JP2014148706A - 薄膜付き基板の製造装置及び製造方法、並びに転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低欠陥で高品質な薄膜付き基板を製造できる薄膜付き基板の製造装置及び製造方法、並びに高品質な転写用マスクを製造できる転写用マスクの製造方法を提供する。
【解決手段】真空排気装置を用いて真空状態に保持可能な真空チャンバー2と、チャンバー2内に位置し、絶縁性基板14の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲット7、8を保持するスパッタリングターゲット保持手段6と、この保持手段6により保持されているスパッタリングターゲット7、8に衝突させる粒子を供給する供給源5と、真空チャンバー2内に位置し、粒子との衝突によってスパッタリングターゲット7、8から叩き出されたスパッタ粒子を絶縁性基板14の主表面に成膜させるように基板14を保持する基板保持手段3と、基板保持手段3に保持された絶縁性基板14の主表面またはその上の薄膜を除電させる除電手段13を備えて製造装置1を構成した。
【選択図】図1
【解決手段】真空排気装置を用いて真空状態に保持可能な真空チャンバー2と、チャンバー2内に位置し、絶縁性基板14の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲット7、8を保持するスパッタリングターゲット保持手段6と、この保持手段6により保持されているスパッタリングターゲット7、8に衝突させる粒子を供給する供給源5と、真空チャンバー2内に位置し、粒子との衝突によってスパッタリングターゲット7、8から叩き出されたスパッタ粒子を絶縁性基板14の主表面に成膜させるように基板14を保持する基板保持手段3と、基板保持手段3に保持された絶縁性基板14の主表面またはその上の薄膜を除電させる除電手段13を備えて製造装置1を構成した。
【選択図】図1
Description
本発明は、真空状態においてスパッタリング法により基板の主表面上に薄膜を成膜して薄膜付き基板を製造する薄膜付き基板の製造装置及び製造方法、並びに、基板上に成膜された薄膜をパターニングして転写用マスクを製造する転写用マスクの製造方法に関するものである。
近年における超LSIデバイス等の高集積回路の高密度化、高精度化により、転写用マスク及びこれに使用される薄膜付き基板に対して様々な要求がなされている。
ここで、従来の薄膜付き基板を製造する技術として、例えば特許文献1乃至3に示されるように、イオンビームスパッタリング法を用いて、EUV(Extreme Ultra Violet:極短紫外)リソグラフィー用マスクブランク、およびEUVリソグラフィー用マスクを製造する技術が知られている。これらの技術では、スパッタリングターゲットと成膜用基板とをチャンバー内にそれぞれ収容して真空状態に保持する。そして、チャンバー壁面に取り付けられたイオン源からスパッタリングターゲットにイオンビームを入射し、ターゲットを構成する材料の原子をその表面からスパッタさせることで、スパッタされた原子を基板に付着させて、基板上に単一層若しくは複数層で構成される薄膜を形成している。
ここで、従来の薄膜付き基板を製造する技術として、例えば特許文献1乃至3に示されるように、イオンビームスパッタリング法を用いて、EUV(Extreme Ultra Violet:極短紫外)リソグラフィー用マスクブランク、およびEUVリソグラフィー用マスクを製造する技術が知られている。これらの技術では、スパッタリングターゲットと成膜用基板とをチャンバー内にそれぞれ収容して真空状態に保持する。そして、チャンバー壁面に取り付けられたイオン源からスパッタリングターゲットにイオンビームを入射し、ターゲットを構成する材料の原子をその表面からスパッタさせることで、スパッタされた原子を基板に付着させて、基板上に単一層若しくは複数層で構成される薄膜を形成している。
また、例えば特許文献4に示されるように、DCマグネトロンスパッタリング法を用いて、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造する技術も知られている。この技術では、DC電源に接続されたスパッタリングターゲットと、成膜用基板とをチャンバー内にそれぞれ収容して真空状態に保持する。そして、チャンバー内に放電用ガスを導入して放電させ、放電したガス成分の粒子をスパッタリングターゲットに入射させ、ターゲットを構成する材料の原子をその表面からスパッタさせることで、スパッタされた原子を基板に付着させて、基板上に薄膜を形成している。
本発明者は、以下の点を解決すべき課題として認識していた。
上述した特許文献1〜4等に記載の成膜用基板は、合成石英ガラスやSiO2−TiO2系ガラス等の絶縁性材料で構成されている。そして、かかる成膜用基板は、非常に帯電し易い性質を有しており、真空チャンバー内に導入する前に成膜用基板から静電気を除去しておいても、真空チャンバー内に取り付ける際に帯電することがある。
また、成膜工程中において、スパッタリングターゲットに入射した粒子が、帯電した状態のまま、ターゲットを構成する材料の原子とともに、基板の主表面または主表面上の薄膜に到達し、基板表面を帯電させることがある。この際、特にイオンビームスパッタリング法においてはイオンビーム中に電子を放出し、イオンビームの電気的な中性化を図っているが、正負の電荷を完全にバランスすることは難しい。よって、成膜中の帯電という現象は、基板を真空チャンバー内に導入してから成膜する過程において積極的に除電を行わない限り不可避な現象であると本発明者は考えた。そして、帯電した基板の主表面または主表面上の薄膜に対して成膜処理を行うと、真空チャンバー内の帯電した不純物が基板の主表面又は主表面上の薄膜表面に引きつけられて付着することがあり、成膜用基板の品質を損なう要因となることを本発明者は見出した。
上述した特許文献1〜4等に記載の成膜用基板は、合成石英ガラスやSiO2−TiO2系ガラス等の絶縁性材料で構成されている。そして、かかる成膜用基板は、非常に帯電し易い性質を有しており、真空チャンバー内に導入する前に成膜用基板から静電気を除去しておいても、真空チャンバー内に取り付ける際に帯電することがある。
また、成膜工程中において、スパッタリングターゲットに入射した粒子が、帯電した状態のまま、ターゲットを構成する材料の原子とともに、基板の主表面または主表面上の薄膜に到達し、基板表面を帯電させることがある。この際、特にイオンビームスパッタリング法においてはイオンビーム中に電子を放出し、イオンビームの電気的な中性化を図っているが、正負の電荷を完全にバランスすることは難しい。よって、成膜中の帯電という現象は、基板を真空チャンバー内に導入してから成膜する過程において積極的に除電を行わない限り不可避な現象であると本発明者は考えた。そして、帯電した基板の主表面または主表面上の薄膜に対して成膜処理を行うと、真空チャンバー内の帯電した不純物が基板の主表面又は主表面上の薄膜表面に引きつけられて付着することがあり、成膜用基板の品質を損なう要因となることを本発明者は見出した。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、帯電した不純物が成膜工程において基板の主表面または主表面上の薄膜に付着することを防止して、低欠陥で高品質の薄膜付き基板を製造することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)真空排気装置を用いて真空状態に保持可能な真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に位置し、絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを保持するスパッタリングターゲット保持手段と、前記スパッタリングターゲット保持手段により保持される前記スパッタリングターゲットに衝突させる粒子を供給する供給源と、前記真空チャンバー内に位置し、前記粒子との衝突によって前記スパッタリングターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記絶縁性基板の主表面に成膜させるように前記絶縁性基板を保持する基板保持手段と、を備えた薄膜付き基板の製造装置であって、前記基板保持手段に保持される前記絶縁性基板の主表面または該主表面上の薄膜を除電させる除電手段を備えていることを特徴とする薄膜付き基板の製造装置。
(構成1)真空排気装置を用いて真空状態に保持可能な真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に位置し、絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを保持するスパッタリングターゲット保持手段と、前記スパッタリングターゲット保持手段により保持される前記スパッタリングターゲットに衝突させる粒子を供給する供給源と、前記真空チャンバー内に位置し、前記粒子との衝突によって前記スパッタリングターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記絶縁性基板の主表面に成膜させるように前記絶縁性基板を保持する基板保持手段と、を備えた薄膜付き基板の製造装置であって、前記基板保持手段に保持される前記絶縁性基板の主表面または該主表面上の薄膜を除電させる除電手段を備えていることを特徴とする薄膜付き基板の製造装置。
(構成2)前記除電手段は、光照射除電方式のイオナイザーであり、前記真空チャンバー内に前記真空状態において除電用ガスを供給する除電用ガス供給手段を備えることを特徴とする構成1記載の薄膜付き基板の製造装置。
(構成3)前記スパッタリング装置はイオンビームスパッタリング装置であり、
前記供給源は、プラズマから引き出されたイオンをイオンビームとして前記スパッタリングターゲット上へ照射するイオン源であることを特徴とする構成1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。
