JP2020086363A - 欠陥検査方法、並びにマスクブランク、転写用マスクおよび半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の構成1は、マスクブランクまたはマスクブランク用基板の欠陥検査方法であって、
前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板が、二つの対向する主表面と、前記二つの対向する主表面に対して垂直な側面とを有し、
一方の前記主表面が、内側領域と、外周領域とを有し、
前記内側領域と、前記外周領域との境界が、前記側面を含む平面から距離dの位置にあり、
欠陥検査方法が、
前記距離dが、d≧1mmであり、
ワーキングディスタンス(WD)がWD≦0.5mmである光学的測定方法によって、前記内側領域の欠陥検査を行い、
ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記外周領域の欠陥検査を行うこと
を含むことを特徴とする、欠陥検査方法である。
本発明の構成2は、前記外周領域の欠陥検査は、暗視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、構成1の欠陥検査方法である。
本発明の構成3は、前記内側領域の欠陥検査は、明視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、構成1または2の欠陥検査方法である。
本発明の構成4は、前記内側領域の欠陥検査は、光学倍率が10倍以上の光学系で検査することを特徴とする、構成1乃至3のいずれかの欠陥検査方法である。
本発明の構成5は、前記外周領域の欠陥検査は、光学倍率が5倍以下の光学系で検査することを特徴とする、構成1乃至4のいずれかの欠陥検査方法である。
本発明の構成6は、前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板は、前記主表面および前記側面の間に面取り面をさらに有し、前記主表面に対して垂直な方向における前記側面および前記面取り面の稜線と前記主表面および前記面取り面の稜線との間の高低差hが、h≦0.5mmであることを特徴とする、構成1乃至5のいずれかの欠陥検査方法である。
本発明の構成7は、前記側面および他方の前記主表面の少なくとも1つが、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法により検査されることを、さらに含むことを特徴とする、構成1乃至6のいずれかの欠陥検査方法である。
本発明の構成8は、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記欠陥検査を行うことが、最終検査であることを特徴とする、構成1乃至7のいずれかの欠陥検査方法である。
本発明の構成9は、マスクブランクの製造方法であって、
製造方法が、
二つの対向する主表面と、前記二つの対向する主表面に対して垂直な側面とを有するマスクブランク用基板を用意することと、
前記マスクブランク用基板の一方の前記主表面に、パターン形成用の薄膜を形成することと、
前記薄膜を形成した薄膜付き基板の表面を欠陥検査し、その欠陥検査の結果を用いて前記薄膜付き基板からマスクブランクを選定することと
を含み、
前記薄膜付き基板の前記一方の主表面が、内側領域と、外周領域とを有し、
前記内側領域と、前記外周領域との境界が、前記側面を含む平面から距離dの位置にあり、
前記距離dが、d≧1mmであり、
前記薄膜付き基板を欠陥検査することが、
ワーキングディスタンス(WD)がWD≦0.5mmである光学的測定方法によって、前記内側領域の欠陥検査を行い、
ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記外周領域の欠陥検査を行うこと
を含むことを特徴とする、マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成10は、前記外周領域の欠陥検査は、暗視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、構成9のマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成11は、前記内側領域の欠陥検査は、明視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、構成9または10のマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成12は、前記内側領域の欠陥検査は、光学倍率が10倍以上の光学系で検査することを特徴とする、構成9乃至11のいずれかのマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成13は、前記外周領域の欠陥検査は、光学倍率が5倍以下の光学系で検査することを特徴とする、構成9乃至12のいずれかのマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成14は、前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板は、前記主表面および前記側面の間に面取り面をさらに有し、前記主表面に対して垂直な方向における前記側面および前記面取り面の稜線と前記主表面および前記面取り面の稜線との間の高低差hが、h≦0.5mmであることを特徴とする、構成9乃至13のいずれかのマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成15は、前記側面および他方の前記主表面の少なくとも1つが、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法により検査されることを、さらに含むことを特徴とする、構成9乃至14のいずれかのマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成16は、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記欠陥検査を行うことが、最終検査であることを特徴とする、構成9乃至15のいずれかのマスクブランクの製造方法である。
本発明の構成17は、構成9乃至16のいずれか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を用い、前記マスクブランクの前記薄膜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である。
本発明の構成18は、構成17の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に前記転写パターンを露光転写することを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。
まず、本実施形態の欠陥検査方法に用いることのできるマスクブランク用基板10について説明する。
