NA＝n*sinθ。由此，提高数值孔径NA，且相应地减小可分辨的线宽RP。

为了实现小的可分辨线宽RP，如通过上述公式(1)所见，减少比例系数k₁也是有效的。用于实现这点的REF可以是其中将有效光源的形状从简单的圆形改为其他形状的“变形照明”，或是其中通过使用单掩膜并沿着投射光学系统的光轴移动晶片而将晶片曝光的诸如FLEX的“多重曝光”。

另一方面，如通过上述公式(2)可见，虽然曝光波长的减小对于可分辨线宽RP的减少是有效的，但其具有以下问题：导致焦深DOF减小，这又不利地影响了生产成品率。换句话说，曝光波长的减小导致系数k的减小，且由此利于精细结构的转移。然而，曝光波长的减小还导致焦深DOF的减小，且由此具有以下问题：如果光掩膜的平坦度不够，则引起聚焦误差，使生产成品率降低。

解决以上问题的方法之一是相移方法。根据相移方法，使用相移掩膜，其中以此方式来形成图案，使得彼此相邻的图案具有彼此相差约180度的相位。

即，由于在相移掩膜上所提供的相移膜将曝光相位改变了180度，所以经过其中形成相移膜图案的区域的光和经过其中没有形成相移膜图案的区域的光在这些区域之间的边界处光强为0，使得所产生的光强分布在边界处呈现出突变。

作为结果，可以获得高DOF，并提高图像对比度。

相移掩膜例如包括Levenson型和半色调(half-tone)型。特别地，可以通过使用半色调相移掩膜来显著地提高DOF。

作为半色调相移掩膜，提出了具有相对简单结构的单层掩膜，且提出了具有由硅氧化钼(MoSiO)和氮氧硅化钼(MoSiON)所制成的相移膜的单层相移掩膜(例如参见日本专利公开No.7-140635(现有技术文献1))。

根据制造这种相移掩膜的方法，通过光刻对相移掩膜基板进行构图。光刻方法包括将抗蚀剂涂覆到相移掩膜基板，使抗蚀剂的希望部分暴露至电子束或紫外线，且然后对抗蚀剂进行显影以暴露相移膜的表面的曝光部分。然后，通过使用构图的抗蚀剂膜作为掩膜来进行刻蚀以将所曝光的相移膜去除，且然后，剥离抗蚀剂膜。这样，提供了相移掩膜。

在其中使用多个光掩膜来形成多层器件的情形中，需要高对准精度。由于图案变得越来越精细，所以对准精度必然得到提高。

然而，如果在光掩膜基板的阶段就已经在衬底上所形成的薄膜中累积了应力，则在膜中所累积的某些应力会在包括抗蚀剂涂覆步骤、曝光步骤、显影步骤、刻蚀步骤和抗蚀剂剥离步骤的图案写入过程中释放，由此引起所得到的光掩膜的变形。这种变形降低光掩膜的对准精度且引起待写入的电路图案的缺陷。

变形的程度依赖于待写入的图案和在膜中所累积的应力的量值，且在光掩膜的制造工艺期间很难控制或释放该变形。

当然，如果每个薄膜都是在薄膜中的应力基本为0的条件下形成，则不会出现这种问题。然而，实际上不可能达到这种条件，因为很难找到这样的制造工艺条件：既满足确保作为光学膜的薄膜的所需特性的膜淀积条件，又满足用于形成具有低应力的薄膜的条件。

因此，不得不分别地提供在确保薄膜的所需特性的条件下淀积薄膜的步骤和减小薄膜中的应力的步骤。

一般而言，在光掩膜基板中，通过溅射来淀积诸如相移膜的薄膜。然而，在膜淀积工艺期间在膜中出现应力，且该应力引起衬底的变形和光掩膜基板的翘曲。为了解决该问题，提出了这样的技术：利用来自闪光灯(flash lamp)的预定能量密度的光来照射诸如相移膜的光吸收薄膜，以控制膜中的应力，由此减小光掩膜基板的翘曲(参见日本专利公开No.2004-0223(现有技术文献2))。

作为一种用于减小薄膜中的应力的从外部给予能量的装置，也可以是热板、加热器、卤素灯、红外灯、炉、快速热退火(RTA)等。然而，这些装置具有以下问题：由于通过过量给予能量而增加了衬底的温度，所以衬底本身受到损害，或者由于延长了处理时间而降低了生产率。因此，现有技术文献2所描述的借助于闪光灯的光照射是优选的。

根据现有技术文献2所述的技术，通过利用来自闪光灯的具有适量能量的光对在光掩膜基板上所形成的薄膜进行照射，可以使在光掩膜基板(特别是，半色调相移掩膜)上所形成的膜中的应力在翘曲方面减小到0.2μm或更少(在更合适的条件下为0.1μm或更少)。关于半色调相移膜的光学特性，可以实现0.63度的面内相位差分布和0.13％的面内透射率分布。

然而，在如现有技术文献2中所述那样执行使用闪光灯的处理的情形中，闪光照射引起由后面描述的机制所引起的室中颗粒的生成，且这些颗粒粘附到衬底并且不能通过后面的清洗来去除。因此，出现了光掩膜基板中由颗粒所引起的缺陷的数目增加的问题。

