JP2017107222A - マスクブランク - Google Patents
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Abstract
【課題】主表面の中央領域の平坦度を向上した、マスクブランクの提供。
【解決手段】回路パターンを有する膜が形成される矩形の主表面を有するガラス基板１０と、前記膜とを備えるマスクブランクであって、前記膜の前記ガラス基板とは反対側の主表面は、矩形であって、当該主表面のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の中央領域の面形状を数式で表すと、式中のｋとｌとの和が３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分の平坦度が２２ｎｍ以下である、マスクブランク。
【選択図】図１
【解決手段】回路パターンを有する膜が形成される矩形の主表面を有するガラス基板１０と、前記膜とを備えるマスクブランクであって、前記膜の前記ガラス基板とは反対側の主表面は、矩形であって、当該主表面のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の中央領域の面形状を数式で表すと、式中のｋとｌとの和が３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分の平坦度が２２ｎｍ以下である、マスクブランク。
【選択図】図１
Description
本発明は、マスクブランクに関する。
マスクブランクは、ガラス基板と、ガラス基板の主表面に形成される膜とを有する。膜の数は１つ以上であればよく、複数の膜が重ねて形成されてもよい。少なくとも１つの膜に回路パターンが形成されることで、フォトマスクが得られる。半導体露光では、フォトマスクの回路パターンをウェハに縮小して転写する。回路パターンの位置ずれ（以下、パターン重ね合わせ精度という。）が許容範囲に収まるように、ガラス基板の主表面には高い平坦度が求められている。特に主表面の中央領域には、回路パターンが形成されるため、高い平坦度が求められている。
ガラス基板の主表面の平坦度を向上するため、研磨や局所加工などが行われる（例えば特許文献１参照）。特許文献１の実施例１では、粗研磨工程において硬質の研磨パッドが用いられ、精密研磨工程においてナップ層と呼ばれる多孔質の樹脂層を有する研磨パッドが用いられている。多孔質の樹脂層を形成する樹脂の１００％モジュラスは１４．５ＭＰａ以上である。
従来、研磨パッドの硬さが硬すぎたり柔らかすぎたりしたため、研磨の後に局所加工を行っても主表面の中央領域の平坦度が十分でないために、ウェハ上でのパターン重ね合わせ精度が十分でないことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、主表面の中央領域の平坦度を向上し、ウェハ上でのパターン重ね合わせ精度が十分なマスクブランクの提供を主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
回路パターンを有する膜が形成される矩形の主表面を有するガラス基板と、
前記膜とを備えるマスクブランクであって、
前記膜の前記ガラス基板とは反対側の主表面は、矩形であって、当該主表面のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の中央領域の面形状を下記式で表すと、
下記式中のｋとｌとの和が３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分の平坦度が２２ｎｍ以下である、マスクブランクが提供される。
回路パターンを有する膜が形成される矩形の主表面を有するガラス基板と、
前記膜とを備えるマスクブランクであって、
前記膜の前記ガラス基板とは反対側の主表面は、矩形であって、当該主表面のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の中央領域の面形状を下記式で表すと、
下記式中のｋとｌとの和が３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分の平坦度が２２ｎｍ以下である、マスクブランクが提供される。
本発明の一態様によれば、主表面の中央領域の平坦度を向上し、ウェハ上でのパターン重ね合わせ精度が十分なマスクブランクが提供される。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
図１は、一実施形態によるガラス基板の平面図である。図１において、ｘ方向は横方向、ｙ方向は縦方向であり、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交する方向である。
ガラス基板１０は、マスクブランク用である。マスクブランクは、ガラス基板１０と、ガラス基板１０の主表面１１に形成される膜とを有する。膜の数は１つ以上であればよく、複数の膜が重ねて形成されてもよい。少なくとも１つの膜に回路パターンが形成されることで、フォトマスクが得られる。
ガラス基板１０のガラスは、ＳｉＯ２を９０質量％以上含む石英ガラスが好ましい。石英ガラスに占めるＳｉＯ２含有量の上限値は、１００質量％である。石英ガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、線膨張係数が小さく、温度変化による寸法変化が小さい。
石英ガラスは、ＳｉＯ２の他に、ＴｉＯ２含んでよい。石英ガラスは、ＳｉＯ２を９０〜９５質量％、ＴｉＯ２を５〜１０質量％含んでよい。ＴｉＯ２含有量が５〜１０質量％であると、室温付近での線膨張係数が略ゼロであり、室温付近での寸法変化がほとんど生じない。
