JP2021193436A - マスクブランクス用ガラス基板 - Google Patents
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Abstract
Description
EUV光とは、波長が0.2〜100nm程度の軟X線領域、または真空紫外領域の波長帯域の光であり、EUVLで用いられる転写マスクとしては反射型マスクが有望視されている。
特に、反射型マスクのEUV光の反射率を高めることは、EUVLの露光工程におけるスループットを向上させるために重要であり、そのためには反射型マスクブランクス用基板の表面粗さを低減させることが必要である。
基板の表面粗さの測定には、原子間力顕微鏡が用いられることが一般的である。例えば、非特許文献1では、10μm角の領域において、原子間力顕微鏡で測定された基板の表面粗さ(RMS)と、反射膜成膜後のEUV光の反射率との間に相関があることが報告されている。
また、特許文献2では、0.14×0.1mmの範囲における空間周波数1×10-2μm-1以上のPSDが4×106nm4以下、かつ、1μm角における空間周波数1μm-1の範囲のPSDが10nm4以下の基板が報告されている。
さらに、特許文献3では、表面性状のアスペクト比Str(s=0.2)(ISO025178−2)を0.30以上に制御することで、表面上に存在する異物の除去が容易となるマスクブランクス用ガラス基板が報告されている。
加えて、EUV用反射型マスクブランクス用基板に一般的に用いられる、チタンがドープされたガラス基板は、素材にチタン濃度の分布が生じる場合があり、このチタン濃度分布に起因して、基板表面の比較的マクロなmmオーダーの領域において高さ方向の周期構造が生じる場合がある。この周期構造は、数nm〜10nm程度の高さがあり、平坦度(TIR)で30nm未満が要求される反射型マスクブランクス基板では、平坦度を悪化させる要因となる。この点でも、特許文献1,2記載の空間周波数の範囲におけるPSDを規定しただけでは、総合的に反射型マスクブランクス基板に求められる諸特性を満たすには不十分であり、より広い範囲のPSD制御が求められる。
1. 10μm×10μmの領域の表面形状を原子間力顕微鏡で測定して得られる、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値が、1000nm4以下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、
2. 前記環状平均パワースペクトル密度を空間周波数(f)の関数af-βで表した場合において、空間周波数(f)1μm-1以上10μm-1以下における係数β(フラクタル係数)が、0.7以上である1のマスクブランクス用ガラス基板、
3. 10μm×10μmの領域の表面形状を原子間力顕微鏡で測定して得られる表面粗さ(RMS)の値が、0.15nm以下である1または2のマスクブランクス用ガラス基板、
4. 6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定して得られる、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値が、1012nm4以下である1〜3のいずれかのマスクブランクス用ガラス基板、
5. 142mm×142mmの領域の平坦度(TIR)が、100nm以下である1〜4のいずれかのマスクブランクス用ガラス基板、
6. 前記マスクブランクス用ガラス基板が、チタニアを5〜10質量%含むチタニアドープ合成石英ガラス基板である1〜5のいずれかのマスクブランクス用ガラス基板
を提供する。
本発明のマスクブランクス用ガラス基板は、EUV光を用いて微細な描画をするリソグラフィ技術を行うときの半導体用ガラス基板として用いられる。
マスクブランクス用ガラス基板の大きさは、特に制限されるものではなく、任意のサイズとすることができる。現行のEUVLの露光装置で使用する上では、通常のフォトマスクブランクス用基板で用いられる6インチ角基板が好ましく、例えば、四角形状の152mm×152mm×6.35mmの6025基板等が挙げられる。
また、その素材も、特に制限されるものではないが、EUVLでの露光工程では熱膨張係数の小さい基板を用いる必要があることから、合成石英ガラスにチタニアを5〜10質量%濃度でドープしたチタニアドープ合成石英ガラスが好ましい。
なお、空間周波数fの関数である環状平均パワースペクトル密度PSD(f)は、ガラス基板の表面形状Z(Px,Py)の離散フーリエ変換F(u,v)から算出される。F(u,v)は次の式(1)により計算される。
F(u,v)をx,y方向の測定ピッチΔx,Δyと測定領域の面積A=(NxΔx)×(NyΔy)で次の式(2)のように規格化することで、パワースペクトル密度P(u,v)を得ることができる。
