JP2004320035A - Euvリソグラフィに用いるマスクブランク及び製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】EUVリソグラフィに用いるマスクブランク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】マスクブランクをEUVリソグラフィにおいてマスクとして用いられコーティングが施されている前面と導電性コーティングから成る背面を備える基板で構成する。導電性コーティングはドイツ工業規格DIN58196−5、DIN58196−4及びDIN58196−6に従った評価において特に耐磨耗性かつ強接着性なものであり、また最小導電性であることで特徴づけられるものである。導電性コーティング処理はイオンビームスパッタリングにより行う。背面上の導電性コーティングは耐磨耗性かつ強接着性であるので、磨耗を起こすことなく静電保持装置(チャック)を用いてマスクブランクを把持、保持、及び操作することが可能である。
【選択図】なし

Description

本発明はEUVリソグラフィ(極端紫外リソグラフィ)において用いられるマスクブランク及びその製造方法に関する。
マイクロエレクトロニクスにおいて絶えずより高い集積密度を得るためには、より短波長の暴露波長を用いることが必要である。将来35nm未満の構造物を製造するためには僅か13nmあるいはそれより短い波長が用いられると予測される。このため、リソグラフィ暴露用マスクの製造が基本的な重要性をもっている。マスクは、マスク中のどんな僅かな誤差であってもすべてのチップへ複製されてしまうため、実質的に無欠陥であることが要求される。従ってマスクに汚染を生ずるあらゆる汚染源は可能な限り最大限除去される必要がある。
そのためには、極めて正確なマスク製造技術及び磨耗や粒子形成を可能な限り防止すべく極めて慎重なマスクブランクの保持及び操作が要求される。マスクブランクの汚染による損失を考慮すれば、製造方法におけるどんな小さな改善であっても半導体製造における品質向上にとって重要なものとなる。それゆえ、マスクブランクの製造及び取り扱いに関わる方法が比較的複雑であってもまた高コストであっても驚くには当たらない。何故なら、半導体製造の目的が可能な限り低い不合格品率で可能な限り高度な集積密度を達成することにあるからである。
本発明はEUVリソグラフィにおいて使用されるマスクブランクにおいて、汚染及びマスク誤差による損失を従来以上に減少できるようにすることを目的とする。本発明はかかる特徴を有するマスクブランクの製造方法を提供することもさらに目的としている。
本発明においてはEUVリソグラフィにおいて使用するマスクブランクが提供されているが、このマスクブランクは前面と背面を備える基板から成り、このEUVリソグラフィにおいてマスクとして使用される前面にはコーティングが施されている。本発明においては、前記基板背面は導電性コーティングを有している。かかる構成により、マスクブランクを汚染及び粒子形成の危険性に対して有利性を発揮する驚くほど簡潔な設計とすることが可能になっている。本発明によれば、前記基板は好ましくは熱膨張係数の極めて低い材料から成る。
本発明に係るマスクブランクは静電保持装置(静電チャック)を用いて該マスクブランクの背部の、かつ、大きな平らな部分で保持することができる。この静電保持装置は前記基板背面の大きな平らな部分で接触しているため、保持のために小さな保持力しか必要とされない。そのため磨耗が減じられ、従って汚染が生ずる危険性も減じられる。さらに、本発明に係るマスクブランクを極めて穏やかに保持しまた取り扱うことが可能になっている。前記静電保持装置及び/またはマスクブランク背面へ印加された電位を有利に制御でき、また穏やかにオン・オフ切り換えが可能である。これにより、マスクブランクに対する急激な加力が大幅に防止され、磨耗はさらに減じられ、粒子形成もさらに低減される。又、例えばマスクブランクが湾曲あるいは伸張状態にある場合に、前記したマスクブランクと静電保持装置との大きな平らな接触を利用してマスクブランクを真っ直ぐ引っ張り、応力を減ずることに利用することも可能である。
