JP6173733B2 - マスクブランク、転写用マスク及びこれらの製造方法 - Google Patents
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
本発明は、透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクであって、前記透光性基板の、前記薄膜が形成されている側の主表面が、凹欠陥部を有し、前記薄膜が、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなり、前記薄膜の表層に酸化層が形成されており、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、前記低密度領域の酸素濃度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の前記表層を除いた内部領域の酸素濃度よりも相対的に高いことを特徴とするマスクブランクである。本発明のマスクブランクを用いて転写用マスクを製造するならば、転写用マスクに対して繰り返し洗浄を行った場合でも、透光性基板の凹欠陥部近傍の薄膜内部に、空洞に起因するピンホール欠陥が発生することを抑制することができる。
本発明は、透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクであって、前記透光性基板の、前記薄膜が形成されている側の主表面が、凹欠陥部を有し、前記薄膜が、ケイ素と窒素とからなる材料、又はケイ素と窒素とからなる材料に半金属元素、非金属元素及び希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、前記薄膜の表層に酸化層が形成されており、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、前記低密度領域の酸素濃度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の前記表層を除いた内部領域の酸素濃度よりも相対的に高いことを特徴とするマスクブランクである。本発明のマスクブランクを用いて転写用マスクを製造するならば、転写用マスクに対して繰り返し洗浄を行った場合でも、透光性基板の凹欠陥部近傍の薄膜内部に、空洞に起因するピンホール欠陥が発生することを抑制することができる。
本発明は、前記低密度領域が、前記薄膜の内部領域で前記透光性基板側から前記薄膜の表層側に向かって延びる断面形状を有する、構成1又は2のマスクブランクである。本発明のマスクブランクの低密度領域が、薄膜の内部領域で透光性基板側から表層側に向かって延びる断面形状を有する場合には、空洞に起因するピンホール欠陥の発生をより効果的に抑制することができる。
本発明は、前記表層が、ケイ素及び酸素を主成分とすることを特徴とする、構成1から3のいずれかのマスクブランクである。本発明のマスクブランクを用いた転写用マスクが所定の表層を有することにより、転写用マスクの寿命をさらに長くすることができる。
本発明は、前記薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存することを特徴とする、構成1から4のいずれかのマスクブランクである。マスクブランクの薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存する本発明のマスクブランクを用いるならば、転写用マスクの薄膜の空洞に起因するピンホール欠陥の発生をさらに抑制することができ、転写用マスクの寿命をさらに長くすることができる。
本発明は、前記薄膜が、露光光に対して1%以上の透過率を有する半透過膜であることを特徴とする、構成1から5のいずれかのマスクブランクである。本発明のマスクブランクの薄膜が、露光光に対して1%以上の透過率を有する半透過膜である場合には、薄膜内の空洞の発生を効果的に減少させることができるので、薄膜のピンホール欠陥を効果的に抑制することができる。
本発明は、前記薄膜が、露光光に対して1%以上の透過率を有し、かつ、前記薄膜を透過した露光光と、前記薄膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間に所定の位相差を生じさせるハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする、構成1から5のいずれかのマスクブランクである。本発明のマスクブランクの薄膜がハーフトーン位相シフト膜、特に、遷移金属シリサイド(特にモリブデンシリサイド)の化合物を含む材料からなるハーフトーン位相シフト膜である場合には、薄膜内の空洞の発生を効果的に減少させることができるので、薄膜のピンホール欠陥を効果的に抑制することができる。
本発明は、透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面に対して、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記薄膜を形成する工程と、形成された前記薄膜の表層に酸化層を形成する工程とを備え、前記薄膜を形成する工程が、前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性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、前記透光性基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記透光性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薄膜を形成するものであり、前記薄膜を形成する工程において形成された前記薄膜は、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、前記酸化層を形成する工程が、前記薄膜の表層と低密度領域とを酸化させるものであることを特徴とする、マスクブランクの製造方法である。
本発明は、透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面に対して、ケイ素のスパッタリングターゲット又はケイ素に半金属元素及び非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるスパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリング法によって、前記薄膜を形成する工程と、形成された前記薄膜の表層に酸化層を形成する工程とを備え、前記薄膜を形成する工程が、前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性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、前記透光性基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記透光性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薄膜を形成するものであり、前記薄膜を形成する工程において形成された前記薄膜は、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、前記酸化層を形成する工程が、前記薄膜の表層と低密度領域とを酸化させるものであることを特徴とする、マスクブランクの製造方法である。構成8の場合と同様に、構成9のマスクブランクの製造方法を用いた場合でも、薄膜の膜厚の面内均一性の向上と、転写用マスクの薄膜内部の空洞及びピンホール欠陥の発生の抑制という両方の課題を解決することができる。