図3(a)は、本実施形態の欠陥検査方法に用いることのできるマスクブランク用基板10の一例を示す斜視図である。図3(b)は、図3(a)に示すマスクブランク用基板10の断面模式図である。
マスクブランク用基板10の製造に用いる材料としては、合成石英ガラス、およびその他各種のガラス材料(例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス等)を用いることができる。その中でも合成石英ガラスは、ArFエキシマレーザー(波長193nm)のような短波長の紫外線に対しても高い透過率を有しているため、高精細の転写パターン形成に用いられるバイナリマスクブランク用基板または位相シフトマスクブランク用基板として好適である。
マスクブランク用基板10の製造工程においては、基板の研磨工程の後、基板の主表面2に存在するパーティクル(例えば基板の表面に付着している研磨砥粒などの異物等)を排除するための前洗浄工程が実施される。これらの工程を経て、欠陥検査工程が行われる前段階のマスクブランク用基板10が製造される。
前洗浄工程の後に、マスクブランク用基板10の表面の異物の付着等の欠陥を検査するための欠陥検査工程を含むことができる。この欠陥検査工程のために、本発明の欠陥検査方法を用いることができる。以下、本発明の実施形態の欠陥検査方法を、マスクブランク用基板10の検査に適用する場合について説明する。後述するように、本発明の実施形態の欠陥検査方法は、マスクブランク30の欠陥検査のために適用することもできる。
次に、本発明のマスクブランク30の製造方法の実施形態について説明する。
バイナリマスクブランクは、上記ウェットエッチング工程まで処理したガラス基板上に遮光膜を含む薄膜32を形成して製造する。遮光膜(転写パターン形成用薄膜32)は、クロム、タンタル、ルテニウム、タングステン、チタン、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、およびロジウム等から選択された遷移金属単体あるいはその化合物を含む材料で形成することができる。また、例えば、遮光膜は、タンタルに、酸素、窒素、およびホウ素などの元素から選ばれる1種以上の元素を含有したタンタル化合物で形成することができる。
位相シフトマスクブランクは、上記ウェットエッチング工程まで処理したガラス基板上に光半透過膜(転写パターン形成用薄膜32)を有する形態のものであって、該光半透過膜をパターニングしてシフタ部を設けるタイプであるハーフトーン型位相シフトマスクが作製される。
反射型マスクブランクの場合、マスクブランク用基板10として上記ウェットエッチング工程まで終えた低熱膨張ガラス(例えば、SiO2−TiO2ガラス)が用いられる。反射型マスクの薄膜32は、ガラス基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜(転写パターン形成用薄膜32)がパターン状に形成された構造を有する。
薄膜付き基板10の表面の欠陥検査は、上述のマスクブランク用基板10の欠陥検査と同様に行うことができる。すなわち、欠陥検査としては、ワーキングディスタンス(WD)がWD≦0.5mm(好ましくはWD≦0.4mm、より好ましくはWD≦0.3mm。)である光学的測定方法によって、内側領域12の欠陥検査を行い、ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mm(好ましくはWD≧1mm、より好ましくはWD≧5mm。)である光学的測定方法によって、外周領域14の欠陥検査を行うことができる。マスクブランク30の内側領域12および外周領域14は、上述のマスクブランク用基板10の内側領域12および外周領域14と同様である。
本発明の転写用マスク40の製造方法の実施形態では、上述のマスクブランク30の製造方法で製造されたマスクブランク30を用いる。図8に示すように、このマスクブランク30の薄膜32に転写パターン32aを形成することにより、転写用マスク40を製造することができる。上述のマスクブランク30は、不具合の原因となる欠陥の少ない適切なマスクブランク30なので、不具合の原因となる欠陥の少ない適切な転写用マスク40を得ることができる。
本発明の半導体デバイスの製造方法では、上述の転写用マスク40の製造方法で製造された転写用マスク40を用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する。本発明の転写用マスク40を用いることにより、微細でかつ高精度の転写パターンを有する半導体デバイスを製造することができる。
実施例1として、以下のようにして、マスクブランク用基板10を製造した。なお、実施例1として同じ条件で、100枚のマスクブランク用基板10を製造した。測定された欠陥個数については、100枚の平均値とした。
マスクブランク用基板10の原料として使用するガラス基板は、合成石英ガラス基板(大きさ152.4mm×152.4mm、厚さ6.35mm、面取り面の高低差h=0.5mm)である。この合成石英ガラス基板の主表面2および端面1を研削加工し、さらに酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理および精密研磨を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、以下の条件で研磨加工(超精密研磨)を行った。
研磨パッド:軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
研磨液:コロイダルシリカ砥粒(平均粒径100nm)+水
加工圧力:50〜100g/cm2
加工時間:60分
実施例1で暗視野光学系の欠陥検査装置を用いる外周領域14の欠陥検査を行った100枚のガラス基板に対し、外周領域14の欠陥検査を目視検査で行った。この目視検査は、同じガラス基板に対して複数の検査員が重複して行った。その結果、暗視野光学系の欠陥検査装置を用いた欠陥検査で外周領域14に1μm相当以上のサイズの欠陥(キズ)が検出されていたガラス基板に対する目視検査で、一部の検査員がその欠陥を発見できなかった。目視検査ではこのような欠陥は見落してしまう可能性があることがわかった。
実施例1で合格品と判定された94枚のマスクブランク用基板10を用いて、実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク用のマスクブランク30を製造した。
上記で合格品と判定された実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク用のマスクブランクを用いて、次のようにして、実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク(転写用マスク)40を製造した。
上述の実施例1の位相シフトマスク40を使用し、露光装置を使用して、半導体基板である被転写体上のレジスト膜にパターン転写を行い、その後、配線層をパターニングして、半導体装置を作製すると、微細でかつ高精度の転写パターンを有する半導体装置を作製することができる。
1a 側面
1b 面取り面
1c 側面
1d 平面状の端面部分
1e 面取り面
1f 曲面状の端面部分
2 主表面
2a 一方の主表面
2b 他方の主表面
