JP5592299B2 - Mask blank defect analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置等の電子デバイスの製造において使用されるフォトマスク（転写用マスク）を作製するために用いるマスクブランクの欠陥分析方法に関する。 The present invention relates to a defect analysis method for a mask blank used for producing a photomask (transfer mask) used in the manufacture of an electronic device such as a semiconductor device.
一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスク（以下、「転写用マスク」という。）と呼ばれている基板が使用される。この転写用マスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる微細パターンを設けたものであり、この転写用マスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。 In general, in a manufacturing process of a semiconductor device, a fine pattern is formed using a photolithography method. Also, a number of substrates called photomasks (hereinafter referred to as “transfer masks”) are usually used to form this fine pattern. This transfer mask is generally provided with a fine pattern made of a metal thin film on a translucent glass substrate, and the photolithographic method is also used in the production of this transfer mask.
フォトリソグラフィー法による転写用マスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に転写パターン（マスクパターン）を形成するための薄膜（例えば遮光膜など）を有するマスクブランクが用いられる。半導体装置の高集積化に伴い、マスクブランクが有する欠陥を低減することが必要なっているため、マスクブランク表面に存在する欠陥の検査が行われている。欠陥検査のためには、レーザー散乱光を検出する方式や共焦点光学系を用いる方式の欠陥検査装置が主に用いられている。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりマスクブランク表面の欠陥を観察する場合もある。 In manufacturing a transfer mask by photolithography, a mask blank having a thin film (for example, a light shielding film) for forming a transfer pattern (mask pattern) on a light-transmitting substrate such as a glass substrate is used. As semiconductor devices are highly integrated, it is necessary to reduce the defects of the mask blank. Therefore, the inspection of defects existing on the surface of the mask blank is performed. For defect inspection, a defect inspection apparatus of a system that detects laser scattered light or a system that uses a confocal optical system is mainly used. Moreover, the mask blank surface defect may be observed with a scanning electron microscope (SEM).
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により基板の表面の欠陥を観察する場合には、基板表面が帯電（チャージアップ）することにより、鮮明なＳＥＭ像が得られないという問題がある。ＳＥＭ観察の際の基板表面の帯電を避けるために、例えば、特許文献１には、基板の表面上に微細なパターンが形成された試料であって、前記基板及びパターンのうちの少なくとも一方が絶縁体で構成されている試料の前記パターンを走査型電子顕微鏡によって観察する際に前記パターンの観察を良好にするために前記試料に施される観察試料処理方法において、前記試料のパターン及び前記基板のうち少なくとも絶縁体から構成されているものの表面を、水又は溶剤等によって容易に剥離させることのできる導電性薄膜で覆うことを特徴とした観察試料処理方法が開示されている。 When observing defects on the surface of a substrate with a scanning electron microscope (SEM), there is a problem that a clear SEM image cannot be obtained because the substrate surface is charged (charged up). In order to avoid charging of the substrate surface during SEM observation, for example, Patent Document 1 discloses a sample in which a fine pattern is formed on the surface of the substrate, and at least one of the substrate and the pattern is insulated. In the observation sample processing method applied to the sample in order to improve the observation of the pattern when the pattern of the sample composed of a body is observed with a scanning electron microscope, the pattern of the sample and the substrate Among them, an observation sample processing method is disclosed in which at least the surface of an insulator is covered with a conductive thin film that can be easily peeled off with water or a solvent.
また、ＳＥＭ観察の際の基板表面の帯電を避けるために、特許文献２には、試料表面を、前記試料表面から２次電子を放出する１次電子ビームでスキャンする段階と、前記１次電子ビームをスキャンする以前に前記試料表面に意図的に電荷を帯電させて前記表面での電荷分布の均一性を強め、前記１次電子が前記表面に接近する時に電気的な引付け又は反発により回折される傾向を弱める段階と、前記試料表面から放出される２次電子を捕獲する段階と、前記捕獲された２次電子を信号に転換する段階と、前記信号を基にして前記１次電子ビームがスキャンされた前記試料表面の画像を得る段階とを含むことを特徴とする走査型電子顕微鏡画像を得る方法が開示されている。 In order to avoid charging of the substrate surface during SEM observation, Patent Document 2 discloses a step of scanning a sample surface with a primary electron beam that emits secondary electrons from the sample surface, and the primary electrons. Prior to scanning the beam, the surface of the sample is intentionally charged to increase the uniformity of the charge distribution on the surface, and when the primary electrons approach the surface, they are diffracted by electrical attraction or repulsion. Weakening the tendency to be captured, capturing secondary electrons emitted from the sample surface, converting the captured secondary electrons into a signal, and based on the signal, the primary electron beam Obtaining a scanning electron microscope image characterized in that it comprises the step of obtaining an image of the surface of the sample that has been scanned.
また、特許文献３には、マスクブランク表面の欠陥の発生を低減するための洗浄方法として、異物を除去するためにブラシ等の摩擦材料を用いたスクラブ洗浄機が開示されている。 Patent Document 3 discloses a scrub cleaning machine using a friction material such as a brush to remove foreign substances as a cleaning method for reducing the occurrence of defects on the mask blank surface.
半導体装置の高集積化に伴い、マスクブランクが有する欠陥に対する要求は厳しくなっている。そのため、マスクブランク製造における歩留まり向上のためには、欠陥検査装置を用いて欠陥の寸法、形状及び位置を測定し、どの時期に欠陥が発生したのかを明らかにすることが必要である。 With the high integration of semiconductor devices, the demand for defects in mask blanks has become strict. Therefore, in order to improve the yield in the manufacture of mask blanks, it is necessary to measure the size, shape and position of the defect using a defect inspection apparatus and clarify when the defect has occurred.
従来、欠陥検査装置による検査によって、基板上に形成したパターン形成用薄膜に欠陥が存在するマスクブランクが発見された場合、欠陥発生原因の特定のために、マスクブランクの欠陥分析が行われている。マスクブランクの欠陥分析方法としては、具体的には、（１）成膜直後の未洗浄薄膜の分析及び（２）薄膜に対する異物除去洗浄が行われた後の分析が行われている。（１）成膜直後の未洗浄薄膜の分析では、薄膜の表面にＰｔやＡｕ蒸着等の導電性膜をコーティング後、ＳＥＭを用いて、ＳＥＭ観察画像による薄膜上の異物の形状観察及びエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）を用いた成分分析による異物の成分特定を行う。また、（２）異物除去洗浄後の分析では、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって、薄膜の凹部欠陥の深さの測定を行う。 Conventionally, when a mask blank having a defect in a pattern forming thin film formed on a substrate is found by inspection by a defect inspection apparatus, a defect analysis of the mask blank has been performed in order to identify the cause of the defect. . Specifically, as a defect analysis method for a mask blank, (1) analysis of an uncleaned thin film immediately after film formation and (2) analysis after foreign matter removal cleaning is performed on the thin film. (1) In the analysis of an unwashed thin film immediately after film formation, the surface of the thin film is coated with a conductive film such as Pt or Au vapor deposition, and then SEM is used to observe the shape of the foreign matter on the thin film and the energy dispersion using the SEM observation image. A foreign substance component is identified by component analysis using a type X-ray spectrometer (EDX). Further, (2) in the analysis after the foreign substance removal cleaning, the depth of the concave defect of the thin film is measured by a scanning probe microscope (SPM), for example, an atomic force microscope (AFM).
しかしながら、（１）ＳＥＭ及びＥＤＸによる分析並びに（２）ＳＰＭによる分析を、異なるマスクブランクを用いて分析するのでは、両分析の間に確実な相関が得られないという欠点がある。（１）ＳＥＭ及びＥＤＸによる分析の後に、剥離液により導電性膜を剥離し、さらに異物除去洗浄を行った後に、同じマスクブランクのＳＰＭ測定をするという方法も考えられる。しかしながら、導電性膜の材料として用いるＡｕやＰｔの除去には、加熱した王水や濃硫酸を使用する必要がある。そのため、マスクブランクのパターン形成用薄膜の表面が少なからず除去（減膜）されて膜厚が減少してしまったり、ＡｕやＰｔの除去不足により導電性膜が残ってしまう（残膜）などの問題が生じる。減膜又は残膜(導電性膜)した薄膜表面に対してＳＰＭによる欠陥の深さ測定を行うと、実際の欠陥の深さとは誤差が生じてしまう。パターン形成用薄膜は、通常、複数層の積層構造であるため、欠陥の深さによっては、どの層の成膜プロセスで欠陥が発生したか特定することが困難になる場合があるという問題がある。 However, if (1) the analysis by SEM and EDX and (2) the analysis by SPM are analyzed using different mask blanks, there is a drawback that a reliable correlation cannot be obtained between the two analyses. (1) A method of performing SPM measurement of the same mask blank after separating the conductive film with a stripping solution after performing analysis by SEM and EDX, and further performing foreign substance removal cleaning is also conceivable. However, it is necessary to use heated aqua regia or concentrated sulfuric acid to remove Au or Pt used as the material of the conductive film. For this reason, the surface of the mask blank pattern forming thin film is removed (thin film reduction) and the film thickness decreases, or the conductive film remains (remaining film) due to insufficient removal of Au or Pt. Problems arise. When the depth of the defect is measured by SPM on the thin film surface that has been reduced in film or remaining (conductive film), an error occurs from the actual depth of the defect. Since the thin film for pattern formation usually has a multilayer structure of multiple layers, there is a problem that depending on the depth of the defect, it may be difficult to specify in which film formation process the defect has occurred. .