一方、空間周波数f(u,v)は次の式(3)で表される。
なお、原子間力顕微鏡としては、従来公知のものから適宜選択して用いることができ、その具体例としては、オックスフォード・インストゥルメンツ社製Cypher ES等が挙げられる。
このため、本発明のマスクブランクス用ガラス基板において、6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定して得られる、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値は、1012nm4以下が好ましい。また、同様の理由から、142mm×142mmの領域の平坦度(TIR)は、100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。
なお、白色干渉計としては、従来公知のものから適宜選択して用いることができ、その具体例としては、Zygo社製Nex View等が挙げられる。
粗研磨工程に次いで、平坦度測定工程で基板表面の平坦度が測定されるが、後続の部分研磨工程の加工時間を低減するため、142mm×142mmの領域の平坦度(TIR)は、粗研磨工程終了後の時点で100〜1000nmの範囲にあることが好ましい。平坦度の測定は、市販のフォトマスク用フラットネステスター、例えば、Tropel社製 UltraFlat等を用いて実施することができる。
ここで、ガラスへの研磨ダメージを軽減する等の観点から、ガラスと接触する回転加工ツールの素材は、硬度A50〜75(JISK6253に準拠)のポリウレタン、フェルトバフ、ゴム、セリウムパッド等から選択できるが、ガラス表面を研削できるものであれば、これらの種類に限定されるものではない。
また、回転加工ツールの研磨加工部の形状も、特に制限されるものではなく、例えば、円またはドーナツ型、円柱型、砲弾型、ディスク型、たる型等が挙げられる。
なお、平均一次粒子径はBET法により測定された研磨砥粒の比表面積から算出し、会合度は、動的光散乱法により測定された平均二次粒子径を平均一次粒子径で除することで算出する。
なお、エッチング薬液によるエッチング量が大きいと基板表面の表面粗さが悪化し、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の値も大きくなってしまうため、エッチング量は0.01nm以下が好ましく、0.005nm以下がより好ましい。
続いて、多層反射膜上に、例えば、Ruからなる保護膜を形成する。
このような多層反射膜や保護膜は、例えば、マグネトロンスパッタリング法や、イオンビームスパッタリング法などによって形成できる。
なお、EUVLでは、光学系のすべてが反射光学系で構成されるため、各反射面における反射率のわずかな差が、反射回数に応じて積算される。したがって、スループットや製造コスト等の観点から、各反射面での反射率を可能な限り高めることが極めて重要である。
原料のチタニアが7質量%ドープされたチタニアドープ合成石英ガラス基板(6インチ)をラッピング、粗研磨を行った後、フラットネステスター(Tropel社製,UltraFlat)で測定した基板表面の高さデータに基づき、フェルトのバフツールを用いて高い部分を除去する局所研磨を行った。
その後、軟質のスェード製の研磨布を用い、研磨剤としてSiO2の濃度が25質量%のコロイダルシリカ水分散液(平均一次粒子径14nm、会合度1.3)を用いて最終仕上げ研磨を行った。
研磨終了後、枚葉洗浄機にて、pH10に調整したエッチング薬液を用いて基板表面をおよそ0.008nmエッチングする程度の洗浄槽を含む洗浄ラインで洗浄した後、乾燥した。
また、6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計(Zygo社製,Nex View、以下同様)で測定したところ、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値は0.3×1012nm4であった。さらに、142mm×142mmの平坦度(TIR)は28nmであった。
最終仕上げ研磨終了後、枚葉洗浄機にて、pH9に調整したエッチング薬液を用いて基板表面をおよそ0.005nmエッチングする程度の洗浄槽を含む洗浄ラインで洗浄した後に、乾燥を行った以外は、実施例1と同じ条件でマスクブランクス用ガラス基板を作製した。
得られたガラス基板について、実施例1と同様にして基板の表面形状を10μm×10μmの領域で原子間力顕微鏡を用いて測定したところ、RMSの値は0.04nm、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の領域における環状平均パワースペクトル密度の最大値は721nm4、1μm-1以上10μm-1以下における係数β(フラクタル係数)は0.8だった。
