掩膜坯及掩膜坯的制造方法技术

一种掩膜坯的制造方法，该方法包括保护膜形成过程，该过程将包含抗蚀材料和溶剂的抗蚀溶液分配到方形衬底上，旋转衬底以能在衬底上散布分配过的抗蚀溶液，并干燥散布在衬底上的抗蚀溶液，由此在衬底上形成包括抗蚀材料的保护膜。在保护膜形成过程中旋转衬底时，排气件执行排气操作，以能沿着衬底的上表面从衬底的中心到衬底的外周缘部产生气流，以便能够抑制通过旋转衬底在衬底的外周缘部形成的抗蚀溶液的浆液移向衬底的中心。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种掩膜坯(此下文称之为“坯”或“掩膜坯”或“光掩膜坯”)的制造方法，该方法包括在方形(正方形或矩形)衬底上均匀使用抗蚀溶液，并在衬底上均匀形成保护膜的抗蚀涂覆工艺。本专利技术还涉及在方形衬底上形成保护膜的毛坯。
技术介绍
为了通过在方形衬底上形成保护膜制造毛坯，该衬底具有或不具有沉淀在其上面的不同类型的单层或多层薄膜，通常利用使用了抗蚀涂覆装置的旋涂方法，该抗蚀涂覆装置通过将抗蚀溶液作用和分配在衬底上并旋转该衬底而涂覆具有保护膜的衬底。例如，日本专利出版物(JP-B)No.H4-29215(对应于美国专利US4748053A)公开了一种抗蚀旋涂方法，该方法能够形成一种均匀的保护膜，该保护膜在方形衬底的四个端角没有变厚。在上述出版物中公开的旋涂方法包括均匀涂覆步骤和干燥步骤。在均匀涂覆步骤中，抗蚀溶液分配在衬底上，该衬底以预先选择的旋转速度旋转一段预先选择的旋转时间，以能在包括四个端角的衬底中形成一个具有均匀厚度的保护膜。该预先选择的旋转速度和预先选择的旋转时间的确定要使预先选择的旋转速度和预先选择的旋转时间的乘积小于24000(rpm-sec)，同时保持预先选择的旋转时间小于20秒。在干燥步骤中，衬底以一种旋转速度进行旋转，其旋转速度低于均匀涂覆步骤中预先选择的旋转速度以能干燥保护膜，同时保持在均匀涂覆步骤中获得的保护膜的均匀度。在上述出版物中，对一个使用了涂铬衬底(127mm×127mm)和抗蚀溶液的具体实施例作描述，该抗蚀溶液包含主链破碎抗蚀剂，该抗蚀剂包括大分子量树脂和溶剂，该抗蚀溶液通常具有相对较高的粘度，如具有30cp粘度的聚乙烯(丁烯-1-砜)或具有15cp粘度的聚乙烯(缩水甘油基丙烯酸酯)。抗蚀溶液作用于并分配到衬底上，该衬底在上述范围内预先选择的旋转条件下进行旋转。然后，该衬底经过预定的加热/干燥(加热干燥)处理过程。因此，形成保护膜。保护膜的厚度非均匀度在衬底中心的107mm×107mm有效图案形成区(关键区)抑制在90、甚至50以下，在该有效图案形成区将会形成一个转换为目标的有效图案(主图案)。在近些年，分步重复系统(分档器)的缩小投影曝光装置适用于暴露较大的曝光区(场)。而且，已经开发出分步扫描系统(扫描器)的缩小投影曝光装置。因此，变换掩膜或刻度片(此下文称之为掩膜)和作为其材料的毛坯根据衬底尺寸从127mm×127mm增加到152.4mm×152.4mm。随着衬底尺寸的增加，掩膜和毛坯的关键区也被扩大到132×132mm。而且，关键区的较长侧(平行于扫描器的扫描方向)的长度增加到140mm。此外，在通过使用由毛坯制成的掩膜而使变换为半导体衬底等的图案小型化后，有一种最新的需求，即改进CD(临界尺寸)均匀度(尺寸精度)。继上述需求后，对衬底中保护膜厚度均匀度的要求变得越来越严格。在上述的关键区中，要求衬底中保护膜厚度均匀度(即，关键区中保护膜的最大厚度和最小厚度之间的差值)为100或更小，最好为50或更小。除了关键区中的主图案外，掩膜还设置有在环绕掩膜或毛坯衬底中心上关键区的外周缘部形成的辅助图案，如对准标记、条形码和质量保证图案。由于关键区被扩大了，因此这些辅助图案就在一个与衬底主要表面的外周缘端(边缘)非常邻近的区域形成。而且，继图案的小型化后，抗蚀材料也发生了变化。例如，作为正性抗蚀，通常使用包含大分子量树脂的主链破裂抗蚀剂或者包含线型酚醛清漆树脂和溶解抑制剂的溶解抑制抗蚀剂。但是，这些抗蚀剂最近被一个包括如聚乙烯(羟基苯乙烯(hydroxystyrene))(PHS)树脂和光酸发生器，同时确保较高的溶解和较高的感光度的化学扩大抗蚀剂所代替。而且，在衬底的周缘端部(边缘线脚)形成的一部分树脂薄膜在处理衬底的过程中可能脱落或剥离，而且可能产生灰尘(微粒缺陷)，灰尘不仅会使产品产生瑕疵，而且阻碍了衬底在后续步骤中进行精确的处理或控制。