JPWO2004083961A1 - レチクル用基板およびその製造方法、並びにマスクブランクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ステッパーに装着して使用されるレチクルを形成するのに使用され、互いに対向する主表面、側面、及び、主表面と側面との間に設けられた面取面とを有するレチクル用基板において、主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上、０μｍ以下であるレチクル用基板を特徴とする。

Description

本発明は、半導体集積回路の製造等に用いられるステッパーに装着され縮小露光装置用マスクとして使用されるレチクルに用いられるレチクル用基板およびその製造方法、並びにマスクブランクおよびその製造方法に関する。

例えば、半導体集積回路の製造の際に、パターン転写のためにステッパーに装着され縮小露光装置用マスクとして用いられるレチクルは、少なくともその主表面が鏡面仕上げされた透明なガラス基板上にスパッタリング等によって、クロム等からなる遮光膜等からなるパターンが形成されたものである。
このレチクル用基板は、近年では、パターンの微細化とともに、高い平坦度と高い平滑性が要求されている。
このレチクル用基板においては、パターンの転写領域内において、パターン位置精度の高いパターンを形成するために、近年においては、例えば、６０２５（６インチ×６インチ×０．２５インチ）（１インチ＝２５．４ｍｍ）のサイズの基板では、基板の主表面と面取面の境界から３ｍｍ除いた領域（以下、平坦度測定領域と称す。）における基板主表面の平坦度が、０．５μｍ以下（半導体デザインルール：１００ｎｍ）、さらには０．２５μｍ以下（半導体デザインルール：７０ｎｍ）のものが要求されている。尚、この平坦度とは、基板表面の測定面から最小自乗法で算出される仮想絶対平面（焦平面）に対する、測定面の最大値と最小値の差で定義される。
このように、従来は、基板側面からある一定の幅を除いた基板の中心部の領域の平坦度が要求されるのみであった。
ところが、近年におけるパターンの微細化に伴い、パターン線幅が小さくなるに従って、レチクル用基板の周縁部の形状が、ステッパーを用いてレチクル上のパターンを被転写基板に転写する際のパターン位置精度に影響し易くなることがわかった。
即ち、ステッパーにおいては、通常レチクルは、パターンが形成された側の主表面が被転写基板側に向くように装着されるが、その際に、パターンエリアを広くかつステッパーの稼動時に基板がずれることがないように、平坦度測定領域外か、または平坦度測定領域と平坦度測定領域外をまたがる基板主表面の周縁部において真空チャックされる。
図２に、ステッパーにおけるレチクルの吸着機構を示す。
図２において、レチクル１’は基板保持装置５に基板保持部材６により吸着されてセットされる。基板保持部材６は、レチクル１’の２辺に沿って設けられており、吸引口８を介して真空装置（図示せず）に接続されており、この吸引装置により吸引されレチクル１’が吸引される。
その際に、レチクルの基材を構成する基板（レチクル用基板）の周縁部における端部形状（平坦度、縁だれ量等）が悪いと、真空チャックの際に基板が変形し、転写パターンのパターン位置精度、即ち転写パターン間の距離のずれや、線幅の均一性が悪化してしまうという問題点がある。
上述の問題点は、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ａｎｄ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＩＸ Ｖｏｌ．４７５４、ｐ．４３−５３（２００２）にも指摘されている。ここでは、レチクル用基板の端部形状が盛り上がり形状の場合、ステッパーに保持したときの位置精度が悪化するので、端部形状はフラットか、若干の縁ダレ形状が良いとされている。
尚、基板保持部材６が基板主表面に当接する領域は、ステッパー装置メーカー各社によって異なり、その違いによって、真空チャックの際の基板変形量は異なる。従って、ステッパー装置の基板保持部材にあわせて、真空チャックの際の基板変形量が所定の範囲に収まるように設計した、レチクル用基板が必要になるが、その対応は現実的に困難である。従って、基板保持部材が基板主表面に当接する領域にかかわらず、真空チャックの際の基板変形量が所定の範囲に収まるレチクル用基板が求められるが、上述の文献には、その点については言及されていない。
一般に上述のレチクル用基板は、特開平１−４０２６７号公報に記載されているような精密研磨を経て製造される。
この精密研磨は、複数のレチクル用基板を同時に両面研磨する所謂パッチ式の両面研磨を複数段階おこなうものであって、酸化セリウムを主剤とする研磨剤を用いて研磨した後、コロイダルシリカを主剤とする研磨剤を用いて仕上げ研磨するものである。尚、この精密研磨では、基板主表面を平滑にするためにスウェードタイプの研磨パッドが使用される。