DIN58196−5(ドイツ工業規格)に従った前記導電性コーティングの布での磨耗に対する耐久性は、好ましくは少なくともカテゴリー2である。例えマスクブランクあるいはそれから作られるマスクが半導体製造中の例えば置き換えまたは保全作業中に手あるいは取り扱い器具によって保持されても、あるいはマスクブランクまたはマスクがさらに他の処理行程において使用されても、前記背面上のコーティングは極めて耐磨耗性であるため実質的に磨耗は起こらない。
DIN58196−4(ドイツ工業規格)に従った前記導電性コーティングのイレーザーでの磨耗に対する耐久性は、好ましくは少なくともカテゴリー2である。例えマスクブランクあるいはそれから作られるマスクが半導体製造中に例えば手あるいは器具によってかすられてもあるいは保持されても、あるいはマスクブランクまたはマスクがさらに他の処理行程において使用されても、本発明によれば前記背面上のコーティングは極めて耐磨耗性であるため実質的に磨耗は起こらない。
DIN58196−6(ドイツ工業規格)に従った粘着テープ試験における前記導電性コーティングの粘着強度はほぼ0%の剥脱または表層剥離に相当する。例え接着性物体が例えば交換あるいは保全作業中にマスクブランクあるいはそれから作られたマスクと接触しても、前記背面上の導電性コーティングのいずれの部分も実質的に剥脱や表層剥離を起こすことはない。もしかかる剥脱等が起これば、汚染や厄介な磨耗が起こることとなる。総括すれば、本発明に係るマスクブランク及びそれから作られるマスクは保全上の問題なく高い信頼性をもって取り扱いできる利点を有することが確認されている。
前記基板は、好ましくは、例えば変性シリカガラスあるいは変性セラミックガラス等の極めて低い熱膨張係数をもつ材料から成る。本特許出願の目的に照らして、前記用語「極めて低い熱膨張係数をもつ材料」とは、特定の温度範囲において有意な膨張を起こさない、あるいは少なくとも大きな熱膨張を起こさない材料を意味すると理解されるべきである。およそ摂氏0〜50°Cの温度範囲内において、前記極めて低い熱膨張係数をもつ材料の熱膨張係数は好ましくは約±100ppb/K未満であり、より好ましくは約±30ppb/K未満であり、さらに好ましくは約±5ppb/K未満である。これは、前記温度範囲において、特にリソグラフィ暴露法においての使用及び前記層の耐磨耗性に関して特に有利な性質を備えたマスクブランクを製造できるからである。
本発明に従って好ましく用いられる膨張ゼロの材料の特性に関しては、本願中にそれらの内容を特に記載して例示した以下の特許出願、DE−OS−1902432、US4,851,372、US5,591,682及びDE10163597.4を参照されたい。
ケイ酸チタンガラス(92.5%SiO及び7.5%TiO)から成るULE(超低膨張性)材料であるCorning(登録商標)7971を前記極めて熱膨張係数の低い材料として用いることも可能である。この材料は純粋な液体四塩化ケイ素と四塩化チタンを混合し、それらの蒸気を燃焼炉中へ噴出させ反応させることによって製造される。このガラスの液滴を回転中の回転台上へ沈着させる。1週間かけて直径約170cm、厚さ約15cmのブランクを製造する。この方法によって得られたガラス組成物は超低熱膨張係数をもつ特徴を有する。
適切な光学的性質を得るため、少なくともマスクブランクの前面へコーティングが施される。このコーティングは誘電性の二重層、特にモリブデン・シリコン二重層及び1層のクロム層または1層のEUV光を吸収する他の層から成る。このようなコーティングを行うことにより、驚くほど高い耐磨耗性を備え、特に約13nmまで短波長とされたEUVリソグラフィにおける使用に適したマスクブランクを製造することが可能となる。
好ましくは、前記誘電性二重層に対してイオンビーム蒸着、特にイオンビームスパッタリング処理を行ってこれら層を極めて均質かつ無欠陥な層に形成し、これによりコーティングが高度な反射性をもつよう確保する。総括すれば、かかる処理により極めて正確な結像光学部品及びマスクの提供が可能となる。コーティング方法に関しては、本願出願人の同時係属中の米国特許出願、出願番号No.10/367,539、発明の名称「フォトマスクブランク、フォトマスク、マスクブランク及びマスクの方法及び装置、フォトマスクブランクの製造方法及び製造装置」、出願日2003年2月13日を参照されたい。尚、この出願の内容は参照のため本願出願書類に特に含めてある。
