KR101672311B1 - 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법, 포토마스크의 제조방법 및 반도체 디바이스의 제조방법 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법, 포토마스크의 제조방법 및 반도체 디바이스의 제조방법 Download PDF

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Abstract

정밀 연마된 기판의 주표면의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하고, 기판의 척 전 주표면 형상과 마스크 스테이지(1)의 형상에 의거하여, 기판으로부터 제작된 포토마스크(2)를 노광장치에 세트했을 때에 있어서의 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는다. 척 후 주표면 형상의 가상 산출 영역 내에서의 평탄도가 제 1 한계값 이하인 기판을 선정한다. 선정된 기판에 대해서 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면형상에 근사(近似)하는 제 1 근사 곡선을 산출한다. 제 1 근사 곡선으로부터 근사곡면을 산출하여 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출한다. 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 제 2 한계값 이하인 것을 선정한다.

Description

마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법, 포토마스크의 제조방법 및 반도체 디바이스의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SUBSTRATE FOR MASK BLANK, MANUFACTURING METHOD OF MASK BLANK, MANUFACTURING METHOD OF PHOTO MASK, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 포토리소그래피 프로세스에 있어서 사용되는 포토마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스의 포토리소그래피 프로세스에 있어서, 포토마스크가 이용되고 있다. 반도체 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라 이 포토리소그래피 프로세스에서의 미세화에 대한 요구가 높아지고 있다. 특히, 미세화에 대응하기 위해서 ArF 노광광(193nm)을 사용하는 노광장치의 고NA화가 진행되고, 또한 액침노광 기술이 도입됨으로써 한층 더 고NA화가 진행되고 있다. 이와 같은 고미세화의 요구 및 고NA화에 대응하기 위해서, 포토마스크의 평탄도를 높게 하는 것이 요구된다. 즉, 패턴 선 폭의 미세화가 진행됨으로써, 평탄도에 기인하는 전사 패턴의 위치 어긋남이 허용되는 폭이 작아진 것, 또 고NA화가 진행됨에 따라 포토리소그래피 공정에서의 초점심도가 적어졌기 때문에 마스크 기판의, 특히 패턴을 형성하는 측의 주표면(이하, 이 측의 주표면을 단지 주표면 또는 기판 주표면이라고 한다)의 평탄도를 무시할 수 없게 되고 있다.
도 6은 노광장치에 포토마스크를 척(chuck)하기 전(흡착 전)과 척한 후 (흡착 후)의 포토마스크의 기판 형상을 나타내는 도면이며, 도 6(a)는 흡착 전의 기판 형상을 나타내는 도면이며, 도 6(b)는 흡착 후의 기판 형상을 나타내는 도면이다. 도 6(a)에서 알 수 있는 바와 같이, 기판의 4모서리의 부분이 척 에어리어의 주표면의 높이보다 약간 높게 되어 있고, 또 중앙부를 향하여 서서히 높아지도록 되어 있다. 즉, 흡착 전의 기판에 있어서는 대략 원형상의 등고선을 나타내고 있다. 흡착 후의 기판에 있어서는 도 6(b)에서 알 수 있는 바와 같이, 대략 직사각형상의 등고선을 나타내고 있다. 이와 같이, 포토마스크는 노광장치의 마스크 스테이지에 진공 척에 의해 척되면, 마스크 스테이지나 진공 척과의 궁합에 의해, 척을 할 때에 크게 변형하거나 하는 일이 있다.
종래, 척 전의 포토마스크의 평탄도로 제품 관리를 실시하고 있으므로, 척 전의 주표면 형상이 높은 평탄도 우량품이어도, 마스크 스테이지나 진공 척과의 궁합에 따라서는 노광장치의 마스크 스테이지에 척 했을 때에 변형해 버려 포토마스크의 평탄도가 크게 악화되는 경우가 있다. 특히, 주표면 형상의 대칭성이 낮고, 뒤틀린 형상의 경향이 되는 기판에 있어서는 그 경향이 현저했다. 이 때문에 포토마스크를 진공 척에 척 했을 때의 평탄도를 고려할 필요가 발생하고 있다. 종래, 노광장치의 마스크 스테이지에 척한 후의 평탄도가 양호한 마스크 기판을 선택하기 위한 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 특개 2003-50458호 공보
특허문헌 1의 마스크 기판의 선택 방법을 이용하는 것으로, 척 후의 평탄도가 소정 값 이상이 되는 마스크 기판을 비교적 용이하게 선택할 수 있게는 된다. 그러나 전사 패턴의 미세화에 수반하여 척 후 마스크 기판의 형상에 요구되는 평탄도의 조건이 더욱 엄격해지고 있다. 예를 들면, 152mm 각(角) 사이즈의 마스크 기판(마스크 블랭크용 기판)의 경우에는 132mm 각 내의 영역에서의 평탄도가 0.16㎛, 더 나아가 0.08㎛로 보다 높은 것이 요구되고 있다. 이러한 평탄도의 기판을 특허문헌 1의 선택 방법으로 선택하면, 합격품의 비율은 크게 저하해 버려 생산 수율이 악화된다는 문제가 있었다.
