KR20120114179A - 마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 및 마스크 블랭크의 제조 방법과 마스크의 제조 방법 - Google Patents

마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 및 마스크 블랭크의 제조 방법과 마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서, 상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고, 상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도가, 0.3ppb 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법이다.

Description

마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 및 마스크 블랭크의 제조 방법과 마스크의 제조 방법{METHOD OF PROCESSING SURFACE OF MASK BLANK, METHOD OF MANUFACTURING MASK BLANK AND METHOD OF MANUFACTURING MASK}
본 발명은, 예를 들면, 반도체 제조 과정에 있어서의 미세 패턴 전사시 등에 마스크로 하여 이용되는 포토 마스크 및 일정한 가공 처리 등을 실시함으로써 포토 마스크로 형성할 수 있는 중간체로서의 포토 마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 처리액을 이용하여 표면 처리된 포토 마스크 블랭크의 제조 방법과 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치 등의 제조 공정에서는, 포토 리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 이 포토 리소그래피법을 실시할 때에 있어서의 미세 패턴 전사 공정에서는, 마스크로 하여 포토 마스크가 이용된다. 이 포토 마스크는, 일반적으로는, 중간체로서의 포토 마스크 블랭크의 차광막 등에 원하는 미세 패턴을 형성함으로써 얻어진다. 그렇기 때문에, 중간체로서의 포토 마스크 블랭크에 형성된 차광막 등의 특성이 거의 그대로, 얻어지는 포토 마스크의 성능을 좌우하게 된다. 이 포토 마스크 블랭크의 차광막에는, 종래, Cr이 사용되는 것이 일반적이었다.
그런데, 최근, 패턴의 미세화가 점점 더 진행되어 있고, 이에 수반하여, 종래의 레지스트 막 두께이면, 레지스트 쓰러짐 등의 문제가 일어나 있다. 이하, 이 점을 설명한다. Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우, EB(Electron beam) 묘화 등에 의해 레지스트막에 전사 패턴을 형성한 후의 에칭에는, 웨트 에칭과 드라이 에칭의 양방이 사용 가능하다. 그러나, 웨트 에칭의 경우, 에칭의 진행이 등방성을 갖기 때문에, 최근 패턴의 미세화에의 대응이 곤란해지고 있어, 이방성의 경향을 갖는 드라이 에칭이 주류로 되어 있다.
Cr을 주성분으로 하는 차광막을 드라이 에칭하는 경우, 에칭 가스로서는 일반적으로 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한다. 그러나, 종래의 유기계 재료의 레지스트막은, 산소 가스로 에칭되기 쉬운 특성을 갖고 있어, 이로 인해 유기계 재료의 레지스트막의 에칭 속도는, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 에칭 속도와 비교하여 매우 빠르다. 레지스트막은, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 드라이 에칭에 의한 패터닝이 완료될 때까지 잔존되어 있지 않으면 안 되므로, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우에 있어서의 레지스트막의 막 두께는, 매우 두꺼워지게 되었다(예를 들면, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 막 두께의 3배).
최근, 패턴의 미세화가 현저하고, EB 묘화 등에 의해 전사 패턴을 형성한 후의 레지스트막은, 패턴이 혼합된 부분에서는, 레지스트막의 폭에 비해 높이가 매우 높아지게 되어 있고, 현상시 등에 그 불안정함으로부터 쓰러져 버리거나, 박리되어 버리거나 하는 것이 발생하고 있다. 이와 같은 것이 발생하면, Cr을 주성분으로 하는 차광막에 전사 패턴이 올바르게 형성되지 않고, 포토 마스크로서 불적격인 것으로 되게 된다. 이로 인해, 레지스트의 박막화가 최대의 명제로 되어 있었다. Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우에서 레지스트 막 두께를 얇게 하기 위해서는, 차광막의 쪽을 얇게 할 필요가 있었다. 그러나, Cr을 주성분으로 하는 차광막에서는, 차광 성능이 불충분해지는 한계의 막 두께에 도달하고 있었다.
일본 특허 출원 공개 제2006-78825호 공보(특허 문헌 1)에는, Ta 금속막은, ArF 엑시머 레이저 노광으로 이용되는 파장 193㎚의 광에 대하여, Cr 금속막 이상의 소쇠 계수(광 흡수율)를 갖는 것이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에는, 또한, 포토 마스크 패턴을 형성할 때의 마스크로 하여 이용되는 레지스트에의 부하를 경감시켜 미세한 포토 마스크 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 가능한 포토 마스크 블랭크가 개시되어 있다. 이 포토 마스크 블랭크는, 산소 함유 염소계 드라이 에칭((Cl+O)계)으로는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 비함유 염소계 드라이 에칭(Cl계) 및 불소계 드라이 에칭(F계)으로 에칭이 가능한 금속막의 차광층과, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭(Cl계)으로는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 함유 염소계 드라이 에칭((Cl+O)계) 혹은 불소계 드라이 에칭(F계) 중 적어도 한쪽에서 에칭이 가능한 금속 화합물막의 반사 방지층을 구비하고 있다.
포토 마스크 블랭크는 통상적으로, 레지스트를 형성하기 전에, 포토 마스크 블랭크 표면 상에 존재하는 파티클의 제거를 목적으로 하여, 세정수나 계면 활성제가 포함된 세정액을 이용하여 세정이 행해진다. 또한, 이후의 프로세스에 있어서의 미세 패턴의 박리나 쓰러짐을 방지하기 위해, 포토 마스크 블랭크 표면의 표면 에너지를 저감시켜 두기 위한 표면 처리가 행해진다. 표면 처리로서는, 헥사메틸디실라잔(HMDS)이나 그 밖의 유기 실리콘계의 표면 처리제로 포토 마스크 블랭크 표면을 알킬실릴화하는 것 등이 행해진다.
포토 마스크 블랭크의 결함 검사는, 레지스트를 형성하기 전이나 레지스트를 형성한 후에 행해지고, 원하는 사양(품질)을 만족하는 것에 대해, 후술하는 공정을 거쳐서 포토 마스크가 제조된다. 포토 마스크 블랭크 상에 형성한 레지스트막에 묘화ㆍ현상ㆍ린스를 행하고, 레지스트 패턴을 형성한 후, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 산소 함유 염소계 드라이 에칭 혹은 불소계 드라이 에칭으로 반사 방지층을 패터닝하여 반사 방지층 패턴을 형성하고, 또한, 반사 방지층 패턴을 마스크로 하여 산소 비함유 염소계 드라이 에칭으로 차광층을 패터닝하여 차광층 패턴을 형성하고, 마지막으로 레지스트막을 제거하여 포토 마스크를 제조한다. 제조된 포토 마스크는, 마스크 결함 검사 장치에 의해, 흑색 결함, 백색 결함이 없는지 검사하고, 결함이 발견된 경우에는 적절히 수정된다.
특허 문헌 1에 개시된 포토 마스크 블랭크 중에서도 차광층 및 반사 방지층의 재료로서, 이방성이 높은 드라이 에칭이 가능한 재료를 이용한 경우, 즉, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭 및 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 차광층과, 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 반사 방지층을 조합한 경우에, 포토 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않지만, 포토 마스크를 제조한 후의 포토 마스크의 결함 검사에 있어서 비로소 검출되는 미소 흑색 결함이 존재한다고 하는 문제가 발생하였다. 또한, 차광층과 반사 방지층의 재료로서, 서로 다른 에칭 선택성을 갖는 재료를 이용한 경우, 즉, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 차광층과, 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 반사 방지층을 조합한 경우에도 역시, 포토 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않지만, 포토 마스크를 제조한 후의 포토 마스크의 결함 검사에 있어서 비로소 검출되는 미소 흑색 결함이 존재한다고 하는 문제가 발생하였다.
이 미소 흑색 결함은, 박막을 패터닝하여 기판이 노출된 영역에 스폿 형상으로 존재하는, 사이즈가 20 내지 100㎚이고, 높이가 박막의 막 두께 상당의 미소 흑색 결함이며, 반도체 디자인 룰로 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 이후의 포토 마스크를 제작하는 경우에 처음으로 인식된 것이다. 상술한 미소 흑색 결함은, 반도체 디바이스를 제조할 때에는 치명 결함으로 되는 것으로 모두 제거ㆍ수정하지 않으면 안 되지만, 결함수가 50개 초과로 되면 결함 수정의 부하가 커서, 사실상 결함 수정이 곤란해진다. 또한, 최근의 반도체 디바이스의 고집적화에 있어서, 포토 마스크에 형성하는 박막 패턴의 복잡화(예를 들면, OPC(Optical Proximity Correction) 패턴), 미세화(예를 들면, 어시스트 바아 등의 SRAF(Sub-resolution Assist Feature)), 협소화에 있어서, 제거ㆍ수정도 한계가 있어 문제로 되어 왔다.
본 발명은, 상술한 문제를 해결하는 것으로서, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크에 있어서의 결함의 발생을 억제하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크에 있어서의 결함의 발생을 억제하는 마스크 블랭크의 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감하고, 또한, 수정 불가능한 미소 흑색 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상술한 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인에 대해서 조사한 바, 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크에 있어서의 결함이 하나의 요인인 것이 판명되었다.
