JP5916447B2 - マスクブランクの製造方法及び転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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本発明の構成1は、基板の主表面上に、薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記薄膜が、ともに同一のターゲットを用いてスパッタリング法によってそれぞれ形成される複数の層を含み、スパッタリング法によって前記複数の層のそれぞれを形成するときの、ターゲットのスパッタ面のエロージョン領域の大きさを、前記複数の層のそれぞれについて求める工程と、前記複数のエロージョン領域のうち、最も小さい大きさのエロージョン領域と同一又は小さい大きさのスパッタ面を有するターゲットを選択する工程と、前記選択されたターゲットを用いてスパッタリング法によって、前記複数の層をそれぞれ形成する工程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2は、前記複数の層が、前記選択されたターゲットを備える成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、前記複数の層をそれぞれ形成する工程において、前記成膜室に導入される前記反応性ガスの条件が、それぞれ異なることを特徴とする、構成1記載のマスクブランクの製造方法である。ここで、「反応性ガスの条件が、それぞれ異なる」とは、成膜室に導入される反応性ガスの種類及び数が異なる場合だけでなく、反応性ガスの種類及び数が同一であって混合比(反応性ガスの流量の比)が異なる場合も含む。また、「反応性ガスの条件が、それぞれ異なる」ものとして、スパッタ希ガスと反応性ガスとの間での混合比が異なる場合や、成膜室内の圧力も含む。さらに、成膜の際のDC電源による印加電力も、成膜室内に発生するスパッタ希ガス及び反応性ガスのプラズマの広がりに比較的大きな影響を与えるため、これも「反応性ガスの条件が、それぞれ異なる」ものに含まれる。本発明のマスクブランクの製造方法は、特に、反応性ガスの条件がそれぞれ異なる場合に、非エロージョン領域から脱落した付着物に起因するパーティクル数の増大を防止するとの効果を有効に奏することができる。
本発明の構成3は、前記複数の層が、DCスパッタリング法によって形成されることを特徴とする、構成1又は2のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。DCスパッタリング法は、RFスパッタリング法等に比べて、基板上に薄膜を形成するときの成膜速度が大幅に速いというメリットがある。しかし、非エロージョン領域に導電性の低いスパッタ粒子に起因する付着物が付着すると、その部分でチャージアップが生じやすいというデメリットがある。付着物でチャージアップが発生すると、絶縁破壊を起こし、それがパーティクルの発生要因となってしまう。本発明の製造方法は、薄膜の形成にDCスパッタリング法を適用した場合でも、非エロージョン領域にスパッタ粒子に起因する付着物が付着しにくく、付着物によるチャージアップの発生を抑制でき、付着物に起因するパーティクル数の増大を防止することができる。
本発明の構成4は、前記選択されたターゲットが、金属成分のみを含有する材料からなることを特徴とする、構成1から3のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。本発明のマスクブランクの製造方法は、特に、選択されたターゲットが金属成分のみを含有する材料からなる場合に、非エロージョン領域から脱落した付着物に起因するパーティクル数の増大を防止するとの効果をより有効に奏することができる。
本発明の構成5は、前記選択されたターゲットが、クロムからなることを特徴とする、構成1から4のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。スパッタリング法による成膜において、ターゲットがクロムからなる場合には、遮光層として良好な性能を有するCr層、CrN層及びCrON層等を成膜することができる。本発明のマスクブランクの製造方法では、選択されたターゲットがクロムからなる成膜においても、非エロージョン領域から脱落した付着物に起因するパーティクル数の増大を防止するとの効果をさらに有効に奏することができる。
本発明の構成6は、前記複数の層が、第1の層及び第2の層を少なくとも有し、前記第1の層がCrOCNからなり、前記第2の層がCrNからなり、前記第1の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさが、前記第2の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさよりも小さいことを特徴とする、構成5に記載のマスクブランクの製造方法である。薄膜の複数の層が、CrOCN層及びCrN層の2つの層を少なくとも有することにより、遮光膜として良好な性能の薄膜を有するマスクブランクを得ることができる。
本発明の構成7は、前記第1の層及び前記第2の層が、前記選択されたターゲットを備える成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、前記第1の層が、前記反応性ガスとしてN2及びCO2の混合ガスを用いて形成されたものであり、前記第2の層が、前記反応性ガスとしてN2ガスを用いて形成されたものであることを特徴とする、構成6記載のマスクブランクの製造方法である。本発明のマスクブランクの製造方法では、CrOCN層及びCrN層をそれぞれ形成する際に、上記の所定のガスを用いることによって、遮光膜として良好な性能を有するCrOCN層及びCrN層を確実に得ることができる。
