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マスクブランクス、フォトマスクの製造方法及びフォトマスク
説明

マスクブランクス、フォトマスクの製造方法及びフォトマスク

【課題】アルカリ金属のガラス基板の表面への拡散を確実に防止することができるマスクブランクス、フォトマスクの製造方法及びフォトマスクを提供すること。
【解決手段】マスクブランクス10は、アルカリ金属を含有するガラス基板1、このガラス基板の表面上に形成された拡散防止層2、拡散防止層2上に形成された遮光層3、遮光層3上に形成された反射防止層4を備える。ガラス基板の表面が研磨され、その表面粗さRaが2nm以下とされた。表面粗さRaが2nm以下であっても、拡散防止層2が設けられることにより、ガラス基板1からアルカリ金属が他の層へ拡散することを抑制し、マウスニップ欠陥の発生を抑制することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体デバイスやFPD(Flat Panel Display)等の製造の分野において、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行う場合に、アルカリ金属を含むガラス基板を基板として用いられるマスクブランクスに関する。また、本発明は、そのマスクブランクスから製造されたフォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス、FPD、プリント基板、あるいはマイクロマシン等の、フォトリソグラフィ工程でのパターニングには、フォトマスクが用いられる。特に、半導体デバイスの製造分野では、フォトマスクの高精細なパターニングが要求されることから、使用されるガラス基板のほとんどは、その熱膨張を抑える観点から合成石英が使用されている。また、FPDの製造分野においても高精細なパターニングが要求される分野においては、半導体デバイス製造と同様に合成石英が使用される。一方、高精細なパターニングが要求されない分野においては、低価格であることからガラス基板にアルカリ金属が含まれる、ソーダライムガラスなどが使用される。
【0003】
ソーダライムガラスなどのアルカリ金属が含まれるガラス基板を使用したマスクブランクスを基にフォトマスクを製造する場合には、アルカリ金属がそのガラス基板から拡散し、遮光層である、クロム化合物及びレジストを侵食する、という問題がある。これは、白欠陥(通称「マウスニップ欠陥」)が発生する要因となる。
【0004】
アルカリ金属が含まれるガラス基板を用いたマスクブランクスにおいて、白欠陥を抑止する方法として、特許文献1及び2が提案されている。
【0005】
特許文献1は、ガラス基板表面のアルカリ金属を80℃以上(より好ましくは100℃以上)の濃硫酸にて溶出させて除去する方法を示している(例えば、特許文献1の第2ページ右上欄参照)。これは、アルカリ金属を除去する点で良好な方法である。
【0006】
特許文献2は、ガラス基板表面のアルカリ金属の拡散を防止する層を追加し、アルカリ金属の拡散能力を低減させる方法を示している(例えば、特許文献2の段落[0009]参照)。この方法では、パターニングにおけるクロム化合物の白欠陥を低減する点で良好な方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開昭58−199743
【特許文献2】特開2007−212705
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1による方法では、マウスニップ発生数を減らすことができるが、FPD用の大型ガラス基板を、80℃以上といった高温の熱濃硫酸にて処理するには、安全上の問題及び製造装置の価格が高騰する等の問題がある。また、完成したマスクブランクスを所定の期間保管する場合、ガラス基板内部のアルカリ金属が基板表面から膜内部まで拡散し、マウスニップ欠陥を発生させることもあり、ガラス基板の表面付近に含まれるアルカリ金属の除去のみでは不十分である。
【0009】
特許文献2に示すように、アルカリ金属の拡散防止層を設けた場合でも、ガラス基板の表面性状によって、ガラス基板と拡散防止層との密着性が異なるため、アルカリ金属の拡散量が大きく異なってくる。