그리고, 상술한 잠재화된 마스크 블랭크에 있어서의 결함이, 에칭 저해 물질로 이루어지고, 그 에칭 저해 물질은, 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면을 표면 처리할 때에 사용하는 처리액(예를 들면, 세정액)에 극미량이지만 포함되어 있는 것을 알 수 있었다. 에칭 저해 물질의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 기판 상에 형성한 전사 패턴으로 되는 박막이 형성된 마스크 블랭크를 표면 처리할 때에 사용하는 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도를 줄임으로써, 마스크의 미소 흑색 결함을 감소시킬 수 있는 것을 확인하였다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서,
상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도가, 0.3ppb 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 2)
기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서,
상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도를, 상기 표면 처리를 한 마스크 블랭크에 대하여, 상기 박막을 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭하여 제거한 후에 상기 기판 표면에 잔존되는 볼록부가, 전사 패턴 형성 영역 내에 200개 이하로 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 3)
상기 에칭 저해 물질은, 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 유기 또는 무기의 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 4)
상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 망간, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 5)
상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 6)
상기 박막은, 불소계 가스, 또는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 7)
상기 박막은, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 8)
상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하는 탄탈 질화물과, 탄탈과 산소를 함유하는 탄탈 산화막이 적층된 적층막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 9)
상기 처리액이 세정액인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 10)
상기 세정액은, 계면 활성제를 함유하는 세정액인 것을 특징으로 하는 구성 9에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 11)
상기 세정액은, 탈이온화수인 것을 특징으로 하는 구성 9에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
(구성 12)
기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 갖는 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
상기 표면 처리 공정은, 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 13)
구성 12에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 박막을 패터닝하여 마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크에 있어서의 결함의 발생을 억제하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 발생을 억제하는 매스 블랭크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감하여, 수정 불가능한 미소 흑색 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 미소 흑색 결함을 주사형 투과 전자 현미경에 의해 명시야로 관찰한 단면 사진.
도 2는 탄탈계 마스크 블랭크의 표면에 형성된 에칭 저해 물질을, 주사형 투과 전자 현미경에 의해 암시야로 관찰한 단면 사진.
도 3은 미소 흑색 결함의 발생 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 4는 탄탈계 마스크 블랭크의 표면에 에칭 저해 물질이 부착되는 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 5는 크롬계 마스크 블랭크의 표면에 에칭 저해 물질이 부착되기 어려운 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
본 발명에 따른 마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 마스크의 제조 방법을 설명하기 전에, 마스크 미소 흑색 결함의 발생 요인을 조사하기 위해 행한, 실험ㆍ고찰에 대해서 설명한다.
마스크 미소 흑색 결함의 발생 요인을 조사하기 위해, 2종류의 마스크 블랭크를 준비하였다. 하나는, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어져 전사 패턴으로 되는 박막이 형성된 마스크 블랭크, 또 하나는, 래디컬 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고 전사 패턴으로 되는 박막이 형성된 마스크 블랭크이다.
전자의 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에, 실질적으로 탄탈과 질소로 이루어지는 TaN의 차광층(막 두께:42㎚)과, 실질적으로 탄탈과 산소로 이루어지는 TaO의 반사 방지층(막 두께:9㎚)의 적층 구조로 이루어지는 바이너리 마스크 블랭크를 준비하였다. 이하, 이 바이너리 마스크 블랭크를 탄탈계 마스크 블랭크라고 칭하고, 그 마스크를 탄탈계 마스크라고 칭한다. 또한, 후자의 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에, 실질적으로 크롬과 산소와 질소와 탄소로 이루어지는 CrCON의 막(막 두께:38.5㎚)과, 실질적으로 크롬과 산소와 질소로 이루어지는 CrON의 막(막 두께:16.5㎚)의 적층 구조의 차광층과, 실질적으로 크롬과 산소와 질소와 탄소로 이루어지는 CrCON의 반사 방지층(막 두께:14㎚)의 적층 구조로 이루어지는 바이너리 마스크 블랭크를 준비하였다. 이하, 이 바이너리 마스크 블랭크를 크롬계 마스크 블랭크라고 칭하고, 그 마스크를 크롬계 마스크라고 칭한다.
상술한 2종류의 바이너리 마스크 블랭크에 대하여, 반사 방지층 상에 부착된 이물(파티클)이나 차광층, 반사 방지층에 혼입되어 있는 이물(파티클)의 제거를 목적으로 하여, 계면 활성제가 함유된 알카리성 세정액을, 마스크 블랭크 표면에 공급하여, 표면 처리를 행하였다.
표면 처리를 행한 마스크 블랭크 표면을 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 마스크 블랭크 표면에 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
이들 2종류의 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작하였다. 전자의 탄탈계 마스크 블랭크에 대해서는, 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 패터닝하였다. 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 차광층을 패터닝하였다. 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 탄탈계 마스크를 제작하였다.
후자의 크롬계 마스크 블랭크에 대해서는, 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소계(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층과 차광층을 패터닝하였다. 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 크롬계 마스크를 제작하였다.
얻어진 2종류의 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)에 의해 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 이온 주체의 드라이 에칭으로 제작한 탄탈계 마스크에는, 미소 흑색 결함이 다수(50개 초과) 존재하고 있는 것이 확인되었다. 한편, 래디컬 주체의 드라이 에칭으로 제작한 크롬계 마스크에는, 거의 미소 흑색 결함은 존재하지 않았다. 또한, 레지스트 패턴을 형성하기 전, 보다 상세하게는, 레지스트막을 형성하기 전에 오염 물질의 제거 등을 목적으로 행하는 UV 처리, 오존 처리, 가열 처리를 행해도 마찬가지의 결함이 확인되었다.
또한, 상술한 탄탈계 마스크 블랭크에 대해서는, 탄탈을 함유하는 재료로 차광층과 반사 방지층을 구성하고 있으므로, 상술한 바와 같이, 실질적으로 탄탈과 산소로 이루어지는 TaO의 반사 방지층을, 불소계 가스의 드라이 에칭 가스로 에칭하고, 실질적으로 탄탈과 질소로 이루어지는 TaN의 차광층을, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스의 드라이 에칭 가스로 에칭할 수도 있다. 그러나, TaN의 차광층은, 불소계 가스의 드라이 에칭 가스로도 에칭할 수 있다. 이로 인해, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 반사 방지층 및 차광층을 불소계 가스의 드라이 에칭 가스로 에칭하여 탄탈계 마스크를 제작할 수도 있다.
상술한 다수의 미소 흑색 결함은, 불소계 가스의 드라이 에칭 가스로 마스크를 제작한 탄탈계 마스크의 경우에서도 확인되었다.
결함 검사에 의해 검출된 미소 흑색 결함에 대해서, 주사형 투과 전자 현미경(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)에 의해 명시야로 단면 관찰을 행하였다. 단면 관찰시에는, 박막 패턴이 형성된 투광성 기판의 전체면에 백금 합금을 코팅하여 행하였다. 도 1에, 미소 흑색 결함의 단면 화상을 도시한다.
그 결과, 미소 흑색 결함은, 높이가 차광층과 반사 방지층의 적층막의 막 두께와 거의 동등한 것이 확인되고, 상세하게는, 사이즈가 23㎚, 높이가 43㎚의 중심으로, 5 내지 10㎚ 두께의 표면 산화물이 적층하였다고 생각되는 적층 구조물인 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 마스크의 미소 흑색 결함 발생의 요인에 대해서, 마스크 블랭크 표면에 있어서의, 결함 검사로는 검출되지 않는 에칭 저해 물질의 존재의 유무에 대해서 조사하였다.
처리액에 의해 표면 처리된 상술한 2종류의 마스크 블랭크 표면을 비행 시간형 2차 이온 질량 분석법(TOF-SIMS:Time-Of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의해 분석하였다.
그 결과, 탄탈계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에는, 양이온(무기)으로서 칼슘(Ca2+)이 검출되었다. 또한, 마찬가지의 수순으로 다른 탄탈계 마스크 블랭크에 대해, TOF-SIMS에 의한 분석을 행한 바, 양이온(무기)으로서 칼슘(Ca2+) 외에, 마그네슘(Mg2+)이나 알루미늄(Al3+)도 검출되었다. 한편, 크롬계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에는, 상술한 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+), 알루미늄(Al3+) 모두 검출되지 않았다. 즉, 크롬계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면의 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+), 알루미늄(Al3+)의 각 검출값은, 탄탈계 마스크 블랭크와 비교하여, 대폭 낮은 값이었다.
마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액에 계면 활성제가 포함되어 있는 경우, 계면 활성제의 종류에 따라서는, 일정량의 불순물로서 칼슘(Ca)이 포함되어 있다. 이 때문에, TOF-SIMS에 의해 검출된 칼슘(Ca2+)은, 금회 사용한 세정액에 포함되는 계면 활성제 중에 포함되는 칼슘이라고 생각된다. 또한, 계면 활성제의 종류에 따라서는, 일정량의 불순물로서 마그네슘(Mg)이나 알루미늄(Al)도 포함되어 있다. 이 때문에, TOF-SIMS에 의해 검출된 마그네슘(Mg2+)이나 알루미늄(Al3+)은, 금회 사용한 세정액에 포함되는 계면 활성제 중에 포함되어 있는 것으로 추정할 수 있다.
탄탈계 마스크 블랭크의 박막의 표면에 부착되어 있다고 추찰되는 에칭 저해 요인 물질은 두께가 얇으므로, 마스크 블랭크의 결함 검사 장치로는 검출 곤란하다. 박막의 전체면을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 주사하여 에칭 저해 물질이 부착되어 있는 개소를 특정하는 것은 불가능하지 않지만, 검출에 방대한 시간을 요한다. 이 때문에, 세정액에 의한 표면 세정을 행한 탄탈계 마스크 블랭크의 박막(탄탈계 박막) 상에, 에칭 저해 물질이 부착될 우려가 적은 크롬계 재료로 이루어지는 박막을 100㎚의 막 두께로 2층분 적층하였다. 이와 같이 함으로써, 탄탈계 박막에 에칭 저해 물질이 존재하고 있는 볼록부가 있으면, 소위 데코레이션 효과로 볼록부의 높이가 상대적으로 높아져, 마스크 블랭크의 결함 검사 장치에 의해 볼록 결함으로서 검출할 수 있게 된다.