发明内容

考虑到这些问题设计了本发明，本发明的一个目的是提供一种光掩膜基板和光掩膜及它们的制造方法，所述光掩膜基板和光掩膜具有减少的由颗粒所引起的缺陷数目。为了实现该目的，本发明具有以下所述的构造。

根据本发明的第一方面，提供一种光掩膜基板的制造方法，包括：利用闪光对在透明衬底上所形成的光学膜进行照射的步骤，其中在将透明衬底安装在由对闪光不透明的玻璃材料制成的衬底支撑部件上的情况下执行该照射，该衬底支撑部件包括具有n(n是等于或大于2的自然数)层透光材料的叠置结构，且n层中的至少一层具有不同于其它层的对闪光的不透明度。

例如，叠置结构包括对闪光透明的层和对闪光不透明的层的叠置，且以上所述的玻璃材料例如是不透明的石英玻璃。另外，以上所述的不透明层例如可以由泡沫玻璃制成。

优选地，在300至600nm的波长范围内，就使用积分球所测量的反射率而言，衬底支撑部件对闪光的不透明度大于或等于10％。

另外，优选地，衬底支撑部件具有15μm或更小的最大表面粗糙度(R_max)。

根据本发明的第一方面，在将透明衬底安装在由对闪光不透明的玻璃材料制成的衬底支撑部件上的情况下，利用闪光来照射在透明衬底上的光学膜。由于衬底支撑部件的闪光透射率低，所以增加了对在衬底表面上形成的薄膜进行应力控制有助的闪光的部分。

作为结果，由于光能量可以有效地用于薄膜的应力控制，所以可降低照射光的能量，并可降低从室的内表面生成颗粒的几率。

另外，照射闪光能量的降低具有另一优点：可以使薄膜的光学特性的面内分布均匀。

根据本发明的第二方面，提供一种光掩膜基板的制造方法，包括：利用闪光对在透明衬底上形成的光学膜进行照射的步骤，其中在将透明衬底安装在衬底支撑部件上的情况下执行该照射，该衬底支撑部件具有凹部(excavation)和围绕该凹部的侧壁部分，且该侧壁部分由对施加到光学膜的闪光不透明的玻璃材料制成，凹部的衬底安装区域包括具有n(n是等于或大于2的自然数)层透光材料的叠置结构，且n层中的至少一层具有不同于其它层的对闪光的透射率。

例如，以上所述的玻璃材料是不透明的石英玻璃。

优选地，上述衬底支撑部件的侧壁部分距离凹部的高度等于或大于衬底的厚度，且上述的侧壁部分可以由对闪光透明的层和对闪光不透明的层的叠置组成。

优选地，在300至600nm的波长范围内，就使用积分球所测量的反射率而言，上述凹部的衬底安装区域对闪光的不透明度等于或小于85％。

优选地，衬底支撑部件具有15μm或更小的最大表面粗糙度(R_max)。

根据本发明的第二方面，当利用闪光来照射在透明衬底上的光学膜时，使用具有凹部的基座(susceptor)，该凹部用作其上安装衬底的基体(base)。由此，倾斜入射闪光从围绕基座凹部的侧壁部分的不透明石英部分漫反射。因此，可减少直接入射在衬底的斜切楔形边缘(chamfered tapered edge)上并从衬底的背表面反射的闪光，且可减少倾斜入射在基座的侧壁部分上、直接施加到凹部的表面并且之后从其反射到衬底中的闪光。

由此，减少了通过入射在衬底主平面上的薄膜的背表面上的光而给予薄膜的过量光能量。

作为结果，由于光能量可有效地用于薄膜的应力控制，所以可降低照射光的能量，并可降低从室的内表面生成颗粒的几率。

另外，照射闪光能量的降低具有另一优点：可以使薄膜的光学特性的面内分布均匀。

附图说明

图1A和1B是用于说明闪光从室内表面的不平坦部分的多重反射的概念图；

图2A和2B分别是对在闪光照射后在衬底上所观察的缺陷数目的增加的绘图，其中水平轴表示基座的平均表面粗糙度(R_a)和最大表面粗糙度(R_max)；

图3A和3B分别是用于说明在闪光照射期间在基座上所安装的衬底的顶视图，和在基座中所容纳的衬底的一端的部分横截面视图；

图4A和4B是示出在大气中进行闪光照射前后的衬底表面上的颗粒的空间分布的图，图4A示出在闪光照射前的颗粒分布，而图4B示出在闪光照射后的颗粒分布；

图5A和5B是示出在真空中进行闪光照射前后的衬底表面上的颗粒的空间分布的图，图5A示出在闪光照射前的颗粒分布，而图5B示出在闪光照射后的颗粒分布；

图6A和6B是用于说明来自闪光灯的光关于不同结构的基座而在垂直地入射在基座上所安装的衬底上且穿过该衬底后的行为的图，图6A示出仅由透明石英制成的基座，而图6B示出仅由不透明石英制成的基座；

图7A至7C是用于说明使用不透明材料形成的基座的示例性形状和结构的图，图7A示出仅由其上安装衬底的基体构成的基座(类型1)，而图7B和7C示出了具有作为衬底的基体的凹部的基座(类型2)；