ところが、上述の方法では、高い生産性は得られるが、レチクル用基板の周縁部に研磨パッドからの過剰な圧力が加わることで、所謂研磨パッドの沈み込みや、研磨加工中の研磨パッドの形状不安定により、高い平坦度のレチクル用基板が得られない。特に、レチクル用基板の端部形状が悪化するので、ステッパーの基板保持手段に確実に装着することができず、ステッパーを用いてレチクル上のパターンを被転写基板に転写する際のパターン位置精度が悪化する。という問題点がある。
そのため、特開２００２−３１８４５０号公報に記載されているように、露光時における露光面が平坦になるように、ガラス基板の表面に対して遮光膜がパターニングされた状態において露光時の露光面が平坦になるガラス基板の形状と、原料ガラス基板の形状の差分を計算し、これに応じて局所的にプラズマエッチングを施すフォトマスク用ガラス基板の製造方法が提案されている。
しかし、上述の方法では、原理的には、露光時に露光面が平坦になる形状を有するガラス基板を作りこむことはできるとはいうものの、プラズマエッチングによりガラス基板の表面は、面荒れや加工変質層が生じるため、その後、極短時間の機械的な研磨を行わなければならない。従って、極短時間の機械的な研磨による平坦度の悪化は無視できず、また、加工工程が追加するため生産性が悪いという問題点がある。
また、上記特開２００２−３１８４５０号公報に記載されている基板の形状を測定する方法（光学干渉式の平坦度測定法）では、基板の周縁部を高精度に測定することは難しい。そのため、所望な平坦度となるように作りこんだとしても、実際には基板の周縁部の形状を作りこむことができず、ステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときに、レチクルの変形が生じ、転写パターンの位置精度が悪化するという問題点がある。
また、特開２００３−５１４７２号公報には、検査感度の低下防止や、レジスト塗布面の精度低下の防止を目的として、基板の外周端面の外周縁から内方３ｍｍの箇所よりエッジ部内周縁までの間の外側領域においての平坦度が０．５μｍ以下の基板が記載されている。即ち、上記特開２００３−５１４７２号公報は基板の外側領域における平坦度を開示しているだけで、当該基板上に薄膜が形成された場合における問題点について何等指摘していない。また、上記特開２００３−５１４７２号公報は基板の外側領域以外の領域における平坦度についても指摘していない。
したがって、上記特開２００３−５１４７２号公報に規定された基板上に薄膜を形成してレチクルを構成したとしても、薄膜に大きな膜応力が加わることによって、レチクルの形状が変形すると言う問題が発生する。また、基板の外周付近の平坦度測定した測定値の信頼性が低いため、各社異なるステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときのレチクルの変形を防止するまでには至っていない。

本発明は、上記問題点を鑑みて成されたものであり、基板上に薄膜を形成することによって構成されるレチクルにおける変形を防止できるレチクル用基板、マスクブランクを提供することである。即ち、本発明は、ステッパーの基板保持手段の形状が異なり、基板に対する当接する領域が異なるステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したとしても、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができるレチクル用基板、およびその基板を生産性良く高歩留まりで製造できるレチクル用基板の製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、ステッパーの基板保持手段の形状が異なり、基板に対する当接する領域が異なるステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したとしても、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができるマスクブランク、およびそのマスクブランクを生産性良く高歩留まりで製造できるマスクブランクの製造方法を提供することを課題とする。
（構成１）互いに対向して設けられた一組の主表面と、該主表面と直交し、互いに対向して設けられた二組の側面と、前記主表面と側面とによって挟まれた面取面と、を有するレチクル用基板であって、
前記基板の主表面において、前記主表面と前記面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とすることを特徴とするレチクル用基板。
（構成２）構成１記載のレチクル用基板における前記基板主表面上に、転写パターンとなる薄膜が形成されていることを特徴とするマスクブランク。
（構成３）前記薄膜の膜応力は、０．５Ｇｐａ以下であることを特徴とする構成２記載のマスクブランク。
（構成４）構成２又は３記載のマスクブランクにおいて、前記薄膜が形成されている側の前記主表面と前記面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍであって、且つ前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とすることを特徴とするマスクブランク。