石英ガラスは、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２以外の微量成分を含んでもよいが、微量成分を含まないことが好ましい。
ガラス基板１０は、図１に示すように、矩形の主表面１１を有する。本明細書において、「矩形」とは、長方形や正方形の他、長方形や正方形の角を面取りした形を含む。主表面１１は、回路パターンを有する膜が形成されるものである。以下、この主表面１１を回路パターン形成面１１とも呼び、回路パターン形成面とは反対側の主表面１２（図６〜図９等参照）を非回路パターン形成面１２とも呼ぶ。
回路パターン形成面１１は、例えば縦１５２ｍｍ、横１５２ｍｍの矩形の形状を有する。回路パターン形成面１１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域１１ＣＡと呼ぶ。中央領域１１ＣＡの中心と、回路パターン形成面１１の中心とは一致する。
尚、回路パターン形成面１１の縦寸法は１５２ｍｍ以上であってよい。また、回路パターン形成面１１の横寸法は１５２ｍｍ以上であってよい。これらの場合も、回路パターン形成面１１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域１１ＣＡと呼ぶ。
中央領域１１ＣＡの面形状は、下記式によって表す。
図２は、次数ｍが０、１、２、３のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）が表す面形状を示す図である。図２では、代表的に、（ｋ，ｌ）の組合せが（０，０）、（１，０）、（２，０）、（３，０）のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）が表す面形状を示す。
図２に実線で示すように、次数ｍが０（ゼロ）のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）によって表される面は、ｘｙ平面（ｚ＝０）に対して平行なオフセット面であり、平面であるので、中央領域１１ＣＡの平坦度に影響を与えない。
図２に破線で示すように、次数ｍが１のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）によって表される面は、ｘｙ平面に対して傾斜した平面であるので、中央領域１１ＣＡの平坦度に影響を与えない。
図２に１点鎖線で示すように、次数ｍが２のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）によって表される面は、曲面であるので、中央領域１１ＣＡの平坦度に影響を与える。但し、次数ｍが２のときの曲面は、露光精度には影響を与えない。露光機による露光精度の補正が可能である。
図２に２点鎖線で示すように、次数ｍが３のときのＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）によって表される面は、中央領域１１ＣＡの平坦度に影響を与える曲面であり、露光精度に影響を与える。露光精度に影響を与えうる次数ｍは３以上である。
次数ｍが３以上９以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分を低次成分と呼ぶ。また、次数ｍが１０以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分を高次成分と呼ぶ。低次成分の凸と凹の間隔は、高次成分の凸と凹の間隔よりも長い。
本実施形態では、回路パターン形成面１１の中央領域１１ＣＡにおいて、低次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であり、且つ、高次成分の平坦度が２０ｎｍ以下である。よって、従来よりもフォトマスクの回路パターンの歪みが低減できる。本明細書において、低次成分の平坦度とは、低次成分のｚ方向における最大高低差の大きさのことである。同様に、高次成分の平坦度とは、高次成分のｚ方向における最大高低差の大きさのことである。
また、本実施形態では、回路パターン形成面１１の中央領域１１ＣＡにおいて、低次成分と高次成分の合成成分の平坦度が２２ｎｍ以下である。よって、詳しくは後述するが、パターン重ね合わせ精度が向上できる。本明細書において、合成成分とは、次数ｍが３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分のことである。また、合成成分の平坦度とは、合成成分のｚ方向における最大高低差の大きさのことである。
図３は、一実施形態によるガラス基板の製造方法のフローチャートである。図４は、ガラス基板を研磨する研磨機の一部を破断して示す斜視図である。図５は、一実施形態によるガラス基板の研磨時の状態を示す断面図である。
図３に示すように、ガラス基板１０の製造方法は、研磨工程Ｓ１１と、局所加工工程Ｓ１２とを有する。
研磨工程Ｓ１１では、ガラス基板１０と研磨パッド２１との間に研磨スラリーを供給し、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の全体を研磨する。研磨工程Ｓ１１では、研磨パッド２１および／または研磨スラリーを交換しながら、回路パターン形成面１１の研磨を繰り返し行ってよい。研磨工程Ｓ１１では、同様の方法で、非回路パターン形成面１２の全体をも研磨してもよい。
