JP2002190441A - マスクブランクスにおけるメンブレンの応力測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のメンブレンを有するマスクブランクス
において、複数のメンブレンの応力を正確に測定するこ
とが可能な方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ブランクス固定板３に電源を用いて電圧
をかけると、ブランクス固定板３とマスクブランクス２
の支柱部分１０との間に吸着力である静電気力が働き、
マスクブランクス２の支柱部分１０はブランクス固定板
３に固定される。圧力可変の加圧手段が接続されている
加圧チャンバー１に圧力を加え、ブランクス固定板３の
穴８を通してメンブレン９に圧力をかけ、マスクブラン
クス２のメンブレン９部分を膨らませる。圧力計で加圧
チャンバー１内の圧力の測定を行いながら、メンブレン
変位量測定手段によってマスクブランクス２の１つのメ
ンブレンの膨らみ量を測定する。加圧チャンバー１内の
圧力を変えながら、メンブレンの膨らみ量を測定し、応
力とヤング率を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の薄膜(メン
ブレン)を有するマスクブランクスにおいて、各メンブ
レンの内部応力を測定する方法及び装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化には急速な進
展があり、素子を製作するのに必要な技術もこれと同様
な進展を遂げている。特に半導体基板上に回路パターン
を焼き付ける露光技術の進展は目覚ましく、次世代の装
置として、Ｘ線を用いた露光装置や、イオンビームや電
子ビームを用いた荷電粒子線露光装置が注目され、活発
な研究開発が進められている。これら次世代の露光装置
では、薄膜(メンブレン)に回路パターンを製作したもの
を、マスクまたはレチクルとして用いている。（本明細
書においては、マスクとレチクルを総称して単にマスク
と称する。）

【０００３】一般的にマスクの製作には、シリコン基板
を出発原料とした半導体製造技術が利用されている。図
３にマスクブランクスの構造の概要を示す。（ａ）はマ
スクブランクスの全体の概略図、（ｂ）はマスクブラン
クスの断面の拡大図である。（ｂ）に示すようにマスク
ブランクスは、シリコンからなる支持体３１と、複数の
シリコンの支柱（ストラット）３２と、支持体３１及び
支柱３２に支えられた少なくとも１つの薄膜状のメンブ
レン３３とからなる構造を有している。

【０００４】マスクブランクスのメンブレン３３の残留
応力が高いと、メンブレン３３に回路パターンを作成し
た際に、パターン歪みが生じる。このため、マスクを製
造する際には、メンブレン３３の応力値を知ることが必
要になっている。

【０００５】メンブレン３３の応力値やヤング率を非破
壊で測定する方法として、バルジ法が知られている。図
４にバルジ法の概略図を示す。バルジ法とは、メンブレ
ン４２の周辺部をメンブレン押さえ板４４で押さえて加
圧チャンバー４１に設置し、メンブレン４２に圧力をか
け、圧力を変えながら、膨らみ量測定手段４３でメンブ
レンの膨らみ量を測定し、圧力値と膨らみ量からメンブ
レン４２の応力値とヤング率を求める方法である。

【０００６】メンブレン４２に加える圧力とメンブレン
４２の膨らみ量との間には式(1)の関係があることが知
られている。 P・{r²/(d・h)} = K1・σ+K2・{E/(1-ν)}・(h/r)² …(1) ここで、Ｐはメンブレン４２に加わる圧力、σはメンブ
レン４２の応力、Ｅはヤング率、νはポアソン比、ｒは
メンブレン４２が円形の場合には半径、正方形の場合に
は１辺の長さの1/2、ｄはメンブレン４２の厚さ、ｈは
メンブレンのふくらみ量、K1、K2はメンブレン４２の形
状によって決まる定数である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のバル
ジ法では、メンブレン周辺部を抑えて固定して測定を行
うために、一枚の支持基板上に一つ作成されたメンブレ
ンの応力の測定が可能である。しかし、実際の露光装置
に使用されるマスクは、一枚の支持基板上に複数のメン
ブレンを有するのが普通である。このような場合、従来
のバルジ法を使用しようとすると、個々のメンブレンの
周辺部を押さえて固定して応力の測定を行う必要があ
る。