そこで、本発明は、ＳＥＭ観察時に従来形成していた導電性膜に関して生じる問題を回避し、同じマスクブランクを用いて異物の形状観察及び走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）による欠陥深さの測定を正確に行うことができるマスクブランクの欠陥分析方法を提供することを目的とする。また、本発明は、パターン形成用薄膜の際、どのプロセスで欠陥が発生したのかを正確に特定することができるマスクブランクの欠陥分析方法を得ることを目的とする。 Therefore, the present invention avoids the problems that occur with respect to the conductive film that has been conventionally formed during SEM observation, and uses the same mask blank to accurately observe the shape of the foreign matter and measure the defect depth using a scanning probe microscope (SPM). An object of the present invention is to provide a defect analysis method for a mask blank that can be performed in the same manner. Another object of the present invention is to provide a mask blank defect analysis method capable of accurately identifying which process has caused a defect in the case of a pattern forming thin film.
従来、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による異物の形状観察のために、基板上の薄膜に対してＰｔやＡｕ蒸着等の導電性膜コーティングを行っている。本発明者らは、同一の試料に対して、ＳＥＭによる形状観察及び走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）による凹部の深さ測定を組み合せて行うことにより、基板上の薄膜に対してＰｔやＡｕ蒸着等の導電性膜コーティングを行わなくても、パターン形成用薄膜の際、どのプロセスで欠陥が発生したのかを正確に特定することができることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。 Conventionally, a conductive film coating such as Pt or Au deposition has been performed on a thin film on a substrate in order to observe the shape of a foreign substance with a scanning electron microscope (SEM). The inventors of the present invention performed Pt and Au deposition on the thin film on the substrate by combining the shape observation with the SEM and the measurement of the depth of the recess with the scanning probe microscope (SPM) on the same sample. Thus, the present inventors have found that it is possible to accurately identify the process in which a defect has occurred in the case of the pattern forming thin film without performing the conductive film coating. That is, in order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
本発明は、下記の構成１〜６であることを特徴とするマスクブランクの欠陥分析方法である。 The present invention is a defect analysis method for a mask blank, characterized by having the following configurations 1 to 6.
（構成１）
基板上に成膜された薄膜に対する検査によって異物の存在が確認されたマスクブランクの欠陥分析方法であって、前記薄膜の表面が露出した状態で、走査型電子顕微鏡を用いて前記異物の形状を観察する工程と、前記異物を除去する工程と、前記異物を除去することによって前記薄膜の表面に形成された凹部の深さを、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定する工程と、前記異物の形状及び前記凹部の深さから、前記薄膜を成膜する工程における前記異物が付着した時期を特定する工程とを含むことを特徴とする、マスクブランクの欠陥分析方法である。
(Configuration 1)
A defect analysis method for a mask blank in which the presence of foreign matter has been confirmed by inspection of a thin film formed on a substrate, wherein the shape of the foreign matter is measured using a scanning electron microscope with the surface of the thin film exposed. A step of observing, a step of removing the foreign matter, a step of measuring the depth of the recess formed on the surface of the thin film by removing the foreign matter, and a shape of the foreign matter And a step of identifying a time when the foreign matter adheres in the step of forming the thin film from the depth of the concave portion.
（構成２）
前記異物を、前記薄膜の表面が露出した状態で、エネルギー分散型Ｘ線分光法を用いて検出し、前記異物の含有元素を特定する工程をさらに含むことを特徴とする、構成１に記載のマスクブランクの欠陥分析方法である。
(Configuration 2)
The structure according to Configuration 1, further comprising a step of detecting the foreign matter using energy dispersive X-ray spectroscopy with the surface of the thin film exposed, and specifying an element contained in the foreign matter. This is a mask blank defect analysis method.
（構成３）
前記薄膜が、スパッタリング法によって成膜されてい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の欠陥分析方法である。
(Configuration 3)
3. The defect analysis method for a mask blank according to Configuration 1 or 2, wherein the thin film is formed by a sputtering method.
（構成４）
前記検査が、前記薄膜表面に照射した検査光に対する反射光の光量差で前記異物に起因するものを含む欠陥の有無を検出する欠陥検査装置によって行われるものであることを特徴とする、構成１〜３のいずれか１項に記載のマスクブランクの欠陥分析方法である。
(Configuration 4)
Configuration 1 is characterized in that the inspection is performed by a defect inspection apparatus that detects the presence or absence of defects including those caused by the foreign matter by the difference in the amount of reflected light with respect to the inspection light irradiated on the surface of the thin film. It is a defect analysis method of the mask blank of any one of -3.
（構成５）
前記薄膜が、金属若しくは金属シリサイド、又はこれらの酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物若しくは酸化窒化炭化物を含有する材料からなることを特徴とする、構成１〜４のいずれか１項に記載のマスクブランクの欠陥分析方法である。
(Configuration 5)
The thin film is made of metal or metal silicide, or a material containing these oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, oxycarbides, nitride carbides, or oxynitride carbides. It is a defect analysis method of the mask blank of any one of Claims.
（構成６）
前記金属は、クロム、タンタル又はモリブデンであることを特徴とする、構成５に記載のマスクブランクの欠陥分析方法である。
(Configuration 6)
6. The mask blank defect analysis method according to Configuration 5, wherein the metal is chromium, tantalum, or molybdenum.
次に、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法の構成１〜６について説明する。 Next, configurations 1 to 6 of the defect analysis method for a mask blank of the present invention will be described.
本発明は、構成１にあるように、基板上に成膜された薄膜に対する検査によって異物の存在が確認されたマスクブランクの欠陥分析方法であって、前記薄膜の表面が露出した状態で、走査型電子顕微鏡を用いて前記異物の形状を観察する工程と、前記異物を除去する工程と、前記異物を除去することによって前記薄膜の表面に形成された凹部の深さを、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定する工程と、前記異物の形状及び前記凹部の深さから、前記薄膜を成膜する工程における前記異物が付着した時期を特定する工程とを含むことを特徴とする、マスクブランクの欠陥分析方法である。 The present invention provides a defect analysis method for a mask blank in which the presence of foreign matter is confirmed by inspection of a thin film formed on a substrate as in Configuration 1, and scanning is performed with the surface of the thin film exposed. A step of observing the shape of the foreign matter using a scanning electron microscope, a step of removing the foreign matter, and the depth of the recess formed on the surface of the thin film by removing the foreign matter. A defect of a mask blank, comprising: a step of measuring using, and a step of identifying a time when the foreign matter adheres in the step of forming the thin film from the shape of the foreign matter and the depth of the concave portion It is an analysis method.
構成１にあるように、本発明は、基板上に成膜された薄膜に対する検査によって異物の存在が確認されたマスクブランクの欠陥分析方法である。薄膜に対する検査は、公知の欠陥検査装置を用いて行うことができる。欠陥検査装置により、薄膜上に存在する欠陥の座標（位置）及び種類（凸欠陥又は凹欠陥のいずれであるか）を検出することができる。欠陥検査装置等による検査によって、薄膜上に異物の存在が確認されたマスクブランクに対して本発明の欠陥分析方法を実施することができる。 As in Configuration 1, the present invention is a mask blank defect analysis method in which the presence of foreign matter is confirmed by inspection of a thin film formed on a substrate. The inspection of the thin film can be performed using a known defect inspection apparatus. The defect inspection apparatus can detect the coordinates (position) and type (whether it is a convex defect or a concave defect) of a defect present on the thin film. The defect analysis method of the present invention can be carried out on a mask blank in which the presence of foreign matter is confirmed on a thin film by inspection with a defect inspection apparatus or the like.
本発明の構成１のマスクブランクの欠陥分析方法は、薄膜の表面が露出した状態で、走査型電子顕微鏡を用いて異物の形状を観察する工程を含む。「薄膜の表面が露出した状態」とは、ＰｔやＡｕ蒸着等の導電性膜コーティングを薄膜表面に行うことなく、導電性膜を有せずに薄膜の表面が露出した状態のことをいう。近年のマスクブランクは、導電性の低いガラス系材料で形成された基板上に、１００ｎｍ前後の薄い膜厚で、金属に酸素や窒素などが含有された材料からなる薄膜が形成された構造である。一般に、走査型電子顕微鏡を用いて被検体の形状を観察する際に高い導電性が必要とされるのは、被検体の詳細な形状を観察する必要性が高い場合が多いためである。被検体の高精細なＳＥＭ画像を取得するためには導電性が重要なのである。導電性膜コーティングを施していないマスクブランクの全体の導電度は、高詳細なＳＥＭ画像を取得できるレベルには至らない場合が多い。しかし、マスクブランクの薄膜表面の異物を走査型電子顕微鏡で異物の形状を観察する場合、異物のおおよその形状、例えば、不定形、片状、欠片状、破片状、粒状等のいずれであるかの判別ができる程度、及び異物の寸法を測定することができる程度で十分であり、異物の表面の詳細な状態を観察できる高精細なＳＥＭ画像は必ずしも必要とされない。本発明では、マスクブランクの薄膜表面における異物の詳細な表面形態がわかるような高精細なＳＥＭ画像を取得することを重視するのではなく、その後に行われる走査型プローブ顕微鏡による異物除去後にできる薄膜表面の凹部の深さを検出する精度を重視するものである。なお、欠陥検査装置により、薄膜上に存在する欠陥の座標は明らかになっているので、走査型電子顕微鏡による所定の異物の発見は容易である。 The defect analysis method of the mask blank of the structure 1 of this invention includes the process of observing the shape of a foreign material using a scanning electron microscope in the state where the surface of the thin film was exposed. The “state in which the surface of the thin film is exposed” refers to a state in which the surface of the thin film is exposed without having a conductive film without performing conductive film coating such as vapor deposition of Pt or Au on the surface of the thin film. A mask blank in recent years has a structure in which a thin film made of a material containing metal such as oxygen or nitrogen is formed on a substrate made of a glass material having low conductivity, with a thin film thickness of about 100 nm. . In general, high conductivity is required when observing the shape of a subject using a scanning electron microscope because it is often necessary to observe the detailed shape of the subject. Conductivity is important for acquiring a high-resolution SEM image of a subject. In many cases, the overall conductivity of a mask blank not coated with a conductive film does not reach a level at which a highly detailed SEM image can be obtained. However, when observing the foreign matter on the surface of the thin film of the mask blank with a scanning electron microscope, is the rough shape of the foreign matter, for example, indefinite shape, piece shape, fragment shape, fragment shape, granular shape, etc. It is sufficient to be able to determine the size of the foreign matter and to measure the size of the foreign matter, and a high-definition SEM image capable of observing the detailed state of the surface of the foreign matter is not necessarily required. In the present invention, it is not important to acquire a high-definition SEM image so that the detailed surface form of the foreign matter on the thin film surface of the mask blank can be understood, but the thin film formed after removing the foreign matter by a scanning probe microscope performed thereafter. The accuracy of detecting the depth of the concave portion on the surface is emphasized. In addition, since the coordinates of the defect existing on the thin film have been clarified by the defect inspection apparatus, it is easy to find a predetermined foreign object using a scanning electron microscope.