图8A是用于说明在利用闪光所照射的衬底10的边缘附近闪光的行为的横截面视图，图8B是在衬底的主平面上所形成的相移膜的平面视图，示出了当如图8A中所示发生闪光入射或反射时其中光学特性出现异常的相移膜区域，图8C示出了靠近图8B中所示衬底外围的相移膜区域的光学特性分布的映射；

图9A至9C是用于针对根据本发明的不同基座来说明倾斜入射闪光的漫反射的图，这些基座具有凹部，用作其上安装衬底的基体；

图10A和10B是用于说明在将常规透明基座(见图1A)和根据本发明的类型2的基座(见图9B)分别用在闪光照射中的情况下，在闪光照射后相移膜的光学特性(相位差和透射率)的面内分布的图；以及

图11A和11B是用于说明通过利用具有相对较高透射率的层来涂敷具有相对较低透射率的层的表面所形成的“多层”基座结构的图。

具体实施方式

以下将参考附图来描述执行本发明的最佳方式。

作为对闪光照射引起室中生成颗粒，且一旦颗粒淀积在衬底上则不能通过后面的清洗来彻底去除，使得光掩膜基板中由颗粒所引起的缺陷增加的问题进行解决的早期研究结果，发明人获得了以下所述的一些知识。

首先，室中表面(即，室本身的内壁和室中夹具(jig)的表面)是颗粒来源。其次，通过减少闪光灯从安装在衬底上的基座的光反射，可以有效地抑制颗粒的生成。第三，关于光掩膜基板衬底的清洁的管理标准以及达到该标准所需的清洁条件，需要作进一步的研究。

可将在用于光掩膜基板的衬底上的颗粒淀积视作以下因素的结果：例如，将颗粒与衬底一起引入室中，通过室中的闪光照射所引起的颗粒生成以及室中颗粒的累积。

根据上述通过使用闪光灯照射来减小膜中应力的方法，将能够吸收从闪光灯发射的光的膜(例如，相移膜)淀积在合成石英玻璃、氟化钙等的透明衬底上，且然后利用具有受控量的能量的闪光灯的光来照射膜，以控制膜中应力。然后，根据需要，将其它膜淀积在光吸收膜上以形成光掩膜基板。

上述的光吸收膜可以是在光掩膜基板上所形成的相移膜、光屏蔽膜或抗反射膜。然而，这种方法适于具有相移膜(特别是，半色调相移膜)的相移掩膜基板。如果上述的光吸收膜是半色调相移膜，则在闪光照射后形成光屏蔽膜、抗反射膜等，并提供半色调相移掩膜基板。

闪光灯是发出具有短持续时间和高亮度的宽波长范围光的连续闪光的光源。例如，氙闪光灯。因此，不同于激光光源，光吸收膜不需要是高度吸收特定波长的光的膜。因此，极大地放松了在膜的组分等上的限制，所述膜的应力可以通过闪光照射方法来控制，且闪光照射方法具有广泛的不同应用。

另外，不需要利用照射光来扫描衬底，而可在短时间中利用光来彻底地照射衬底的表面(可将能量给予衬底)。此外，由于闪光灯的光具有宽波长范围内的光谱，可以获得不同波长的光的各种照射效果。

考虑到，当利用这种闪光来照射诸如半色调相移膜的光吸收膜时，突然的温度变化等引起膜组分、原子耦合状态等的变化，由此实现应力的减小。然而，只有衬底不利用光来照射，但室的内壁和室中夹具的表面(一起称作室内表面)同样利用光来照射。

当室内表面被利用这种瞬时光来照射且吸收了这种光的能量时，例如由于夹具的突然膨胀或收缩，表面状态变化，且出现了局部破裂而产生颗粒。这些颗粒在室中累积并漂浮在室中。颗粒淀积在衬底上或损坏衬底表面，导致光掩膜基板的缺陷。

由此，为了减少出现由颗粒所引起的缺陷，所采取的有效手段如下：首先，使室内表面很少能够产生颗粒；第二，优化闪光照射条件，使得难以产生颗粒；第三，减少闪光灯的光在室中的反射(特别是，从基座的反射)；以及第四，减少随衬底引入到室中的颗粒。

在下文中，将参考以下例子来描述基于上述知识而设计的本发明。

(例1：减少室内表面的粗糙度)

此例涉及一种通过降低室内表面的粗糙度来减少在闪光处理步骤中的颗粒生成的技术。

发明人的研究已证明，当利用闪光来照射室中夹具的表面或室的内壁时，依赖于表面粗糙度(不平坦)的水平而发生多重反射等，且反射光引起室内表面的不平坦部分的破裂，由此产生精细颗粒。

为了防止由于室内表面的材料的膨胀或收缩而引起的室内表面的局部破裂，可以有效地使用石英玻璃。

由此，在以下描述中，除非另有特别说明，否则假设室和在室中所容纳的如基座的夹具均由石英玻璃制成。如以下的详细描述，石英玻璃具有另一优点：由于可以容易地控制其对闪光的透射率，所以可容易地调节给予衬底的光能量的量。

图1A和1B是用于说明闪光从室内表面的不平坦部分的多重反射的概念图。这些图说明了在基座的表面上发生的闪光的多重反射，该基座是在室中所使用的夹具，或换句话说是在闪光处理期间其上安装衬底的保持器。

