JP4853686B2

JP4853686B2 - フォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法、高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法、及びフォトマスクブランクの製造方法

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Publication number: JP4853686B2
Application number: JP2009086185A
Authority: JP
Inventors: 判臣稲月; 英雄金子; 博樹吉川
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-01-11
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Description

本発明は、半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＬＣＤ（液晶表示素子）用カラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工に用いられるフォトマスクの素材となるフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法、フォトマスクブランクの製造における高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法、及びフォトマスクブランクの製造方法に関する。

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィーで用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。

より微細なパターンを形成するために、フォトマスクと光学系を使ってレジスト膜上にパターンを照射する場合、フォトマスクに予想外の形状変化が起こると、得られる像の位置精度が低下して不良品を与えることが報告され、その問題を解決するためにはフォトマスクの基板形状の制御が必要なことが明らかにされている（特許文献１：特開２００３−５０４５８号公報）。この報告では、フォトマスクを作製するための基板として特定の表面形状をもったものを使用することによって、フォトマスクを露光機のマスクステージに吸着固定した時の表面形状変化を抑制できることが示されている。

また、従来からフォトマスク用透明基板やフォトマスクブランクの平坦性は重要視されてきており、フォトマスク用透明基板上に遮光膜や位相シフト膜等の光学膜を成膜する際、基板の形状が変化してしまわないよう、光学膜のもつ応力を制御し、「そり」つまり基板表面の形状変化をどのように抑制するかという技術についても多数が報告されている（例えば、特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報、特許文献６：特開２００２−２２９１８３号公報）。

一方、上述のような基板形状の問題とは別に、使用するフォトマスク上に書き込まれている半導体の回路図等の光学膜によるパターンの寸法制御についても、目的とするパターンサイズが小さくなるに従い、極めて高度なものが求められてきている。例えば、従来用いられていたクロム材料による遮光膜は、６５ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下の最小線幅をもつパターンを得るためのフォトマスクを作製するためには、エッチング加工時のサイドエッチングの制御が難しく、このため描画しようとするパターンの粗密度によって、異なる仕上がり寸法になってしまう問題、いわゆるパターンの粗密依存性の問題があることが明らかとなった。これに対し、特開２００７−２４１０６０号公報（特許文献３）では、遮光膜に遷移金属を含有してもよいケイ素材料を用いることでこの粗密依存性の問題が改善できることを明らかにし、更に、非常に薄いクロム系材料をエッチングマスクとして、遮光膜を加工する方法を提案している。ここでは、遷移金属を含有してもよいケイ素材料をエッチングマスクとして使用することで、極めて高精度に寸法制御されたフォトマスクを製造できることを示している。

ところで、上述のような目的とする半導体回路パターンの最小寸法が４５ｎｍ以下となるようなリソグラフィーに使用されるフォトマスクに要求される寸法制御は、極めて高度なものが要求されており、遮光膜に遷移金属を含有してもよいケイ素材料を用い、クロム系材料によるエッチングマスク膜を用いて作製した場合にも、既にほとんど余裕のない程度のものとなっていることが明らかになってきた。

そこで、最小寸法が４５ｎｍ以下となるようなパターンを形成するためのリソグラフィー、特に、ダブルパターニング（非特許文献１：ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ第６１５３巻、第６１５３０１−１〜１９頁（２００６年）参照）のような、より高精度の位置制御が要求されるリソグラフィーに用いられるフォトマスクを製造する際には、現在得られている精度を上回る信頼性を与えないと、フォトマスク製造の歩留まりを上げることができない。

特開２００３−５０４５８号公報特開２００４−１９９０３５号公報特開２００７−２４１０６０号公報特開平７−１４０６３５号公報特開２００７−２４１０６５号公報特開２００２−２２９１８３号公報

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ第６１５３巻、第６１５３０１−１〜１９頁（２００６年）

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、高精度な加工が必要とされる位相シフト膜をもつフォトマスクブランクに対して、フォトマスクブランクの加工時に寸法誤差の原因となる表面形状変化を与える位相シフト膜の応力を評価するフォトマスクブランク又はその製造中間体の新規な検査方法、フォトマスクブランクの製造における高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法、及びフォトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。