（構成５）構成１記載のレチクル用基板の製造方法であって、レチクル用基板の主表面を研削加工、および精密研磨加工した後、前記主表面の露光装置の基板保持部材と当接する基板周縁部を含む領域について表面形状を測定し、測定結果に基づき、前記主表面の表面形状が所望の形状となるように、前記主表面の形状が該主表面において任意に設定した基準面に対して相対的に凸状になっている領域は、他の領域よりも研磨装置の研磨パッドからの圧力が大きくなるように、前記研磨パッドに向けて研磨液を供給しながら、前記レチクル用基板と前記研磨パッドを相対的に移動させることにより前記主表面の表面形状を修正することを特徴とするレチクル用基板の製造方法。
（構成６）前記精密研磨加工は、研削加工で得られた平坦度を維持し、基板表面のキズの除去を目的とした比較的大きな研磨砥粒を用いて研磨する粗研磨加工と、基板表面の鏡面化を目的とした比較的小さな研磨砥粒を用いて研磨する鏡面研磨加工と、を有することを特徴とする構成５記載のレチクル用基板の製造方法。
（構成７）構成５又は６に記載のレチクル用基板の製造方法によって得られたレチクル用基板の主表面上に、転写パターンとなる薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクの製造方法。
（構成８）前記薄膜を形成する前後の前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さの変化を抑制する加熱処理を前記薄膜形成時又は形成後に行うことを特徴とする構成７記載のマスクブランクの製造方法。
上述の構成１によれば、基板の主表面において、主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とするので、ステッパーの基板保持手段の形状が異なり、基板に対する当接する領域が異なるステッパーの基板保持手段にレチクルを装着しても、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる。
ここで、本発明における平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）で示される基板表面の反りを表す値で、基板主表面の表面側に任意に設けた基準面から主表面面内における表面形状の最大値と最小値の差（測定面から最小自乗法で算出される仮想絶対平面（焦平面）に対する測定面の最大値と最小値の差）をいう。
レーザー光などのコヒーレントな光を基板表面に当てて反射させ、基板表面の高さの差が反射光の位相のずれとして観測することを利用した光学干渉式による平坦度測定方法では、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域は、高精度に測定できず、平坦度の信頼性に影響を及ぼすため、平坦度非測定領域とする。
平坦度測定領域における平坦度は、０．５μｍ以下、さらには０．２５μｍ以下、さらには０．０５μｍ以下とすることが望ましい。
ここで、平坦度測定領域における平坦度が同じ値であっても、基板の端部形状が基板の面取面に向かってフラットな形状と、基板の面取面に向かって垂れている形状（縁ダレ形状またはロールオフ形状）と、面取面に向かって盛りあがった形状（スキージャンプ形状）とがある。
露光装置のステッパーの基板保持部材が真空チャックであって、レチクルを保持する場合においては、基板の周縁部に真空チャックする際に、基板変形の原因となるため、上述の形状が盛り上がった形状（スキージャンプ形状）よりも、フラットな形状か、縁ダレ形状（ロールオフ形状）とすることが望ましい。
本発明においては、上述の端部形状の評価として、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さで、縁ダレ度合い、盛り上がり度合いを定量化した。
前記基準面は、基板のサイズに応じて適宜調整される。例えば、図３に示すように、主表面２と面取面４との境界１４を基準位置とし、この基準位置から３ｍｍ内側に入った点と、この点から中心方向に１６ｍｍ内側に位置する点とを結んだときにできる面または線を仮想基準面または仮想基準線とする。そして、その仮想基準面（または仮想基準線）の高さを０とした場合に、主表面と面取面の境界における最大高さで縁ダレ度合い、盛り上がり度合いを定義する。最大高さが０である場合は、フラットな形状を示し、負（−）である場合は、基板主表面の周縁部が垂れている形状（縁ダレ形状、ロールオフ形状）を示し、最大高さが正（＋）の場合は、周縁部が盛りあがった形状（スキージャンプ形状）を示す。
