JP2007190676A - マスクブランクス用ガラス基板の製造方法、マスクブランクスの製造方法、転写マスクの製造方法、及び半導体装置の製造方法、並びにマスクブランクス用ガラス基板、マスクブランクス、転写マスク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス基板に必要な加工処理を施し、表面を粗研磨した後に仕上研磨を行う方法において、その仕上研磨工程の中に、有機ケイ素化合物を加水分解することで生成したコロイダルシリカ砥粒を含む研磨液(スラリー)を用いて研磨する超精密研磨工程を設ける。
【選択図】なし
Description
よって、CD誤差不良となり、無視できない問題となる。
また、本発明は、基板表面に微小な凸状の表面欠陥が起因するパターン欠陥のない転写マスク、及び半導体装置の製造方法を提供することを第二の目的とする。
さらに、基板表面に微小な凸状の表面欠陥のないマスクブランクス用ガラス基板、及び該表面欠陥による位相欠陥のないマスクブランクス及び転写マスクを提供することを第三の目的とする。
マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨砥粒は、有機ケイ素化合物を加水分解することで生成したコロイダルシリカ砥粒を含むことを特徴とするマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第2の手段は、
マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨液は、コロイダルシリカ砥粒を含むものであるとともに、中性であることを特徴とするマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第3の手段は、
前記コロイダルシリカ砥粒は、アルカリ金属の含有量が、0.1ppm以下であることを特徴とする第1又は第2の手段にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第4の手段は、
マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨液は、コロイダルシリカ砥粒を含むものであり、
前記研磨工程は、研磨体を前記ガラス基板表面に所定の圧力で押圧してこれらを相対移動させて所望の表面粗さに仕上げる表面粗さ制御工程を有し、この表面粗さ制御工程の後に、前記所定の圧力よりも小さい圧力にし、前記研磨体と前記ガラス基板を相対移動させて微小な凸状の突起の発生を抑制する突起抑制工程と、を有することを特徴とするマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第5の手段は、
前記突起抑制工程における基板に対する研磨体からの圧力を100g/cm2以下とすることを特徴とする第4の手段にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第6の手段は、
マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程と、洗浄液で洗浄する洗浄工程とを有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨工程は、コロイダルシリカ砥粒を含む研磨液を用いた精密研磨であり、
前記洗浄液は、前記マスクブランクス用ガラス基板に対してエッチング作用を有するとともに、前記研磨液に含まれる金属粒子等の不純物であって、前記マスクブランクス用ガラス基板に付着した不純物に対してより強いエッチング作用を有する洗浄液であることを特徴とするマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第7の手段は、
前記洗浄は、フッ酸及び/又はケイフッ酸を含む洗浄液で洗浄することを特徴とする第6の手段にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第8の手段は、
前記ガラス基板は、ArFエキシマレーザー露光用位相シフトマスクブランクス用ガラス基板、F2エキシマレーザー露光用位相シフトマスクブランクス用ガラス基板、又は、EUV反射型マスクブランクス用ガラス基板の何れかであることを特徴とする第1〜第7のいずれかの手段にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法である。
第9の手段は、
第1〜第8のいずれかの手段にかかる電子デバイス用ガラス基板の製造方法で製造した電子デバイス用ガラス基板の主表面上に、露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法である。
第10の手段は、
第9の手段にかかるマスクブランクスの製造方法で製造したマスクブランクスにおける前記薄膜をパターニングして、前記ガラス基板上に薄膜パターンを形成することを特徴とする転写マスクの製造方法である。
第11の手段は、
第10の手段にかかる転写マスクの製造方法で製造した転写マスクを用いて、半導体基板上にリソグラフィー技術により微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第12の手段は、