上述のように、これまで、フォトマスクを使用する際の焦点深度劣化を引き起こさないフォトマスク及びフォトマスクブランクに必要な形状制御方法として、フォトマスク用基板に光学膜の成膜前後で形状変化が起こり、使用不可のマスクとならないよう、遮光膜や位相シフト膜等の光学膜に応力の小さな膜を用いることが行われてきた（例えば、特開２００４−１９９０３５号公報（特許文献２）、特開２００２−２２９１８３号公報（特許文献６））。

ところが、本発明者らは、フォトマスク基板に起こり得るパターン位置の誤差原因となる、フォトマスクブランクの加工過程での基板形状変化について、より詳細な検討を行ったところ、従来、応力が小さいとして扱っていた下記の位相シフト膜が、予想外に大きな応力をもつことがあることを見出した。

位相シフト膜は、比較的高い酸素及び／又は窒素含有量をもつ材料が用いられることから、一般に、成膜直後には大きな圧縮応力をもつ。このため、通常、この応力を緩和するべく位相シフト膜に高エネルギー線等を付与して基板形状の調整が行われる。従来、この基板形状調整処理は、高エネルギーの付与によって成膜前の基板形状に戻すという方法で行われていたため、応力が０であるとする基準は、成膜前の基板の表面形状であった。これに対して、本発明者らは、この基準で応力がほとんどないものと考えられてきた位相シフト膜をもつフォトマスクブランクであっても、エッチング加工すると、表面形状の変化がなおも起こり、より厳密に評価すると、加工に伴って位置精度の低下が生じることを見出し、この点に着目した。

マスクの位置、寸法に関する高い信頼性を得るためには、完成時のフォトマスクが有する位相シフトパターンの位置と、位相シフト膜を加工するため形成したレジストパターンの位置とが空間的に一致する（ここでの空間的に一致することの意味は、フォトマスクブランク表面上の相対位置ではなく、膜の応力の解放等に由来する基板又は基板に積層された膜の表面形状変化による該表面の空間移動を含む位置の一致を意味する）、又は求められる精度に適合してほぼ一致する必要があるが、位相シフト膜をエッチング加工することによって膜応力の解放が起こって基板形状が変化してしまうと、位置ずれが生じることになる。

そこで、本発明者らは、より高い信頼性をフォトマスクブランクに付与するためには、位相シフト膜の有する応力が正しい形で検査される必要があることから、位相シフト膜の成膜後上述した基板形状調整処理を行った位相シフト膜を除去し、位相シフト膜の除去前後での表面形状を測定して比較することによって、そりの変化を比較して膜の応力を評価することを見出した。

また、この方法で膜の応力を評価すれば、膜の応力の緩和のために行う基板形状調整処理後に、応力が実際にどのように残っているかを知ることができ、基板形状調整処理後に膜の応力が小さい位相シフト膜を与える高エネルギー線の照射エネルギー量を適切に求めることができ、高エネルギー線の照射により、位相シフト膜の加工前後のそりの変化を可及的に引き起こさないよう膜の応力を緩和することができることを見出した。

更に、上記検査方法をフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体に用いた場合には、所定の製造工程によって製造されたフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体のもつ位相シフト膜を成膜した基板が、加工後に、膜応力の解放により、最大どの程度のそり変化を起こすかを推定することができ、所定の信頼性限界値を設定することにより、検査結果に基づいて、その製造工程により製造されたフォトマスクブランク又はフォトマスクブランクの製造中間体の寸法精度誤差に対するより高い信頼性を付与することができることを見出し、本発明をなすに至った。

従って、本発明は、以下のフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法、基板形状調整のための高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法、及びフォトマスクブランクの製造方法を提供する。
請求項１：
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体について、
基板形状調整処理後のフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定し、更に、上記フォトマスクブランク又はその製造中間体から位相シフト膜の全てを除去して、位相シフト膜が除去された処理基板の表面形状を測定し、
上記各々の表面形状を比較することによって、上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
請求項２：
上記高エネルギー線が閃光ランプ光であることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
請求項３：
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を成膜し、所定の一条件で基板形状調整処理を行ったフォトマスクブランクを所定の複数枚製造し、
該複数枚のフォトマスクブランクからサンプリングしたフォトマスクブランクについて、請求項１又は２記載の検査方法によって、フォトマスクブランク又はその製造中間体の上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、得られたそりの変化量に基づき、上記複数枚のフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
請求項４：
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を有する基板の該位相シフト膜に対し、それぞれ異なる照射エネルギー量の高エネルギー線を照射して得た２以上のフォトマスクブランク又はその製造中間体を準備し、
請求項１又は２記載の検査方法によって、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体の上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体から得られたそりの変化量を比較して、上記そりの変化量が少ない上記高エネルギー線の照射エネルギー量を決定することを特徴とする基板形状調整のための高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法。
請求項５：
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を実施する工程を含むフォトマスクブランクの製造方法であって、
上記基板形状調整処理を、請求項４記載の方法により決定された照射エネルギー量で実施することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。