本発明の構成8は、前記複数の層が、第1の層及び第2の層を少なくとも有し、前記第1の層がCrOCNからなり、前記第2の層がCrONからなり、前記第1の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさが、前記第2の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさよりも小さいことを特徴とする、構成5に記載のマスクブランクの製造方法である。薄膜の複数の層が、CrOCN層及びCrON層の2つの層を少なくとも有することにより、遮光膜として良好な性能の薄膜を有するマスクブランクを得ることができる。
本発明の構成9は、前記第1の層及び前記第2の層が、前記選択されたターゲットを備える成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、前記第1の層が、前記反応性ガスとしてN2及びCO2の混合ガスを用いて形成されたものであり、前記第2の層が、前記反応性ガスとしてNOガスを用いて形成されたものであることを特徴とする、構成8記載のマスクブランクの製造方法である。本発明のマスクブランクの製造方法では、特に、CrOCN層及びCrON層をそれぞれ形成する際に、上記の所定のガスを用いることによって、遮光膜として良好な性能を有するCrOCN層及びCrON層を確実に得ることができる
本発明の構成10は、前記基板の主表面上に、転写パターン形成用の前記薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記薄膜の前記複数の層を形成する工程が、前記基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、前記選択されたターゲットのスパッタ面を、前記基板の主表面と対向し、かつ前記主表面と、前記スパッタ面とが所定の角度を有し、前記基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記基板の回転軸に対して平行な直線とがずれた位置になるように配置することとを含むスパッタリング法によって前記複数の層を形成するものであることを特徴とする、構成1から9のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。本明細書では、基板と、スパッタリングターゲットとが所定の位置関係であり、基板を回転させながら行うスパッタリング法を、「斜入射回転スパッタリング法」という。本発明の製造方法において、斜入射回転スパッタリング法を用いることにより、基板の表面に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
本発明の構成11は、構成1から10のいずれかに記載のマスクブランク製造方法で製造されたマスクブランクの前記薄膜に、転写パターンを形成するパターン形成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。本発明のマスクブランクの製造方法により、スパッタリング法による成膜の際の、非エロージョン領域から脱落した付着物に起因するパーティクル数の増大を防止することができるので、パーティクル数の増大に起因するマスクブランクの薄膜の欠陥数の増大を防止することができる。したがって、本発明の製造方法により得られるマスクブランクは、薄膜の欠陥数が少ないため、このマスクブランクを用いて転写用マスクを作製する際、薄膜に形成するパターンの配置がしやすい。なお、マスクブランクの薄膜への転写パターンの形成は、公知の方法を用いて行うことができる。
かかるバイナリマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有する形態のものであり、この遮光膜は、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、ロジウム、イリジウム、ランタン、レニウム、オスニウム、白金、金等の金属単体あるいはその金属の化合物を含む材料からなる。特に、遮光膜をタンタル、タングステン、ハフニウム、イリジウム、ランタン、レニウム、オスニウム、白金若しくは金等の金属単体又はそれらの金属の化合物を含む材料で形成することが好ましい。例えば、タンタルに、酸素、窒素、ホウ素などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したタンタル化合物で構成した遮光膜が挙げられる。
かかるバイナリマスクブランクは、遮光膜を、2層構造や3層構造としたものなどがある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的又は段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。組成傾斜膜の場合においても、成膜開始時の成膜条件と、成膜途上の成膜条件あるいは成膜終了直前の成膜条件は変わるため、エロージョン領域92も変わる場合がある。このような組成傾斜膜の場合、本発明は有効に機能する。
