DE102009036618B4

DE102009036618B4 - Herstellungsverfahren für ein Maskenrohlingsubstrat, für einen Maskenrohling, für eine Photomaske und für ein Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102009036618B4
Application number: DE102009036618.0A
Authority: DE
Inventors: Masaru Tanabe
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2029-08-08
Also published as: TWI461840B; TW201007349A; KR20110074835A; TW201341946A; US8440373B2; US20120015286A1; JP5222660B2; KR101240279B1; KR20100019373A; US8048593B2; JP2010039352A; US20100035028A1; TWI402615B; DE102009036618A1

Abstract

Herstellungsverfahren für ein Maskenrohlingssubstrat, das die folgenden Schritte aufweist:
Polieren einer Hauptfläche eines Substrat auf einer Seite, wo eine Dünnschicht auszubilden ist, so daß diese in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt, eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger aufweist;
Messen einer Oberflächenform der Hauptfläche des Substrats in einer quadratischen Fläche der Hauptfläche von 132 mm Seitenlänge,
Durchführen einer Anpassung zwischen der gemessenen Oberflächenform des Substrats und einer virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats, und
Auswahl des Substrats als Maskenrohlingssubstrat, wenn eine Differenz dazwischen 40 nm oder weniger beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Maskenrohlingssubstrat, einen Maskenrohling, eine Photomaske und ein Halbleiterbauelement.
DE 10 2004 035 560 A1 beschreibt ein Substrat für einen Photomaskenrohling mit einer guten Oberflächenebenheit zur Zeit der Waferbelichtung.
In einem Photolithographieverfahren von Halbleiterfertigungsprozessen wird eine Photomaske verwendet. Nach der Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen besteht ein wachsender Miniaturisierungsbedarf bei diesem Photolithographieverfahren. Besonders eine Vergrößerung der numerischen Apertur (NA) einer Belichtungsvorrichtung mit Verwendung von ArF-Belichtungslicht (193 nm) erfolgte zur Anpassung an die Miniaturisierung, und nach Einführung der Immersionsbelichtungstechnik erfolgt eine weitere Vergrößerung der NA. Zur Anpassung an den Miniaturisierungsbedarf und die oben beschriebene NA-Vergrößerung ist es erforderlich, die Ebenheit einer Photomaske zu verbessern. Das heißt, angesichts der Tatsache, daß der zulässige Betrag der Lageverschiebung einer Übertragungsstruktur oder eines Übertragungsmusters aufgrund der Ebenheit nach der Verkleinerung der Strukturlinienbreite reduziert worden ist und daß die Fokusbreite im Photolithographieverfahren nach der NA-Vergrößerung verringert worden ist, wird die Ebenheit der Hauptflächen eines Maskensubstrats, besonders der Hauptfläche auf der Seite, wo eine Struktur oder ein Muster ausgebildet werden soll (nachstehend wird die Hauptfläche auf dieser Seite einfach als ”Hauptfläche” oder ”Substrathauptfläche” bezeichnet) immer wichtiger.
Wenn andererseits die Photomaske durch eine Vakuumspannvorrichtung auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung aufgespannt wird, kann es geschehen, daß die Photomaske aufgrund der Affinität zu dem Maskentisch oder der Vakuumspannvorrichtung beim Aufspannen weitgehend verformt wird. Das heißt, da die Produkthandhabung hinsichtlich der Ebenheit der Photomaske vor dem Aufspannen durchgeführt wird, kann es geschehen, daß auch dann, wenn die Form ihrer Hauptfläche vor dem Aufspannen hohe Ebenheit aufweist, die Photomaske beim Aufspannen auf den Maskentisch der Belichtungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Affinität zum Maskentisch oder der Vakuumspannvorrichtung verformt wird und sich ihre Ebenheit wesentlich verschlechtert. Diese Tendenz ist besonders im Fall eines Substrats auffallend, das aufgrund niedriger Symmetrie seiner Hauptflächenform zur Verformung neigt. Daher wird es notwendig, die Ebenheit der Photomaske bei ihrem Aufspannen durch die Vakuumspannvorrichtung zu berücksichtigen. Es ist ein Verfahren zur Auswahl eines Maskensubstrats vorgeschlagen worden, das nach dem Aufspannen auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung eine hervorragende Ebenheit aufweist (siehe JP 2003-50 458 A (Patentdokument 1)).
Gemäß dem herkömmlichen Verfahren ist es jedoch für jedes Maskensubstrat (Maskenrohlingssubstrat) notwendig, Informationen, welche die Oberflächengestalt einer Hauptfläche erkennen lassen, und Informationen zu erhalten, welche die Ebenheit einer Hauptfläche vor und nach dem Aufspannen auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung erkennen lassen, oder auf der Basis der Ebenheit einer Hauptfläche und der Konstruktion einer Maskenspannvorrichtung durch Simulation Informationen zu erhalten, welche die Ebenheit der Hauptfläche beim Einsetzen des Maskensubstrats in eine Belichtungsvorrichtung erkennen lassen. Daher erfordert herkömmlicherweise die Auswahl eines Maskensubstrats von hervorragender Ebenheit nach dem Aufspannen auf den Maskentisch der Belichtungsvorrichtung viel Zeit und Arbeit. Ferner unterscheidet sich die Konstruktion zum Aufspannen eines Maskensubstrats auf einen Maskentisch in Abhängigkeit von einer Belichtungsvorrichtung, und folglich muß für jede Belichtungsvorrichtung ein Maskensubstrat ausgewählt werden.
Herkömmlicherweise wird von einer Technik Gebrauch gemacht, die darauf abzielt, Substrathauptflächen in einem Substratpolierverfahren so nachzubearbeiten, daß sie eine höhere Ebenheit aufweisen, unter polierten Substraten auf hohe Ebenheit polierte Substrate auszuwählen und durch Simulation diejenigen Substrate zu erfassen, die zu einer einzusetzenden Belichtungsvorrichtung passen. Wenn jedoch die Substrate durch Anwendung einer doppelseitigen Polieranlage, die an gleichzeitiges Polieren mehrerer Substrate angepaßt ist, auf hohe Ebenheit poliert werden, ergibt sich unter den gleichzeitig polierten Substraten eine kleine Anzahl von Substraten, die eine vorgegebene Ebenheit erreichen, und daher ist die Ausbeute der Substratherstellung niedrig, wodurch ein Problem entstanden ist. Ferner ist, wie oben beschrieben, das auf hohe Ebenheit polierte Substrat nicht unbedingt für die einzusetzende Belichtungsvorrichtung geeignet, und folglich wird die Ausbeute der Substratherstellung wesentlich verringert, wodurch ein Problem entstanden ist.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf diese Umstände entwickelt worden und hat die Aufgabe, ein Maskenrohlingssubstrat, einen Maskenrohling und eine Photomaske herzustellen, die keine Simulation für die Ebenheit eines Maskensubstrats nach dem Aufspannen auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung erfordern und die eine gewünschte Ebenheit nach dem Aufspannen ungeachtet der Aufspannkonstruktion einer Belichtungsvorrichtung realisieren kann.
Ein Maskenrohlingssubstrat für eine Photomaske wird bereitgestellt, die auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung aufgespannt werden soll, wobei eine Hauptfläche auf einer Seite des Maskenrohlingssubstrats, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden ist, eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt, aufweist und konvexe Form hat, die in ihrem Mittelabschnitt relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig ist, und wobei eine Anpassungsdifferenz einer virtuellen Vergleichshauptfläche von sphärischer Form in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge eines virtuellen Vergleichssubstrats zu der Hauptfläche 40 nm oder weniger beträgt.
Bei dem Maskenrohlingssubstrat hat die virtuelle Vergleichshauptfläche vorzugsweise eine Ebenheit von 0,2 μm oder weniger in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge.
Ein Maskenrohling weist das oben erwähnte Maskenrohlingssubstrat und eine auf der Hauptfläche des Maskenrohlingssubstrats ausgebildete Lichtabschirmungsschicht auf.
Bei dem Maskenrohling besteht die Lichtabschirmungsschicht vorzugsweise aus einem Material, das hauptsächlich aus Chrom zusammengesetzt ist, oder aus einem Material, das hauptsächlich aus Molybdänsilicid zusammengesetzt ist.
Eine Photomaske weist eine durch die Lichtabschirmungsschicht des oben erwähnten Maskenrohlings gebildete Übertragungsstruktur auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für ein Maskenrohlingssubstrat bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
Polieren einer Hauptfläche eines Substrats auf einer Seite, wo eine Dünnschicht auszubilden ist, auf eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt;
Messen einer Oberflächenform der Hauptfläche des Substrats in einer quadratischen Fläche davon mit 132 mm Seitenlänge,
Durchführen einer Anpassung zwischen der gemessenen Hauptfläche des Substrats und einer virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats, und
Auswahl des Substrats als ein Maskenrohlingssubstrat, wenn eine dazwischen bestehende Differenz 40 nm oder weniger beträgt.