이와 같은 방법을 사용하여, 마스크 블랭크의 결함 검사 장치에 의해 결함 검사를 행하고, 모든 볼록 결함의 위치를 특정하였다. 특정한 복수의 볼록 결함에 대해서, 주사형 투과 전자 현미경(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)에 의해 암시야로 단면 관찰을 행한 바, 표면에 에칭 저해 물질로 이루어지는 층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 2 참조). 이때, STEM에 부속되는 에너지 분산형 X선 분광기(EDX)를 이용하여, 에칭 저해 물질을 구성하는 원소에 대해서 분석도 행하였다. EDX에 의한 분석은, 에칭 저해 물질의 존재가 확인되어 있는 탄탈계 박막의 표면 상의 부분(도 2 중의 Spot1이라고 하는 기호로 나타내어진 부분)과, 참조 데이터로서, 에칭 저해 물질의 존재가 확인되어 있지 않은 탄탈계 박막의 표면 상의 부분(도 2 중의 Spot2라고 하는 기호로 나타내어진 부분)의 각각에 대하여 행하였다. 그 결과, Spot1의 개소에서는, Ca(칼슘)과 O(산소)의 검출 강도가 높았던 것에 반해, Spot2의 개소에서는, Ca(칼슘)의 검출 강도가 매우 작았다. 이 분석 결과로부터, Spot1에는, 에칭 저해 물질인 칼슘을 함유하는 층이 존재하고 있다고 추정할 수 있다. 탄탈계 박막의 다른 볼록 결함이 검출된 복수 개소에 대해서, 마찬가지로 EDX에 의한 분석을 행한 바, 마그네슘의 검출 강도가 상대적으로 높은 것이 발견되었다. 이 결과로부터, 에칭 저해 물질인 마그네슘을 함유하는 층도 존재하고 있다고 추정할 수 있다. 또한, 탄탈계 박막의 다른 볼록 결함이 검출된 복수 개소에 대해서, 마찬가지로 EDX에 의한 분석을 행한 바, 알루미늄의 검출 강도가 상대적으로 높은 것도 발견되었다. 이 결과로부터, 에칭 저해 물질인 알루미늄을 함유하는 층도 존재하고 있다고 추정할 수 있다.
크롬계 마스크 블랭크에 대해서도, 마찬가지로 크롬계 재료로 이루어지는 박막을 적층한 후에, 마스크 블랭크의 결함 검사 장치에 의해 결함 검사를 행하였다. 검출된 볼록 결함에 대해서, 마찬가지로 STEM에서의 단면 관찰과 EDX에 의한 원소의 특정을 행하였지만, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지의 층은 발견되지 않았다.
이상의 TOF-SIMS와 STEM의 결과로부터, 탄탈계 마스크 블랭크와 크롬계 마스크 블랭크 사이에서, 전사용 마스크를 제작하였을 때에 발생하는 미소 흑색 결함의 개수에 큰 차이가 생기는 이유가, 그 에칭 저해 물질의 부착수의 차이에 의한 것인 것이 명백하게 되었다.
상술한 2종류의 바이너리 마스크 블랭크를 이용하여 행한 마스크 결함 검사의 결과 및, 분석 결과로부터, 마스크의 미소 흑색 결함은 이하와 같이 발생한 것으로 생각한다. 이하에서는, 도 3을 참조하여 고찰한다. 여기서는, 합성 석영 글래스에 의한 기판(10) 상에, TaN에 의한 차광층(11), TaO에 의한 반사 방지층(12)이 적층된 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작하는 경우를 상정하고 있다.
(1) 마스크 블랭크의 표면 처리 공정에 의해, 처리액(계면 활성제)에 포함되는 칼슘이, 마스크 블랭크 표면에 강고하게 부착된다(도 3의 (a)). 부착된 칼슘(에칭 저해 물질)은 매우 얇으므로 최신의 마스크 블랭크 검사 장치에 의해서도 검출되지 않는다.
(2) 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성할 때에, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크(반사 방지층(12)) 표면에 칼슘이 잔존된다. 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 반사 방지층(12)을 패터닝하는 경우에는, 칼슘이나, 드라이 에칭 프로세스에 의해 생성한 불화 칼슘은 비점이 높아 에칭되지 않기 때문에, 에칭 저해 물질(15)로 된다.
(3) 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 반사 방지층(12)을 패터닝한다. 이때, 에칭 저해 물질(15)이 부착된 영역이 마스크로 되어, 이 영역에 매우 얇은 TaO의 반사 방지층의 잔존 부분(16)이 발생한다(도 3의 (b), 도 3의 (c)).
(4) 다음으로, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 차광층(11)을 패터닝한다. 이때, 매우 얇은 반사 방지층의 잔존 부분(16)이 마스크로 되어, 이 잔존 부분(16)의 하측에 미소 흑색 결함의 중심(17)이 형성된다(도 3의 (d)).
(5) 그 후, 레지스트 패턴의 제거, 세정 등을 얻어, 중심(17)의 표면이 산화되어 중심(17)의 주위에 산화층(18)이 형성되고, 미소 흑색 결함(20)이 형성된다(도 3의 (e)).
또한, 크롬계 마스크에 다수의 미소 흑색 결함이 발생하지 않았던 것은, 크롬계 마스크 블랭크와 탄탈계 마스크 블랭크의 각 마스크 블랭크 표면의 ZETA 전위의 측정 결과로부터, 탄탈계 마스크 블랭크의 쪽이 크롬계 마스크 블랭크보다도 중성으로부터 약 알카리성 영역에 있어서 수십 mV 큰 것이 이유의 하나로서 생각된다. 또한, 다른 이유로서, 마스크 제작 프로세스에 있어서, 래디컬 주체의 드라이 에칭에 의해 마스크를 제작하고 있으므로, 반사 방지층, 차광층이 등방성의 에칭 작용에 의해 소실되어, 반사 방지층, 차광층의 소실과 함께 미소 흑색 결함도 소실된 것으로 생각된다.
상기 미소 흑색 결함은, 단층 구조의 탄탈계 박막을 이온 주체의 드라이 에칭으로 에칭하는 경우에서도 발생한다. 이 경우에서는, 에칭 저해 물질이 탄탈계 박막의 표면에 강고하게 부착되고, 에칭 저해 물질이 부착된 영역이 마스크로 되어 에칭 종점 또는 그 직전까지 남고, 등방성의 에칭 작용에 의해, 에칭 저해 물질이 부착된 영역에 매우 얇은 탄탈계 박막의 잔존 부분이 발생한 것으로 생각한다.
미소 흑색 결함의 발생 메카니즘에 대해서는, 칼슘에 대해서 설명을 하였지만, 후술하는 에칭 저해 물질로 되는 마그네슘, 철, 구리, 망간, 알루미늄, 또는 그 화합물에 대해서도, 비점이 매우 높아, 드라이 에칭 가스에 의한 에칭 원리로부터 생각하고, 상술한 발생 메카니즘이 적용된다고 생각한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 표면 처리 방법은, 이하와 같다.
기판 상에 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고 전사 패턴으로 이루어지는 박막을 갖는 마스크 블랭크의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서,
상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도가, 0.3ppb 이하로 한다.
여기서, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료란, 불소계 가스나 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 이용하여 드라이 에칭할 수 있는 재료이며, 구체적으로는, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 규소(Si)나 이들의 화합물을 들 수 있다. 또한, 광학 특성이나 에칭 특성의 제어의 시점으로부터, 상술한 재료에, 산소, 질소, 탄소, 수소, 붕소, 불소가 포함되어 있어도 상관없다.
가공 성능의 점으로부터, 박막의 재료는, 탄탈을 함유하는 재료가 바람직하다. 특히 바람직하게는, 탄탈과 질소를 함유하는 탄탈 질화막과, 탄탈과 산소를 함유하는 탄탈 산화막이 적층된 적층막이 바람직하다. 여기서, 탄탈 질화막은, 탄탈과 질소를 함유하는 재료이면 되고, 탄탈과 질소 이외에, 다른 원소를 포함해도 상관없다. 또한, 탄탈 산화막도, 상술과 마찬가지로, 탄탈과 산소 이외에, 다른 원소를 포함해도 상관없다.
또한, 상술한 불소계 가스로서는, CHF3, CF4, SF6, C2F6, C4F8 등을 들 수 있다. 염소계 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CH2Cl2, CCl4 등을 들 수 있다. 또한, 드라이 에칭 가스로서는, 상술한 불소계 가스, 염소계 가스 이외에, He, H2, Ar, C2H4 등의 가스를 첨가한 혼합 가스를 이용할 수도 있다.
또한, 전사 패턴으로 되는 박막이란, 투과형 마스크 블랭크에서는, 노광광을 차광시키는 기능을 갖는 차광막, 피전사체와의 다중 반사를 억제시키기 위해, 표면의 반사를 억제시키는 기능을 갖는 반사 방지막, 패턴의 해상성을 높이기 위해 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 위상 시프트막 등을 들 수 있고, 이들의 막 단독 또는 복수층 적층시킨 적층막으로 할 수도 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 전사 패턴으로 되는 박막이란, 노광광을 흡수시키는 기능을 갖는 흡수체막, 흡수체막에 패턴이 형성된 후에 있어서, 노광광이나 결함 검사광에 대한 흡수체막 패턴과 다층 반사막 사이에 있어서의 반사율의 콘트라스트를 향상시키기 위해, 노광광의 반사를 저감시키는 반사 저감막, 상술한 흡수체막의 패터닝시의 다층 반사막에 대한 에칭 데미지를 방지하기 위한 버퍼층 등을 들 수 있다.
또한, 마스크 블랭크를 구성하는 막으로서는, 하층의 재료막을 에칭할 때에 에칭 마스크(하드 마스크)의 작용을 갖는 에칭 마스크막(또는 하드 마스크막)을, 상술한 전사 패턴으로 되는 박막 이외에 형성해도 된다. 또는, 전사 패턴으로 되는 박막을 적층막으로 하고, 그 적층막의 일부로서 에칭 마스크(하드 마스크)를 형성해도 된다. 본 발명에서는, 마스크 블랭크를 구성하는 막으로 하여, 에칭 마스크막(또는 하드 마스크막)이 형성된 마스크 블랭크의 경우에, 가장 현저한 효과가 얻어진다.
또한, 기판은, 투과형 마스크 블랭크의 경우, 노광광을 투과하는 재료이면 되고, 예를 들면, 합성 석영 글래스를 들 수 있다. 한편, 반사형 마스크 블랭크의 경우의 기판 재료로서는, 노광광의 흡수에 의한 열팽창을 방지하기 위한 재료이면 되고, 예를 들면, TiO2-SiO2 저팽창 글래스를 들 수 있다. 그리고, 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 기판이란, 그 기판 상에 노광광을 반사시키기 위한 다층 반사막(Mo/Si 다층 반사막)이 형성된 다층 반사막을 가진 기판으로 한다.