【0010】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、アルカリ金属のガラス基板の表面への拡散を確実に防止することができるマスクブランクス、フォトマスクの製造方法及びフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るマスクブランクスは、ガラス基板と、拡散防止層と、遮光層とを具備する。
前記ガラス基板は、表面粗さRaが2nm以下の表面を有し、アルカリ金属を含む。
前記拡散防止層は、前記ガラス基板の表面上に形成されている。
前記遮光層は、前記拡散防止層上に形成されている。
【0012】
一形態に係るフォトマスクの製造方法では、表面粗さRaが2nm以下の表面を有しアルカリ金属を含むガラス基板と、クロム系材料を含み、前記ガラス基板の前記表面上に形成された拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成された遮光層とを備えるマスクブランクスが準備される。
そして、前記マスクブランクスの前記拡散防止層及び遮光層に形状パターンが描画される。
【0013】
一形態に係るフォトマスクは、上記フォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクである。
【発明の効果】
【0014】
以上、本発明によれば、アルカリ金属のガラス基板の表面への拡散を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るマスクブランクスを示す断面図である。
【図2】図2は、マスクブランクス及びフォトマスクが製造されたときの製造条件及びマウスニップ欠陥の発生数等を示す表であり、実施例と比較例とを示している。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の一実施形態に係るマスクブランクスは、ガラス基板と、拡散防止層と、遮光層とを具備する。
前記ガラス基板は、表面粗さRaが2nm以下の表面を有し、アルカリ金属を含む。
前記拡散防止層は、前記ガラス基板の表面上に形成されている。
前記遮光層は、前記拡散防止層上に形成されている。
【0017】
ガラス基板の表面粗さRaが2nm以下という小さい表面粗さとすることによって、
ガラス基板の表面積が小さくなり、アルカリ金属の溶出が少なくなる。一方、ガラス基板の表面粗さが大きい基板を用いると、拡散防止層の形成時に拡散防止層の膜質等にバラツキが生じ、ガラス基板からのアルカリ金属が分散しやすい傾向となる。
【0018】
前記拡散防止層は、酸炭化クロム、酸窒化クロム、または酸化窒化炭化クロム系の材料を含んでもよい。
【0019】
前記拡散防止層の酸素量は、前記拡散防止層全体の40%以上70%以下であってもよい。
【0020】
前記拡散防止層の酸化クロム系材料が、酸窒化クロム、または酸化窒化炭化クロムである場合、前記拡散防止層の窒素量は、前記拡散防止層全体の4%以上40%以下であってもよい。
【0021】
前記拡散防止層の酸化クロム系材料が、酸化窒化炭化クロムである場合、前記拡散防止層の炭素量は、前記拡散防止層全体の1%以上20%以下であってもよい。
【0022】
前記遮光層は、クロム化合物を含んでもよい。
【0023】
前記マスクブランクスは、前記遮光層上に形成された反射防止層をさらに具備してもよい。
【0024】
一実施形態に係るフォトマスクの製造方法では、表面粗さRaが2nm以下の表面を有しアルカリ金属を含むガラス基板と、クロム系材料を含み、前記ガラス基板の前記表面上に形成された拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成された遮光層とを備えるマスクブランクスが準備される。
そして、前記マスクブランクスの前記拡散防止層及び遮光層に形状パターンが描画される。
【0025】
ガラス基板の表面粗さRaが2nm以下という小さい表面粗さとすることによって、ガラス基板の表面積が小さくなる。そして、拡散防止層がその小さい表面粗さ及び小さい表面積のガラス基板の表面上に形成されることにより、アルカリ金属がガラス基板から遮光層等の他の層へ拡散することを確実に防止することができる。したがって、形状パターンの欠陥の発生が抑えられたフォトマスクを製造することができる。
【0026】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【0027】
