JP2012042499A - マスクブランク用基板、マスクブランク及び転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向する2つの主表面を有する基板からなるマスクブランク用基板の製造方法であって、前記基板の2つの主表面を研磨する工程と、前記基板の主表面に存在する表面欠陥に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させて前記表面欠陥を修正する工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法である。
【選択図】図1
Description
対向する2つの主表面を有する基板からなるマスクブランク用基板の製造方法であって、前記基板の2つの主表面を研磨する工程と、前記基板の主表面に存在する表面欠陥に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させて前記表面欠陥を修正する工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法である。
前記表面欠陥が、凹状欠陥であることを特徴とする、構成1に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
前記基板が、合成石英ガラスからな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用基板の製造方法である。
前記火炎が、1600℃以上の燃焼温度であることを特徴とする、構成3に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
構成1〜4のいずれか1項記載のマスクブランク用基板の製造方法で製造されたマスクブランク用基板の主表面上にパターン形成用の薄膜を成膜する工程を有することを特徴とする、マスクブランクの製造方法である。
構成5に記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする、転写用マスクの製造方法である。
また、構成2にあるように、本発明のマスクブランク用基板の製造方法において、前記表面欠陥が、凹状欠陥であることを特徴とすることが好ましい。
以下、本発明のマスクブランク用基板1の製造方法について説明する。以下、合成石英ガラスをマスクブランク用基板1の材料として用いる場合を例に説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。
まず、合成石英ガラスのインゴットから、シート形状の合成石英ガラス(シートガラス)を切り出す。次に、合成石英ガラスからなるシートガラスから研削砥石で切り出して、長方形状の基板1を得ることができる。なお、長方形状の寸法は用途により異なるが、例えば、大型のマスクブランク用基板1の場合には、330mm×450mm以上、例えば、500mm×800mm、厚さ10mmの形状、800mm×920mm、厚さ10mmの形状、1220mm×1400mm、厚さ13mmの形状、2140mm×2460mm、厚さ15mmの形状などを用いることができる。以下、各工程の加工条件については、800mm×920mmで厚さ10mmの基板形状の場合について記載する。
次いで、基板1にラッピング工程を施す。ラッピング工程は、粗ラッピング工程、形状加工工程及び精ラッピング工程の三つの工程を含むことができる。
次に、研磨工程(S103)により、上述のラッピング工程(S102)で得られた基板1の平坦度を維持しつつ、ラッピング工程の際に形成された傷や歪みを除去する。研磨工程は、さらに基板1の主表面71の鏡面化を目的として行われる。通常、研磨工程においては、傷や歪みの除去と、鏡面化とは別々の研磨により行う。したがって、研磨工程では複数回の研磨を行うことが一般的である。
次に、検査工程(S104)によって、研磨工程(S103)により得られた基板1の平坦度、表面粗さ並びに表面欠陥5の有無及びその位置を検査する。上述の工程(S101〜S103)によって得られた基板1は、高い平坦性及び高い平滑性を有するが、少なくない頻度で表面欠陥5が存在することが知られている。許容される表面欠陥5のサイズは、マスクブランク用基板1から製造されるマスクブランク及び転写用マスクの用途により異なる。表面欠陥5は、光学顕微鏡を用いた表面検査装置により、寸法、形状及び位置を測定することができる。また、このほかにもレーザー散乱光方式の欠陥検査装置やコンフォーカル光学系の欠陥検査装置なども適用可能である。例えば、FPD製造用途のマスクブランク用基板の場合、凹状の表面欠陥5では、幅が1μmよりも大きなサイズのものは許容されないと判定する場合が多い。この検査工程では、基板1を検査した結果、主表面71が所定以上の平坦度及び表面粗さを有し、かつ、検出された表面欠陥5の中で許容されないサイズがないものを良品のマスクブランク用基板1として選定する作業をまず行う。良品のマスクブランク用基板1については、次工程(洗浄後、パターン形成用の薄膜を成膜する工程が行われる)に送られる。
許容されないサイズの表面欠陥5が存在する基板1について、その表面欠陥5を表面欠陥修正工程(S105)で行うべきか、研磨工程に戻すべきかをまず判定する。火炎欠陥修正により、表面欠陥5が凹状欠陥の場合、深さが0.5μm程度までは主表面の平坦度を維持しつつ、表面欠陥5を修正することが可能である。しかし、それよりも深い凹状欠陥の場合、平坦度の悪化が避けられない。よって、このような深さの凹状欠陥を有する基板1は、研磨工程に戻されるか、廃棄される。なお、マスクブランク用基板の主表面71に非常に高い平坦度が求められており、かつ、表面欠陥修正工程後に非接触研磨を行わない場合においては、火炎欠陥修正で修正可能な表面欠陥5の深さは0.1μm程度までとすることが望ましい。そして、火炎欠陥修正を行うことが望ましいと判定された基板1に対してのみ、この表面欠陥修正工程が行われる。本発明のマスクブランク用基板1の製造方法では、表面欠陥修正工程において、マスクブランク用基板1の主表面71に存在する表面欠陥5に対して、マスクブランク用基板1の材料の軟化点以上の燃焼温度の火炎52を接触させる方法(火炎欠陥修正)によって表面欠陥5を修正することに特徴がある。