Ein Maskenrohlingfertigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Schritt zur Ausbildung einer Lichtabschirmungsschicht auf einer Hauptfläche auf einer Seite eines nach dem oben erwähnten Verfahren erhaltenen Maskenrohlingssubstrats, wo eine Dünnschicht auszubilden ist.
Ein Photomaskenherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Schritt zur Ausbildung einer Übertragungsstruktur in einer Lichtabschirmungsschicht eines nach dem oben erwähnten Verfahren erhaltenen Maskenrohlings.
Für ein Maskenrohlingssubstrat wird im voraus eine Auswahl eines virtuellen Vergleichssubstrats getroffen, bei dem die Form einer virtuellen Vergleichshauptfläche eine in ihrem Mittelabschnitt relativ hohe und an ihrem Randabschnitt relativ niedrige konvexe Form und eine in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge sphärische Form ist, d. h. des Substrats mit der idealen Hauptflächenform. Dann wird in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge, die einen Mittelabschnitt einschließt, eine Anpassung einer Hauptfläche eines tatsächlich hergestellten Substrats auf der Seite, wo eine Dünnschicht auszubilden ist, an die virtuelle Vergleichshauptfläche durchgeführt. Wenn die Differenz dazwischen 40 nm oder weniger beträgt und die Ebenheit der Hauptfläche des tatsächlich hergestellten Substrats in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die den Mittelabschnitt einschließt, 0,3 μm oder weniger beträgt, wird das tatsächlich hergestellte Substrat als gutes Maskenrohlingssubstrat beurteilt. Daher ist es nicht notwendig, die Ebenheit eines Maskensubstrats nach seinem Aufspannen auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung zu simulieren.
Die bei der Fertigung des Maskenrohlingssubstrats erforderliche Poliergenauigkeit wird im Vergleich zu derjenigen gelockert, die bei der Fertigung eines Substrats mit sehr hoher Ebenheit erforderlich ist, und ferner kann sogar ein Substrat, das ursprünglich die sehr hohe Ebenheit nicht erreichen konnte, als gutes Produkt versandt werden, das zur Fertigung einer Photomaske führen kann, die daran angepaßt ist, in einer vorgegebenen Belichtungsvorrichtung eine ausreichende Übertragungsleistung aufzuweisen. Folglich kann die Ausbeute wesentlich verbessert werden. Um gefertigte Substrate einzeln nacheinander zu simulieren, ist viel Zeit erforderlich, aber im Fall der vorliegenden Erfindung braucht nur eine Anpassung von gefertigten Substraten an die virtuelle Vergleichshauptfläche des vorher festgelegten virtuellen Vergleichssubstrats ausgeführt zu werden, und daher kann die zur Beurteilung der Substrate erforderliche Zeit wesentlich verkürzt werden. Ferner kann durch Einstellung der virtuellen Vergleichshauptfläche des virtuellen Vergleichssubstrats, das für Belichtungsvorrichtungen mit verschiedenartigen Spannvorrichtungen gemeinsam genutzt wird, ein Maskenrohlingssubstrat bereitgestellt werden, das zur Fertigung einer Photomaske führen kann, die daran angepaßt ist, ungeachtet der Spannkonstruktion einer Belichtungsvorrichtung eine vorgegebene Übertragungsleistung aufzuweisen.
Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Dabei zeigen:
1 eine Draufsicht, gesehen in Richtung einer Substrathauptfläche, beim Auflegen einer Photomaske auf Aufspanntische einer Belichtungsvorrichtung;
2A ein Schema, das die Form der Photomaske vor ihrem Aufspannen auf die Aufspanntische darstellt und eine Seitenansicht in einer in 1 angedeuteten Richtung A ist;
2B ein Schema, das die Form der Photomaske vor ihrem Aufspannen auf die Aufspanntische darstellt und eine Seitenansicht in einer in 1 angedeuteten Richtung B ist;
3A ein Schema, das die Form der Photomaske nach ihrem Aufspannen auf die Aufspanntische darstellt und eine Seitenansicht in einer in 1 angedeuteten Richtung A ist;
3B ein Schema, das die Form der Photomaske nach ihrem Aufspannen auf die Aufspanntische darstellt und eine Seitenansicht in einer in 1 angedeuteten Richtung B ist;
4A ein Konturdiagramm, das die Form einer Hauptfläche eines Substrats zeigt, auf das die Erfindung angewandt wird, wobei die Form der Hauptfläche des Substrats vor dem Aufspannen auf Aufspanntische einer Belichtungsvorrichtung dargestellt ist;
4B ein Konturdiagramm, das die Form einer Hauptfläche eines Substrats zeigt, auf das die Erfindung angewandt wird, wobei die Form der Hauptfläche des Substrats nach dem Aufspannen auf die Aufspanntische der Belichtungsvorrichtung dargestellt ist;
5A eine Draufsicht, gesehen in Richtung einer Hauptfläche, eines Maskenrohlingssubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B eine Schnittansicht entlang der Linie Y1-Y1 in 5A;
5C eine Schnittansicht entlang der Linie XY1-XY1 in 5A;
6 ein Schema, das einen vergrößerten Teilschnitt des in 5B dargestellten Maskenrohlingssubstrats zeigt;
7 ein Diagramm, das ein Strukturschema einer Sputtervorrichtung zur Verwendung bei der Fertigung eines Maskenrohlings gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ein Konturdiagramm, das die Form einer Hauptfläche eines in Beispiel 2 gefertigten Glassubstrats darstellt;
9 ein Diagramm, das die Formen der Hauptfläche in Schnitten entlang der Linie XYR1-XYR1 und der Linie XYR2-XYR2 des in 8 gezeigten Glassubstrats darstellt;
10 ein Konturdiagramm, das die Form einer virtuellen Vergleichshauptfläche darstellt;
11 ein Diagramm beim Anpassen der in 10 dargestellten virtuellen Vergleichshauptfläche an das in 8 dargestellte Glassubstrat;
12 ein Diagramm, das Anpassungsdifferenzen beim Durchführen der Anpassung in 11 darstellt;
13A eine schematische vordere Schnittansicht zur Erläuterung eines Bearbeitungszustands durch ein MRF-Bearbeitungsverfahren in Beispiel 7; und
13B eine schematische seitliche Schnittansicht zur Erläuterung des Bearbeitungszustands durch das MRF-Bearbeitungsverfahren in Beispiel 7.
Hinsichtlich eines Maskenrohlingssubstrats wird, statt der Fertigung eines Substrats mit einer Hauptfläche Bedeutung beizumessen, das eine sehr hohe Ebenheit aufweist, wenn es nicht auf einen Maskentisch aufgespannt ist, Gewicht darauf gelegt, zu bewirken, daß eine Hauptfläche eines Substrats, wo eine Übertragungsstruktur auszubilden ist, bei seinem Aufspannen auf einen Maskentisch eben genug ist, um bei der Übertragung der Übertragungsstruktur durch eine Belichtungsvorrichtung eine ausreichende Übertragungsleistung aufzuweisen.
Als Ergebnis der Analyse einer Formänderung eines Substrats beim Aufspannen einer Photomaske auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung ist folgendes festgestellt worden. Normalerweise werden beim Aufspannen einer Photomaske auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung Teile einer Hauptfläche an zwei gegenüberliegenden Stirnflächenseiten der Photomaske als Spannflächen benutzt.
Im allgemeinen weist ein Substrat mit einer Hauptfläche, die durch eine Polieranlage poliert wird, nach Art des Polierens gewöhnlich eine Querschnittsform auf, bei der grundsätzlich die Mitte hoch und die Stirnflächenseiten niedrig sind, und daher hat eine Photomaske, die aus dem Substrat mit einer derartigen Hauptflächenform gefertigt wird, auch die gleiche Hauptflächenform und wird auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung aufgespannt. 1 zeigt eine Draufsicht beim Auflegen einer Photomaske mit einer derartigen Form auf Aufspanntische einer Belichtungsvorrichtung (Teile eines Maskentischs, mit denen eine Photomaskenoberfläche zum Aufspannen in direkten Kontakt gebracht wird). 2A zeigt eine Seitenansicht, gesehen in einer 1 angedeuteten Richtung A (Richtung der kurzen Seite des Aufspanntischs), die einen Zustand vor dem Aufspannen der Photomaske auf die Aufspanntische darstellt. 2B zeigt eine Seitenansicht, gesehen in einer in 1 angedeuteten Richtung B (Richtung der langen Seite des Aufspanntischs), die gleichfalls den Zustand vor dem Aufspannen der Photomaske auf die Aufspanntische darstellt. Wie aus 2A erkennbar, sind beide Stirnflächenseiten der Photomaske aufgrund der Oberflächenform der Photomaske an den kurzen Seiten des Aufspanntischs nach oben gewölbt. Wie aus 2B erkennbar, sind beide Stirnflächenseiten der Photomaske aufgrund der Oberflächenform der Photomaske an den langen Seiten des Aufspanntischs nach oben gewölbt.