マスクブランクは、前面側及び背面側のコーティングがほぼ同じかあるいは部分的に同じである場合は、驚くほど簡略な方法で製造できる。つまり、同一のコーティング技術及び処理工程をマスクブランクの前面及び背面の双方に用いることが可能なのである。そのため、マスクブランクのコーティングが行われる処理チャンバー等を開く必要がなく、また他の処理チャンバーへマスクブランクを移す必要もないため、製造に要する時間が節約できるとともに汚染の危険性も減じられる。反対に、同一コーティングチャンバーにおいてマスクブランクを前記前面及び背面へ、あるいは部分的にコーティングすることも可能である。
静電保持装置を用いてマスクブランクをさらに確実に把持及び保持できるようにするため、厚さ約100nmの層を有する前記導電性コーティングの抵抗率は少なくとも約10−3Ωcm必要であり、マスクブランクの把持及び保持がより確実となるのでより好ましくは少なくとも約10−4Ωcm、またマスクブランクの把持及び保持がさらに確実となるので猶好ましくは少なくとも約10−5Ωcm、またマスクブランクの把持及び保持がさらに確実となるので猶好ましくは少なくとも約10−6Ωcm、またマスクブランクの把持及び保持がさらに確実となるので猶好ましくは少なくとも約10−7Ωcm、そしてマスクブランクの把持及び保持がさらに確実となるので猶好ましくは少なくとも約10−8Ωcmであることが必要である。層の厚さが約100nmである場合、約10−5Ωcmの抵抗率が特に好ましいことが見出されている。
本発明はさらにEUVリソグラフィにおいて使用され、極めて低い熱膨張係数をもつ材料で作られかつ前面と背面を備えた基板から成るマスクブランクであって、EUVリソグラフィにおいてマスクとして使用する前記前面にはコーティングが施され、また前記背面には導電性コーティングが施されて構成されるマスクブランクの製造方法を提供するものである。
以下に実施例を示して本発明の好ましい実施態様について説明する。以下の実施態様によって、本発明のさらなる特徴、利点、及び変形が当業者に明らかとなる。
本発明に係るマスクブランクは、高度に均質な光学ガラス、シリカガラス、セラミックガラス、あるいはそれらと同等な材料から成る基板から構成されている。熱膨張性に関し、前記基板は好ましくは実質的に膨張ゼロの材料から成る。マスクブランクは好ましくは例えば端部の長さが約15cmである矩形形状を有する。尚、前記マスクブランクはもちろん他の形状、例えば円形であってもよい。前記基板は僅か十分の数ナノメートルレベルの精密度で研磨される。先行技術から既知であるように、前記基板の前面には、構造的干渉による反射放射線の増幅に関するブラッグ反射条件を満たす誘電性二重層系が形成される。本発明に従った13.4nmの暴露波長の例は、約2.8nmの厚さのモリブデン層と約4nmの厚さのシリコン層から成る約50のモリブデン・シリコン二重層から成っている。暴露に用いられる波長に適合する適当な誘電性多層系は当業者に公知である。
前記誘電性多層系表面には金属製マスク、特にクロム製マスクあるいは前記暴露放射線を吸収する他のEUV吸収体が処理される。前記金属層、特にクロム層は好ましくは構造化あるいはパターン化される。前記基板の前面は好ましくは全体に亘って導電性である。
本発明によれば、導電性コーティングが前記基板の背面に施されている。このコーティングは好ましくは前記背面の全面に施されるが、適当な方法によって例えば静電保持装置(静電チャック)の外形に適合した正方形のような環状に前記背面へ部分的に施すことも可能である。
前記導電性コーティングは、好ましくは前記基板の前面へ対応する導電性コーティングを形成するために用いた工程と同一の処理工程によって前記基板の背面へ処理される。かかる処理方式により、マスクブランクを少なくとも部分的に単一操作工程において製造することができる。このことは、蒸着チャンバー中の保護雰囲気あるいは真空状態を中断する必要がないことを意味している。誘電性多層コーティングを、好ましくは前記基板前面へ前記多層コーティングを処理した方法と同一の方法で前記基板背面へ処理することももちろん可能である。
前記基板及びコーティングは、EUVリソグラフィ(極端紫外リソグラフィ)において用いる可視波長域紫外部分の暴露波長に適合するように設計されている。将来におけるEUVリソグラフィの一つの可能性は約13nmまで短くされた波長を用いることである。