そして、本発明においては、前記最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とする。最大高さが０μｍ超の場合、周縁部は盛り上がり形状となり、ステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときに、レチクルの変形が大きくなり、転写パターンの位置精度が低下する。また、最大高さが１μｍ未満の場合においても、ステッパーの基板保持部材にきちんと保持されなくなり、安定性が悪くなるので、転写パターンの位置精度が低下するので好ましくない。パターンの微細化に伴い、パターン位置精度も厳しくなるため、望ましくは、最大高さが−０．５μｍ以上０μｍ以下、−０．２５μｍ以上０μｍ以下、−０．１μｍ以上０μｍ以下、最も望ましいのは−０．０５μｍ以上０μｍ以下とすることが良い。
上述の平坦度測定領域における平坦度と、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さの組合せは、好ましくは、平坦度が０．２５μｍ以下であって、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−０．５μｍ以上０μｍ以下、さらに好ましくは、−０．２５μｍ以上０μｍ以下、そしてさらには平坦度が０．０５μｍ以下であって、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−０．１μｍ以上０μｍ以下、さらに好ましくは−０．０５μｍ以上０μｍ以下が望ましい。
また、上述の構成２によれば、構成１記載のレチクル用基板における前記基板主表面上に、転写パターンとなる薄膜を形成してマスクブランクとすることにより、ステッパーの基板保持手段の形状が異なり、基板に対する当接する領域が異なるステッパーの基板保持手段に、前記マスクブランクを使用して作製されたレチクルを装着しても、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる。
また、上述の構成３によれば、薄膜の膜応力を０．５Ｇｐａ以下とすることによって、マスクブランクであっても上述の構成１における基板の平坦度、及び主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが殆ど変化しないで基板の表面形状を維持することができるので、マスクブランクを使用して作製されたレチクルも、主表面の平坦度、主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが殆ど変化せずこのレチクルを装着しても、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる。好ましくは、薄膜の膜応力は０．２Ｇｐａ以下、さらに好ましくは、０．１Ｇｐａ以下とすることが望ましい。尚、レチクル用基板の主表面上に複数の薄膜が形成されている場合は、複数の薄膜全体の膜応力を指す。尚、薄膜の膜応力は、レチクル用基板上に薄膜を形成する前後での基板のそりの変化量から求めることができる。
また、上述の構成４のように、具体的には、マスクブランクの薄膜が形成されている側の前記主表面と前記面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍであって、且つ前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とすることで、確実に転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる。
また、上述の構成５によれば、従来の方法のように、基板の表面形状を修正（または調整）する方法が、プラズマエッチングによって行わず、研磨パッドによるメカニカルまたはメカノケミカルなポリッシング（研磨）により平坦度を調整するので、基板の表面粗さを維持または向上しながら、所望の表面形状を修正（または調整）することにより、ステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときに、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる構成１のレチクル用基板を生産性良く高歩留まりで製造することができる。
上述の構成５において形状修正を行う研磨装置としては、後述するような複数の加圧体を基板主表面の略全面に渡って配置したものを使用することができる。
尚、基板主表面の表面形状（平坦度）の測定は、測定精度の点から、レーザー光などのコヒーレントな光を基板主表面に当てて反射させ、基板主表面の高さの差が反射光の位相のずれとして観測されることを利用した光学干渉式の平坦度測定機による測定が好ましい。
尚、上述の研削加工は、一般に▲１▼スライシングされた基板を板厚寸法を所定の厚みに揃える、▲２▼加工歪み層を均一化させる、▲３▼平坦度制御の目的で行うものである。
研削加工としては、キャリアによって保持されたレチクル用基板を挟持し、上下定盤およびキャリアを回転させつつレチクル用基板の両面に液体の砥粒を供給する両面研削が一般的である。両面研削は一般に、粗研削と細研削の２段階研削を行われ、例えば、粗研削としては、炭化珪素、アルミナ等の＃４００〜＃６００程度の砥粒を使用し、細研削としては、アルミナ、ジルコニア等の＃８００〜１５００程度の砥粒を使用される。
また、上述の精密研磨加工は、主に研削加工で得られた平坦度を維持または向上させつつ、鏡面化の目的で行うものである。
