JP7154572B2 - マスクブランク、転写用マスク、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
欠陥検査装置で検出される例えば転写用マスクの基板上に存在する欠陥には、様々な形状、平面視の大きさ、高さのものがある。本発明者らは、転写用マスクの基板上(基板の主表面)に欠陥が存在しても、その欠陥の条件によっては、マスク欠陥検査で検出されない場合があるという仮説を立てた。さらに、そのマスク欠陥検査によって検出されない欠陥が転写用マスクの基板上にあった場合であっても、その転写用マスクを用いてウェハ上のレジスト膜に露光転写を行ったときに、その欠陥の像がレジスト膜に転写されず、現像処理等を経てレジストパターンを形成したときにレジスト膜に欠陥の影響が現れない場合がある、あるいはそのレジスト膜に欠陥が転写されたとしても、現像処理等を行ってレジストパターンを形成した時にその欠陥によってパターンの精度に与える影響が許容範囲内に収まるほど小さい場合があるという仮説を立てた。
そして、さらに検討の結果、マスクブランクの基板上に、幅と高さの関係が所定の関係を満たす欠陥が存在していても、その欠陥は転写像への影響がないものとして合格品にすることができるという結論に至り、以下の構成を有する発明を完成させたものである。
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主表面に欠陥が存在し、前記欠陥は、前記主表面側からみたときの幅をw、前記主表面から垂直方向での前記欠陥の先端までの長さをLとしたとき、
L≦97.9×w-0.4
の関係を満たすことを特徴とするマスクブランク。
前記欠陥の前記長さLは、13nm以下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。
(構成3)
前記欠陥の前記幅wは、200nm以下であることを特徴とする構成1又は2に記載のマスクブランク。
前記欠陥は、前記薄膜に転写パターンが形成される領域内の前記透光性基板の主表面上に存在することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成5)
前記欠陥は、ケイ素と酸素を含有していることを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載のマスクブランク。
前記薄膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を2%以上の透過率で透過させる機能と、前記薄膜を透過した前記露光光に対して前記薄膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で150度以上200度以下の位相差を生じさせる機能とを有することを特徴とする構成1乃至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、転写パターンが形成された薄膜を備えた転写用マスクであって、前記透光性基板の前記主表面に欠陥が存在し、前記欠陥は、前記主表面側からみたときの幅をw、前記主表面から垂直方向での前記欠陥の先端までの長さをLとしたとき、
L≦97.9×w-0.4
の関係を満たすことを特徴とする転写用マスク。
前記欠陥の前記長さLは、13nm以下であることを特徴とする構成7に記載の転写用マスク。
(構成9)
前記欠陥の前記幅wは、200nm以下であることを特徴とする構成7又は8に記載の転写用マスク。
前記欠陥は、前記薄膜に転写パターンが形成されている領域内の前記透光性基板の主表面上に存在することを特徴とする構成7乃至9のいずれかに記載の転写用マスク。
(構成11)
前記欠陥は、ケイ素と酸素を含有していることを特徴とする構成7乃至10のいずれかに記載の転写用マスク。
前記薄膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を2%以上の透過率で透過させる機能と、前記薄膜を透過した前記露光光に対して前記薄膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で150度以上200度以下の位相差を生じさせる機能とを有することを特徴とする構成7乃至11のいずれかに記載の転写用マスク。
構成7乃至12のいずれかに記載の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工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
また、本発明によれば、転写用マスクの基板主表面上に欠陥が存在していても、その欠陥は転写用マスクによる転写像への影響がないものとして合格品とすることができる転写用マスクを提供することができる。
また、本発明により得られる転写用マスクを用いて、微細パターンの形成された高品質の半導体デバイスを製造することができる。
前述のように、本発明者らは、転写用マスクの基板上(基板の主表面)に欠陥が存在していても、その欠陥の条件によっては、マスク欠陥検査で検出されない場合があるという仮説を立て、さらに、欠陥が存在していても、その欠陥の条件によっては、転写像への影響の問題は生じない、あるいはその影響が許容範囲内に収まるほど小さい場合があるという仮説を立て、さらにこれらの仮説の検証を行い、得られた知見に基づき本発明を完成させたものである。以下に、詳しく説明する。
まず、たとえばエッチング法で、ガラス基板上に異なる大きさの凸欠陥を形成する。次いで、基板全面にパターン形成用の薄膜を成膜した後、レジストパターンを用いたフォトリソグラフィー法により、所定のライン・アンド・スペースの薄膜パターンを形成することによって、凸欠陥とラインパターンとの重なり具合の異なる状態が、異なる大きさの欠陥ごとに作られたプログラム欠陥が作製される。なお、凸欠陥の高さについては、ガラス基板に対するエッチング時間等で調整する。
h≦97.9×w-0.4
の関係を満たすものであることを突き止めた。なお、前述の図6には、h=97.9×w-0.4の関係を示す曲線を描いている。
なお、以上は、本発明の一実施形態として、凸欠陥に関する検証結果を説明したが、凹欠陥の場合でも同様の結論が成り立つ。
L≦97.9×w-0.4 ・・・(1)
の関係を満たすことを特徴とするものである。
L≦97.9×w-0.4 ・・・(1)
の関係を満たすことを特徴とするものである。
(実施例1)
本実施例は、波長193nmのArFエキシマレーザーを露光光として用いるハーフトーン型位相シフトマスクの製造に使用するマスクブランクに関するものである。
本実施例に使用するマスクブランクは、透光性基板(ガラス基板)上に、光半透過膜、二層構造の遮光膜、ハードマスク膜を順に積層した構造のものである。このマスクブランクは、以下のようにして作製した。
以上のようにして本実施例のマスクブランクを作製した。