次に、本発明の構成１のマスクブランクの欠陥分析方法は、走査型電子顕微鏡を用いて観察した異物を除去する工程を含む。異物の除去には、例えば、スクラブ洗浄、超音波洗浄及び走査型プローブ顕微鏡のプローブにダイヤモンド針を装着して針を異物に当てて除去する方法等の公知の方法から適宜選択して用いることができる。異物の除去を確実かつ容易に行うために、異物の除去は、スクラブ洗浄により行うことが好ましい。 Next, the defect analysis method of the mask blank of the structure 1 of this invention includes the process of removing the foreign material observed using the scanning electron microscope. For the removal of the foreign matter, for example, a scrub cleaning, an ultrasonic cleaning, and a method of attaching a diamond needle to the probe of the scanning probe microscope and applying the needle to the foreign matter to remove the foreign matter may be appropriately selected and used. it can. In order to remove foreign matters reliably and easily, the removal of foreign matters is preferably performed by scrub cleaning.
次に、本発明の構成１のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記異物を除去することによって前記薄膜の表面に形成された凹部の深さを、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定する工程を含む。本発明に用いられる走査型プローブ顕微鏡としては、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）などが挙げられる。原子間力顕微鏡は、絶縁性の被検体に対しても凹部の深さを測定可能であるので、特に好ましい。前記に列挙した走査型プローブ顕微鏡は、公知のものを用いることができる。 Next, the defect analysis method for the mask blank according to Configuration 1 of the present invention includes a step of measuring the depth of the recess formed on the surface of the thin film by removing the foreign matter using a scanning probe microscope. . Examples of the scanning probe microscope used in the present invention include an atomic force microscope (AFM) and a scanning tunnel microscope (STM). An atomic force microscope is particularly preferable because it can measure the depth of the recess even for an insulative specimen. As the scanning probe microscope listed above, known ones can be used.
次に、本発明の構成１のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記異物の形状及び前記凹部の深さから、前記薄膜を成膜する工程における前記異物が付着した時期を特定する工程を含む。走査型電子顕微鏡による観察によって測定した異物の形状及び寸法と、走査型プローブ顕微鏡により測定された凹部の深さとを考慮することにより、薄膜を成膜する工程における異物が付着した時期を特定することができる。具体的には、凹部の深さから、異物がどの成膜工程で付着したのかを特定することができ、異物の形状及び寸法から異物の種類（成膜した膜が剥がれたものであるか、外部から混入した異物であるか等）を推測することができるため、これらの情報に基づいて、異物が付着した時期の特定を総合的に判断することができる。 Next, the defect analysis method for the mask blank according to Configuration 1 of the present invention includes a step of specifying the time when the foreign matter adheres in the step of forming the thin film from the shape of the foreign matter and the depth of the recess. Identify the time when foreign matter was deposited in the thin film formation process by considering the shape and size of the foreign matter measured by observation with a scanning electron microscope and the depth of the recess measured by a scanning probe microscope Can do. Specifically, from the depth of the concave portion, it is possible to specify in which film formation process the foreign matter has adhered, and from the shape and size of the foreign matter, the type of foreign matter (whether the deposited film has been peeled off, Therefore, it is possible to comprehensively determine whether the foreign matter has adhered, based on these pieces of information.
また、構成２にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記異物を、前記薄膜の表面が露出した状態で、エネルギー分散型Ｘ線分光法を用いて検出し、前記異物の含有元素を特定する工程をさらに含むことを特徴とすることが好ましい。 In addition, as described in Structure 2, the mask blank defect analysis method of the present invention detects the foreign matter using energy dispersive X-ray spectroscopy with the surface of the thin film exposed, and detects the foreign matter. Preferably, the method further includes a step of specifying the contained element.
構成２にあるように、走査型電子顕微鏡による観察の際、走査型電子顕微鏡に付属しているエネルギー分散型Ｘ線分光法による測定装置を用いて、異物の含有元素を特定することができる。異物の含有元素に関する情報を得ることにより、異物が付着した時期の特定をより正確に行うことができる。なお、非破壊測定で異物の含有元素を特定できるのであれば、エネルギー分散型Ｘ線分光法による測定装置に限らない。また、走査型電子顕微鏡による観察後であれば、非破壊測定でなくても適用可能である。異物の含有元素を特定できる測定方法としては、例えば、波長分散型Ｘ線分光法（ＷＤＸ）、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）などが挙げられる。 As in Configuration 2, when observing with a scanning electron microscope, the element contained in the foreign matter can be identified using a measuring device by energy dispersive X-ray spectroscopy attached to the scanning electron microscope. By obtaining information about the contained elements of the foreign matter, it is possible to more accurately identify the time when the foreign matter has adhered. Note that the measurement device is not limited to the energy dispersive X-ray spectroscopy as long as the element contained in the foreign substance can be specified by nondestructive measurement. In addition, after observation with a scanning electron microscope, the present invention can be applied even if it is not nondestructive measurement. Examples of the measuring method that can identify the elements contained in the foreign matter include wavelength dispersive X-ray spectroscopy (WDX), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), Auger electron spectroscopy (AES), and the like. It is done.
また、構成３にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記薄膜が、スパッタリング法によって成膜されていることを特徴とすることが好ましい。 Further, as described in Structure 3, the mask blank defect analysis method of the present invention is preferably characterized in that the thin film is formed by a sputtering method.
構成３にあるように、基板上への薄膜の形成が、スパッタリング法によって行われることが好ましい。各種マスクブランクの遮光膜等の薄膜の形成には、スパッタリング法を用いることが一般的である。スパッタリングターゲットの種類及びスパッタリング中に導入するガスの種類を適切に選択することにより、単体の元素の薄膜のみならず、各種化合物の薄膜の形成も容易に行うことができるためである。なお、マスクブランクの薄膜の形成には、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法を用いることが特に好ましい。 As in Structure 3, it is preferable that the thin film is formed on the substrate by a sputtering method. A sputtering method is generally used to form a thin film such as a light shielding film of various mask blanks. This is because, by appropriately selecting the type of sputtering target and the type of gas introduced during sputtering, not only a thin film of a single element but also thin films of various compounds can be easily formed. Note that it is particularly preferable to use a DC sputtering method, an RF sputtering method, or an ion beam sputtering method for forming a thin film of the mask blank.
また、構成４にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記検査が、前記薄膜表面に照射した検査光に対する反射光の光量差で前記異物に起因するものを含む欠陥の有無を検出する欠陥検査装置によって行われるものであることを特徴とすることが好ましい。 In addition, as described in Structure 4, in the defect analysis method for a mask blank according to the present invention, the inspection includes the presence or absence of defects including a difference in the amount of reflected light with respect to the inspection light irradiated on the surface of the thin film due to the foreign matter. It is preferable that the inspection is performed by a defect inspection apparatus that detects the above.
構成４にあるように、基板上に成膜された薄膜に対する検査をするための欠陥検査装置は、薄膜表面に照射した検査光に対する反射光の光量差で異物に起因するものを含む欠陥の有無を検出する欠陥検査装置であることが好ましい。この欠陥検査装置により、薄膜上に存在する欠陥の座標（位置）及び種類（凸欠陥又は凹欠陥のいずれであるか）を検出することができる。欠陥検査装置の検査方式としては、レーザー散乱光を検出する方式や共焦点光学系を用いる方式などが挙げられる。 As described in Structure 4, the defect inspection apparatus for inspecting the thin film formed on the substrate is free of defects including those caused by foreign matter due to the difference in the amount of reflected light with respect to the inspection light irradiated on the thin film surface. It is preferable that the defect inspection apparatus detect the above. With this defect inspection apparatus, it is possible to detect the coordinates (position) and type (whether it is a convex defect or a concave defect) of a defect present on the thin film. Examples of the inspection system of the defect inspection apparatus include a system that detects laser scattered light and a system that uses a confocal optical system.
また、構成５にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記薄膜が、金属若しくは金属シリサイド、又はこれらの酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物若しくは酸化窒化炭化物を含有する材料からなることを特徴とすることが好ましい。 Further, as described in Structure 5, in the defect analysis method for a mask blank of the present invention, the thin film is made of metal or metal silicide, or an oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxycarbide, nitride carbide or the like. It is preferable that it is made of a material containing oxynitride carbide.
構成５にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、金属又は金属シリサイドを含有する材料の薄膜を有するマスクブランクに対して好ましく用いることができる。また、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、金属又は金属シリサイドの、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物又は酸化窒化炭化物を含有する材料の薄膜を有するマスクブランクに対して好ましく用いることができる。上記材料は、マスクブランクを構成する薄膜の材料として一般的に用いられているものである。本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、上記材料のいずれに対しても、異物が付着した時期の特定を総合的に判断することを好適に行うことができる。 As in Structure 5, the mask blank defect analysis method of the present invention can be preferably used for a mask blank having a thin film of a material containing metal or metal silicide. Further, the mask blank defect analysis method of the present invention is a mask blank having a thin film of a material containing metal, metal silicide, oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxycarbide, nitride carbide, or oxynitride carbide. Can be preferably used. The above material is generally used as a material for the thin film constituting the mask blank. The defect analysis method for a mask blank according to the present invention can suitably perform a comprehensive determination of the time when foreign matter has adhered to any of the above materials.