또한, 처리액으로서는, 마스크 블랭크 상에 부착된 이물(파티클)이나, 전사 패턴으로 되는 박막 등에 혼입되어 있는 이물(파티클)의 제거를 목적으로 하여 사용되는 세정액이나, 미세 패턴의 박리나 쓰러짐을 방지하기 위해, 마스크 블랭크 표면의 표면 에너지를 저감시켜 두기 위한 표면 처리액(예를 들면, 헥사메틸디실라잔(HMDS))이나, 그 밖의 유기 실리콘계의 표면 처리제로 마스크 블랭크 표면을 알킬실릴화하기 위한 표면 처리액을 들 수 있다.
표면 처리의 방법으로서는, 처리액을 회전한 기판 상에 공급하면서 표면 처리를 행하는 스핀 방식, 처리액을 저장한 처리조 내에 기판을 침지시켜 표면 처리를 행하는 디프 방식의 어느 것이어도 상관없다.
본 발명에 있어서 주목해야 할 에칭 저해 물질은, 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 유기, 또는 무기의 재료를 말한다. 구체적으로는, 에칭 저해 물질은, 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료에 주목하면 되고, 더 구체적으로는, 처리액(세정액)에 사용되는 pH11 이하의 알칼리 용액에 비교적 용해되기 쉬운 Mg나 pH12 이하의 알칼리 용액에 비교적 용해되기 쉬운 Ca에 주목하면 된다. 또한, 처리액(세정액)에 사용되는 pH8 이상의 알칼리 용액이나 pH4 이하의 산성 용액에 비교적 용해되기 쉬운 Al에도 주목하면 된다.
에칭 저해 물질이, Mg나 Ca의 경우에는, 전사 패턴으로 되는 박막 패턴의 형성에 불소계 가스나 염소계 가스의 드라이 에칭 가스를 사용하므로, 드라이 에칭시에 불화 칼슘(비점:2500℃), 불화 마그네슘(비점:1260℃)이나, 염화 칼슘(비점:1600℃), 염화 마그네슘(비점:1412℃)의 화합물이 생성되고, 에칭 저해 물질로 된다. 또한, 위에 예로 든 에칭 저해 물질의 대표적인 불화물이나 염화물의 비점은, 염화철(비점:1023℃(FeCl2)), 염화 구리(비점:1366℃(CuCl)), 염화 망간(비점:1190℃(MnCl2)), 불화 알루미늄(비점:1260℃(AlF3))이다. 이들의 불화물, 염화물 이외에, 비점이 약 300℃ 이상의 Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Al 또는 그들의 화합물이면, 에칭 저해 물질로 된다.
또한, 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도는, 0.3ppb 이하로 한다. 에칭 저해 물질의 농도가 0.3ppb를 초과하면, 마스크를 제작하였을 때에 존재하는 사이즈가 20 내재 100㎚의 미소 흑색 결함의 개수가 50개 초과로 많아져, 사실상 결함 수정이 곤란해지는 등의 문제가 된다.
처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도는, 바람직하게는, 0.1ppb 이하, 0.05ppb 이하, 더욱 바람직하게는, 0.01ppb 이하, 더욱 바람직하게는 0.001ppb 이하가 바람직하다.
또한, 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도는, 마스크 블랭크 표면에 공급하기 직전의 세정액에 대해서, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석법(ICP-MS:Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy)에 의해 측정할 수 있고, 해당 분석 방법에 기초하여 검출되는 원소(검출 한계 이하의 원소를 제외함)의 합계 농도를 말한다.
상술한 바와 같이, 계면 활성제를 포함하는 알카리성 세정액에 의한 세정 처리 후, 탄탈계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에는 에칭 저해 물질로서의 칼슘 등이 검출되었다. 한편, 크롬계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에는, 칼슘 등이 거의 검출되지 않았다. 이하, 이와 같은 차이가 생긴 원인에 대해 도 4, 도 5를 참조하여 고찰한다. 도 4, 도 5에서는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해, 합성 석영 글래스에 의한 기판(10)과 이 위에 형성된 Ta계의 박막(21)(도 4), Cr계의 박막(22)(도 5)을 도시하고 있다. 또한, 이하의 고찰은, 본원의 출원 시점에 있어서의 본 발명자들의 추측에 기초하는 것이며, 본 발명의 범위를 하등 제한하는 것은 아니다.
도 4에 있어서, 탄탈계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에는, 수산기(OH기)가 다수 존재하고 있다. 이 수산기에, 세정액에 포함되는 칼슘 이온(Ca2+)이 끌어 당겨진다(도 4의 (a)). 그리고, 세정액에 의한 세정 처리 후, 세정액을 씻어 내버리기 위한 순수에 의한 린스 시에, 박막(21)의 표면을 덮는 액체가 알카리성(pH10)으로부터 중성 영역(pH7 전후)에 급격하게 변화된다. 이 때문에, 박막(21)의 표면에 끌어 당겨져 있던 칼슘 이온이, 수산화 칼슘(Ca(OH)2)으로 되어 막 표면에 석출되기 쉬워진다(도 4의 (b)). 이 수산화 칼슘이, 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면의 에칭 저해 물질로 되었다고 생각된다.
한편, 도 5에 도시하는 바와 같이, 크롬계 마스크 블랭크에 있어서의 박막(22)의 표면에는, 수산기(OH기)가 소수만 존재하고 있다. 이 때문에, 이 박막(22)의 표면에는, 세정액에 포함되는 칼슘 이온이 그다지 끌어 당겨지지 않는다. 원래 세정액에 포함되는 불순물의 칼슘 농도 자체가 낮기 때문에, 막 표면 근방의 칼슘 이온의 농도는 매우 낮아져 있다(도 5의 (a)). 그 결과, 세정액에 의한 세정 처리 후, 세정액을 씻어 내버리기 위한 순수에 의한 린스 시에, 마스크 블랭크의 표면에 끌어 당겨져 있던 칼슘 이온이, 수산화 칼슘으로 되기 전에 막 표면으로부터 씻어 내버려지거나, 혹은, 수산화 칼슘으로 되어도 에칭을 저해하지 않는 정도의 소수만 막 표면에 석출된다(도 5의 (b)).
또한, 상술에서는, 탄탈계 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 수산화 칼슘 등의 칼슘을 함유하는 에칭 저해 물질이 부착되기 쉬운 메카니즘에 대해서 설명하였다. 수산화 마그네슘(Mg(OH)2) 등의 마그네슘을 함유하는 에칭 저해 물질에 대해서도, 마찬가지인 메카니즘을 적용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 사용하는 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도에 대해서는, 마스크의 미소 흑색 결함이 요인으로 되는 에칭 저해 물질로 이루어지는 잠재화된 마스크 블랭크의 결함을 검출할 수 있는 신규 평가 방법의 평가 결과에 기초해도 마찬가지로 설정할 수 있다.
즉, 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도를, 처리액에 의해 표면 처리를 한 마스크 블랭크에 대하여, 전사 패턴으로 되는 박막을 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭하여 제거한 후, 기판 표면에 잔존되는 볼록부가, 전사 패턴 형성 영역 내에 소정의 개수 이하로 되는 농도로 설정할 수 있다.
또한, 상술한 박막을 에칭하는 드라이 에칭의 조건은, 마스크 제작 프로세스와 동일한 조건으로 행하는 것이 바람직하다. 동일한 조건이 아니더라도, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능하게 되는 드라이 에칭 조건이어도 상관없다.
또한, 박막을 에칭한 후의 기판 표면은, 박막을 패터닝할 때의 통상적인 조건(오버 에칭 포함함)에서 에칭에 의해 박막이 모두 제거(단 상기 미소 흑색 결함 등의 볼록부가 잔존됨)되어 기판 표면이 노출된 상태라도, 에칭 도중 단계의 박막이 기판 상에 잔존되어 있는 상태의 기판 표면이어도 상관없다. 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 검출 감도의 점으로부터, 에칭에 의해 박막이 모두 제거되어 기판 표면이 노출된 상태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 박막이 적어도 2 이상의 적층막이며, 각 층이 에칭 선택성을 갖는 재료로 이루어지는 경우에는, 적어도 최상층의 박막을 패턴 에칭하여 제거한 후, 그 최상층의 패턴을 마스크로 하여, 최상층에 인접한 하층을 에칭한 후의 표면 형태 정보를 취득하는 것이 바람직하다.
또한, 상술에서 말하는 전사 패턴 형성 영역은, 실제의 마스크에 있어서, 전사 패턴으로 되는 박막 패턴이 형성되는 영역(마스크 블랭크의 주 표면의 중심을 포함하는 132㎜×104㎜의 내측 영역)을 포함하는 132㎜×132㎜의 내측 영역이나, 또는 그 이상의 넓은 영역(예를 들면, 142㎜×142㎜의 내측 영역)으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 볼록부의 개수는, 마스크에 있어서의 결함 수정의 부하를 고려하여, 마스크의 결함수가 50개 이하로 하기 때문에, 마스크에 형성되는 전사 패턴에 있어서의 제거 패턴(백색 패턴)의 패턴 점유율을 고려하여 선정할 수 있다. 여기서, 패턴 점유율이라고 하는 것은, 전사 패턴 형성 영역의 전면적에 대해, 전사 패턴 형성 영역 내의 박막이 제거되어 있는 부분인 제거 패턴의 전면적이 차지하는 면적 비율의 것이다. 예를 들면, 마스크 블랭크에 형성하는 레지스트가 포지티브형 레지스트의 경우, 제거 패턴의 패턴 점유율을 25％로 설정하고, 볼록부의 개수를 200개 이하로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 볼록부의 개수를 100개 이하, 더욱 바람직하게는 50개 이하, 더욱 바람직하게는 25개 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 네가티브형 레지스트의 경우, 기판의 노출면이 많아지므로, 상술한 볼록부의 개수를, 허용할 수 있는 마스크 결함수와 동일한 50개 이하로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 25개 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 발생을 억제하는 수단으로서, 이하에 기재하는 각 구성의 처리액 선정 방법이나 마스크 블랭크의 제조 방법 등을 적용할 수도 있다. 또한, 상술한 마스크 블랭크의 표면 처리 방법 등으로 적용한 처리액에 있어서의 에칭 저해 물질의 농도에 대해서는, 이하의 구성의 처리액 선정 방법으로 선정할 수 있다.