精密研磨加工としては、キャリアによって保持されたレチクル用基板を挟持し、研磨パッドが貼られた上下定盤およびキャリアを回転させつつレチクル用基板の両面に研磨砥粒を含むスラリーを供給する両面研磨が一般的である。両面研磨で使用する研磨パッド、スラリーは、基板材料や、得ようとする表面形状、表面粗さに応じて適宜調整される。
研磨パッドとしては、ウレタンパッドのような硬質ポリシャ系や、スウェードタイプのような軟質ポリシャ系がある。
研磨液は、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、コロイダルシリカ等から選ばれる少なくとも一つの研磨剤と、水やアルカリ、酸の何れかからなる溶媒とからなる。
研磨剤の平均粒径は、得ようとする表面粗さに応じて数十ｎｍ〜約１μｍのものを使用する。
上述の構成６によれば、精密研磨加工を、研削加工で得られた平坦度を維持し、基板表面のキズの除去を目的とした比較的大きな研磨砥粒を用いて研磨する粗研磨加工と、基板表面の鏡面化を目的とした比較的小さな研磨砥粒を用いて研磨する鏡面研磨加工の複数段階に分けて行うことにより、生産性良く構成１記載のレチクル用基板を製造することができる。
レチクル用基板の材料がガラスの場合、粗研磨加工で使用する研磨砥粒としては、平均粒径が約１μｍ〜約２μｍの酸化セリウムを使用し、鏡面研磨加工で使用する研磨砥粒としては，平均粒径が数十ｎｍから１００ｎｍ程度のコロイダルシリカを使用するのが良い。
上述の構成７によれば、構成５又は６に記載のレチクル用基板の製造方法によって得られたレチクル用基板の主表面上に、転写パターンとなる薄膜を形成することで、構成２記載のマスクブランクを製造することができる。
上述の構成８によれば、薄膜形成時又は薄膜形成後に、薄膜の膜応力を低減する加熱処理を行うことにより、基板の平坦度、及び主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが殆ど変化しないで基板の表面形状を維持したマスクブランクを製造することができる。
尚、本発明のレチクル用基板の材料やサイズは特に限定されない。
レチクル用基板の材料としては、露光装置の露光光に対して透明な材料であれば良く、代表的なものとしてはガラスが挙げられる。ガラスとしては、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラスや、無アルカリガラス、結晶化ガラスなどを使用することができる。
レチクル用基板のサイズは、６０２５サイズ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ×６．３５ｍｍ）や５００９サイズ（１２７ｍｍ×１２７ｍｍ×２．２９ｍｍ）が一般に用いられるが、それ以外のサイズでも構わない。
尚、本発明における転写パターンとなる薄膜は、被転写体に転写するときに使用する露光光に対し光学的変化をもたらす薄膜であり、例えば、遮光膜や位相シフト膜などを指す。
また、マスクブランクとしては、転写パターンとなる薄膜上に、レジスト膜が形成されていても良い。
本発明のレチクル用基板及び、マスクブランクによれば、ステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときに、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えることができる。
また、本発明のレチクル用基板及び、マスクブランクの製造方法によれば、ステッパーの基板保持手段にレチクルを装着したときに、レチクルの変形を抑制し、転写パターンの位置精度の低下を最小限に抑えるレチクル用基板を生産性良く高歩留まりで得ることができる。

図１は本発明のレチクル用基板の全体図である。
図２はステッパーにおける基板吸着機構を示す図である。
図３は本発明のレチクル用基板における周縁部の形状を示す図である。
図４は本発明に用いる基板の研磨装置の平面図である。
図５は本発明に用いる基板の研磨装置の断面図である。

本実施例で使用するレチクル用基板１は、図１に示すように互いに対向して設けられた一組の主表面２と、該主表面２と直交する二組の側面３と、前記主表面２と側面３とによって挟まれた面取面４を有する正方形状の基板であって、基板の材料は、合成石英ガラスからなり、そのサイズは、１５２．４ｍｍ×１５２．４×６．３５ｍｍの６０２５サイズのものである。
基板主表面２と面取面４との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度は、０．２２μｍで、端部形状は、主表面と面取面との境界（図３の１４の点）から基板の中心方向に３〜１６ｍｍを仮想基準面（０）とした場合に、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．５μｍであった。
尚、上述の平坦度の値は、光学干渉式の平坦度測定器（ＦＭ−２００：トロッペル社製）で測定し、端部形状は、触針式形状測定器（サーフテスト−５０１：ミツトヨ社製）で測定した。