在这些附图中，参考标号10表示光掩膜基板衬底，参考标号11表示其上安装了衬底10的基座。图1A中所示的基座是具有相当大表面粗糙度水平的常规基座。图1B中所示的基座是根据本发明的基座，其表面粗糙度降低且具有平滑的表面。

图1A中所示的常规基座通过对作为基座的基础材料的石英片进行研磨而形成，且然后对所研磨的石英片进行氢氟酸处理。基座具有约3μm的平均表面粗糙度(R_a)和约20μm的最大表面粗糙度(R_max)。

为了研究在表面粗糙度水平和衬底中出现的缺陷量之间的关系，表1示出在此例中使用的基座的平均表面粗糙度(R_a)和最大表面粗糙度(R_max)的概括。常规基座具有2.85μm的平均表面粗糙度(R_a)和17.24μm的最大表面粗糙度(R_max)。另一方面，根据本发明的基座分别具有2.11μm和0.22μm的平均表面粗糙度(R_a)以及12.06μm和1.69μm的最大表面粗糙度(R_max)。

[表1]

              表1

基座	Ra(μm)	Rmax(μm)
			常规基座	2.85	17.24
本发明的基座1	2.11	12.06
			本发明的基座2	0.22	1.69

通过使用MoSi靶的反应DC溅射将MoSiON的半色调相移膜淀积在6英寸矩形石英衬底上。将所得到的衬底放置在具有这种表面粗糙度的基座的每一个上，加热到80摄氏度的温度，且然后利用从氙闪光灯中发出的具有16J/cm²的能量密度的光来照射。

图2A和2B分别是在闪光照射后在衬底上所观察的缺陷的增加的绘图，其中水平轴表示基座的平均表面粗糙度(R_a)和最大表面粗糙度(R_max)。另外，表2示出了对这些结果的概括。用于缺陷测量的检查设备是由日立高技术公司(Hitachi High-Technologies Corporation)制造的GM-1000。

[表2]

                       表2

基座	Ra(μm)	Rmax(μm)	增量
				常规基座	2.85	17.24	1848
本发明的基座1	2.11	12.06	13
				本发明的基座2	0.22	1.69	21

通过这些结果可以看出，对于具有2.85μm的平均表面粗糙度(R_a)和17.24μm的最大表面粗糙度(R_max)的常规基座，通过闪光照射，缺陷数目增加了1800多个。

这可以从以下内容来考虑：由于常规基座具有极高的表面粗糙度(17.24μm的R_max)，闪光在图1A所示的表面的不平坦部分上发生了更多的多重反射，且不平坦部分吸收具有高能量密度的闪光，使得基座表面局部地破裂而产生颗粒，且颗粒飞到衬底上而引起衬底中的缺陷。

相反地，如图1B中所示，在其中使用根据本发明的分别具有2.11μm和0.22μm的平均表面粗糙度(R_a)和小于15μm的12.06μm和1.69μm的最大表面粗糙度(R_max)的基座来执行闪光处理的情况下，在表面上没有发生施加到基座11的表面上的闪光的多重反射(如图1A所示)，从而没有因为不平坦部分对闪光能量的吸收而在基座表面上出现局部破裂。

作为结果，通过闪光处理，缺陷数目增加了约10至20个，这还不到常规基座的情况中增加的缺陷数目的百分之一。

即，当利用具有适量能量的闪光灯的光对在光掩膜基板上的薄膜进行照射以控制(释放)膜中的变形时，通过在最大表面粗糙度(R_max)方面将室内表面的粗糙度(不平坦性)减少到15μm或更小，基本上可以减少在室内从材料生成颗粒。

图1A和1B只说明了基座表面的粗糙度。然而，根据本发明，不仅对基座表面而且对可利用闪光照射的室本身的内表面以及室中的任何夹具的表面进行平滑，使得表面具有15μm或更小的最大表面粗糙度R_max。

在对表面进行平滑的方法上没有具体的限制。例如，可以使用火抛光(fire polishing)或机械抛光。

对于光掩膜基板的制造而言，使用具有这种平滑表面的室和夹具的闪光照射特别有用，光掩膜基板是光掩膜的基础材料，且为了进行精细构图，要求其具有较少的缺陷。例如，光掩膜基板是半色调相移掩膜基板。在这种情况下，将半透明膜(半色调相移膜)淀积在石英等的透明衬底上，且利用具有等于或小于预定量的光能量的闪光来照射相移膜。将光能量限制为预定量或更小是为了便于对在相移膜中所累积的变形(应力)进行控制。

照射光的能量的预定量依赖于待制造的光掩膜基板的所需光学特性。在相移膜的情况下，该预定量依赖于待利用闪光来照射的相移掩膜的组分、厚度等。这是因为，如果照射光具有过高的能量，则使膜质量的提高退化，且膜会受到过量照射的损坏。

例如，光掩膜基板的相移膜可以是无定形硅膜、包含氧、氮、碳的金属复合膜等。特别地，包括含有硅、除了硅以外的金属以及氧、氮和碳中的一个或多个的一层或多层的相移膜具有光学特性的高可控性。