鉴于上述问题，就需要去除在毛坯衬底的周缘端部(边缘线脚)形成的不必要的部分树脂薄膜。为了掩膜的制造，迄今为止已经提出了不同的抗蚀剂种类。作为聚合，很难通过在毛坯生产过程中使用的常用抗蚀旋涂方法将关键区中保护膜的厚度非均匀度抑制为100或更小，甚至为50或更小，这是由于上述毛坯衬底尺寸和关键区扩大的结果。特别是，作为抗蚀材料的最近引人注目的、包括如聚乙烯(羟基苯乙烯)(PHS)树脂和光酸发生器的化学扩大抗蚀剂使用溶剂进行溶解以获得一种抗蚀溶液。该溶剂通常包含或由作为其主要成分的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、甲基异戊基甲酮(MAK)和乳酸乙酯(EL)中的一种组成。上述抗蚀溶液具有一个小于100,000的平均分子量，通常具有较低的粘度(小于10mPa.s)，并且易于干燥。在实行常用的旋涂方法时，在均匀涂覆步骤中保护膜首先在方形衬底上均匀形成。但是，在均匀涂覆步骤中聚集在衬底的外周缘部分(特别是衬底的四个端角)上的抗蚀溶液在衬底旋转过程中易于退回到衬底的中心，同样在继均匀涂覆步骤的干燥步骤中，该抗蚀溶液在退回时易于进行干燥。在上述关键区被扩大(例如，在衬底中心的132mm×132mm区域)的情况下，在关键区几乎不可能获得一个所需保护膜厚度均匀度为100或更小，或者为50或更小。如上所述，由于关键区扩大的结果，辅助图案就在与衬底的外周缘端(即边缘)非常邻近的区域形成。根据常用的抗蚀旋涂方法，保护膜厚度在形成辅助图案的外部区域就变得非常大，或者有时变得非常小。在此情况下，辅助图案就不能在形状上与所设计尺寸或所需保真度精确一致而形成，而且可能产生图案误差。而且，在保护膜通过旋涂和后续加热和干燥(即烘焙)而形成时，与主链破碎抗蚀剂或包括大分子量树脂和目前已经被使用的交联抗蚀剂相比，包括如聚乙烯(羟基苯乙烯)(PHS)树脂和光酸发生器的化学扩大抗蚀剂通常易于破碎。如果不去除在衬底周缘端部(即边缘)形成的保护膜，那么保护膜与存储容器、交货容器或其它处理装置接触时就会产生脱落或剥离，并产生灰尘(微粒缺陷)。这样会导致掩膜或毛坯(成品)缺陷发生概率的提高。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种掩膜坯的制造方法，该方法即使在关键区被扩大的情况下也能够在保护膜厚度均匀度的预定关键区(对应于主图案掩膜上的关键区)中保证所需的保护膜厚度的均匀度。本专利技术的另一个目的是提供掩膜坯，它们即使在关键区被扩大的情况下，也能够在环绕位于毛坯衬底中心上的关键区(对应于主图案掩膜上的关键区)的辅助图案形成区域中，抑制保护膜厚度产生重大的偏差。本专利技术的又一个目的是提供掩膜坯及其制造方法，它们能够避免由于在衬底周缘端部(边缘)上形成的一部分非常厚的保护膜的脱落或剥离而产生灰尘(微粒缺陷)，即使在去除衬底周缘端部(边缘)上的保护膜后，也能抑制和避免在去除端产生灰尘(微粒缺陷)。在实现抗蚀旋涂时，本专利技术人观察到在衬底外周缘部(特别是，位于衬底内切圆外部的四个端角)上的抗蚀溶液的性能。这种抗蚀溶液的性能在过去不是问题，但是在衬底中对保护膜厚度均匀度的关键区的扩大非常重要。在旋涂中通过变化的旋转速度和旋转时间作用于衬底上时，为了观察抗蚀溶液性能的变化，已经重复地进行了若干次实验测试。结果是，已经证实了下面的事实。在下文中，第一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩膜坯的制造方法，该方法包括保护膜形成过程，该过程将包含抗蚀材料和溶剂的抗蚀溶液分配到方形衬底上，旋转衬底以能在衬底上散布分配过的抗蚀溶液，并干燥散布在衬底上的抗蚀溶液，由此在衬底上形成包括抗蚀材料的保护膜，其中：保护膜形成过程 中旋转衬底时，沿着衬底的上表面从衬底的中心到衬底的外周缘部产生气流，由此在旋转衬底后能够抑制在衬底的外周缘部形成的抗蚀溶液的浆液移向中心。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林英雄，樋口孝雄，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]