研磨パッド２１は、図４および図５に示すようにガラス基板１０の板厚方向両側に配設されてよく、回路パターン形成面１１と非回路パターン形成面１２とを同時に研磨してもよい。尚、研磨パッド２１は、ガラス基板１０の板厚方向片側に配設されてもよく、回路パターン形成面１１と非回路パターン形成面１２とを順番に研磨してもよい。その順序は特に限定されず、どちらが先に研磨されてもよい。
研磨パッド２１は、図４および図５に示すように定盤２２に貼り付けて用いられる。研磨パッド２１の研磨面は、回路パターン形成面１１や非回路パターン形成面１２よりも大きい。また、研磨パッド２１の研磨面の半径は、ガラス基板１０を保持するキャリア２３の直径よりも大きくてよい。この場合、キャリア２３は、研磨パッド２１の中心線を中心に公転させられながら、キャリア２３の中心線を中心に自転させられる。
研磨パッド２１としては、例えばウレタン系研磨パッド、不織布系研磨パッド、またはスウェード系研磨マッドなどが用いられる。研磨工程Ｓ１１で用いられる少なくとも１つの研磨パッド２１は、ナップ層（ＮＡＰ層）と呼ばれる多孔質の樹脂層２１ａを有する。樹脂層２１ａは、基材２１ｂ上に形成されており、ガラス基板１０に当接する面に開口孔を有する。
研磨スラリーは、研磨粒子と分散媒とを含む。研磨粒子は、例えばコロイダルシリカ、または酸化セリウムなどで形成される。分散媒としては、水、または有機溶媒などが用いられる。研磨スラリーは、研磨パッド２１とガラス基板１０との間に供給される。
局所加工工程Ｓ１２では、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１を局所的に加工する。局所加工工程Ｓ１２では、回路パターン形成面１１と非回路パターン形成面１２とを順番に加工してもよい。その順序は特に限定されず、どちらが先に加工されてもよい。
局所加工工程Ｓ１２では、例えばイオンビームエッチング法、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）エッチング法、プラズマエッチング法、湿式エッチング法、磁性流体による研磨法、または回転研磨ツールによる研磨法などが用いられる。
イオンビームエッチング法、およびガスクラスターイオンビームエッチング法は、ビームの照射位置を変更でき、面形状の局所的な修正に適している。特に、ガスクラスターイオンビームエッチング法が好適である。ガスクラスターイオンビームエッチング法は、ガス状の原子や分子の塊（ガスクラスター）をイオン化、加速して用いる方法である。ガスクラスターのソースガスとしては、ＳＦ６、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２、ＮＦ３、Ｎ２Ｏ、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＳｉＦ４、ＣＯＦ２などのガスを単独で、または混合して使用できる。これらの中でもＳＦ６およびＮＦ３が好ましい。
磁性流体による研磨法は、研磨粒子を含む磁性流体を用いる方法である。磁性流体は、例えば担体中に非コロイド磁気物質が分散された流体であり、磁界下におかれると、レオロジー特性（粘性、弾性、及び可塑性）が変化する。研磨粒子は、例えばシリカ、酸化セリウム、またはダイヤモンドなどで形成される。
回転研磨ツールによる研磨法は、回転研磨ツールを回転させながらガラス基板１０に接触させる方法である。回転研磨ツールの研磨面は、回路パターン形成面１１や非回路パターン形成面１２よりも小さい。回転研磨ツールには、研磨粒子を含むスラリーが供給される。研磨粒子は、例えばシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、ダイヤモンド、チタニア、またはゲルマニアなどで形成される。
ところで、局所加工工程Ｓ１２は、高さの高い部分を局所的に加工することで、加工された部分と加工されない部分との高低差を低減する。局所加工工程Ｓ１２は、凸と凹の間隔が長い低次成分の平坦を改善できる。凸と凹の間隔が短い高次成分の平坦度は、研磨工程Ｓ１１によって改善する。
研磨工程Ｓ１１で用いられる少なくとも１つの研磨パッド２１は、ナップ層と呼ばれる多孔質の樹脂層２１ａを有するものである。樹脂層２１ａを形成する樹脂としては、例えばポリウレタンやポリカーボネートなどが用いられる。
樹脂層２１ａを形成する樹脂の１００％モジュラスは、例えば５ＭＰａ以上である。１００％モジュラスとは試験片の伸びが試験片の元の長さの１００％になるときの引張応力をいい、その引張応力は日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６２５０ ３．７）に準拠して測定される。樹脂の１００％モジュラスは、樹脂に孔がない状態で測定する。
樹脂層２１ａを形成する樹脂の１００％モジュラスが５ＭＰａ以上であれば、樹脂層２１ａが硬いため、樹脂層２１ａの平坦な研磨面によって凸と凹の間隔が短い高次成分の平坦度が改善できる。樹脂層２１ａを形成する樹脂の１００％モジュラスは、好ましくは１０ＭＰａ以上である。
ところで、回転する研磨パッド２１の中心部と外周部とでは、周方向の速さに差が生じる。周方向の速さの差に起因する研磨レートの差は、樹脂層２１ａが硬くなるほど顕著に表れ、低次成分の平坦度を悪化させる原因となる。
樹脂層２１ａを形成する樹脂の１００％モジュラスは、１４ＭＰａ以下である。樹脂層２１ａが硬過ぎないため、回転する研磨パッド２１の中心部と外周部との研磨レートの差が小さい。そのため、凸と凹の間隔が長い低次成分の平坦度の悪化が抑制できる。樹脂層２１ａを形成する樹脂の１００％モジュラスは、好ましくは１２ＭＰａ以下である。
