JP2013218302A - マスクブランク、及び転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に薄膜が形成された構造を有するマスクブランクであって、前記薄膜は、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ニッケル、チタン、パラジウム、モリブデンおよびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、一次イオン種がBi3 ++、一次加速電圧が30kV、一次イオン電流が3.0nAの測定条件とした飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって、前記薄膜の表面を測定したときのフッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオンおよび塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンの規格化二次イオン強度が、2.0×10−4以下であることを特徴とする。
【選択図】図5
Description
そして、上述の潜在化したマスクブランクの欠陥は、カルシウム等のエッチングを阻害する要因となる物質がマスクブランクの表面に存在することによって発生していることがわかった。
(構成1)
基板上に薄膜が形成された構造を有するマスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ニッケル、チタン、パラジウム、モリブデンおよびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
一次イオン種がBi3 ++、一次加速電圧が30kV、一次イオン電流が3.0nAの測定条件とした飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって、前記薄膜の表面を測定したときのフッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオンおよび塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンの規格化二次イオン強度が、2.0×10−4以下であることを特徴とするマスクブランク。
なお、本明細書でいう規格化2次イオン強度とは、薄膜の表面に一次イオンが照射されたことによって、薄膜の表面から放出された二次イオンを前記の測定範囲でカウントした総個数で、対象のイオン(フッ化カルシウムイオン等)の個数を除して算出した数値である。
前記薄膜は、タンタルを含有する材料からなることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
(構成3)
前記薄膜は、表層に酸素を含有した酸化層を有することを特徴とする構成2に記載のマスクブランク。
(構成4)
前記薄膜は、前記基板側から下層と上層の積層構造を有し、前記上層は、酸素を含有していることを特徴とする構成2に記載のマスクブランク。
前記薄膜は、エッチングによって薄膜パターンを形成するために設けられたものであ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。
(構成6)
前記規格化二次イオン強度は、一次イオン照射領域を一辺が200μmである四角形の内側の領域とした測定条件で行われたものであることを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
前記フッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオンおよび塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンは、フッ素を含有するエッチングガスまたは塩素を含有するエッチングガスを用いたドライエッチングによって前記薄膜にパターンを形成するときに、エッチングを阻害する要因となる物質であることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
前記基板は、露光光に対して透過性を有するガラス基板であり、
前記薄膜は、このマスクブランクから転写用マスクを作製する際に転写パターンを形成するために用いられるものであることを特徴とする構成1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成9)
前記基板と薄膜の間に露光光を反射する機能を有する多層反射膜を備え、
前記薄膜は、このマスクブランクから転写用マスクを作製する際に転写パターンを形成するために用いられるものであることを特徴とする構成1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
構成1から9のいずれかに記載のマスクブランクの前記薄膜にドライエッチングによって転写パターンを形成する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。
(構成11)
前記ドライエッチングは、フッ素を含有するエッチングガスまたは塩素を含有するエッチングガスを用いることを特徴とする構成10に記載の転写用マスクの製造方法。