また、6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定したところ、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値は0.1×1012nm4であった。さらに、142mm×142mmの平坦度(TIR)は27nmであった。
最終仕上げ研磨に使用する研磨剤として、SiO2の濃度が25質量%のコロイダルシリカ水分散液(平均一次粒子径28nm、会合度1.7)を用い、0.5nmエッチングする程度のフッ酸を用いる洗浄工程を追加した以外は、実施例1と同じ条件でマスクブランクス用ガラス基板を作製した。
得られたガラス基板について、実施例1と同様にして基板の表面形状を10μm×10μmの領域で原子間力顕微鏡を用いて測定したところ、RMSの値は0.07nm、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の領域における環状平均パワースペクトル密度の最大値は1172nm4、1μm-1以上10μm-1以下における係数β(フラクタル係数)は0.6だった。
また、6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定したところ、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値は1.2×1012nm4であった。さらに、142mm×142mmの平坦度(TIR)は29nmであった。
結果として、上述したガラス基板に成膜して得られた多層反射膜付き基板の反射率は64.2%と低い値であり、このような多層反射膜付き基板から得られるマスクブランクスを使用してパターンを露光した場合、反射率の低さから露光に時間がかかり、スループットが低下することが懸念される。
最終仕上げ研磨に使用する研磨剤として、SiO2の濃度が25質量%のコロイダルシリカ水分散液(平均一次粒子径28nm、会合度1.7)を用いた以外は、実施例1と同じ条件でマスクブランクス用ガラス基板を作製した。
得られたガラス基板について、実施例1と同様にして基板の表面形状を10μm×10μmの領域で原子間力顕微鏡を用いて測定したところ、RMSの値は0.06nm、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の領域における環状平均パワースペクトル密度の最大値は1035nm4、1μm-1以上10μm-1以下における係数β(フラクタル係数)は0.6だった。
また、6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定したところ、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値は1.1×1012nm4であった。さらに、142mm×142mmの平坦度(TIR)は29nmであった。
結果として、上述したガラス基板に成膜して得られた多層反射膜付き基板の反射率は64.4%と比較的低い値であり、このような基板から得られるマスクブランクスを使用した場合、比較例1と同様に露光時のスループットが低下することが懸念される。
Claims (6)
- 10μm×10μmの領域の表面形状を原子間力顕微鏡で測定して得られる、空間周波数0.1μm-1以上20μm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値が、1000nm4以下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。
- 前記環状平均パワースペクトル密度を空間周波数(f)の関数af-βで表した場合において、空間周波数(f)1μm-1以上10μm-1以下における係数β(フラクタル係数)が、0.7以上である請求項1記載のマスクブランクス用ガラス基板。
- 10μm×10μmの領域の表面形状を原子間力顕微鏡で測定して得られる表面粗さ(RMS)の値が、0.15nm以下である請求項1または2記載のマスクブランクス用ガラス基板。
- 6mm×6mmの領域の表面形状を白色干渉計で測定して得られる、空間周波数0.4mm-1以上100mm-1以下の環状平均パワースペクトル密度の最大値が、1012nm4以下である請求項1〜3のいずれか1項記載のマスクブランクス用ガラス基板。
- 142mm×142mmの領域の平坦度(TIR)が、100nm以下である請求項1〜4のいずれか1項記載のマスクブランクス用ガラス基板。
- 前記マスクブランクス用ガラス基板が、チタニアを5〜10質量%含むチタニアドープ合成石英ガラス基板である請求項1〜5のいずれか1項記載のマスクブランクス用ガラス基板。
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