マスクブランク前面のコーティングは最初は構造化されていないか、あるいはパターン化されていない。製造者の工場あるいはマスクブランクの受取者の工場における後続の処理工程において、前記コーティングはEUVリソグラフィ用のマスクを提供できるように適当に構造化あるいはパターン化される。前記マスクブランクあるいはマスクを、例えばフォトレジストまたは保護ラッカーから成るレジストフィルムで被覆することも可能である。
前記基板背面には導電性コーティングが施されているので、静電保持装置を用いてマスクブランクを保持し及び取り扱うことが可能である。このマスクブランク背面上の導電性コーティングは、例えば輸送あるいは取り扱い中にマスクブランクからの静電荷の発生をより効果的な手法で防止する。
前記基板背面のコーティングに適する妥当な金属被覆特性を与えるすべての金属被覆方法を用いることが原則として可能である。イオンビーム蒸着、とりわけイオンビームスパッタリングが適することが見出されている。このコーティング方法では、イオンビームが目的物へと向けられると、該目的物の素材が真空中へ剥脱される。前記目的物をコーティング対象の基板へ近接して位置させ、基板をスパッタリングによって分離させた目的物で被覆する。このコーティング方法は比較的複雑かつ高コストを要するが、コーティング処理層は極めて均質となりまた無欠陥であるため、マスクあるいはマスクブランクのコーティングに特に適することが見出されている。イオンビーム蒸着を用いることにより金属、あるいは2種以上の金属あるいは誘電体の混合物を処理することが可能となる。前記金属及び誘電体のイオンビーム蒸着に関しては、本願出願人の同時継続中の米国特許出願、出願番号No.10/367,539、発明の名称「フォトマスクブランク、フォトマスク、マスクブランク及びマスクの方法及び装置、フォトマスクブランクの製造方法及び製造装置」、出願日2003年2月13日を参照されたい。尚、この出願の内容は参照に供するため本願出願書類に特に含めてある。
上記方法により前記基板背面へ処理された導電性コーティングは特に磨耗及び耐久性に関するいくつかの有利な特性によって特徴づけられる。これら有利な特性については以下に述べる比較的複雑な一連の試験から構成されかつ特徴づけられる好ましい例示的実施態様を用いて説明する。
第一の例示的実施態様
厚さ約50nmないし100nmのクロム層をイオンビームスパッタリングによってマスクブランク背面へ処理する。前記背面上のコーティングの布により生ずる磨耗に対する耐久性をDIN58196−5(ドイツ工業規格)に従って評価する。DIN58196−5(ドイツ工業規格)に従い、試料について特定の過酷な条件下(H25:25サイクル、H50:50サイクル)で試験を実施する。直径10mmの平坦な接触面をもつスタンプであって、その上にDIN61631−MB−12CV/COに従った4層のガーゼ帯布から成る布が拡げられている該スタンプへ4.5Nの加力を与えて前記試料表面上において少なくとも20mm(1サイクル)の距離を前後へと引く。
前記負荷を与えた後、試料を脱脂綿及び溶媒を用いてDIN58752(ドイツ工業規格)に従って清掃する。前記試料表面の反射性及び透過性について、背景がつや消しされた黒色の箱中で100Wのフィラメントランプのもとに該試料を回わし及び傾けながら無倍率での肉眼による評価を行う。前記ランプと試料との間隔は約30〜40cmとし、また前記ランプと眼との間隔は約25cmとする。
DIN58196−6(ドイツ工業規格)に従った評価は肉眼で確認可能な層破壊を評価する形で行われる。この評価結果は前記規格において定められた5つの耐久性等級のいずれかに当て嵌められる。前記耐久性等級を用いて前記層の接着状態の評価を行うことが可能である。DIN58196−5(ドイツ工業規格)によれば、カテゴリー1は可視的層破壊が皆無であることを指し、カテゴリー2は磨耗痕の影響によって散乱光が少量あることを指し、カテゴリー3は軽度の初期部分損傷があることを示すより多くの散乱光があることを指し、カテゴリー4は前記層に明瞭に認め得る部分損傷があることを指し、カテゴリー5はコーティングが基板に達するまで崩壊していることを指す。
前記基板についての評価をDIN58196−5(ドイツ工業規格)に従って実施した。ストローク数は25(苛酷度H25)であった。25試料について評価を行った。DIN58196−5に従った評価の結果、試料すべてがカテゴリー2あるいはそれより良好な評価を得た。
第二の例示的実施態様