(구성 1A)
기판 상에 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고, 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크를 복수매 준비하는 공정과,
상기 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작할 때에 에칭을 저해하는 요인으로 되는 에칭 저해 물질의 농도가 다른 복수종의 처리액을 준비하는 공정과,
상기 박막에 대해 상기 처리액을 이용하여 표면 처리하는 공정과,
상기 표면 처리한 박막 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 또한, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막에 대해, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의한 에칭을 행하고 박막 패턴을 형성하여 마스크를 제작하고, 그 마스크의 표면의 결함 정보를 취득하는 공정과,
상기 처리액에 있어서의 에칭 저해 물질의 농도와, 상기 마스크 표면의 결함 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 결함 정보를 선택하고, 그 선택한 결함 정보에 대응하는 처리액의 에칭 저해 물질의 농도를 특정하는 공정과,
상기 특정한 농도를 갖는 처리액을 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액으로서 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 처리액 선정 방법.
(구성 2A)
상기 에칭 저해 물질은, 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 유기 또는 무기의 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1A에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 3A)
상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 망간, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1A 또는 2A에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 4A)
상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 3A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 5A)
상기 드라이 에칭 가스는, 불소계 가스, 또는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 4A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 6A)
상기 박막은, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 5A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 7A)
상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하는 탄탈 질화막과, 탄탈과 산소를 함유하는 탄탈 산화막이 적층된 적층막인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 6A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 8A)
상기 처리액이 세정액인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 7A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 9A)
구성 1A 내지 8A 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법을 이용하여 처리액을 선정하고, 상기 표면 처리를 실시한 마스크 블랭크와는 다른 마스크 블랭크에 대하여, 상기 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 10A)
상기 처리액이 세정액인 것을 특징으로 하는 구성 9A에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 11A)
구성 9A 또는 10A에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 박막을 패터닝하여 마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조 방법.
상술한 각 구성을 적용함으로써, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감하여, 수정 불가능한 미소 흑색 결함의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 처리액 선정 방법은, 이하의 공정 1 내지 공정 6의 공정을 갖는다. 이하, 특별히 설명이 없는 사항에 대해서는, 상술한 마스크 블랭크의 표면 처리 방법이나 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서 나타낸 사항과 마찬가지이다.
(공정 1)
기판 상에 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고, 또한 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크(평가용 마스크 블랭크)를 복수매 준비한다[평가용 마스크 블랭크 준비 공정].
평가용 마스크 블랭크에 대해서는, 상술한 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로 나타낸 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크와 마찬가지이다.
(공정 2)
마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작할 때에, 에칭을 저해하는 요인으로 되는 에칭 저해 물질에 관한 것으로, 그 농도가 다른 복수종의 처리액을 준비한다[평가용 처리액 준비 공정].
(공정 3)
공정 1에서 준비한 복수매의 마스크 블랭크(평가용 마스크 블랭크)에 대하여 공정 2에서 준비한 처리액을 이용하여 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면을 표면 처리한다[평가용 마스크 블랭크 표면 처리 공정].
(공정 4)
표면 처리한 마스크 블랭크(평가용 마스크 블랭크)에 있어서의 박막 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 또한, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막에 대해 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의한 에칭을 행함으로써 박막 패턴을 형성하여 마스크를 제작하고, 제작한 마스크의 결함 정보를 취득한다[마스크 결함 정보 취득 공정].
여기서 말하는 마스크란, 실제로 제조하는 것과 동일한 전사 패턴을 갖는 마스크가 아니어도 된다. 또한, 마스크의 결함 정보로서는, 적어도 흑색 결함의 정보가 포함되는 결함 정보가 바람직하다. 흑색 결함의 정보로서는, 개수, 사이즈 등이 포함된다. 마스크의 결함 정보는, 전사 패턴으로 되는 박막 패턴이 형성되는 영역(132㎜×104㎜의 내측 영역)을 포함하는 132㎜×132㎜의 내측 영역이나, 또는 그 이상의 넓은 영역에서 측정하는 것이 바람직하다.
(공정 5)
공정 2에서 준비한 처리액에 있어서의 에칭 저해 물질의 농도와, 공정 4에서 취득한 마스크의 결함 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 마스크 사양, 또는 품질을 만족하는 결함 정보를 선택하고, 선택한 결함 정보에 대응하는 처리액의 에칭 저해 물질의 농도를 특정한다[에칭 저해 물질 농도 특정 공정].
상술한 대응 관계의 작성은, 에칭 저해 물질의 농도에 대하여, 마스크에 있어서의 흑색 결함의 개수가 대응지어지도록 작성하면 되고, 더욱 바람직하게는, 에칭 저해 물질의 농도에 대하여, 마스크에 있어서의 사이즈마다의 흑색 결함의 개수가 대응지어지도록 작성하는 것이 바람직하다.
원하는 마스크 사양, 또는 품질이란, 반도체 디자인 룰마다 요구되는 마스크 사양을 클리어하기 위해, 예를 들면, 결함 사이즈(Defect Size)를 가리키지만, 이에 한정되지 않는다. 흑색 결함을 수정한 후에, CD 균일성(CD(Critical Dimension) Uniformity), 선형성(Linearity)을 클리어하기 위해 필요한 마스크 결함 사양ㆍ품질을, 원하는 마스크 사양, 또는 품질로 해도 된다. 또는, 흑색 결함을 수정하기 위한 공정 부하를 고려하여, 원하는 마스크 사양, 또는 품질을 결정해도 된다. 구체적으로는, 원하는 마스크 사양ㆍ품질로서, 결함 수정의 부하를 고려하여, 전사 패턴이 형성되는 영역을 포함하는 132㎜×132㎜에 있어서, 흑색 결함수가 50개 이하로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 마스크에 있어서의 흑색 결함수가 25개 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
(공정 6)
마지막으로, 공정 5에서 특정한 에칭 저해 물질의 농도를 갖는 처리액을 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액으로서 선정한다[처리액 선정 공정].
본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상술한 공정 1 내지 공정 6의 공정 외에, 이하의 공정 7의 공정을 갖는다.
(공정 7)
상술한 공정 1, 공정 3과는 다른 마스크 블랭크를 준비하고, 상술한 공정 6에서 선정한 에칭 저해 물질의 농도를 갖는 처리액을 이용하여 다른 마스크 블랭크의 표면에 대하여 표면 처리한다[마스크 블랭크 표면 처리 공정].
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크의 제조 방법은, 상술한 공정 1 내지 공정 7 외에, 이하의 공정 8의 공정을 갖는다.
(공정 8)
상술한 공정 7의 표면 처리를 행한 마스크 블랭크를 이용하여, 박막을 패터닝하여 마스크를 제작한다.
한편, 본 발명자들은, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 발생을 억제할 수 있는 처리액의 선정 방법으로, 기판 상에 형성한 전사 패턴으로 되는 박막을 에천트(이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 에칭 가스)에 의한 에칭으로 제거한 후의 표면 형태 정보{상세하게는, 표면에 잔존되는 볼록부 정보(사이즈와 개수)}를 취득하는 신규인 평가 방법을 적용할 수 있는 것을 발견하였다. 그리고, 이 신규인 평가 방법을 이용하고, 이하에 기재하는 각 구성의 처리액 선정 방법이나 마스크 블랭크의 제조 방법 등을 도출하였다.
(구성 1B)
기판 상에 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고, 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크를 복수매 준비하는 공정과,
상기 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작할 때에 에칭을 저해하는 요인으로 되는 에칭 저해 물질의 농도가 다른 복수종의 처리액을 준비하는 공정과,
상기 박막에 대해 상기 처리액을 이용하여 표면 처리하는 공정과,
상기 표면 처리를 한 박막을 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭하여 제거한 후, 그 에칭 후의 상기 기판 표면의 표면 형태 정보를 취득하는 공정과,
상기 기판 표면의 표면 형태 정보를, 마스크의 결함 요인으로 되는 잠재화된 마스크 블랭크 결함 정보로 하고, 상기 에칭 저해 물질의 농도와, 상기 기판 표면의 표면 형태 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 표면 형태 정보를 선택하고, 그 선택한 표면 형태 정보에 대응하는 에칭 저해 물질의 농도를 특정하는 공정과,
이 특정한 농도를 갖는 처리액을 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액으로서 선정하는 것을 특징으로 하는 처리액 선정 방법.
(구성 2B)
상기 표면 형태 정보의 선택은,
표면 형태 정보를 취득하기 위해 사용한 상기 마스크 블랭크와는 다른 마스크 블랭크이며 상기 처리액을 이용하여 표면 처리한 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작하고, 그 마스크의 결함 정보와, 상기 기판 표면의 표면 형태 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 마스크 결함 정보에 대응하는 표면 형태 정보를 선택하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 구성 1B에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 3B)
상기 에칭 저해 물질은, 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 유기 또는 무기의 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1B 또는 2B에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 4B)
상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 망간, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 3B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 5B)
상기 에칭 저해 물질이, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 4B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 6B)
상기 드라이 에칭 가스는, 불소계 가스, 또는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스인 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 5B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 7B)
상기 박막은, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 6B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 8B)
상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하는 탄탈 질화막과, 탄탈과 산소를 함유하는 탄탈 산화막이 적층된 적층막인 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 7B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 9B)
상기 처리액이 세정액인 것을 특징으로 하는 구성 1B 내지 8B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법.
(구성 10B)
구성 1B 내지 9B 중 어느 하나에 기재된 처리액 선정 방법을 이용하여 처리액을 선정하고, 상기 표면 처리를 실시한 마스크 블랭크와는 다른 마스크 블랭크에 대하여, 상기 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 11B)
상기 표면 형태 정보의 선택은,
표면 형태 정보를 취득하기 위해 사용한 상기 마스크 블랭크와는 다른 마스크 블랭크이며 상기 처리액을 이용하여 표면 처리한 마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작하고, 그 마스크의 결함 정보와, 상기 기판 표면의 표면 형태 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 마스크 결함 정보에 대응하는 표면 형태 정보를 선택하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 구성 10B에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 12B)
구성 10B 또는 11B에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 박막을 패터닝하여 마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조 방법.
