JP2012053120A - マスクブランク用基板及びマスクブランクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の主表面上に転写パターンが形成された薄膜を備えてなる転写用マスクを用いるマスクブランク用基板の製造方法であって、前記転写用マスクの前記薄膜を剥離する工程と、前記薄膜が剥離された基板の主表面に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させる工程とを有することを特徴とする、マスクブランク用基板の製造方法である。
【選択図】図1
Description
基板の主表面上に転写パターンが形成された薄膜を備えてなる転写用マスクを用いるマスクブランク用基板の製造方法であって、前記転写用マスクの前記薄膜を剥離する工程と、前記薄膜が剥離された基板の主表面に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させる工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法である。
前記基板が、合成石英ガラスからなることを特徴とする、構成1に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
前記火炎が、1600℃以上の燃焼温度であることを特徴とする、構成2に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
前記火炎を接触させる工程後に、基板の主表面の研磨を行う工程を有することを特徴とする、構成1〜3のいずれか1項記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
構成4に記載のマスクブランク用基板の製造方法で製造されたマスクブランク用基板の主表面上にパターン形成用の薄膜を成膜する工程を有することを特徴とする、マスクブランクの製造方法である。
(構成6)
構成5に記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする、転写用マスクの製造方法である。
次に、転写用マスクに形成された薄膜を剥離する工程(剥離工程)について説明する。薄膜の剥離は、公知の方法を用いて行うことができる。例えば、薄膜の剥離は、エッチング等によって行うことができる。
次に、火炎処理を行うための火炎処理工程について説明する。火炎処理は、マスクブランク用基板1に対し、火炎52を照射して接触させる処理である。一般的に、上述の剥離工程により薄膜の剥離を注意深く行っても、マスクブランク用基板1は転写パターンの痕跡が残ってしまう場合が多い。これは、転写用マスクを作製する際にパターン形成用の薄膜に対して行うエッチング工程時に、基板の主表面がわずかにエッチングされることを避けることが困難であることに起因する。転写パターンには技術的に重要な情報が含まれているため、基板1の再利用の際には、転写パターンの痕跡を除去することが必要である。基板1に対して火炎処理を行うことにより、転写用マスクに使用されていた基板1の主表面71に残る転写パターンの痕跡を除去することができる。また、転写パターンの痕跡以外の表面の欠陥、及びエッチングによって薄膜を剥離した場合に生じるマスクブランク用基板1の表面の荒れも、火炎処理によって除去し平坦化することができる。
次に、研磨工程について説明する。上述の火炎処理により、基板1の表面は、転写パターンの痕跡等が除去される。しかしながら、剥離工程及び火炎処理工程において、基板1の主表面の平坦度や表面粗さが悪化することは避けられない。特に、半導体デバイス用途のマスクブランク用基板に求められる表面粗さや表面粗さの条件を満たすことは難しい。このため、火炎処理工程の次に、研磨工程を行うことが好ましい。研磨工程を行うことにより、基板1の再利用を確実にすることができる。
本発明の製造方法によって得られるマスクブランク用基板1は、その用途に応じて高い平坦度を有し、さらに高い平行度を有するものであることが好ましい。例えば、マスクブランク用基板1は、図3に示すように互いに対向して設けられた一組の主表面71と、該主表面と直交する2組の端面72と、前記主表面と端面とによって挟まれた面取面73を有する角型(方形状)の基板である。半導体デバイス製造用途のマスクブランク用基板1の場合は、一般に、その大きさが約152mm×約152mm×約6.25mmである。このマスクブランク用基板1の場合は、主表面の中心を基準とした142mm角内の領域での平坦度が例えば0μmを超え0.5μm以下であることが必要とされ、好ましくは0.3μm以下であることが望まれる。また、表面粗さについては、自乗平方根平均粗さRqで0.25nm以下である必要がある。
以下、本発明のマスクブランク10及び転写用マスクの製造方法の実施の形態を説明する。
マスクブランク用基板1の製造は、微細パターンを有する転写用マスクを原材料として用い、(1)剥離工程、(2)火炎処理工程、(3)研磨工程の各工程によって行った。以下、各工程を詳細に説明する。
合成石英からなる基板上にハーフトーン型位相シフト膜からなる微細な転写パターンを有する薄膜(ハーフトーン型位相シフト膜)とその上に遮光帯の役割を有する薄膜(遮光膜)が積層された転写用マスク(ハーフトーン型位相シフトマスク)を用意した。ハーフトーン型位相シフト膜は、MoSiNで形成されていた。また、遮光膜は、CrOCN、CrN、CrOCNが順に積層した構造で形成されていた。
次いで、上記剥離工程によって薄膜を剥離した基板1に対して、以下の条件で火炎処理を施した。
・火炎温度:2200℃
・火炎照射装置とマスクブランクとの距離:15mm
・火炎径:3mm
・火炎の走査:ステップ的に停止及び移動を繰り返し、1箇所10分の火炎照射をするように走査した。
・引火性ガスの種類:ブタンと酸素との混合気体
次に、火炎処理工程によって火炎処理を行った基板1に対して、研磨工程を施した。なお、この研磨工程は、一回又は複数の研磨工程からなることができる。また、所定の研磨の後、所定の洗浄を行うための洗浄工程を有することができる。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径100nm)砥粒に水を加えた遊離砥粒