次に、作製した上記のマスクブランクの欠陥検査を行った。欠陥検査に用いる欠陥検査装置は、マスクブランク用欠陥検査装置であるM6640(レーザーテック社製)を用いた。その結果、上記の合成石英基板に対する欠陥検査で検出された凸欠陥と凹欠陥が、薄膜の同じ位置に全て検出された。また、それ以外の凸欠陥と凹欠陥が新たに検出されることはなかった。
まず、上記マスクブランクの上面にHMDS処理を行い、スピン塗布法によって、電子線描画用の化学増幅型レジスト(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 PRL009)を塗布し、所定のベーク処理を行って、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
上記レジストパターンを除去した後、上記ハードマスク膜パターンをマスクとして、上層及び下層の積層膜からなる遮光膜のドライエッチングを連続して行い、遮光膜パターンを形成した。ドライエッチングガスとしてはCl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=8:1(流量比))を用いた。
最後に、残存するレジストパターンを除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。
実施例1と同様にして、準備した合成石英基板(ガラス基板)に対し、マスクブランク用欠陥検査装置であるM6640(レーザーテック社製)を用いた欠陥検査を行った。その結果、転写パターンが形成される領域(一辺が132mmの四角形の内側領域)内のこの合成石英基板上に、9個の凸欠陥が検出され、6個の凹欠陥が検出された。この検出された全ての凸欠陥および凹欠陥に対し、原子間力顕微鏡(AFM)で各凸欠陥および各凹欠陥の幅wおよび高さhまたは深さdを測定した。その結果、全ての凸欠陥のうち、幅wと高さhの関係が、h≦97.9×w-0.4の関係を満たさない凸欠陥が7個あることが確認された。さらに、全ての凹欠陥のうち、その幅wと深さdの関係が、d≦97.9×w-0.4の関係を満たさない凹欠陥が3個あることが確認された。
次に、作製した上記のマスクブランクの欠陥検査を行った。欠陥検査に用いる欠陥検査装置は、実施例1と同様のマスクブランク用欠陥検査装置であるM6640(レーザーテック社製)を用いた。その結果、上記の合成石英基板に対する欠陥検査で検出された凸欠陥と凹欠陥が、薄膜の同じ位置に全て検出された。また、それ以外の凸欠陥と凹欠陥が新たに検出されることはなかった。
そして、作製したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、マスク欠陥検査装置であるTeron(KLA Tencor社製)を用い、マスク欠陥検査を行った。その結果、転写パターン形成領域内に、凸欠陥及び凹欠陥がマスク欠陥として10個検出された。これらの欠陥は、いずれも透光性基板の欠陥検査で検出された凸欠陥および凹欠陥のうち、上記の幅wと高さh(または深さd)の関係を満たさない欠陥であった。一方、透光性基板の欠陥検査で検出された凸欠陥および凹欠陥のうち、上記の幅wと高さh(または深さd)の関係を満たしている欠陥については、いずれもこのマスク欠陥検査では検出されなかった。
1a~1i プログラム欠陥
2 薄膜
2a 転写パターン
10 マスクブランク
20 転写用マスク
Claims (11)
- 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、転写用マスクを製造する原版となるマスクブランクであって、
前記透光性基板の前記主表面に欠陥が存在し、
前記欠陥は、前記主表面側からみたときの幅をw、前記主表面から垂直方向での前記欠陥の先端までの長さをLとしたとき、
L≦97.9×w-0.4
の関係を満たし、
前記薄膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を2%以上の透過率で透過させる機能と、前記薄膜を透過した前記露光光に対して前記薄膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で150度以上200度以下の位相差を生じさせる機能とを有し、
前記欠陥は、前記転写用マスクによる転写像への影響がないことを特徴とするマスクブランク。 - 前記欠陥の前記長さLは、13nm以下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。
- 前記欠陥の前記幅wは、200nm以下であ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。
- 前記欠陥は、前記薄膜に転写パターンが形成される領域内の前記透光性基板の主表面上に存在することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記欠陥は、ケイ素と酸素を含有していることを特徴とする請求項1乃至4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、転写パターンが形成された薄膜を備えた転写用マスクであって、
前記透光性基板の前記主表面に欠陥が存在し、
前記欠陥は、前記主表面側からみたときの幅をw、前記主表面から垂直方向での前記欠陥の先端までの長さをLとしたとき、
L≦97.9×w-0.4
の関係を満たし、
前記薄膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を2%以上の透過率で透過させる機能と、前記薄膜を透過した前記露光光に対して前記薄膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で150度以上200度以下の位相差を生じさせる機能とを有し、
前記欠陥は、前記転写用マスクによる転写像への影響がないことを特徴とする転写用マスク。 - 前記欠陥の前記長さLは、13nm以下であることを特徴とする請求項6に記載の転写用マスク。
- 前記欠陥の前記幅wは、200nm以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載の転写用マスク。
- 前記欠陥は、前記薄膜に転写パターンが形成されている領域内の前記透光性基板の主表面上に存在することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の転写用マスク。
- 前記欠陥は、ケイ素と酸素を含有していることを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載の転写用マスク。
- 請求項6乃至10のいずれかに記載の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工程を備え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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