ガラス基板の主表面内に主成分がSiとOとを含み、高さが約2〜7nmの微小な凸状の表面欠陥が存在しないマスクブランクス用ガラス基板である。
第13の手段は、
第12の手段にかかるガラス基板の主表面上に、露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜を形成したことを特徴とするマスクブランクスである。
第14の手段は、
第13の手段にかかるマスクブランクスにおける前記薄膜をパターニングして、前記ガラス基板上に薄膜パターンを形成することを特徴とする転写マスクである。
実施の形態1にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法は、例えば、必要な加
工処理等が施されたマスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液(スラリー)を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、前記研磨砥粒は、有機ケイ素化合物を加水分解することで生成したコロイダルシリカ砥粒を含むことを特徴とするものである。ここで、有機ケイ素化合物を加水分解することで生成したコロイダルシリカ砥粒とは、具体的には、例えば、金属不純物が除去された高純度アルコキシシランを原料にゾルゲル法で合成することによって、高純度なコロイダルシリカ砥粒としたもの等である。
実施の形態2にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法は、マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、前記研磨液は、コロイダルシリカ砥粒を含むものであるとともに、中性であることを特徴とする。この実施の形態2にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法は、以下の解明事実に基づいてなされたものである。すなわち、本発明者はまず、従来のコロイダルシリカスラリーによる研磨では、何故凸状の突起が形成されるかを考えた。種々の考えられる要因の中から、従来のコロイダルシリカスラリーが高いアルカリ質を有する(pHが高い)点に着目し、以下の仮説を考えた。
互いに独立して存在するが、溶媒中の電解質濃度(金属イオン不純物)が高くなると、電気的反発力は低下し、また、アルカリ性の雰囲気ではpHが高いほどSiO2の溶解度が高くなることから、上記の脱水縮合反応は生じやすくなるものと推察される。これらのことから、pH的に中性域で、電解質(金属イオン)の少ない純度の高い研磨剤であれば、このような凝集反応の抑制が可能と推察され、現実にこの種の研磨剤を使用した研磨加工においては、該当欠陥が全く認められない。
実施の形態3にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法は、マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、前記研磨液は、コロイダルシリカ砥粒を含むものであり、前記研磨工程は、研磨体を前記ガラス基板表面に所定の圧力で押圧してこれらを相対移動させて研磨して所望の表面粗さに仕上げる表面粗さ制御工程を有し、この表面粗さ制御工程の後に、前記所定の圧力よりも小さい圧力にし、前記研磨体と、前記ガラス基板を相対移動させて微小な凸状の突起の発生を抑制する突起抑制工程と、を有することを特徴とする。
使用するマスクブランクス用ガラス基板で許容される位相欠陥以下となるように、研磨体の基板に対する圧力を制御し、研磨速度を最小限に抑えた突起抑制工程により、微小な凸状の突起の発生を抑えることができる。
実施の形態4にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法は、マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程と、洗浄液で洗浄する洗浄工程とを有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、前記研磨工程は、コロイダルシリカ砥粒を含む研磨液を用いた精密研磨であり、前記洗浄液は、前記マスクブランクス用ガラス基板に対してエッチング作用を有するとともに、前記研磨液に含まれる金属粒子等の不純物であって、前記マスクブランクス用ガラス基板に付着した不純物に対してより強いエッチング作用を有する洗浄液であることを特徴とする。
れると考えられる。さらに、コロイダルシリカ砥粒がアルカリ性の場合においては、上述のゲル状残渣物が基板に固着し、洗浄液によるゲル状残渣物と基板のエッチング速度の差により、基板がエッチングされ突起欠陥が形成されると考えられる。従って、上述の不純物に対して、洗浄液によって溶解除去され、かつ、ガラス基板に対してあまりエッチングされない条件(即ち、ガラス基板よりも不純物に対してより強いエッチング作用を有する洗浄液)にすることにより、突起欠陥の高さを抑えることができる。洗浄液、及び洗浄液の濃度は、ガラス基板の材料、洗浄により除去する不純物等により選定する。尚、使用するコロイダルシリカ砥粒は、中性でもアルカリ性でも構わない。