また、構成６にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、前記金属は、クロム、タンタル又はモリブデンであることを特徴とすることが好ましい。 Further, as described in Structure 6, in the defect analysis method for a mask blank of the present invention, it is preferable that the metal is chromium, tantalum, or molybdenum.
構成６にあるように、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、クロム、タンタル若しくはモリブデンの単体又はそれらのシリサイドを含有する材料の薄膜を有するマスクブランクに対して好ましく用いることができる。また、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、クロム、タンタル若しくはモリブデンの単体又はそれらのシリサイドの、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物又は酸化窒化炭化物を含有する材料の薄膜を有するマスクブランクに対して好ましく用いることができる。上記材料は、マスクブランクを構成する薄膜の材料として、好ましく用いられているものである。本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、上記材料のいずれに対しても、異物が付着した時期の特定を総合的に判断することを好適に行うことができる。 As in Structure 6, the mask blank defect analysis method of the present invention can be preferably used for a mask blank having a thin film of a material containing chromium, tantalum, or molybdenum alone or a silicide thereof. The defect analysis method for a mask blank of the present invention contains oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxycarbide, nitrided carbide, or oxynitride carbide of chromium, tantalum, or molybdenum alone or silicide thereof. It can be preferably used for a mask blank having a thin film of material. The above material is preferably used as a material for the thin film constituting the mask blank. The defect analysis method for a mask blank according to the present invention can suitably perform a comprehensive determination of the time when foreign matter has adhered to any of the above materials.
本発明によれば、ＳＥＭ観察時に従来形成していた導電性膜に関して生じる問題を回避し、同じマスクブランクを用いて異物の形状観察及びＡＦＭによる欠陥深さの測定を正確に行うことができるマスクブランクの欠陥分析方法を提供することができる。また、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法により得られた情報を用いれば、パターン形成用薄膜の際、どのプロセスで欠陥が発生したのかを正確に特定することができる。この結果、マスクブランクの製造工程を改善することができるので、マスクブランクの製造の歩留まりを向上することができる。 According to the present invention, a mask capable of avoiding the problems associated with the conductive film formed at the time of SEM observation and accurately measuring the shape of the foreign matter and measuring the defect depth by AFM using the same mask blank. A blank defect analysis method can be provided. Further, by using the information obtained by the mask blank defect analysis method of the present invention, it is possible to accurately identify the process in which the defect has occurred in the pattern forming thin film. As a result, since the mask blank manufacturing process can be improved, the yield of mask blank manufacturing can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。なお、図１に示す例では、透光性基板１上の薄膜が遮光膜２である例について説明するが、本発明の欠陥分析方法は、遮光膜２の欠陥分析に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the example shown in FIG. 1, an example in which the thin film on the translucent substrate 1 is the light shielding film 2 will be described. However, the defect analysis method of the present invention is not limited to the defect analysis of the light shielding film 2.
図１は、本発明の欠陥分析方法の分析対象となるマスクブランクの一例を示す断面図である。図１のマスクブランク１０は、透光性基板１上に薄膜を遮光膜２として有する形態のものである。ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、転写用マスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行うことができる。ガラス基板としては、合成石英ガラス基板を用いることが好ましい。合成石英ガラスは化学的に安定で、他の工業材料と比較して熱膨張係数が極めて小さいなどの特徴を有する。また、合成石英ガラスは、ＦＰＤ製造用途の転写用マスクで使用される超高圧水銀灯の露光光に対する光透過性も高い。さらには、合成石英ガラスは、半導体デバイス製造用途の転写用マスクで使用されるＫｒＦエキシマレーザ（波長：約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長：約１９３ｎｍ）の露光光に対する光透過性も高い。これらのことからもわかるように、マスクブランク用基板の材料として、合成石英ガラスを好適に用いることができる。使用される露光光の光源によっては、基板の材料にソーダライムガラスやアルミのシリケートガラスなども適用可能である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a mask blank to be analyzed by the defect analysis method of the present invention. The mask blank 10 of FIG. 1 has a form having a thin film as a light shielding film 2 on a translucent substrate 1. Here, as the translucent substrate 1, a glass substrate is generally used. Since the glass substrate is excellent in flatness and smoothness, when performing pattern transfer onto a semiconductor substrate using a transfer mask, highly accurate pattern transfer can be performed without causing distortion of the transfer pattern. . A synthetic quartz glass substrate is preferably used as the glass substrate. Synthetic quartz glass is chemically stable and has features such as extremely low thermal expansion coefficient compared to other industrial materials. In addition, synthetic quartz glass has high light transmittance with respect to exposure light of an ultrahigh pressure mercury lamp used in a transfer mask for FPD manufacturing. Furthermore, synthetic quartz glass has high light transmittance with respect to exposure light of a KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm) or ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm) used in a transfer mask for semiconductor device manufacturing applications. As can be seen from these, synthetic quartz glass can be suitably used as the material for the mask blank substrate. Depending on the exposure light source used, soda lime glass, aluminum silicate glass, or the like can be used as the substrate material.
マスクブランク１０の遮光膜２は、その上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチングによってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜２のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、レジスト膜の膜厚と、遮光膜２のドライエッチング速度が制御される。具体的な遮光膜２の材料としては、例えば、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料を用いることができる。このようなクロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素としては、酸素、窒素及び／又は炭素を挙げることができる。 The light shielding film 2 of the mask blank 10 remains at the end of the patterning of the light shielding film 2 even if the resist film is reduced when patterning by dry etching using the resist pattern formed thereon as a mask. Thus, the film thickness of the resist film and the dry etching rate of the light shielding film 2 are controlled. As a specific material for the light-shielding film 2, for example, a material containing chromium and an additive element whose dry etching rate is faster than chromium alone can be used. Examples of the additive element that has a higher dry etching rate than chromium alone include oxygen, nitrogen, and / or carbon.
本発明の欠陥分析方法では、マスクブランク１０の遮光膜２の材料となる金属として、クロムに加えて、タンタル及び／又はモリブデンを用いることもでき、それらのシリサイドを用いることもできる。またそれらの金属材料の酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物及び／又は酸化窒化炭化物を含有する材料を用いることもできる。 In the defect analysis method of the present invention, in addition to chromium, tantalum and / or molybdenum can be used as the metal used as the material of the light-shielding film 2 of the mask blank 10, and silicide thereof can also be used. In addition, materials containing oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, oxycarbides, nitrided carbides, and / or oxynitride carbides of these metal materials can also be used.
上記遮光膜２の形成方法は、特に制限されないが、遮光膜２の形成方法として、スパッタリング法を好ましく挙げることができる。スパッタリング法によると、均一で膜厚の一定な遮光膜２を形成することができる。透光性基板１上に、スパッタリング法によってクロムを含む遮光膜２を成膜する場合、スパッタリングターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用いる。また、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスに酸素、窒素若しくは二酸化炭素等のガスを混合したものを用いることができる。アルゴンガスに酸素ガス又は二酸化炭素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロム及び酸素を含む遮光膜２を形成することができる。また、アルゴンガスに窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロム及び窒素を含む遮光膜２を形成することができる。 Although the formation method in particular of the said light shielding film 2 is not restrict | limited, As a formation method of the light shielding film 2, a sputtering method can be mentioned preferably. According to the sputtering method, the light shielding film 2 having a uniform and constant film thickness can be formed. When the light shielding film 2 containing chromium is formed on the translucent substrate 1 by a sputtering method, a chromium (Cr) target is used as a sputtering target. As the sputtering gas introduced into the chamber, an argon gas mixed with a gas such as oxygen, nitrogen, or carbon dioxide can be used. When a sputtering gas in which oxygen gas or carbon dioxide gas is mixed with argon gas is used, the light shielding film 2 containing chromium and oxygen can be formed. Further, when a sputtering gas in which nitrogen gas is mixed with argon gas is used, the light shielding film 2 containing chromium and nitrogen can be formed.
遮光膜を形成方法するためのスパッタリング装置としては、枚葉式スパッタリング装置及びインライン式スパッタリング装置を挙げることができる。枚葉式スパッタリング装置及びインライン式スパッタリング装置のどちらで遮光膜２の成膜をする場合でも、本発明の欠陥分析方法によって、好適に欠陥の分析を行うことができる。 Examples of the sputtering apparatus for forming the light shielding film include a single wafer sputtering apparatus and an in-line sputtering apparatus. Whether the light shielding film 2 is formed by either the single-wafer sputtering apparatus or the in-line sputtering apparatus, the defect analysis can be suitably performed by the defect analysis method of the present invention.