前記供給源は、プラズマから引き出されたイオンをイオンビームとして前記スパッタリングターゲット上へ照射するイオン源であることを特徴とする構成1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。
(構成4)前記除電手段は、光照射除電方式のイオナイザーであり、
前記イオン源の供給口が前記真空チャンバー内に位置し、
前記イオン源内のガスが、除電用ガスとして前記供給口から前記真空チャンバー内に供給されることを特徴とする構成3記載の薄膜付き基板の製造装置。
前記イオン源の供給口が前記真空チャンバー内に位置し、
前記イオン源内のガスが、除電用ガスとして前記供給口から前記真空チャンバー内に供給されることを特徴とする構成3記載の薄膜付き基板の製造装置。
(構成5)前記スパッタリング装置はマグネトロンスパッタリング装置であり、
前記供給源は、イオン化させた元素をスパッタリングターゲットに衝突させるための電源であることを特徴とする構成1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。
前記供給源は、イオン化させた元素をスパッタリングターゲットに衝突させるための電源であることを特徴とする構成1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。
(構成6)絶縁性基板の主表面上にスパッタリング法により薄膜を形成する薄膜付き基板の製造方法であって、前記絶縁性基板を真空状態において保持する工程と、前記絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを前記真空状態において保持する工程と、前記スパッタリングターゲットからスパッタ粒子を叩き出して前記絶縁性基板の主表面に成膜させるように、前記スパッタリングターゲットに衝突させる粒子を供給する工程と、前記真空状態において保持されている前記絶縁性基板の主表面または該主表面上の薄膜を除電する工程と、を備える、薄膜付き基板の製造方法。
(構成7)前記除電する工程は、前記薄膜を成膜する前、及び/又は、成膜段階の少なくとも一部で、行うことを特徴とする構成6記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成8)前記基板主表面または該主表面上の薄膜に対し、前記真空状態で除電用ガスが供給されている状態において、真空紫外線の光を照射して除電させることを特徴とする構成6または7記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成9)前記薄膜を、複数層積層させることを特徴とする構成6乃至8のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成10)前記薄膜を複数層積層させる間に、前記基板主表面または該主表面上の薄膜を除電させることを特徴とする構成9記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成11)前記スパッタリング法は、プラズマから引き出されたイオンをイオンビームとして前記スパッタリングターゲット上へ照射するイオンビームスパッタリング法であることを特徴とする構成6乃至10のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成12)前記除電する工程は、光照射除電方式により行われ、
前記粒子を供給する工程で用いられるガスが、除電用ガスとして前記絶縁性基板が保持されている前記真空状態下にもたらされることを特徴とする構成11記載の薄膜付き基板の製造方法。
前記粒子を供給する工程で用いられるガスが、除電用ガスとして前記絶縁性基板が保持されている前記真空状態下にもたらされることを特徴とする構成11記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成13)前記絶縁性基板は、半導体装置、表示装置のいずれかの製造に使用されるマスクブランク用ガラス基板であって、前記薄膜はマスクブランクにおける所定の光学特性を有する薄膜であることを特徴とする構成6乃至12のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
(構成14)構成12記載の薄膜付き基板の製造方法により得られた薄膜付き基板における前記薄膜は、少なくとも転写パターン形成用薄膜を有し、前記転写パターン形成用薄膜をパターニングして前記絶縁性基板の主表面上に、転写パターンを形成することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
本発明に係る薄膜付き基板の製造装置及び製造方法によれば、前記絶縁性基板を真空状態に保持するとともに、前記絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを前記真空状態において保持し、前記真空状態において保持されている前記絶縁性基板の主表面または主表面上の薄膜を除電することで、前記絶縁性基板の主表面または主表面上の薄膜の帯電を防止できる。従って、帯電した不純物が基板の主表面または主表面上の薄膜に付着することを防止でき、低欠陥で高品質の薄膜付き基板を製造することができる。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1による薄膜付き基板の製造装置1であるイオンビームスパッタリング装置について、図1を用いて説明する。
図1の平面図において示されるように、本発明の実施の形態1による薄膜付き基板の製造装置1は、平面視略矩形状の真空チャンバー2を備えている。真空チャンバー2の一方の短手面(図1の下辺を一辺とする壁面。以下、説明の便宜上、適宜「下側短手面」という)には、ホルダー取付ロッド4を介して基板ホルダー3が配設されている。基板ホルダー3は、詳細を後述する基板14を保持した状態で自転できるように構成されている。また、基板ホルダー3は、隅部に押えピン18が設けられたトップクランプ17を備えている。基板14は、基板ホルダー3上に配置されてから、基板14主表面の隅を押えピン18で押える形でトップクランプ17によってクランプされる。トップクランプ17は、基板ホルダー3とともに基板14を保持する機能を有するとともに、基板14側面への膜付着に対するシールドとしても機能する。トップクランプ17の材料は、基板14を押さえて発塵を抑制する観点から、絶縁性の材料、例えば、樹脂製のものが好ましい。さらに、樹脂の中でも、比較的高度の高い材質が好ましく、例えば、ポリイミド系樹脂が特に好適である。
本発明の実施の形態1による薄膜付き基板の製造装置1であるイオンビームスパッタリング装置について、図1を用いて説明する。
図1の平面図において示されるように、本発明の実施の形態1による薄膜付き基板の製造装置1は、平面視略矩形状の真空チャンバー2を備えている。真空チャンバー2の一方の短手面(図1の下辺を一辺とする壁面。以下、説明の便宜上、適宜「下側短手面」という)には、ホルダー取付ロッド4を介して基板ホルダー3が配設されている。基板ホルダー3は、詳細を後述する基板14を保持した状態で自転できるように構成されている。また、基板ホルダー3は、隅部に押えピン18が設けられたトップクランプ17を備えている。基板14は、基板ホルダー3上に配置されてから、基板14主表面の隅を押えピン18で押える形でトップクランプ17によってクランプされる。トップクランプ17は、基板ホルダー3とともに基板14を保持する機能を有するとともに、基板14側面への膜付着に対するシールドとしても機能する。トップクランプ17の材料は、基板14を押さえて発塵を抑制する観点から、絶縁性の材料、例えば、樹脂製のものが好ましい。さらに、樹脂の中でも、比較的高度の高い材質が好ましく、例えば、ポリイミド系樹脂が特に好適である。
また、真空チャンバー2の他方の短手面(図1の上辺を一辺とする壁面。以下、適宜「上側短手面」という)付近には、平面視略矩形状の基台6が、基板ホルダー3に対向するように配設されている。基台6の一方の長辺側(一方の長辺を含む面)には、第一スパッタリングターゲット7が配設され、基台6の他方の長辺側(他方の長辺を含む面)には、第二スパッタリングターゲット8が配設される。第一スパッタリングターゲット7、第二スパッタリングターゲット8を構成する材料としては、マスクブランクにおける所定の光学特性を有する薄膜を成膜するため、金属、合金、非金属又はこれらの化合物を使用することができる。上述の所定の光学特性としては、反射率、透過率等である。本実施の形態1のイオンビームスパッタリング装置を使用して成膜される好適な薄膜としては、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層した多層反射膜がある。この場合、第一スパッタリングターゲット7を構成する材料としては、Si又はSi化合物の高屈折率材料を用いることができる。また、第二スパッタリングターゲット8を構成する材料としては、Mo、Nb、Ru又はRhなどの低屈折率材料を用いることができる。本実施の形態では、第一スパッタリングターゲット7にシリコン(Si)材料を、第二スパッタリングターゲット8にモリブデン材料を用いた場合について説明する。また、基台6の中心部には回転軸9が配設され、基台6は回転軸9と一体的に回転可能に構成されている。
真空チャンバー2の一方の長手面(図1の左辺を一辺とする壁面。以下、適宜「左側長手面」という)には、真空ポンプ11が配設された給排通路10が接続されている。また、給排通路10には、バルブ(図示せず)が開閉自在に設けられている。
真空チャンバー2の他方の長手面(図1の右辺を一辺とする壁面。以下、適宜「右側長手面」という)には、真空チャンバー2内の圧力を測定するための圧力センサ12、イオン化された粒子を供給するためのイオン源5がそれぞれ配設されている。イオン源5は、プラズマガス供給手段(図示せず)に接続され、このプラズマガス供給手段からプラズマガスのイオン粒子(例えば、アルゴンイオン)が供給される。また、イオン源5は、基台6に対向するように配設され、プラズマガス供給手段から供給されるイオン粒子を、基台6のスパッタリングターゲット7又は8のいずれかに供給するように構成されている。本実施の形態では、イオン源5から、イオン粒子に加え、プラズマガス(アルゴンガス)も供給されるように構成されている。