【０００８】しかしながら、実際のマスクでは、隣り合
ったメンブレンの間隔が狭く、かつ、メンブレンを支持
する支柱の幅が数百μmと狭いために強度的にもろいの
で、メンブレン周辺部を押さえて固定することは困難で
ある。また、メンブレン領域の周辺部のみを固定しただ
けでは、メンブレンに圧力を加えた際に、メンブレン領
域全体が膨れてしまい、メンブレンの破壊が発生した
り、個々のメンブレンの正確な応力値の測定が困難にな
るという問題がある。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、Ｘ線露光装置用のマスクブランク
ス、及び電子線又はイオン等の荷電粒子線露光装置用の
マスクブランクス等、複数のメンブレンを有するマスク
ブランクスにおいて、複数のメンブレンの応力を正確に
測定することが可能な方法及び装置を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する第１
の手段は、複数の薄膜(メンブレン)を備えているマスク
ブランクスの、メンブレンの応力を測定する方法であっ
て、穴の開いた板に発生させた静電気力で前記マスクブ
ランクスの支柱部（ストラット）を固定し、前記穴を通
して前記メンブレンに圧力をかけ、前記メンブレンの変
位量を測定し、前記圧力と前記変位量の関係に基づいて
メンブレンの応力を測定することを特徴とするマスクブ
ランクにおけるメンブレンの応力測定方法（請求項１）
である。

【００１１】本手段においては、静電気力でマスクブラ
ンクスの支柱部（ストラット）を固定しているので、機
械的に固定する場合と異なり、支柱の間隔が狭くてもろ
くても、支柱をしっかりと固定することができる。そし
て、静電気力を発生する板には穴が設けられているの
で、その穴を通してメンブレンに圧力をかけることがで
きる。よって、測定原理は従来のバルジ法と同じである
が、複数のメンブレンの応力を正確に測定することがで
きる。

【００１２】前記課題を解決するための第２の手段は、
複数の薄膜(メンブレン)を備えているマスクブランクス
の、メンブレンの応力を測定する装置であって、空気を
導入する穴を有し、静電気力を発生する機構を備えた板
と、前記メンブレンに圧力をかける機構と、前記メンブ
レンの変位量を測定する手段と、前記圧力と前記変位量
の関係に基づいてメンブレンの応力を測定する手段とを
備えることを特徴とする応力測定装置（請求項２）であ
る。

【００１３】本手段においては、静電気力を発生する機
構を備えた板により、マスクブランクスの支柱部を吸引
して固定する。そして、メンブレンに圧力をかける機構
によって、前記板の穴を通して個々のメンブレンに圧力
をかけ、そのときのメンブレンの変位を変位量を測定す
る手段で測定する。そして、メンブレンの応力を測定す
る手段が、圧力と変位量の関係に基づいてメンブレンの
応力を測定する。本手段においては、前記第１の手段と
同様に、複数のメンブレンの応力を正確に測定すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の実
施の形態であるマスクブランクスにおけるメンブレンの
応力測定装置の構成図である。図１において、１は加圧
チャンバー、２はマスクブランクス、３はブランクス固
定板、４はメンブレン変位量測定手段、５は加圧チャン
バー１を加圧する加圧手段、６は圧力計、７は電源であ
る。

【００１５】図２(a)はブランクス固定板３で固定され
たマスクブランクス２の周辺部の拡大図である。図２に
おいて、図１と同じ要素には同じ符号を付して、その説
明を省略する。８は空気穴、９はメンブレン、１０は支
柱（ストラット）である。図２(b)はブランクス固定板
３を上から見た図である。

【００１６】図２(b)に示すように、ブランクス固定板
３には、マスクブランクス２上のメンブレン９と等間隔
の空気穴８が開けられている。マスクブランクス２は、
図２(a)に示すようにメンブレン９がブランクス固定板
３の空気穴８の位置に対応するように設置される。