本発明によれば、基板の形状調整処理後の位相シフト膜が与える基板への応力を、より正確に評価することができる。また、これによって、４５ｎｍ以下のパターンルールによるリソグラフィーに使用するフォトマスクの作製に用いるフォトマスクブランクを製造する際、応力を緩和するためのより好ましい高エネルギー線照射量を求めることができる。

更に、本発明の検査方法によって位相シフト膜をもつフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体を検査することにより、所定の製造工程で製造されたフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体の位相シフト膜がもつ応力をより正確に推定して、その製造工程で製造されたフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体をフォトマスクに加工した際の寸法制御に関する信頼性を向上させることができる。

位相シフト膜が成膜されたフォトマスクブランク又はその製造中間体と位相シフト膜が除去された処理基板とにおいて、位相シフト膜の除去前後での表面形状の変化を評価するための方法を説明するための説明図である。実施例１で得たそり変化量（ΔＴＩＲ）を示すグラフである。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
パターンサイズが６５ｎｍ以下、特に４５ｎｍ以下である光リソグラフィーに使用するフォトマスク、特にダブルパターニング用マスクに使用するフォトマスクは、極めて高いマスク精度を要求される。そのため、フォトマスクブランクの加工においても同様に極めて高い加工精度が要求されている。

特開２００３−５０４５８号公報（特許文献１）に示されているように、既に、微細加工用のフォトマスクでは、露光装置にマスクを吸着固定した場合に形状変化を起こさないような特定の形状をもつ透明基板が求められており、そのような特定形状をもつフォトマスク用透明基板に、応力の低い光学膜を形成したフォトマスクブランクを得、その光学膜をエッチング加工してフォトマスクを作製することで、フォトマスクの歩留まりを確保することができる。そのため、位相シフト膜についても、従来、いわゆる応力の低い位相シフト膜として、成膜前の基板の表面形状に極めて近い表面形状を与える位相シフト膜の追求が行われてきた。

一般に、金属化合物膜やケイ素化合物膜は、酸素、窒素、炭素といった軽元素含有量が多いと、フォトマスク用基板に圧縮応力を与える。位相シフト膜の場合、単層の位相シフト膜も、多層の位相シフト膜も、いずれもある程度の露光光の透過性が要求されるため、膜全体としては軽元素の含有量が多い材料が用いられる。そのため、スパッタリングによる成膜時の条件によっても大きさは異なるものの、スパッタリングにより成膜された位相シフト膜は比較的大きな圧縮応力をもつ傾向にある。

現在求められているような１００ｎｍを切るようなパターンルールに基づくリソグラフィーに使用する位相シフトマスクの製造に用いるフォトマスクブランクであっても、上記位相シフト膜の成膜直後にもつ応力による基板の変形は修正がなされることが好ましいものである。そこで、この応力を小さくする処理方法について多くの提案がなされたが、実際に有効な方法は、フォトマスク基板には大きなエネルギーを与えずに、位相シフト膜にエネルギーを吸収させて応力を除去する方法であり、特に、閃光ランプによって極短時間にエネルギーを付与する方法（特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報）は有効であった。

ところが、本発明者らは、４５ｎｍ以下である光リソグラフィーに使用するフォトマスク、特にダブルパターニングに使用するフォトマスクの製造に適用可能な加工精度を与えるフォトマスクブランクの高精度化を検討していたところ、例えば、モリブデンとケイ素に酸素及び窒素を含有させた膜をフォトマスク用基板上に成膜してハーフトーン位相シフトマスクブランクを作製し、これに高エネルギー線としてキセノン閃光ランプによる光照射（特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報）を行って、元の基板がもつ表面形状（そり量）に戻した後、上記ハーフトーン位相シフト膜をドライエッチング除去すると、より厳密に評価すると、位相シフト膜の除去前の表面形状と除去後の表面形状が異なることを見出した。