Wenn die Photomaske in einem solchen aufgelegten Zustand auf die Aufspanntische aufgespannt wird, wie in den 3A und 3B dargestellt, dann werden die vier nach oben gewölbten Stirnflächenseiten der Photomaske durch Saugwirkung angezogen, und folglich greift an dem Substrat von den vier Stirnflächenrichtungen eine Kraft an, welche die Funktion hat, die Photomaske nach oben in quadratische Komponenten zu verformen. Das heißt, an dem Substrat greift gewöhnlich eine Kraft an, die so angepaßt ist, daß sie eine Hauptfläche eines Substrats zu einer quadratischen Fläche (sphärische Form) deformiert, so daß diese von den Spannflächen an den vier Stirnflächenseiten zur Mitte hin nach oben konvex ist.
Die 4A und 4B sind Diagramme, welche die Formen eines erfindungsgemäßen Substrats vor und nach dem Aufspannen (vor und nach dem Ansaugen) des Substrats auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung darstellen, wobei 4A ein Diagramm ist, das die Form des Substrats vor dem Ansaugen darstellt, und 4B ein Diagramm ist, das die Form des Substrats nach dem Ansaugen darstellt. Wie aus 4A erkennbar, sind vier Ecken einer Hauptfläche des Substrats ein wenig höher als Spannflächen der Hauptfläche, und die Höhe der Hauptfläche steigt zu ihrer Mitte hin allmählich an. Das heißt, im allgemeinen sind bei dem Substrat vor dem Ansaugen kreisförmige Höhenlinien dargestellt. Wie aus 4B erkennbar, sind bei dem Substrat nach dem Ansaugen im allgemeinen rechteckige Höhenlinien dargestellt, wobei die Anzahl der Höhenlinien in einem Quadrat von 132 mm Seitenlänge klein ist und ihre Abstände groß sind. Das heißt, die Form der Substrathauptfläche nach dem Aufspannen weist im Vergleich zur Form vor dem Aufspannen eine wesentlich verbesserte Ebenheit auf.
Unter Berücksichtigung dieser Tendenz wird ein ideales Substrat (virtuelles Vergleichssubstrat) für ein erfindungsgemäßes Maskenrohlingssubstrat so angenommen, daß die Form seiner Hauptfläche (der virtuellen Vergleichshauptfläche) eine konvexe Form ist, die in ihrem Mittelabschnitt relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig ist und in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge des virtuellen Vergleichssubstrats eine sphärische Form mit einer Höhendifferenz von 0,3 μm oder weniger ist. Als Ergebnis der Simulation der Form der virtuellen Vergleichshauptfläche nach dem Aufspannen einer Photomaske unter Verwendung dieses virtuellen Vergleichssubstrats in einer Belichtungsvorrichtung beträgt die Ebenheit der virtuellen Vergleichshauptfläche 0,08 μm oder weniger. Es wird eine Anpassung einer Hauptfläche eines durch Ausführen des vorgegebenen Polierens tatsächlich gefertigten Substrats auf der Seite, wo eine Dünnschicht auszubilden ist, bezüglich der gekrümmten Vergleichsflächenform des virtuellen Vergleichssubstrats in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge durchgeführt, die einen Mittelabschnitt einschließt. Wenn die dazwischen bestehende Differenz 40 nm oder weniger ist und die Ebenheit der Hauptfläche des tatsächlich gefertigten Substrats in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die den Mittelabschnitt einschließt, 0,3 μm oder weniger beträgt, dann wird das tatsächlich gefertigte Substrat als gutes Maskenrohlingssubstrat beurteilt. Das so erhaltene Maskenrohlingssubstrat kann die Ebenheitsanforderung für eine Photomaske der DRAM 32 nm-Generation mit halbem Rasterabstand (hp) in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge erfüllen, die eine Fläche ist, wo eine Übertragungsstruktur ausgebildet wird.
Beim Anpassen der virtuellen Vergleichshauptfläche an die quadratische Fläche von 132 mm Seitenlänge in der Hauptfläche des tatsächlich gefertigten Substrats (des aktuellen Substrats) nach dem Polieren ist es vorzuziehen, die Anpassung in einer Höhenbeziehung durchzuführen, bei der die virtuelle Vergleichshauptfläche zumindest höher ist als die Hauptfläche des aktuellen Substrats am Rand der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge. Stärker bevorzugt wird eine Durchführung der Anpassung in einer Höhenbeziehung, bei der die virtuelle Vergleichshauptfläche in der Höhe so weit wie möglich mit der Hauptfläche des aktuellen Substrats am Rand der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge übereinstimmt.
Die hierin erwähnte sphärische Form der virtuellen Vergleichshauptfläche ist nicht auf eine Teilform einer vollständigen Kugelfläche beschränkt. In Abhängigkeit von einer Tendenz der Querschnittsform eines aktuellen Substrats nach dem Polieren, die auf Eigenschaften einer bei einem Polierverfahren eingesetzten Polieranlage und auf eine Saugkraft einer Spannvorrichtung an einem Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung zurückzuführen ist, in der das aktuelle Substrat verwendet wird, gibt es einen Fall mit zunehmender Tendenz, daß eine starke Verformungskraft an einem bestimmten Paar von Stirnflächenseiten des Substrats stärker angreift als an dem anderen Paar von Stirnflächenseiten, das senkrecht zu dem bestimmten Paar von Stirnflächenseiten ist. In einem derartigen Fall kann die Form der virtuellen Vergleichshauptfläche eine elliptische sphärische Form sein.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung wird die bei der Fertigung des Maskenrohlingssubstrats erforderliche Poliergenauigkeit im Vergleich zu der Poliergenauigkeit gelockert, die bei der Fertigung eines Substrats mit sehr hoher Ebenheit erforderlich ist, und ferner kann sogar ein Substrat, das ursprünglich die sehr hohe Ebenheitsanforderung nicht erfüllen konnte, als ein gutes Produkt versandt werden, das zur Fertigung einer Photomaske führen kann, die daran angepaßt ist, in einer gegebenen Belichtungsvorrichtung eine ausreichende Übertragungsleistung aufzuweisen. Daher kann die Ausbeute wesentlich verbessert werden. Um gefertigte Substrate einzeln nacheinander zu simulieren, ist viel Zeit erforderlich, aber im Fall der vorliegenden Erfindung braucht nur die Anpassung von gefertigten Substraten an die im voraus festgelegte virtuelle Vergleichshauptfläche des virtuellen Vergleichssubstrats durchgeführt zu werden, und daher kann die zur Beurteilung der Substrate erforderliche Zeit wesentlich verkürzt werden. Ferner ist es durch Auswahl einer idealen virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats für jede Art von Spannvorrichtung einer Belichtungsvorrichtung und anschließendes Einstellen einer gemeinsam anwendbaren virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats auf diese gekrümmten Vergleichsflächen möglich, ein Maskenrohlingssubstrat bereitzustellen, das zur Fertigung einer Photomaske führen kann, die daran angepaßt ist, ungeachtet der Spannkonstruktion einer Belichtungsvorrichtung eine vorgegebene Übertragungsleistung aufzuweisen.
Der Grund dafür, daß nur das gefertigte Substrat mit einer Ebenheit seiner Hauptfläche von 0,3 μm oder weniger in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge, die den Mittelabschnitt einschließt, als gutes Produkt zugelassen wird, besteht darin, daß im Fall einer Photomaske mit einer Ebenheit von mehr als 0,3 μm der Verformungsbetrag beim Aufspannen auf eine Belichtungsvorrichtung so groß ist, daß die Lageverschiebung in einer Ebenenrichtung einer auf der Photomaske ausgebildeten Übertragungsstruktur groß wird.
Die Abmessungen einer Fläche einer Photomaske, auf der eine Übertragungsstruktur ausgebildet wird, liegen innerhalb 132 mm × 104 mm. Da jedoch die Verformung eines Substrats durch Aufspannen der Photomaske durch eine Belichtungsvorrichtung verursacht wird, muß außerdem eine Fläche außerhalb der Fläche berücksichtigt werden, wo die Übertragungsstruktur auszubilden ist. Wenn die Ebenheit der äußeren Fläche schlecht ist, besteht die Möglichkeit eines großen Verformungsbetrags des Substrats nach dem Aufspannen. Wenn der Verformungsbetrag des Substrats groß ist, ist der Verschiebungsbetrag der auf einer Hauptfläche des Substrats ausgebildeten Übertragungsstruktur groß, so daß die Lagegenauigkeit der Struktur vermindert wird. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird die Ebenheitsmeßfläche in dem aktuellen Substrat auf eine quadratische Fläche von 142 mm Seitenlänge festgesetzt.