상술한 각 구성을 적용함으로써, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생 요인으로 되어 마스크 블랭크의 결함 검사로는 검출되지 않는, 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감하여, 수정 불가능한 미소 흑색 결함의 발생을 방지할 수 있다.
상술한 각 구성에 있어서의, 박막을 에칭한 후의 기판 표면의 표면 형태 정보로서는, 마스크의 흑색 결함을 대상으로 하는 경우, 적어도 볼록 형상의 정보를 취득한다. 볼록 형상의 정보로서는, 형상, 크기, 개수, 밀도 등을 들 수 있다. 또한, 박막을 에칭한 후의 기판 표면의 표면 형태 정보는, 박막을 패터닝할 때의 통상적인 조건(오버 에칭을 포함함)에서 에칭에 의해 박막이 모두 제거(단 볼록 형상 부분에는 박막 등의 볼록 형상이 잔존됨)되어 기판 표면이 노출된 상태의 표면 형태 정보이어도, 에칭 도중 단계의 박막이 기판 상에 아직 잔존되어 있는 상태의 기판 표면의 표면 형태 정보이어도 상관없다. 잠재화된 마스크 블랭크 결함의 검출 감도의 점으로부터, 에칭에 의해 박막이 모두 제거되어 기판 표면이 노출된 상태의 표면 형태 정보로 하는 것이 바람직하다. 또한, 박막이 적어도 2 이상의 적층막이며, 각 층이 에칭 선택성을 갖는 재료로 이루어지는 경우에는, 적어도 최상층의 박막을 패턴 에칭하여 제거한 후, 그 최상층의 패턴을 마스크로 하여, 최상층에 인접한 하층을 에칭한 후의 표면 형태 정보를 취득하는 것이 바람직하다.
상술한 처리액 선정 방법은, 이하의 공정 1 내지 공정 6의 공정을 갖는다. 이하, 특별히 설명이 없는 사항에 대해서는, 상술한 마스크 블랭크의 표면 처리 방법이나 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서 나타낸 사항과 마찬가지이다.
(공정 1)
기판 상에 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고, 또한 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크(평가용 마스크 블랭크)를 복수매 준비한다[평가용 마스크 블랭크 준비 공정].
(공정 2)
마스크 블랭크를 이용하여 마스크를 제작할 때에, 에칭을 저해하는 요인으로 되는 에칭 저해 물질에 관한 것으로, 그 농도가 다른 복수종의 처리액을 준비한다[평가용 처리액 준비 공정].
(공정 3)
공정 1에서 준비한 복수매의 마스크 블랭크(평가용 마스크 블랭크)에 대하여 공정 2에서 준비한 처리액을 이용하여 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면을 표면 처리한다[평가용 마스크 블랭크 표면 처리 공정].
(공정 4')
표면 처리를 한 박막을 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭하여 제거한 후, 에칭 후의 기판 표면의 표면 형태 정보를 취득한다[기판 표면의 표면 형태 정보 취득 공정].
이 공정 4'에서는, 마스크 블랭크의 박막 상에 레지스트 패턴을 형성하지 않고, 박막의 전체면에 대하여, 드라이 에칭을 행한다. 이때, 박막 상에 에칭 저해 물질의 층이 존재하는 영역은, 그 바로 아래의 박막의 드라이 에칭을 저해하기 때문에, 그 영역의 기판 상에 볼록부(볼록 형상)로서 박막의 일부가 잔존되게 된다.
(공정 5)
공정 4'에서 취득한 기판 표면의 표면 형태 정보를, 마스크의 결함 요인으로 되는 잠재화된 마스크 블랭크 결함 정보로 하고, 공정 2에서 준비한 처리액의 에칭 저해 물질의 농도와, 공정 4'에서 취득한 표면 형태 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 표면 형태 정보를 선택하고, 선택한 표면 형태 정보에 대응하는 처리액의 에칭 저해 물질의 농도를 특정한다[에칭 저해 물질 농도 특정 공정].
여기서, 상술한 대응 관계의 작성은, 에칭 저해 물질의 농도에 대하여, 기판 표면의 표면 형태 정보에 있어서의 적어도 볼록 형상의 정보가 대응지어지도록 작성하면 된다. 볼록 형상의 정보로서는, 형상, 크기, 및, 개수 또는 밀도의 수치 정보가 대응지어지도록 작성하는 것이 바람직하다.
또한, 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 표면 형태 정보는, 반도체 디자인 룰마다 요구되는 마스크 사양을 클리어하기 위해, 예를 들면, 결함 사이즈(Defect Size)나 마스크 결함을 수정한 후에, CD 균일성(CD Uniformity), 선형성(Linearity)을 클리어하기 위해 필요한 마스크 결함 사양ㆍ품질, 흑색 결함을 수정하기 위한 공정 부하 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다.
구체적으로는, 결함 수정의 부하를 고려하여 마스크의 결함수를 50개 이하로 하기 위해, 마스크에 형성되는 전사 패턴에 있어서의 제거 패턴(백색 패턴)의 패턴 점유율을 고려하여 선정할 수 있다. 예를 들면, 마스크 블랭크에 형성하는 레지스트가 포지티브형 레지스트의 경우, 제거 패턴의 패턴 점유율을 25％로 설정하고, 상술한 표면 형태 정보에 있어서의 볼록 형상의 개수를 200개 이하로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 100개 이하, 더욱 바람직하게는 50개 이하, 더욱 바람직하게는 25개 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 네가티브형 레지스트의 경우, 기판의 노출면이 많아지므로, 상술한 표면 형태 정보에 있어서의 볼록 형상의 개수를, 허용할 수 있는 마스크 결함수와 동일한 50개 이하로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 25개 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 공정 4'의 표면 형태 정보를 취득하기 위해 사용한 공정 1, 3에 사용한 마스크 블랭크와는 다른, 공정 2에서 준비한 처리액을 이용하여 표면 처리한 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 대하여, 레지스트막을 형성한 후, 레지스트막에 묘화 및 현상 처리하여 레지스트 패턴을 형성하고, 또한, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 박막에 대해, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의한 에칭을 행함으로써 박막 패턴을 형성하여 마스크를 제작하고, 마스크의 결함 정보를 취득하고, 이 마스크의 결함 정보와, 상기 기판 표면의 표면 형태 정보와의 대응 관계를 작성하고, 작성한 대응 관계 중으로부터 원하는 사양 또는 품질을 만족하는 마스크 결함 정보에 대응하는 표면 형태 정보를 선택하는 것이 바람직하다. 이 마스크에 관한 사항에 대해서는, 상술과 마찬가지이다.
(공정 6)
마지막으로, 공정 5에서 특정한 에칭 저해 물질의 농도를 갖는 처리액을 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액으로서 선정한다[처리액 선정 공정].
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상술한 공정 1 내지 6의 공정 외에, 이하의 공정 7의 공정을 갖는다.
(공정 7)
상술한 공정 1, 3과는 다른 마스크 블랭크를 준비하고, 상술한 공정 6에서 선정한 처리액을 이용하여 마스크 블랭크의 박막에 대해 표면 처리를 행한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크의 제조 방법은, 상술한 공정 1 내지 공정 7 외에, 이하의 공정 8의 공정을 갖는다.
(공정 8)
상술한 공정 7의 표면 처리를 행한 마스크 블랭크를 이용하여, 박막을 패터닝하여 마스크를 제작한다.
다음으로, 본 발명의 마스크 블랭크의 표면 처리 방법, 및 마스크 블랭크의 제조 방법과 마스크의 제조 방법에 대해서, 이하, 실시예를 이용하여 설명한다.
(실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 2)
본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크로서, 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 복수매 준비하였다. 이 마스크 블랭크는, 약 152㎜×약 152㎜ 사이즈의 합성 석영 글래스 기판 상에, 실질적으로 탄탈과 질소로 이루어지는 TaN의 차광층(막 두께:42㎚)과, 실질적으로 탄탈과 산소로 이루어지는 TaO의 반사 방지층(막 두께:9㎚)의 적층 구조로 이루어지는 차광막(전사 패턴으로 되는 박막)을 구비한다.
다음으로, 에칭 저해 물질의 농도가 다른 복수종의 세정액을 이용하여, 상술한 마스크 블랭크의 세정을 행하였다. 마스크 블랭크의 세정은, 스핀 세정에 의해 행하였다. 또한, 세정액 B, C, D, E, F, G를 사용한 세정 후, 세정액 A를 이용한 린스도 실시하였다. 또한, 에칭 저해 물질의 농도는, 마스크 블랭크에 있어서의 차광막의 표면에 공급하기 직전의 세정액에 대해서, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석법(ICP-MS)에 의해 측정을 행하고, 검출 한계 이상의 원소는 칼슘만이었다(이하의 각 실시예도 마찬가지임).
복수종의 세정액으로서는, 이하의 실시예 1 내지 5와 비교예 1, 2를 사용하였다.
세정액 A:DI(Deionization)수(칼슘 농도:0.001ppb)(실시예 1)
세정액 B:계면 활성제 B 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:0.01ppb)(실시예 2)
세정액 C:계면 활성제 C 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:0.05ppb(실시예 3)
세정액 D:계면 활성제 D 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:0.1ppb)(실시예 4)
세정액 E:계면 활성제 E 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:0.3ppb)(실시예 5)
세정액 F:계면 활성제 F 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:1ppb)(비교예 1)
세정액 G:계면 활성제 G 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:3ppb)(비교예 2)
다음으로, 상술한 세정액에 의해 세정을 행한 마스크 블랭크에 대하여, 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 제거하고, 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭 가스를 이용하고, 차광층을 제거하였다.