한편, 마스크 스테이지에 척 했을 때의 포토마스크의 기판 변형에 대한 과제에 대해서는, 노광장치의 공급측에서도 예의 연구가 진행되고 있었다. 그리고, 그 성과로서 노광시에 포토마스크의 형상에 대응하여 높이 방향(기판의 단면 방향)의 보정을 실시하는 기능을 가지는 노광장치가 개발되고 있다. 이러한 마스크 스테이지에 척 했을 때의 포토마스크의 형상에 대해서 높이 방향의 보정을 실시할 수 있는 노광장치에 이용되는 포토마스크의 경우, 종래의 마스크 블랭크용 기판의 선정 기준보다 완화할 수 있는 여지가 있다. 선정 기준을 완화할 수 있으면, 마스크 블랭크용 기판의 생산 수율도 향상한다. 이러한 보정 기능을 구비한 노광장치에 대응한 마스크 블랭크용 기판을 선정하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 포토마스크 형상의 높이 방향의 보정 기능을 구비한 노광장치에 대응한 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법은 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서, 주표면이 정밀 연마된 기판을 준비하는 공정과, 상기 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과, 상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과, 상기 시뮬레이션에 의해 얻어진 척 후 주표면 형상의 가상 산출 영역 내에서의 평탄도가 제 1 한계값 이하인 기판을 선정하는 공정과, 상기 선정된 기판에 대해서, 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 상기 제 1 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과, 상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 제 2 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 따르면, 포토마스크가 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되었을 때에 있어서의 기판(포토마스크)의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해서 얻은 후, 또 실제의 노광장치가 실시하는 높이 방향(기판의 단면 방향)의 기판의 주표면 형상의 보정과 마찬가지의 보정을 실시하여 포토마스크의 평탄도를 산출할 수 있다. 이에 따라, 노광장치의 높이 방향의 보정을 고려하지 않는 경우에는 기준의 평탄도를 만족할 수 없었던 불합격품의 마스크 블랭크용 기판 중에서, 보정 후의 평탄도로는 기준의 평탄도를 만족하는 합격품이 되는 비율이 향상된다. 따라서, 대폭적인 생산 수율의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법은 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서, 주표면이 정밀 연마된 기판을 준비하는 공정과, 상기 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과, 상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과, 상기 시뮬레이션에 의해 얻어진 척 후 주표면 형상의 가상 산출 영역 내에서의 평탄도가 제 1 한계값 이하인 기판을 선정하는 공정과, 상기 선정된 기판에 대해서, 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 2 근사 곡선을 산출하며, 상기 제 1 근사 곡선 및 제 2 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과, 상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 제 2 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 따르면, 노광장치의 높이 방향의 보정이 한 방향(제 1 방향) 뿐만 아니라, 그 한 방향에 직교하는 방향(제 2 방향)에도 기능하는 경우에 있어서는, 노광장치의 높이 방향의 보정을 고려하지 않는 경우에는 기준의 평탄도를 만족할 수 없었던 불합격품 마스크 블랭크용 기판 중에서, 보정 후의 평탄도로는 기준의 평탄도를 만족하는 합격품이 되는 비율이 한층 더 향상된다.
노광장치의 마스크 스테이지에 포토마스크가 척 되었을 때, 척의 흡착력에 의해서, 기판은 2차 곡면으로 변형되는 경향이 있다. 포토마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정에 있어서는 이 변형을 예상하여 기판 주표면의 형상을 중앙부에서 상대적으로 높고, 둘레 가장자리부에서 상대적으로 낮은 볼록형상을 목표로 하여 가공하고 있다. 그러나, 연마의 가공 정밀도에 불균일이나 오목형상을 피하는 용도로 가공하는 것 등에 기인하여 큰 2차 성분을 가지는 주표면 형상의 기판이 되어 버리는 경우가 많고, 마스크 스테이지에 포토마스크가 척 된 후의 기판의 척 후 주표면 형상에 2차 성분이 남아 버려 평탄도가 소정 값을 만족하지 않는 경우가 많다. 이 경우에는 제 1 근사 곡선이나 제 2 근사 곡선에 2차 곡선을 적용하여 척 후 주표면 형상의 2차 성분을 보정함으로써, 소정 값 이상의 평탄도로 할 수 있어 합격품이 되는 기판의 비율이 보다 향상된다.
또, 4차 성분이 강한(4차 곡면의 경향이 강한) 척 전 주표면 형상의 기판의 경우에 있어서는 포토마스크가 마스크 스테이지에 척 될 때에 2차 곡면의 경향의 변형이 가해지기 때문에, 척 후 주표면이 4차 성분이 남은(4차 곡면의 경향) 형상이 되기 쉽다. 이러한 경우에, 제 1 근사 곡선이나 제 2 근사 곡선에 4차 곡선을 적용하고, 척 후 주표면 형상의 4차 성분을 보정함으로써, 소정 값 이상의 평탄도로 할 수 있어 합격품이 되는 기판의 비율이 보다 향상된다.
제 1 근사 곡선이나 제 2 근사 곡선에 의한 기판 주표면의 평탄도 보정량이 0.16㎛를 넘는 노광장치의 광학 보정을 허용하면, 실제로 노광장치로 포토마스크 상의 전사 패턴을 반도체 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사할 때의 비점수차(非點收差)가 커져 버리고, 전사 패턴의 결상이 악화되어 소정 이상의 패턴 해상성(解像性)을 만족하지 않게 될 우려가 있어 바람직하지 않다.
기판의 변형은 노광장치가 포토마스크를 척 하는 것에 기인하기 때문에, 전사 패턴을 형성하는 영역보다 외측의 영역까지 고려할 필요가 있다. 포토마스크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 영역은 일반적으로 132mm×104mm의 내측으로 하는 경우가 많고, 132mm 각 내 영역의 평탄도가 양호하면 문제없는 것도 많지만, 그 외측 영역의 평탄도가 나쁜 경우, 척 전후에서의 기판 변형량이 클 가능성이 있다. 기판의 변형량이 크면 기판 주표면 상에 형성되어 있는 전사 패턴의 이동량이 크고, 패턴 위치 정밀도가 저하되어 버린다. 이러한 것을 고려하면, 시뮬레이션을 실시하는 기판을 선정할 때의 가상 산출 영역을 142mm 각 내의 영역으로 하는 것이 바람직하다.
