JP2012242634A - マスクブランクの製造方法、転写用マスク用の製造方法、および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
マスクブランクの製造方法、転写用マスク用の製造方法、および半導体デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】主表面に対して鏡面研磨を行ったガラス基板を準備する工程と、準備された前記ガラス基板に対し、加熱処理を行う工程と、加熱処理後のガラス基板の主表面上にタンタルを含有し、かつ水素を実質的に含有しない材料からなる薄膜を形成する工程と、を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
【選択図】図1
Description
近年では、モリブデンシリサイド化合物を含む材料(MoSi系材料)を遮光膜として用いたArFエキシマレーザー用のバイナリマスクなども出現している(特許文献1)。また、タンタル化合物を含む材料(タンタル系材料)を遮光膜として用いたArFエキシマレーザー用のバイナリマスクなども出現している(特許文献2)。特許文献3では、タンタル、ニオブ、バナジウム、またはタンタル、ニオブ、バナジウムの少なくとも2つを含む金属を用いた遮光膜からなるフォトマスクに対して、酸洗浄や水素プラズマによる洗浄を行った場合、遮光膜が水素脆性化し、遮光膜が変形することがあることについて開示されている。またその解決手段として、遮光膜にパターンを形成後、遮光膜の上面や側面を気密に覆う水素阻止膜を形成することが開示されている。
本発明者は、ガラス基板に成膜直後のタンタルを含有する薄膜が、時間の経過とともに、圧縮応力が増大する原因について鋭意研究を行った。まず、成膜後のマスクブランクの保管方法に原因がないかを確認するため、種々の保管ケースや保管方法で検証したが、いずれの場合も、マスクブランクの主表面の平坦度が悪化しており、明確な相関性は得られなかった。次に、主表面の平坦度が凸形状の方向に悪化したマスクブランクに対して、ホットプレートを用いて加熱処理を行ってみた。加熱処理の条件は、200℃で5分程度とした。この加熱処理を行うと、一時的には主表面の凸形状が多少良好な方向に変化した。しかし、加熱処理後、時間が経過するとマスクブランクの主表面の平坦度が再び悪化していき、根本的な解決には至らないことがわかった。
(実施例1)
[マスクブランクの製造]
従来から使用されている製造方法(スート法)で製造された合成石英インゴットに対し、1000℃以上で2時間以上、加熱処理を行った。次に、加熱処理後の合成石英インゴットから、縦・横の寸法が、約152mm×152mmで、厚さが6.85mmの合成石英からなるガラス基板を切り出し、面取り面を適宜形成した。
次に、得られたマスクブランクを用いて、以下の手順で実施例1の転写用マスクを作製した。
作製した転写用マスクセットを用い、ArFエキシマレーザーを露光光とする露光装置を用い、ダブルパターニング技術を適用し、半導体デバイス上のレジスト膜に22nmノードの微細パターンを露光転写した。露光後の半導体デバイス上のレジスト膜に所定の現像処理を行い、レジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして、下層膜をドライエッチングし、回路パターンを形成した。半導体デバイスに形成した回路パターンを確認したところ、重ね合わせ精度不足に起因する回路パターンの配線短絡や断線はなかった。
[マスクブランクの製造]
実施例1と同様の手順により、最終研磨工程後のガラス基板を準備した。このガラス基板に対し、実施例1のような加熱処理は行わずに、洗剤による洗浄と、純水によるリンス洗浄とを行い、さらに、大気中でXeエキシマランプを照射し、紫外線と、その紫外線によって発生するO3とによって主表面の洗浄を行った。洗浄後のガラス基板に、実施例1と同様の成膜条件で、遮光膜30を成膜した。成膜直後の段階で、遮光膜30を備えるマスクブランクに対して、基板主表面上の遮光膜30の表面における平坦度を平坦度測定装置UltraFLAT 200M(Corning TOROPEL社製)で測定した。また、同条件で製造したマスクブランクに対して、HFS/RBS分析を行った結果、TaN膜中の水素含有量は検出下限値以下であった。
次に、得られたマスクブランクを用いて、実施例1と同様の手順で比較例1の転写用マスクを作製した。作製した比較例1の転写用マスクに対し、マスクブランクに対して行ったのと同条件(炉内の気体を窒素に置換し、加熱温度300℃、1時間の加熱処理)で加速試験を行った。なお、加速試験の前後で、転写用マスクの面内所定部分におけるパターン幅およびスペース幅をそれぞれ測定していた。加速試験の前後における、パターン幅やスペース幅の変動幅は、いずれも大きく、少なくとも22nmノード用のダブルパターニング技術が適用される転写用マスクでは明らかに許容範囲外であった。このため、同様の手順で、ダブルパターニング技術を用いて22nmノードの微細なパターンを2つの比較的疎な転写パターンに分割したもののうちのもう一方の転写パターンを有する転写用マスクを作製して転写用マスクセットを作製したとしても、重ね合わせ精度が低く、ダブルパターニング用の転写用マスクセットとしては使用できない。
2 下層(TaN層)
2a 下層パターン
3 上層(TaO層)
3a 上層パターン
4,4a,4b,4c タンタル高酸化層
5 レジスト膜
30 遮光膜
30a 遮光部
30b 透光部
Claims (11)
- 主表面に対して鏡面研磨を行ったガラス基板を準備する工程と、
準備された前記ガラス基板に対し、加熱処理を行う工程と、
加熱処理後のガラス基板の主表面上にタンタルを含有し、かつ水素を実質的に含有しない材料からなる薄膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 主表面に対して鏡面研磨を行ったガラス基板を準備する工程と、
準備された前記ガラス基板に対し、加熱処理を行う工程と、
加熱処理後のガラス基板を成膜室内に設置し、タンタルを含有するターゲットを用い、水素を含有しないスパッタリングガスを成膜室内に導入し、ガラス基板の主表面上にスパッタリング法によって薄膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - ガラス基板に行う前記加熱処理は、ガラス基板を300℃以上に加熱する処理であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記薄膜は、ガラス基板の主表面に接して形成され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。
- 前記薄膜は、タンタルと窒素とを含有し、かつ水素を実質的に含有しない材料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。
- 前記薄膜の表層に、酸素を60原子%以上含有する高酸化層が形成されてい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の製造方法。
- 前記薄膜は、ガラス基板側から下層と上層とが積層する構造を有し、前記下層は、タンタルと窒素とを含有し、かつ水素を実質的に含有しない材料からなり、前記上層は、タンタルと酸素と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4のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記上層の表層に、酸素を60原子%以上含有する高酸化層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のマスクブランクの製造方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクを用い、前記マスクブランクの薄膜に転写パターンを形成することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
- 前記薄膜で形成された転写パターンの表層には、酸素を60原子%以上含有する高酸化層が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の転写用マスクの製造方法。
- 請求項9または10に記載の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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