JP3900758B2 - スパッタリング成膜装置及びそれを用いたフォトマスクブランクスの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の製造に際して使用されるフォトマスク用のフォトマスクブランクスを作製するためのスパッタリング成膜装置及びフォトマスクブランクスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体の製造において、半導体ウェハに微細パターンを転写する際に使用されるフォトマスクの製造工程としては、通常、石英ガラス等を精密研磨して透光性基板を得る研磨工程、透光性基板の一主表面にスパックリング等によりクロム等の遮光膜を成膜する成膜工程、遮光膜上にレジスト膜をスピンコーティング法等により塗布するレジスト塗布工程、所定のパターンを有するマスターマスクを通してレジスト膜を選択的に露光する露光工程、露光されたレジスト膜を所定の現像液で現像し、エッチングを行ない、所定の遮光膜パターンを得るエッチング工程等を経て行なわれる。ここで、成膜工程で遮光膜等が形成された透光性基板を一般にフォトマスクブランクスと呼んでいる。
【０００３】
このフォトマスクブランクスを従来の連続式スパッタリング装置を用いて成膜する工程について説明する。
図３は、従来より使用されている連続式スパッタリング装置２０の一例を示す模式断面図である。２１ａはガラス基板が載置されたトレイを、２１ｂは成膜中のガラス基板が載置されたトレイを、２１ｃは成膜処理が施されたガラス基板（フォトマスクブランクス）が載置されたトレイをそれぞれ示す。２２は成膜チャンバであり、この中でスパッタリングによる成膜処理が行なわれる。２３はロード隔離室であり、成膜処理を行なう対象であるガラス基板が載置されたトレイ２１ａが、ここから成膜チャンバ２２の中に供給される。成膜処理が施されたガラス基板が載置されたトレイ２１ｃは、成膜チャンバ２２を経てアンロード隔離室２４に排出され、ストックされる。２５はターゲットであり、成膜すべき化合物の主成分である金属等から成る。２６はチムニーであり、ターゲット２５から叩き出された原子が成膜チャンバ２２内に飛散しないようにしてガラス基板へ飛来する方向を制御するための部品であり、また副次的に発生する塵埃が成膜チャンバ２２内に拡散しないようにする障壁の役目も併せ持つ。ただし、チムニー２６は必須の構成要素ではなく、なくて済む場合もある。２７はガス導入口であり、プラズマを励起するためのガス、例えばアルゴンガスをここから成膜チャンバ２２内に導入する。２８は真空排気系であり、これにより真空度を保ち、ガスの流量を制御する。
【０００４】
ロード隔離室２３より成膜チャンバ２２内に供給されたガラス基板が載置されたトレイ２１ａは、成膜チャンバ２２内を水平方向に移動する。トレイ２１ａがターゲット２５の上を移動する間に、ターゲット２５から叩き出された原子がガラス基板の下側の表面に付着し、所定の厚さに成膜される。成膜処理されたガラス基板が載置されたトレイ２１ｃはさらに水平方向に移動し、成膜チャンバ２２からアンロード隔離室２４に排出され、ストックされる。
【０００５】
ガラス基板が載置されたトレイ２１ａが成膜チャンバ２２内のターゲット２５上を移動している間に成膜チャンバ２２内のターゲット２５の近傍の真空度（ガス圧力）が変動すると、得られたフォトマスクブランクスの面内での透過率、反射率等の光学特性にバラツキが発生するという問題が生じる。
【０００６】
成膜チャンバ２２内のターゲット２５の近傍の真空度（ガス圧力）が変動する原因を図４を参照して説明する。一般に、成膜チャンバ２２内では同時に複数個のトレイが連続して移動しているが、ロード隔離室２３から成膜チャンバ２２内にトレイ２１ａが供給されるタイミングと、成膜チャンバ２２からアンロード隔離室２４にトレイ２１ｃが排出されるタイミングのズレにより、成膜チャンバ２２内に存在するトレイ（２１ａ、２１ｂ及び２１ｃ）の個数に多少の差が生じる。
【０００７】
例えば、図４（ａ）に示すように、複数個のトレイ（２１ａ、２１ｂ及び２１ｃ）が成膜チャンバ２２内で完全に繋がった状態の場合と、図４（ｂ）に示すように、成膜チャンバ２２内でターゲット２５の上側のロード隔離室２３に近い部位（ガス導入口２７の上にあたる部位）にトレイ２１ａが存在しない場合と、図４（ｃ）に示すように、成膜チャンバ２２内でターゲット２５の上側のアンロード隔離室２４に近い部位（真空排気系２８の上にあたる部位）にトレイ２１ｃが存在しない場合とがある。
【０００８】
図４（ａ）に示すような状態の場合には、ガス導入口２７から導入されたガスは隙間なく置かれたトレイを壁にして成膜チャンバ２２内のターゲット２５の上部を通過し、真空排気系２８まで定常的な流れが形成され、所定の真空度（ガス圧）が維持される。
図４（ｂ）に示すような状態の場合には、ガス導入口２７から導入されたガスの一部３２ａは、ターゲット２５の上部を通過しないで、ガス導入口２７の上部の成膜チャンバ２２内に拡散し、ターゲット２５の近傍の真空度（ガス圧）が変動する。