在相移膜中所包含的除了硅以外的金属可以是：W、Mo、Ti、Ta、Zr、Hf、Nb、V、Co、Cr或Ni。然而，为了减少闪光之后的膜翘曲并为了提高抗化学性，优选为基于Mo的相移膜。

例如，相移膜可以由硅氧化钼(MoSiO)、氮硅化钼(MoSiN)、碳硅化钼(MoSiC)、氮氧硅化钼(MoSiON)、碳氧硅化钼(MoSiOC)或碳氮硅氧化钼(MoSiONC)。这些基于钼硅化物的相移膜可以通过使用MoSi等作为靶的反应溅射来淀积。

在利用闪光照射的相移膜是如上所述的基于钼硅化物的膜的情况下，可以将膜规范设计为用于KrF激光器曝光、ArF激光器曝光或F₂激光器曝光。在200至1100nm的波长范围内，透射率按照用于KrF曝光的膜、用于ArF曝光的膜和用于F₂曝光的膜的顺序而增加。即，由于膜的光吸收效率依赖于膜的特性，所以照射光具有针对每个膜的适当范围，照射光的能量须按照用于KrF曝光的膜、用于ArF曝光的膜和用于F₂曝光的膜的顺序来增加。

具体地，对于关于KrF激光器波长(248nm)的光具有5至7％的透射率的相移膜，利用热量计测量的照射闪光的能量是21.5J/cm²或更低的预定量。对于关于ArF激光器波长(193nm)的光具有5至7％的透射率的相移膜，照射闪光的能量是32.5J/cm²或更低的预定量。对于关于F₂激光器波长(157nm)的光具有5至7％的透射率的相移膜，照射闪光的能量是41.5J/cm²或更低的预定量。

通过使用Nomarski显微镜的观察，可以证实如果利用具有高于上述值的能量的光照射相移膜，则在衬底表面上的相移膜的一部分被损坏。

本发明的闪光灯的单位发光时间(一次光发射所需的时间)处在100微秒到1秒的范围中。随着闪光灯的照射时间变短，能量密度变低，照射光的波长向着较短波长移动。随着闪光灯的照射时间变长，能量密度变高，照射光的波长向着较长波长移动。在此例中，考虑到照射光的能量密度和波长范围，采用了约1毫秒的照射时间。

(例2：室中压力的研究)

这个例子涉及在闪光照射期间室中压力对颗粒生成的影响。

通过发明人的研究已证明，通过减小发生闪光照射的室中的压力，可以有效地抑制颗粒的生成。

根据现有技术，当执行闪光照射时，一旦室被抽空，则经过能够去除例如0.1μm直径的颗粒的过滤器将氮气导入到室中，且然后在使已清洁的氮气流动的同时在大气压力下执行闪光照射。然而，通过实验证明，如果以此方式在大气压力下执行闪光照射，则大量的缺陷以某个几率(频率)出现。发明人如下所述地考虑了该现象。

图3A和3B是说明在闪光照射期间在基座上所安装的衬底的图。图3A是顶视图，而图3B是在基座11中所容纳的衬底10的一端的部分横截面视图。

如图3A中所示，由如石英玻璃的透明材料制成的衬底10容纳在也由石英玻璃等制成的基座11的凹部中，其中衬底10的边缘部分由在其背表面处的基座11上的衬底支撑部件12来支撑。为了防止在闪光照射期间衬底10的背表面被划伤，衬底支撑部件12旨在使衬底10略微浮在基座11中。由此，在衬底10的背表面和基座11之间有一微小的间隙13。

图4A和4B是示出在大气中进行闪光照射前后的衬底表面上颗粒空间分布的衬底的顶视图。图4A示出在闪光照射前的颗粒分布，图4B示出在闪光照射后的颗粒分布。

通过这些图可以看出，如果利用设置在大气压力的室中压力来执行闪光照射，则衬底表面上的颗粒数目显著地增加。

这可以考虑如下：在基座11和衬底10的背表面之间的间隙13中的气体吸收闪光灯的照射光并突然膨胀，作为结果，衬底10在基座11中被移位且与基座11相碰撞而产生颗粒；且同时，吸收闪光并膨胀的气体形成从衬底10的背表面到其前表面的气流，且气流把将要引起缺陷的颗粒传递到衬底10的前表面。

图5A和5B是示出在真空中(减压状态)进行闪光照射前后的衬底表面上的颗粒的空间分布的图。图5A示出在闪光照射前的颗粒分布，图5B示出在闪光照射后的颗粒分布。

通过这些图可以看出，如果在室保持在真空(减压)状态的情况下执行闪光照射，则观察到在衬底表面上的颗粒数目增加很少。

这可以考虑如下：由于室保持在真空(减压)状态，所以在基座11和衬底10的背表面之间的间隙13中不存在吸收闪光灯的照射光的气体，因此不会发生引起颗粒生成的衬底10与基座11的碰撞，且不会出现将留在室中的颗粒传递到衬底前表面的气流。

通过使用由Lasertec Corporation制造的M1320进行测量，获得了图4A、4B、5A和5B中所示的结果。

传递到衬底10前表面的颗粒与衬底10的表面碰撞，损坏该表面或附着到衬底10的表面。显然，这种机械损坏不能通过后面的清洗来去除。另外，难以通过清洗来彻底地去除附着到衬底10的表面的颗粒。