Das gefertigte Substrat wird als gutes Produkt beurteilt, wenn bei der Durchführung der Anpassung der Hauptfläche des gefertigten Substrats an die gekrümmte Vergleichsflächenform des virtuellen Vergleichssubstrats in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge, die den Mittelabschnitt einschließt, die Differenz 40 nm oder weniger beträgt. Diese Differenz bei der Durchführung der Anpassung ist so beschaffen, daß bei der Anpassung der Hauptfläche des gefertigten Substrats an die gekrümmte Vergleichsfläche eine maximale Differenz von 40 nm zulässig ist, wenn die Hauptfläche des gefertigten Substrats oberhalb der gekrümmten Vergleichsfläche angeordnet ist, und daß eine maximale Differenz von 40 nm zulässig ist, wenn die Hauptfläche des gefertigten Substrats unterhalb der gekrümmten Vergleichsfläche angeordnet ist.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die 5A bis 5C sind Diagramme zur Erläuterung eines Maskenrohlingssubstrats 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 5A eine Draufsicht ist, 5B eine Schnittansicht entlang der Linie Y1-Y1 in 5A und 5C eine Schnittansicht entlang der Linie XY1-XY1 in 5A ist. Die in 5B dargestellte Form ist im wesentlichen die gleiche wie die Form in einer Schnittansicht entlang der Linie X1-X1 in 5A, und die in 5C dargestellte Form ist im wesentlichen die gleiche wie die Form in einer Schnittansicht entlang der Linie XY2-XY2 in 5A.
Bei dem in 5A dargestellten Maskenrohlingssubstrat 1 hat eine Hauptfläche 2 auf der Seite, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden ist, eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt, und hat eine konvexe Form, die in ihrem Mittelabschnitt relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig ist. In 5A wird vorausgesetzt, daß die Länge einer Seite des Maskenrohlingssubstrats 1 gleich Ls (A = 152 mm) ist, die Länge einer Seite einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge gleich Lb (B = 142 mm) ist, und die Länge einer Seite einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge gleich Lp (C = 132 mm) ist. Die Ebenheit in der quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge repräsentiert eine Differenz H zwischen dem höchsten Teil und dem niedrigsten Teil des Maskenrohlingssubstrats 1 in dieser Fläche, wie in den 5B und 5C dargestellt.
Bei dem Maskenrohlingssubstrat 1 beträgt die Differenz beim Anpassen einer vorgegebenen virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats an die Form der Hauptfläche 2 40 nm oder weniger. Hierin ist das virtuelle Vergleichssubstrat so beschaffen, daß die Form der virtuellen Vergleichshauptfläche eine konvexe Form ist, die in ihrem Mittelabschnitt relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig ist und an einer quadratischen Fläche von 132 mm der virtuellen Vergleichshauptfläche eine sphärische Form ist. Genauer gesagt, das virtuelle Vergleichssubstrat ist so beschaffen, daß die virtuelle Vergleichshauptfläche in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt, eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger, vorzugsweise von 0,2 μm oder weniger aufweist. Insbesondere bei einem virtuellen Vergleichssubstrat zur Gewinnung eines Maskenrohlingssubstrats, das für verschiedenartige Belichtungsvorrichtungen mit Aufspannvorrichtung gemeinsam genutzt werden kann, ist es vorzuziehen, daß eine virtuelle Vergleichshauptfläche eine Form aufweist, die durch eine echte Kugelfläche definiert ist.
6 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des in 5B dargestellten Maskenrohlingssubstrats 1. Eine virtuelle Vergleichshauptfläche 3 ist eine Hauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats, und 6 zeigt einen Zustand, wo die virtuelle Vergleichshauptfläche 3 an die Hauptfläche 2 angepaßt ist. In 6 bedeuten D₁ und D₂ Differenzen bei der Durchführung der Anpassung an die virtuelle Vergleichshauptfläche 3 in der den Mittelabschnitt einschließenden quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge (der in 5A durch L_p angedeuteten Fläche) der Hauptfläche 2. D₁ bedeutet eine maximale Differenz (Absolutwert) unter Differenzen in Abschnitten, wo die Hauptfläche 2 über der virtuellen Vergleichshauptfläche 3 liegt, während D₂ eine maximale Differenz (Absolutwert) unter Differenzen in Abschnitten bedeutet, wo die Hauptfläche 2 unter der virtuellen Vergleichshauptfläche 3 liegt. Von diesen Differenzen D₁ und D₂ beträgt die größere Differenz 40 nm oder weniger.
Die oben erwähnte Meßfläche ist vorzugsweise die den Mittelabschnitt einschließende quadratische Fläche von 132 mm Seitenlänge des Maskenrohlingssubstrats 1. Indem die Ebenheit dieser Fläche sichergestellt wird, kann die Übertragung einer Feinstruktur genau ausgeführt werden.
Die Form der Hauptfläche 2 des Maskenrohlingssubstrats 1 wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Lasers mit Wellenlängenmodulation gemessen. Dieses Wellenlängenverschiebungs-Interferometer berechnet Höhendifferenzen einer Meßfläche eines Maskenrohlingssubstrats aus Interferenzstreifen, die durch die Interferenz zwischen reflektiertem Licht, das von der Meßfläche und einer Rückseite des Maskenrohlingssubstrats und einer Bezugsfläche des Meßgeräts (vordere Bezugsfläche) reflektiert wird, erfaßt Frequenzdifferenzen der Interferenzstreifen und trennt die Interferenzstreifen, wodurch die Form von Unregelmäßigkeiten der Meßfläche gemessen wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann als Maskenrohlingssubstrat ein Glassubstrat verwendet werden. Das Glassubstrat unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange es für einen Maskenrohling verwendet werden kann. Zum Beispiel können als Material des Glassubstrats ein synthetisches Quarzglas, ein Natronkalkglas, ein Aluminiumsilikatglas, ein Borsilikatglas, ein alkalifreies Glas oder dergleichen angeführt werden. Um im Fall eines Glassubstrats eines EUV(Extrem-Ultraviolett)-Maskenrohlings die Verformung einer Übertragungsstruktur aufgrund von Hitze bei der Belichtung zu unterdrücken, wird ein Glasmaterial mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von etwa 0 ± 1,0 × 10^–7/°C, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0 ± 0,3 × 10^–7/°C, verwendet. Da ferner der EUV-Maskenrohling mit vielen Schichten auf dem Glassubstrat ausgebildet wird, wird ein Glasmaterial von hoher Steifigkeit verwendet, das eine Verformung infolge Schichtspannung unterdrücken kann. Insbesondere wird ein Glasmaterial mit einem Youngschen Modul von 65 GPa oder mehr eingesetzt. Beispielsweise verwendet man ein amorphes Glas, wie z. B. ein Glas auf SiO₂-TiO₂-Basis oder ein synthetisches Quarzglas oder ein kristallisiertes Glas, in dem ein β-Quarz-Mischkristall abgeschieden wird.
Ein derartiges Maskenrohlingssubstrat kann z. B. durch ein Grobpolierverfahren, ein Präzisionspolierverfahren und ein Ultrapräzisionspolierverfahren hergestellt werden.
Ein herzustellendes Substrat wird so poliert, daß es an die Form der virtuellen Vergleichshauptfläche des virtuellen Vergleichssubstrats angepaßt wird. Wenn die Form der gekrümmten Vergleichsfläche, an welche die Anpassung erfolgen soll, beispielsweise eine sphärische Fläche ist, dann wird die Form des Substrats in dem entsprechenden Polierverfahren so angepaßt, daß sie sich an eine gekrümmte Oberfläche annähert, die durch x² + y² + z² = r² (r: Krümmungsradius) definiert ist. Die gekrümmte Oberflächenform der virtuellen Vergleichshauptfläche mit einer Ebenheit von 0,3 μm oder weniger in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge ist so beschaffen, daß ihr Krümmungsradius r etwa 14.500.000 mm oder mehr beträgt, und die gekrümmte Oberflächenform der virtuellen Vergleichshauptfläche mit einer Ebenheit von 0,2 μm oder weniger in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge ist so beschaffen, daß ihr Krümmungsradius r etwa 21.720.000 mm oder mehr beträgt.
Durch Ausbildung mindestens einer Lichtabschirmungsschicht auf der Hauptfläche des oben beschriebenen Maskenrohlingssubstrats, welche die oben erwähnte konvexe Form aufweist, kann man einen Maskenrohling erhalten. Als Material dieser Lichtabschirmungsschicht können Chrom oder Molybdänsilicid angeführt werden. Im Fall einer Lichtabschirmungsschicht auf Chrombasis können dem Cr Stickstoff, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff zugesetzt werden. Im Fall einer Lichtabschirmungsschicht auf Molybdänsilicid-Basis können dem MoSi Stickstoff, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff zugesetzt werden.
In Abhängigkeit von der Verwendung und Struktur einer Photomaske kann auf geeignete Weise eine weitere Schicht ausgebildet werden, wie z. B. eine Antireflexionsschicht oder eine halbdurchlässige Schicht. Als Material der Antireflexionsschicht ist die Verwendung von MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN oder dergleichen vorzuziehen. Als Material der halbdurchlässigen Schicht ist die Verwendung von CrO, CrON, MoSiN, MoSiON oder dergleichen vorzuziehen.
Ferner kann auf einer solchen Schicht eine Ätzmaskenschicht mit Ätzwiderstand gegen die Lichtabschirmungsschicht oder die Antireflexionsschicht ausgebildet werden, und zwischen dem Substrat und der Lichtabschirmungsschicht kann eine Ätzstoppschicht ausgebildet werden.