このような基板の変形、いわゆる基板のそりの変化が起こると、上記のフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製する際、下記のようにパターン位置の誤差を生じることになる。

パターン加工では、遮光膜等の中間膜を介し又は介さずに、位相シフト膜パターンを残す位置を保護するレジストパターンを用いたリソグラフィーを行い、例えば電子線によるパターン照射でレジストパターンを形成し、得られたレジストパターンを用い、必要に応じてエッチングマスク膜、遮光膜等の中間膜をエッチングマスクとして、不要な部分の位相シフト膜をエッチング除去する。特に、ブライトパターン（位相シフト膜の残存面積の少ない）をもつ位相シフトマスクでは、多くの位相シフト膜が除去されるため、位相シフト膜が上述のような基板を変形させる応力を有している場合、基板形状の変化が強く起こる。この基板形状の変化が起こった場合、フォトマスクブランク上でレジストが形成された位置と位相シフトマスクが完成した段階での位相シフトパターンの位置は、基板表面に沿って基本座標を設けて見た場合には同じ位置であるが、基板そのものの変形を含めて表現できるように、空間に３次元の絶対座標を設けて見た場合、例えば、基板表面の中心点を原点とし、基板表面の最小二乗平面をＸ−Ｙ平面に平行に配置して観察した場合、そりの変化が起こると、基板表面上の点であるＡ点（ａ_x,ａ_y,ａ_z）（但しａ_x＝ａ_y＝０以外の点）は、Ｚ軸方向に変位するだけでなく、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向の座標も変位することになる。

現在工業化されようとしている５０ｎｍ以下のパターンルールをもつレジストパターンを形成するための光リソグラフィーに使用するフォトマスクの場合、通常使用する１５２ｍｍ角のフォトマスクでは、設計された位置、即ち、フォトレジストに電子線を照射する位置に対して、フォトマスクが完成した段階でのパターンの位置が、上記３次元座標でＺ軸方向に最大の変位を示す点で１００ｎｍずれれば、もはや信頼性があるマスクとは言えず、好ましくは５０ｎｍ以下とする必要がある。

従って、フォトマスクブランクの加工時変形に対する信頼性を得るためには、従来のように位相シフト膜を成膜した基板の表面形状が、基板形状調整により、成膜前の基板の表面形状と同等に戻ったかを確認することよりも、位相シフト膜成膜後、高エネルギー線を用いる基板形状の調整を行った後、位相シフト膜をエッチング除去して、除去前後で表面形状の変化が要求レベルを超えて起こらないことを確認することが効果的である。

本発明においては、フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体について、基板形状調整処理後のフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定し、更に、フォトマスクブランク又はその製造中間体から位相シフト膜を除去して、位相シフト膜が除去された処理基板の表面形状を測定し、各々の表面形状を比較することによって、基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価する。

本発明に用いられるフォトマスク用基板（フォトマスクブランク用基板）としては、四角形、特に正方形のものが用いられ、合成石英基板等の従来知られている露光光に対して透明な基板をいずれも使用することができるが、特開２００３−５０４５８号公報（特許文献１）で示されているような、フォトマスク使用時に、露光装置への固定等によってフォトマスク用基板の形状の変形が起こらない形状をもつものであることが好ましい。

上記位相シフト膜、典型的にはハーフトーン位相シフト膜は、既に多くの例が知られており、一般的には単層、多層、又は傾斜した組成をもつ材料層からなる。用いられる材料としては、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂのような遷移金属を含有してもよいケイ素に酸素や窒素のような軽元素を含有させたものが使用され（例えば、特許文献４：特開平７−１４０６３５号公報参照）、また一部層として、更にＣｒのような遷移金属や該遷移金属に酸素や窒素のような軽元素を含有する層が加えられたものが使用されることもある。

