JP4339214B2 - マスクブランク用透明基板とその製造方法及びマスクブランクとその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、透明基板の材質を判別するために、コーナー部に基板マークを有する透明基板が記載されている。
特許文献2には、多種類の透明基板を識別するために、基板マークを対角線に対して非対称形状にすることが記載されている。
ただし、特許文献1、2に示される基板マークは、透明基板の材質を判別する機能しか持たず、また、特許文献3に示される遮光膜の非形成部は、マスクブランクからの発塵を防止する機能しか持たないものである。
また、それらの膜を形成する上で、問題が予想される光学特性のばらつき(例えば、透過率や位相差)を抑えた製造方法の提案も幾つかなされており(例えば、特許文献6参照。)、膜の光学特性のばらつきも抑えられてきているのが現状である。
本発明者が様々な点からその原因を突き止めたところ、従来は問題視されていなかった露光光に対する透明基板自体の吸収に起因する透過率のばらつきであることが判明した。
しかしながら、露光光源の波長がArFエキシマレーザー(波長193nm)のように短波長化になると、合成石英ガラスの製造ばらつき等による露光光に対する基板自体の吸収により、その透過率(板厚方向の透過率)が6025サイズ(板厚6.35mm)で80%以下になるものも見られた。この透過率の低下現象は、露光光の波長が200nm以下(特に、140nm〜200nm)において顕著になる。
このように構成すれば、基板マークによって透明基板の光学特性を保証することができる。これにより、透明基板の光学特性に起因し、仕様を逸脱したマスクブランクが製造されるという問題を解消することができる。
特に、前記光学特性を、露光波長に対する透過率及び/又は基板面内の透過率のばらつきとしてあるので、露光波長に対する透過率や基板面内の透過率のばらつきを保証し、透明基板自体の吸収に起因する仕様の逸脱を防止できる。
このように構成すれば、基板マークの種類を増やし、透明基板の光学特性を詳細に保証することができる。
このように構成すれば、製造ばらつき起因で光学特性のばらつきが発生する合成石英ガラスであっても、マスクブランク用透明基板の光学特性を保証することができる。
このように構成すれば、透明基板の光学特性を保証できるだけでなく、薄膜の光学特性を保証し、両者の相乗的な作用による仕様の逸脱を防止できる。
このように構成すれば、光学特性が異なる複数層の光学特性を保証し、これらの光学特性に起因する仕様の逸脱を防止できる。
このように構成すれば、ハーフトーン膜の光学特性と遮光膜の光学特性を個別に保証することができ、より光学特性の面で信頼性の高いマスクブランクとなる。
更に、薄膜の周縁部に、薄膜の光学特性に応じて形状が定められた膜マークを形成すれば、薄膜の光学特性も保証されるので、透明基板の光学特性と薄膜の光学特性の相乗的な作用による仕様の逸脱も防止できる。
まず、本発明の実施形態に係るマスクブランク用透明基板について、図1及び図2を参照して説明する。
図1の(a)は、本発明の実施形態に係るマスクブランク用透明基板の斜視図、図1の(b)は、本発明の実施形態に係る基板マークの斜視図、図1の(c)は、従来例に係る基板マークの斜視図、図2は、本発明の実施形態に係る基板マークの形状を示す説明図である。
基板マークM1は、具体的には、ダイヤモンド砥石を用いて、形状加工した後、研磨布や研磨ブラシを用いて鏡面化させて形成する。
基板マークM1の形状は、透明基板1の光学特性(透過率、基板面内の透過率のばらつき等)に応じて定められており、例えば、図1の(b)に示す基板マークM1の形状は、露光波長193nmにおける基板面内の透過率のばらつきが、90%±2%の場合に適用される。
これにより、基板マークM1の形状にもとづいて、透明基板1の光学特性を保証することが可能になる。
なお、露光波長が140nm〜200nmで所望の透過率を有する透明基板1の材料としては、合成石英ガラスに限らず、弗素ドープ合成石英ガラス、弗化カルシウムなどを用いることができる。
つぎに、本発明の実施形態に係るマスクブランクについて、図3〜図7を参照して説明する。