本実施形態によれば、上述の如く、研磨工程Ｓ１１において低次成分の平坦度の悪化を抑制しつつ高次成分の平坦度を改善し、その後の局所加工工程Ｓ１２において低次成分の平坦度を改善する。よって、回路パターン形成面１１の中央領域１１ＣＡにおいて、低次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であり、且つ、高次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であるガラス基板１０が得られる。
尚、ガラス基板１０の製造方法は、研磨工程Ｓ１１、局所加工工程Ｓ１２以外の工程をさらに有してもよい。
例えば、ガラス基板１０の製造方法は、仕上げ研磨工程をさらに有してもよい。仕上げ研磨工程では、局所加工工程Ｓ１２の後に、研磨工程Ｓ１１と同様に回路パターン形成面１１の全体を研磨する。仕上げ研磨工程では、非回路パターン形成面１２の全体をも研磨してもよい。仕上げ研磨工程では、低次成分の平坦度が再び悪化しないように、研磨条件が設定される。
また、ガラス基板１０の製造方法は、洗浄工程をさらに有してもよい。洗浄工程では、ガラス基板１０を洗浄する。洗浄工程は、例えば研磨工程Ｓ１１と局所加工工程Ｓ１２の間、局所加工工程Ｓ１２と仕上げ研磨工程との間、仕上げ研磨工程の後などに行われる。
図６は、一実施形態による反射型のマスクブランクを示す図である。反射型のマスクブランクは、図１などに示すガラス基板１０、反射膜３０、および吸収膜４０をこの順で有する。
ガラス基板１０は、反射膜３０および吸収膜４０を支持する。反射膜３０および吸収膜４０は、この順で、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１に形成される。
反射膜３０は、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）などの光を反射する。反射膜３０は、例えば高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜であってよい。高屈折率層は例えばシリコン（Ｓｉ）により形成され、低屈折率層は例えばモリブデン（Ｍｏ）により形成される。
吸収膜４０は、光を吸収する。吸収膜４０は、例えばタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）から選ばれる少なくとも１つの元素を含む単金属、合金、窒化物、酸化物、酸窒化物などにより形成される。
吸収膜４０は、回路パターンが形成される膜である。回路パターンの形成には例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法が用いられ、その際に用いられるレジスト膜がマスクブランクに含まれてもよい。吸収膜４０に回路パターンを形成することにより、反射型のフォトマスクが得られる。
ところで、マスクブランクは、ガラス基板１０上に各種の膜を成膜することで得られ、成膜に起因する応力によって僅かに反る。この反りの形状は、主に次数ｍが２の成分で表され、次数ｍが３以上の成分をほとんど含まない。そのため、ガラス基板１０上に成膜される各種の膜と、ガラス基板１０とで、低次成分や高次成分、合成成分の平坦度は略同じになる。
図１０は、図６の吸収膜４０の平面図である。図１０に示すように、吸収膜４０のガラス基板１０とは反対側の主表面４１は、矩形である。以下、この主表面４１を回路パターン形成面４１とも呼ぶ。
回路パターン形成面４１は、例えば縦１５２ｍｍ、横１５２ｍｍの矩形の形状を有する。回路パターン形成面４１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域４１ＣＡと呼ぶ。中央領域４１ＣＡの中心と、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の中心とは、平面視で一致する。
尚、吸収膜４０の回路パターン形成面４１の縦寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の縦寸法よりも小さくてもよい。また、吸収膜４０の回路パターン形成面４１の横寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の横寸法よりも小さくてもよい。これらの場合も、回路パターン形成面４１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域４１ＣＡと呼ぶ。
中央領域４１ＣＡに回路パターンが形成される。中央領域４１ＣＡの面形状を、中央領域１１ＣＡの面形状と同様に、上記式によって表すと、中央領域４１ＣＡにおいて、低次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であり、且つ、高次成分の平坦度が２０ｎｍ以下である。よって、従来よりもフォトマスクの回路パターンの歪みが低減できる。
また、中央領域４１ＣＡにおいて、低次成分と高次成分の合成成分の平坦度が２２ｎｍ以下である。よって、詳しくは後述するが、パターン重ね合わせ精度が向上できる。
図７は、一実施形態による反射型のフォトマスクを示す図である。図７に示す反射型のフォトマスクは、図６に示す反射型のマスクブランクの吸収膜４０に回路パターン４０ａを形成することで得られる。得られた反射型のフォトマスクは、例えばＥＵＶ光源の露光機に搭載される。