(構成a)前記研磨工程は、基板に対する研磨体からの圧力を複数段階に分けて行い、前記研磨工程終了直前(研磨体の停止直前)の基板に対する圧力を100g/cm2以下とする。
(構成b)前記研磨工程の後に行う洗浄は、フッ酸及び/又はケイフッ酸を含む洗浄液で洗浄する。
(構成c)前記研磨工程は、基板に対する研磨体からの圧力を複数段階に分けて行い、研磨工程終了直前(研磨体の停止直前)の基板に対する圧力を100g/cm2以下とし、前記研磨工程の後に行う洗浄は、フッ酸及び/又はケイフッ酸を含む洗浄液で洗浄する。
(構成d)前記研磨工程の後に行う洗浄は、フッ酸及び/又はケイフッ酸を含む洗浄液で洗浄する。
実施の形態5は、実施の形態1ないし4にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法によって製造したマスクブランクス用ガラス基板の主表面上に、露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法である。基板表面に微小な凸状の表面欠陥がないマスクブランクス用ガラス基板を使用してマスクブランクスを製造するので、マスクブランクス表面に位相欠陥等の表面欠陥のないマスクブランクスが得られる。
実施の形態6は、実施の形態5にかかるマスクブランクスの製造方法で製造したマスクブランクスにおける前記薄膜をパターニングして、前記ガラス基板上に薄膜パターンを形成することを特徴とする転写マスクの製造方法である。実施の形態5にかかるマスクブランクスの製造方法によって得られたマスクブランクス表面に位相欠陥等の表面欠陥のないマスクブランクスを使用して転写マスクを製造するので、パターン欠陥のない転写マスクが得られる。
実施の形態7は、実施の形態6にかかる転写マスクの製造方法で製造した転写マスクを用いて、半導体基板上にリソグラフィー技術により微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。実施の形態6にかかる転写マスクの製造方法によって得られた転写マスク表面にパターン欠陥のない転写マスクを使用してリソグラフィー技術により半導体装置を製造するので、パターン欠陥のない半導体装置が得られる。
実施の形態8は、ガラス基板の主表面内に主成分がSiとOとを含み、高さが約2〜7nmの微小な凸状の表面欠陥が存在しないマスクブランクス用ガラス基板である。位相欠陥の要因となる微小な凸状の表面欠陥が、ガラス基板の主表面内に存在しないので、ガラ
ス基板上に薄膜を形成してマスクブランクスにしたときに、位相欠陥等の表面欠陥のないマスクブランクスを提供することができる。このようなマスクブランクス用ガラス基板は、実施の形態1ないし4にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法によって製造することができる。
実施の形態9は、実施の形態8にかかるマスクブランクス用ガラス基板の主表面上に、露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクスである。基板表面に微小な凸状の表面欠陥がないマスクブランクス用ガラス基板を使用してマスクブランクスを製造するので、マスクブランクス表面に位相欠陥等の表面欠陥のないマスクブランクスが得られる。
実施の形態10は、実施の形態9にかかるマスクブランクスにおける前記薄膜をパターニングして、前記ガラス基板上に薄膜パターンが形成されている転写マスクである。マスクブランクスの位相欠陥等の表面欠陥によるパターン欠陥がない転写マスクが得られる。
1)粗研磨工程
合成石英ガラス基板(152.4mm×152.4mm)の端面を面取加工、及び両面ラッピング装置によって研削加工を終えたガラス基板を、両面研磨装置に10枚セットし、以下の研磨条件で粗研磨工程を行った。10枚セットを10回行い合計100枚のガラス基板の粗研磨工程を行った。尚、加工荷重、研磨時間は適宜調整して行った。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径2〜3μm)+水
研磨パッド:硬質ポリシャ(ウレタンパッド)
粗研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するため、ガラス基板を洗浄槽に浸漬(超音波印加)し、洗浄を行った。
両面研磨装置に10枚セットし、以下の研磨条件で精密研磨工程を行った。10枚セットを10回行い合計100枚のガラス基板の精密研磨工程を行った。尚、加工荷重、研磨時間は適宜調整して行った。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径1μm)+水
研磨パッド:軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するため、ガラス基板を洗浄槽に浸漬(超音波印加)し、洗浄を行った。
両面研磨装置に10枚セットし、以下の研磨条件で超精密研磨工程を行った。
