JP2006133519A - マスクブランクス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷電ビーム照射に伴うレジストの帯電及び放電破壊を防止することができ、露光用マスクにおけるパターン精度の向上及び製造歩留まりの向上をはかる。
【解決手段】 露光光に対して透明な基板１１上の一主面に荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための露光光に対して不透明な導電性の遮光体１２を形成したマスクブランクス基板であって、基板１１の一主面上の４隅を含む全面がく導電性材料で覆われている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光リソグラフィーにおいて使用される露光用マスクを形成するためのマスクブランクス基板に関する。

半導体製造プロセスの一つである光リソグラフィプロセスにおいては、透明基板上に遮光膜のパターンを形成した露光用マスクが用いられる。この露光用マスクは、溶融石英等の透明基板の一主面上にクロム等の遮光膜を成膜したマスクブランクス基板を基に、電子ビームリソグラフィーにより作製される（例えば、特許文献１参照）。

マスクブランクス基板の遮光膜にパターンを形成するプロセスは、以下の通りである。まず、遮光膜表面にレジストを塗布し、これに真空中でパターンを形成すべき場所に電子ビームを照射する。電子ビーム照射後、現像してレジストパターンを得、このレジストパターンをマスクとして遮光膜のエッチングを行い、遮光膜パターンを得る。

ところで、マスクブランクス基板を製造するために遮光膜を透明基板上に形成する際には、一般にスパッタ法が用いられる。その際に、透明基板を支持するために４隅をクランプするが、透明基板を支持した領域にはクランプするための保持機構が邪魔になって遮光膜が形成されない。従って、マスクブランクス基板の４隅は、遮光膜が形成されずに透明基板である溶融石英が剥き出しとなっている。

溶融石英は優れた絶縁体であり、体積抵抗率は１０¹⁶Ωｍ以上とされている。従って、電子ビームを用いてパターニングを行う際に、この溶融石英部分に電子が入射すると、この部分は帯電する。真空中の絶縁破壊が起こる電場の強さは条件によって異なるが、文献（例えば、非特許文献１参照）によればオーダー的には５０ＭＶ／ｍ程度とされているので、電荷密度が２０ｎｃ／ｃｍ² 程度になると、放電が生じる可能性がある。放電が生じると、塗布されたレジスト或いはガラスが遮光膜の上に飛散し、飛散したレジスト或いはガラスは遮光膜パターンの欠陥の原因となる。

なお、遮光膜のない部分は４隅であり、ＬＳＩパターンは基板の周辺を除く部分に形成されるため、遮光膜のない部分に電子ビームが照射されることはないように思えるが、識別マークやプロセスマーク等は基板の周辺部分に形成するため、遮光膜のない部分に電子ビームが照射されることが生じる。
特開平１１−５４０７７号公報 放電ハンドブック（改訂版）電気学会、第３部第４章 P220

このように従来、マスクブランクス基板の表面には遮光膜の形成されていない部分が４隅に存在し、この部分に電子ビームが照射されると、レジストの帯電や放電破壊が生じ、ゴミが発生し、遮光膜パターンの欠陥の原因となるという問題があった。

また、上記の問題は、電子ビームによってパターンを描画する場合に限らず、イオンビームによってパターンを描画する場合にも同様に言えることである。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、荷電ビーム照射に伴うレジストの帯電及び放電破壊を防止することができ、露光用マスクにおけるパターン精度の向上及び製造歩留まりの向上に寄与し得るマスクブランクス基板及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。

即ち、本発明の一態様は、露光光に対して透明な透明基板の一主面上に、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための、露光光に対して不透明な導電性の遮光膜を形成したマスクブランクス基板であって、前記透明基板の一主面の全体が、前記遮光膜又は該遮光膜とそれ以外の導電膜で覆われていることを特徴とする。

また、本発明の別の一態様に係わるマスクブランクス基板は、露光光に対して透明な透明基板と、前記透明基板の一主面上に該基板の４隅を除いて形成され、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜と、前記透明基板の一主面上の４隅を覆うように形成された導電膜と、を具備してなることを特徴とする。