タンタル系材料からなる薄膜が形成されたマスクブランクとして、透光性基板上に、実質的にタンタルと窒素とからなるTaNの遮光層(膜厚:42nm)と、実質的にタンタルと酸素とからなるTaOの反射防止層(膜厚:9nm)の積層構造からなるバイナリーマスクブランク(以下、タンタル系マスクブランクと称し、そのマスクをタンタル系マスクと称す。)を用意した。
クロム系材料からなる薄膜が形成されたマスクブランクとして、透光性基板上に、実質的にクロムと酸素と窒素と炭素からなるCrCONの膜(膜厚:38.5nm)と、実質的にクロムと酸素と窒素からなるCrONの膜(膜厚:16.5nm)の積層構造の遮光層と、実質的にクロムと酸素と窒素と炭素からなるCrCONの反射防止層(膜厚:14nm)の積層構造からなるバイナリーマスクブランク(以下、クロム系マスクブランクと称し、そのマスクをクロム系マスクと称す。)を用意した。
表面洗浄を行ったマスクブランクの表面について、マスクブランク欠陥検査装置(M1350:レーザーテック社製)により欠陥検査を行った。その結果、いずれのマスクブランクにおいても、薄膜の表面にパーティクルやピンホール等の欠陥を確認することができなかった。
一方、クロム系マスクブランクについては、マスクブランク表面にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクにして塩素系(Cl2)ガスと酸素(O2)ガスの混合ガスを用いたドライエッチングを行い、反射防止層と遮光層をパターニングし、最後にレジストパターンを除去して、転写用マスク(クロム系マスク)を作製した。
その結果、微小黒欠陥は、高さが遮光層と反射防止層の積層膜の膜厚とほぼ同等であることが確認された。詳しくは、微少黒欠陥は、幅が約23nm、高さが約43nmの核に、5〜10nmの厚さの表面酸化物と思われる物質が積層した積層構造物であることが確認できた(図1参照)。
具体的には、アルカリ性洗浄液により表面洗浄された上述の2種類のマスクブランク(タンタル系マスクブランク、及び、クロム系マスクブランク)をそれぞれ5枚ずつ準備した。そして、各マスクブランクにおける薄膜の表面を、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS:Time-Of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)により分析した。なお、このときのTOF−SIMSの測定条件は、一次イオン種をBi3 ++、一次加速電圧を30kV、一次イオン電流を3.0nA、一次イオン照射領域を一辺が200μmである四角形の内側の領域とし、二次イオンの測定範囲は、0.5〜3000m/zと、いずれのマスクブランクも同条件とした。
以上のTOF−SIMSとSTEMの結果から、タンタル系マスクブランクとクロム系マスクブランクとの間で、転写用マスクを作製した時に発生する微小黒欠陥の個数に大きな差が生じる理由が、そのエッチング阻害物質の付着数の違いによるものであることが明らかとなった。
(1)マスクブランクの薄膜の表面には、フッ化カルシウム等のエッチング阻害物質が強固に付着している。このエッチング阻害物質の厚みは、極めて薄いので、最新のマスクブランクの欠陥検査装置によっても検出困難である(図3(a))。
(2)フッ素系ガスによるドライエッチングにより、マスクブランクの薄膜表面の反射防止層(TaO)をパターニングする。このとき、反射防止層の表面に付着しているフッ化カルシウムは沸点が高く、フッ素系ガスによってもエッチングされにくいため、エッチング阻害物質となる。このエッチング阻害物質がマスクとなって、反射防止層(TaO)の一部がエッチングされずに残存する(図3(c))。
(3)塩素系ガスによるドライエッチングによって、遮光層(TaN)をパターニングする。このとき、TaOは塩素系ガスに対するエッチングレートがTaNに比べて大幅に小さいことから、反射防止層の残りがマスクとなって、遮光層(TaN)の一部がエッチングされずに残存する。これにより、微少黒欠陥の核が形成される(図3(d))。
(4)その後、微小黒欠陥の核の表面が酸化され、核の周りに酸化層が形成されることによって、基板(合成石英ガラス)の表面に微小黒欠陥が形成される(図3(e))。
具体的には、本発明のマスクブランクは、基板上に薄膜が形成された構造を有するマスクブランクであって、前記薄膜は、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ニッケル、チタン、パラジウム、モリブデンおよびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、一次イオン種がBi3 ++、一次加速電圧が30kV、一次イオン電流が3.0nAの測定条件とした飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって、前記薄膜の表面を測定したときのフッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオン、および塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンの規格化二次イオン強度が、2.0×10−4以下であることを特徴とするものである。
(実施例1,比較例1)