다음으로, 에칭 후의 기판 표면에 대해서, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)를 이용하여, 상기 미소 흑색 결함 등의 볼록부의 개수를 취득하였다. 그 결과, 기판 상(측정 영역:132㎜×132㎜의 내측)에 존재하고 있는 볼록부의 개수를 조사한 바, 세정액 A의 경우 13개(실시예 1), 세정액 B의 경우 28개(실시예 2), 세정액 C의 경우 56개(실시예 3), 세정액 D의 경우 85개(실시예 4), 세정액 E의 경우 122개(실시예 5), 세정액 F의 경우 823개(비교예 1), 세정액 G의 경우 1768개(비교예 2)이었다. 즉, 세정액에 포함되는 칼슘 농도가 적어짐에 따라서, 볼록부의 개수도 적은 결과로 되었다.
다음으로, 상술한 실시예, 비교예에서 사용한 마스크 블랭크와는 다른, 상술과 동일한 막 구성의 마스크 블랭크를 준비하고, 상술과 마찬가지로 세정액 A 내지 G의 세정액을 이용하여, 각각 세정 처리를 행하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다. 결함 검사의 결과, 이 마스크 블랭크 표면에 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
다음으로, 세정 처리를 행한 마스크 블랭크에 있어서의 차광막의 표면에, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코팅에 의해 도포한 후, 프리베이크를 행하고, 레지스트막을 형성하였다.
다음으로, 레지스트막에 대하여 묘화ㆍ현상ㆍ린스를 행하고, 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 패터닝하여 반사 방지층 패턴을 형성하였다. 다음으로, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층 패턴을 마스크로 하여 차광층을 패터닝하여 차광층 패턴을 형성하였다. 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜)의 결함 검사를 행한 바, 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 3개(세정액 A:실시예 1), 7개(세정액 B:실시예 2), 9개(세정액 C:실시예 3), 21개(세정액 D:실시예 4), 28개(세정액 E:실시예 5), 106개(세정액 F:비교예1), 411개(세정액 G:비교예 2)이었다. 세정액 A 내지 E를 사용하여 세정한 마스크 블랭크를 이용하여 제작된 마스크는, 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, 세정액 F 내지 G를 사용한 마스크 블랭크를 이용하여 제작된 마스크는, 결함수가 다수 존재하고, 마스크의 결함 수정의 부하가 커서, 사실상, 결함 수정이 곤란한 결과로 되었다.
이상의 결과로부터, 세정액에 포함되어 있는 칼슘 농도가 높아지면, 마스크의 미소 흑색 결함의 개수도 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 반도체 디자인 룰 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용을 바이너리 마스크 블랭크의 세정액으로서, 결함 수정의 부하를 고려하여, 흑색 결함수가 50개 이하로 되는 세정액 A 내지 E 중으로부터 선정하면 되는 것도 알 수 있었다.
(실시예 6, 7)
상술한 실시예 1에 있어서 사용한 세정액 A를 이용하고, 마스크 블랭크를, 극단자외(Extreme Ultra Violet, EUV 파장 약 13㎚)광을 이용한 EUV 리소그래피로 사용되는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로 한 것 이외에는 실시예 1, 2와 마찬가지로 하여 마스크를 제작하였다.
이 반사형 마스크 블랭크는, 기판으로서, TiO2-SiO2의 저팽창 글래스 기판 상에, EUV광을 고반사율로 반사시키기 위한 다층 반사막(Mo와 Si를 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 다층 반사막)과, 전사 패턴으로 되는 흡수체막을 에칭할 때의 에칭 스토퍼의 역할을 하는 보호층(Ru막)이 형성된 기판을 사용한다. 이 기판 상에, 전사 패턴으로 되는 박막으로서 흡수체막이 형성되어 있다.
흡수체막으로서는, EUV광에 대하여 흡수성이 높은 재료를 이용한 흡수체층과, 검사광에 대하여 반사율이 낮은 재료를 이용한 반사 방지층이 적층된 2층 구조로 하였다. 그리고, 흡수체층으로서는, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한, 실질적으로 탄탈과 붕소와 질소로 이루어지는 TaBN을 사용하고, 반사 방지층으로서, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 실질적으로 탄탈과 붕소와 산소로 이루어지는 TaBO를 사용하였다.
상술한 세정액 A, B를 이용하여 상술한 반사형 마스크 블랭크에 대하여 세정을 행하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다.
다음으로, 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막의 표면에, 화학 증폭형 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코팅에 의해 도포한 후, 프리베이크를 행하고, 레지스트막을 형성하였다.
레지스트막에 대하여 묘화ㆍ현상ㆍ린스를 행하고, 반사형 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 패터닝하여 반사 방지층 패턴을 형성하였다. 다음으로, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층 패턴을 마스크로 하여 흡수체층을 패터닝하여 흡수체층 패턴을 형성하였다. 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 반사형 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 반사형 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜의 내측)의 결함 검사를 행한 바, 사이즈 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 처리액 A의 경우 5개(실시예 6), 처리액 B의 경우 12개(실시예 7)이었다. 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다.
(실시예 8 내지 12, 비교예 3 내지 4)
상기의 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 2와 마찬가지로, 본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크로서, 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 복수매 준비하였다.
다음으로, 에칭 저해 물질의 농도가 다른 복수종의 세정액을 이용하여, 상술한 마스크 블랭크의 세정을 행하였다. 마스크 블랭크의 세정은, 스핀 세정에 의해 행하였다. 또한, 세정액 B1, C1, D1, E1, F1, G1을 사용한 세정 후, 세정액 A1을 이용한 린스도 실시하였다. 또한, 에칭 저해 물질의 농도는, 마스크 블랭크에 있어서의 차광막의 표면에 공급하기 직전의 세정액에 대해서, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석법(ICP-MS)에 의해 측정을 행하고, 검출 한계 이상의 원소는 마그네슘만이었다.
복수종의 세정액으로서는, 이하의 실시예 8 내지 12와 비교예 3, 4를 사용하였다.
세정액 A1:DI(Deionization)수(마그네슘 농도:0.001ppb)(실시예 8)
세정액 B1:계면 활성제 B1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:0.01ppb)(실시예 9)
세정액 C1:계면 활성제 C1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:0.05ppb(실시예 10)
세정액 D1:계면 활성제 D1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:0.1ppb)(실시예 11)
세정액 E1:계면 활성제 E1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:0.3ppb)(실시예 12)
세정액 F1:계면 활성제 F1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:1ppb)(비교예 3)
세정액 G1:계면 활성제 G1 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:3ppb)(비교예 4)
다음으로, 상술한 세정액에 의해 세정을 행한 마스크 블랭크에 대하여, 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 제거하고, 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭 가스를 이용하고, 차광층을 제거하였다.
다음으로, 에칭 후의 기판 표면에 대해서, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)를 이용하여, 상기 미소 흑색 결함 등의 볼록부의 개수를 취득하였다. 그 결과, 기판 상(측정 영역:132㎜×132㎜의 내측)에 존재하고 있는 볼록부의 개수를 조사한 바, 세정액 A1의 경우 11개(실시예 8), 세정액 B1의 경우 23개(실시예 9), 세정액 C1의 경우 53개(실시예 10), 세정액 D1의 경우 86개(실시예 11), 세정액 E1의 경우 116개(실시예 12), 세정액 F1의 경우 812개(비교예 3), 세정액 G1의 경우 1722개(비교예 4)이었다. 즉, 세정액에 포함되는 마그네슘 농도가 적어짐에 따라서, 볼록부의 개수도 적은 결과로 되었다.
다음으로, 상술한 실시예 8 내지 12, 비교예 3 내지 4에서 사용한 마스크 블랭크와는 다른, 상술과 동일한 막 구성의 마스크 블랭크를 준비하고, 상술과 마찬가지로 세정액 A1 내지 G1의 세정액을 이용하여, 각각 세정 처리를 행하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다. 결함 검사의 결과, 이 마스크 블랭크 표면에 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
다음으로, 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 2의 경우와 마찬가지로, 이들의 세정 처리를 행한 마스크 블랭크를 이용하여, 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜)의 결함 검사를 행한 바, 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 2개(세정액 A1:실시예 8), 6개(세정액 B1:실시예 9), 8개(세정액 C1:실시예 10), 21개(세정액 D1:실시예 11), 26개(세정액 E1:실시예 12), 102개(세정액 F1:비교예 3), 407개(세정액 G1:비교예 4)이었다. 세정액 A1 내지 E1을 사용하여 세정한 마스크 블랭크를 이용하여 제작된 마스크는, 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, 세정액 F1 내지 G1을 사용한 마스크 블랭크를 이용하여 제작된 마스크는, 결함수가 다수 존재하고, 마스크의 결함 수정의 부하가 커서, 사실상, 결함 수정이 곤란한 결과로 되었다.
이상의 결과로부터, 세정액에 포함되어 있는 마그네슘 농도가 높아지면, 마스크의 미소 흑색 결함의 개수도 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 반도체 디자인 룰 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용을 바이너리 마스크 블랭크의 세정액으로서, 결함 수정의 부하를 고려하여, 흑색 결함수가 50개 이하로 되는 세정액 A1 내지 E1 중으로부터 선정하면 되는 것도 알 수 있었다.
(실시예 13, 14)
상술한 실시예 8, 9에 있어서 사용한 세정액 A1, B1을 이용한 것 이외에는 실시예 6, 7과 마찬가지로 하여 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 반사형 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜의 내측)의 결함 검사를 행한 바, 사이즈 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 처리액 A의 경우 4개(실시예 13), 처리액 B의 경우 10개(실시예 14)이었다. 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다.
(실시예 15)
본 실시예 15에서 사용하는 마스크 블랭크로서, 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 복수매 준비하였다. 이 마스크 블랭크는, 약 152㎜×약 152㎜ 사이즈의 합성 석영 글래스 기판 상에, 실질적으로 탄탈과 질소로 이루어지는 TaN의 차광층(막 두께:42㎚)과, 실질적으로 탄탈과 산소로 이루어지는 TaO의 반사 방지층(막 두께:9㎚)의 적층 구조로 이루어지는 차광막(전사 패턴으로 되는 박막)을 구비한다.