図1は、本発明の一実施形態に係るマスクブランクスを示す断面図である。
【0028】
このマスクブランクス10は、アルカリ金属を含有するガラス基板1、このガラス基板の表面上に形成された拡散防止層2、拡散防止層2上に形成された遮光層3、遮光層3上に形成された反射防止層4を備える。
【0029】
ガラス基板1は、例えばソーダライムガラスが用いられる。
【0030】
拡散防止層2は、ガラス基板1に含まれるアルカリ金属がガラス基板1の表面から拡散することを防止する層である。拡散防止層2が設けられることにより、ガラス基板1上に形成される他の層、例えば遮光層3、反射防止層4及び図示しないレジスト層等にまで、アルカリ金属が拡散してマウスニップ欠陥が発生することを防止することができる。
【0031】
ガラス基板1の表面性状やそのガラス基板1上に形成される膜の性状によって、アルカリ金属の拡散量(あるいは拡散しやすさ)が異なる。特に、ガラス基板1の表面粗さによりガラス基板1への成膜品の密着性が変わるため、アルカリ金属の拡散量が変わる。
【0032】
本実施形態では、ガラス基板1の表面が研磨され、その表面粗さRaが2nm以下とされる。表面粗さRaを2nm以下とすることによって、ガラス基板1の表面積が小さくなる。ガラス基板1の表面積が小さくなるほど、ガラス基板1の表面からのアルカリ金属の溶出が少なくなる。そして、拡散防止層2がその小さい表面粗さ及び小さい表面積のガラス基板1の表面上に形成されることにより、ガラス基板1からアルカリ金属が他の層へ拡散することを抑制することができる。したがって、マウスニップ欠陥の発生を抑制することができる。なお、ここでの表面粗さRaは原子間力顕微鏡にて測定した値であり、10μm四方のRa値にて示される値である。
一方、ガラス基板1の表面粗さが大きい基板を用いると、拡散防止層2の形成時に拡散防止層の膜質等にバラツキが生じ、ガラス基板1からのアルカリ金属が分散しやすい傾向となる。
【0033】
ここで、マウスニップ欠陥の発生率をさらに抑制するためには、ガラス基板の表面のアルカリ金属を比較的温度の高い濃硫酸によって除去すること(以下、熱濃硫酸処理という。)が有効である。その処理温度は、60℃以上であることが有効である。60℃未満の処理では、アルカリ金属除去の性能が劣り、マスクブランクス10を長期間保管した後でのマウスニップ欠陥を発生させてしまうので好ましくない。
【0034】
マウスニップ欠陥対策のみを論じる場合、熱濃硫酸処理の温度としては、80℃以上がより好ましく、さらに好ましくは100℃以上である。しかしながら、80℃以上での熱濃硫酸処理は安全上あるいは装置設計上等、多大な配慮が必要であるために、処理費用に多大な費用がかかる。そのため、熱濃硫酸処理の温度は60℃以上80℃未満とされる。
【0035】
拡散防止層2は、酸炭化系、酸窒化系、あるいは酸化窒化炭化系の材料を含む。典型的には、拡散防止層2はクロム系材料を含み、酸炭化クロム、酸窒化クロム、酸化窒化炭化クロムの材料を含む。酸化層のみでは、膜の緻密性が不十分であるためにアルカリ金属の拡散防止としての機能が十分に強くはない。そこで、酸化層のほかに膜を窒化させて酸窒化層とすることで、膜の緻密性を向上させることが可能となり、アルカリ金属の拡散防止の機能を高めることが可能となる。
【0036】
拡散防止層2が酸炭化層である場合に十分に酸素を含有していれば、拡散防止の機能を十分に果たすことが可能である。また酸窒化クロム膜を炭化させることにより、膜の密度が高くなり、膜の緻密性をさらに向上させることができる。さらに拡散防止層2が酸化窒化炭化系材料を含むことにより、アルカリ金属の拡散防止機能をさらに高め、マウスニップ欠陥発生を完全に抑制させることができる。
マスクブランクスの製造過程におけるガラス基板1の温度は高くても150℃と低い。ガラス基板1の主構成元素であるシリコンは、拡散防止層2の主構成元素であるクロムと合金化せず、つまりシリサイドが形成されない。一般に、シリサイドは耐酸化性に優れているという特徴があるが、本実施形態ではガラス基板1及びクロムの間にシリサイドが形成されないので、クロムが酸化されやすくなる。つまり、クロムの酸素量を多くすることができる。酸素量が多い場合、これによりガラス基板1と拡散防止層2との界面において化学的結合力を高めることができ、両者の密着性を向上させることができる。
さらに、拡散防止層2に含まれる窒素量が少ない場合には、膜応力が高くなって密着性が低下するので好ましくないが、ガラス基板1としてソーダライムガラスが用いられることで十分な密着性を得ることができ、十分な拡散防止の機能を示す。