本発明の製造方法によって得られるマスクブランク用基板1は、その用途に応じて高い平坦度を有し、さらに高い平行度を有するものであることが好ましい。例えば、マスクブランク用基板1は、図3に示すように互いに対向して設けられた一組の主表面71と、該主表面と直交する2組の端面72と、前記主表面と端面とによって挟まれた面取面73を有する角型(方形状)の基板であって、マスクブランク用基板1の主表面(好ましくは両主表面)の平坦度(マスクブランク用基板1の主表面において、端面から30mmを除いた内側の領域の平坦度を指す。よって、面取面73は、必然的に除かれる。)が、小型のマスクブランク用基板1(330mm×450mm未満)では0μmを超え5μm以下、大型のマスクブランク用基板1(330mm×450mm以上)では0μmを超え30μm以下の高い平坦度を有する基板である。
以下、本発明のマスクブランク10及び転写用マスクの製造方法の実施の形態を説明する。
マスクブランク用基板1の製造は、(1)切り出し工程、(2)ラッピング工程、
(3)研磨工程、(4)検査工程及び(5)表面欠陥修正工程の各工程によって行った。以下、各工程を詳細に説明する。
合成石英ガラスインゴットから、平板上に切り出した合成石英ガラスを用意した。次に、合成石英ガラスからなるシートガラスから研削砥石で切り出して、長方形状の大型の基板1(330mm×450mm以上、具体的には800mm×920mm、厚み10mm)を得た。
次いで、基板1にラッピング工程を施した。このラッピング工程は、寸法精度及び形状精度の向上を目的としている。ラッピング工程は、粗ラッピング工程、形状加工工程及び精ラッピング工程の三つの工程からなることができる。
粗ラッピング工程は、両面ラッピング装置を用いて行い、砥粒の粒度を#400で行った。詳しくは、粒度#400のアルミナ砥粒を用い、荷重Lを100kg程度に設定して、キャリアに収納した基板1の両面を所定の精度に仕上げた。
次に、外周端面も研削して外形寸法を整えた後、外周端面及び内周面に所定の面取り加工を施した。
次に、砥粒の粒度を#1000に変え、マスクブランク用基板1表面をラッピングすることにより、基板1の両面を所定の精度に仕上げた。上記精ラッピング工程を終えた基板1を、中性洗剤、水の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した。
次に、研磨工程を施した。この研磨工程は、上述したラッピング工程で残留した傷や歪みの除去を目的とするもので、第一研磨工程、第二研磨工程及び第三研磨工程の複数の研磨工程からなることができる。また、所定の研磨の後、所定の洗浄を行うための洗浄工程を有することができる。
特許文献1に記載された図6に示すような大型マスクブランク用両面研磨装置を用いて行った。ポリシャとして硬質ポリシャを用い、以下の研磨条件で実施した。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径2〜3μm)砥粒に水を加えた遊離砥粒
研磨布:硬質ポリシャ、厚さ2mm
溝にのみ直接的に供給する研磨液量:5リットル/分
定盤上に供給する研磨液量:2リットル/分
上定盤回転数:1〜50rpm(装置上面から見て時計回り回転)
下定盤回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
キャリア(基板20)回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
荷重(付圧):80〜100g/cm2
研磨時間:30〜100分
除去量:35〜75μm
次に、特許文献1に記載された図7に示す大型マスクブランク用片面研磨装置を用い、第二研磨工程を実施した。ポリシャとして超軟質ポリシャを用い、以下の研磨条件で実施した。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径50〜80nm)砥粒に水を加えた遊離砥粒
研磨布:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)、厚さ2mm
溝にのみ直接的に供給する研磨液量:5リットル/分
定盤上に供給する研磨液量:2リットル/分
下定盤回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
キャリア(基板20)回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
荷重(付圧):80〜100g/cm2
研磨時間:30〜50分
除去量:35〜45μm
次に、図6に示す大型マスクブランク用両面研磨装置を用い、第三研磨工程(鏡面研磨加工工程;ファイナルポリッシング)を実施した。ポリシャとして超軟質ポリシャを用い、以下の研磨条件で実施した。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径50〜80nm)砥粒に水を加えた遊離砥粒
研磨布:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)、厚さ2mm
溝にのみ直接的に供給する研磨液量:5リットル/分
定盤上に供給する研磨液量:2リットル/分
上定盤回転数:1〜50rpm(装置上面から見て時計回り回転)
下定盤回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
キャリア(基板20)回転数:1〜50rpm(装置上面から見て反時計回り回転)
荷重(付圧):80〜100g/cm2
研磨時間:30〜50分
除去量:35〜45μm
上記第三研磨工程を終えた基板1を、アルカリ溶液(NaOH溶液)、硫酸に順次浸漬して、洗浄を行った。なお、各洗浄槽には超音波を印加した。さらに、中性洗剤、純水、純水、IPA、IPA(蒸気乾燥)の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