図４（ｃ）に示すような状態の場合には、ガス導入口２７から導入されたガスは、ターゲット２５の上部を通過した後に真空排気系２８に到達する前に、導入されたガスの一部３２ｂは真空排気系２８の上部の成膜チャンバ２２内に拡散し、ターゲット２５の近傍の真空度（ガス圧力）が変動する。
【０００９】
成膜チャンバ２２内の真空度（ガス圧力）は、図４（ａ）に示すような状態の場合と比較して、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すような状態の場合にはターゲット２５上の真空度（ガス圧力）は下がる。
成膜チャンバ２２内の真空度（ガス圧力）とフォトマスクブランクスの光学特性の関係を図５に示す。これは成膜チャンバ２２内の真空度とフォトマスクブランクスの光学濃度（０．Ｄ．）をプロットした図である。このように、真空度が高い（ガス圧力が低い）ほど光学濃度が高い（透過率が低い）ことがわかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、成膜チャンバ内の成膜中の真空度が変動しない成膜装置を提供し、その成膜装置を使用して光学特性にバラツキの少ないフォトマスクブランクスを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１においては、複数枚のガラス基板が載置されたトレイがロード隔離室、成膜チャンバ及びアンロード隔離室を移動して前記ガラス基板に成膜される連続式のスパッタリング成膜装置において、前記成膜チャンバには少なくともガス導入口、ターゲット、真空排気系を有しており、前記ガス導入口からガスを導入して所定の真空度でスパッターを行う際前記ターゲットの前部或いは後部にかけてガラス基板が載置されたトレイの有る、無しに関わらず、ターゲットの周辺の真空度を一定にできるように、ガス導入口及び真空排気系を覆い、ターゲットの近傍にのみ開口部を有するガス流路調整用カバーを設けたことを特徴とするスパッタリング成膜装置としたものである。
【００１３】
また、請求項２においては、請求項１に記載のスパッタリング成膜装置を用いて遮光膜を成膜処理してフォトマスクブランクスを作製することを特徴とするフォトマスクブランクスの製造方法としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明に係るスパッタリング成膜装置の模式斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の模式斜視図をＡ−Ａ線で切断した模式断面図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るスパッタリング成膜装置を用いてガラス基板にスパックリング成膜処理を施す場合のガスの流れを模式的に示す模式断面図である。
本発明のスパッタリング成膜装置１０は成膜チャンバ２内のガス導入口７、真空排気系８を覆い、ターゲット５の上部に開口部を設けたガス流路調整用カバー９を設けたものである。
このような構造にすることにより、成膜チャンバ２内でガラス基板が載置されたトレイ１ａ及び１ｃが存在しない箇所があっても、成膜チャンバ２のターゲット５の近傍の真空度（ガス圧力）の変動を防止することができ、この成膜装置を用いて作製したフォトマスクブランクスは光学濃度及び反射率等の光学特性のバラツキを低く抑えることができる。
【００１５】
さらに、詳しく説明すると、ガス流路調整用カバー９を設けた場合、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、成膜チャンバー２内のガラス基板が載置されたトレイ１ａ及び１ｃの配置の如何に関わらず、ガス導入口７から導入されたガスの真空排気系８迄のガス流路１２はほぼ同一になり、成膜チャンバ内の真空度（ガス圧力）の変動を防止することができる。
【００１６】
図７は、本発明に係る連続式スパッタリング成膜装置１０を用いて図６に示すようなトレイ１に４面付けでセットされたガラス基板にスパッタリング成膜処理を施して得られたフォトマスクブランクス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４枚）について光学濃度を測定した結果を元に各フォトマスクブランクス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）及びトレイ内のバラツキ（３σ）を計算処理した結果を示す。図８は、従来の連続式スパッタリング成膜装置２０を用いて同じく図６に示すようなトレイ１に４面付けでセットされたガラス基板にスパッタリング成膜処理を施して得られたフォトマスクブランクス（Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の４枚）について光学濃度を測定した結果を元にフォトマスクブランクス（Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’）及びトレイ内のバラツキ（３σ）を計算処理した結果を示す。それぞれの光学濃度測定は各フォトマスクブランクスの面内を横５×縦５の２５分割して行った。