尚、反射型のマスクブランクおよび反射型のフォトマスクは、反射膜３０、および吸収膜４０以外の膜をさらに有してもよい。例えば、図１１および図１２に示すように、反射膜３０と吸収膜４０との間に、吸収膜４０のエッチングから反射膜３０を保護する保護膜６０（例えばＲｕ、Ｓｉ、ＴｉＯ２など）が形成されてもよい。また、吸収膜４０を基準として反射膜３０とは反対側に、吸収膜４０の回路パターン４０ａの検査光に対し吸収膜４０よりも低反射特性を有する低反射膜７０（例えばＴａＯＮやＴａＯなど）が形成されてもよい。低反射膜７０による検査光の反射率は、吸収膜４０による検査光の反射率よりも低い。また、ガラス基板１０を基準として反射膜３０とは反対側に、導電膜（例えばＣｒＮなど）が形成されてもよい。
図１１に示すように、反射型のマスクブランクは、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１上に、回路パターン形成面１１側から、反射膜３０と、吸収膜４０と、低反射膜７０とをこの順で有してよい。この場合、吸収膜４０と低反射膜７０の両方に、回路パターンが形成される。
図１３は、図１１の低反射膜の平面図である。図１３に示すように、低反射膜７０のガラス基板１０とは反対側の主表面７１は、矩形である。以下、この主表面７１を回路パターン形成面７１とも呼ぶ。
回路パターン形成面７１は、例えば縦１５２ｍｍ、横１５２ｍｍの矩形の形状を有する。回路パターン形成面７１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域７１ＣＡと呼ぶ。中央領域７１ＣＡの中心と、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の中心とは、平面視で一致する。
尚、低反射膜７０の回路パターン形成面７１の縦寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の縦寸法よりも小さくてもよい。また、低反射膜７０の回路パターン形成面４１の横寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の横寸法よりも小さくてもよい。これらの場合も、回路パターン形成面７１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域７１ＣＡと呼ぶ。
中央領域７１ＣＡに回路パターンが形成される。中央領域７１ＣＡの面形状を、中央領域１１ＣＡの面形状と同様に、上記式によって表すと、中央領域７１ＣＡにおいて、低次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であり、且つ、高次成分の平坦度が２０ｎｍ以下である。よって、従来よりもフォトマスクの回路パターンの歪みが低減できる。
また、中央領域７１ＣＡにおいて、低次成分と高次成分の合成成分の平坦度が２２ｎｍ以下である。よって、詳しくは後述するが、パターン重ね合わせ精度が向上できる。
本実施形態によれば、ガラス基板１０の主表面の中央領域の平坦度を向上できるため、反射型のフォトマスクを用いて形成したウェハ上回路のパターンの重ね合わせ精度を向上できる。
図８は、一実施形態による透過型のマスクブランクを示す図である。透過型のマスクブランクは、図１などに示す研磨後のガラス基板１０、および遮光膜５０を有する。
ガラス基板１０は、遮光膜５０を支持する。遮光膜５０は、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１に形成される。
遮光膜５０は、光を遮光する。遮光膜５０は、例えばクロム（Ｃｒ）などにより形成される。
遮光膜５０は、回路パターンが形成される膜である。回路パターンの形成には例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法が用いられ、その際に用いられるレジスト膜がマスクブランクに含まれてもよい。遮光膜５０に回路パターンを形成することにより、透過型のフォトマスクが得られる。
図１４は、図８の遮光膜の平面図である。図１４に示すように、遮光膜５０のガラス基板１０とは反対側の主表面５１は、矩形である。以下、この主表面５１を回路パターン形成面５１とも呼ぶ。
回路パターン形成面５１は、例えば縦１５２ｍｍ、横１５２ｍｍの矩形の形状を有する。回路パターン形成面５１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域５１ＣＡと呼ぶ。中央領域５１ＣＡの中心と、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の中心とは、平面視で一致する。
尚、遮光膜５０の回路パターン形成面５１の縦寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の縦寸法よりも小さくてもよい。また、遮光膜５０の回路パターン形成面５１の横寸法は、１４２ｍｍよりも大きければよく、ガラス基板１０の回路パターン形成面１１の横寸法よりも小さくてもよい。これらの場合も、回路パターン形成面５１のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の領域を中央領域５１ＣＡと呼ぶ。
中央領域５１ＣＡに回路パターンが形成される。中央領域５１ＣＡの面形状を、中央領域１１ＣＡの面形状と同様に、上記式によって表すと、中央領域５１ＣＡにおいて、低次成分の平坦度が２０ｎｍ以下であり、且つ、高次成分の平坦度が２０ｎｍ以下である。よって、従来よりもフォトマスクの回路パターンの歪みが低減できる。
また、中央領域５１ＣＡにおいて、低次成分と高次成分の合成成分の平坦度が２２ｎｍ以下である。よって、詳しくは後述するが、パターン重ね合わせ精度が向上できる。
図９は、一実施形態による透過型のフォトマスクを示す図である。図９に示す透過型のフォトマスクは、図８に示す透過型のマスクブランクの遮光膜５０に回路パターン５０ａを形成することで得られる。得られた透過型のフォトマスクは、例えばＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、または水銀ランプなどを光源とする露光機に搭載される。