また、真空チャンバー2の上側短手面には、イオナイザー13が、基板ホルダー3に対向するように配設されている。イオナイザー13には、真空紫外線供給源(図示せず)が設けられ、イオナイザー13の開口部から真空紫外線(すなわち、10nm〜200nm波長の紫外線)を基板ホルダー3に向けて照射するように構成されている。
そして、ホルダー取付ロッド4、イオン源5、回転軸9、真空ポンプ11、圧力センサ12等の各機器は、制御装置(図示せず)に接続され、この制御装置によって動作が制御されるように構成されている。
そして、ホルダー取付ロッド4、イオン源5、回転軸9、真空ポンプ11、圧力センサ12等の各機器は、制御装置(図示せず)に接続され、この制御装置によって動作が制御されるように構成されている。
以上のような構成を備えた薄膜付き基板製造装置1を用いた薄膜付き基板の製造方法について説明する。
まず、真空ポンプ11を作動させて、真空チャンバー2内からガスを給排通路10を介して排出する。そして、圧力センサ12で真空チャンバー2内の圧力が所定の真空度(形成する膜の特性に影響しない真空度、例えば、10−8Torr(1.33×10−6Pa))に達するまで待つ。
まず、真空ポンプ11を作動させて、真空チャンバー2内からガスを給排通路10を介して排出する。そして、圧力センサ12で真空チャンバー2内の圧力が所定の真空度(形成する膜の特性に影響しない真空度、例えば、10−8Torr(1.33×10−6Pa))に達するまで待つ。
次に、薄膜形成用基板である基板14を、ロボットアーム(図示せず)を介して真空チャンバー2内に導入し、基板14の主表面が露出するように基板ホルダー3の開口部に収容する。そして、基板ホルダー3に配置された基板14を、基板14主表面の隅を押えピン18で押えた形でトップクランプ17によってクランプする。
基板14は、良好な平滑性と平坦度が必要とされ、その材料としては、ガラス基板を用いることができる。ガラス基板は良好な平滑性と平坦度が得られ、特にマスクブランク用基板として好適である。ガラス基板材料としては、低熱膨張係数を有するアモルファスガラス(例えばSiO2−TiO2系ガラス等)、合成石英ガラス又はβ石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどが挙げられる。
なお、真空チャンバー2に隣接するロボットアーム収容室(図示せず)内も、所定の真空状態に保持されているため、基板14を導入する際にも、真空チャンバー2を上述した真空状態に保持することができる。
基板14は、良好な平滑性と平坦度が必要とされ、その材料としては、ガラス基板を用いることができる。ガラス基板は良好な平滑性と平坦度が得られ、特にマスクブランク用基板として好適である。ガラス基板材料としては、低熱膨張係数を有するアモルファスガラス(例えばSiO2−TiO2系ガラス等)、合成石英ガラス又はβ石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどが挙げられる。
なお、真空チャンバー2に隣接するロボットアーム収容室(図示せず)内も、所定の真空状態に保持されているため、基板14を導入する際にも、真空チャンバー2を上述した真空状態に保持することができる。
そして、プラズマ用ガス供給手段からイオン源5を介して、プラズマ用ガス(例えばArガス)を真空チャンバー2内に導入する。このとき、真空チャンバー2の真空度は、スパッタリングを行うのに好適な10−4〜10−2Torr(1.33×10−2〜1.33Pa)に保持されるように制御される。この状態で、イオナイザー13を作動させて、イオナイザー13の開口部から真空紫外線を基板14の主表面に向けて照射する。基板14主表面付近に存在するAr粒子に真空紫外線を照射することで、Ar粒子をイオン化して、Ar+を生成するとともに電子を生成する。このAr+または電子が基板14の主表面の静電気を除去する作用を奏する。より具体的には、生成されたAr+または電子が、基板14の主表面におけるマイナスまたはプラスに帯電した部位に引き寄せられて、帯電した部位を電気的に中和することで、基板14の主表面の静電気を除去するものと推定される。このようにして、スパッタリング開始時において、帯電した不純物が基板14の主表面に引き寄せられて主表面上に付着することを防止できる。
そして、イオン源5からイオン化した粒子(すなわちAr+粒子)を、基台6に配置された第一スパッタリングターゲット7に供給し、この粒子を第一スパッタリングターゲット7に衝突させて、ターゲット7を構成するシリコン粒子をその表面から叩きだして(スパッタして)、このシリコン粒子を基板14の主表面に付着させる。この工程中において、基板ホルダー3のロッド4が所定の回転速度で回転するように、そして、第一スパッタリングターゲット7の傾斜角度が一定範囲内で変動するように、基板ホルダー3のロッド4および基台6の回転軸9が制御機器によって制御される。これにより、基板14の主表面上において、均一にシリコン膜15a(図3参照)を成膜することができる。
シリコン膜15aの成膜が完了した後、基台6の回転軸9を略180°回転させて、第二スパッタリングターゲット8を基板14の主表面に対向させる。そして、イオン源5からAr+粒子を、基台6に配置された第二スパッタリングターゲット8に供給し、ターゲット8を構成するモリブデン粒子をその表面から叩きだして(スパッタして)、このモリブデン粒子を基板14の主表面に成膜されたシリコン膜15a表面に付着させる。上述したシリコン膜15aの成膜処理と同様に、基板ホルダー3のロッド4や回転軸9を制御することで、基板14上に成膜されたシリコン膜15a上において、均一な厚さでモリブデン膜15b(図3参照)を成膜することができる。そして、これらのシリコン膜15a及びモリブデン膜15bの成膜処理を、所定回数(例えば40回)繰り返して行うことにより、シリコン膜15aとモリブデン膜15bとが交互に積層された、露光光であるEUV光に対して所定の反射率を有する多層反射膜15が得られる。
本実施の形態では、このシリコン膜15a及びモリブデン膜15bの成膜工程中においても、イオナイザー13を作動させて、真空紫外線を基板14の主表面(又は主表面に成膜されたシリコン膜15a、モリブデン膜15b表面)に対する照射を継続して行う。成膜工程中において、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8に入射した粒子(Ar+)が、帯電した状態のまま、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8を構成する材料の原子(シリコン粒子、モリブデン粒子)とともに、基板14の主表面または主表面上のシリコン膜15a、モリブデン膜15bに到達し、結果として表面を正に帯電させる可能性がある。また、通常イオンビームスパッタリング装置においてはニュートラライザー(図示せず)を用いて、イオンビーム中に電子を導入してビームの中性化を図るが、導入する電子が過多になる場合は、電子の効果により、基板表面が負に帯電することもある。上述したように、真空紫外線によって、基板14主表面付近に存在するAr粒子をイオン化させ、この電子乃至はAr+イオンが基板14の主表面(又は主表面に成膜されたシリコン膜15a、モリブデン膜15b表面)の帯電を除去する作用を奏する。このようにして、スパッタリング工程中においても、帯電した不純物が基板14の主表面に引き寄せられることを防止できる。
なお、本実施の形態では、イオナイザー13を、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8よりも基板14に対して後方に配置しているため、スパッタリング工程中に第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8から飛来する粒子のイオナイザー13の開口部への付着を抑制でき、スパッタリング工程中において連続的に真空紫外線を照射できる点で好ましい。ただし、本発明の対象は、この形態のみに限られず、例えばイオナイザー13の開口部にシャッターを開閉自在に設けて、間欠的に真空紫外線を照射するようにしてもよい。このような構成とすることで、不純物を引き寄せる帯電量が基板14または主表面上のシリコン膜15a、モリブデン膜15bに蓄積される前に間欠的に紫外線を照射して除電を行うとともに、真空紫外線を照射しない場合にはシャッターを閉じておき、イオナイザー13に飛来する粒子が開口部に付着することを防止できる。また、間欠的に照射する際には、複数層積層させる間に照射するようにすると、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8から飛来する粒子のイオナイザー13の開口部への付着を抑制できる点で好ましい。また、本実施の形態では、イオナイザー13の中心軸Lを基板14の主表面の回転中心に向けて配置し、基板14の主表面全体に真空紫外線を照射することで、基板14主表面全体の帯電を防止できる点で好適である。ただし、本発明の対象は、この形態のみに限られず、イオナイザー13の有効照射範囲内の領域に基板14の主表面が位置するように構成されていればよい。例えば、基板14の中心から辺縁部(すなわち基板ホルダー3の対角線半分の長さの領域)に亘る領域に真空紫外線を照射し、この状態で基板ホルダー3を回転させることで、基板14の主表面全体に真空紫外線を照射するように構成してもよい。
上記のようにして得られた多層反射膜15が形成された基板14は、その多層反射膜15上に、露光光であるEUV光を吸収する吸収体膜(図示せず)を直接あるいは保護膜(キャッピング膜やバッファ膜)(図示せず)を介して成膜することにより、反射型マスクブランク(図示せず)とすることができる。なお、一般に保護膜は、前述で説明した実施の形態1のイオンビームスパッタリング装置、または後述する実施の形態2のマグネトロンスパッタリング装置で成膜することができ、吸収体膜は、後述する実施の形態2のマグネトロンスパッタリング装置で成膜することができる。また、このようにして得られた反射型マスクブランク(図示せず)の吸収体膜(図示せず)に転写パターンを形成することにより、転写用マスクである反射型マスクとすることができる。