また、本発明の別の態様に係わるマスクブランクス基板は、露光光に対して透明な透明基板と、前記透明基板の一主面上に該基板の４隅を除いて形成され、露光光に対して不透明な導電性材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜と、前記透明基板の一主面上の４隅の少なくとも１つに形成されたマークと、前記４隅を覆うように形成された透明導電膜と、を具備してなることを特徴とする。

また、本発明の別の態様に係わるマスクブランクス基板の製造方法は、露光光に対して透明な透明基板の一主面上の４隅をクランプした状態で、該基板の一主面上の４隅を除く部分にスパッタ又は蒸着法により、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜を成膜する工程と、前記透明基板の一主面上の４隅を除く部分を遮蔽するシャッターを用い、前記４隅の内の２つをクランプした状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により前記遮光膜又は該遮光膜とは材料の異なる導電膜を成膜する工程と、前記シャッターを用い、前記クランプする位置を別の２隅に変更した状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により前記遮光膜又は該遮光膜とは材料の異なる導電膜を成膜する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の態様に係わるマスクブランクス基板の製造方法は、露光光に対して透明な透明基板の一主面上の４隅をクランプした状態で、該基板の一主面上の４隅を除く部分にスパッタ法又は蒸着法により、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜を成膜し、且つ前記４隅の少なくとも１つに前記遮光膜からなるマークを形成する工程と、前記透明基板の一主面上の４隅を除く部分を遮蔽するシャッターを用い、前記４隅の内の２つをクランプした状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により透明導電膜を成膜する工程と、前記シャッターを用い、前記クランプする位置を別の２隅に変更した状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により透明導電膜を成膜する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、透明基板の一主面上の４隅を含めて全面が導電性の膜で覆われているため、遮光膜パターン形成のための荷電ビーム照射によってレジストが帯電することはなく、放電破壊を未然に防止することができる。従って、ゴミの発生を抑制することができ、遮光膜パターンのパターン精度の向上、更には製造歩留まりの向上をはかることができる。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるマスクブランクス基板の概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ’断面図である。

図中１１は溶融石英からなる透明基板であり、この基板１１の上面の全体はクロム（Ｃｒ）からなる遮光膜１２が形成されている。また、この遮光膜１２は、基板１１の側面にも形成されている。

ここでは代表的な構成として、１５２ｍｍレチクルを考える。透明基板１１は、パターン形成面が一片１５２ｍｍの正方形、厚さ６．２５ｍｍの直方体構造に加工されている。パターン形成面への遮光膜形成は次のようにして行う。

まず、通常の保持機構を有するスパッタ装置により、透明基板の一主面上に金属クロム膜（遮光膜）を２００ｎｍ成膜する。この際に、図２（ａ）に示すように、基板１１の４隅を保持機構２１ａ〜２１ｄでクランプする。このため、図２（ｂ）に示すように、基板１１の４隅１１ａ〜１１ｄにはクロム膜１２は成膜されない。この状態は、従来のマスクブランクス基板と同様である。また、スパッタの回り込みを利用することにより、基板１１の側面にもクロム膜１２が成膜される。

次に、図２（ｃ）に示すように、４隅１１ａ〜１１ｄのうち、対角線の両端にある２対の隅うちのどちらか１対の隅のみ、ここでは１１ｂ，１１ｄを保持機構２１ｂ，２１ｄでクランプする。そして、基板１１上のクロム膜形成領域と同じ形状のシャッター２２を用いて、４隅以外には成膜材料が付かないようにする。この状態で、再度スパッタすることによりクロム膜を成膜する。すると、図２（ｄ）に示すように、４隅の内の１１ａ，１１ｃにクロム膜１２が成膜される。

次に、図２（ｅ）に示すように、残りの１対の隅１１ａ，１１ｃのみを保持機構２１ａ，２１ｃによりクランプし、先と同様にシャッター２２を用いてクロム膜をスパッタ法により成膜する。すると、図２（ｆ）に示すように、残りの２隅１１ｂ，１１ｄにもクロム膜１２が成膜されることになる。このようにしてマスクのパターン形成面全面に導体膜を成膜することができる。この後、必要があればシャッター２２を開き、クロム膜１２の表面に酸化クロム膜を成膜する。