【００１７】
この結果から明らかなように、本発明に係る連続式スパッタリング成膜装置１０を使用して得られたフォトマスクブランクス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、従来の連続式スパッタリング成膜装置２０を使用して得られたフォトマスクブランクス（Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’）よりも、１トレイ内の４枚のフォトマスクブランクスの光学濃度の全バラツキ（３σ）及び個々のフォトマスクブランクス面内の光学濃度のバラツキ（３σ）において小さくなっていることが確認された。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
連続式スパッタリング成膜装置の成膜チャンバ内にガス流路調整用カバーを設けることにより、成膜チャンバー内のトレイの配置の如何に関わらず、ガス導入口から導入されたガスの真空排気系迄のガスの流れ方向はほぼ同一になり、成膜チャンバ内の真空度（ガス圧力）の変動を防止することができる。
さらに、チャンバ内にガス流路調整用カバーを設けた連続式スパッタリング成膜装置を用いてフォトマスクブランクスを作製した場合１トレイ内のフォトマスクブランクスの光学濃度のバラツキ及びフォトマスクブランクス面内の光学濃度のバラツキを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る連続式スパッタリング成膜装置の一実施例を示す模式斜視図である。
（ｂ）は、（ａ）の模式斜視図をＡ−Ａ線で切断した模式断面図を示す。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るスパッタリング成膜装置を用いてトレイに載置されたガラス基板にスパックリング成膜処理を施す場合のガスの流れを模式的に示す模式断面図である。
【図３】従来の連続式スパッタリング成膜装置の一例を示す模式断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、従来のスパッタリング成膜装置を用いてトレイに載置されたガラス基板にスパックリング成膜処理を施す場合のガスの流れを模式的に示す模式断面図である。
【図５】スパッタリング成膜装置を用いて得られたフォトマスクブランクスの成膜チャンバの真空度と光学濃度の関係を示す説明図である。
【図６】トレイ内のガラス基板の配置状態を示す説明図である。
【図７】本発明に係るスパッタリング成膜装置を用いてトレイに載置されたガラス基板にスパックリング成膜処理を施して得られたフォトマスクブランクス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）及びトレイ内の光学濃度のバラツキ（３σ）を示す説明図である。
【図８】従来のスパッタリング成膜装置を用いてトレイに載置されたガラス基板にスパックリング成膜処理を施して得られたフォトマスクブランクス（Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’）及びトレイ内の光学濃度のバラツキ（３σ）を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２１……トレイ
１ａ、２１ａ……ガラス基板が載置されたトレイ
１ｂ、２１ｂ……成膜処理中のガラス基板が載置されたトレイ
１ｃ、２１ｃ……成膜処理後のガラス基板（フォトマスクブランクス）が載置されたトレイ
２、２２……成膜チャンバ
３、２３……ロード隔離室
４、２４……アンロード隔離室
５、２５……ターゲット
６、２６……チムニー
７、２７……ガス導入口
８、２８……真空排気系
９……ガス流路調整用カバー
１０、２０……スパッタリング成膜装置
１２、３２、３２ａ、３２ｂ……ガス流路

Claims (2)

1. 複数枚のガラス基板が載置されたトレイがロード隔離室、成膜チャンバ及びアンロード隔離室を移動して前記ガラス基板に成膜される連続式のスパッタリング成膜装置において、前記成膜チャンバには少なくともガス導入口、ターゲット、真空排気系を有しており、前記ガス導入口からガスを導入して所定の真空度でスパッターを行う際前記ターゲットの前部或いは後部にかけてガラス基板が載置されたトレイの有る、無しに関わらず、ターゲットの周辺の真空度を一定にできるように、ガス導入口及び真空排気系を覆い、ターゲットの近傍にのみ開口部を有するガス流路調整用カバーを設けたことを特徴とするスパッタリング成膜装置。
2. 請求項１に記載のスパッタリング成膜装置を用いて遮光膜を成膜処理してフォトマスクブランクスを作製することを特徴とするフォトマスクブランクスの製造方法。

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