尚、透過型のマスクブランクおよび透過型のフォトマスクは、遮光膜５０の代わりに、ハーフトーン型の位相シフト膜を有してもよい。位相シフト膜は、フォトマスクを透過する光に位相差を与えることにより、透過光同士の干渉を利用して解像度を向上させる。
本実施形態によれば、ガラス基板１０の主表面の中央領域の平坦度を向上できるため、透過型のフォトマスクを用いて形成したウェハ上の回路パターンの重ね合わせ精度を向上できる。
試験例１〜６では、下記の２次研磨工程において用いられるナップ層を形成する樹脂の種類以外、同じ条件でガラス基板の製造を行い、得られたガラス基板の回路パターン形成面の中央領域の平坦度を測定した。また、試験例１〜６では、ガラス基板の回路パターン形成面に反射膜と吸収膜と低反射膜とをこの順で成膜してマスクブランクの製造を行い、低反射膜の回路パターン形成面の中央領域の平坦度を測定した。反射膜や吸収膜、低反射膜の成膜条件は、試験例１〜６で同じ条件とした。試験例１〜３が実施例、試験例４〜６が比較例である。
ガラス基板の製造では、研磨工程、局所加工工程、仕上げ研磨工程をこの順で行った。また、研磨工程では、１次研磨工程、２次研磨工程、３次研磨工程をこの順で行った。以下、各工程について説明する。
［１次研磨工程］
１次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。１次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．５μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：ウレタン系研磨パッド
１次研磨工程の後、２次研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
１次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。１次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．５μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：ウレタン系研磨パッド
１次研磨工程の後、２次研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
［２次研磨工程］
２次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。２次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．０μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：ポリエチレンテレフタレートの基材と、その基材上に形成したナップ層とで構成される研磨パッド
２次研磨工程の後、３次研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
２次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。２次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．０μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：ポリエチレンテレフタレートの基材と、その基材上に形成したナップ層とで構成される研磨パッド
２次研磨工程の後、３次研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
［３次研磨工程］
３次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。３次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：コロイダルシリカからなる平均粒径３０ｎｍの研磨粒子を含有するｐＨ３に調整された水溶液
研磨パッド：超軟質ポリッシャ
３次研磨工程の後、局所加工工程の前に、洗浄工程を行った。
３次研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。３次研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：コロイダルシリカからなる平均粒径３０ｎｍの研磨粒子を含有するｐＨ３に調整された水溶液
研磨パッド：超軟質ポリッシャ
３次研磨工程の後、局所加工工程の前に、洗浄工程を行った。
［局所加工工程］
局所加工工程では、片面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を順番に局所的に加工した。局所加工工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．０μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：軟質ポリッシャ
局所加工工程の後、仕上げ研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
局所加工工程では、片面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を順番に局所的に加工した。局所加工工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：酸化セリウムからなる平均粒径１．０μｍの研磨粒子を含有する水溶液