図3の(a)〜(c)は、マスクブランクに形成される薄膜の説明図、図4の(a)は、本発明の実施形態に係るハーフトーン膜を示す平面図、図4の(b)は、本発明の実施形態に係る遮光膜を示す平面図、図5は、本発明の実施形態に係るマスクブランクの要部斜視図、図6は、本発明の実施形態に係る第一膜マークの形状を示す説明図、図7は、本発明の実施形態に係る第二膜マークの形状を示す説明図である。
また、本発明は、ArFエキシマレーザー露光用マスクブランク、F2エキシマレーザー露光用マスクブランクなどのように、露光光源の波長領域が140nm〜200nmのマスクブランクに特に有効である。
なお、膜マークM2の形状や種類は、任意に設定することができる。例えば、図6に示すように、膜マークM2に複数の形状を定めるとともに、各形状に光学特性を関連付けることにより、ハーフトーン膜3の光学特性を詳細に保証することができる。
なお、膜マークM3の形状や種類は、任意に設定することができる。例えば、図7に示すように、膜マークM3に複数の形状を定めるとともに、各形状に光学特性を関連付けることにより、遮光膜4の光学特性を詳細に保証することができる。
なお、膜マークM2、M3の形成箇所は、透明基板1の4つのコーナー部のうち、いずれかの箇所に形成することができ、また、膜マークM2、M3の形成箇所や、膜マーク形状と膜マーク形成箇所の組み合わせにより、薄膜の光学特性を保証してもよい。
また、コーナー部における膜形状の確認は、膜マークM2については透明基板側(すなわち、膜が形成されている面とは反対側の面であり、基板マークが形成されている面)から確認することが可能であり、膜マークM3については、遮光膜表面側から確認することが可能である。
つぎに、本発明の実施形態に係るマスクブランク用透明基板の製造方法(提供方法)について、図8を参照して説明する。なお、透明基板は、合成石英ガラスとして説明する。
図8は、本発明の実施形態に係るマスクブランク用透明基板の製造方法を示す説明図である。
公知の製造方法を用いて(例えば、特開平8−31723号公報や特開2003−81654号公報に記載された製造方法)、合成石英ガラスインゴットを作製し、ここから所定の基板寸法(例えば、152mm×152mm×6.5mm)に切り出して、合成石英ガラス板を作製する。
つぎに、合成石英ガラス板に面取り加工を施し、合成石英ガラス板の表面(両主表面を含む。)を精密研磨する。
つぎに、研磨された一主表面の9箇所に重水素ランプ(波長193nm)を照射し、基板面内の透過率(透過率ばらつき)を測定する。なお、透過率の測定は、例えば、分光光度計(日立製作所社製U−4100)を用いて行い、検査光の入射光量と出射光量との差から算出することができる。
このとき、ArFエキシマレーザー露光用のマスクブランクに求められる光学特性(透過率)の面内ばらつきと、薄膜面内の透過率ばらつきを考慮した透明基板に求められる透過率の面内ばらつきは(マスクブランク用透明基板の仕様)、90%±2%と設定した。
つぎに、透明基板面内の透過率のばらつきが90%±2%の透明基板について、基板面内の透過率のばらつきを保証する基板マーク(図1の(b)に示す基板マーク)を透明基板の一主表面上の対角1箇所に加工した。基板マークは、主表面と該コーナー部を形成する2つの端面、1つのR面、2つの面取面との六面を斜断面状に切り落としたものである。このように、透明基板の光学特性に応じた形状の基板マークを形成することにより、透明基板面内の透過率のばらつきを保証し、また、一主表面上の対角1箇所に基板マークを形成することで、合成石英ガラスであることを示すことができる。
つぎに、再度、透明基板の表面(両主表面を含む。)を精密研磨して、光学特性(基板面内の透過率ばらつき)が保証されたマスクブランク用透明基板を得る。
この得られたマスクブランク用透明基板は、公知のガラス基板収納容器(例えば、特開2003−264225号公報に記載のもの。)に複数枚収納して、マスクブランクを製造するマスクブランク製造部門に提供する。
また、上記の説明では、透明基板面内の透過率を測定した後、再度透明基板の表面を精密研磨する工程1−eを設けているが、工程1−eを行うことなく、マスクブランク用透明基板をマスクブランク製造部門に提供しても良い。
つぎに、本発明の実施形態に係るマスクブランクの製造方法(提供方法)について、図9〜図11を参照して説明する。
図9は、本発明の実施形態に係るマスクブランクの製造方法を示す説明図、図10は、スパッタリング装置の概略図、図11は、スパッタリング装置の要部説明図である。