かかる位相シフトマスクブランクとしては、透光性基板(ガラス基板)上に光半透過膜を有する形態のものであって、その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。かかる位相シフトマスクにおいては、光半透過膜を透過した光に基づき転写領域に形成される光半透過膜パターンによる被転写基板のパターン不良を防止するために、透光性基板上に光半透過膜とその上の遮光膜(遮光帯)とを有する形態とするものが挙げられる。また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクのほかに、透光性基板をエッチング等により掘り込んでシフタ部を設ける基板掘り込みタイプであるレベンソン型位相シフトマスク用やエンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクが挙げられる。
また、この光半透過膜上に、遮光帯や遮光パッチを形成するための遮光膜が積層するマスクブランクもある。この場合に用いられる遮光膜は、バイナリマスクブランクの遮光膜に比べて求められる光学濃度は低く、全体膜厚も薄いが、2層構造や3層構造とする場合が多い。このような遮光膜を形成する場合においても、本発明は有効に機能する。光半透過膜上に遮光膜を有する形態の場合、上記光半透過膜の材料に遷移金属及びケイ素を含む材料が選ばれる場合が多いので、遮光膜の材料としては、光半透過膜に対してエッチング選択性を有する(エッチング耐性を有する)特にクロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物で構成することが好ましい。
この遮光膜は、遷移金属及びケイ素の化合物を含む材料が挙げられる。具体的には、光遮光膜の材料としては、これらの遷移金属及びケイ素と、酸素及び/又は窒素とを主たる構成要素とする材料が挙げられる。また、遮光膜は、遷移金属と、酸素、窒素及び/又はホウ素とを主たる構成要素とする材料が挙げられる。使用可能な遷移金属としては、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム及びクロム等が挙げられる。
特に、遮光膜をモリブデンシリサイドの化合物で形成する場合、遮光膜を、MoSi等の下層と、MoSiON等の上層との2層構造としたもの、及びその2層構造に加えてさらに遮光層と基板との間にMoSiON等の最下層を加えた3層構造としたものがある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的又は段階的に異なる組成傾斜膜とすることができる。
反射型マスクは、EUV(Extreme Ultra Violet)リソグラフィに用いられるマスクである。反射型マスクは、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がパターン状に形成された構造を有する。露光機(パターン転写装置)に搭載された反射型マスクに入射した光(EUV光)は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
この比較例1では、実施例1の場合と異なり、ターゲット5として、最下層(A層)、下層(B層)及び上層(C層)の3層からなる遮光膜の成膜の際に、直径216mmのCrを材料とするターゲット5を用いた。それ以外は、実施例1と同様に、3層からなる遮光膜の成膜の成膜を行った。
実施例2では、バイナリマスク用の遮光膜であるMoSiN(下層、D層)/MoSiN(上層、E層)の2層積層構造の遮光膜を試作した。表2に、スパッタリング法による各層の成膜条件を示す。
比較例2では、実施例2の場合と異なり、ターゲット5として、下層(D層)及び上層(E層)の2層からなる遮光膜の成膜の際に、直径220mmのモリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット5(原子%比 Mo:Si=13:87)を用いた。それ以外は、実施例2と同様に、2層からなる遮光膜の成膜の成膜を行った。
2 マグネトロンカソード
3 回転ステージ
4 バッキングプレート
5 スパッタリングターゲット(ターゲット)
6 基板
7 排気口
8 ガス導入口
11 ロードロック室
12 バルブ
13 成膜部
14、17、18 バルブ
15 搬送室
16 アンロードロック室
19 ロボットアーム
52 スパッタ面
53 スパッタリングターゲットの中心
54 スパッタリングターゲット中心軸
56 基板回転軸
57 スパッタ面の中心を通り基板の回転軸に対して平行な直線
71 主表面
92 エロージョン領域
94 非エロージョン領域
Dtar スパッタリングターゲットの直径
Derr エロージョン領域の直径(エロージョン領域の大きさ)
α 上方シールドの基板と対向する面と、スパッタ面との間でなす角度
θ 傾斜角
Claims (13)
- 基板の主表面上に、薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、
前記薄膜が、ともに同一のスパッタリング装置の同一のターゲットを用いてスパッタリング法によってそれぞれ形成される複数の層を含み、
前記スパッタリング装置が、成膜室と、前記成膜室内に設けられたマグネトロンカソードと、前記マグネトロンカソードに取り付けられたバッキングプレートに接着された前記ターゲットとを備え、
前記スパッタリング装置の前記ターゲットを用いるスパッタリング法によって前記複数の層の各層を形成するときの、ターゲットのスパッタ面のエロージョン領域の大きさを、前記各層のそれぞれについて求める工程と、
前記複数の層の各層を形成したときに大きさが求められた前記各層の前記エロージョン領域のうち、最も小さい大きさのエロージョン領域と同一又は小さい大きさのスパッタ面を有するターゲットを選択する工程と、