本発明は、前記低密度領域が、前記薄膜の内部領域で透光性基板側から表層側に向かって延びる断面形状を有することを特徴とする、構成8又は9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において、マスクブランクの低密度領域が薄膜の内部領域で透光性基板側から表層側に向かって延びる断面形状を有する場合に、転写用マスクの薄膜内部の空洞及びピンホール欠陥の発生をより効果的に抑制することができる。
本発明は、前記表層が、ケイ素及び酸素を主成分とすることを特徴とする、構成8から10のマスクブランクの製造方法である。本発明の製造方法により製造されたマスクブランクを用いた転写用マスクは、表層が、ケイ素及び酸素を主成分とすることにより、H2O、O2やO3を含む環境でフォトマスクに対してArFエキシマレーザーなどの露光光照射が行われても、Siの酸化及び膨張による変質層の発生、拡大を効果的に抑えることが可能である。その結果、転写用マスクの寿命をさらに長くすることができる。
本発明は、前記薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存することを特徴とする、構成8から11のいずれかのマスクブランクの製造方法である。マスクブランクの薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存する本発明のマスクブランクを用いるならば、転写用マスクの薄膜の空洞及びピンホール欠陥の発生をさらに抑制することができ、転写用マスクの寿命をさらに長くすることができる。
本発明は、構成1から7のいずれかのマスクブランクの前記薄膜に、転写パターンが形成されていることを特徴とする転写用マスクである。本発明の転写用マスクにより、転写用マスクの薄膜の膜厚の面内均一性の向上と、空洞及びピンホール欠陥の発生の抑制という両方の課題を解決することができる。そのため、本発明の転写用マスクにより、長寿命で良好なパターン形成を行うことができる。
本発明は、構成8から12のいずれか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。本発明の転写用マスクの製造方法により、長寿命で良好なパターン形成を行うことができる転写用マスクを得ることができる。
度が高い状態となっている。
本発明により製造される上記位相シフトマスクブランクは、これを用いて位相シフトマスクとしたときに、例えばArFエキシマレーザーなどの短波長光を露光光源としてフォトマスクの繰り返し使用を行っても、光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化などを抑えられ、性能が劣化せず、フォトマスクの寿命を著しく改善できる。
上記光半透過膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光(例えば、露光波長に対して1%〜20%)を透過させるものである。また、上記光半透過膜は、所定の位相差(例えば180度)を有するものである。この光半透過膜をパターニングした光半透過部と、光半透過膜が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることができる。この結果、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させることができる。
さらに、位相シフトマスクブランクとして、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6上に光半透過膜とその上の遮光膜とを有する形態とするものなどが挙げられる。
特に、光半透過膜をモリブデンシリサイド窒化物(MoSiN)で形成し、MoSiN膜の主表面71を予め変質させる処理として加熱処理を行う場合、所望の位相差及び透過率を有しつつ、加熱処理による透過率変化を抑制するために、MoSiN膜におけるMoとSiの含有比は、Moが10%以上14%以下(好ましくは、11%以上13%以下)とするのが好ましい。
さらに、光半透過膜上に遮光膜を有する形態の場合には、光半透過膜を成膜した後、上記光半透過膜の主表面71を予め変質させる処理を施し、その後遮光膜を成膜するとよい。
本発明により製造される上記遮光膜が遷移金属シリサイド系のバイナリマスクブランクは、これを用いてバイナリマスクとしたときに、例えばArFエキシマレーザーなどの短波長光を露光光源としてフォトマスクの繰り返し使用を行っても、遮光膜の遮光性の低下、線幅変化などを抑えられ、性能が劣化せず、フォトマスクの寿命を著しく改善できる。
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。
また、遮光膜上にエッチングマスク膜を有する形態の場合には、遮光膜を成膜した後、上記遮光膜の主表面71を予め変質させる処理を施し、その後エッチングマスク膜を成膜するとよい。
(実施例1)
図8に、実施例1の位相シフトマスクブランク10の断面模式図を示す。透光性基板6としてサイズ6インチ(152mm)角、厚さ0.25インチ(6.35mm)の合成石英ガラス基板を用い、透光性基板6上に、窒化されたモリブデン及びシリコンからなる光半透過膜(薄膜70)を成膜した。
上述の実施例1と同様に、MoSiN膜が形成された基板に対して所定の大気中での加熱処理を施したマスクブランクに対し、温水洗浄を行い、実施例2のマスクブランクを得た。温水洗浄の条件は、次のとおりである。
使用温水:イオン交換水(DIW:Deionized Water),使用温度:80℃,処理時間:30分
実施例1と同様に、透光性基板6上に、窒化されたモリブデン及びシリコンからなる光半透過膜(MoSiN膜の薄膜70)を成膜した。
上述の比較例1と同様に、MoSiN膜が形成された基板に対して所定の窒素雰囲気(酸素非含有雰囲気)中での加熱処理を施したマスクブランクに対し、温水洗浄を行い、比較例2のマスクブランクを得た。温水洗浄の条件は、実施例2と同様である。
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
6 透光性基板
6a 透光性基板の凹欠陥部
7 排気口
8 ガス導入口
10 位相シフトマスクブランク
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
22 上方壁
22a 上方壁の内側表面
24 下方壁
26 側方壁
51 被成膜面
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
58 基板の中心と、スパッタ面の中心とを通る直線
70 薄膜
71 主表面
72 透光性基板の凹欠陥部上の部分
73 凹欠陥部上に形成された薄膜の部分の内部領域(凹欠陥部上の内部領域)
74 低密度領域
74a 低密度領域であって、薄膜の内部領域で透光性基板側から薄膜の表層側に向かって延びる断面形状の部分