主表面および端面が精密研磨された合成石英ガラス基板(約152.1mm×約152.1mm×約6.25mm)を複数枚準備した。次に、各ガラス基板の主表面上に、タンタルを含有する材料からなる薄膜を形成した。具体的には、ガラス基板側から、TaNからなり、膜厚が42nmである下層(Ta:N=84:16 at%比)と、TaOからなり、膜厚が9nmの上層(Ta:O=42:58 at%比)が積層した薄膜を形成した。以上の手順により、半導体デザインルールDRAMハーフピッチ32nm対応のArFエキシマレーザー露光用の複数枚のバイナリーマスクブランクを準備した。
一次イオン種 :Bi3 ++
一次加速電圧 :30kV
一次イオン電流 :3.0nA
一次イオン照射領域:一辺200μmの四角形の内側領域
二次イオン測定範囲:0.5〜3000m/z
次に、レジスト膜に対して描画・現像・リンスを行い、マスクブランク表面にレジストパターンを形成した後、レジストパターンをマスクにしてフッ素系(CF4)ガスを用いたドライエッチングを行い、上層をパターニングして上層パターンを形成し(このとき、下層の一部もエッチングされる)、その後、塩素系(Cl2)ガスを用いたドライエッチングを行い、上層パターンをマスクにして下層をパターニングして下層パターンを形成し、最後にレジストパターンを除去して、転写用マスクをそれぞれ作製した。
実施例1および比較例1の場合と同様に、ガラス基板側から、TaNの下層とTaOの上層が積層した薄膜を有する、半導体デザインルールDRAMハーフピッチ32nm対応のArFエキシマレーザー露光用の複数枚のバイナリーマスクブランクを準備した。
がわかる。
実施例1および比較例1の場合と同様に、ガラス基板側から、TaNの下層とTaOの上層が積層した薄膜を有する、半導体デザインルールDRAMハーフピッチ32nm対応のArFエキシマレーザー露光用の複数枚のバイナリーマスクブランクを準備した。
Claims (11)
- 基板上に薄膜が形成された構造を有するマスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、ニッケル、チタン、パラジウム、モリブデンおよびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
一次イオン種がBi3 ++、一次加速電圧が30kV、一次イオン電流が3.0nAの測定条件とした飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって、前記薄膜の表面を測定したときのフッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオンおよび塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンの規格化二次イオン強度が、2.0×10−4以下であることを特徴とするマスクブランク。 - 前記薄膜は、タンタルを含有する材料からなることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。
- 前記薄膜は、表層に酸素を含有した酸化層を有することを特徴とする請求項2に記載のマスクブランク。
- 前記薄膜は、前記基板側から下層と上層の積層構造を有し、前記上層は、酸素を含有していることを特徴とする請求項2に記載のマスクブランク。
- 前記薄膜は、フッ素を含有するエッチングガスまたは塩素を含有するエッチングガスを用いたドライエッチングによって薄膜パターンを形成するために設けられたものであ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。
- 前記規格化二次イオン強度は、一次イオン照射領域を一辺が200μmである四角形の内側の領域とした測定条件で行われたもの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。
- 前記フッ化カルシウムイオン、フッ化マグネシウムイオン、フッ化アルミニウムイオン、塩化カルシウムイオンおよび塩化マグネシウムイオンから選ばれる少なくとも一以上のイオンは、フッ素を含有するエッチングガスまたは塩素を含有するエッチングガスを用いたドライエッチングによって前記薄膜にパターンを形成するときに、エッチングを阻害する要因となる物質であることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。
- 前記基板は、露光光に対して透過性を有するガラス基板であり、
前記薄膜は、このマスクブランクから転写用マスクを作製する際に転写パターンを形成するために用いられるものであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマスクブランク。 - 前記基板と薄膜の間に露光光を反射する機能を有する多層反射膜を備え、
前記薄膜は、このマスクブランクから転写用マスクを作製する際に転写パターンを形成するために用いられるものであることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のマスクブランク。 - 請求項1から9のいずれかに記載のマスクブランクの前記薄膜にドライエッチングによって転写パターンを形成する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。
- 前記ドライエッチングは、フッ素を含有するエッチングガスまたは塩素を含有するエッチングガスを用いることを特徴とする請求項10に記載の転写用マスクの製造方法。
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