上記位相シフト膜としてハーフトーン位相シフト膜を適用する場合、膜は単層膜、多層膜又は傾斜した組成をもつ膜等を用いることができ、ハーフトーン位相シフト膜材料として遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料を用いる場合には、具体的には遷移金属とケイ素との合金、遷移金属と、ケイ素と、酸素、窒素及び炭素から選ばれる１種以上とを含有する遷移金属ケイ素化合物、好ましくは遷移金属と、ケイ素と、酸素及び／又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物が挙げられる。この遷移金属ケイ素化合物としてより具体的には、遷移金属ケイ素酸化物、遷移金属ケイ素窒化物、遷移金属ケイ素酸窒化物、遷移金属ケイ素酸化炭化物、遷移金属ケイ素窒化炭化物、遷移金属ケイ素酸窒化炭化物などを挙げることができる。また、遷移金属としては、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる１種以上が好適な材料であるが、特に、ドライエッチング加工性の点からモリブデンであることが好ましい。この遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料は、ケイ素が１０原子％以上９５原子％以下、酸素が０原子％以上６０原子％以下、窒素が０原子％以上５７原子％以下、炭素が０原子％以上２０原子％以下、遷移金属が０原子％以上３５原子％以下、特に１原子％以上２０原子％以下である範囲より選ばれる組成の材料を用いることが好ましい。上記の材料は、単層、多層といった膜構成や、膜厚と共に、要求される所定の透過率、位相シフト量を与えるように選択される。

上述のように、位相シフト膜は、膜全体として見た場合、かなり多くの上記軽元素が加えられるため、通常、膜が成膜された段階では圧縮応力をもつ膜となる。本発明において、膜自体が大きな圧縮応力をもっていれば、位相シフト膜を除去した際、応力が解放されることにより、除去前後で大きな基板形状変化が起こり、本発明の検査を行えば不合格になる可能性が非常に高いため、応力を解放させる処理を行う必要がある。この応力を解放させる方法としては、高エネルギー線を用いる方法（例えば、特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報）が最も有効であり、高エネルギー線としては赤外光、可視光、紫外光等、基本的にはどのようなものでもよいが、基板へのダメージを小さくするためには、照射部への照射時間が１秒以下といった短時間で必要なエネルギーを与えられる方法が好ましい。特に１５０〜８００ｎｍの波長の光を実効エネルギーとしてもつ高エネルギー線を短時間照射する方法は、フォトマスク用基板のエネルギー吸収が小さく、フォトマスク用基板側にダメージを与えにくいため、好ましい方法である。

特に好ましい方法としては上述の閃光ランプによるエネルギー照射を挙げることができる。閃光ランプとしてはキセノン閃光ランプがよく知られている。閃光ランプとして最もよく利用されるのは、キセノン閃光ランプであり、アルゴンや水素を封入したものもある。

閃光ランプを用いると、１回の極短時間（例えば０．０００１秒〜１秒）の発光で非常に高いエネルギー（例えば０．１〜１００Ｊ／ｃｍ²）を膜に与えることができ、膜質の改善に非常に効果的である。また、エキシマ光のようなパルスレーザーでも同様な効果は得られるが、閃光ランプは、広い光スペクトルをもつことから適用できる範囲が広く、エネルギー効率も高い。更に、閃光ランプによる光量は非常に大きいため、１回の発光によって基板全面にエネルギーを与えることができる。

実際に位相シフト膜の応力を変化させるための基板形状調整に用いる場合、閃光ランプ光をエネルギー密度０．５〜１００Ｊ／ｃｍ²で照射することが好ましい。また、閃光ランプ光の１回の発光時間は０．１〜１００ｍ秒であることが好ましく、照射回数は１回でもよく、また、数回に分けで照射してもよい。

上記基板形状調整を行った基板から、位相シフト膜の応力の検査を行うために上記位相シフト膜の除去を行う場合には、マスク加工の際に位相シフト膜をエッチング加工するときに使用するエッチング方法と類似の方法を適用することが好ましく、例えば遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料の場合、例えば、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチングを用いることが好ましい。

位相シフト膜除去前の表面形状の測定値と位相シフト膜除去後の表面形状の測定値を比較して位相シフト膜の応力、即ち、そり変化量を求める検査は、つぎのような方法によって行うことができる。