Die Lichtabschirmungsschicht kann durch Sputtern ausgebildet werden. Als Sputtervorrichtung können eine Gleichstrommagnetron-Sputtervorrichtung, eine HF-Magnetron-Sputtervorrichtung oder dergleichen eingesetzt werden. Beim Aufsputtern der Lichtabschirmungsschicht auf das Maskenrohlingssubstrat wird vorzugsweise das Substrat gedreht und ein Zerstäubungstarget in einer Position angeordnet, die um einen vorgegebenen Winkel gegen die Drehachse des Substrats geneigt ist, wodurch die Lichtabschirmungsschicht ausgebildet wird. Durch ein derartiges Schichtbildungsverfahren ist es möglich, die Änderung der Lichtabschirmungsschicht innerhalb der Ebene zu minimieren und auf diese Weise die Lichtabschirmungsschicht gleichmäßig auszubilden. Da das erfindungsgemäßen Maskenrohlingssubstrat so beschaffen ist, daß die Hauptfläche eine konvexe Form aufweist, die vom Substratmittelpunkt als Scheitel zur Außenseite hin eine vorgegebene gekrümmte Fläche (z. B. quadratische Fläche) beschreibt, und daher ein hochsymmetrisches Substrat ist, kann man durch Ausbilden der Lichtabschirmungsschicht auf die oben beschriebene Weise einen Maskenrohling mit hoher Symmetrie in der Ebene erhalten.
Im Fall der Ausführung der Schichtbildung durch Drehen des Substrats und Anordnen des Zerstäubungstargets in der Position, die um den vorgegebenen Winkel zur Drehachse des Substrats geneigt ist, können sich die Verteilungen des Phasenwinkels und der Lichtdurchlässigkeit auch durch die Positionsbeziehung zwischen dem Substrat und dem Target ändern. Die Positionsbeziehung zwischen dem Substrat und dem Target wird unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Die Verschiebungsdistanz (Abstand zwischen der Mittelachse des Substrats und einer Geraden, die durch den Mittelpunkt des Targets geht und parallel zur Mittelachse des Substrats ist) wird durch eine Fläche eingestellt, in der die Phasenwinkel- und Lichtdurchlässigkeitsverteilungen sicherzustellen sind. Wenn eine solche Fläche groß ist, dann wird im allgemeinen eine große Verschiebungsdistanz erforderlich. Um in der vorliegenden Ausführungsform eine Phasenwinkelverteilung von ±2° oder weniger und eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung von ±0,2° oder weniger in der quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge des Substrats zu realisieren, muß die Verschiebungsdistanz etwa 200 mm bis etwa 350 mm betragen und beträgt vorzugsweise 240 mm bis 280 mm. Der optimale Bereich des vertikalen Target-Substrat-Abstands (T/S) ändert sich in Abhängigkeit von der Verschiebungsdistanz; um aber eine Phasenwinkelverteilung von ±2° oder weniger und eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung von ±0,2° oder weniger in der quadratischen Fläche von 142 mm des Substrats zu realisieren, muß der vertikale Target-Substrat-Abstand (T/S) etwa 200 mm bis etwa 380 mm betragen und beträgt vorzugsweise 210 mm bis 300 mm. Der Neigungswinkel des Targets beeinflußt die Schichtbildungsgeschwindigkeit, und um eine hohe Schichtbildungsgeschwindigkeit zu erhalten, beträgt er geeigneterweise 0° bis 45° und vorzugsweise 10° bis 30°.
Durch Strukturieren zumindest der Lichtabschirmungsschicht durch Photolithographie und Ätzen zur Ausbildung einer Übertragungsstruktur kann eine Photomaske hergestellt werden. Ein Ätzmittel zum Ätzen wird in Abhängigkeit vom Material einer zu ätzenden Schicht auf geeignete Weise verändert.
Als nächstes werden Beispiele beschrieben, die zur Klärung der Wirkung der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. In den folgenden Beispielen ist ein Maskenrohlingssubstrat ein Glassubstrat.
Beispiel 1
Die Form eines Maskenrohlingssubstrats, das in Beispiel 1 gefertigt werden soll, ist so beschaffen, daß die Form einer virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats eine gekrümmte Oberflächenform in Form einer sphärischen Oberfläche ist, die einen Krümmungsradius von 14.508.150 mm und eine Ebenheit von 0,3 μm in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge aufweist, und eine Hauptfläche davon wird so poliert, daß sie an diese Form der virtuellen Vergleichshauptfläche angepaßt wird. Konkret wird das Maskenrohlingssubstrat durch die folgenden Polierverfahren hergestellt.
Eine vorgegebene Anzahl von Glassubstraten, die man durch Läppen und Abfasen von synthetischen Quarzglassubstraten (152,4 mm × 152,4 mm × 6,45 mm) erhält, wurden in eine Doppelseitenpolieranlage eingelegt und einem Grobpolierverfahren unter den folgenden Polierbedingungen ausgesetzt. Nach dem Grobpolierverfahren wurden die Glassubstrate mittels Ultraschall gereinigt, um an den Glassubstraten anhaftende Polierschleifkörner zu entfernen. Die Polierbedingungen, wie z. B. der Bearbeitungsdruck, die Drehzahlen der oberen und unteren Planscheiben und die Polierzeit, wurden geeignet eingestellt.
Polierflüssigkeit: Ceroxid (mittlere Korngröße 2 μm bis 3 μm) + Wasser,
Polierscheibe: Hartpolierer (Urethanscheibe).
Dann wurden eine vorgegebene Anzahl der Glassubstrate nach dem Grobpolieren in eine Doppelseitenpolieranlage eingelegt und einem Präzisionspolierverfahren unter den folgenden Polierbedingungen ausgesetzt. Nach dem Präzisionspolierverfahren wurden die Glassubstrate mittels Ultraschall gereinigt, um an den Glassubstraten anhaftende Polierschleifkörner zu entfernen. Die Polierbedingungen, wie z. B. der Bearbeitungsdruck, die Drehzahlen der oberen und unteren Planscheiben und die Polierzeit, wurden geeignet eingestellt. Das Präzisionspolieren wird durch Einstellen verschiedener Bedingungen so ausgeführt, daß die Form einer Hauptfläche jedes Glassubstrats auf der Seite, wo eine Übertragungsstruktur auszubilden ist, nach dem Präzisionspolierverfahren an vier Ecken konvex wird. Der Grund dafür ist, daß das nächste Ultrapräzisionspolierverfahren ein Merkmal aufweist, daß es vorzugsweise vier Ecken der Substrathauptfläche poliert und auf diese Weise ermöglicht, einen Kantenausschluß an den vier Ecken zu verhindern und eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge der Substrathauptfläche zu erzielen.
Polierflüssigkeit: Ceroxid (mittlere Korngröße 1 μm) + Wasser,
Polierscheibe: Weichpolierer (Wildleder-Typ).
Dann wurden eine vorgegebene Anzahl der Glassubstrate nach dem Präzisionspolieren in eine Doppelseitenpolieranlage eingelegt und dem Ultrapräzisionspolierverfahren unter den folgenden Polierbedingungen ausgesetzt. Nach dem Ultrapräzisionspolierverfahren wurden die Glassubstrate mittels Ultraschall gereinigt, um an den Glassubstraten anhaftende Polierschleifkörner zu entfernen. Die Polierbedingungen, wie z. B. der Bearbeitungsdruck, die Drehzahlen der oberen und unteren Planscheiben und die Polierzeit, wurden geeignet eingestellt. In diesem Ultrapräzisionspolierverfahren besteht die Tendenz, daß aufgrund der quadratischen Form des Substrats die vier Ecken bevorzugt poliert werden. Die Polierbedingungen werden so eingestellt, daß die Ebenheit in der quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge der Substrathauptfläche 0,3 μm nicht übersteigt, während die Oberflächenrauhigkeit der Substrathauptfläche einen vorgegebenen Rauhigkeitswert von 0,4 nm oder weniger annimmt.
Auf diese Weise wurden die erfindungsgemäßen Glassubstrate hergestellt.
Polierflüssigkeit: kolloidales Silica (mittlere Korngröße 100 nm) + Wasser,
Polierscheibe: Superweichpolierer (Wildleder-Typ).
Die Form der Hauptflächen der so erhaltenen Glassubstrate wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers gemessen. Als Ergebnis war die Form jedes Glassubstrats so beschaffen, daß die Hauptfläche, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden war, eine konvexe Form hatte, die in ihrer Mitte relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig war. Die Glassubstrate mit einer Differenz von 40 nm oder weniger nach Anpassung an die virtuelle Vergleichshauptfläche, d. h. gute Produkte, die als erfindungsgemäße Maskenrohlingssubstrate verwendbar waren, waren 95 von 100 Substraten und konnten daher mit einer höheren Ausbeute als derjenigen nach einem herkömmlichen Substratauswahlverfahren hergestellt werden (gute Produkte waren 80 von 100).