포토마스크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 영역은 일반적으로 132mm×104mm의 내측으로 하는 경우가 많다. 어느 방향으로 전사 패턴을 형성해도 좋도록 132mm 각 내의 영역에 보정 영역을 설정하여 척 후의 기판 주표면의 평탄도를 소정 값 이내로 보증하는 것이 바람직하다.
기판의 척 후 주표면 형상이 제 1 한계값을 만족하면, 척 전 주표면 형상의 평탄도는 아무리 나빠도 된다는 것은 아니다. 척 후 주표면 형상이 양호하고, 또한 척 전 주표면 형상의 평탄도가 나쁜 기판은 척 전후에서의 기판 변형량이 크다. 그에 따라 기판 주표면 상에 형성되어 있는 전사 패턴의 이동량도 커져 버리고, 패턴 위치 정밀도가 저하해 버린다. 시뮬레이션을 실시하는 기판에는 실(實)산출 영역 내의 평탄도가 0.4㎛ 이하의 기판을 선정하면 좋다. 또 실산출 영역은 시뮬레이션 후의 척 후 주표면 형상으로부터 평탄도를 산출할 때의 영역인 가상 산출 영역과, 근사 곡면을 빼는 보정을 실시하는 영역인 보정 영역을 포함하는 영역이면 바람직하다. 또한 평탄도를 측정하는 장치의 측정 정밀도나, 시뮬레이션의 정밀도 등을 고려하면, 실산출 영역은 142mm 각 내의 영역인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서는 제 1 방향으로 이동 가능하고 제 2 방향으로 연장되는 슬릿을 통해서 포토마스크에 노광광을 조사하는 노광장치에 적용하는 경우에 보다 알맞다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은 상기 방법으로 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 척 전 주표면 형상을 측정한 측의 주표면에 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 포토마스크의 제조 방법은 상기 방법으로 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 따르면, 포토마스크가 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되었을 때에 있어서의 기판(포토마스크)의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻은 후, 또한 실제의 노광장치가 실시하는 높이 방향(기판의 단면 방향)의 기판의 주표면 형상의 보정과 마찬가지의 보정을 실시하여 포토마스크의 평탄도를 산출할 수 있다. 이에 따라, 노광장치의 높이 방향의 보정을 고려하지 않는 경우에는 기준의 평탄도를 만족할 수 없었던 불합격품의 마스크 블랭크용 기판 중에서, 보정 후의 평탄도로는 기준의 평탄도를 만족하는 합격품이 되는 비율이 향상된다. 따라서, 대폭적인 생산 수율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 포토마스크 형상의 보정 기능을 구비한 노광장치의 일부를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 스캔 방향에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 4는 슬릿 방향에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크를 제조할 때에 이용되는 스퍼터링 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 노광장치에 기판을 척하기 전과 척한 후의 포토마스크의 기판 형상을 나타내는 도면이며, (a)는 척 전 주표면 형상을 나타내는 도면이고, (b)는 척 후 주표면 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 1에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판의 단면 형상을 나타내는 도면이며, (c)는 근사 곡면을 나타내는 도면이고, (d)는 보정 후 주표면 형상을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예 2에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판의 단면 형상을 나타내는 도면이며, (c)는 근사 곡면을 나타내는 도면이고, (d)는 보정 후 주표면 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 3에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 근사 곡면을 나타내는 도면이고, (b)는 보정 후 주표면 형상을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법은 포토마스크 형상의 보정 기능을 구비한 노광장치에 이용할 수 있는 포토마스크의 마스크 블랭크용 기판을 얻는 것이다. 여기에서 포토마스크 형상의 보정 기능을 구비한 노광장치에 대해 설명한다.
도 1은 포토마스크 형상의 보정 기능을 구비한 노광장치의 일부를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다. 이 노광장치에 있어서, 마스크 스테이지(1) 상에 포토마스크(2)가 재치되고, 포토마스크(2)는 척(1a)에 의해 마스크 스테이지(1)에 처킹된다. 이 마스크 스테이지(1)의 위쪽에는 조명 광학계(5), 슬릿(3a)을 갖는 슬릿 부재(3)가 배치 설치되어 있고, 이 슬릿 부재(3)의 위쪽에 광원(4)이 배치 설치되어 있다. 또, 마스크 스테이지(1)의 아래쪽에는 축소 광학계(6), 웨이퍼 스테이지(7)에 재치된 반도체 웨이퍼(W)가 위치한다.
이러한 노광장치에 있어서는 포토마스크(2)를 척 한 마스크 스테이지(1)를 스캔 방향으로 이동시키고, 또한 웨이퍼 스테이지(7)를 마스크 스테이지(1)의 이동 방향과는 역방향으로 이동시키면서 반도체 웨이퍼(W)에 대한 노광이 실시된다. 이때, 광원(4)으로부터의 빛이 슬릿(3a)을 통하여 마스크 스테이지(1)에 척 된 포토마스크(2)에 조사되고, 포토마스크(2)를 통하여 반도체 웨이퍼(W)에 조사된다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(W) 상에 설치된 포토레지스트에 전사 패턴을 노광한다. 또한 마스크 스테이지(1)의 이동 방향(스캔 방향)과, 슬릿(3a)의 연장 방향(길이 방향)과는 대략 직교하고 있다.