なお、４隅以外へのクロム膜１２の成膜と４隅へのクロム膜１２の成膜とは、同じスパッタ装置を用いてもよいし、異なるスパッタ装置を用いてもよい。また、４隅へのクロム膜の成膜を行うことにより、基板１１の４隅に対応する側面にもクロム膜１２が成膜されることになる。

このように本実施形態によれば、透明基板１１のパターン形成面に基板１１の４隅を含んで全面にクロム膜１２を形成することができ、基板表面全体が導体膜で覆われた状態となる。従って、このマスクブランクス基板を用いて電子ビームによりパターンを描画した場合、レジストの帯電や放電破壊が生じることはなく、パターン精度の向上及び製造歩留まりの向上をはかることができる。

また、本実施形態では、スパッタリングの際の回り込みを利用することにより、透明基板１１の上面のみならず側面にもクロム膜１２を成膜することができる。このように側面にも導電膜を形成しておくことは、電子ビーム照射による帯電防止により有効となる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係わるマスクブランクス基板の概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ’断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態は、４隅の一部に目視による確認の可能なマークパターンを形成したものである。

透明基板１１の一主面上に４隅を除いてクロム膜１２が形成され、４隅の一部にマーク１３が形成されている。このマーク１３は、マスクの特徴を表すものであり、後述するようにクロム膜の成膜時のクランプを工夫することにより形成できる。そして、４隅には、ＩＴＯからなる透明導電膜１５が形成されている。

本実施形態では、先の実施形態と同様に、前記図２（ａ）（ｂ）に示すように、通常の保持機構を有するスパッタ装置により、透明基板１１の４隅をクランプした状態でスパッタすることにより該基板１１上に金属クロム膜１２を２００ｎｍの厚さに成膜する。これにより、４隅には遮光膜の形成されない領域が残り、４隅に透明基板１１が露出することになる。このとき、４隅の内の１つに例えば三角形状のマーク１３を付けておく。

マーク１３は、マスクの特徴（種別，露光条件，その他）を表すものであり、例えば図４に示すように、保持機構２１の一部に三角形状の切り欠き部２３を設けておくことにより、透明基板１１の上面全体への遮光膜形成と同時に形成される。このようなマーク１３を形成する個数、或いは形成位置を適宜組み合わせることにより、マスクの特徴に応じたマーク形成を行うことができる。

次に、上記のスパッタ装置とは別のスパッタ装置に上記の基板をセットし、透明基板１１上の４隅のうち、対角線の両端にある２対の隅の片方である１対の隅のみを保持機構でクランプする。ここで、第１の実施形態と同様のシャッターを用いて、４隅以外には膜材料が付かないようにする。この状態で、導電性で且つ可視光を透過する膜、例えばＩＴＯ膜１５をスパッタリングにより成膜する。このＩＴＯ膜１５は、一部が先に形成したクロム膜と重なるようにする。

次に、残りの１対の隅で透明基板１１を支持し、先に支持されていた方の１対の隅にＩＴＯ膜１５を成膜する。このようにして、マスクのパターン形成面全面に導体膜を成膜することができる。なお、上記例ではクロム膜とＩＴＯ膜との成膜には別のスパッタ装置を用いたが、同じスパッタ装置を用いてターゲットを変えるようにしてもよい。

ここで、４隅を１辺が５ｍｍの二等辺三角形と考える。マスクパターンの形成に使用される電子ビーム描画装置のビーム電流は高々３μＡである。幅平均２．５ｍｍで、長さ５ｍｍの領域を３μＡの電流が流れるときの電位差が５ｍｍで１０ｋＶ程度であるとすると、許される抵抗値は３ＧΩ程度となる。１０倍の安全率をみると許される抵抗値は３００ＭΩである。膜の厚さは通常０．１μｍ程度であるから、膜の体積抵抗率は６×１０^-2Ωｍ以下であることが必要である。ＩＴＯ膜はこれよりも十分に低い抵抗率を有するため、４隅をカバーする導電膜として十分に使用可能である。