例えば、光学的に表面（透明基板の表面、成膜された膜の表面（フォトマスクブランク又はその製造中間体の表面）、又は位相シフト膜を除去した後に露出した処理基板の透明基板若しくは膜の表面）の形状をスキャンできる表面解析装置（表面形状測定装置）を用い、膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製品中間体の表面形状を測定したデータを得る。次に、位相シフト膜の除去を行った後、膜が除去された後の表面形状の測定データを得る。この２つの表面形状の差は、そり変化量として評価することができる。そり変化量は、それを合理的に定義できる方法であれば、どのような方法で行ってもよく、良品と判断するための基準値は、目的とするマスク精度に準じて設定すればよいが、例えば次のような方法で比較し、フォトマスクブランク又はその製品中間体の良否を判定することができる。

位相シフト膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面と、フォトマスクブランク又はその製造中間体から位相シフト膜の全てを除去した後の処理基板の最表面とについて、
（１）各々の最表面を表面形状測定装置で測定して、最表面のＸＹＺ三次元座標データを取得し、
（２）各々の最表面から得られた座標データより、各々の最表面の最小二乗平面を求め、
（３）フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で、
上記座標及び最小二乗平面を、
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置し、
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置し、かつ
（ｉｉｉ）上記２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、位相シフト膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置し、
（４）上記配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求め、
（５）該Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とする。

より具体的に説明すれば、まず、位相シフト膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面（この場合は、位相シフト膜の表面）の表面形状を、例えば光学系を用いた表面形状測定装置によって測定し、最表面のＸＹＺ三次元座標データ（表面マップ）を作成し、更にその最小二乗平面を求める。次に、位相シフト膜の全てを、基本的には加工時に用いる除去条件（剥離条件）で除去し、位相シフト膜を除去した後の処理基板の最表面（この場合は、位相シフト膜に隣接していた膜又は透明基板の表面）の表面形状を、同様に測定し、最表面のＸＹＺ三次元座標データ（表面マップ）を作成し、更にその最小二乗平面を求める。

次に、演算装置等の機器を適宜用いて、得られた座標及び最小二乗平面を、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で（最表面の座標とそれを与える最小二乗平面とを一体として）、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の全ての条件を満たすように仮想空間に配置する。
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置するように配置する。
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置するように配置する。
（ｉｉｉ）２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、位相シフト膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置する。

この操作を、図を参照して説明すると、図１（Ａ）に示されるように、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標群１０１及びその最小二乗平面１０２と、図１（Ｂ）に示されるように、処理基板の最表面の座標群２０１及びその最小二乗平面２０２を、図１（Ｃ）に示されるように、ＸＹＺ三次元仮想空間内に配置する。また、最小二乗平面１０２及び最小二乗平面２０２は、いずれも、ＸＹ平面上に配置され、両者は同一平面上に位置することになる。また、最小二乗平面１０２のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域１０２ａの中心と、最小二乗平面２０２の処理基板の最表面相当領域２０２ａの中心との双方は、ＸＹＺ座標の原点に位置するように配置される（即ち、最小二乗平面１０２及び最小二乗平面２０２は、Ｚ＝０のＸＹ平面に配置される）。更に、最表面相当領域１０２ａの４つの角と最表面相当領域２０２ａの４つの角が、位相シフト膜の除去前後で対応するように（同じ角が同じ角と対応するように）、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置する。

次に、図１（Ｃ）に示されるように、配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求める。この場合、Ｚ₁＞Ｚ₂のときは、差（Ｚ₁−Ｚ₂）は正（＋）、Ｚ₁＜Ｚ₂のときは、差（Ｚ₁−Ｚ₂）は負（−）となる。

そして、Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とする。

１５２ｍｍ（６インチ）正方形であるフォトマスクブランク又はその製造中間体の場合、このようにして得たそり変化量が５０ｎｍ以下であれば、最小線幅が２５ｎｍ程度のパターンを形成するためのダブルパターニング露光に使用できる裕度をもった加工精度を得ることができる。

また、それ以外の大きさのフォトマスクブランク又はその製造中間体であっても、そり変化量の許容量は、フォトマスクブランク又はその製造中間体の大きさに比例し、そり変化量の値が（５０（ｎｍ）／Ｌ／１５２（ｍｍ））以下（但し、Ｌは透明基板の長辺の長さ（ｍｍ）を表わす）であれば、高い加工精度を得ることができる。