76 凹欠陥部のない主表面上に形成された薄膜の部分の内部領域(凹欠陥部のない主表面上の内部領域)
78 表層(酸化層)
80 白金蒸着膜
θ 傾斜角
Claims (14)
- 透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクであって、
前記透光性基板の、前記薄膜が形成されている側の主表面が、凹欠陥部を有し、
前記薄膜が、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなり、前記薄膜の表層に酸化層が形成されており、
前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、
前記低密度領域の酸素濃度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の前記表層を除いた内部領域の酸素濃度よりも相対的に高いことを特徴とするマスクブランク。 - 透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクであって、
前記透光性基板の、前記薄膜が形成されている側の主表面が、凹欠陥部を有し、
前記薄膜が、ケイ素と窒素とからなる材料、又はケイ素と窒素とからなる材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、前記薄膜の表層に酸化層が形成されており、
前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、
前記低密度領域の酸素濃度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の前記表層を除いた内部領域の酸素濃度よりも相対的に高いことを特徴とするマスクブランク。 - 前記低密度領域が、前記薄膜の内部領域で前記透光性基板側から前記薄膜の表層側に向かって延びる断面形状を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のマスクブランク。
- 前記表層が、ケイ素及び酸素を主成分とす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。
- 前記薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存す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。
- 前記薄膜が、露光光に対して1%以上の透過率を有する半透過膜であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記薄膜が、露光光に対して1%以上の透過率を有し、かつ、前記薄膜を透過した露光光と、前記薄膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間に所定の位相差を生じさせるハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
- 透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、
前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面に対して、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記薄膜を形成する工程と、
形成された前記薄膜の表層に酸化層を形成する工程とを備え、
前記薄膜を形成する工程が、前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性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、前記透光性基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記透光性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薄膜を形成するものであり、
前記薄膜を形成する工程において形成された前記薄膜は、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、
前記酸化層を形成する工程が、前記薄膜の表層と低密度領域とを酸化させるものであることを特徴とする、マスクブランクの製造方法。 - 透光性基板の主表面上に、転写パターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、
前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面に対して、ケイ素のスパッタリングターゲット又はケイ素に半金属元素及び非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるスパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリング法によって、前記薄膜を形成する工程と、
形成された前記薄膜の表層に酸化層を形成する工程とを備え、
前記薄膜を形成する工程が、前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性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、前記透光性基板の回転軸と、前記スパッタ面の中心を通り前記透光性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薄膜を形成するものであり、
前記薄膜を形成する工程において形成された前記薄膜は、前記凹欠陥部上に形成された前記薄膜の部分の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された前記薄膜の部分の内部領域における密度よりも相対的に低く、
前記酸化層を形成する工程が、前記薄膜の表層と低密度領域とを酸化させるものであることを特徴とする、マスクブランクの製造方法。 - 前記低密度領域が、前記薄膜の内部領域で透光性基板側から表層側に向かって延びる断面形状を有することを特徴とする、請求項8又は9に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記表層が、ケイ素及び酸素を主成分とすることを特徴とする、請求項8から10のいずれかにに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記薄膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても前記凹欠陥部上に形成された薄膜が残存することを特徴とする、請求項8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7のいずれかに記載のマスクブランクの前記薄膜に、転写パターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。
- 請求項8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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