以上のようにして、スパッタリング処理時(処理開始前及び処理開始中)において基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜(多層反射膜、保護膜、吸収体膜)への不純物の付着を防止した、低欠陥で高品質の薄膜付き基板である多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク、及び転写用マスクである反射型マスクを製造することができる。そして、上述のように基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜への不純物の付着を防止できるため、真空チャンバーの清浄化(メンテナンス)の回数を抑制することが出来、作製される薄膜付き基板の品質を保ちつつ真空チャンバーの長時間の稼働が可能となる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2による薄膜付き基板の製造装置20であるマグネトロンスパッタリング装置について、図2を用いて説明する。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、その説明を適宜省略する。図2の側面図において示されるように、本発明の実施の形態2による薄膜付き基板の製造装置20は、真空チャンバー21を有している。この真空チャンバー21には、その上部にマグネトロンカソード22が、そしてその下部に基板ホルダー23が、互いに対向するように配置されている。マグネトロンカソード22には、バッキングプレート24に接着されたスパッタリングターゲット25が装着されている。スパッタリングターゲット25を構成する材料としては、前述の実施の形態1で挙げた金属、合金、非金属又はこれらの化合物を使用することができる。本実施の形態2のマグネトロンスパッタリング装置は、成膜する薄膜の膜厚が数nmから数百nmの幅広い範囲で適用できる。例えば、前述の実施の形態1で説明した反射型マスクブランクにおける保護膜や吸収体膜や、透過型マスクブランクにおける遮光膜、反射防止膜、位相シフト膜などが挙げられる。透過型マスクブランクとしては、基板上に遮光膜と反射防止膜を有するバイナリーマスクブランクや、基板上に光半透過膜からなる位相シフト膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクなどが挙げられる。尚、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、基板上に形成された位相シフト膜上に、遮光膜と反射防止膜を形成してもよい。
本発明の実施の形態2による薄膜付き基板の製造装置20であるマグネトロンスパッタリング装置について、図2を用いて説明する。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、その説明を適宜省略する。図2の側面図において示されるように、本発明の実施の形態2による薄膜付き基板の製造装置20は、真空チャンバー21を有している。この真空チャンバー21には、その上部にマグネトロンカソード22が、そしてその下部に基板ホルダー23が、互いに対向するように配置されている。マグネトロンカソード22には、バッキングプレート24に接着されたスパッタリングターゲット25が装着されている。スパッタリングターゲット25を構成する材料としては、前述の実施の形態1で挙げた金属、合金、非金属又はこれらの化合物を使用することができる。本実施の形態2のマグネトロンスパッタリング装置は、成膜する薄膜の膜厚が数nmから数百nmの幅広い範囲で適用できる。例えば、前述の実施の形態1で説明した反射型マスクブランクにおける保護膜や吸収体膜や、透過型マスクブランクにおける遮光膜、反射防止膜、位相シフト膜などが挙げられる。透過型マスクブランクとしては、基板上に遮光膜と反射防止膜を有するバイナリーマスクブランクや、基板上に光半透過膜からなる位相シフト膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクなどが挙げられる。尚、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、基板上に形成された位相シフト膜上に、遮光膜と反射防止膜を形成してもよい。
本実施の形態2では、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける光半透過膜としてモリブデンシリサイド化合物(窒化されたモリブデンシリサイド)を成膜するマグネトロンスパッタリング装置について説明する。前述のバッキングプレート24、スパッタリングターゲット25は、バッキングプレート24に無酸素鋼を用い、スパッタリングターゲット25にモリブデンシリサイドを用い、スパッタリングターゲット25とバッキングプレート24の接着にはインジウムを用いている。バッキングプレート24は水冷機構により直接または間接的に冷却されている。マグネトロンカソード22とバッキングプレート24及びスパッタリングターゲット25は電気的に結合されている。基板ホルダー23には、基板26が装着される。基板26の材料としては、実施の形態1で述べた、低熱膨張係数を有するアモルファスガラス(例えばSiO2−TiO2系ガラス等)、合成石英ガラス又はβ石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどのガラス材料を用いることができる。また、基板ホルダー23には、基板26の回転角位置を検出するセンサ(図示せず)が配設され、基板26の回転角位置を検出できるようにしている。
真空チャンバー21には、成膜用(及び除電用)のガスを導入するガス導入通路27と、ガス排出通路28とがそれぞれ接続される。これらの通路27、28には、バルブ(図示せず)がそれぞれ配設され、バルブを閉じることで、真空チャンバー21内のガスの流通を遮断する。また、真空チャンバー21内部の圧力は圧力センサ30によって測定される。
真空チャンバー21には、イオナイザー31が、基板ホルダー23に対向するように配設されている。
そして、基板ホルダー23、DC電源29、圧力センサ30、イオナイザー31、真空ポンプ、回転角センサ等の各機器は、制御装置(図示せず)に接続され、この制御装置によって動作が制御されるように構成されている。
真空チャンバー21には、イオナイザー31が、基板ホルダー23に対向するように配設されている。
そして、基板ホルダー23、DC電源29、圧力センサ30、イオナイザー31、真空ポンプ、回転角センサ等の各機器は、制御装置(図示せず)に接続され、この制御装置によって動作が制御されるように構成されている。
以上のような構成を備えた薄膜付き基板製造装置20であるマグネトロンスパッタリング装置を用いた薄膜付き基板であるハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法について説明する。
まず、ガス導入通路27のバルブを閉じた状態で、ガス排出通路28の真空ポンプ(図示せず)を作動させて、真空チャンバー21内からガスを排出する。そして、真空チャンバー21内の圧力が、形成する膜の特性に影響しない所定の真空度(例えば、10−8Torr(1.33×10−6Pa))に達するまで待つ。
次に、基板26を、ロボットアーム(図示せず)を介して真空チャンバー21内に導入し、基板26の主表面が露出するように基板ホルダー23の開口部に収容する。
まず、ガス導入通路27のバルブを閉じた状態で、ガス排出通路28の真空ポンプ(図示せず)を作動させて、真空チャンバー21内からガスを排出する。そして、真空チャンバー21内の圧力が、形成する膜の特性に影響しない所定の真空度(例えば、10−8Torr(1.33×10−6Pa))に達するまで待つ。
次に、基板26を、ロボットアーム(図示せず)を介して真空チャンバー21内に導入し、基板26の主表面が露出するように基板ホルダー23の開口部に収容する。
そして、真空チャンバー21内にガス導入通路27からアルゴンガスと窒素ガスを含む混合ガスを導入する。ガス導入通路27から導入するガスの種類及び混合比を調整することにより、基板26上に形成する光半透過膜の透過率を調整することができる。本実施の形態では、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを導入する場合について説明するが、本発明の対象はこれに限られず、必要に応じて酸素等の他のガス成分を添加してもよい。
この状態で、イオナイザー31を作動させて、真空紫外線を基板26の主表面に向けて照射する。基板26主表面付近に存在するAr粒子又はN2粒子にイオナイザー31の開口部から真空紫外線を照射することで、Ar粒子またはN2粒子をイオン化してAr+またはN+を生成するとともに電子を生成する。このAr+、N+または電子が、基板14の主表面におけるマイナスまたはプラスの静電気を除去する作用を奏する。このようにして、スパッタリング開始時において、帯電した不純物が基板26の主表面に引き寄せられることを防止できる。
そして、DC電源29を用いてマグネトロンカソード22に負電圧を加え、スパッタリングを行う。すなわち、プラズマ化したAr粒子またはN2粒子を、スパッタリングターゲット25に供給し、この粒子をスパッタリングターゲット25に衝突させて、スパッタリングターゲット25を構成するモリブデンシリサイド粒子をその表面から叩きだして(スパッタして)、基板26の主表面上に窒化されたモリブデンシリサイド膜を成膜する。この工程中において、基板ホルダー23が所定の回転速度で回転するように制御機器によって制御される。これにより、基板26の主表面上に窒化されたモリブデンシリサイド膜からなる光半透過膜を、均一に成膜することができる。なお、DC電源29はアーク検出機能を持ち、スパッタリング中の放電状態を監視できる。