前記第一の例示的実施態様において説明したものと同等のマスクブランクについてイレーザーによって生ずる磨耗に対する前記背面上コーティングの耐久性を測定するためDIN58196−4(ドイツ工業規格)で試験を行った。DIN58196−4には使用されるイレーザー表面の調製(研がれたガラスディスク上をざらざらにしてイソプロパノールを用いて清掃する)及び試験実施(磨耗面の直径6.5−7mm、磨耗加力4.5N、磨耗長20mm)に関して詳細に記載がある。前記イレーザーを前記背面上コーティング上で擦る。評価は肉眼で確認可能な層破壊の主観的評価によって行う。評価結果は前記DIN58196−5に定められた5つの耐久性等級のいずれかに当て嵌められる。この耐久性等級から層接着性が評価される。
カテゴリー1は確認可能な層の損傷がないことを指し、カテゴリー2は磨耗痕が確認できる程度に少量の散乱光が確認できることを指し、カテゴリー3は軽度の初期部分損傷があることを示すより多くの散乱光があることを指し、カテゴリー4は前記層に明瞭に認め得る部分損傷があることを指し、カテゴリー5はコーティングが基板に達するまで破壊していることを指す。
20個の基板について評価を行い、イレーザーを前記背面コーティング上で擦る操作は20回行った。その結果、試料すべてがカテゴリー2あるいはそれより良好な等級に該当する評価が得られた。
第三の例示的実施態様
前記第一の例示的実施態様において詳細に説明したものと同等のマスクブランクについてDIN58196−6(接着テープを用いた接着強度試験)に従った試験方法によって試験を行い前記背面のコーティングの接着強度を測定した。DIN58196−6(ドイツ工業規格)に従い、試料を固定台(テーブル)上へ平らに置く。次いで、接着テープロールから少なくとも25mm長の新しいテープ片を、気泡がなくまたテープが縁からはみ出さないように指で押しながら試験対象面へ貼り付ける。前記接着テープはポリエステル製で少なくとも幅が12mmあるものでなければならない。前記接着テープの接着力はテープ幅25mm当たり(9.8±0.5)Nなければならない。1分後、前記テープの突出端を片手で掴み、他方の手で試料を台上にしっかり保持しながらテープを試験面に対して垂直方向へ引っ張り外す。苛酷度に従って、テープをゆっくりと2〜3秒以内(苛酷度K1)に、あるいは急激に1秒未満で(苛酷度K2)剥がす。この評価は肉眼で確認可能な層破壊を前記面へのテープの接着によってひき起こされる剥離率で表わす方式によっている。
本試験では20個の基板を評価に供した。接着テープは1秒未満で急激に(苛酷度K2)引っ張り外した。試料すべてがほぼ0%の剥離率を示した。
第四の例示的実施態様
前記第一の例示的実施態様において詳細に説明したものと同等のマスクブランクについて表面抵抗を測定する2つの方法を用いて測定した。下記の表面抵抗値は前記ディスクの中心部分において得られた値である。各試験において、各電流について2回測定を行った。
Figure 2004320035
さらに小さい0.5mAの電流を用いて前記中心点から電流測定を開始した場合、前記中心点から1cmの点において下記のようなオームでの表面抵抗値が測定された。
26.2866 26.2703
26.2728
26.3068 26.2520
前記層の抵抗率を算出するためには、前記表面抵抗へ前記層の厚さを乗算しなければならない。従って例えば層厚が40nmであれば、
26.2728Ω×40nm=105μΩcmと算出される。
前記背面上コーティングの導電性も同様な方式で算出可能である。前記した実施態様において、前記スパッタリングされたクロム層あるいはEUV吸収性層の厚さはもちろんことなっていてもよいが、例えば約30nmないし約100nmの範囲内、より好ましくは約40nmないし約90nmの範囲内、さらに好ましくは約50nmないし約70nmの範囲内である。
上記のように、DIN58196(ドイツ工業規格)の規格、特に試験方法及び評価方法を本願に含めた。

Claims (19)

  1. EUVリソグラフィにおいてマスクとして用いられるコーティング処理された前面と導電性コーティングから成る背面を備える基板から構成される、EUVリソグラフィに用いるマスクブランク。