研磨パッド：軟質ポリッシャ
局所加工工程の後、仕上げ研磨工程の前に、洗浄工程を行った。
［仕上げ研磨工程］
仕上げ研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。仕上げ研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：コロイダルシリカからなる平均粒径３０ｎｍの研磨粒子を含有するｐＨ３に調整された水溶液
研磨パッド：超軟質ポリッシャ
仕上げ研磨工程の後、平坦度の測定の前に、洗浄工程を行った。
仕上げ研磨工程では、図４に示す両面研磨機を用いてガラス基板の２つの主表面を同時に研磨した。仕上げ研磨工程では、下記の研磨スラリーと、下記の研磨パッドとを用いた。
研磨スラリー：コロイダルシリカからなる平均粒径３０ｎｍの研磨粒子を含有するｐＨ３に調整された水溶液
研磨パッド：超軟質ポリッシャ
仕上げ研磨工程の後、平坦度の測定の前に、洗浄工程を行った。
［ガラス基板の回路パターン形成面の平坦度の測定］
ガラス基板の回路パターン形成面の中央領域の平坦度は、フジノン社製の平坦度測定機により測定した。また、中央領域における低次成分や高次成分、合成成分の平坦度を算出した。
ガラス基板の回路パターン形成面の中央領域の平坦度は、フジノン社製の平坦度測定機により測定した。また、中央領域における低次成分や高次成分、合成成分の平坦度を算出した。
［反射膜成膜工程］
反射膜成膜工程では、第一の主表面上に、イオンビームスパッタリング法を用いて、厚さ２．３ｎｍのＭｏ層と、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層とを交互に成膜することを５０回繰り返し、反射膜３０として厚さ３４０ｎｍのＭｏ／Ｓｉ多層反射膜を形成した。
Ｍｏ層の成膜条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｍｏターゲット
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０６４ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：２．３ｎｍ
Ｓｉ層の成膜条件は以下の通りである。
ターゲット：Ｓｉターゲット（ホウ素ドープ）
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０７７ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：４．５ｎｍ。
反射膜成膜工程では、第一の主表面上に、イオンビームスパッタリング法を用いて、厚さ２．３ｎｍのＭｏ層と、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層とを交互に成膜することを５０回繰り返し、反射膜３０として厚さ３４０ｎｍのＭｏ／Ｓｉ多層反射膜を形成した。
Ｍｏ層の成膜条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｍｏターゲット
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０６４ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：２．３ｎｍ
Ｓｉ層の成膜条件は以下の通りである。
ターゲット：Ｓｉターゲット（ホウ素ドープ）
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０７７ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：４．５ｎｍ。
［保護膜成膜工程］
保護膜成膜工程では、反射膜上に、Ｒｕ層（図示していない）を、イオンビームスパッタリング法を用いて形成した。
保護膜の形成条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｒｕターゲット
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０５２ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：２．５ｎｍ。
保護膜成膜工程では、反射膜上に、Ｒｕ層（図示していない）を、イオンビームスパッタリング法を用いて形成した。
保護膜の形成条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｒｕターゲット
スパッタリングガス：Ａｒガス（ガス圧：０．０２Ｐａ）
電圧：７００Ｖ
成膜速度：０．０５２ｎｍ／ｓｅｃ
膜厚：２．５ｎｍ。
［吸収膜成膜工程］
次に、保護膜上に、吸収膜４０としてＴａＮ層を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
ＴａＮ層を成膜条件は、以下のとおりである。
ターゲット：Ｔａターゲット、
スパッタリングガス：ＡｒとＮ２の混合ガス（Ａｒ：８６ｖｏｌ％、Ｎ２：１４ｖｏｌ％、ガス圧：０．３Ｐａ）、
投入電力：１５０Ｗ、
成膜速度：７．２ｎｍ／ｍｉｎ、
膜厚：６０ｎｍ。
次に、保護膜上に、吸収膜４０としてＴａＮ層を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
ＴａＮ層を成膜条件は、以下のとおりである。
ターゲット：Ｔａターゲット、