本実施の形態2では、この光半透過膜の成膜工程中においても、イオナイザー31を作動させて、真空紫外線を基板26の主表面(又は主表面に成膜された光半透過膜表面)に対する照射を継続して行う。真空紫外線によって、基板26主表面付近に存在するAr粒子、N2粒子をイオン化させるとともに、電子を生成する。成膜工程中においては、スパッタリングターゲット25に入射した粒子(Ar+、N+)が、帯電した状態のまま、ターゲット25を構成する材料の原子(モリブデンシリサイド粒子)とともに、基板14の主表面または主表面上の光半透過膜に衝突し、帯電するおそれがある。しかしながら、基板26の主表面(又は主表面に成膜された光半透過膜表面)付近で生成された電子が、基板26の主表面(又は主表面に成膜された光半透過膜表面)に帯電した粒子を除去する作用を奏する。このようにして、成膜工程中においても、帯電した不純物が基板26の主表面に引き寄せられることを防止できる。
そして、基板26の回転角位置を検出するセンサ(図示せず)によって、放電をONにした時点(成膜開始)の基板回転角位置検出し、基板が整数回回転して放電をONにした時点と同じ回転角位置に基板がきた時点で放電をOFF(成膜終了)にするように制御を行う。これにより、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクに好適な窒化されたモリブデンシリサイド膜からなる光半透過膜を、基板26上に均一に成膜することができる。
このようにして得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクに転写パターンを形成することにより、ハーフトーン型位相シフトマスクとすることができる。
以上のようにして、スパッタリング処理時(処理開始前及び処理開始中)における基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜(光半透過膜)への不純物の付着を防止した、低欠陥で高品質の薄膜付き基板であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及び転写用マスクであるハーフトーン型位相シフトマスクを製造することができる。そして、上述のように基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜への不純物の付着を防止できるため、真空チャンバーの清浄化(メンテナンス)の回数を抑制することが出来、作製される薄膜付き基板の品質を保ちつつ真空チャンバーの長時間の稼働が可能となる。
以上のようにして、スパッタリング処理時(処理開始前及び処理開始中)における基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜(光半透過膜)への不純物の付着を防止した、低欠陥で高品質の薄膜付き基板であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及び転写用マスクであるハーフトーン型位相シフトマスクを製造することができる。そして、上述のように基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜への不純物の付着を防止できるため、真空チャンバーの清浄化(メンテナンス)の回数を抑制することが出来、作製される薄膜付き基板の品質を保ちつつ真空チャンバーの長時間の稼働が可能となる。
なお、本実施の形態2では、スパッタリングターゲットとして、モリブデンシリサイドからなるターゲットを用いたが、これに限定されず、例えば、チタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、タングステン、ニッケル、パラジウム、ジルコニウム、クロム、ケイ素から選択される少なくとも一種以上の材料からなるターゲットを用いてもよい。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3による薄膜付き基板製造装置は、実施の形態1に示した薄膜付き基板の製造装置1において、上述したイオナイザー13および押えピン18に換えて、トップクランプ17の裏面側に導電性材料からなるアースピン16を設けたものである(図3参照)。同図に示すように、トップクランプ17が基板14’主表面の辺縁部を覆うように配設されるとともに、トップクランプ17に設けられた導電性材料からなるアースピン16が基板14’主表面の辺縁部に接触するように配置される。導電性材料としては、SUSを使用することができる。また、発塵を防止するために、基板14’と接触するアースピン16の先端形状は、半球状としている。
本発明の実施の形態3による薄膜付き基板製造装置は、実施の形態1に示した薄膜付き基板の製造装置1において、上述したイオナイザー13および押えピン18に換えて、トップクランプ17の裏面側に導電性材料からなるアースピン16を設けたものである(図3参照)。同図に示すように、トップクランプ17が基板14’主表面の辺縁部を覆うように配設されるとともに、トップクランプ17に設けられた導電性材料からなるアースピン16が基板14’主表面の辺縁部に接触するように配置される。導電性材料としては、SUSを使用することができる。また、発塵を防止するために、基板14’と接触するアースピン16の先端形状は、半球状としている。
以上のような構成を備えた薄膜付き基板製造装置を用いた薄膜付き基板の製造方法について説明する。なお、実施形態1で示した工程と同様の工程については、その説明を適宜省略する。
まず、図1に示した真空チャンバー2を所定の真空状態に保持した後、図3に示すように、基板14’を基板ホルダー3’に配設する。同図に示すように、基板14’のアースピン16の先端面が基板14’主表面の辺縁部に接触するように配置される。
まず、図1に示した真空チャンバー2を所定の真空状態に保持した後、図3に示すように、基板14’を基板ホルダー3’に配設する。同図に示すように、基板14’のアースピン16の先端面が基板14’主表面の辺縁部に接触するように配置される。
そして、上述したように、イオンビームによるスパッタリング処理を行い、シリコン膜15a’及びモリブデン膜15b’の成膜工程を行う。本実施形態3によれば、トップクランプ17を設けることにより、スパッタ粒子が基板14’の辺縁部に堆積することが妨げられる。
この成膜工程中において、図1に示した第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8に入射した粒子(Ar+)が、帯電した状態のまま、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8を構成する材料の原子(シリコン粒子、モリブデン粒子)とともに、基板14’の主表面上のシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’に付着することがある。本実施の形態3では、アースピン16の先端面と接している基板14’の主表面に成膜されたシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’表面の電荷を中和できるため、スパッタリング工程中において、帯電した不純物が基板14’の主表面に成膜されたシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’表面に引き寄せられて付着することを防止できる。
この成膜工程中において、図1に示した第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8に入射した粒子(Ar+)が、帯電した状態のまま、第一スパッタリングターゲット7や、第二スパッタリングターゲット8を構成する材料の原子(シリコン粒子、モリブデン粒子)とともに、基板14’の主表面上のシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’に付着することがある。本実施の形態3では、アースピン16の先端面と接している基板14’の主表面に成膜されたシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’表面の電荷を中和できるため、スパッタリング工程中において、帯電した不純物が基板14’の主表面に成膜されたシリコン膜15a’、モリブデン膜15b’表面に引き寄せられて付着することを防止できる。
その後、実施の形態1と同様に、保護膜、吸収体膜(図示せず)を成膜して、反射型マスクブランク(図示せず)とすることができ、この吸収体膜(図示せず)に転写パターンを形成することにより、転写用マスクである反射型マスクとすることができる。
以上のようにして、スパッタリング処理時(処理開始前及び処理開始中)において基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜(多層反射膜、保護膜、吸収体膜)への不純物の付着を防止した、低欠陥で高品質の薄膜付き基板である多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク、及び転写用マスクである反射型マスクを製造することができる。そして、上述のように基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜への不純物の付着を防止できるため、真空チャンバーの清浄化(メンテナンス)の回数を抑制することが出来、作製される薄膜付き基板の品質を保ちつつ真空チャンバーの長時間の稼働が可能となる。
以上のようにして、スパッタリング処理時(処理開始前及び処理開始中)において基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜(多層反射膜、保護膜、吸収体膜)への不純物の付着を防止した、低欠陥で高品質の薄膜付き基板である多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク、及び転写用マスクである反射型マスクを製造することができる。そして、上述のように基板の主表面上若しくは主表面に成膜された薄膜への不純物の付着を防止できるため、真空チャンバーの清浄化(メンテナンス)の回数を抑制することが出来、作製される薄膜付き基板の品質を保ちつつ真空チャンバーの長時間の稼働が可能となる。
なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したイオナイザー13および押えピン18に換えて、トップクランプ17の裏面側に導電性材料からなるアースピン16を設けた構成について説明したが、この構成に限らず、例えば、実施の形態1で示したイオナイザー13とともにアースピン16を用いることで、更に優れた除電効果を奏することができる。同様に、実施の形態2で示したイオナイザー31とともにアースピン16を用いることで、更に優れた除電効果を奏することができる。また、本実施の形態では、アースピン16を基板14’の主表面の辺縁部に接するように設けたが、これに限らず、例えば、基板14’の主表面側の面取り面にアースピン16を接するように構成してもよい。また、アースピン16の本数にも特に制限は無く、複数本設けるように構成してもよい。
(実施例1)多層反射膜付き基板の製造方法
基板として、外形152.4mm角、厚さが6.35mmであり、低膨張のSiO2−TiO2系ガラスからなるガラス基板14を用意した。この基板14をレーザーテック社製 マスク・サブストレート/ブランクス欠陥検査装置M1350で欠陥検査を行った。尚、欠陥検査領域は、132mm角とした。その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は0個、350nm以下の欠陥個数は1個と良好であった。
次いで、前述の実施の形態1で示したイオンビームスパッタリング装置の真空チャンバー2内の真空度(又は圧力)を1×10−2Paとして、トップクランプ17付きの基板ホルダー3に基板14をセットし、基板14主表面にイオナイザー13から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。
基板として、外形152.4mm角、厚さが6.35mmであり、低膨張のSiO2−TiO2系ガラスからなるガラス基板14を用意した。この基板14をレーザーテック社製 マスク・サブストレート/ブランクス欠陥検査装置M1350で欠陥検査を行った。尚、欠陥検査領域は、132mm角とした。その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は0個、350nm以下の欠陥個数は1個と良好であった。
次いで、前述の実施の形態1で示したイオンビームスパッタリング装置の真空チャンバー2内の真空度(又は圧力)を1×10−2Paとして、トップクランプ17付きの基板ホルダー3に基板14をセットし、基板14主表面にイオナイザー13から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。
次に、基板14の主表面上に、イオンビームスパッタリング法により、EUV露光光の波長である13.5nmの領域の反射膜として適した厚さ4.2nmのシリコン膜(高屈折率層)15aと厚さ2.8nmのモリブデン膜(低屈折率層)15bを1ペアとして、40ペア積層した多層反射膜を成膜した。尚、真空紫外線による照射は、シリコン膜15aとモリブデン膜15bを10層ずつ積層した後、20層積層後、30層積層後に行った(この時の真空度(圧力)は、1×10−4Paであった。)。次に、シリコン膜(4nm)とルテニウム膜(2.5nm)の積層膜からなる保護膜を成膜して、多層反射膜付き基板を得た。
この多層反射膜付き基板を上記と同様に、レーザーテック社製 マスク・サブストレート/ブランクス欠陥検査装置M1350で欠陥検査を行った。尚、欠陥検査領域は、132mm角とした。その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は0個、350nm以下の欠陥個数は4個と良好であった。また、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、82%と非常に良好であった。
(EUV露光用反射型マスクブランクの作製)
次に、実施の形態2で示した真空チャンバー21に多層反射膜付きガラス基板を導入し、多層反射膜付きガラス基板の保護膜表面に真空紫外線を照射した。照射条件は、100Wの出力を5分間とした。そして、DCマグネトロンスパッタリング法により、タンタルホウ素窒化物(TaBN)からなる吸収体膜を成膜し、反射型マスクブランクを作製した。この吸収体膜は、ホウ化タンタル(TaB)ターゲットに多層反射膜付きガラス基板を対向させ、キセノン(Xe)ガスと窒素(N2)ガスの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことで形成した。なお、吸収体膜の膜厚は70nmとした。また、吸収体膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。
次に、実施の形態2で示した真空チャンバー21に多層反射膜付きガラス基板を導入し、多層反射膜付きガラス基板の保護膜表面に真空紫外線を照射した。照射条件は、100Wの出力を5分間とした。そして、DCマグネトロンスパッタリング法により、タンタルホウ素窒化物(TaBN)からなる吸収体膜を成膜し、反射型マスクブランクを作製した。この吸収体膜は、ホウ化タンタル(TaB)ターゲットに多層反射膜付きガラス基板を対向させ、キセノン(Xe)ガスと窒素(N2)ガスの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことで形成した。なお、吸収体膜の膜厚は70nmとした。また、吸収体膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。
さらに、上述の多層反射膜付きガラス基板Yの多層反射膜を形成していない側の裏面に、真空紫外線を照射した。照射条件は、100Wの出力を5分間とした。そして、DCマグネトロンスパッタリング法により、裏面導電膜を形成した。裏面導電膜は、クロム(Cr)ターゲットを多層反射膜付きガラス基板の裏面に対向させ、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N2)ガスの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことで形成し、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個のEUV露光用反射型マスクブランクを得た。なお、裏面導電膜の膜厚は20nmとした。
(反射型マスクの作製)
上述した吸収体膜の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターンの描画及び現像工程を経て、レジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、塩素(Cl2)ガスを用いたドライエッチングにより、吸収体膜であるTaBN膜のパターニングを行い、保護膜上に吸収体パターンを形成した。その後、レジスト膜を除去し、洗浄を行い、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の所望の反射型マスクを作製することができた。
上述した吸収体膜の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターンの描画及び現像工程を経て、レジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、塩素(Cl2)ガスを用いたドライエッチングにより、吸収体膜であるTaBN膜のパターニングを行い、保護膜上に吸収体パターンを形成した。その後、レジスト膜を除去し、洗浄を行い、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の所望の反射型マスクを作製することができた。
(実施例2)
上記実施例1において、多層反射膜成膜前の基板主表面へのイオナイザー13による真空紫外線照射のみ行った以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は1個、350nm以下の欠陥個数は8個と良好であった。また、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、44%と良好であった。
上記実施例1において、多層反射膜成膜前の基板主表面へのイオナイザー13による真空紫外線照射のみ行った以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は1個、350nm以下の欠陥個数は8個と良好であった。また、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、44%と良好であった。
(比較例1)
上記実施例1において、多層反射膜成膜前、及び成膜途中でのイオナイザー13による真空紫外線照射を行わなかった以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は5個、350nm以下の欠陥個数は23個と悪化した。そして、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、12%となり、実用に耐えうるものではなかった。
上記実施例1において、多層反射膜成膜前、及び成膜途中でのイオナイザー13による真空紫外線照射を行わなかった以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は5個、350nm以下の欠陥個数は23個と悪化した。そして、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、12%となり、実用に耐えうるものではなかった。
(実施例3)ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法
基板26として、外形152.4mm角、厚さが6.35mmであり、合成石英ガラスからなるガラス基板26を用意した。
