JP5323966B2 - マスクブランク用基板、マスクブランク、フォトマスク及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
図5は、本発明の実施の形態に係るマスクブランク用基板を説明するための図であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるY1−Y1線に沿う断面図であり,(c)は(a)におけるXY1−XY1線に沿う断面図である。なお、図5(b)に示す形状は、(a)におけるX1−X1線に沿う断面図における形状とほぼ同じであり、図5(c)に示す形状は、(a)におけるXY2−XY2線に沿う断面図における形状とほぼ同じである。図5(a)に示すマスクブランク用基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面が、中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下、かつ、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状である。図5(a)において、マスクブランク用基板の一辺の長さをLs(A=152mm)とし、142mm角内の領域の一辺の長さをLb(B=142mm)とし、132mm角内の領域の一辺の長さをLp(C=132mm)としている。なお、142mm角内の領域における平坦度とは、図5(b)や図5(c)に示すように、その領域内でマスクブランク用基板1の最も高い部分と、最も低い部分の領域の差Hが最大の部分のことをいう。
この実施例1で製造するマスクブランク用基板の形状については、仮想基準基板の仮想基準主表面の形状を、球面であって、曲率半径r=14,508,150mm、132mm角内の領域において、平坦度が0.3μmとなる曲面形状とし、この形状にフィットすることを目指して研磨加工される。具体的には、以下の各研磨工程を経て、製造される。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径2μm〜3μm)+水
研磨パッド:硬質ポリシャ(ウレタンパッド)
研磨液:酸化セリウム(平均粒径1μm)+水
研磨パッド:軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径100nm)+水
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
この実施例2では、目指すべき仮想基準基板の仮想基準主表面の形状を、球面であって、曲率半径 r=21,762,225mm、132mm角の領域において、平坦度が0.2μmとなる曲面形状とし、実施例1と同様の研磨工程で研磨条件を適宜調整して、ガラス基板を製造した。そして、得られたガラス基板について、ガラス基板の形状や凸形状が所定の曲面である仮想基準基板の凸形状が所定の曲面(球面であり、曲率半径 r=21,762,225mm,132mm角の領域において、平坦度が0.2μmとなる曲面形状)である仮想基準主表面との間の差を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。
実施例1において作製されたガラス基板上に、位相シフト膜と、裏面反射防止膜、遮光膜、及び表面反射防止膜からなる積層膜を形成した。具体的には、スパッタターゲットとしてMoとSiの混合ターゲット(原子%比Mo:Si=10:90)を用い、Ar,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:N2:He=5:49:46)とし、ガス圧0.3Pa、DC電源の電力を2.8kWで、位相シフト膜としてMoSiN膜を69nmの膜厚に成膜した。次に、位相シフト膜が成膜された基板を250℃で5分間加熱処理(アニール処理)した。
実施例2において作製されたガラス基板上に、実施例3と同一構造の位相シフト膜と、裏面反射防止膜、遮光膜、及び表面反射防止膜からなる積層膜を形成した。このようにして得られたマスクブランクの遮光膜及び反射防止膜を所定のパターンにパターニングすることにより、フォトマスク(位相シフトマスク)を作製した。得られたフォトマスクを、実施例1と同様に、真空チャック構造がそれぞれ異なる3種類の露光装置に装着して検証を行った。平坦度を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。その結果、いずれの露光装置においてもチャック後のフォトマスクの平坦度は、いずれの場合も0.08μm以下であり、DRAM hp32nm世代のフォトマスクはもちろんのこと、DRAM hp22nm世代のフォトマスクとしても、十分良好な転写性能が得ることができた。
実施例1において作製されたガラス基板上に、遮光膜として、MoSiON膜(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)、MoSiON膜(反射防止層)を形成した。具体的には、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を7nmの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、Arをスパッタリングガス圧0.1Paとし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を35nmの膜厚で形成し、次いで、Mo:Si=4:96(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約4:96)を10nmの膜厚で形成した。遮光性膜の合計膜厚は52nmとした。この条件で成膜された裏面反射防止層、遮光層および表面反射防止層は、遮光膜全体で非常に低応力であり、基板の形状変化を最小限に抑制できた。