上述の光学特性(基板面内の透過率ばらつき)が保証されたマスクブランク用透明基板を使い、基板マークが形成されている側と反対側の主表面上にマスクパターンとなる薄膜(ハーフトーン膜)をスパッタリング法により形成する。ハーフトーン膜の成膜は、ハーフトーン膜面内の透過率ばらつき、ハーフトーン膜面内の位相差ばらつきを抑えるために、以下の構成を有するスパッタリング装置で行うことが好ましい。
なお、スパッタリングターゲット15と透明基板1は、図11に示すように、対向する面が所定の角度をなすように配置されている。この場合、スパッタリングターゲット15と透明基板1のオフセット距離(例えば、340mm)、ターゲット−基板間垂直距離(例えば、380mm)、ターゲット傾斜角(例えば、15°)が適宜定められる。
つぎに、ハーフトーン膜付き透明基板におけるハーフトーン膜側の主表面の9箇所に重水素ランプ(波長193nm)を照射し、ハーフトーン膜面内の透過率(透過率のばらつき)及びハーフトーン膜面内の位相差(位相差のばらつき)を測定する。なお、透過率の測定は、分光光度計(日立製作所社製U−4100)を用いて行い、位相差の測定は、位相差測定機(レーザーテック社製MPM−193)を用いて行うことができる。
このとき、ArFエキシマレーザー露光用のマスクブランクに求められる光学特性(透過率、位相差)のハーフトーン膜面内ばらつきは、それぞれ、6.0%±0.2%、180°±3°であることから、これらの仕様に合っているか確認した。
つぎに、ハーフトーン膜上に、遮光膜をスパッタリング法により形成する。遮光膜の成膜も光学特性(遮光膜面内の透過率ばらつき)を抑えるために、上述と同じスパッタリング装置を使用することが好ましい。
したがって、遮光膜の光学特性(遮光膜面内の透過率ばらつき)は、成膜方法で実質的に保証されるので、遮光膜のスパッタ成膜と同時に遮光膜の光学特性を保証する第二の膜マークを形成する。具体的には、遮光膜を、基板の四隅コーナー部が成膜されないように遮蔽してスパッタ成膜することにより、透明基板のコーナー部に遮光膜が形成されない部分を形成し、これを第二の膜マークとする。
つぎに、遮光膜付き透明基板における遮光膜表面の9箇所に重水素ランプ(波長193nm)を照射し、遮光膜面内の透過率(透過率ばらつき)を測定する。なお、透過率の測定には、分光光度計(日立製作所社製U−4100)を用いることができる。
このとき、ArFエキシマレーザー露光用のマスクブランクに求められる光学特性(透過率)の面内ばらつきは、O.D.(光学濃度)で3.0±0.1であることから、これらの仕様に合っているか確認した。
つぎに、遮光膜表面にレジスト膜を塗布形成した後、加熱処理してレジスト膜を形成し、マスクブランク(ハーフトーン型位相シフトマスクブランク)を得る。この得られたマスクブランクは、上述の基板マーク形状と、ハーフトーン膜の膜マーク形状と、遮光膜の膜マーク形状により、マスクブランクの光学特性(ハーフトーン膜面内の透過率ばらつき6.0%±0.2%、ハーフトーン膜面内の位相差ばらつき180°±3°、遮光膜面内の透過率ばらつき20%±2%)を保証している。
この得られたマスクブランクは、公知のブランクス収納容器(例えば、特公平1−39653号公報に記載されているもの)に複数枚収納して、マスクを製造するマスク製造部門に提供する。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明のマスクブランク用透明基板及びマスクブランクを具体的に説明する。
表面が精密研磨された152.4mm×152.4mm×6.35mmの合成石英ガラス基板について、基板面内の透過率を測定し、基板面内の透過率ばらつきが、90%±2%以内の合成石英ガラス基板を用意した。なお、この合成石英ガラス基板には、図1の(b)に示す形状の基板マークが、合成石英ガラス基板のコーナー部1箇所に設けられており、露光波長193nmにおける基板面内の透過率のばらつきが保証されている。
具体的には、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=8:92mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気(Ar:N2=10%:90%、圧力:0.1Pa)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、合成石英ガラス基板上に窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)のハーフトーン膜(膜厚約67nm)を形成した。なお、ハーフトーン膜の膜組成は、Mo:Si:N=7:45:48である。