10枚セットを10回行い合計100枚のガラス基板の超精密研磨工程を行った。尚、加工荷重、研磨時間は位相シフトマスクブランクスに使用するガラス基板として必要な表面粗さ(所望の表面粗さ:二乗平均平方根粗さRMSで0.2nm以下)となるように適宜調整して行った。但し、超精密研磨工程終了直前(即ち所望の表面粗さが得られる研磨時間が経過した後であって研磨定盤の回転停止直前)のガラス基板に対する加工圧力を144g/cm2、この加工圧力のもとでの研磨時間を90秒とした。
研磨液:中性(pH7〜7.6)コロイダルシリカ(平均粒径30〜200nm)+水
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
超精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するため、ガラス基板を、アルカリ水溶液を含む洗浄液が入った洗浄槽に浸漬(超音波印加)し、洗浄を行った。
この実施例は、上記実施の形態3にかかるマスクブランクス用ガラス基板の製造方法(突起抑制工程における加工荷重基板に対する研磨体からの圧力と研磨時間)の具体例である。すなわち、上述の実施例1において、超精密研磨工程で使用するコロイダルシリカを用いた研磨液として、pHが10.2のもの(アルカリ性のコロイダルシリカ)を使用し、超精密研磨工程終了直前(研磨定盤の回転停止直前)のガラス基板に対する加工圧力を20g/cm2、この加工圧力のもとでの研磨時間を90秒(実施例2−1)、加工圧力を20g/cm2、研磨時間を120秒(実施例2−2)、加工圧力を20g/cm2、研磨時間を180秒(実施例2−3)、加工圧力を43g/cm2、この加工圧力のもとでの研磨時間を90秒(実施例2−4)、加工圧力を43g/cm2、研磨時間を120秒(実施例2−5)、加工圧力を43g/cm2、研磨時間を180秒(実施例2−6)、加工圧力を87g/cm2、研磨時間を90秒(実施例2−7)、加工圧力を87g BR>^cm2、研磨時間を120秒(実施例2−8)、加工圧力を87g/cm2、研磨時間を180秒(実施例2−9)とした以外は実施例1と同様にマスクブランクス用ガラス基板を作製した例である。
6で2%、実施例2−7で10%、実施例2−8で6%、実施例2−9で3%であった。このように、超精密研磨工程終了直前の研磨シーケンス(圧力)を100g/cm2以下とすることにより、研磨量を低下させることで、コロイダルシリカ凝集体による突起段差量を低下させることができたことにより、微小な凸状の表面欠陥の発生率を0%若しくは、後述の比較例と比べて抑えることができた。尚、コロイダルシリカ砥粒を用いた精密研磨終了直前の圧力を100g/cm2以下で且つこの圧力の研磨時間を120秒以上とすることにより、微小な凸状の表面欠陥の発生率を0%とすることができる。
この実施例は、上記実施の形態4に係るマスクブランクス用ガラス基板の製造方法の具体例である。上述の実施例1において、超精密研磨工程で使用するコロイダルシリカを用いた研磨液のpHを10.2にしたもの(アルカリ性のコロイダルシリカ)を使用し、超精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するため、ガラス基板を、ケイフッ酸(0.2%)を含む洗浄液(実施例3−1)、ケイフッ酸(0.2%)+低濃度がフッ酸(0.05%)を含む洗浄液(実施例3−2)入った洗浄槽に浸漬(超音波印加)し、洗浄を行った以外は、実施例1と同様にマスクブランクス用ガラス基板を作製した例である。
(100枚中3枚)であった。実施例2−1の表面欠陥の発生率5%と比較して2%低減することができた。
研磨液:高純度コロイダルシリカ(平均粒径30〜100nm)+水
高純度コロイダルシリカ:有機ケイ素を加水分解することで生成したコロイダルシリカであって、金属不純物が除去された高純度アルコキシシランを原料にゾルゲル法により合成したもの。純度が99.99999%。コロイダルシリカ砥粒に含まれるアルカリ金属(Na,K)の含有量が0.1ppm以下。
この比較例は、上述の実施例1において、超精密研磨工程で使用するコロイダルシリカを用いた研磨液として、そのpHが10.2(比較例1)、pHが9(比較例2)であるものを使用した以外は実施例1と同様にマスクブランクス用ガラス基板を作製した例である。この得られたガラス基板の主表面をレーザー干渉コンフォーカル光学系による欠陥検査装置を用いて高さ数nm程度(約2nm〜5nm)の微小な凸状の表面欠陥を調べたところ、比較例1は、1枚当たり平均100個程度の表面欠陥が確認され、微小な凸状の表面欠陥の発生率は100%(100枚中100枚)(比較例1)、比較例2は1枚当たり数個〜数十個程度で、微小な凸状の表面欠陥の発生率は22%(100枚中22枚)であった。
上述の実施例1において、超精密研磨工程で使用するコロイダルシリカを、塩酸や硫酸などを添加し、pHが3〜4の酸性域の研磨液を使用してマスクブランクス用ガラス基板の作成を試みたが、研磨剤の安定性が悪く、ガラス基板の主表面に凹凸が形成され、表面粗さが大きくなり、位相シフトマスクブランク用ガラス基板としては使用できるものではなかった。
較例1)を使って作製した位相シフトマスクブランクスにおいては、ハーフトーン膜表面に凸状の表面欠陥が確認された。