前記選択されたターゲットが接着されたバッキングプレートを前記スパッタリング装置の前記マグネトロンカソードに取り付け、前記複数の層の各層を前記基板の主表面上にそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする、マスクブランクの製造方法。 - 前記複数の層の各層が、前記選択されたターゲットが接着された前記バッキングプレートを前記マグネトロンカソードに取り付けた成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、
前記複数の層の各層を前記基板の主表面上にそれぞれ形成する工程において、前記成膜室に導入される前記反応性ガスの条件が、それぞれ異なることを特徴とする、請求項1記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記複数の層の各層が、DCスパッタリング法によって形成されることを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記選択されたターゲットが、金属成分のみを含有する材料からなることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記選択されたターゲットが、クロムからなることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記複数の層が、第1の層及び第2の層を少なくとも有し、
前記第1の層がCrOCNからなり、前記第2の層がCrNからなり、
前記第1の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさが、前記第2の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさよりも小さいことを特徴とする、請求項5に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記第1の層及び前記第2の層が、前記選択されたターゲットが接着された前記バッキングプレートを前記マグネトロンカソードに取り付けた成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、
前記第1の層が、前記反応性ガスとしてN2及びCO2の混合ガスを用いて形成されたものであり、
前記第2の層が、前記反応性ガスとしてN2ガスを用いて形成されたものであることを特徴とする、請求項6記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記複数の層が、第1の層及び第2の層を少なくとも有し、
前記第1の層がCrOCNからなり、前記第2の層がCrONからなり、前記第1の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさが、前記第2の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさよりも小さいことを特徴とする、請求項5に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記第1の層及び前記第2の層が、前記選択されたターゲットが接着された前記バッキングプレートを前記マグネトロンカソードに取り付けた成膜室内に前記基板を配置し、スパッタ希ガスと反応性ガスとを前記成膜室内に導入した状態でスパッタリング法によって形成されるものであり、
前記第1の層が、前記反応性ガスとしてN2及びCO2の混合ガスを用いて形成されたものであり、
前記第2の層が、前記反応性ガスとしてNOガスを用いて形成されたものであることを特徴とする、請求項8記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記選択されたターゲットが、モリブデンおよびケイ素からなることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記複数の層が、第1の層及び第2の層を少なくとも有し、
前記第1の層がMoSiNからなり、前記第2の層が前記第1の層よりも窒素含有量が多いMoSiNからなり、
前記第2の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさが、前記第1の層を形成するときにおける前記エロージョン領域の大きさよりも小さいことを特徴とする、請求項10に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記基板の主表面上に、転写パターン形成用の前記薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、
前記薄膜の前記複数の層の各層を前記基板の主表面上に形成する工程が、前記基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、前記選択されたターゲットのスパッタ面を、前記基板の主表面と対向し、かつ前記主表面と、前記スパッタ面とが所定の角度を有し、前記基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記基板の回転軸に対して平行な直線とがずれた位置になるように配置することとを含むスパッタリング法によって前記複数の層の各層を前記基板の主表面上に形成するものであることを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。 - 請求項1から12のいずれかに記載のマスクブランク製造方法で製造されたマスクブランクの前記薄膜に、転写パターンを形成するパターン形成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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