表3示出了在闪光照射后和在随后的衬底清洗后的衬底表面上的颗粒水平。与常规技术一样，样品A-1和A-2在大气中利用闪光来照射，而样品B-1和B-2在真空(减压状态)中利用闪光来照射。该表示出了针对在进行闪光照射后的样品和在闪光照射后进行清洗后的样品，在衬底表面上的颗粒数目的概括。

通过使用由Lasertec Corporation制造的Magics 1302来执行样品的缺陷测量(颗粒计数)。

[表3]

             表3

样品	照射后	清洗后
			A-1	54	4
A-2	32	16
			B-1	5	2
B-2	2	2

通过这些结果可以看出，通过随后的清洗，可以在某种程度上去除在闪光照射期间附着到衬底的颗粒。然而，难以彻底地去除这些颗粒。由此，为了制造具有较少缺陷的光掩膜基板，将在闪光照射期间附着到衬底的颗粒数目最小化极为重要。已证明在真空(减压)室中的闪光照射是一种实现该目的的有效方法。

(例3：基座的结构1)

该例涉及一种在闪光照射期间其上安装了衬底的基座的结构，该结构旨在通过将闪光灯的照射光的量最小化来减少在闪光照射期间所生成的颗粒。

图6A和6B是用于说明关于不同结构的基座，来自闪光灯的光在垂直地入射在基座上所安装的衬底上且穿过衬底后的行为的图。图6A中所示的基座仅由透明石英制成，而图6B中所示的基座仅由不透明石英制成。

本说明书中的术语“基座”广义地用来指用于保持衬底的部件(或其上安装了衬底的部件)。因此，基座的形状等不限于这些附图中所示内容。另外，作为基座材料而描述的石英玻璃仅仅是例子，而基座也可以由除石英外的玻璃材料制成。

如果如图6A中所示，使用由对照射闪光波长的光透明的材料制成的基座11a，则垂直施加到衬底10的闪光在厚度方向上穿过衬底10且然后穿过基座11a，而不是从面向衬底10的背表面的基座11a的表面反射。

由此，大多数穿过衬底10的闪光能量在厚度方向上穿过基座11a。作为结果，从面向衬底10背表面的基座11a表面反射而再次进入衬底10、并有助于对衬底10的前表面(图中的上表面)上所形成的薄膜的应力控制的闪光的部分，不可避免地非常小。

为了在这种情况下向薄膜给予进行薄膜应力控制所需的光能量，必须增加入射光的能量。然而，如之前所述，利用高能量闪光的照射会引起从室内表面生成颗粒的几率的增加。

另一方面，如图6B中所示，如果使用由对闪光不透明的材料(在此例中，如泡沫玻璃的不透明石英)制成的基座11b，则基座11b具有对闪光的低透射率(换句话说，高反射率)。作为结果，垂直施加到衬底10的闪光从面向衬底10背表面的基座11b的表面反射并再次进入衬底10，使得增加了有助于对衬底10的上表面上所形成的薄膜的应力控制的闪光的部分。

作为结果，可针对薄膜的应力控制，有效地使用光能量，且由此可减少照射光的能量，并可减少从室内表面生成颗粒的几率。

另外，照射闪光能量的减少具有另一优点：可以有效地使薄膜的光学特性的面内分布均匀。

如之前所述，如果使基座表面平滑成具有15μm或更小的粗糙度(最大表面粗糙度)，则当垂直施加到衬底10的闪光从面向衬底10背表面的基座11b的表面反射时，可以更有效地减少颗粒的生成。

根据本发明的第一方面，在300至600nm的波长范围内，就使用积分球(例如，由Shimadzu Corporation制造的紫外和可见分光光度计UV-2400PC)测量的反射率而言，基座的优选不透明度是10％或更高(更优选地，20％或更高)。

根据本发明的第二方面，在300至600nm的波长范围内，就使用积分球(例如，由Shimadzu Corporation制造的紫外和可见分光光度计UV-2400PC)测量的透射率而言，基座的优选不透明度是85％或更低(更优选地，75％或更低)。

作为一种对“不透明度”进行控制的方法，可以通过HF处理来适当地使透明衬底的表面粗糙化，可以调整由泡沫玻璃制成的衬底的泡沫尺寸或密度，或者可以调整包括透明玻璃层和泡沫玻璃层的叠置的多层衬底的泡沫玻璃层的厚度。

图7A至7C是用于说明使用不透明材料形成的基座的示例性形状和结构的图。尽管基座可以具有除了这些附图中所示形状和结构以外的各种形状和结构，但图7A示出了仅由其上安装衬底10的基体构成的基座11(类型1)，而图7B和7C示出了具有用作衬底10的基体的凹部的基座11(类型2)。在这些附图中，参考标号11a表示的白色部分是由透明石英制成的部分，而由参考标号11b表示的部分是由不透明石英制成的部分(如泡沫石英玻璃)。

首先，将描述图7A中所示的基座11，它具有最基本的结构。该基座11具有三层结构，包括第一透明石英部分、第二透明石英部分以及夹在透明石英部分之间的不透明石英部分11b。