次いで、前述の実施の形態2で示したマグネトロンスパッタリング装置の真空チャンバー21内をArガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気(Ar:N2=10%:90%、圧力:0.3Pa)で満たし、この真空チャンバー21内に基板26をセットし、基板26主表面にイオナイザー31から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。
基板26として、外形152.4mm角、厚さが6.35mmであり、合成石英ガラスからなるガラス基板26を用意した。
次いで、前述の実施の形態2で示したマグネトロンスパッタリング装置の真空チャンバー21内をArガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気(Ar:N2=10%:90%、圧力:0.3Pa)で満たし、この真空チャンバー21内に基板26をセットし、基板26主表面にイオナイザー31から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。
次に、基板26の主表面上に、DCマグネトロンスパッタリング法により、ArFエキシマレーザー露光光の波長である193nmにおいて、5.5%の透過率と、180°の位相差を有するように、Mo:Si=8:92(モル%)のモリブデンシリサイドターゲットを使用し、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気(圧力:0.3Pa)とし、反応性スパッタリングにより、透明基板26上に光半透過膜として窒化されたモリブデンシリサイド(MoSiN)の薄膜を膜厚67.2nmで形成した。
この光半透過膜付き基板をレーザーテック社製 マスク・サブストレート/ブランクス欠陥検査装置M1350で欠陥検査を行った。尚、欠陥検査領域は、132mm角とした。その結果、成膜前のガラス基板の欠陥個数からの増加欠陥は、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は0個、350nm以下の欠陥個数は3個と良好であった。また、光半透過膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の光半透過膜付き基板の収率は、92%と良好であった。
その後、熱処理装置を用いて250℃にて30分間熱処理を行った。
得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、露光光に対する透過率が6%、位相角はほぼ180°であり、要求値を満足するものであった。
得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、露光光に対する透過率が6%、位相角はほぼ180°であり、要求値を満足するものであった。
次に、上述の光半透過膜上に、イオナイザー31から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。そして、スパッタリングターゲットをクロムターゲットに変え、上述の光半透過膜上に、その光半透過膜を形成した装置と同様のDCマグネトロンスパッタリング装置を用い、アルゴンガスと二酸化炭素ガスと窒素ガスとヘリウムガスとの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリングにより、酸化炭化窒化されたクロム(CrOCN)と、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリングにより窒化されたクロム(CrN)の積層からなる遮光層を形成した。なお、CrOCN層の膜厚は30nm、CrN層の膜厚は4nmとした。
次に、上述の遮光層上に、イオナイザー31から真空紫外線を照射した。真空紫外線の照射条件は、100Wの出力を5分間とした。上述の遮光層上に、その遮光層を形成した装置と同様のDCマグネトロンスパッタリング装置を用い、アルゴンガスと二酸化炭素ガスと窒素ガスとヘリウムガスとの混合ガスで、反応性スパッタリングにより、酸化炭化窒化されたクロム(CrOCN)からなる表面反射防止層(膜厚:14nm)を形成した。
このようにして、ガラス基板上に光半透過膜、遮光層及び表面反射防止層を順に積層してなるArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得た。
このようにして、ガラス基板上に光半透過膜、遮光層及び表面反射防止層を順に積層してなるArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得た。
(ハーフトーン型位相シフトマスクの作製)
次に、上述した表面反射防止層の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚が150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターン描画及び現像工程を経て、レジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングにより、表面反射防止層と遮光層のパターニングを行い遮光膜パターンを形成し、その後、レジストパターン及び遮光膜パターンをマスクにして、六フッ化硫黄ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、光半透過膜パターンを形成した。
次に、上述した表面反射防止層の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚が150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターン描画及び現像工程を経て、レジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングにより、表面反射防止層と遮光層のパターニングを行い遮光膜パターンを形成し、その後、レジストパターン及び遮光膜パターンをマスクにして、六フッ化硫黄ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、光半透過膜パターンを形成した。
その後、残存するレジストパターンを剥離して、再度レジスト膜を塗布し、転写領域内の不要な遮光膜パターンを除去するためのパターン露光を行った後、該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した。次いで、ウェットエッチングを行って、不要な遮光膜パターンを除去し、残存するレジストパターンを剥離して、ハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
(比較例2)
上記実施例3において、光半透過膜成膜前にイオナイザー3による真空紫外線照射を行わなかった以外は、実施例3と同様に光半透過膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は3個、350nm以下の欠陥個数は20個と悪化した。そして、光半透過膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の光半透過膜付き基板の収率は、74%であった。
上記実施例3において、光半透過膜成膜前にイオナイザー3による真空紫外線照射を行わなかった以外は、実施例3と同様に光半透過膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は3個、350nm以下の欠陥個数は20個と悪化した。そして、光半透過膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の光半透過膜付き基板の収率は、74%であった。
(実施例4)
上記実施例1において、真空紫外線照射を行わず、基板14’主表面の辺縁部(側面から2mmの位置)にアースピン16を接触させたこと以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は1個、350nm以下の欠陥個数は8個と良好であった。また、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、44%と良好であった。
上記実施例1において、真空紫外線照射を行わず、基板14’主表面の辺縁部(側面から2mmの位置)にアースピン16を接触させたこと以外は、実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製し、上述と同じ条件で欠陥検査を行った。
その結果、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数は1個、350nm以下の欠陥個数は8個と良好であった。また、多層反射膜付き基板を50枚作製したときの、欠陥サイズ350nm超の欠陥個数0個の多層反射膜付き基板の収率は、44%と良好であった。
上述の実施例1乃至4は、SiO2−TiO2系ガラス基板や合成石英ガラス基板を用いて、多層反射膜付き基板、EUV露光用反射型マスクブランク、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、の作製例を説明したが、本発明は、これに限られず、他の材料からなる基板、例えば結晶化ガラス基板を用いてもよい。また、薄膜付き基板としては、レベンソン型やクロムレス型などの他の位相シフトマスクブランク、バイナリーマスクブランク、ナノインプリント用マスクブランクであってもよい。また、転写用マスクとして、EUV露光用反射型マスク、ハーフトーン型位相シフトマスク以外に、レベンソン型やクロムレス型などの他の位相シフトマスク、バイナリーマスク、ナノインプリント用モールドであってもよい。
また、上述の実施例1乃至4、比較例1で、欠陥検査で使用したマスクブランク欠陥検査装置についても、本発明は、これに限られない。例えば、検査光の波長が266nm、193nmの高感度のマスクブランク欠陥検査装置で評価することができる。
また、上述の実施例1乃至4、比較例1で、欠陥検査で使用したマスクブランク欠陥検査装置についても、本発明は、これに限られない。例えば、検査光の波長が266nm、193nmの高感度のマスクブランク欠陥検査装置で評価することができる。