次に、得られた基板1の平坦度、表面粗さ並びに表面欠陥5の有無及びその位置を検査行った。表面欠陥5の有無については、レーザー散乱光方式の欠陥検査装置で検査された。ここで、マスクブランク用基板1に求められる平坦度は20μm以下とし、表面粗さは算術平均粗さRaで0.25nm以下とした。また、表面欠陥5については、幅が1μmよりも大きなサイズのものは許容されないと判定することとした。ここでは、本発明の火炎欠陥修正の有効性を検証するため、検査後の基板1について、平坦度及び表面粗さはともに前記条件を満たしているが、許容されないサイズの表面欠陥5(凹状欠陥)であり、その深さが0.5μm以下であるものが存在する基板1を選定することとした。
検査工程にて選定された基板1の表面欠陥5に対して、火炎欠陥修正を施した。表面欠陥5の修正に用いた火炎52は以下の通りである。
・火炎温度: 2200℃
・火炎照射装置50とマスクブランク用基板1との距離: 15mm
・火炎径: 3mm
・火炎照射時間: 10分
・引火性ガスの種類: ブタンと酸素との混合気体
具体的には、モリブデン(Mo)とケイ素(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=20at%:80at%)を用い、アルゴン(Ar)ガス雰囲気で、DCスパッタリングにより、モリブデンとケイ素からなるMoSi膜(光半透過膜2)を10nmの膜厚で形成した。この光半透過膜2は、i線(365nm)の波長において、透過率が15%となるように調整されている。
具体的には、スパッタターゲットにクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚15nmのCrN層を成膜し、次いで、アルゴン(Ar)とメタン(CH4)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚65nmのCrCN層を成膜し、次いで、アルゴン(Ar)と一酸化窒素(NO)との混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚25nmのCrON層を成膜し、合計膜厚105nmの遮光膜3を形成した。この遮光膜3は、各層が組成傾斜した構造の膜であり、前記光半透過膜2との積層構造でi線(365nm)の波長において光学濃度3.0となるように調整されている。
以上のようにして、マスクブランク用基板1上に光半透過膜2と遮光膜3とがこの順に積層した多階調マスクブランク10を製造した。
次に、上記レジストパターン4aをマスクとして、遮光膜3のエッチングを行い、遮光膜3に透光部パターンを形成した(同図(c)参照)。ここでは、Cr用エッチング液(硫酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む水溶液)を用いたウェットエッチングを適用した。
次に、上記レジストパターン4bをマスクとして、遮光膜3のエッチングを行い、遮光膜3に遮光部パターンを形成した(同図(f)参照)。ここでも、前記と同様のCr用エッチング液を用いたウェットエッチングを適用した。
この比較例1では、(4)検査工程で、平坦度及び表面粗さはともに所定条件を満たしているが、許容されないサイズの表面欠陥5(凹状欠陥)であり、その深さが0.5μm以下であるものが存在する基板1を選定するところまでは、実施例1と同様である。比較例1では、選定された基板1の表面欠陥5を修正する(5)表面欠陥修正工程を行わないままで、マスクブランク用基板1として、実施例1と同様の条件で光半透過膜2、遮光膜3を成膜して、マスクブランク10を製造した。さらに、このマスクブランク10を用いて、実施例1と同様の手順で、光半透過膜2、遮光膜3のパターニングを行い、多階調マスク15を作製した。
2 光半透過膜(パターン形成用薄膜)
3 遮光膜(パターン形成用薄膜)
4 レジスト膜
4a、4b レジストパターン
5 表面欠陥
10 多階調マスクブランク
15 多階調マスク
16 遮光部
17 透光部
18 半透光部
20 研磨装置に取り付けられたマスクブランク用基板
21 キャリア
22 上定盤
23 下定盤
30 研磨布を貼り付けてなる定盤
50 火炎照射装置
52 火炎
71 主表面
72 側面
73 面取面
100 火炎欠陥修正装置
102 ステージ
104 火炎制御部
105 引火性ガス
108 顕微鏡
110 画像処理部
112 ステージコントローラ
114 制御部
126 観察光
Claims (6)
- 対向する2つの主表面を有する基板からなるマスクブランク用基板の製造方法であって、
前記基板の2つの主表面を研磨する工程と、
前記基板の主表面に存在する表面欠陥に対して、前記基板の軟化点以上の燃焼温度の火炎を接触させて前記表面欠陥を修正する工程と
を有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法。 - 前記表面欠陥が、凹状欠陥であることを特徴とする、請求項1に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記基板が、合成石英ガラスからなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記火炎が、1600℃以上の燃焼温度であることを特徴とする、請求項3に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のマスクブランク用基板の製造方法で製造されたマスクブランク用基板の主表面上にパターン形成用の薄膜を成膜する工程を有することを特徴とする、マスクブランクの製造方法。
- 請求項5に記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする、転写用マスクの製造方法。
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