この得られた100枚のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上述の基板マーク形状、ハーフトーン膜の膜マーク形状により、仕様である薄膜面内の透過率ばらつき6.0%±0.2%、位相差ばらつき180°±3°を満足するものである。
表面が精密研磨された152.4mm×152.4mm×6.35mmの合成石英ガラス基板について、基板面内の透過率を測定し、基板面内の透過率ばらつきが、90%±2%以内の合成石英ガラス基板を用意した。なお、この合成石英ガラス基板には、図1の(b)に示す形状の基板マークが、合成石英ガラス基板のコーナー部1箇所に設けられており、露光波長193nmにおける基板面内の透過率ばらつきが保証されている。
具体的には、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=8:92mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気(Ar:N2=10%:90%、圧力:0.1Pa)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、合成石英ガラス基板上に窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)のハーフトーン膜(膜厚約67nm)を形成した。なお、ハーフトーン膜の膜組成は、Mo:Si:N=7:45:48である。
工程2−bの方法により、作製された100枚のハーフトーン膜面内の透過率ばらつき、位相差ばらつきを測定したところ、ハーフトーン膜面内の透過率ばらつきは6.0%±2%、ハーフトーン膜面内の位相差ばらつきは180°±3°であり、仕様に合っていることを確認した。
具体的には、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(Ar:80%、N2:20%、圧力:0.1Pa)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、合成石英ガラス基板上に窒化クロム膜(膜厚約15nm)を形成した。なお、窒化クロム膜の膜組成は、Cr:N=80:20である。
この得られた100枚のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上述の基板マーク形状、ハーフトーン膜の膜マーク形状、遮光膜の膜マーク形状により、仕様であるハーフトーン膜面内の透過率ばらつき6.0%±0.2%、ハーフトーン膜面内の位相差ばらつき180°±3°、遮光膜面内の透過率ばらつきをO.D.で3.0±0.1を満足するものである。
透過率が所定以上に保証された従来の合成石英ガラス基板(ガラス基板の硝種を識別するために基板マークが形成されたガラス板)の表面を精密研磨し、152.4mm×152.4mm×6.35mmの合成石英ガラス基板を用意した。なお、この合成石英ガラス基板には、図1の(c)に示す形状の基板マークが形成されている。
工程2−bの方法により、作製された100枚のハーフトーン膜面内の透過率ばらつき、位相差ばらつきを測定したところ、透過率ばらつきが6.0%±2%、位相差ばらつきが180°±3°の仕様に合ったものは、100枚中94枚で、6枚が仕様から外れる結果となった。
仕様から外れた6枚について、合成石英ガラス基板からハーフトーン膜を剥がした後、再研磨して合成石英ガラス基板の基板面内の透過率ばらつきを測定したところ、レンジで90%±10%と透過率がばらついていたことが確認された。
2 マスクブランク
3 ハーフトーン膜(薄膜)
4 遮光膜(薄膜)
M1 基板マーク
M2 第一の膜マーク
M3 第二の膜マーク
Claims (12)
- 所定のコーナー部に基板マークを形成したマスクブランク用透明基板であって、
前記基板マークが、前記マスクブランク用透明基板の前記光学特性に応じた形状に切り落とされた斜断面形状であり、