이 노광장치에 있어서는 미리 측정하여 얻어진 포토마스크의 형상에 따라 주표면 형상 보정을 실시할 수 있다. 주표면 형상 보정에 있어서, 스캔 방향에서는 마스크 스테이지와, 반도체 웨이퍼(W)를 재치하는 웨이퍼 스테이지(7)와의 상대 거리를 바꿈으로써 스캔 궤도를 바꾸어 주표면 형상 보정을 실시한다. 한편, 슬릿 방향에서는 비점수차를 바꾸어 조명광의 형태를 바꿈으로써 주표면 형상 보정을 실시하는 경우가 있다. 또한 이 노광장치의 경우, 주표면 형상 보정이 스캔 방향과 슬릿 방향의 2개의 방향으로 보정할 수 있는 타입인 것에 대해 설명했지만, 노광장치에 따라서는 주표면 형상 보정이 스캔 방향만인 경우나, 슬릿 방향만인 경우도 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서는 노광장치의 마스크 스테이지에 척되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서, 주표면이 정밀 연마된 기판을 준비하는 공정과, 상기 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과, 상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과, 상기 시뮬레이션에 의해 얻어진 척 후 주표면 형상의 가상 산출 영역 내에서의 평탄도가 제 1 한계값 이하인 기판을 선정하는 공정과, 상기 선정된 기판에 대해서 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 상기 제 1 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하며, 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과, 상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 제 2 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
혹은, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서는 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서, 주표면이 정밀 연마된 기판을 준비하는 공정과, 상기 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과, 상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과, 상기 시뮬레이션에 의해 얻어진 척 후 주표면 형상의 가상 산출 영역 내에서의 평탄도가 제 1 한계값 이하인 기판을 선정하는 공정과, 상기 선정된 기판에 대해서, 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 2 근사 곡선을 산출하고, 상기 제 1 근사 곡선 및 제 2 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과, 상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 제 2 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이 제조 방법에 있어서는 우선, 주표면이 정밀 연마된 마스크 블랭크용 기판을 제조한다(ST11).
본 발명에 있어서, 마스크 블랭크용 기판으로는 유리 기판을 이용할 수 있다. 유리 기판으로는 마스크 블랭크로서 이용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 합성 석영 유리, 소다 라임 유리, 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다.
이와 같은 마스크 블랭크용 기판은 예를 들어 조(粗)연마 공정, 정밀 연마 공정 및 초정밀 연마 공정을 거쳐 제조할 수 있다.
이어서, 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 높이 정보를 취득하고, 이 높이 정보로부터 마스크 블랭크용 기판의 단면시(視)에 있어서의 척 전의 주표면 형상, 즉 척 전 주표면 형상의 정보를 취득한다(ST12). 여기서 말하는 높이 정보란 마스크 블랭크용 기판의 주표면 내에 설치된 실측 영역 내에 있어서의 복수의 측정점에서의 기준면으로부터의 높이 정보를 말한다. 실측 영역으로는 예를 들어 마스크 블랭크의 크기가 152mm×152mm의 경우, 146mm×146mm의 내측 영역으로 할 수 있다. 실측 영역은 적어도 후술하는 가상 산출 영역이나 보정 영역을 포함하는 넓은 영역으로 한다.
또한 마스크 블랭크용 기판의 척 전 주표면 형상은 파장 변조 레이저를 이용한 파장 시프트 간섭계로 측정함으로써 구한다. 이 파장 시프트 간섭계는 마스크 블랭크용 기판의 피측정면 및 이면으로부터 각각 반사한 반사광과 측정기 기준면(전방 기준면)의 간섭 무늬로부터, 피측정면의 높이의 차를 위상차로서 산출하고, 각 간섭 무늬의 주파수의 차이를 검출하고, 마스크 블랭크용 기판의 피측정면 및 이면으로부터 각각 반사한 반사광에 의한 측정기 기준면(전방 기준면)의 간섭 무늬를 분리하여 피측정면의 요철 형상을 측정하는 것이다.
또, 후술하는 시뮬레이션을 고정밀도로 실시하기 위해서는 높이 정보를 취득하는 측정점을 가능한 한 많게 하는 것이 바람직하다. 그러나 측정점을 많게 하면보다 정확한 시뮬레이션 결과가 얻어지지만, 시뮬레이션의 소요 시간이 걸려 버리므로, 이러한 점을 고려하여 측정점을 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 측정점은 256×256포인트로 할 수 있다.
이어서, 측정에 의해 얻어진 기판의 척 전 주표면 형상에 의거하여 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 실산출 영역에 있어서의 최대값과 최소값의 차로부터 마스크 블랭크용 기판의 평탄도를 산출한다(ST13). 또한 이와 같이 하여 얻어진 평탄도가 허용치 이하인지 아닌지를 판정한다(ST14). 평탄도가 허용치보다 큰 마스크 블랭크용 기판은 불합격으로서 후속 공정에는 공급하지 않는다. 이 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크용 기판 포토마스크의 척 후 주표면 형상의 평탄도가 양호해도 척 전 주표면 형상의 평탄도가 나쁘면 문제가 생기는 경우가 있다. 척 전후에서의 평탄도 변화량이 큰 기판은 기판 변형량이 크다. 기판 변형량이 큰 기판으로부터 제작된 포토마스크는 기판 주표면 상에 형성되는 전사 패턴의 척 전후에서의 이동량이 커질 가능성이 있고, 척 후의 패턴 위치 정밀도가 저하할 우려가 있다. 이 점을 고려하여, 척 전의 기판의 평탄도가 허용치 이하인 것을 선정한다. 척 전의 평탄도의 허용치는 너무 높으면 생산 수율이 악화되어 버려 본원의 목적을 달성할 수 없게 되고, 너무 낮으면 기판 변형량이 큰 기판으로부터 포토마스크가 제작되어 버릴 가능성이 발생한다. 이러한 밸런스를 고려하여 척 전에 있어서의 기판의 평탄도의 허용치를 0.4㎛ 이하로 한다. 또, 높은 패턴 위치 정밀도가 요구되는 포토마스크에 사용되는 마스크 블랭크용 기판을 제조하는 경우에 있어서는 기판 변형량이 보다 작은 것이 필요하게 되므로, 기판의 평탄도의 허용치를 0.3㎛ 이하로 하면 좋다.