より簡易的には、座標データを、フォトマスクブランクの最表面と処理基板の最表面との双方において、表面の最小二乗表面を簡易的に算出でき、各最表面の中心を中心とする半径Ｒ（ｍｍ）の円上の点３点以上の座標を対象とし、該３点以上の座標と上記中心点より最小二乗平面を求めた後、上記と同様にしてそり変化量を評価することができる。この場合、最小線幅が２５ｎｍ程度のパターンを形成するためのダブルパターニング露光に使用するためのフォトマスクを作製するためのフォトマスクブランクの合格基準としては、上記そり変化量を示す値を、

以下とすることで、上記と同様、フォトマスクのもつ位置精度の高い信頼性の確保が可能となる。

上記検査方法は、製品のロット検査や、フォトマスクブランクの製造工程における製造条件の最適化にも好適である。

例えば、フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を成膜し、所定の一条件で基板形状調整処理を行ったフォトマスクブランクを所定の複数枚製造し、この複数枚のフォトマスクブランクからサンプリングしたフォトマスクブランクについて、本発明の検査方法によって、フォトマスクブランク又はその製造中間体の基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、得られたそりの変化量に基づき、複数枚のフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定するような製品のロット検査に好適である。

また、フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を有する基板の位相シフト膜に対し、それぞれ異なる照射エネルギー量の高エネルギー線を照射して得た２以上のフォトマスクブランク又はその製造中間体を準備し、本発明の検査方法によって、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体の基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体から得られたそりの変化量を比較して、そりの変化量が少ない高エネルギー線の照射エネルギー量を決定すること、更には、フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、上記方法で決定された照射エネルギー量で、位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を実施してフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体を製造することも好適である。

上述のような高エネルギー線の照射を用いて、位相シフト膜の応力が非常に小さい、即ち位相シフト膜除去後のそり変化量が非常に小さい基板を得るためには、最適照射量で高エネルギー線を照射することが好ましい。好ましい照射量周辺の閉区間では、照射エネルギー量とそり変化量との関係は直線（一次）で近似できる。

従って、特定の製造条件を用いて成膜した位相シフト膜の応力を０とするために必要な高エネルギー線の照射量は、少なくとも２点のエネルギー量による高エネルギー線照射を行った位相シフト膜をもつ基板から位相シフト膜を除去し、それぞれのそり変化量と照射エネルギー量を一次近似することによって推定することができる。また、この高エネルギー線の最適照射量の推定方法を用いることにより、容易に真の応力を０に近づけた位相シフト膜を有するフォトマスクブランク又はフォトマスクブランク製造中間体を得ることができる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
（ハーフトーン位相シフト膜を有するフォトマスクブランクの製造）
４枚の１５２ｍｍ角の合成石英製フォトマスク用基板を準備し、その上に、ターゲットにＭｏＳｉとＳｉを用い、スパッタガスにアルゴンガスと窒素ガスと酸素ガスを用いたスパッタ法にて、膜厚７６ｎｍのＭｏＳｉＯＮ膜（Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝１：４：１：４（原子比））を成膜した。

（形状調整）
上記ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜した４枚のフォトマスクブランクに対し、照射幅が０．１〜１０ｍ秒のキセノン閃光ランプを用いて、４点の異なるエネルギー量をそれぞれのフォトマスクブランクに照射した。なお、以下において、エネルギーは規格化値を用いて示すが、それぞれの値は、３１７５Ｖ印加したときのエネルギーを１とした場合の値である。

（基板形状調整後の表面形状比較）
ハーフトーン位相シフト膜成膜前の基板と、形状調整のための高エネルギー付与を行ったフォトマスクブランクとの表面形状は、そり変化量（ΔＴＩＲ）で比較した。このそり変化量（ΔＴＩＲ）は、次のように求めた。