したがって、例えば拡散防止層として炭化クロム膜及び窒化クロム膜を用いる場合に比べ、特に、酸化窒化炭化系材料を含む拡散防止層2を用いる有用性は大きい。
【0037】
拡散防止層2の成膜方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームスパッタ法、またはDCスパッタリング法等が使用できる。FPD等のパネルをパターニングさせるための大型のマスクブランクスが用いられる場合、面内分布における均一性よりDCスパッタリング法を用いればよい。
【0038】
拡散防止層2に含まれるの酸素量としては、拡散防止機能を有するためには、40%以上70%以下であることが必要である。
【0039】
酸窒化層、酸化窒化炭化層の窒素量としては、拡散防止機能を有するためには、4%以上40%以下であることが必要である。
【0040】
酸炭化層及び酸化窒化炭化層の平均の炭素量は、1%以上20%以下である。
【0041】
ここでの含有量は、オージェ電子分光(AES)によって測定された値であり、拡散防止層2の最大値を示した値である。オージェ電子分光にて最大値を評価することで、拡散防止層2の性状を把握することが可能となる。
【0042】
拡散防止層2が、十分な拡散防止機能を有するためには7nm以上の膜厚が必要であるが、逆に40nm以上の膜厚の場合には、マスクブランクスのトータルの膜厚が厚くなりすぎ、パターニング精度を劣化させてしまうので、好ましくない。好ましくは8nm以上20nm以下である。
【0043】
遮光層3及び反射防止層4は、両方ともクロム化合物を含む層である。
【0044】
このようなマスクブランクス10が準備され、各層(拡散防止層2、遮光層3及び反射防止層4)に形状パターンが描画される。典型的には、マスクブランクス10に、レジスト塗布、露光、現像等のフォトリソグラフィ工程や、その後のエッチング工程が施されることにより、形状パターンが描画され、フォトマスクが製造される。
【0045】
このように、ガラス基板1の表面粗さRaが2nm以下という小さい表面粗さとすることによってガラス基板1の表面積が小さくなり、拡散防止層2がその小さい表面粗さ及び小さい表面積のガラス基板1の表面上に形成されることにより、アルカリ金属がガラス基板から遮光層3等の他の層へ拡散することを確実に防止することができる。したがって、マウスニップ欠陥がなく形状パターンの欠陥の発生が抑えられたフォトマスクを製造することができ、フォトマスクはフォトマスクの本来の機能を発揮することができる。
【0046】
このようなマスクブランクス10を2〜3カ月の長期間保管後に、フォトマスクを製造した場合でも、マウスニップ欠陥の発生がなく、良質なフォトマスクを得ることができる。
【0047】
[その他の実施形態]
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。
【0048】
上記実施形態では、ガラス基板1としてソーダライムガラスを例に挙げたが、そのほかにアルミノほうけい酸ガラス、ほうけい酸ガラス及びアルミノけい酸ガラス等があげられる。
上記実施形態に係るマスクブランクス10には、反射防止層4が設けられていたが、反射防止層4を設ける必要がない場合もある。
【0049】
[実施例]
以下、本発明に係る実施例を説明する。
【0050】
本発明者らは、ソーダライムガラスの表面を、表面粗さRaが0.8nmの精度で研磨した後に、60℃、30分間、熱濃硫酸処理を行い、このガラス基板を成膜前に洗浄した。その後、DCスパッタリング法によって、Ar、NO及びN2を、それぞれ、86%、3%及び11%の割合にて混合させて放電させ、アルカリ金属の拡散防止層を形成した。その後、Ar、N2、CH4及びCO2のガス混合によって、クロム化合物を含む、遮光層及び反射防止層を形成し、マスクブランクスを作製した。
【0051】
このマスクブランクスの拡散防止層をオージェ電子分光によって測定したところ、クロムのほかにN:20%、O:52%が得られた。
【0052】
このマスクブランクスにAZマテリアルズ社のレジスト材料であるAZ1350を塗布した後に熱処理を行い、露光、アルカリ現像を行って、レジストパターンを形成した。そして、硝酸セリウム第二アンモニウム液と過塩素酸の混合エッチング液によってマスクブランクスをエッチングし、アルカリ溶液にてレジスト材料を除去してフォトマスクを作製した。