その製造方法、及び半導体装置の製造方法を得る際等に利用できる。
2 太陽歯車
3 内歯歯車
4 キャリア
5 被研磨加工物(ガラス基板)
6 研磨パッド
7 上定盤
8 下定盤
9 研磨液供給部
Claims (14)
- マスクブランクス用ガラス基板表面を、研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する研磨工程を有するマスクブランクス用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨工程は、
研磨体を前記ガラス基板表面に所定の圧力で押圧してこれらを相対移動させて、使用する露光波長において要求される所望の表面粗さに仕上げる表面粗さ制御工程と、
この表面粗さ制御工程の後、前記ガラス基板表面に付着した付着物が付着した箇所とそれ以外の箇所との研磨速度の差により発生する微小な凸状の突起の高さが、前記露光波長で許容される位相欠陥以下となるように前記所定の圧力よりも小さい圧力に制御し、前記研磨体と前記ガラス基板を相対移動させて微小な凸状の突起の発生を抑制する突起抑制工程と、を有することを特徴とするマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。 - 前記突起抑制工程における基板に対する研磨体からの圧力を100g/cm2以下とすることを特徴とする請求項1記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記表面粗さ制御工程は、前記ガラス基板表面を二乗平均平方根表面粗さRMSで0.2nm以下に仕上げる工程であることを特徴とする請求項1又は2記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板表面を洗浄液で洗浄する洗浄工程をさらに有し、
前記洗浄液は、前記マスクブランクス用ガラス基板に対してエッチング作用を有するとともに、前記研磨液に含まれる金属粒子等の不純物であって、前記マスクブランクス用ガラス基板に付着した不純物に対してより強いエッチング作用を有する洗浄液であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。 - 前記洗浄は、フッ酸及び/又はケイフッ酸を含む洗浄液で洗浄することを特徴とする請求項4記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨砥粒は、有機ケイ素化合物を加水分解することで生成したコロイダルシリカ砥粒を含むものであるとともに、前記研磨液は中性であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨液は、コロイダルシリカ砥粒を含むものであるとともに、中性であり、前記コロイダルシリカ砥粒は、アルカリ金属の含有量が0.1ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨液は、7.0から7.6の範囲のpH値を有することを特徴とする請求項6又は7記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板は、ArFエキシマレーザー露光用位相シフトマスクブランクス用ガラス基板、F2エキシマレーザー露光用位相シフトマスクブランクス用ガラス基板、又は、EUV反射型マスクブランクス用ガラス基板の何れかであることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨工程の後、前記ガラス基板表面をレーザー干渉コンフォーカル光学系による欠陥検査装置を用いて前記ガラス基板の表面欠陥の有無を検査する検査工程を有し、
前記検査工程は、前記ガラス基板表面に主成分がSiとOとを含み、位相欠陥となり得る突起の高さを有する微小な凸状の表面欠陥の有無を検査することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。 - 前記検査工程は、突起の高さが約2〜7nmの微小な凸状の表面欠陥が存在しないマスクブランクス用ガラス基板を選定することを特徴とする請求項10記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法。
- 請求項1乃至11の何れかに記載のマスクブランクス用ガラス基板の製造方法で製造したマスクブランクス用ガラス基板の主表面上に、露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法。
- 請求項12に記載のマスクブランクスの製造方法で製造したマスクブランクスにおける前記薄膜をパターニングして、前記ガラス基板上に薄膜パターンを形成することを特徴とする転写マスクの製造方法。
- 請求項13に記載の転写マスクの製造方法で製造した転写マスクを用いて、半導体基板上にリソグラフィー技術により微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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