ハーフトーン位相シフト膜成膜後に閃光ランプ照射を行ったそれぞれのフォトマスクブランクの表面形状を、光学的表面形状測定装置（Ｔｒｏｐｅｌ社製ＵｌｔｒａＦｌａｔ）を用いて測定し表面形状のデータ（座標）を得た。次に、予め測定しておいたそれぞれのハーフトーン位相シフト膜を成膜する前の基板の表面形状のデータと、上述した（１）〜（５）の方法で評価し、そり変化量（ΔＴＩＲ）を求めた。なお、ΔＴＩＲがプラス側を引っ張り応力側の変形とした。照射量とそれぞれのフォトマスクブランクに用いたフォトマスク用基板の位相シフト膜成膜前の表面形状に対する照射後のフォトマスクブランクの表面形状がもつそり変化量（ΔＴＩＲ）を図２に示す。

（位相シフト膜の除去）
上記異なるエネルギー量で閃光ランプを照射して形状調整を行った位相シフト膜を有するフォトマスクブランクから、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチングにより、下記のドライエッチング条件で位相シフト膜を除去した。
ＲＦ１（ＲＩＥ）：ＣＷ５４Ｖ
ＲＦ２（ＩＣＰ）：ＣＷ３２５Ｗ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：５ｍＴｏｒｒ
ＳＦ₆：１８ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ：４５ｓｃｃｍ

（位相シフト膜除去後の表面形状比較）
光学的表面形状測定装置（Ｔｒｏｐｅｌ社製ＵｌｔｒａＦｌａｔ）を用いて、上記のドライエッチングで位相シフト膜を除去して得た処理基板の表面を測定し表面形状のデータを得た。この表面形状と、上記したハーフトーン位相シフト膜成膜後に閃光ランプ照射を行ったそれぞれのフォトマスクブランクの表面形状とを、上記と同様の方法で比較し、そり変化量（ΔＴＩＲ）を求めた。このそり変化量を図２に示す。

図２に示されるとおり、高エネルギー線照射を行って位相シフト膜成膜前の基板形状に完全に戻る点は、図中のプロットの外挿より、照射エネルギー約１．１０８での照射であることが推定される。しかし、基板形状調整後の位相シフト膜の除去により生じるΔＴＩＲの値からは、上記照射エネルギーでエネルギー照射した位相シフト膜を除去すると、位相シフト膜の除去前後で表面形状が変化してしまうことがわかる。

また、図中のプロットからは、位相シフト膜を除去した際のΔＴＩＲが、照射エネルギー線の照射量との間で１次の近似が可能であることが示され、およそ１．０１７のエネルギーを照射した場合には、閃光ランプを照射した膜の応力が０となることが推定される。

１０１フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標群
１０２フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の最小二乗平面
２０１処理基板の最表面の座標群
２０２処理基板の最表面の最小二乗平面
１０２ａ，２０２ａ最表面相当領域

Claims

フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体について、
基板形状調整処理後のフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定し、更に、上記フォトマスクブランク又はその製造中間体から位相シフト膜の全てを除去して、位相シフト膜が除去された処理基板の表面形状を測定し、
上記各々の表面形状を比較することによって、上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
上記高エネルギー線が閃光ランプ光であることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を成膜し、所定の一条件で基板形状調整処理を行ったフォトマスクブランクを所定の複数枚製造し、
該複数枚のフォトマスクブランクからサンプリングしたフォトマスクブランクについて、請求項１又は２記載の検査方法によって、フォトマスクブランク又はその製造中間体の上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、得られたそりの変化量に基づき、上記複数枚のフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を行って得たフォトマスクブランク又はその製造中間体として、所定の一条件で成膜された位相シフト膜を有する基板の該位相シフト膜に対し、それぞれ異なる照射エネルギー量の高エネルギー線を照射して得た２以上のフォトマスクブランク又はその製造中間体を準備し、
請求項１又は２記載の検査方法によって、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体の上記基板形状調整処理した位相シフト膜の応力による位相シフト膜除去前後のそりの変化を評価し、それぞれのフォトマスクブランク又はその製造中間体から得られたそりの変化量を比較して、上記そりの変化量が少ない上記高エネルギー線の照射エネルギー量を決定することを特徴とする基板形状調整のための高エネルギー線の照射エネルギー量の決定方法。
フォトマスク用基板に位相シフト膜を成膜し、更に、該位相シフト膜に高エネルギー線を照射する基板形状調整処理を実施する工程を含むフォトマスクブランクの製造方法であって、
上記基板形状調整処理を、請求項４記載の方法により決定された照射エネルギー量で実施することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。