また、遮光膜２は、単層であることに限られず、多層の遮光膜２であることができる。例えば、基板上にクロム及び窒素を含む薄膜を形成し、さらにその薄膜の上にクロム、酸素及び窒素を含む薄膜を形成することによって、二層からなる遮光膜２を形成することができる。また、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであってもよい。その場合、反射防止層としては、例えばＣｒＯ，ＣｒＣＯ，ＣｒＮＯ，ＣｒＣＯＮ等の材質を好ましく挙げることができる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることが、フォトマスク使用時の定在波の影響を低減する上で望ましい。さらに、マスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。特に、反射防止層として炭素を含む膜とすることにより、露光波長に対する反射率を低減させ、かつ、上記検査波長（特に２５７ｎｍ）に対する反射率が２０％以下とすることができるので望ましい。具体的には、炭素の含有量は、５〜２０原子％とすることが好ましい。炭素の含有量が５原子％未満の場合、反射率を低減させる効果が小さくなり、また、炭素の含有量が２０原子％超の場合、ドライエッチング速度が低下し、遮光膜２をドライエッチングによりパターニングする際に要するドライエッチング時間が長くなり、レジスト膜の薄膜化することが困難となるので好ましくない。但し、反射防止層として炭素を含む場合には、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、本発明の効果を最大限に発揮するために、遮光膜２全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下、さらに好ましくは０．３０以下、さらに好ましくは０．２０以下とすることが望ましい。なお、反射防止層は裏面（ガラス面）側にも設けてもよい。また、遮光膜２は、表層部の反射防止層と、それ以外の層との間で段階的、又は連続的に組成傾斜した組成傾斜膜としても良い。 Further, the light shielding film 2 is not limited to a single layer, and may be a multilayer light shielding film 2. For example, the light shielding film 2 having two layers can be formed by forming a thin film containing chromium and nitrogen on the substrate and further forming a thin film containing chromium, oxygen and nitrogen on the thin film. The light shielding film 2 may include an antireflection layer in the surface layer portion (upper layer portion). In that case, as the antireflection layer, for example, a material such as CrO, CrCO, CrNO, CrCON can be preferably cited. In order to reduce the influence of standing waves when using a photomask, it is desirable to suppress the reflectance at the exposure wavelength to 20% or less, preferably 15% or less by providing an antireflection layer. Further, it is desirable that the reflectance with respect to a wavelength (for example, 257 nm, 364 nm, 488 nm, etc.) used for defect inspection of a mask blank or a photomask is, for example, 30% or less in order to detect defects with high accuracy. In particular, it is desirable to use a film containing carbon as the antireflection layer because the reflectance with respect to the exposure wavelength can be reduced and the reflectance with respect to the inspection wavelength (especially 257 nm) can be reduced to 20% or less. Specifically, the carbon content is preferably 5 to 20 atomic%. When the carbon content is less than 5 atomic%, the effect of reducing the reflectance is reduced, and when the carbon content exceeds 20 atomic%, the dry etching rate decreases, and the light shielding film 2 is removed by dry etching. This is not preferable because the dry etching time required for patterning becomes long and it becomes difficult to reduce the thickness of the resist film. However, when carbon is included as the antireflection layer, the dry etching rate tends to decrease. Therefore, in order to maximize the effects of the present invention, the ratio of the antireflection layer to the entire light shielding film 2 is set to 0. .45 or less, more preferably 0.30 or less, and further preferably 0.20 or less. The antireflection layer may also be provided on the back surface (glass surface) side. The light shielding film 2 may be a composition gradient film in which the composition gradient is stepwise or continuously between the antireflection layer in the surface layer portion and the other layers.
また、上記遮光膜２の上に、非クロム系反射防止膜を設けてもよい。このような反射防止膜としては、例えばＳｉＯ２，ＳｉＯＮ，ＭＳｉＯ，ＭＳｉＯＮ（Ｍはモリブデン等の非クロム金属）等の材質が挙げられる。 Further, a non-chromium antireflection film may be provided on the light shielding film 2. Examples of such an antireflection film include materials such as SiO 2 , SiON, MSiO, and MSiON (M is a non-chromium metal such as molybdenum).
上述のようにして遮光膜２等の薄膜を形成する際に、異物がしばしば発生し、基板又は成長中の薄膜に付着する場合がある。本発明のマスクブランクの欠陥分析方法を用いるならば、薄膜成長中の異物の発生理由及び発生時期を特定することができる。 When forming a thin film such as the light-shielding film 2 as described above, foreign matter is often generated and may adhere to the substrate or the growing thin film. If the defect analysis method for a mask blank of the present invention is used, the reason and timing of generation of foreign matters during thin film growth can be specified.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法では、まず、上述のようにして薄膜、例えば遮光膜２の形成後、欠陥検査装置を用いて、薄膜上に存在する欠陥の座標（位置）及び種類（凸欠陥又は凹欠陥のいずれであるか）を検出する。欠陥検査装置としては、薄膜上に存在する欠陥の座標（位置）及び種類（凸欠陥又は凹欠陥のいずれであるか）の検出が可能な公知のものを用いることができる。欠陥検査装置としては、例えばレーザーテック社製Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）を用いることができる。 In the mask blank defect analysis method of the present invention, first, after the formation of a thin film, for example, the light shielding film 2, as described above, the coordinates (positions) and types (convexities) of defects existing on the thin film are used using a defect inspection apparatus. Whether it is a defect or a concave defect). As the defect inspection apparatus, a known apparatus capable of detecting the coordinates (position) and type (whether it is a convex defect or a concave defect) of a defect present on the thin film can be used. As the defect inspection apparatus, for example, M1350 manufactured by Lasertec (trade name of Lasertec) can be used.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法では、次に、薄膜の表面に導電性膜の蒸着等をしないまま、欠陥検査装置によって欠陥が検出された座標を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察する。このＳＥＭ観察により、欠陥として検出された異物の形状及び寸法を測定することができる。また、異物の発生理由をより明確にするために、ＳＥＭ観察の際に、ＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）を用いて、異物を構成する元素を測定することが好ましい。 Next, in the mask blank defect analysis method of the present invention, the coordinates at which the defect is detected by the defect inspection apparatus are observed by a scanning electron microscope (SEM) without conducting deposition of a conductive film on the surface of the thin film. . By this SEM observation, the shape and size of the foreign matter detected as a defect can be measured. In order to clarify the reason for the generation of foreign matter, it is preferable to measure elements constituting the foreign matter using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached to the SEM during SEM observation.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法では、次に、スクラブ洗浄装置等によって、薄膜の表面をスクラブ洗浄することにより、ＳＥＭによって観察した異物を除去する。異物の除去の方法としては、例えば、スクラブ洗浄、超音波洗浄及び走査型プローブ顕微鏡のプローブにダイヤモンド針を装着して針を異物に当てて除去する方法等の方法を挙げることができる。異物の除去を確実かつ容易に行うために、異物の除去は、スクラブ洗浄により行うことが好ましい。スクラブ洗浄とは、スポンジブラシ等の摩擦材料を用いて薄膜表面の異物を機械的に除去する洗浄方法である。スクラブ洗浄装置としては、例えば、特許文献３に開示されているような洗浄装置を用いることができる。 In the mask blank defect analysis method of the present invention, next, the surface of the thin film is scrubbed by a scrubbing apparatus or the like to remove foreign matter observed by SEM. Examples of the method for removing foreign substances include scrub cleaning, ultrasonic cleaning, and a method in which a diamond needle is attached to a probe of a scanning probe microscope and the needle is applied to the foreign substance to remove it. In order to remove foreign matters reliably and easily, the removal of foreign matters is preferably performed by scrub cleaning. Scrub cleaning is a cleaning method that mechanically removes foreign matter on the surface of a thin film using a friction material such as a sponge brush. As the scrub cleaning device, for example, a cleaning device disclosed in Patent Document 3 can be used.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法では、次に、ＳＥＭによって異物を観察した座標を、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）によって観察し、異物が除去された部分である凹部欠陥の深さを測定する。走査型プローブ顕微鏡は、公知のものを用いることができるが、特に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が望ましい。なお、欠陥検査装置により、薄膜上に存在する欠陥の座標は明らかになっているので、走査型プローブ顕微鏡による所定の異物の発見は容易である。 In the mask blank defect analysis method of the present invention, the coordinates of the foreign matter observed by the SEM are then observed by a scanning probe microscope (SPM), and the depth of the concave defect, which is the portion from which the foreign matter has been removed, is measured. . As the scanning probe microscope, a known one can be used, but an atomic force microscope (AFM) is particularly desirable. In addition, since the coordinates of the defect existing on the thin film have been clarified by the defect inspection apparatus, it is easy to find a predetermined foreign object using a scanning probe microscope.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法では、次に、前記異物の形状及び前記凹部の深さから、薄膜の成膜の際に異物が付着した時期を特定する。上述の走査型電子顕微鏡による観察によって測定した異物の形状及び寸法を得ることができる。また、エネルギー分散型Ｘ線分光法により異物の含有元素を特定することができる。さらに、走査型プローブ顕微鏡により、異物が存在していた部分である凹部の深さを得ることができる。以上得られた情報から、薄膜を成膜する際に異物が付着した時期を特定することができ、また、どのような理由で異物が発生したのかを推測することができる。この結果、マスクブランクの製造工程を改善することができるので、マスクブランクの製造の歩留まりを向上することができる。 Next, in the mask blank defect analysis method of the present invention, the time when the foreign matter adheres at the time of forming the thin film is specified from the shape of the foreign matter and the depth of the concave portion. The shape and size of the foreign matter measured by observation with the above-described scanning electron microscope can be obtained. Further, the foreign element can be identified by energy dispersive X-ray spectroscopy. Furthermore, the depth of the concave portion, which is a portion where foreign matter was present, can be obtained by a scanning probe microscope. From the information obtained above, it is possible to specify the time when the foreign matter has adhered when forming the thin film, and it is possible to infer why the foreign matter has been generated. As a result, since the mask blank manufacturing process can be improved, the yield of mask blank manufacturing can be improved.
本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、例えば、以下のような遮光膜、光半透過膜及び吸収体膜等の薄膜を有するマスクブランクに好適に用いることができる。
（１）前記薄膜が遷移金属を含む材料からなる遮光膜であるバイナリマスクブランク
かかるバイナリマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有する形態のものであり、この遮光膜は、クロム、タンタル、ルテニウム、タングステン、チタン、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ロジウム等の遷移金属単体あるいはその化合物を含む材料からなる。例えば、クロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素から選ばれる１種以上の元素を添加したクロム化合物で構成した遮光膜が挙げられる。また、例えば、タンタルに、酸素、窒素、ホウ素などの元素から選ばれる１種以上の元素を添加したタンタル化合物で構成した遮光膜が挙げられる。
かかるバイナリマスクブランクは、遮光膜を、遮光層と表面反射防止層の２層構造や、さらに遮光層と基板との間に裏面反射防止層を加えた３層構造としたものなどがある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的又は段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。
The defect analysis method for a mask blank of the present invention can be suitably used for a mask blank having thin films such as a light shielding film, a light semi-transmissive film, and an absorber film as follows.