スパッタリングガス：ＡｒとＮ２の混合ガス（Ａｒ：８６ｖｏｌ％、Ｎ２：１４ｖｏｌ％、ガス圧：０．３Ｐａ）、
投入電力：１５０Ｗ、
成膜速度：７．２ｎｍ／ｍｉｎ、
膜厚：６０ｎｍ。
［低反射膜成膜工程］
低反射膜成膜工程では、吸収膜上に、ＴａＯＮ層（図示していない）を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
低反射膜の形成条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｔａターゲット、
スパッタリングガス：ＡｒとＯ２とＮ２の混合ガス（Ａｒ：４９ｖｏｌ％、Ｏ２：３７ｖｏｌ％、Ｎ２：１４ｖｏｌ％。ガス圧：０．３Ｐａ）
投入電力：２５０Ｗ、
成膜速度：２．０ｎｍ／ｍｉｎ、
膜厚：８ｎｍ。
低反射膜成膜工程では、吸収膜上に、ＴａＯＮ層（図示していない）を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
低反射膜の形成条件は以下のとおりである。
ターゲット：Ｔａターゲット、
スパッタリングガス：ＡｒとＯ２とＮ２の混合ガス（Ａｒ：４９ｖｏｌ％、Ｏ２：３７ｖｏｌ％、Ｎ２：１４ｖｏｌ％。ガス圧：０．３Ｐａ）
投入電力：２５０Ｗ、
成膜速度：２．０ｎｍ／ｍｉｎ、
膜厚：８ｎｍ。
［低反射膜の回路パターン形成面の平坦度の測定］
低反射膜の回路パターン形成面の中央領域の平坦度は、フジノン社製の平坦度測定機により測定した。また、中央領域における低次成分や高次成分、合成成分の平坦度を算出した。
低反射膜の回路パターン形成面の中央領域の平坦度は、フジノン社製の平坦度測定機により測定した。また、中央領域における低次成分や高次成分、合成成分の平坦度を算出した。
[パターン重ね合わせ精度の計算]
パターン重ね合わせ精度（ＯＰＤ（Out of plane distortionの略））は、非特許文献（N.Harned,et.al., "EUV Mask flatness compensation in writing and exposure tools relating to total overlay" ,2007 International EUVL Symposium）に開示された方法で計算を行った。より具体的には、パターン重ね合わせ精度は、低反射膜の回路パターン形成面の中央領域における合成成分の平坦度と、露光光入射角の正接（具体的にはｔａｎ６°）と、露光時の縮小倍率（具体的には１／４）との積として算出した。パターン重ね合わせ精度は、上記中央領域の平坦度がゼロの理想平面である場合からのパターンのずれの大きさを表す。
パターン重ね合わせ精度（ＯＰＤ（Out of plane distortionの略））は、非特許文献（N.Harned,et.al., "EUV Mask flatness compensation in writing and exposure tools relating to total overlay" ,2007 International EUVL Symposium）に開示された方法で計算を行った。より具体的には、パターン重ね合わせ精度は、低反射膜の回路パターン形成面の中央領域における合成成分の平坦度と、露光光入射角の正接（具体的にはｔａｎ６°）と、露光時の縮小倍率（具体的には１／４）との積として算出した。パターン重ね合わせ精度は、上記中央領域の平坦度がゼロの理想平面である場合からのパターンのずれの大きさを表す。
［まとめ］
試験および計算の結果を表１に示す。表１において、「２次以上の全成分」とは、次数ｍが２の成分と、低次成分と、高次成分とを重ね合せたものである。
試験および計算の結果を表１に示す。表１において、「２次以上の全成分」とは、次数ｍが２の成分と、低次成分と、高次成分とを重ね合せたものである。
以上、マスクブランクの実施形態などを説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
１０ ガラス基板
１１ 回路パターン形成面
１１ＣＡ 中央領域
１２ 非回路パターン形成面
２１ 研磨パッド
２１ａ 樹脂層
２１ｂ 基材
３０ 反射膜
４０ 吸収膜
４０ａ 回路パターン
５０ 遮光膜
５０ａ 回路パターン
６０ 保護膜
７０ 低反射膜
１１ 回路パターン形成面
１１ＣＡ 中央領域
１２ 非回路パターン形成面
２１ 研磨パッド
２１ａ 樹脂層
２１ｂ 基材
３０ 反射膜
４０ 吸収膜
４０ａ 回路パターン
５０ 遮光膜
５０ａ 回路パターン
６０ 保護膜
７０ 低反射膜
Claims (4)
- 回路パターンを有する膜が形成される矩形の主表面を有するガラス基板と、
前記膜とを備えるマスクブランクであって、
前記膜の前記ガラス基板とは反対側の主表面は、矩形であって、当該主表面のうち、その四角枠状の外周領域を除く、縦１４２ｍｍ、横１４２ｍｍの正方形の中央領域の面形状を下記式で表すと、
下記式中のｋとｌとの和が３以上３０以下である全てのａｋｌＰｋ（ｘ）Ｐｌ（ｙ）を足した成分の平坦度が２２ｎｍ以下である、マスクブランク。
- 前記膜は、光を遮光する遮光膜である、請求項１に記載のマスクブランク。
- 前記膜は、光を吸収する吸収膜であり、
前記吸収膜と前記ガラス基板との間に、前記光を反射する反射膜を備える、請求項１に記載のマスクブランク。 - 前記ガラス基板の前記主表面側から、光を反射する反射膜と、前記光を吸収する吸収膜と、前記吸収膜の回路パターンの検査光に対し前記吸収膜よりも低反射特性を有する低反射膜とをこの順で有し、
前記膜は、前記低反射膜である、請求項１に記載のマスクブランク。
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