研磨布:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)、厚さ2mm
次に、上記のマスクブランク用基板1上に、窒化されたモリブデン及びシリコンからなるハーフトーン型位相シフト膜(パターン形成用薄膜)2を成膜した。
具体的には、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=12at%:88at%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:N2:He=8:72:100)で、ガス圧0.3Pa、DC電源の電力を3.0kWとして、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデン、シリコン及び窒素からなるMoSiN膜を69nmの膜厚で形成した。次いで、上記MoSiN膜が形成された基板に対して、アニール処理として加熱処理を施した。具体的には、加熱炉を用いて、大気中で加熱温度を550℃、加熱時間を1時間として、加熱処理を行った。なお、このMoSiN膜は、ArFエキシマレーザーにおいて、透過率は6.1%、位相差が184度となっていた。
具体的には、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と二酸化炭素(CO2)と窒素(N2)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CO2:N2:He=22:39:6:33)で、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.7kWとして、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、CrOCN膜を30nmの膜厚で形成した。続いて、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:N2=83:17)で、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を1.7kWとして、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、CrN膜を4nmの膜厚で形成した。さらに、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と二酸化炭素(CO2)と窒素(N2)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)で、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.8kWとして、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、CrOCN膜を14nmの膜厚で形成した。以上により、基板1側から、CrOCN膜、CrN膜、CrOCN膜の3層積層構造のクロム系材料の遮光膜3を形成した。以上の工程により、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク(マスクブランク)10を得た。
火炎処理工程に変えて、従来のサンドブラストによる処理で基板1の主表面上の転写パターンの痕跡を除去した以外は、実施例1と同様に、マスクブランク用基板1を製造した。サンドブラストによる処理でも転写パターンの痕跡を除くことはできていた。しかし、その後の研磨工程をコロイダルシリカ砥粒による主表面の両面研磨だけでは不十分であり、最終的に出来上がった位相シフトマスクの光透過部(主表面上に位相シフトパターンのない部分)の透過率低下が大きく、また位相差の異常を起こす部分も発生していた。
2 ハーフトーン型位相シフト膜(パターン形成用薄膜)
2a 位相シフトパターン
3 遮光膜(パターン形成用薄膜)
3a、3b 遮光膜パターン
4 レジスト膜
4a、4b レジストパターン
10 マスクブランク
15 位相シフトマスク
20 研磨装置に取り付けられたマスクブランク用基板
21 キャリア
22 上定盤
23 下定盤
30 研磨布を貼り付けてなる定盤
50 火炎照射装置
52 火炎
71 主表面
72 端面
73 面取面
100 火炎処理装置
102 ステージ
104 火炎制御部
105 引火性ガス
108 顕微鏡
110 画像処理部
112 ステージコントローラ
114 制御部
126 観察光
Claims (6)
- 基板の主表面上に転写パターンが形成された薄膜を備えてなる転写用マスクを用いるマスクブランク用基板の製造方法であって、
前記転写用マスクの前記薄膜を剥離する工程と、
前記薄膜が剥離された基板の主表面に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させる工程と
を有することを特徴とする、マスクブランク用基板の製造方法。 - 前記基板が、合成石英ガラスからなることを特徴とする、請求項1に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記火炎が、1600℃以上の燃焼温度であることを特徴とする、請求項2に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記火炎を接触させる工程後に、基板の主表面の研磨を行う工程を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 請求項4に記載のマスクブランク用基板の製造方法で製造されたマスクブランク用基板の主表面上にパターン形成用の薄膜を成膜する工程を有することを特徴とする、マスクブランクの製造方法。
- 請求項5に記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする、転写用マスクの製造方法。
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