次ぎに、基板変形試験を行うため、図２のようなステッパーの基板保持部材と同じように基板の２辺を真空チャックする基板変形試験機を用意し、本実施例のレチクル用基板を真空チャックによりチャッキングし、光学式干渉系（Ｚｙｇｏ Ｍａｒｋ ＧＰＩ）で平坦度変化量を測定したところ、０．１μｍ以下となり基板変形は殆ど認められなかった。
次ぎに、このレチクル用基板を使って、該基板上にＣｒＮ／ＣｒＣ／ＣｒＯＮの積層膜（この積層膜中にヘリウム（Ｈｅ）が含まれている。）からなる遮光膜をスパッタリングにより形成した後、１２０℃で所定時間加熱処理してマスクブランクを作製した。この得られたマスクブランクの平坦度を上述の平坦度測定領域で測定し、遮光膜形成前後の基板の平坦度変化量から遮光膜の膜応力を求めたところ、０．１Ｇｐａ以下でほぼ０Ｇｐａであった。また、遮光膜が形成されている側の基板の端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．５μｍであり、遮光膜形成前と同じであった。
次ぎに、このマスクブランクを使って、該基板上に遮光膜パターンを形成したレチクルを作製し、ステッパーの基板保持部材の形状が異なり、基板に対して当接する領域が異なる複数種類の基板保持部材にレチクルを装着した場合であっても、露光光源がＦ２エキシマレーザー（露光波長１５７ｎｍ）で想定されるパターン位置精度を満足する結果となった。
次ぎに、上述のレチクル用基板の製造方法について説明する。
本発明のレチクル用基板の製造方法は、所定の寸法に切りだし面取りを施されたレチクル用基板を準備し、基板の両主表面を研削加工する研削加工工程と、研削加工で得られた平坦度を維持し、基板表面のキズの除去を目的とした粗研磨加工工程と、基板表面の鏡面化を目的とした鏡面研磨加工工程と鏡面研磨した基板の一主表面の表面形状を測定する表面形状測定工程と、測定データに基づき基板の表面形状が所望の表面形状となるように、測定した面に局所的に形状修正して基板の表面形状を修正する形状修正工程と、を有する。尚、研削加工工程と粗研磨加工工程の間、粗研磨加工工程と鏡面研磨加工工程の間、鏡面研磨加工工程と形状修正工程の間、形状修正工程の後に基板を洗浄する洗浄工程を行う。
以下、形状修正工程で使用する研磨装置について説明する。
図４は、本実施例におけるレチクル用基板の表面形状を修正するのに用いる研磨装置の構造を示す平面図であり、図５はそのＡ−Ａ’断面図である。
図４および図５において、レチクル用基板は、研削加工と精密研磨加工を経て得られたものであり、このレチクル用基板をリテーナーリング１１により研磨定盤の上に保持し、加圧体９により研磨定盤１３に押付けられながら回転する。このリテーナーリング１１は、研磨パッド１２を抑えることにより、基板の周縁部にかかる圧力を均一化する役割を果たす。一方、研磨定盤１３の上面には研磨パッド１２が貼付けされており、加圧体９が基板を研磨パッドに押付けながら研磨定盤と逆方向に回転することによって基板の主表面が研磨される。加圧体９は、加圧体保持手段１０により保持され、基板の上面を覆うように多数設けられており、基板にかける圧力を局所的に任意に制御することができる。この加圧体９の駆動はエアーシリンダーを用いて行われる。
例えば、精密研磨加工を終えたレチクル用基板が、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が、０．２５μｍの凹形状で、端部形状が上述の最大高さで１μｍの盛り上がり形状である場合は、端部形状のみ調整して−０．５μｍ以上０μｍ以下の縁ダレ形状とするために、基板周縁部に位置する上記研磨装置の加圧体のみに荷重をかけて、レチクル用基板の基板周縁部のみに圧力を加えることにより、簡単に得ることができる。
また、精密研磨加工を終えがレチクル用基板が、平坦度測定領域における平坦度が１μｍの凸形状で、端部形状が上述の最大高さで１μｍの縁ダレ形状である場合は、平坦度測定領域と基板周縁部の表面形状を修正しなければならず、基板周縁部に位置する上記研磨装置の加圧体への荷重よりも、基板中央部に位置する加圧体への荷重を大きくすることによって、平坦度が０．５μｍ以下で、端部形状が最大高さで−０．５μｍ以上０μｍ以下のレチクル用基板を簡単に得ることができる。
研削工程
使用砥粒を＃４００のアルミナ砥粒と、＃８００のアルミナ砥粒を使用し、両面研削加工を行った。
粗研磨加工工程
発泡ポリウレタンの研磨パッド、平均粒径が約１〜２μｍの酸化セリウムを使用し、両面研磨による粗研磨加工を行った。
鏡面研磨加工工程
軟質スウェードタイプの研磨パッド、平均粒径が約１００ｎｍのコロイダルシリカを使用し、両面研磨による鏡面研磨加工を行った。
尚、各加工工程の後で、低濃度フッ酸水溶液による洗浄を行った。
表面形状測定工程
基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度は、０．５μｍの凹形状で、端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、１μｍであった。また、原子間力顕微鏡で測定した基板主表面の表面粗さＲＭＳ（二乗平均平方根粗さ）は、０．１５ｎｍと良好であった。