한편, 기판의 척 전후의 변형량은 평탄도를 산출하는 영역인 실산출 영역의 넓이에 의해서도 바뀌어진다. 실산출 영역이 넓은 만큼, 그 기판의 척 전후의 변형량은 작아지는 경향이 있다. 우선, 척 전의 평탄도를 산출하는 실산출 영역은 측정 영역인 실측 영역과 동일하거나 그것보다 좁은 영역이며, 또한 가상 산출 영역보다 넓은 영역으로 할 필요가 있다. 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 소정 영역은 노광 파장이나 반도체 웨이퍼 상에 형성하는 미세 패턴(회로 패턴)의 종류 등에 의해서 결정된다. 마스크 블랭크의 크기가 152mm 각인 경우, 포토마스크의 전사 영역은 104mm×132mm의 내측 영역인 경우가 많다. 이것을 고려하면, 가상 산출 영역을 132mm 각의 내측 정사각형상의 영역으로 할 수도 있다. 단, 그 외측 영역의 평탄도가 나쁜 경우, 척 전후에서의 기판 변형량이 큰 기판일 가능성이 높아진다. 이것도 고려하면, 마스크 블랭크(포토마스크)의 크기가 152mm 각인 경우, 실산출 영역은 적어도 142mm 각의 내측 영역으로 하는 것이 바람직하다. 또한 척 전 주표면 형상의 측정 정밀도나 시뮬레이션의 정밀도가 높은 경우는 146mm 각의 내측 영역, 혹은 148mm 각의 내측 영역으로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 얻어진 척 전 주표면 형상과, 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 이 기판으로부터 제작된 포토마스크를 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 높이 정보를 시뮬레이션에 의해 얻고, 이 높이 정보로부터 마스크 블랭크용 기판의 단면시에 있어서의 척 후 주표면 형상을 얻는다(ST15). 이 시뮬레이션 공정에서는 포토마스크를 노광장치의 마스크 스테이지에 세트 한 상태를 시뮬레이션 하여 기판의 주표면에 있어서의 복수의 측정점에서 기준면으로부터의 높이 정보를 구한다. 여기에서 노광장치에 포토마스크를 세트 했을 때의 해당 기판에 있어서의 복수의 측정점의 높이 정보를 시뮬레이션하여 얻을 때에 필요한 정보는, 상기 척 전 주표면 형상의 정보를 취득할 때에 얻어진 기판의 주표면에 있어서의 복수의 측정점의 기준면으로부터의 높이 정보와, 노광장치의 마스크 스테이지가 해당 기판의 주표면에 맞닿는 영역을 포함하는 해당 마스크 스테이지의 형상 정보이다. 이러한 정보를 이용하여 재료 역학에 있어서의 휨 미분 방정식에 의해 노광장치의 마스크 스테이지에 포토마스크를 세트 했을 때의, 기판의 주표면에 있어서의 복수의 측정점에서의 기준면으로부터의 높이 정보를 시뮬레이션하여 얻을 수 있다. 그리고 얻어진 높이 정보로부터 기판의 단면시에 있어서의 척 후 주표면 형상을 얻는다.
또한 이 공정에서는 기판의 척 전 주표면 형상의 정보를 기초로, 이 기판으로부터 제작한 포토마스크를 노광장치의 마스크 스테이지에 척 시켰을 때의 시뮬레이션을 실시하고 있다. 후속 공정에서 마스크 블랭크용 기판의 표면에 형성되는 전사 패턴을 형성하는 박막은 스퍼터링법에 의해 높은 정밀도로 형성되기 때문에, 이 박막의 주표면 방향에서의 막두께 변화는 기판의 평탄도에 비해 미소(微小)하여 무시할 수 있는 범위이다. 마스크 블랭크용 기판의 척 전 주표면 형상을 기초로 시뮬레이션을 실시해도 영향을 줄 정도의 큰 차이(相違)는 발생하지 않는다고 할 수 있다.
상기 휨 미분 방정식은 중력 방향으로 Z축의 정방향을 취하고, 다음과 같이 하여 구한다.
H2=H1+B1+B2-HAB
H2: 척 후의 기판 주표면에 있어서의 높이 정보
H1: 척 전의 기판 주표면에 있어서의 높이 정보
B1: 마스크 스테이지를 지점으로 한 기판의 굽음(지레 효과)
B2: 기판의 중력에 의한 휨(≒기판 중심에서 최대값이 0.1㎛)
HAB: 기판이 마스크 스테이지에 맞닿는 스캔 방향을 따르는 영역에서 해당 기판이 가지는 높이 정보의 평균값
또한 상술의 마스크 스테이지의 형상 정보로서는 마스크 스테이지가 기판의 주표면에 맞닿는 위치나 영역(슬릿 방향의 폭 및 스캔 방향의 폭을 가지는 영역)에 더하여 마스크 스테이지가 기판의 주표면에 맞닿는 상기 영역(면)에 있어서의 해당 마스크 스테이지의 평탄도 정보를 포함해도 좋다. 또한 시뮬레이션 방법에 대해서는 상술에 한정되는 것은 아니고, 일반적인 유한 요소법를 이용한 시뮬레이션이어도 된다.