(1) A binary mask blank in which the thin film is a light-shielding film made of a material containing a transition metal. The binary mask blank has a light-shielding film on a light-transmitting substrate. , Ruthenium, tungsten, titanium, hafnium, molybdenum, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, rhodium, or other transition metal, or a material containing a compound thereof. For example, a light-shielding film composed of chromium or a chromium compound in which one or more elements selected from elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium. Further, for example, a light shielding film composed of a tantalum compound in which one or more elements selected from elements such as oxygen, nitrogen, and boron are added to tantalum.
Such binary mask blanks include a light shielding film having a two-layer structure of a light shielding layer and a front surface antireflection layer, or a three-layer structure in which a back surface antireflection layer is added between the light shielding layer and the substrate.
Moreover, it is good also as a composition gradient film | membrane from which the composition in the film thickness direction of a light shielding film differs continuously or in steps.
（２）前記薄膜が、前記の遷移金属及びケイ素（遷移金属シリサイド、特にモリブデンシリサイドを含む）の化合物を含む材料からなる光半透過膜である位相シフトマスクブランク
かかる位相シフトマスクブランクとしては、透光性基板（ガラス基板）上に光半透過膜を有する形態のものであって、該光半透過膜をパターニングしてシフタ部を設けるタイプであるハーフトーン型位相シフトマスクが作製される。かかる位相シフトマスクにおいては、光半透過膜を透過した光に基づき転写領域に形成される光半透過膜パターンによる被転写基板のパターン不良を防止するために、透光性基板上に光半透過膜とその上の遮光膜（遮光帯）とを有する形態とするものが挙げられる。また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクのほかに、透光性基板をエッチング等により掘り込んでシフタ部を設ける基板掘り込みタイプであるレベンソン型位相シフトマスク用やエンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクが挙げられる。
(2) A phase shift mask blank in which the thin film is a light semi-transmissive film made of a material containing a compound of the transition metal and silicon (including transition metal silicide, particularly molybdenum silicide). A halftone phase shift mask having a light semi-transmissive film on a light substrate (glass substrate) and having a shifter portion by patterning the light semi-transmissive film is produced. In such a phase shift mask, in order to prevent a pattern defect of the transferred substrate due to the light semi-transmissive film pattern formed in the transfer region based on the light transmitted through the light semi-transmissive film, the light semi-transmissive is formed on the light-transmissive substrate. The thing which has a form which has a film | membrane and the light shielding film (light shielding zone) on it is mentioned. In addition to halftone phase shift mask blanks, mask blanks for Levenson type phase shift masks and enhancer type phase shift masks, which are substrate digging types in which a translucent substrate is dug by etching or the like to provide a shifter portion. Is mentioned.
前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％〜３０％）を透過させるものであって、所定の位相差（例えば１８０度）を有するものであり、この光半透過膜をパターニングした光半透過部と、光半透過膜が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させるものである。 The light-semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank transmits light having an intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1% to 30% with respect to the exposure wavelength). A light semi-transmission part having a phase difference (for example, 180 degrees), and a light semi-transmission part obtained by patterning the light semi-transmission film, and a light transmission that transmits light having an intensity that contributes substantially to exposure without the light semi-transmission film being formed. The light semi-transmission part and the light transmission part by causing the phase of the light to be substantially inverted with respect to the phase of the light transmitted through the light transmission part. The light passing through the vicinity of the boundary and entering the other region by the diffraction phenomenon cancels each other, and the light intensity at the boundary is made almost zero to improve the contrast of the boundary, that is, the resolution.
この光半透過膜は、例えば遷移金属及びケイ素（遷移金属シリサイドを含む）の化合物を含む材料からなり、これらの遷移金属及びケイ素と、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、クロム等が適用可能である。
また、光半透過膜上に遮光膜を有する形態の場合、上記光半透過膜の材料が遷移金属及びケイ素を含むので、遮光膜の材料としては、光半透過膜に対してエッチング選択性を有する（エッチング耐性を有する）特にクロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物で構成することが好ましい。
This light semi-transmissive film is made of a material containing a compound of, for example, a transition metal and silicon (including a transition metal silicide), and includes a material mainly composed of these transition metal and silicon, and oxygen and / or nitrogen. . As the transition metal, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, ruthenium, rhodium, chromium, or the like is applicable.
In the case of having a light-shielding film on the light semi-transmissive film, the material of the light semi-transmissive film contains a transition metal and silicon. It is preferable to have chromium (having etching resistance), particularly chromium, or a chromium compound in which elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium.
レベンソン型位相シフトマスクは、バイナリマスクブランクと同様の構成のマスクブランクから作製されるため、パターン形成用薄膜の構成については、バイナリマスクブランクの遮光膜と同様である。エンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクの光半透過膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％〜３０％）を透過させるものではあるが、透過する露光光に生じさせる位相差が小さい膜（例えば、位相差が３０度以下。好ましくは０度。）であり、この点が、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜とは異なる。この光半透過膜の材料は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜と同様の元素を含むが、各元素の組成比や膜厚は、露光光に対して所定の透過率と所定の小さな位相差となるように調整される。 Since the Levenson type phase shift mask is manufactured from a mask blank having the same configuration as the binary mask blank, the configuration of the pattern forming thin film is the same as that of the light shielding film of the binary mask blank. The light semi-transmissive film of the mask blank for the enhancer-type phase shift mask transmits light having an intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1% to 30% with respect to the exposure wavelength). This is a film having a small phase difference generated in the exposure light (for example, a phase difference of 30 degrees or less, preferably 0 degrees), and this is different from the light semi-transmissive film of the halftone phase shift mask blank. The material of this light semi-transmissive film includes the same elements as the light semi-transmissive film of the halftone type phase shift mask blank, but the composition ratio and film thickness of each element have a predetermined transmittance and predetermined ratio to the exposure light. The phase difference is adjusted to be small.
（３）前記薄膜が、遷移金属、遷移金属及びケイ素（遷移金属シリサイド、特にモリブデンシリサイドを含む）の化合物を含む材料からなる遮光膜であるバイナリマスクブランク
この遮光膜は、遷移金属及びケイ素の化合物を含む材料からなり、これらの遷移金属及びケイ素と、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。また、遮光膜は、遷移金属と、酸素、窒素及び／又はホウ素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、クロム等が適用可能である。
特に、遮光膜をモリブデンシリサイドの化合物で形成する場合であって、遮光層（ＭｏＳｉ等）と表面反射防止層（ＭｏＳｉＯＮ等）の２層構造や、さらに遮光層と基板との間に裏面反射防止層（ＭｏＳｉＯＮ等）を加えた３層構造がある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的又は段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。
(3) Binary mask blank in which the thin film is a light shielding film made of a material containing a compound of transition metal, transition metal and silicon (including transition metal silicide, particularly molybdenum silicide). This light shielding film is a compound of transition metal and silicon And a material mainly composed of these transition metals and silicon and oxygen and / or nitrogen. Examples of the light shielding film include a material mainly composed of transition metal and oxygen, nitrogen, and / or boron. As the transition metal, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, ruthenium, rhodium, chromium, or the like is applicable.
In particular, when the light shielding film is formed of a molybdenum silicide compound, it has a two-layer structure of a light shielding layer (MoSi, etc.) and a surface antireflection layer (MoSiON, etc.), and the back surface antireflection between the light shielding layer and the substrate. There is a three-layer structure to which layers (MoSiON, etc.) are added.
Moreover, it is good also as a composition gradient film | membrane from which the composition in the film thickness direction of a light shielding film differs continuously or in steps.
また、レジスト膜の膜厚を薄膜化して微細パターンを形成するために、遮光膜上にエッチングマスク膜を有する構成としてもよい。このエッチングマスク膜は、遷移金属シリサイドを含む遮光膜のエッチングに対してエッチング選択性を有する（エッチング耐性を有する）特にクロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物からなる材料で構成することが好ましい。このとき、エッチングマスク膜に反射防止機能を持たせることにより、遮光膜上にエッチングマスク膜を残した状態で転写用マスクを作製してもよい。 In order to form a fine pattern by reducing the thickness of the resist film, an etching mask film may be provided over the light shielding film. This etching mask film has etching selectivity (etching resistance) with respect to etching of the light-shielding film containing transition metal silicide, and in particular, chromium, or a chromium compound in which elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium. It is preferable to use a material. At this time, by providing the etching mask film with an antireflection function, the transfer mask may be manufactured with the etching mask film remaining on the light shielding film.
（４）前記薄膜が、１以上の半透過膜と遮光膜との積層構造である多階調マスクブランク
半透過膜の材料については、前記のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜と同様の元素のほか、クロム、タンタル、チタン、アルミニウムなどの金属単体や合金あるいはそれらの化合物を含む材料も含まれる。各元素の組成比や膜厚は、露光光に対して所定の透過率となるように調整される。遮光膜の材料についても、前記のバイナリマスクブランクの遮光膜が適用可能であるが、半透過膜との積層構造で、所定の遮光性能（光学濃度）となるように、遮光膜材料の組成や膜厚は調整される。
(4) A multi-tone mask blank in which the thin film has a laminated structure of one or more semi-transmissive films and a light-shielding film. For the material of the semi-transmissive film, the light semi-transmissive film of the halftone phase shift mask blank and In addition to similar elements, a material containing a simple metal such as chromium, tantalum, titanium, aluminum, an alloy, or a compound thereof is also included. The composition ratio and film thickness of each element are adjusted so as to have a predetermined transmittance with respect to the exposure light. As the light shielding film material, the light shielding film of the binary mask blank can be applied. However, the composition of the light shielding film material and the light shielding film material can have a predetermined light shielding performance (optical density) in a laminated structure with the semi-transmissive film. The film thickness is adjusted.