  2. 前記基板が極めて熱膨張係数の低い材料から成ることを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  3. 厚さ約100nmの層を備え、前記導電性コーティングの抵抗度が少なくとも約10−7Ωcm、より好ましくは少なくとも約10−6Ωcm、さらに好ましくは少なくとも約10−5Ωcmであることを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  4. 前記導電性コーティングの布を用いた磨耗に対する耐久性が少なくともDIN58196−5(ドイツ工業規格)に定めるカテゴリー2に該当することを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  5. 前記導電性コーティングのイレーザーを用いた磨耗に対する耐久性が少なくともDIN58196−4(ドイツ工業規格)に定めるカテゴリー2に該当することを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  6. DIN58196−6(ドイツ工業規格)に従った接着テープ試験において測定される前記導電性コーティングの接着強度がほぼ剥離0%に匹敵することを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  7. 前記基板がシリカガラスまたはセラミックガラスから成ることを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  8. 少なくとも前記前面に、誘電性二重層、特にMo/Si二重層、及び1層のクロム層または1層のEUV吸収性層の系から成るコーティングが処理されることを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  9. 前記誘電性二重層がイオンビーム蒸着、特にイオンビームスパッタリングによって処理されることを特徴とする請求項8項記載のマスクブランク。
  10. 前記前面及び背面がほぼ同一のコーティングを有することを特徴とする請求項1項記載のマスクブランク。
  11. 前面と背面を備えるEUVリソグラフィに用いるマスクブランクのコーティング方法であって、EUVリソグラフィにおいてマスクとして用いるコーティングが前記前面へ処理され、導電性コーティングが前記背面へ処理されることを特徴とする前記方法。
  12. 前記基板が極めて熱膨張係数の低い材料から成る基板として与えられることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  13. 前記導電性コーティングが厚さ約100nmの層を形成し、また前記導電性コーティングの抵抗が少なくとも約10−7Ωcm、より好ましくは少なくとも約10−6Ωcm、さらに好ましくは少なくとも約10−5Ωcmとなるように処理されることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  14. DIN58196−5(ドイツ工業規格)に従った布を用いた磨耗に対する前記導電性コーティングの耐久性が少なくともカテゴリー2に該当するように前記導電性コーティングが処理されることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  15. DIN58196−4(ドイツ工業規格)に従ったイレーザーを用いた磨耗に対する前記導電性コーティングの耐久性が少なくともカテゴリー2に該当するように前記導電性コーティングが処理されることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  16. DIN58196−6(ドイツ工業規格)に従った接着テープ試験において測定される前記導電性コーティングの接着強度がほぼ剥離0%に匹敵するように前記導電性コーティングが処理されることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  17. 少なくとも前記前面に、誘電性二重層、特にMo/Si二重層、及び1層のクロム層または1層のEUV吸収性層の系から成るコーティングが処理されることを特徴とする請求項11項記載の方法。
  18. 前記誘電性二重層がイオンビーム蒸着、特にイオンビームスパッタリングによって処理されることを特徴とする請求項17項記載の方法。
  19. 前記前面及び背面がほぼ同一のコーティングを有することを特徴とする請求項11項記載の方法。

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