10 基板(マスクブランク用基板)
10a 角部
12 内側領域
14 外周領域
16a 稜線
16b 稜線
18 側面を含む平面
30 マスクブランク
32 薄膜
32a 薄膜パターン
40 位相シフトマスク(転写用マスク)
100 結像光学系
110 撮像カメラ(例えばTDIカメラ)
111 対物レンズ
112 結像レンズ
113 撮像素子
120 オートフォーカスモジュール
131 照明手段
134 ハウジング
135 傾斜部
136 フレキシブルプリント基板
137 LED
140 遮光マスク
200 架台
Claims (18)
- マスクブランクまたはマスクブランク用基板の欠陥検査方法であって、
前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板が、二つの対向する主表面と、前記二つの対向する主表面に対して垂直な側面とを有し、
一方の前記主表面が、内側領域と、外周領域とを有し、
前記内側領域と、前記外周領域との境界が、前記側面を含む平面から距離dの位置にあり、
欠陥検査方法が、
前記距離dが、d≧1mmであり、
ワーキングディスタンス(WD)がWD≦0.5mmである光学的測定方法によって、前記内側領域の欠陥検査を行い、
ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記外周領域の欠陥検査を行うこと
を含むことを特徴とする、欠陥検査方法。 - 前記外周領域の欠陥検査は、暗視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、請求項1に記載の欠陥検査方法。
- 前記内側領域の欠陥検査は、明視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、請求項1または2に記載の欠陥検査方法。
- 前記内側領域の欠陥検査は、光学倍率が10倍以上の光学系で検査することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。
- 前記外周領域の欠陥検査は、光学倍率が5倍以下の光学系で検査することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。
- 前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板は、前記主表面および前記側面の間に面取り面をさらに有し、前記主表面に対して垂直な方向における前記側面および前記面取り面の稜線と前記主表面および前記面取り面の稜線との間の高低差hが、h≦0.5mmであることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。
- 前記側面および他方の前記主表面の少なくとも1つが、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法により検査されることを、さらに含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。
- 前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記欠陥検査を行うことが、最終検査であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。
- マスクブランクの製造方法であって、
製造方法が、
二つの対向する主表面と、前記二つの対向する主表面に対して垂直な側面とを有するマスクブランク用基板を用意することと、
前記マスクブランク用基板の一方の前記主表面に、パターン形成用の薄膜を形成することと、
前記薄膜を形成した薄膜付き基板の表面を欠陥検査し、その欠陥検査の結果を用いて前記薄膜付き基板からマスクブランクを選定することと
を含み、
前記薄膜付き基板の前記一方の主表面が、内側領域と、外周領域とを有し、
前記内側領域と、前記外周領域との境界が、前記側面を含む平面から距離dの位置にあり、
前記距離dが、d≧1mmであり、
前記薄膜付き基板を欠陥検査することが、
ワーキングディスタンス(WD)がWD≦0.5mmである光学的測定方法によって、前記内側領域の欠陥検査を行い、
ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記外周領域の欠陥検査を行うこと
を含むことを特徴とする、マスクブランクの製造方法。 - 前記外周領域の欠陥検査は、暗視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、請求項9に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記内側領域の欠陥検査は、明視野光学系を用いる光学的測定方法によって行われることを特徴とする、請求項9または10に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記内側領域の欠陥検査は、光学倍率が10倍以上の光学系で検査することを特徴とする、請求項9乃至11のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記外周領域の欠陥検査は、光学倍率が5倍以下の光学系で検査することを特徴とする、請求項9乃至12のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記マスクブランクまたは前記マスクブランク用基板は、前記主表面および前記側面の間に面取り面をさらに有し、前記主表面に対して垂直な方向における前記側面および前記面取り面の稜線と前記主表面および前記面取り面の稜線との間の高低差hが、h≦0.5mmであることを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記側面および他方の前記主表面の少なくとも1つが、前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法により検査されることを、さらに含むことを特徴とする、請求項9乃至14のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記ワーキングディスタンス(WD)がWD>0.5mmである光学的測定方法によって、前記欠陥検査を行うことが、最終検査であることを特徴とする、請求項9乃至15のいずれか1項に記載のマスクブランク
の製造方法。 - 請求項9乃至16のいずれか1項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を用い、前記マスクブランクの前記薄膜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。
- 請求項17に記載の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に前記転写パターンを露光転写することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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