이어서, 시뮬레이션에 의해 얻은 척 후 형상에 의거하여 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 가상 산출 영역에 있어서의 최대값과 최소값의 차이로부터 마스크 블랭크용 기판의 평탄도를 산출한다(ST16). 이 평탄도는 노광장치를 이용한 패턴 전사시에 양호한 전사 패턴의 형성에 기여하는 것이다. 상기 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 가상 산출 영역은 노광 파장이나 반도체 웨이퍼 상에 형성하는 미세 패턴(회로 패턴)의 종류 등에 의해 결정된다. 마스크 블랭크의 크기가 152mm 각의 경우, 마스크의 전사 영역은 104mm×132mm의 내측 영역인 경우가 많다. 이것을 고려하면, 132mm 각의 내측의 정사각형상의 영역으로 할 수도 있다. 단, 그 외측 영역의 평탄도가 나쁜 경우, 척 전후에서의 기판 변형량이 큰 기판일 가능성이 있다. 그와 같은 기판으로부터 제작된 포토마스크는 기판 주표면 상에 형성되어 있는 전사 패턴의 이동량이 크고, 척 후의 패턴 위치 정밀도가 낮아질 가능성이 있다. 이것도 고려하면, 마스크 블랭크(포토마스크)의 크기가 152mm 각의 경우, 적어도 142mm 각의 내측 영역으로 하는 것이 바람직하다. 또한 척 전 주표면 형상의 측정 정밀도나 시뮬레이션의 정밀도가 높은 경우는, 146mm 각의 내측 영역, 혹은 148mm 각의 내측 영역으로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 이와 같이 하여 얻어진 평탄도가 제 1 한계값 이하인지 아닌지를 판정한다(ST17). 이 평탄도의 제 1 한계값은 그 마스크 블랭크용 기판으로부터 제작되는 포토마스크에 요구되는 보정 후 주표면 형상의 평탄도와, 노광장치에 의한 높이 방향의 보정에 의하여 반도체 웨이퍼 상의 레지스트막 상에서의 전사 패턴의 결상이 소정의 패턴 해상성을 만족할 수 있는 평탄도 보정량의 허용치로부터 선정된다. 포토마스크(마스크 블랭크용 기판)에 요구되는 척 후의 주표면의 평탄도가 0.16㎛이하이며, 노광장치의 평탄도 보정량의 허용치가 0.16㎛인 경우, 제 1 한계값은 이 합계인 0.32㎛로 할 수 있다. 포토마스크(마스크 블랭크용 기판)에 요구되는 척 후의 주표면의 평탄도가 0.08㎛ 이하이며, 노광장치의 평탄도 보정량의 허용치가 0.16㎛인 경우, 제 1 한계값은 이 합계인 0.24㎛로 할 수 있다.
또한 노광장치의 보정 기술이 향상되어 허용되는 평탄도 보정량이 커진 경우에는 그 보정량의 상한에 맞추어 제 1 한계값을 크게 할 수 있다. 예를 들어, 평탄도 보정량이 0.24㎛, 0.32㎛ 등과 같이 커지고, 포토마스크의 척 후의 주표면에 요구되는 평탄도가 0.16㎛ 이하인 경우에는 제 1 한계값은 0.40㎛, 0.48㎛로 크게 할 수 있다. 또, 포토마스크의 척 후의 주표면에 요구되는 평탄도가 0.08㎛ 이하인 경우에는 제 1 한계값은 0.32㎛, 0.40㎛로 크게 할 수 있다.
반대로, 노광장치의 보정 기술이 향상되지 않고, 노광장치의 고NA화가 더 진행된 경우, 축소 광학계와 반도체 웨이퍼의 초점유도(焦点裕度; focus latitude)가 보다 작아져 허용되는 평탄도 보정량은 작아지기 때문에 제 1 한계값을 작게 할 필요가 있다. 예를 들어, 평탄도 보정량이 0.12㎛, 0.10㎛, 0.08㎛ 등과 같이 작아지고, 포토마스크의 척 후의 주표면에 요구되는 평탄도가 0.16㎛ 이하인 경우에는 제 1 한계값은 0.28㎛, 0.26㎛, 0.24㎛로 작게 할 필요가 있다. 또, 포토마스크의 척 후의 주표면에 요구되는 평탄도가 0.08㎛ 이하인 경우에는 제 1 한계값은 0.20㎛, 0.18㎛, 0.16㎛로 작게 할 필요가 있다.
이어서, 척 후 주표면 형상의 보정 영역에 있어서, 제 1 방향을 따른 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 이 제 1 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하며, 또한 척 후 주표면 형상으로부터 근사 곡면을 빼는 형상 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출한다(ST18). 또, 스캔 방향과 슬릿 방향의 2 방향에서의 주표면 형상 보정이 가능한 타입의 노광장치를 대상으로 하는 경우는 제 1 방향을 따른 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 보정 영역의 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따른 단면 형상에 근사하는 제 2 근사 곡선을 산출하며, 이 제 1 근사 곡선과 제 2 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하고, 또한 척 후 주표면 형상으로부터 근사 곡면을 빼는 형상 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출한다.