【0053】
フォトマスクのパターンを確認したところ、マウスニップ欠陥の発生はなく、良好なパターニング形状を示した。
【0054】
また、このマスクブランクスを2カ月放置した後に上記と同様の手法にてフォトマスクを作製したところ、マウスニップ欠陥の発生がなく、良好なパターニング形状を示した。
【0055】
図2は、マスクブランクス及びフォトマスクが製造されたときの製造条件及びマウスニップ欠陥の発生数等を示す表であり、実施例(1〜7)と比較例(1〜3)とを示している。
【0056】
表1に示すように、上記実施例1のほかにアルカリ金属を含有するガラス基板を使用したマスクブランクスにおいて、表面粗さRaが制御され、かつ、アルカリ金属の拡散防止層の性状が規定された実施例2〜7のマスクブランクスが用いられることにより、短期間(3日間)及び長期間(60日間)のマウスニップ欠陥の発生を抑制することができる。
【0057】
また、拡散防止層の性状が異なる場合(比較例1〜3)には、短期間、もしくは長期間保管後において、マウスニップ欠陥が発生し、良好なパターニング精度を有するフォトマスクを作製することが困難になる。
【符号の説明】
【0058】
1…ガラス基板
2…拡散防止層
3…遮光層
4…反射防止層
10…マスクブランクス

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面粗さRaが2nm以下の表面を有し、アルカリ金属を含むガラス基板と、
前記ガラス基板の前記表面上に形成された拡散防止層と、
前記拡散防止層上に形成された遮光層と
を具備するマスクブランクス。
【請求項2】
請求項1に記載のマスクブランクスであって、
前記拡散防止層は、酸炭化クロム系、酸窒化クロム系、または酸化窒化炭化クロム系の材料を含む
マスクブランクス。
【請求項3】
請求項2に記載のマスクブランクスであって、
前記拡散防止層の酸素量は、前記拡散防止層全体の40%以上70%以下である
マスクブランクス。
【請求項4】
請求項2または3に記載のマスクブランクスであって、
前記拡散防止層の酸化クロム系材料が、酸窒化クロム、または酸化窒化炭化クロムである場合、
前記拡散防止層の窒素量は、前記拡散防止層全体の4%以上40%以下である
マスクブランクス。
【請求項5】
請求項2から4のうちいずれか1項に記載のマスクブランクスであって、
前記拡散防止層の酸化クロム系材料が、酸化窒化炭化クロムである場合、
前記拡散防止層の炭素量は、前記拡散防止層全体の1%以上20%以下である
マスクブランクス。
【請求項6】
請求項1から5のうちいずれか1項に記載のマスクブランクスであって、
前記遮光層は、クロム化合物を含む
マスクブランクス。
【請求項7】
請求項1から6のうちいずれか1項に記載のマスクブランクスであって、
前記遮光層上に形成された反射防止層をさらに具備する
マスクブランクス。
【請求項8】
表面粗さRaが2nm以下の表面を有しアルカリ金属を含むガラス基板と、前記ガラス基板の前記表面上に形成された拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成された遮光層とを備えるマスクブランクスを準備し、
前記マスクブランクスの前記拡散防止層及び遮光層に形状パターンを描画する
フォトマスクの製造方法。
【請求項9】
表面粗さRaが2nm以下の表面を有しアルカリ金属を含むガラス基板と、前記ガラス基板の前記表面上に形成された拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成された遮光層とを備えるマスクブランクスを準備し、
前記マスクブランクスの前記拡散防止層及び遮光層に形状パターンを描画する
フォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスク。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−221377(P2011−221377A)
【公開日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−91987(P2010−91987)
【出願日】平成22年4月13日(2010.4.13)
【出願人】(000101710)アルバック成膜株式会社 (39)
【Fターム(参考)】