形状修正工程
基板周縁部を優先的に研磨して端部形状を縁ダレ形状にしつつ、基板周縁部を除く基板中央部の平坦度をさらに良好にするために、基板周縁部に位置する加圧体の荷重を０．５ｋｇ／ｃｍ２とし、基板中央部に位置する加圧体の荷重を０．１〜０．２ｋｇ／ｃｍ２として形状修正を行った。尚、使用した研磨液は、平均粒径約１００ｎｍのコロイダルシリカ砥粒を含むスラリーとし、加工時間は、端部形状の最大高さが−０．５μｍ以上０μｍ以下の範囲に入るまで行った。その後、低濃度フッ酸水溶液による洗浄を行い、レチクル用基板を得た。
その結果、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度は、０．２２μｍで、端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．５μｍとなった。
尚、上述の実施例の方法にしたがって、レチクル用基板を１００枚製造したところ、１００枚中１００枚全てが、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−０．５μｍ以上０μｍ以下となり、平坦度変化量は、０．１μｍ以下となり基板変形は殆ど認められなかった。
次ぎに、このレチクル用基板を使って、該基板上にＣｒＮ／ＣｒＣ／ＣｒＯＮの積層膜（この積層膜中にヘリウム（Ｈｅ）が含まれている。）からなる遮光膜をスパッタリングにより形成した後、１２０℃で所定時間加熱処理してマスクブランクを作製した。この得られたマスクブランクの平坦度を上述の平坦度測定領域で測定し、遮光膜形成前後の基板の平坦度変化量から遮光膜の膜応力を求めたところ、０．１Ｇｐａ以下でほぼ０Ｇｐａであった。また、遮光膜が形成されている側の基板の端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．５μｍであり、遮光膜形成前と同じであった。
次ぎに、このマスクブランクを使って、該基板上に遮光膜パターンを形成したレチクルを作製し、ステッパーの基板保持部材の形状が異なり、基板に対して当接する領域が異なる複数種類の基板保持部材にレチクルを装着した場合であっても、露光光源がＦ２エキシマレーザー（露光波長１５７ｎｍ）で想定されるパターン位置精度を満足する結果となった。

上述の実施例１と同様の製造方法により加工条件を適宜調整して、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍであって、且つ平坦度測定領域と平坦度非測定領域の境界における基準面からの最大高さが−０．８２μｍのレチクル用基板を作製した。
上述と同様の平坦度変化量を測定したところ、平坦度変化量は、０．１μｍ以下となり基板変形は殆ど認められなかった。
次ぎに、このレチクル用基板を使って、該基板上にＣｒＮ／ＣｒＣ／ＣｒＯＮの積層膜からなる遮光膜（この積層膜中にヘリウム（Ｈｅ）が含まれている。）をスパッタリングにより形成してマスクブランクを作製した。この得られた平坦度を上述の平坦度測定領域で測定し、遮光膜形成前後の基板の平坦度変化量から遮光膜の膜応力を求めたところ、０．４５Ｇｐａであった。また、遮光膜が形成されている側の基板の端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．８６μｍであり、０．０４μｍ変化していた。
次ぎに、このマスクブランクを使って、該基板上に遮光膜パターンを形成したレチクルを作製し、ステッパーの基板保持部材の形状が異なり、基板に対して当接する領域が異なる複数種類の基板保持部材にレチクルを装着した場合であっても、露光光源がＡｒＦエキシマレーザー（露光波長１９３ｎｍ）で想定されるパターン位置精度を満足する結果となった。

上述の実施例１のレチクル用基板を使って、該基板上にＭｏＳｉＮハーフトーン膜をスパッタリングにより形成した後、１２０℃で所定時間加熱し、さらに、ＭｏＳｉＮハーフトーン膜上に、ＣｒＮ／ＣｒＣ／ＣｒＯＮの積層膜からなる遮光膜をスパッタリングにより形成し、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを作製した。この得られたマスクブランクの平坦度を上述の平坦度測定領域で測定し、成膜前後の基板の平坦度変化量から形成されているハーフトーン膜／遮光膜の膜応力を求めたところ、０．２Ｇｐａであった。また、ハーフトーン膜及び遮光膜が形成されている側の基板の端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−０．８２μｍであり、成膜前のレチクル用基板と同じであった。
次ぎに、このハーフトーン型位相シフトマスクブランクを使って、該基板上にハーフトーン膜パターンを形成したレチクルを作製し、ステッパーの基板保持部材の形状が異なり、基板に対して当接する領域が異なる複数種類の基板保持部材にレチクルを装着した場合であっても、露光光源がＡｒＦエキシマレーザー（露光波長１９３ｎｍ）で想定されるパターン位置精度を満足する結果となった。