이 주표면 형상 보정에 대해서, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 또한 여기에서는 제 1 방향을 노광장치의 스캔 방향, 제 2 방향을 노광장치의 슬릿 방향, 제 1 근사 곡선을 4차 곡선, 제 2 근사 곡선을 2차 곡선으로 한 경우에 대해 설명한다. 도 3은 스캔 방향에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판의 단면 형상을 나타내는 도면이다. 또, 도 4는 슬릿 방향에 있어서의 주표면 형상 보정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 기판의 단면 형상을 취득하는 위치를 나타내는 도면이고, (b)는 기판 형상을 나타내는 도면이다.
스캔 방향(제 1 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정에 있어서는 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 스캔 방향에 평행한 우단(右端), 중앙, 좌단(左端)의 각 직선(Y1)에 있어서의 높이 정보로부터 스캔 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대하여 4차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 스캔 방향의 근사 곡선(제 1 근사 곡선)(Z1)을 산출한다. 다음으로, 슬릿 방향(제 2 방향)에 있어서의 주표면 보정에 있어서는 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 슬릿 방향에 평행한 상단, 중앙, 하단의 각 직선(Y2)에 있어서의 높이 정보로부터 슬릿 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대하여 2차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 슬릿 방향의 근사 곡선(제 2 근사 곡선)(Z2)을 산출한다. 그리고, 스캔 방향(제 1 방향)만의 보정을 실시하는 노광장치를 대상으로 하는 경우에는, 제 1 근사 곡선(Z1)으로부터 근사 곡면을 산출하고, 슬릿 방향(제 2 방향)만의 보정을 실시하는 노광장치를 대상으로 하는 경우에는, 제 2 근사 곡선(Z2)으로부터 근사 곡면을 산출하고, 이 근사 곡면을 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터 빼는 보정을 실시하는 것으로 보정 후 주표면 형상을 산출한다.
또, 스캔 방향(제 1 방향)과 슬릿 방향(제 2 방향)의 양방향으로부터의 보정을 실시하는 노광장치를 대상으로 하는 경우에는 제 1 근사 곡선(Z1)과 제 2 근사 곡선(Z2)으로부터 근사 곡면을 산출하고, 이 근사 곡면을 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터 빼는 보정을 실시하는 것으로 보정 후 주표면 형상을 산출한다. 혹은, 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터, 제 1 근사 곡선(Z1)으로부터 산출한 근사 곡면을 빼는 보정을 실시하고, 또한 제 2 근사 곡선(Z2)으로부터 산출한 근사 곡면을 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출한다.
이 주표면 형상 보정은 보정 기능을 갖는 노광장치로 실시되는 주표면 형상 보정을 시뮬레이션 하는 것이며, 이에 따라 얻어진 보정 후 주표면 형상은 그 시뮬레이션 한 기판으로부터 제작된 포토마스크를 노광장치에 척하고, 주표면 형상 보정을 실시한 후의 기판 형상과 기본적으로 동일하게 된다(노광장치의 기계 오차, 평탄도 측정과의 오차, 시뮬레이션의 오차, 펠리클 첩부(貼付)에서의 형상 변화 등으로 완전히 같게는 안 되지만 판정에는 영향을 주지 않는 정도의 차이).
또한 보정 영역(X)인데, 포토마스크의 전사 패턴이 형성되는 전사 영역은 노광 파장이나 반도체 웨이퍼 상에 형성하는 미세 패턴(회로 패턴)의 종류 등에 의해서 결정된다. 마스크 블랭크의 크기가 152mm 각의 경우, 마스크의 전사 영역은 104mm×132mm의 내측 영역인 경우가 많다. 이것을 고려하면, 보정 영역(X)은 132mm 각의 내측의 정사각형상의 영역으로 하는 것이 바람직하다. 포토마스크에 의해 높은 정밀도가 요구되는 경우에는 142mm 각의 내측 영역으로 하면 좋다.
또, 여기에서는 보정 영역(X)의 스캔 방향(제 1 방향) 및 슬릿 방향(제 2 방향)에서의 기판 단면 형상을 3개소씩 요구했지만, 제 1 근사 곡선, 제 2 근사 곡면 및 이들로부터 산출되는 근사 곡면의 보다 높은 시뮬레이션 정밀도를 요구하는 경우에 있어서는 4개소 이상씩의 기판 단면 형상으로부터 산출해도 된다. 또한 여기에서는 제 1 근사 곡선에 4차 곡선을, 제 2 근사 곡선에 2차 곡선을 각각 이용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 제 1 근사 곡선에 2차 곡선을, 제 2 근사 곡선에 4차 곡선을 적용해도 되고, 제 1 근사 곡선, 제 2 근사 곡선 모두 2차 곡선(이 경우, 합성한 근사 곡면은 2차 곡면이 된다), 혹은 4차 곡선(이 경우, 합성한 근사 곡면은 4차 곡면이 된다)이어도 된다. 포토마스크를 실제로 척 하는 노광장치의 주표면 형상 보정 기능에 가장 가까운 보정 시뮬레이션이 되는 것을 선택하는 것이 최적이다.
이어서, 주표면 형상 보정에 의해 얻은 보정 후 주표면 형상에 의거하여 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 보정 영역에 있어서의 높이 정보의 최대값과 최소값의 차로부터 마스크 블랭크용 기판의 보정 후의 평탄도를 산출하고, 그 평탄도가 제 2 한계값 이하인지 아닌지를 판정한다(ST19).