Dann wurden auf jedem der gemäß der obigen Beschreibung erhaltenen Glassubstrate eine rückseitige Antireflexionsschicht, eine Lichtabschirmungsschicht und eine vorderseitige Antireflexionsschicht in dieser Reihenfolge als Lichtabschirmungsschicht ausgebildet. Konkret wurde unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, CO₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CO₂:N₂:He = 24:29:12:35) als Zerstäubungsgas eine CrOCN-Schicht bis zu einer Dicke von 39 nm als rückseitige Antireflexionsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,7 kW eingestellt wurden. Dann wurde unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, NO und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:NO:He = 27:18:55) als Zerstäubungsgas eine CrON-Schicht bis zu einer Dicke von 17 nm als Lichtabschirmungsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,1 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,7 kW eingestellt wurden. Dann wurden unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, CO₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CO₂:N₂:He = 21:37:11:31) als Zerstäubungsgas eine CrOCN-Schicht bis zu einer Dicke von 14 nm als vorderseitige Antireflexionsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,8 kW eingestellt wurden. Die rückseitige Antireflexionsschicht, die Lichtabschirmungsschicht und die vorderseitige Antireflexionsschicht, die unter diesen Bedingungen ausgebildet wurden, wiesen eine sehr niedrige Spannung über die gesamte Lichtabschirmungsschicht auf, und daher war es möglich, die Formänderung des Substrats auf ein Minimum zu unterdrücken. Auf diese Weise wurden Maskenrohlinge gefertigt.
Durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge wurden Photomasken (Binärmasken) gefertigt. Die erhaltenen Photomasken wurden in drei Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und eine Inspektion wurde durchgeführt. Die Belichtungsvorrichtungen waren von dem Typ, bei dem die Aufspannkonstruktion eines Maskentischs als Aufspannflächen Abschnitte einer Hauptfläche auf zwei gegenüberliegenden Stirnflächenseiten einer Photomaske benutzte, und es wurde eine Auswahl von zwei Arten von Belichtungsvorrichtungen getroffen, in denen Abschnitte, mit denen Aufspannflächen der Photomaske in Kontakt gebracht wurden, aus einem Material von niedriger Elastizität bestanden, d. h. Belichtungsvorrichtungen mit einer sogenannten harten Aufspannkonstruktion, und einer Art von Belichtungsvorrichtung, in denen Abschnitte, mit denen Aufspannflächen der Photomaske in Kontakt gebracht wurden, aus einem Material von hoher Elastizität bestanden, d. h. eine Belichtungsvorrichtung mit einer sogenannten weichen Aufspannkonstruktion. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer mit einem Wellenlängenmodulationslaser ermittelt. Als Ergebnis war in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,12 μm oder weniger, und es war möglich, eine hervorragende Übertragungsleistung als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 2
In Beispiel 2 war die anzustrebende Form einer virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats eine gekrümmte Oberflächenform in Form einer sphärischen Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 21.762.225 mm und mit einer Ebenheit von 0,2 μm in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge, und Glassubstrate wurden durch richtige Einstellung der Polierbedingungen in den gleichen Polierverfahren wie denjenigen in Beispiel 1 gefertigt. Dann wurde die Form von Hauptflächen der so erhaltenen Glassubstrate durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer mit einem Wellenlängenmodulationslaser gemessen. Als Ergebnis war die Form jedes Glassubstrats so beschaffen, daß die Hauptfläche, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden war, eine konvexe Form hatte, die in ihrer Mitte relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig war.
Dann wurde die Anpassung zwischen der virtuellen Vergleichshauptfläche und jedem der gefertigten Glassubstrate ausgeführt. 8 zeigt ein Konturdiagramm, das die Form der Hauptfläche darstellt, die durch das Wellenlängenverschiebungs-Interferometer in Bezug auf eines der gefertigten Glassubstrate gemessen wurde. 9 zeigt die Formen der Hauptfläche in Diagonalschnitten (Linie XYR1-XYR1 und Linie XYR2-XYR2 in 8) des in 8 dargestellten Glassubstrats. Als Ergebnis der Messung betrug die Ebenheit in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge dieses Glassubstrats 0,19 μm, und die Ebenheit in einer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge des Substrats betrug 0,18 μm und entsprach daher der vorgesehenen Ebenheit von 0,2 μm oder weniger. 10 zeigt ein Konturdiagramm, das die Form der virtuellen Vergleichshauptfläche des virtuellen Vergleichssubstrats zur Ausführung der Anpassung in ihrer quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge darstellt. 11 zeigt eine Querschnittsform nach Anpassung der virtuellen Vergleichshauptfläche an das Glassubstrat von 8 in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge. 12 zeigt Differenzen zwischen der Hauptfläche des Glassubstrats und der Form der idealen Vergleichshauptfläche nach Durchführung der Anpassung in 11. In Bezug auf die in 12 dargestellten Differenzen ist ein Abschnitt, wo nach der Anpassung die virtuelle Vergleichshauptfläche höher ist als die Hauptfläche des Glassubstrats, durch einen positiven Wert dargestellt, während ein Abschnitt, wo nach dem Anpassen die Hauptfläche des Glassubstrats höher ist, durch einen negativen Wert dargestellt wird.
Wie aus den in 12 dargestellten Ergebnissen erkennbar, betrug die Anpassungsdifferenz im positiven Wertebereich 0,0075 μm (7,5 nm) und im negativen Wertebereich –0,0067 μm (6,7 nm), und folglich waren die Ergebnisse sehr vorzüglich. Sogar über die gesamte quadratische Fläche von 132 mm Seitenlänge betrug die Anpassungsdifferenz maximal 0,011 μm (11 nm) und folglich 40 nm oder weniger, und daher war das gefertigte Glassubstrat ein gutes Produkt mit hoher Genauigkeit. Als Ergebnis der Anpassung der virtuellen Vergleichshauptfläche an die anderen gefertigten Glassubstrate waren ebenso die Glassubstrate mit einer Differenz von 40 nm oder weniger nach der Anpassung, d. h. gute Produkte, die als erfindungsgemäße Maskenrohlingssubstrate verwendbar waren, 90 von 100 Substraten und konnten daher mit einer höheren Ausbeute gefertigt werden als nach einem herkömmlichen Substratauswahlverfahren (gute Produkte waren 80 von 100 Produkten).
Dann wurden unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen wie in Beispiel 1 eine rückseitige Antireflexionsschicht, eine Lichtabschirmungsschicht und eine vorderseitige Antireflexionsschicht in dieser Reihenfolge als Lichtabschirmungsschicht auf jedem der gemäß der obigen Beschreibung gewonnenen Glassubstrate ausgebildet, wodurch Maskenrohlinge hergestellt wurden. Ferner wurden durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der auf diese Weise erhaltenen Maskenrohlinge Photomasken (Binärmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen in jeder der Belichtungsvorrichtungen 0,08 μm oder weniger, und es war möglich, eine ausreichend hervorragende Übertragungsleistung nicht nur als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation, sondern auch als Photomaske der DRAM hp22nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 3
Eine Phasenverschiebungsschicht und eine laminierte Schicht als Lichtabschirmungsschicht, die sich aus einer rückseitigen Antireflexionsschicht, einer Lichtabschirmungsschicht und einer vorderseitigen Antireflexionsschicht zusammensetzte, wurden auf jedem der in Beispiel 1 gefertigten Glassubstrate ausgebildet. Konkret wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo und Si (Verhältnis in Atom-% Mo:Si = 10:90) als Zerstäubungstarget und eines Mischgases aus Ar, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:N₂:He = 5:49:46) als Zerstäubungsgas eine MoSiN-Schicht bis zu einer Dicke von 69 nm als Phasenverschiebungsschicht hergestellt, indem der Gasdruck auf 0,3 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 2,8 kW eingestellt wurden. Dann wurden die mit der Phasenverschiebungsschicht ausgebildeten Substrate 5 min bei 250°C wärmebehandelt (getempert).
Dann wurde auf der Phasenverschiebungsschicht die Lichtabschirmungsschicht mit der rückseitigen Antireflexionsschicht, der Lichtabschirmungsschicht und der vorderseitigen Antireflexionsschicht ausgebildet. Konkret wurde zunächst unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, CO₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CO₂:N₂:He = 22:39:6:33) als Zerstäubungsgas eine CrOCN-Schicht bis zu einer Dicke von 30 nm als rückseitige Antireflexionsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,7 kW eingestellt wurden. Dann wurde unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar und N₂ (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:N₂ = 83:17) als Zerstäubungsgas eine CrN-Schicht bis zu einer Dicke von 4 nm als Lichtabschirmungsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,1 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,7 kW eingestellt wurden. Dann wurde unter Verwendung eines Cr-Targets als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, CO₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CO₂:N₂:He = 21:37:11:31) als Zerstäubungsgas eine CrOCN-Schicht bis zu einer Dicke von 14 nm als vorderseitige Antireflexionsschicht ausgebildet, indem der Gasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 1,8 kW eingestellt wurden. Die rückseitige Antireflexionsschicht, die Lichtabschirmungsschicht und die vorderseitige Antireflexionsschicht, die unter diesen Bedingungen ausgebildet wurden, wiesen über die gesamte Lichtabschirmungsschicht eine sehr niedrige Spannung auf, und die Phasenverschiebungsschicht hatte gleichfalls eine sehr niedrige Spannung, und daher war es möglich, die Formänderung des Substrats auf ein Minimum zu unterdrücken.
Durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht und der Phasenverschiebungsschicht jedes der auf diese Weise erhaltenen Maskenrohlinge wurden Photomasken (Phasenverschiebungsmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und eine Prüfung wurde durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,12 μm oder weniger, und es war möglich, eine hervorragende Übertragungsleistung als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 4
Eine Phasenverschiebungsschicht und eine laminierte Schicht als Lichtabschirmungsschicht, die sich aus einer rückseitigen Antireflexionsschicht, einer Lichtabschirmungsschicht und einer vorderseitigen Antireflexionsschicht zusammensetzte, die alle die gleichen Strukturen wie in Beispiel 3 hatten, wurden auf jedem der in Beispiel 2 gefertigten Glassubstrate ausgebildet. Durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht und der Phasenverschiebungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge wurden Photomasken (Phasenverschiebungsmasken) gefertigt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,08 μm oder weniger, und es war möglich, eine ausreichend hervorragende Übertragungsleistung nicht nur als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation, sondern auch als Photomaske der DRAM hp22nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 5
Eine MoSiON-Schicht (rückseitige Antireflexionsschicht), eine MoSi-Schicht (Lichtabschirmungsschicht) und eine MoSiON-Schicht (vorderseitige Antireflexionsschicht) wurden als Lichtabschirmungsschicht auf jedem der in Beispiel 1 gefertigten Glassubstrate ausgebildet. Konkret wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo:Si = 21:79 (Verhältnis in Atom-%) als Zerstäubungstarget und eines Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) als Zerstäubungsgas eine Schicht, die aus Molybdän, Silicium, Sauerstoff und Stickstoff bestand (MoSiON-Schicht: das Verhältnis in Atom-% von Mo und Si in der Schicht betrug etwa 21:79) bis zu einer Dicke von 7 nm ausgebildet, indem der Zerstäubungsgasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 3,0 kW eingestellt wurden. Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets und mit Ar als Zerstäubungsgas eine Schicht aus Molybdän und Silicium (MoSi-Schicht: das Verhältnis von Mo und Si in Atom-% in der Schicht betrug etwa 21:79) bis zu einer Dicke von 35 nm ausgebildet, indem der Zerstäubungsgasdruck auf 0,1 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 2,0 kW eingestellt wurden. Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo:Si = 4:96 (Verhältnis in Atom-%) als Zerstäubungstarget und mit einem Mischgas aus Ar, O₂, N₂ und He (Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) als Zerstäubungsgas eine Schicht aus Molybdän, Silicum, Sauerstoff und Stickstoff (MoSiON-Schicht: das Verhältnis in Atom-% von Mo und Si in der Schicht betrug etwa 4:96) bis zu einer Dicke von 10 nm ausgebildet, indem der Zerstäubungsgasdruck auf 0,2 Pa und die Leistung der Gleichstromversorgung auf 3,0 kW eingestellt wurden. Die Gesamtdicke der Lichtabschirmungsschicht wurde auf 52 nm eingestellt. Die rückseitige Antireflexionsschicht, die Lichtabschirmungsschicht und die vorderseitige Antireflexionsschicht, die unter diesen Bedingungen ausgebildet wurden, wiesen über die gesamte Lichtabschirmungsschicht eine sehr niedrige Spannung auf, und daher war es möglich, die Formänderung des Substrats auf ein Minimum zu unterdrücken.
Durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge wurden Photomasken (Binärmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,12 μm oder weniger, und es war möglich, eine hervorragende Übertragungsleistung als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 6
Eine Lichtabschirmungsschicht, in der eine MoSiON-Schicht (rückseitige Antireflexionsschicht), eine MoSi-Schicht (Lichtabschirmungsschicht) und eine MoSiON-Schicht (vorderseitige Antireflexionsschicht), die alle die gleichen Strukturen wie in Beispiel 5 hatten, in dieser Reihenfolge gestapelt waren, wurde auf jedem der in Beispiel 2 gefertigten Glassubstrate ausgebildet. Durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge wurden Photomasken (Binärmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,08 μm oder weniger, und es war möglich, eine ausreichend hervorragende Übertragungsleistung nicht nur als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation, sondern auch als Photomaske der DRAM hp22nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 7
Auf die Hauptflächen der Glassubstrate, die dem Ultrapräzisionspolierverfahren und der Ultraschallreinigung in Beispiel 1 ausgesetzt worden waren, wurde ein lokales MRF-Behandlungsverfahren (magnetorheologisches Oberflächenbehandlungsverfahren) angewandt. Zunächst wurde die Ebenheit der Hauptfläche des Glassubstrats durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers gemessen (Meßfläche: quadratische Fläche von 142 mm Seitenlänge mit ihrem Mittelpunkt im Mittelpunkt des Substrats). Dann wurde anhand der Meßwerte überprüft, ob die Ebenheit der Substrathauptfläche in der quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge 0,3 μm oder weniger betrug. Wenn die Ebenheit 0,3 μm überstieg, wurde ein Abschnitt mit einer Höhe über 0,3 μm, gesehen vom niedrigsten Abschnitt aus, als Abschnitt spezifiziert, wo eine lokale Bearbeitung notwendig war, und der erforderliche Bearbeitungsbetrag wurde berechnet. Dann wurde auf der Basis der Meßwerte der Substrathauptfläche die gekrümmte Vergleichsfläche des virtuellen Vergleichssubstrats an die quadratische Fläche von 132 mm Seitenlänge der Substrathauptfläche angepaßt. In diesem Fall wurde die Anpassung so durchgeführt, daß die gekrümmte Vergleichsfläche in Bezug auf die Substrathauptfläche in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge nicht in einer Höhe über der vorgegebenen maximal zulässigen Anpassungsdifferenz (40 nm) lag. Dann wurde ein Abschnitt der Substrathauptfläche, der über der vorgegebenen maximal zulässigen Anpassungsdifferenz (40 nm) bezüglich der angepaßten gekrümmten Vergleichsfläche lag, als Abschnitt spezifiziert, wo eine lokale Bearbeitung notwendig war, und der erforderliche Bearbeitungsbetrag wurde berechnet. In dieser Phase wurde das Substrat, für das gemäß Beurteilung keine lokale Bearbeitung notwendig war, ein gutes Produkt, das als erfindungsgemäßes Maskenrohlingssubstrat verwendbar war.
Dann wurde die lokale Bearbeitung nach dem MRF-Bearbeitungsverfahren auf das Glassubstrat angewandt, für das die lokale Bearbeitung als notwendig erachtet wurde, und ein Abschnitt für die lokale Bearbeitung wurde spezifiziert. Das MRF-Bearbeitungsverfahren ist ein Verfahren zum lokalen Polieren eines Substrats, indem in einer Magnetflüssigkeit enthaltene Polierschleifkörner durch Magnetfeldunterstützung in Kontakt mit dem Substrat gebracht werden und die Verweilzeit der Polierschleifkörner in einem Kontaktabschnitt gesteuert wird. Bei diesem Polieren wird mit zunehmendem Konvexitätsgrad eines konvexen Abschnitts die Verweilzeit der Polierschleifkörner in einem Kontaktabschnitt verlängert. Umgekehrt wird mit abnehmendem Konvexitätsgrad eines konvexen Abschnitts die Verweilzeit der Polierschleifkörner in einem Kontaktabschnitt verkürzt.
Die 13A und 13B sind Schemazeichnungen zur Erläuterung eines Bearbeitungszustands nach dem MRF-Bearbeitungsverfahren, wobei 13A eine vordere Schnittansicht und 13B eine seitliche Schnittansicht ist. In den Figuren wird nach dem MRF-Bearbeitungsverfahren ein Maskenrohlingssubstrat 1, das ein Werkstück ist, lokal poliert, indem Polierschleifkörner (nicht dargestellt), die in einer Magnetflüssigkeit 41 enthalten sind, die Eisen enthält (nicht dargestellt), bei hoher Geschwindigkeit durch Magnetfeldunterstützung und Steuerung der Verweilzeit der Polierschleifkörner in einem Kontaktabschnitt in Kontakt mit dem Maskenrohlingssubstrat 1 gebracht werden. Das heißt, eine Mischflüssigkeit (magnetische Polieraufschlämmung 4) aus der magnetischen Flüssigkeit 41 und einer Polieraufschlämmung 42 wird auf einen drehbar unterstützten scheibenförmigen Elektromagneten 6 geladen, so daß ein radiales Ende der magnetischen Polieraufschlämmung 4 als Polierfleck 5 für lokale Bearbeitung verwendet wird, und ein zu entfernender konvexer Abschnitt 13 wird in Kontakt mit dem Polierfleck gebracht. Bei dieser Konfiguration fließt die magnetische Polieraufschlämmung 4 entlang eines scheibenförmigen Magnetfelds in einem im wesentlichen zweischichtigen Zustand, wobei die Polieraufschlämmung 42 weitgehend auf der Seite des Substrats 1 verteilt wird und die Magnetflüssigkeit 1 weitgehend auf der Seite des Elektromagneten 6 verteilt wird. Durch Verwendung eines Teils dieses Zustands als Polierfleck 5 zum Ausführen des lokalen Polierens und Inkontaktbringen mit einer Oberfläche des Substrats 1 wird der konvexe Abschnitt 13 lokal poliert und auf eine Ebenheit von einigen -zig Nanometer gesteuert.