如之前所述，不透明石英部分11b例如由“泡沫石英”制成。另外，考虑在衬底10上所形成的薄膜的组分或厚度以及在闪光照射期间关于照射光能量的各种条件等，将不透明石英部分11b对闪光的不透明度确定在基于不透明石英部分11b的材料或厚度的合适范围内。

类似地，在具有图7B和7C中所示结构的基座中，实现照射闪光能量的减少，在所述结构中，在基座中形成的凹部用作在其上安装衬底的基体。针对这些结构，考虑在衬底10上形成的薄膜的组分或厚度以及在闪光照射期间关于照射光能量的各种条件等，将不透明石英部分11b对闪光的不透明度确定在合适的范围内。

除了减少照射闪光的能量之外，具有其中凹部用作在其上安装衬底的基体的这种结构的基座还具有另外的优点，以下将参考例4来详细描述。

为了方便，图7A至7C只示出了包括透明石英部分11a和不透明石英部分11b的叠置结构。然而，也可以不使用透明石英部分，且叠置结构可以由具有不同不透明度的多个不透明石英层的叠置组成。另外，所叠置的透明石英部分和不透明石英部分的数目或叠置的不透明石英部分的数目可以是等于或大于2的任何数，而并不限于3。

即，此例中所示的基座具有n层光透射材料的叠置(n是等于或大于2的自然数)，且n层中的至少一层具有不同于其它层的对闪光的不透明度。

表4示出了针对根据本发明的类型1(图7A)和类型2(图7B)的基座用在半色调膜的闪光处理中的情况，在照射处理前后，关于用于闪光照射的优化电压、照射后的薄膜的翘曲以及用于相移膜形成的衬底区域的光学特性(相位差和透射率)的面内分布的概括。

为了进行比较，表4包含了关于常规透明基座(见图1A)的结果。

[表4]

                                表4

基座		用于闪光照射的优化电压(V)	薄膜的翘曲(μm)	相差(度)	透射率(％)
						常规类型	照射前照射后Δ	3600	-0.04	1.181.820.64	0.050.340.29
类型1	照射前照射后Δ	3000	-0.15	0.620.710.09	0.090.20.11
						类型2	照射前照射后Δ	3100	-0.06	0.670.830.16	0.090.210.12

闪光照射的条件如下。首先，在6英寸矩形石英衬底上，通过反应DC溅射，将MoSiON的半色调相移膜淀积为700的厚度。相移膜具有关于来自ArF准分子激光器的曝光光线(193nm)180度的相位差，并具有约为裸衬底透射率6％的透射率。然后，将衬底(即，相移膜)加热到80摄氏度并利用来自氙闪光灯的光来照射。

通过表4中概括的结果可以看出，通过使用根据本发明的基座，与常规基座相比，基本减小了用于闪光照射的优化电压，该优化电压对应于在闪光处理期间的照射光的能量。另外，可以看出，基本减少了通过闪光照射引起的半色调相移膜的光学特性的退化分布。

(例4，基座的结构2)

如例3那样，此例涉及一种在闪光照射期间在其上安装衬底的基座的结构，其旨在通过减少闪光灯的光从的基座反射，来减少在闪光照射期间生成的颗粒。除了此优点之外，此例还具有另一优点：可以减少靠近衬底外围的光学膜区域中光学特性的异常。

图8A是用于说明在利用闪光照射的衬底10的边缘附近闪光行为的横截面视图，图8B是在衬底10的主平面上形成的相移膜的平面视图，示出了当如图8A中所示发生闪光入射或反射时其中光学特性出现异常的相移膜的区域，图8C示出了靠近图8B中所示衬底外围的相移膜区域的光学特性分布的映射。

典型地，如图8A中所示，为了防止在光掩膜基板的制造期间(以及在光掩膜的使用期间)出现裂缝等，将衬底10的边缘斜切成楔形形状。

在闪光照射期间，不仅利用如图6A和6B中所示的垂直照射光而且利用图8A中的倾斜照射光来照射衬底。入射在衬底10的楔形边缘上的闪光从衬底10的背表面反射，且利用该反射光来照射衬底10的主平面上所形成的薄膜(此例中的相移膜14)的背表面。

另外，除了倾斜入射在衬底10的楔形边缘上的闪光之外，倾斜地入射在仅由透明石英制成的基座11上的闪光也从基座11的凹部表面反射并施加到相移膜14。

即，利用比其它区域更多的闪光来照射靠近衬底外围的区域。

在比其它区域给予更多能量的区域中，相移膜的光学特性更容易出现异常。例如，如图8B所示，在沿着衬底10的四个边所形成的楔形部分的附近，以平行于衬底各边而延伸的带状出现光学特性异常区域14a。

另一方面，在使用根据本发明的具有如图7B和7C中所示结构(其中凹部用作在其上安装衬底的基体)的基座的情况下，如图9A和9B中所示(通过hv)，倾斜入射闪光在围绕基座11凹部的侧壁部分中从不透明石英部分11b漫反射。

由此，减少了直接入射在衬底10的斜切楔形边缘上并从衬底10的背表面反射的闪光，并可减少倾斜入射在基座11的侧壁部分上、直接施加在基座11的凹部表面且然后从其反射到衬底中的闪光。由此，减少通过入射在衬底10主平面上薄膜的背表面上的光而给予薄膜的过量光能量。