本発明は上述の実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、イオンビームスパッタリング、DCマグネトロンスパッタリングを用いた場合について説明したが、これらに限らず、RFマグネトロンスパッタリング等の他のスパッタリング法で成膜する場合にも適用できる。また、絶縁性基板上に少なくとも記録層が形成された情報記録媒体にも適用できる。また、除電用ガスとしては、上述したAr、N2ガスが低コストであり好ましいが、これらのガス以外にも、Heガス、Neガス、Krガス、Xeガス等を用いることができる。なお、酸化を防止するために、酸素を含有しないガスであることが好ましい。
また、成膜方法や成膜装置の構成については特に制限はない。また、上述の実施の形態における材料、サイズ、処理手順、配置形態などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、成膜方法や成膜装置の構成については特に制限はない。また、上述の実施の形態における材料、サイズ、処理手順、配置形態などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
1 薄膜付き基板製造装置、2 真空チャンバー、3、3’ 基板ホルダー、
4 ホルダー取付ロッド、5 イオン源、6 基台、
7 第一スパッタリングターゲット、
8 第二スパッタリングターゲット、9 回転軸、10 給排通路、11 真空ポンプ、12 圧力センサ、13 イオナイザー、14、14’ 絶縁性基板、15 多層反射膜、15a シリコン膜、15b モリブデン膜、16 アースピン、17 トップクランプ、
18 押えピン
20 薄膜付き基板製造装置、21 真空チャンバー、23 基板ホルダー、
24 バッキングプレート、25 スパッタリングターゲット、26 絶縁性基板、
27 ガス導入通路、28 ガス排出通路、29 DC電源、30 圧力センサ、
31 イオナイザー、
4 ホルダー取付ロッド、5 イオン源、6 基台、
7 第一スパッタリングターゲット、
8 第二スパッタリングターゲット、9 回転軸、10 給排通路、11 真空ポンプ、12 圧力センサ、13 イオナイザー、14、14’ 絶縁性基板、15 多層反射膜、15a シリコン膜、15b モリブデン膜、16 アースピン、17 トップクランプ、
18 押えピン
20 薄膜付き基板製造装置、21 真空チャンバー、23 基板ホルダー、
24 バッキングプレート、25 スパッタリングターゲット、26 絶縁性基板、
27 ガス導入通路、28 ガス排出通路、29 DC電源、30 圧力センサ、
31 イオナイザー、
Claims (14)
- 真空排気装置を用いて真空状態に保持可能な真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に位置し、絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを保持するスパッタリングターゲット保持手段と、
前記スパッタリングターゲット保持手段により保持される前記スパッタリングターゲットに衝突させる粒子を供給する供給源と、
前記真空チャンバー内に位置し、前記粒子との衝突によって前記スパッタリングターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記絶縁性基板の主表面に成膜させるように前記絶縁性基板を保持する基板保持手段と、を備えた薄膜付き基板の製造装置であって、
前記基板保持手段に保持される前記絶縁性基板の主表面または該主表面上の薄膜を除電させる除電手段を備えていることを特徴とする薄膜付き基板の製造装置。 - 前記除電手段は、光照射除電方式のイオナイザーであり、
前記真空チャンバー内に前記真空状態において除電用ガスを供給する除電用ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項1記載の薄膜付き基板の製造装置。 - 前記スパッタリング装置はイオンビームスパッタリング装置であり、
前記供給源は、プラズマから引き出されたイオンをイオンビームとして前記スパッタリングターゲット上へ照射するイオン源であることを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。 - 前記除電手段は、光照射除電方式のイオナイザーであり、
前記イオン源の供給口が前記真空チャンバー内に位置し、
前記イオン源内のガスが、除電用ガスとして前記供給口から前記真空チャンバー内に供給されることを特徴とする請求項3記載の薄膜付き基板の製造装置。 - 前記スパッタリング装置はマグネトロンスパッタリング装置であり、
前記供給源は、イオン化させた元素をスパッタリングターゲットに衝突させるための電源であることを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜付き基板の製造装置。 - 絶縁性基板の主表面上にスパッタリング法により薄膜を形成する薄膜付き基板の製造方法であって、
前記絶縁性基板を真空状態において保持する工程と、
前記絶縁性基板の主表面に成膜される薄膜の材料となるスパッタリングターゲットを前記真空状態において保持する工程と、
前記スパッタリングターゲットからスパッタ粒子を叩き出して前記絶縁性基板の主表面に成膜させるように、前記スパッタリングターゲットに衝突させる粒子を供給する工程と、
前記真空状態において保持されている前記絶縁性基板の主表面または該主表面上の薄膜を除電する工程と、を備える、薄膜付き基板の製造方法。 - 前記除電する工程は、前記薄膜を成膜する前、及び/又は、成膜段階の少なくとも一部で、行うことを特徴とする請求項6記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 前記基板主表面または該主表面上の薄膜に対し、前記真空状態で除電用ガスが供給されている状態において、真空紫外線の光を照射して除電させることを特徴とする請求項6または7記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 前記薄膜を、複数層積層させることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 前記薄膜を複数層積層させる間に、前記基板主表面または該主表面上の薄膜を除電させることを特徴とする請求項9記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 前記スパッタリング法は、プラズマから引き出されたイオンをイオンビームとして前記スパッタリングターゲット上へ照射するイオンビームスパッタリング法であることを特徴とする請求項6乃至10のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 前記除電する工程は、光照射除電方式により行われ、
前記粒子を供給する工程で用いられるガスが、除電用ガスとして前記絶縁性基板が保持されている前記真空状態下にもたらされることを特徴とする請求項11記載の薄膜付き基板の製造方法。 - 前記絶縁性基板は、半導体装置、表示装置のいずれかの製造に使用されるマスクブランク用ガラス基板であって、前記薄膜はマスクブランクにおける所定の光学特性を有する薄膜であることを特徴とする請求項6乃至12のいずれか一に記載の薄膜付き基板の製造方法。
- 請求項12記載の薄膜付き基板の製造方法により得られた薄膜付き基板における前記薄膜は、少なくとも転写パターン形成用薄膜を有し、前記転写パターン形成用薄膜をパターニングして前記絶縁性基板の主表面上に、転写パターンを形成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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JP2013017151A JP2014148706A (ja) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 薄膜付き基板の製造装置及び製造方法、並びに転写用マスクの製造方法 |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
WO2021044890A1 (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | Hoya株式会社 | 多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 |
KR102497755B1 (ko) * | 2021-08-12 | 2023-02-08 | (주)넥스틴 | 반도체 기판의 정전기 제거 장치 |
-
2013
- 2013-01-31 JP JP2013017151A patent/JP2014148706A/ja active Pending
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JP2021039271A (ja) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | Hoya株式会社 | 多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 |
JP7379027B2 (ja) | 2019-09-04 | 2023-11-14 | Hoya株式会社 | 多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 |
KR102497755B1 (ko) * | 2021-08-12 | 2023-02-08 | (주)넥스틴 | 반도체 기판의 정전기 제거 장치 |
WO2023017998A1 (ko) * | 2021-08-12 | 2023-02-16 | (주)넥스틴 | 반도체 기판의 정전기 제거 장치 |
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