다음으로, 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액(세정액)에 포함되어 있는 칼슘 농도가 다른 복수종의 세정액을 이용하여, 상술한 마스크 블랭크의 세정을 행하였다. 세정액으로서는, 세정액 A2:DI수(칼슘 농도:0.001ppb), 세정액 B2:계면 활성제 B2 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:0.3ppb), 세정액 C2:계면 활성제 C2 함유 알카리성 세정액(칼슘 농도:3ppb)을 이용하였다.
또한, 마스크 블랭크의 세정은, 상술한 세정액을 이용한 스핀 세정에 의해 행하였다. 또한, 세정액 B2, C2를 사용한 세정 후, 세정액 A2를 이용한 린스도 실시하였다.
다음으로, 상술한 세정액 A2, B2, C2에 의해 세정을 행한 마스크 블랭크에 대하여, 박막 상에 레지스트막을 형성하지 않는 상태에서, 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 제거하고, 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 차광층을 제거하였다.
다음으로, 에칭 후의 기판 표면에 대해서 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)를 이용하여, 표면 형태 정보의 하나인 볼록부 정보(사이즈와 개수)의 정보를 취득하였다. 그 결과, 기판 상(측정 영역:132㎜×132㎜의 내측)에 존재하고 있는 볼록부(볼록 결함)의 개수를 조사한 바, 세정액 A2의 경우 13개, 세정액 B2의 경우 122개, 세정액 C2의 경우 1768개로 되고, 세정액 A2가 가장 적었다.
이 볼록부가 존재하는 영역에는, 박막의 에칭 전에, 마스크의 흑색 결함 발생 요인의 하나로 되는 것으로서, 잠재화된 에칭 저해 물질로 이루어지는 마스크 블랭크의 결함이 존재하고 있었던 것으로 간주할 수 있다. 이들의 결과로부터, 원하는 사양ㆍ품질을 만족하는 표면 형태 정보를 선택하고, 선택한 표면 형태 정보에 대응하는 처리액을 선정한다. 이상의 수순에 의해, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생을 억제할 수 있는 처리액을 선정할 수 있다.
또한, 여기서는, 레지스트로서 포지티브형 레지스트를 형성하는 마스크 블랭크의 세정에 사용하는 세정액으로서, 마스크에 있어서의 패턴 점유율을 고려하고, 상기 볼록부의 개수가 200개 이하로 되는 세정액 A2, B2를 선정하였다.
(실시예 16, 17)
다음으로, 실시예 15의 세정액의 선정에 있어서 사용한 마스크 블랭크와는 다른, 상술과 동일한 막 구성의 마스크 블랭크를 준비하였다. 준비한 마스크 블랭크에 대하여, 상술에서 선정한 세정액 A2, 세정액 B2를 이용하여, 각각 세정 처리를 행하였다. 또한, 세정액 B2에 의한 세정 후에는, 세정액 A2를 이용한 린스도 실시하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다. 결함 검사의 결과, 이 마스크 블랭크 표면에 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
다음으로, 세정액 A2, 세정액 B2를 이용하여 세정 처리를 행한 각 마스크 블랭크 표면에, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코팅에 의해 도포한 후, 프리베이크를 행하고, 레지스트막을 형성하였다.
다음으로, 레지스트막에 대하여 묘화ㆍ현상ㆍ린스를 행하고, 탄탈계 마스크 블랭크 표면에 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층을 패터닝하여 반사 방지층 패턴을 형성하였다. 다음으로, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층 패턴을 마스크로 하여 차광층을 패터닝하여 차광층 패턴을 형성하였다. 마지막으로, 레지스트 패턴을 제거하여, 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜)의 결함 검사를 행한 바, 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 3개(세정액 A2), 28개(세정액 B2)이었다. 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다.
(비교예 5)
상술한 실시예 15의 처리액 선정 방법에 있어서 선정하는 데 이르지 않았던 세정액 C2를 이용하여, 상술한 바와 같이 준비한 마스크 블랭크와는 다른 바이너리 마스크 블랭크를 준비하여 세정을 행한 것 이외에는, 실시예 16, 17과 마찬가지로 바이너리 마스크 블랭크, 마스크를 제작하였다. 마스크 블랭크의 결함 검사로는, 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
한편, 마스크의 결함 검사로는, 다수(411개)의 흑색 결함이 발견되었다. 결함수가 50개 초과로 되어, 마스크의 결함 수정의 부하가 커서, 사실상 결함 수정이 곤란한 결과로 되었다.
(실시예 18)
상기의 실시예 15와 마찬가지로, 본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크로서, 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 복수매 준비하였다.
다음으로, 마스크 블랭크의 표면 처리에 사용하는 처리액(세정액)에 포함되어 있는 마그네슘 농도가 다른 복수종의 세정액을 이용하여, 상술한 마스크 블랭크의 세정을 행하였다. 세정액으로서는, 세정액 A3:DI수(마그네슘 농도:0.001ppb), 세정액 B3:계면 활성제 B3 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:0.3ppb), 세정액 C3:계면 활성제 C3 함유 알카리성 세정액(마그네슘 농도:3ppb)을 이용하였다.
또한, 마스크 블랭크의 세정은, 상술한 세정액을 이용한 스핀 세정에 의해 행하였다. 또한, 세정액 B3, C3을 사용한 세정 후, 세정액 A3을 이용한 린스도 실시하였다.
다음으로, 상술한 세정액 A3, B3, C3에 의해 세정을 행한 마스크 블랭크에 대하여, 상기의 실시예 15와 마찬가지의 수순으로, 박막을 제거하였다.
다음으로, 에칭 후의 기판 표면에 대해서 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)를 이용하여, 표면 형태 정보의 하나인 볼록부 정보(사이즈와 개수)의 정보를 취득하였다. 그 결과, 기판 상(측정 영역:132㎜×132㎜의 내측)에 존재하고 있는 볼록부(볼록 결함)의 개수를 조사한 바, 세정액 A3의 경우 11개, 세정액 B3의 경우 116개, 세정액 C3의 경우 1708개로 되고, 세정액 A3이 가장 적었다.
이 볼록부가 존재하는 영역에는, 박막의 에칭 전에, 마스크의 흑색 결함 발생 요인의 하나로 되는 것으로서, 잠재화된 에칭 저해 물질로 이루어지는 마스크 블랭크의 결함이 존재하고 있었던 것으로 간주할 수 있다. 이들의 결과로부터, 원하는 사양ㆍ품질을 만족하는 표면 형태 정보를 선택하고, 선택한 표면 형태 정보에 대응하는 처리액을 선정한다. 이상의 수순에 의해, 마스크의 미소 흑색 결함의 발생을 억제할 수 있는 처리액을 선정할 수 있다.
또한, 여기서는, 레지스트로서 포지티브형 레지스트를 형성하는 마스크 블랭크의 세정에 사용하는 세정액으로서, 마스크에 있어서의 패턴 점유율을 고려하고, 상기 볼록부의 개수가 200개 이하로 되는 세정액 A3, B3을 선정하였다.
(실시예 19, 20)
다음으로, 실시예 18의 세정액의 선정에 있어서 사용한 마스크 블랭크와는 다른, 상술과 동일한 막 구성의 마스크 블랭크를 준비하였다. 준비한 마스크 블랭크에 대하여, 상술에서 선정한 세정액 A3, 세정액 B3을 이용하여, 각각 세정 처리를 행하였다. 또한, 세정액 B3에 의한 세정 후에는, 세정액 A3을 이용한 린스도 실시하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저텍사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다. 결함 검사의 결과, 이 마스크 블랭크 표면에 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
다음으로, 세정액 A3, 세정액 B3을 이용하여 세정 처리를 행한 각 마스크 블랭크를 이용하고, 실시예 16, 17과 마찬가지의 수순으로 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×104㎜)의 결함 검사를 행한 바, 100㎚ 이하의 흑색 결함은, 2개(세정액 A3), 22개(세정액 B3)이었다. 결함수가 50개 이하로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 적어 양호한 결과가 얻어졌다.
(비교예 6)
상술한 실시예 18의 처리액 선정 방법에 있어서 선정하는 데 이르지 않았던 세정액 C3을 이용하여, 상술한 바와 같이 준비한 마스크 블랭크와는 다른 바이너리 마스크 블랭크를 준비하여 세정을 행한 것 이외에는, 실시예 19, 20과 마찬가지로 바이너리 마스크 블랭크, 마스크를 제작하였다. 마스크 블랭크의 결함 검사로는, 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
한편, 마스크의 결함 검사로는, 다수(402개)의 흑색 결함이 발견되었다. 결함수가 50개 초과로 되어, 마스크의 결함 수정의 부하가 커서, 사실상 결함 수정이 곤란한 결과로 되었다.
이상, 본 발명을 실시 형태 및 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태나 실시예에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시 형태나 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 추가하는 것이 가능한 것이 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 추가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허 청구범위의 기재로부터 명백하다.

Claims (13)

  1. 기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서,
    상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
    상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도가, 0.3ppb 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  2. 기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크에 있어서의 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법으로서,
    상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
    상기 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도를, 상기 표면 처리를 한 마스크 블랭크에 대하여, 상기 박막을 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭하여 제거한 후에 상기 기판 표면에 잔존되는 볼록부의 개수가, 전사 패턴 형성 영역 내에 200개 이하로 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 저해 물질은, 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 유기 또는 무기의 재료인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 망간, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 저해 물질은, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 또는 그들의 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 불소계 가스, 또는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭 가스에 의해 에칭 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하는 탄탈 질화물과, 탄탈과 산소를 함유하는 탄탈 산화막이 적층된 적층막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리액이 세정액인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세정액은, 계면 활성제를 함유하는 세정액인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 세정액은, 탈이온화수인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 표면 처리 방법.
  12. 기판 상에 전사 패턴으로 되는 박막을 갖는 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 박막의 표면에 처리액을 이용하여 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 갖는 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    상기 박막은, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로 이루어지고,
    상기 표면 처리 공정은, 제1항 또는 제2항에 기재된 마스크 블랭크의 표면 처리 방법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  13. 제12항에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 박막을 패터닝하여 마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조 방법.
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