前記透明基板の光学特性が、200nm以下の露光波長に対する透過率及び基板面内の透過率のばらつきであることを特徴とするマスクブランク用透明基板。 - 前記基板マークが、前記透明基板の二つの側面、一つの主表面、一つのR面及び二つの面取面を切り落とした斜断面形状であり、かつ前記二つの面取面を含まない複数の斜断面を組み合せて形成されることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用透明基板。
- 前記透明基板の材料が、合成石英ガラスであることを特徴とする請求項1又は2記載のマスクブランク用透明基板。
- 所定の光学特性が要求されるマスクブランク用透明基板の製造方法であって、
前記透明基板に200nm以下の露光波長と同じ波長を含む検査光を照射することによって、前記露光波長に対する前記透明基板の透過率及び基板面内の透過率のばらつきを測定する工程と、
前記透明基板の所定のコーナー部を、測定した前記透過率及び透過率のばらつきに応じて定められた斜断面形状に切り落として基板マークを形成する工程と、
を備えることを特徴とするマスクブランク用透明基板の製造方法。 - 前記基板マークの形成工程が、前記透明基板の二つの側面、一つの主表面、一つのR面及び二つの面取面を切り落として斜断面形状とし、かつ前記二つの面取面を含まない複数の斜断面を組み合せて前記基板マークを形成する工程であることを特徴とする請求項4記載のマスクブランク用透明基板の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のマスクブランク用透明基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜が形成されたマスクブランクであって、
前記薄膜の周縁部に形成され、その形状が前記薄膜の光学特性に応じて定められた膜マークを有することを特徴とするマスクブランク。 - 前記薄膜が、光学特性が異なる複数層で構成され、前記膜マークの形状が、前記複数層の各層膜の光学特性に応じて定められることを特徴とする請求項6記載のマスクブランク。
- 前記薄膜がハーフトーン膜と遮光膜とを含み、前記膜マークが、前記ハーフトーン膜によって形成される第一の膜マークと、前記遮光膜によって形成される第二の膜マークとを含み、前記第一の膜マークの形状が、前記ハーフトーン膜の光学特性に応じて定められ、前記第二の膜マークの形状が、前記遮光膜の光学特性に応じて定められることを特徴とする請求項7記載のマスクブランク。
- 前記薄膜が、ハーフトーン膜を含み、
前記ハーフトーン膜の光学特性が、200nm以下の露光波長に対する透過率及び前記ハーフトーン膜面内の透過率のばらつきと、200nm以下の露光波長に対する位相差及び前記ハーフトーン膜面内の位相差のばらつきとの少なくとも一つであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のマスクブランク。 - 前記薄膜が、遮光膜を含み、
前記遮光膜の光学特性が、200nm以下の露光波長に対する前記遮光膜面内の反射率のばらつきと、200nm以下の露光波長に対する前記遮光膜面内の透過率のばらつきとの少なくとも一つであることを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のマスクブランク。 - 請求項6〜10のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法であって、
前記透明基板に200nm以下の露光波長と同じ波長を含む検査光を照射することによって、前記露光波長に対する前記透明基板の透過率及び基板面内の透過率のばらつきを測定する工程と、
前記透明基板の所定のコーナー部を、前記透明基板における透過率及び透過率のばらつきに応じた斜断面形状に切り落として基板マークを形成する工程と、
前記透明基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜を成膜する工程と、を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 前記薄膜を成膜する工程において、前記薄膜の周縁部に前記薄膜の光学特性に応じて定められた形状の膜マークを形成することを特徴とする請求項11に記載のマスクブランクの製造方法。
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