また、上記（１）〜（４）において、透光性基板と遮光膜との間、又は光半透過膜と遮光膜との間に、遮光膜や光半透過膜に対してエッチング耐性を有するエッチングストッパー膜を設けてもよい。エッチングストッパー膜は、エッチングストッパー膜をエッチングするときにエッチングマスク膜を同時に剥離することができる材料としてもよい。 Moreover, in said (1)-(4), it has etching tolerance with respect to a light shielding film or a light semi-transmissive film between a translucent board | substrate and a light shielding film, or between a light semi-transmissive film and a light shielding film. An etching stopper film may be provided. The etching stopper film may be a material that can peel off the etching mask film at the same time when the etching stopper film is etched.
さらに、本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、以下のような反射型マスクブランクに好適に用いることができる。 Furthermore, the mask blank defect analysis method of the present invention can be suitably used for the following reflective mask blanks.
（５）高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層してなる多層反射膜上に吸収体膜を備える反射型マスクブランク
反射型マスクは、ＥＵＶリソグラフィに用いられるマスクである。反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成された構造を有する。露光装置（パターン転写装置）に搭載された反射型マスクに入射した光（ＥＵＶ光）は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
(5) A reflective mask blank including an absorber film on a multilayer reflective film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately stacked. The reflective mask is a mask used in EUV lithography. The reflective mask has a structure in which a multilayer reflective film that reflects exposure light is formed on a substrate, and an absorber film that absorbs exposure light is formed in a pattern on the multilayer reflective film. Light (EUV light) incident on a reflective mask mounted on an exposure apparatus (pattern transfer apparatus) is absorbed by a portion having an absorber film and reflected by a multilayer reflective film in a portion having no absorber film. Is transferred onto the semiconductor substrate through the reflection optical system.
反射型マスクの場合、基板には露光光（ＥＵＶ光）に対する高い透過率は求められず、合成石英ガラスよりも低い熱膨張係数（例えば、０±１．０×１０−７／℃の範囲内、より好ましくは、０±０．３×１０−７／℃の範囲内）が求められる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えばアモルファスガラスであれば、ＳｉＯ２に例えば５〜１０重量％程度の範囲でＴｉＯ２を添加したＳｉＯ２−ＴｉＯ２系ガラス基板が好ましい。 In the case of a reflective mask, the substrate is not required to have a high transmittance for exposure light (EUV light), and has a lower thermal expansion coefficient (for example, within a range of 0 ± 1.0 × 10 −7 / ° C.) than that of synthetic quartz glass. More preferably, 0 ± 0.3 × 10 −7 / ° C.). As a material having a low thermal expansion coefficient in this range, for example, if an amorphous glass, SiO 2 -TiO 2 type glass substrate was added TiO 2 in the range of about to SiO 2 for example 5 to 10% by weight.
多層反射膜は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成される。多層反射膜の例としては、Ｍｏ膜とＳｉ膜を交互に４０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などがある。露光波長により、材質を適宜選択することができる。 The multilayer reflective film is formed by alternately laminating high refractive index layers and low refractive index layers. Examples of the multilayer reflective film include Mo / Si periodic multilayer films, Ru / Si periodic multilayer films, Mo / Be periodic multilayer films, and Mo compound / Si compound periodic multilayer films in which Mo films and Si films are alternately stacked for about 40 periods. Si / Nb periodic multilayer film, Si / Mo / Ru periodic multilayer film, Si / Mo / Ru / Mo periodic multilayer film, Si / Ru / Mo / Ru periodic multilayer film, and the like. The material can be appropriately selected depending on the exposure wavelength.
吸収体膜は、露光光である例えばＥＵＶ光を吸収する機能を有するもので、例えばタンタル（Ｔａ）単体又はＴａを主成分とする材料を好ましく用いることができる。このような吸収体膜の結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。 The absorber film has a function of absorbing, for example, EUV light, which is exposure light. For example, tantalum (Ta) alone or a material mainly composed of Ta can be preferably used. Such an absorber film preferably has an amorphous or microcrystalline structure in terms of smoothness and flatness.
Ｔａを主成分とする材料としては、ＴａとＢを含む材料、ＴａとＮを含む材料、ＴａとＢを含み、さらにＯとＮの少なくともいずれかを含む材料、ＴａとＳｉを含む材料、ＴａとＳｉとＮを含む材料、ＴａとＧｅを含む材料、ＴａとＧｅとＮを含む材料、ＴａとＨｆを含む材料、ＴａとＨｆとＮを含む材料、ＴａとＺｒを含む材料、ＴａとＺｒとＮを含む材料、等を用いることができる。ＴａにＢやＳｉ、Ｇｅ等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、ＴａにＮやＯを加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができるという効果が得られる。 As a material containing Ta as a main component, a material containing Ta and B, a material containing Ta and N, a material containing Ta and B and further containing at least one of O and N, a material containing Ta and Si, Ta Material containing Si and N, Material containing Ta and Ge, Material containing Ta, Ge and N, Material containing Ta and Hf, Material containing Ta, Hf and N, Material containing Ta and Zr, Ta and Zr A material containing N and N can be used. By adding B, Si, Ge or the like to Ta, an amorphous material can be easily obtained and the smoothness can be improved. Further, if N or O is added to Ta, the resistance to oxidation is improved, so that the effect of improving the stability over time can be obtained.
ＥＵＶ反射型マスクブランクの場合、表面欠陥に対する非常に高いレベルの条件を満たす必要がある。本発明のマスクブランクの欠陥分析方法は、ＥＵＶ反射型マスクブランクに用いる吸収体膜の成膜の歩留まり向上のために、特に好適に用いることができる。 In the case of an EUV reflective mask blank, a very high level of conditions for surface defects must be met. The defect analysis method for a mask blank of the present invention can be particularly preferably used for improving the yield of the formation of an absorber film used for an EUV reflective mask blank.
以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
合成石英ガラスからなる基板上に、枚葉式スパッタリング装置を用いて、ハーフトーン型位相シフト膜を形成した。具体的には、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１２ａｔ％：８８ａｔ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気（ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝８：７２：１００）で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデン、ケイ素及び窒素からなるＭｏＳｉＮ膜を６９ｎｍの膜厚で形成した。次いで、上記ＭｏＳｉＮ膜が形成された基板に対して、アニール処理として加熱処理を施した。加熱処理後のＭｏＳｉＮ膜（ハーフトーン型位相シフト膜）は、ＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率が６．１６％、位相差が１８４．４度であった。 A halftone phase shift film was formed on a substrate made of synthetic quartz glass using a single wafer sputtering apparatus. Specifically, a mixed target atmosphere of argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) using a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 12 at%: 88 at%). A MoSiN film made of molybdenum, silicon, and nitrogen was formed to a thickness of 69 nm by reactive sputtering (DC sputtering) at a gas flow ratio of Ar: N 2 : He = 8: 72: 100. Next, the substrate on which the MoSiN film was formed was subjected to a heat treatment as an annealing treatment. The MoSiN film (halftone phase shift film) after the heat treatment had a transmittance of 6.16% for ArF excimer laser light and a phase difference of 184.4 degrees.
次に、基板のＭｏＳｉＮ膜上に、インライン式スパッタリング装置を用いて、遮光膜を形成した。インライン式スパッタリング装置には、横長のスパッタ室内に２つのクロムターゲットが配置されており、基板を２つのクロムターゲットの間を低速で移動させながら、組成傾斜した積層構造の遮光膜を膜厚４８ｎｍで形成した。最初のクロムターゲットでは、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気（ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝３０：３０：４０）での反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、ＣｒＮ層を約２８ｎｍの膜厚で形成した。また、２つ目のクロムターゲットでは、アルゴン（Ａｒ）と一酸化窒素（ＮＯ）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気（ガス流量比 Ａｒ：ＮＯ：Ｈｅ＝６５：３：４０）での反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、ＣｒＯＮ層を約２０ｎｍの膜厚で形成した。以上のようにして、合成石英ガラスからなる基板上に、膜厚６９ｎｍのＭｏＳｉＮ膜からなるハーフトーン位相シフト膜と、ＣｒＮ層及びＣｒＯＮ層が明確な界面を持たずに組成傾斜した膜からなる膜厚４８ｎｍの遮光膜とが積層したマスクブランク（ハーフトーン型位相シフトマスクブランク）を５０枚製造した。 Next, a light shielding film was formed on the MoSiN film of the substrate using an in-line sputtering apparatus. In an in-line sputtering apparatus, two chromium targets are arranged in a horizontally long sputtering chamber, and a light shielding film with a composition-graded laminated structure is formed with a film thickness of 48 nm while moving the substrate between the two chromium targets at a low speed. Formed. In the first chromium target, reactive sputtering (DC sputtering) in a mixed gas atmosphere (gas flow ratio Ar: N 2 : He = 30: 30: 40) of argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He). ) To form a CrN layer with a thickness of about 28 nm. In the second chromium target, reactivity in a mixed gas atmosphere (gas flow ratio Ar: NO: He = 65: 3: 40) of argon (Ar), nitric oxide (NO), and helium (He). A CrON layer having a thickness of about 20 nm was formed by sputtering (DC sputtering). As described above, on a substrate made of synthetic quartz glass, a halftone phase shift film made of a 69 nm thick MoSiN film, and a film made of a composition-graded film without a clear interface between the CrN layer and the CrON layer. 50 mask blanks (half-tone type phase shift mask blanks) laminated with a light-shielding film having a thickness of 48 nm were manufactured.
製造した５０枚のマスクブランクの遮光膜に対し、欠陥検査装置（レーザーテック社製Ｍ１３５０、レーザーテック社の商品名）を用いて、遮光膜上の欠陥の有無の検出と、欠陥が存在する場合はその欠陥の座標（位置）及び種類（凸欠陥又は凹欠陥のいずれであるか）を記録した。 Using the defect inspection device (Lasertec M1350, Lasertec product name) to detect the presence or absence of defects on the light-shielding film on the light-shielding film of the 50 mask blanks manufactured, The coordinates (position) and type of the defect (whether it is a convex defect or a concave defect) were recorded.