如果如图9B中所示，保持衬底10的基座11的侧壁部分距离凹部的高度大于衬底10的厚度，则可以使该效果更为明显。这是因为上述闪光从不透明石英部分11b的漫反射发生在高于衬底10的上表面的水平。

当然，可以适当地确定在基座11中用作漫反射体的不透明石英部分11b的位置和不透明石英部分11b的厚度，使得增强上述效果。例如，如图9C中所示，整个侧壁部分可由不透明石英玻璃制成。

图10A和10B是用于说明在将常规透明基座(见图1A)和根据本发明的类型2的基座(见图9B)分别用在闪光照射中的情况下，在闪光照射后相移膜的光学特性(相位差和透射率)的面内分布的图。

通过这些图中所示的结果可以看出，如果使用根据本发明的基座，则降低了发生在靠近衬底10外围的区域中的光学特性异常的水平。

如之前所述，为了避免室中颗粒的累积，在把衬底引入到用于闪光照射的室中时清洗衬底是极为有效的。

根据现有技术，使用硫酸/过氧化氢、氨/过氧化氢、酸性表面活性剂等作为清洗液体，来从精细衬底表面去除如有机或金属材料的杂质。然而，为了避免衬底质量的退化，臭氧水可有效地用于清洗。由此，优选地执行所谓的“UV/臭氧清洗”，其中利用紫外(UV)线来照射清洗液体以产生臭氧。

例如，可以通过VUV/O₃清洗，使用从电介质势垒放电受激准分子灯中发出的具有172nm中心波长的光，来分解在衬底上所淀积的有机材料，通过擦除(scrub)从物理上清除大沾污，通过对添加有功能性水的超纯水施加高频来去除精细的亚微米大小的沾污，且然后利用超纯水来冲洗衬底并最终甩干。

已结合实例描述了根据本发明的光掩膜基板的制造中所涉及的技术。然而，这些例子仅旨在说明本发明的实施方式，而本发明不限于此。

例如，根据本发明的基座具有多层结构，其中叠置多层透光材料。然而，这里的用词“多层”可包括实际上分多层的结构，其中如图11A和11B中所示具有相对低透射率的层(11b)的表面涂敷有具有相对高透射率的层(11a)，或者将单层的表面进行热或其它方式的改型(reform)以改变表面的不透明度。

这些实例的各种修改包括在本发明的范围中，且通过以上描述显而易见的是，其它各种实例也可在本发明范围内。

工业应用性

本发明提供一种光掩膜基板的制造方法，其减少由颗粒所引起的缺陷的数目。

Claims (11)

1.一种光掩膜基板的制造方法，包括：

利用闪光对在透明衬底上所形成的光学膜进行照射的步骤，

其中在将所述透明衬底安装在由对所述闪光不透明的玻璃材料制成的衬底支撑部件上的情况下执行所述照射，所述衬底支撑部件为具有n(n是等于或大于2的自然数)层透光材料的叠置结构，且n层中的至少一层具有不同于其它层的对所述闪光的不透明度。

2.根据权利要求1的光掩膜基板的制造方法，其中所述叠置结构包括对所述闪光透明的层和对所述闪光不透明的层的叠置。

3.根据权利要求2的光掩膜基板的制造方法，其中所述不透明的层由泡沫玻璃制成。

4.根据权利要求1至3中任一项的光掩膜基板的制造方法，其中在300至600nm的波长范围内，就使用积分球所测量的反射率而言，所述衬底支撑部件对所述闪光的不透明度等于或大于10％。

5.一种光掩膜基板的制造方法，包括：

利用闪光对在透明衬底上所形成的光学膜进行照射的步骤，

其中在将所述透明衬底安装在衬底支撑部件上的情况下执行所述照射，所述衬底支撑部件具有凹部和围绕所述凹部的侧壁部分，且所述侧壁由对施加到所述光学膜的所述闪光不透明的玻璃材料制成，所述凹部的衬底安装区域为具有n(n是等于或大于2的自然数)层透光材料的叠置结构，且n层中的至少一层具有不同于其它层的对所述闪光的透射率。

6.根据权利要求5的光掩膜基板的制造方法，其中所述衬底支撑部件的所述侧壁部分距离所述凹部的高度等于或大于所述衬底的厚度。

7.根据权利要求5或6的光掩膜基板的制造方法，其中所述侧壁部分由对所述闪光透明的层和对所述闪光不透明的层的叠置组成。

8.根据权利要求5或6的光掩膜基板的制造方法，其中在300至600nm的波长范围内，就使用积分球所测量的透射率而言，所述凹部的衬底安装区域对所述闪光的不透明度等于或小于85％。

9.根据权利要求1至3、5或6中任一项的光掩膜基板的制造方法，其中所述玻璃材料是不透明石英玻璃。

10.根据权利要求1至3、5或6中任一项的光掩膜基板的制造方法，其中所述衬底支撑部件具有15μm或更小的最大表面粗糙度(R_max)。

11.根据权利要求1至3、5或6中任一项的光掩膜基板的制造方法，其中所述光学膜是相移膜。

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