【００１７】ブランクス固定板３に電源７を用いて電圧
をかけると、ブランクス固定板３とマスクブランクス２
の支柱部分１０との間に吸着力である静電気力が働く。
この静電気力によって、マスクブランクス２の支柱部分
１０はブランクス固定板３に固定される。圧力可変の加
圧手段５が接続されている加圧チャンバー１に圧力を加
え、加圧チャンバー１内の圧力をチャンバー外の大気圧
よりも高くすることによって、ブランクス固定板３の穴
８を通してメンブレン９に圧力をかけ、マスクブランク
ス２のメンブレン９部分を膨らませる。圧力計６で加圧
チャンバー１内の圧力の測定を行いながら、メンブレン
変位量測定手段４によってマスクブランクス２の１つの
メンブレンの膨らみ量を測定する。

【００１８】加圧チャンバー１内の圧力を変えながら、
メンブレンの膨らみ量を測定し、(1)式を用いて応力と
ヤング率を求める。そして、マスクブランクス２を固定
した加圧チャンバー１とメンブレンの相対位置を変化さ
せることによってマスクブランクス２に構成されている
複数のメンブレンの応力を測定する。マスクブランクス
２の支柱部分１０は、静電気力によりブランクス固定板
３に固定されているので、圧力をかけた際に支柱部分１
０が持ち上がり、変形する問題が生じることはない。

【００１９】そのため、メンブレン９部だけを膨らませ
ることができるので、個々のメンブレン９の正確な応力
値及びヤング率を測定することができる。電圧をかける
ことによって静電気力を発生させてマスクブランクス２
を固定するブランクス固定板３として、セラミックス製
の静電チヤックを用いることができる。印加する電圧と
しては、１kV程度である。

【００２０】メンブレン変位量測定手段４としては、触
針式の変位計を用いるもの、顕微鏡でメンブレンを観察
し、周辺部と中心部の焦点位置の差から求めるもの、メ
ンブレンに光を照射し、基準面からの反射光とメンブレ
ンからの反射光との干渉縞の変化量から変位量を求める
ものや、メンブレンに光を照射し、反射光の位置の変化
から変位量を求めるもの等を用いることができる。

【００２１】メンブレンを変形させる方法として、チャ
ンバー内を加圧してメンブレンを膨らませるだけでな
く、チャンバー内の圧力をチャンバーの外の圧力に対し
て減圧しても同様の効果を得ることができる。この時、
メンブレンの変位量の測定は、メンブレンの凹み量を測
定することになる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の応力測定
装置では、一枚のブランクス上に作成された複数のメン
ブレンの応力をメンブレンの変形や破壊を発生させるこ
となく、正確に測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるマスクブランクスに
おけるメンブレンの応力測定装置の構成図である。

【図２】ブランクス固定板で固定されたマスクブランク
ス２の周辺部の拡大図と、ブランクス固定板を示す図で
ある。

【図３】マスクブランクスの構造の概要を示す図であ
る。

【図４】バルジ法の概略を示す図である。

【符号の説明】 １…加圧チャンバー ２…マスクブランクス ３…ブランクス固定板 ４…メンブレン変位量測定手段 ５…加圧チャンバー１を加圧する加圧手段 ６…圧力計 ７…電源 ８…空気穴 ９…メンブレン １０…支柱（ストラット）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の薄膜(メンブレン)を備えているマ
   スクブランクスの、メンブレンの応力を測定する方法で
   あって、穴の開いた板に発生させた静電気力で前記マス
   クブランクスの支柱部（ストラット）を固定し、前記穴
   を通して前記メンブレンに圧力をかけ、前記メンブレン
   の変位量を測定し、前記圧力と前記変位量の関係に基づ
   いてメンブレンの応力を測定することを特徴とするマス
   クブランクスにおけるメンブレンの応力測定方法。
2. 【請求項２】 複数の薄膜(メンブレン)を備えているマ
   スクブランクスの、メンブレンの応力を測定する装置で
   あって、空気を導入する穴を有し、静電気力を発生する
   機構を備えた板と、前記メンブレンに圧力をかける機構
   と、前記メンブレンの変位量を測定する手段と、前記圧
   力と前記変位量の関係に基づいてメンブレンの応力を測
   定する手段とを備えることを特徴とするマスクブランク
   スにおけるメンブレンの応力測定装置。