＜比較例＞
上述の実施例において、形状修正工程における形状修正方法として、表面形状測定工程の測定データに基づいて、局所的にプラズマエッチング処理を施し、プラズマエッチングによるガラス基板の面荒れを低減するために極短時間の機械的な研磨処理を行った以外は、実施例と同様にしてレチクル用基板を作製した。
その結果、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度は、０．２５μｍと良好であったが、端部形状は、主表面と面取面との境界における最大高さは、−１．５μｍとなった。
次ぎに、上述と同様の基板変形試験を行ったところ、真空チャックによる平坦度変化量は、０．５μｍとなり、基板変形が生じた。
次ぎに、このレチクル用基板を使って、該基板上にＣｒＮ／ＣｒＣ／ＣｒＯＮの積層膜からなる遮光膜をスパッタリングにより形成してマスクブランクを作製した。さらに、この得られたマスクブランクを使ってを使って該基板上に遮光膜パターンを形成したレチクルを作製し、ステッパーの基板保持部材の形状が異なり、基板に対して当接する領域が異なる複数種類の基板保持部材にレチクルを装着した場合、露光光源がＦ２エキシマレーザー（露光波長１５７ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（露光波長１９３ｎｍ）で想定されるパターン位置精度をも満足しない結果となった。
尚、上述の比較例の方法にしたがって、レチクル用基板を１００枚製造したところ、１００枚中７４枚しか、基板主表面と面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ主表面と面取面の境界における基準面からの最大高さが−０．５μｍ以上０μｍ以下を満足するレチクル用基板が得られなかった。これは、プラズマエッチングによるガラス基板の面荒れを低減するために極短時間の機械的な研磨処理により、端部形状の縁ダレが大きくなったこと、および、基板の周縁部の形状を高精度に測定することが困難であることが原因である。

本発明は、薄膜にパターンを形成されたレチクル、パターン形成前のマスクブランク用の基板並びにその製造方法に適用して、基板の外周部における変形を軽減できる。

Claims (8)

1. 互いに対向して設けられた一組の主表面と、該主表面と直交し、互いに対向して設けられた二組の側面と、前記主表面と側面とによって挟まれた面取面と、を有するレチクル用基板であって、
   前記基板の主表面において、前記主表面と前記面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍ以下であって、且つ前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下とすることを特徴とするレチクル用基板。
2. 請求項１記載のレチクル用基板における前記基板主表面上に、転写パターンとなる薄膜が形成されていることを特徴とするマスクブランク。
3. 前記薄膜の膜応力は、０．５Ｇｐａ以下であることを特徴とする請求項２記載のマスクブランク。
4. 請求項２又は３記載のマスクブランクにおいて、前記薄膜が形成されている側の前記主表面と前記面取面との境界から内側３ｍｍの領域を除いた平坦度測定領域における平坦度が０．５μｍであって、且つ前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さが−１μｍ以上０μｍ以下であることを特徴とするマスクブランク。
5. 請求項１記載のレチクル用基板の製造方法であって、
   レチクル用基板の主表面を研削加工、および精密研磨加工した後、前記主表面の露光装置の基板保持部材と当接する基板周縁部を含む領域について表面形状を測定し、測定結果に基づき、前記主表面の表面形状が所望の形状となるように、前記主表面の形状が該主表面において任意に設定した基準面に対して相対的に凸状になっている領域は、他の領域よりも研磨装置の研磨パッドからの圧力が大きくなるように、前記研磨パッドに向けて研磨液を供給しながら、前記レチクル用基板と前記研磨パッドを相対的に移動させることにより前記主表面の表面形状を修正することを特徴とするレチクル用基板の製造方法。
6. 前記精密研磨加工は、研削加工で得られた平坦度を維持し、基板表面のキズの除去を目的とした比較的大きな研磨砥粒を用いて研磨する粗研磨加工と、基板表面の鏡面化を目的とした比較的小さな研磨砥粒を用いて研磨する鏡面研磨加工と、を有することを特徴とする請求項５記載のレチクル用基板の製造方法。
7. 請求項５又は６に記載のレチクル用基板の製造方法によって得られたレチクル用基板の主表面上に、転写パターンとなる薄膜を形成することを特徴とするマスクブランクの製造方法。
8. 前記薄膜を形成する前後の前記主表面と前記面取面の境界における基準面からの最大高さの変化を抑制する加熱処理を前記薄膜形成時又は形成後に行うことを特徴とする請求項７記載のマスクブランクの製造方法。

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