次に、遮光膜に凸欠陥が検出されたマスクブランクに対し、遮光膜の表面に導電性膜の蒸着等をしないまま、欠陥検査装置によって凸欠陥が検出された座標を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察し、凸欠陥として検出された異物の形状及び寸法を測定した。また、ＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）を用いて、異物を構成する元素を測定した。走査型電子顕微鏡は、日本電子社製 ＪＷＳ−７８５５Ｓを用いた。 Next, with respect to the mask blank in which the convex defect is detected in the light shielding film, the coordinates where the convex defect is detected by the defect inspection apparatus without using the deposition of the conductive film on the surface of the light shielding film are represented by a scanning electron microscope ( The shape and size of the foreign material observed by SEM) and detected as a convex defect were measured. Moreover, the element which comprises a foreign material was measured using the energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached to SEM. As a scanning electron microscope, JWS-7855S manufactured by JEOL Ltd. was used.
続いて、ＳＥＭ観察及びＥＤＸ分析によって、異物に起因する凸欠陥が存在することが確認されたマスクブランクに対して、イソプロピルアルコール液に浸漬させるＩＰＡ洗浄を行った。次に、スクラブ洗浄装置によって、遮光膜の表面をスクラブ洗浄し、ＳＥＭによって観察した異物を除去した。 Subsequently, IPA cleaning was performed on the mask blank, which was confirmed to have convex defects due to foreign matter, by SEM observation and EDX analysis. Next, the surface of the light-shielding film was scrubbed with a scrub cleaning device, and foreign matters observed by SEM were removed.
次に、ＳＥＭによって異物を観察した座標を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察し、遮光膜の異物が除去された部分である凹部欠陥の深さ（表面を０ｎｍとして、深さが深いほど、マイナスの値が大きくなるように示す。）を測定した。基板直上のＣｒＮ層の厚さは約２８ｎｍであり、ＣｒＮ層の上のＣｒＯＮ層の厚さは２０ｎｍであることから、例えば、凹部欠陥の深さが２０ｎｍ以上である場合には、異物がＣｒＮ層を成膜するプロセス中あるいは、ＣｒＮ層を成膜する前の段階で付着したことを意味する。原子間力顕微鏡は、ビーコ・インスツルメンツ社製 Ｄ５０００を用いた。 Next, the coordinates at which the foreign matter was observed by the SEM were observed by an atomic force microscope (AFM), and the depth of the concave defect that is a portion where the foreign matter was removed from the light-shielding film (the surface becomes 0 nm, the deeper the depth). , The negative value is shown to increase). Since the thickness of the CrN layer directly above the substrate is about 28 nm and the thickness of the CrON layer on the CrN layer is 20 nm, for example, when the depth of the recess defect is 20 nm or more, the foreign matter is CrN It means that it was deposited during the process of forming the layer or before the formation of the CrN layer. As the atomic force microscope, D5000 manufactured by Beco Instruments Inc. was used.
ＳＥＭ、ＥＤＸ及びＡＦＭによる測定結果を表２に示す。表１に示すように、本実施例では実験番号１〜９として示す９つの異物を測定した。 The measurement results by SEM, EDX and AFM are shown in Table 2. As shown in Table 1, nine foreign substances shown as experiment numbers 1 to 9 were measured in this example.
また、図２及び図３に、実験番号４の異物のＳＥＭ観察画像を示す。図２は、傾斜角０度で観察したＳＥＭ観察画像、図３は、傾斜角５０度で観察したＳＥＭ観察画像を示す。また、図４に、実験番号４の異物除去後の凹部のＡＦＭ観察画像を示す。図４の左図は通常のＡＦＭ観察画像であり、右図はその微分画像である。表２及び図２〜図４から、実験番号４の異物は、堆積したクロム膜が剥がれたものと推測できる。また、凹部欠陥の深さが−１２．６ｎｍであることから、実験番号４の異物は、ＣｒＯＮ層の成膜中に付着したものと推測できる。 2 and 3 show SEM observation images of the foreign matter of Experiment No. 4. FIG. 2 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 0 degrees, and FIG. 3 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 50 degrees. Further, FIG. 4 shows an AFM observation image of the concave portion after removing the foreign matter of Experiment No. 4. The left figure of FIG. 4 is a normal AFM observation image, and the right figure is a differential image thereof. From Table 2 and FIGS. 2 to 4, it can be inferred that the foreign matter of Experiment No. 4 is that the deposited chromium film has been peeled off. Further, since the depth of the recess defect is −12.6 nm, it can be presumed that the foreign matter of Experiment No. 4 was attached during the film formation of the CrON layer.
また、図５及び図６に、実験番号５の異物のＳＥＭ観察画像を示す。図５は、傾斜角０度で観察したＳＥＭ観察画像、図６は、傾斜角５０度で観察したＳＥＭ観察画像を示す。また、図７に、実験番号５の異物除去後の凹部のＡＦＭ観察画像を示す。図７の左図は通常のＡＦＭ観察画像であり、右図はその微分画像である。表２及び図５〜図７から、実験番号５の異物は、何らかの理由でグラファイトカーボンが形成されたものと推測できる。また、凹部欠陥の深さが−２４．０ｎｍであることから、実験番号５の異物は、ＣｒＮ層の成膜中に付着したものと推測できる。 5 and 6 show SEM observation images of the foreign matter of Experiment No. 5. FIG. 5 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 0 degrees, and FIG. 6 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 50 degrees. Further, FIG. 7 shows an AFM observation image of the concave portion after removing the foreign matter of Experiment No. 5. The left figure of FIG. 7 is a normal AFM observation image, and the right figure is a differential image thereof. From Table 2 and FIG. 5 to FIG. 7, it can be inferred that the foreign substance of Experiment No. 5 was formed of graphite carbon for some reason. In addition, since the depth of the recess defect is −24.0 nm, it can be presumed that the foreign matter of Experiment No. 5 was attached during the formation of the CrN layer.
また、図８及び図９に、実験番号６の異物のＳＥＭ観察画像を示す。図８は、傾斜角０度で観察したＳＥＭ観察画像、図９は、傾斜角５０度で観察したＳＥＭ観察画像を示す。また、図１０に、実験番号６の異物除去後の凹部のＡＦＭ観察画像を示す。図１０の左図は通常のＡＦＭ観察画像であり、右図はその微分画像である。表２及び図８〜図１０から、実験番号６の異物は、堆積したクロム膜が剥がれたものと推測できる。また、凹部欠陥の深さが−１９．１ｎｍであることから、実験番号６の異物は、厚さ２０ｎｍのＣｒＯＮ層の成膜開始直後に付着したものと推測できる。 8 and 9 show SEM observation images of the foreign matter of Experiment No. 6. FIG. 8 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 0 degrees, and FIG. 9 shows an SEM observation image observed at an inclination angle of 50 degrees. Further, FIG. 10 shows an AFM observation image of the concave portion after removing the foreign matter of Experiment No. 6. The left figure of FIG. 10 is a normal AFM observation image, and the right figure is a differential image thereof. From Table 2 and FIGS. 8 to 10, it can be inferred that the foreign matter of Experiment No. 6 is that the deposited chromium film has been peeled off. Further, since the depth of the recess defect is −19.1 nm, it can be presumed that the foreign matter of Experiment No. 6 was attached immediately after the start of the deposition of the 20 nm thick CrON layer.
同様に、実験番号４〜６以外の異物についても、その形成理由及びどの時期に付着したのかを特定することができる。 Similarly, it is possible to specify the foreign matter other than the experiment numbers 4 to 6 and the reason for the formation and at what time.
図１１は、実験番号１〜９のＡＦＭ測定による異物の長さ及び深さを示す図である。図１１から、異物の付着は、ＣｒＯＮ層の成膜開始直後又は成膜初期段階に生じたことが明らかである。マスクブランクの欠陥分析方法によれば、上記の分析結果及びその結果を解析することによる推測等から、薄膜を成膜する工程における異物が付着した時期を特定することができ、どのような理由で異物が発生したのかを推測することができる。この結果、マスクブランクの製造工程を改善することができるので、マスクブランクの製造の歩留まりを向上することができる。 FIG. 11 is a diagram showing the length and depth of a foreign substance by AFM measurement of Experiment Nos. 1 to 9. From FIG. 11, it is clear that the adhesion of foreign matter has occurred immediately after the start of film formation of the CrON layer or at the initial stage of film formation. According to the defect analysis method of the mask blank, from the above analysis results and guesses by analyzing the results, etc., it is possible to identify the time when the foreign matter has adhered in the process of forming the thin film. It can be estimated whether foreign matter has occurred. As a result, since the mask blank manufacturing process can be improved, the yield of mask blank manufacturing can be improved.
１ 透光性基板
２ 遮光膜
１０ マスクブランク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent board | substrate 2 Light shielding film 10 Mask blank
Claims (6)
前記薄膜の表面が露出した状態で、走査型電子顕微鏡を用いて前記異物の形状を観察する工程と、
前記異物を除去する工程と、
前記異物を除去することによって前記薄膜の表面に形成された凹部の深さを、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定する工程と、
前記異物の形状及び前記凹部の深さから、前記薄膜を成膜する工程における前記異物が付着した時期を特定する工程と
を含むことを特徴とする、マスクブランクの欠陥分析方法。 A mask blank defect analysis method in which the presence of foreign matter has been confirmed by inspection of a thin film formed on a substrate,
With the surface of the thin film exposed, a step of observing the shape of the foreign matter using a scanning electron microscope;
Removing the foreign matter;
Measuring the depth of the recess formed on the surface of the thin film by removing the foreign matter using a scanning probe microscope;
A defect analysis method for a mask blank, comprising: a step of identifying a time when the foreign matter adheres in the step of forming the thin film from the shape of the foreign matter and the depth of the concave portion.
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