このように本実施形態によれば、透明基板１１のパターン形成面に基板１１の４隅を除いてクロム膜１２を形成し、４隅にＩＴＯ膜１５を形成することができ、基板表面全体が導体膜で覆われた状態となる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、電子ビーム描画により遮光膜にパターンが描画されるものとしたが、イオンビームで描画する場合にも適用できる。また、透明基板は必ずしも溶融石英に限るものではなく、露光光に対して透明若しくは十分に透過率が高い材料であればよい。さらに、遮光膜はクロムに限るものではなく、露光光を遮光するもので、且つ導電性の材料であればよい。

また、遮光膜或いは導電膜を形成する手法としては、必ずしもスパッタ法に限るものではなく、蒸着法を利用しても良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係わるマスクブランクス基板の概略構成を示す平面図と断面図。 第１の実施形態のマスクブランクスの製造工程を示す平面図。 第２の実施形態に係わるマスクブランクス基板の概略構成を示す平面図と断面図。 第２の実施形態に用いた保持機構の形状を示す平面図。

符号の説明

１１…溶融石英基板（透明基板）
１１ａ〜１１ｄ…角部
１２…クロム膜（遮光膜）
１３…マーク
１５…透明導電膜
２１…（２１ａ〜２１ｄ）…保持機構
２２…シャッター
２３…切り欠き部

Claims (8)

1. 露光光に対して透明な透明基板の一主面上に、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための、露光光に対して不透明な導電性の遮光膜を形成したマスクブランクス基板であって、
   前記透明基板の一主面の全体が、前記遮光膜又は該遮光膜とそれ以外の導電膜で覆われていることを特徴とするマスクブランクス基板。
2. 露光光に対して透明な透明基板と、
   前記透明基板の一主面上に該基板の４隅を除いて形成され、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜と、
   前記透明基板の一主面上の４隅を覆うように形成された導電膜と、
   を具備してなることを特徴とするマスクブランクス基板。
3. 前記導電膜は、前記遮光膜と同じ材料であることを特徴とする請求項２記載のマスクブランクス基板。
4. 露光光に対して透明な透明基板と、
   前記透明基板の一主面上に該基板の４隅を除いて形成され、露光光に対して不透明な導電性材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜と、
   前記透明基板の一主面上の４隅の少なくとも１つに形成されたマークと、
   前記４隅を覆うように形成された透明導電膜と、
   を具備してなることを特徴とするマスクブランクス基板。
5. 前記マークは、前記遮光膜と同じ材料からなり、該遮光膜と同時に形成されたものであることを特徴とする請求項４記載のマスクブランクス基板。
6. 露光光に対して透明な透明基板の一主面上の４隅をクランプした状態で、該基板の一主面上の４隅を除く部分にスパッタ又は蒸着法により、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜を成膜する工程と、
   前記透明基板の一主面上の４隅を除く部分を遮蔽するシャッターを用い、前記４隅の内の２つをクランプした状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により前記遮光膜又は該遮光膜とは材料の異なる導電膜を成膜する工程と、
   前記シャッターを用い、前記クランプする位置を別の２隅に変更した状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により前記遮光膜又は該遮光膜とは材料の異なる導電膜を成膜する工程と、
   を含むことを特徴とするマスクブランクス基板の製造方法。
7. 露光光に対して透明な透明基板の一主面上の４隅をクランプした状態で、該基板の一主面上の４隅を除く部分にスパッタ法又は蒸着法により、露光光に対して不透明な導電材料からなり、荷電ビームリソグラフィーを含むプロセスによりパターンを形成するための遮光膜を成膜し、且つ前記４隅の少なくとも１つに前記遮光膜からなるマークを形成する工程と、
   前記透明基板の一主面上の４隅を除く部分を遮蔽するシャッターを用い、前記４隅の内の２つをクランプした状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により透明導電膜を成膜する工程と、
   前記シャッターを用い、前記クランプする位置を別の２隅に変更した状態で、クランプされていない２隅にスパッタ又は蒸着法により透明導電膜を成膜する工程と、
   を含むことを特徴とするマスクブランクス基板の製造方法。
8. 前記透明基板の一主面上の４隅をクランプする際に、各々の隅と一部接触する保持機構をそれぞれ用い、これらの保持機構の少なくとも１つに前記マークに対応する切り欠きを設けたことを請求項７記載のマスクブランクス基板の製造方法。

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