実施例2において作製されたガラス基板上に、実施例5と同一構成のMoSiON膜(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)、MoSiON膜(反射防止層)を順に積層した遮光膜を形成した。このようにして得られたマスクブランクの遮光膜及び反射防止膜を所定のパターンにパターニングすることにより、フォトマスク(バイナリーマスク)を作製した。得られたフォトマスクを、実施例1と同様に、真空チャック構造がそれぞれ異なる3種類の露光装置に装着して検証を行った。平坦度を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。その結果、いずれの露光装置においてもチャック後のフォトマスクの平坦度は、いずれ場合も0.08μm以下であり、DRAM hp32nm世代のフォトマスクはもちろんのこと、DRAM hp22nm世代のフォトマスクとしても、十分良好な転写性能が得ることができた。
実施例1において、超精密研磨工程および超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。最初に、このガラス基板の主表面の平坦度を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で測定した(測定領域:基板中心と同心の142mm角内の領域)。次に、その実測値を基に、まず、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲になっているかを検証する。平坦度が0.3μmを超えている場合には、最も低い箇所から見て、0.3μmを超える高さの領域を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。次に、基板主表面の実測値を基に、基板主表面の132mm角内の領域に対して、仮想基準基板の基準曲面に対してフィッティングを行う。この場合では、132mm角内の領域の基板主表面に対して、基準曲面が所定の許容される最大のフィッティング差(40nm)よりも上方の高さに位置しないようにフィッティングさせる。そして、フィッティングさせた基準曲面に対し、基板主表面が所定の許容される最大のフィッティング差(40nm)よりも上方に位置する箇所を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。この段階で、局所加工の必要がないと判断された基板については、本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品となる。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径70nm)
+アルカリ水溶液(NaOH、pH11)
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
実施例2において、超精密研磨工程及び超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、実施例7と同様に、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。ここでは、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲となるようにするのはもちろん、132mm角内の領域で平坦度が0.2μm以下の範囲になるように局所加工を行った。その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。さらに、仮想基準主表面とフィッティングしたときの差が40nm以下のもの、すなわち本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品は、100枚中100枚であり、極めて高い歩留まりで製造することができた。
2 主表面
3 仮想基準主表面
4 磁性研磨スラリー
5 研磨スポット
6 電磁石
13 凸部分
41 磁性流体
42 研磨スラリー
Claims (9)
- 露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクのマスクブランク用基板であって、
前記基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面を、仮想基準基板の仮想基準主表面に対し、中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下であり、
前記仮想基準主表面は、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であり、かつ中央部を含む132mm角内の領域において真球の球面形状であることを特徴とするマスクブランク用基板。 - 前記仮想基準主表面の132mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板。
- 前記仮想基準主表面の曲率半径は、14,500,000mm以上であることを特徴とする請求項2記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面における中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のマスクブランク用基板。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のマスクブランク用基板と、前記マスクブランク用基板の前記主表面上に形成された薄膜と、を具備することを特徴とするマスクブランク。
- 前記薄膜は、クロムを含む材料又はモリブデンシリサイドを含む材料で構成されていることを特徴とする請求項5記載のマスクブランク。
- 請求項5又は請求項6記載のマスクブランクの前記薄膜で構成された転写パターンを有することを特徴とするフォトマスク。
- 露光装置にチャックされたときにおける前記薄膜が設けられた側の主表面の132mm角内の領域での平坦度が、DRAM ハーフピッチ32nm世代のフォトマスクに求められる平坦度を満たすことを特徴とする請求項7記載のフォトマスク。
- 請求項7又は請求項8に記載のフォトマスクを露光装置のマスクステージにチャックし、リソグラフィー法により前記フォトマスクの転写パターンを半導体基板上にパターン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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