Bei diesem MRF-Bearbeitungsverfahren ist, im Unterschied zu einem herkömmlichen Polierverfahren, der Polierfleck 5 in ständigem Fließen begriffen, und daher erfolgt keine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund des Abriebs eines Bearbeitungswerkzeugs oder einer Formänderung des Werkzeugs, und ferner ist es nicht notwendig, das Substrat 1 unter hoher Belastung zu pressen, und daher besteht ein Vorteil in einer kleinen Zahl von Rissen oder verborgenen Rissen in einer Oberflächenverschiebungsschicht. Ferner kann bei dem MRF-Verfahren die Abtragsmenge leicht durch Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats 1 entsprechend einer pro vorgegebener Fläche festgesetzten Bearbeitungstoleranz (erforderliche Bearbeitungsmenge) eingestellt werden, wenn das Substrat 1 bewegt und dabei der Polierfleck 5 in Kontakt mit dem Substrat 1 gehalten wird.
Als die der Magnetflüssigkeit 41 beigemischte Polieraufschlämmung 42 wird eine Aufschlämmung verwendet, in der feine Polierkörner in einer Flüssigkeit dispergiert sind. Die Polierkörner sind z. B. Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Diamant, Ceroxid, Zirconiumoxid, Manganoxid, kolloidales Silica oder dergleichen und werden entsprechend dem Material eines Werkstücks, der Rauhigkeit seiner Bearbeitungsfläche usw. geeignet ausgewählt. Die Polierkörner werden in einer Flüssigkeit wie z. B. Wasser, einer Säurelösung oder einer alkalischen Lösung dispergiert, um die Polieraufschlämmung 42 zu bilden, die dann der Magnetflüssigkeit 41 beigemischt wird.
In Bezug auf einen Abschnitt, wo als Ergebnis der Ausführung einer Anpassung zwischen einer Hauptfläche des Maskenrohlingssubstrats 1 und der virtuellen Vergleichshauptfläche ein lokales Polieren nach dem MRF-Bearbeitungsverfahren als notwendig erachtet wurde, wurde das lokale Polieren mit einem berechneten erforderlichen Bearbeitungsbetrag ausgeführt. Da die dem lokalen Polieren ausgesetzte Hauptfläche aufgerauht wurde, wurde dann doppelseitiges Polieren mit einer Doppelseitenpolieranlage nur für eine kurze Zeit durchgeführt. Das doppelseitige Polieren wurde unter den folgenden Polierbedingungen durchgeführt. Die Polierbedingungen, wie z. B. der Bearbeitungsdruck, die Drehzahlen der oberen und unteren Planscheiben und die Polierzeit, wurden auf geeignete Weise eingestellt.
Polierflüssigkeit: kolloidales Silica (mittlere Korngröße 70 nm) + alkalische wäßrige Lösung (NaOH, pH 11),
Polierscheibe: Superweichpolierer Wildleder-Typ).
Als Ergebnis war die Form jedes Glassubstrats so beschaffen, daß die Hauptfläche, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden war, eine konvexe Form hatte, die in ihrer Mitte relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig war. Die Glassubstrate mit einer Differenz von 40 nm oder weniger nach dem Anpassen an die virtuelle Vergleichshauptfläche, d. h. gute Produkte, die als erfindungsgemäße Maskenrohlingssubstrate verwendbar waren, waren 100 von 100 Substraten und konnten folglich mit äußerst hoher Ausbeute gefertigt werden.
Dann wurde auf jedem der so erhaltenen Glassubstrate eine Lichtabschirmungsschicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, wodurch Maskenrohlinge hergestellt wurden. Ferner wurden durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge Photomasken (Binärmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängenmodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,12 μm oder weniger, und es war möglich, eine hervorragende Übertragungsleistung als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation zu erzielen.
Beispiel 8
Ebenso wie in Beispiel 7 wurde eine lokale Bearbeitung nach dem MRF-Bearbeitungsverfahren auf die Hauptflächen der Glassubstrate angewandt, die in Beispiel 2 dem Ultrapräzisionsreinigungsverfahren und der Ultraschallreinigung ausgesetzt worden waren. Hierin wurde die lokale Bearbeitung so ausgeführt, daß die Ebenheit der Substrathauptfläche in der quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge 0,3 μm oder weniger wurde, und ferner wurde die Ebenheit der Substrathauptfläche in der quadratischen Fläche von 132 mm Seitenlänge 0,2 μm oder weniger. Als Ergebnis war die Form jedes Glassubstrats so beschaffen, daß die Hauptfläche, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden war, eine konvexe Form hatte, die in ihrer Mitte relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig war. Die Glassubstrate mit einer Differenz von 40 nm oder weniger nach der Anpassung an die virtuelle Vergleichshauptfläche, d. h. gute Produkte, die als erfindungsgemäße Maskenrohlingssubstrate verwendbar waren, waren 100 von 100 Substraten und konnten folglich mit äußerst hoher Ausbeute gefertigt werden.
Dann wurde auf jedem der so erhaltenen Glassubstrate eine Lichtabschirmungsschicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, wodurch Maskenrohlinge hergestellt wurden. Ferner wurden durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht jedes der so erhaltenen Maskenrohlinge Photomasken (Binärmasken) hergestellt. Ebenso wie in Beispiel 1 wurden die erhaltenen Photomasken in drei Arten von Belichtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vakuumaufspannkonstruktionen eingesetzt, und es wurde eine Prüfung durchgeführt. Die Ebenheit wurde durch ein Wellenlängenverschiebungs-Interferometer unter Verwendung eines Wellenlängemodulationslasers ermittelt. Als Ergebnis betrug in jeder der Belichtungsvorrichtungen die Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen 0,08 μm oder weniger, und es war möglich, eine hervorragende Übertragungsleistung nicht nur als Photomaske der DRAM hp32nm-Generation, sondern auch als Photomaske der DRAM hp22nm-Generation zu erzielen.
Wie oben beschrieben, ist ein Maskenrohlingssubstrat so beschaffen, daß eine Hauptfläche, wo eine Dünnschicht für eine Übertragungsstruktur auszubilden ist, eine konvexe Form hat, die in ihrer Mitte relativ hoch und an ihrem Randabschnitt relativ niedrig ist und eine Höhendifferenz innerhalb von ±40 nm bezüglich einer vorgegebenen virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats aufweist. Daher ist es nicht notwendig, die Ebenheit des Maskensubstrats nach seinem Aufspannen auf einen Maskentisch einer Belichtungsvorrichtung zu simulieren, und ferner ist es möglich, eine gewünschte Ebenheit der Photomaske nach dem Aufspannen ungeachtet der Aufspannkonstruktion einer Belichtungsvorrichtung zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann durch geeignete Änderung der Ausführungsform ausgeführt werden. Beispielsweise sind die Materialien, Größen, Bearbeitungsfolgen usw. in der oben erwähnten Ausführungsform nur Beispiele.

Claims

Herstellungsverfahren für ein Maskenrohlingssubstrat, das die folgenden Schritte aufweist: Polieren einer Hauptfläche eines Substrat auf einer Seite, wo eine Dünnschicht auszubilden ist, so daß diese in einer quadratischen Fläche von 142 mm Seitenlänge, die ihren Mittelabschnitt einschließt, eine Ebenheit von 0,3 μm oder weniger aufweist; Messen einer Oberflächenform der Hauptfläche des Substrats in einer quadratischen Fläche der Hauptfläche von 132 mm Seitenlänge, Durchführen einer Anpassung zwischen der gemessenen Oberflächenform des Substrats und einer virtuellen Vergleichshauptfläche eines virtuellen Vergleichssubstrats, und Auswahl des Substrats als Maskenrohlingssubstrat, wenn eine Differenz dazwischen 40 nm oder weniger beträgt.
Herstellungsverfahren für einen Maskenrohling, das einen Schritt zur Ausbildung einer Lichtabschirmungsschicht auf einer Hauptfläche eines durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gewonnenen Maskenrohlingssubstrats auf einer Seite aufweist, wo eine Dünnschicht auszubilden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, das einen Schritt zur Ausbildung eines Übertragungsmusters in einer Lichtabschirmungsschicht eines Maskenrohlings aufweist, der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2 gewonnen wird.
Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement unter Verwendung einer Photomaske, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3 gewonnen wird, um ein Übertragungsmuster der Photomaske durch Lithographie auf ein Halbleitersubstrat zu übertragen.