보정 후 주표면 형상은 포토마스크(마스크 블랭크용 기판)를 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 보정 기능에 의해 주표면 형상 보정을 실시한 후의 기판 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻은 것이다. 즉, 이 보정 후 주표면 형상이 그 마스크 블랭크용 기판을 이용하여 제작되는 포토마스크에 요구되는 패턴 전사 영역(보정 영역은 적어도 패턴 전사 영역을 포함하는 영역이다.)의 평탄도를 만족하고 있으면, 합격품의 마스크 블랭크용 기판으로 판정해도 되게 된다. 따라서, 여기에서의 제 2 한계값은 마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 포토마스크에 요구되는 패턴 전사 영역의 평탄도를 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 보정 영역이 132mm 각 내의 영역이며, 제 2 한계값을 0.16㎛로 한다. 또한 높은 정밀도가 요구되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 경우에는 보정 영역이 132mm 각 내의 영역이며, 제 2 한계값을 0.08㎛로 하면 좋다. 이 제 2 한계값의 평탄도에 적합하다고 판정된 마스크 블랭크용 기판에 대해서만, 후술하는 마스크 블랭크 제조, 포토마스크 제조의 공정에 공급된다. 또한 상기의 각 영역은 기판 주표면의 중심을 기준으로 설정되는 것이 바람직하다.
제 2 한계값 이하의 평탄도의 합격품으로 판정된 마스크 블랭크용 기판의 주표면 상에 적어도 차광막을 형성함으로써 마스크 블랭크로 할 수 있다(ST20). 이 차광막을 구성하는 재료로는 크롬, 금속 실리사이드, 탄탈을 들 수 있다. 또, 포토마스크의 용도나 구성에 따라, 그 외의 막, 반사 방지막이나 위상 시프트막 등을 적절히 형성해도 좋다. 반사 방지막의 재료로는 크롬계 재료이면, CrO, CrON, CrOCN 등, MoSi계 재료이면, MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN, 탄탈계 재료이면, TaO, TaON, TaBO, TaBON 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 위상 시프트막의 재료로는 MSiON, MSiO, MSiN, MSiOC, MSiOCN(M: Mo, W, Ta, Zr 등)등을 이용하는 것이 바람직하다.
차광막은 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다. 스퍼터링 장치로서는 DC마그네트론 스퍼터 장치나 RF 마그네트론 스퍼터 장치 등을 이용할 수 있다. 마스크 블랭크용 기판에의 차광성막의 스퍼터링 시에, 기판을 회전시키고, 또한, 스퍼터 타겟을 기판의 회전축으로부터 소정 각도 경사진 위치에 타겟을 배치하여 성막하는 것이 바람직하다. 이와 같은 성막법에 의해, 차광막의 면 내의 불균일을 작게 하여 균일하게 형성할 수 있다.
기판을 회전시키고, 또한, 스퍼터 타겟을 기판의 회전축으로부터 소정 각도 경사진 위치에 타겟을 배치하여 성막하는 경우에 있어서는 위상각 및 투과율의 면 내의 분포는 기판과 타겟의 위치 관계에 의해서도 변화한다. 타겟과 기판의 위치 관계에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다. 오프셋 거리(기판의 중심축과, 타겟의 중심을 통과하고 또한 상기 기판의 중심축과 평행한 직선 사이의 거리)는 위상각 및 투과율의 분포를 확보해야 할 면적에 의해서 조정된다. 일반적으로는 분포를 확보해야 할 면적이 큰 경우에 필요한 오프셋 거리는 커진다. 본 실시예의 형태에 있어서는 142mm 각 내의 기판 내에서 위상각 분포 ±2°이내 및 투과율 분포 ±0.2％ 이내를 실현하기 위해, 오프셋 거리는 200mm에서 350mm정도가 필요하고, 바람직한 오프셋 거리는 240mm에서 280mm이다. 타겟-기판간 수직 거리(T/S)는 오프셋 거리에 의해 최적 범위가 변화하지만, 142mm 각 내의 기판 내에서 위상각 분포±2°이내 및 투과율 분포 ±0.2％ 이내를 실현하기 위해, 타겟-기판간 수직 거리(T/S)는 200mm에서 380mm정도가 필요하며, 바람직한 T/S는 210mm에서 300mm이다. 타겟 경사각은 성막 속도에 영향을 주고, 큰 성막 속도를 얻기 위해, 타겟 경사각은 0°에서 45°가 적당하며, 바람직한 타겟 경사각은 10°에서 30°이다.
상술한 적어도 차광막을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패터닝을 실시하여 전사 패턴을 설치함으로써 포토마스크를 제조할 수 있다(ST21). 또한 에칭의 에천트에 대해서는 피에칭막의 재료에 따라 적절히 변경한다.
얻어진 포토마스크를 노광장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 이 포토마스크를 사용하며, ArF 엑시머 레이저를 노광광으로서 포토리소그래피를 이용하고, 반도체 웨이퍼에 형성되어 있는 레지스트막에 포토마스크의 마스크 패턴을 전사하여 이 반도체 웨이퍼 상에 원하는 회로 패턴을 형성하여 반도체 디바이스를 제조한다.
다음으로, 본 발명의 효과를 명확하게 하기 위해서 실시한 실시예에 대해서 설명한다. 또한 이하의 실시예에 있어서는 마스크 블랭크용 기판이 유리 기판인 경우에 대해 설명한다.
*(실시예 1)
합성 석영 유리 기판에 대해서 랩핑 가공 및 챔퍼링(chamfering) 가공을 실시한 유리 기판(약 152mm×152mm×6.45mm)에 대해서, 양면 연마 장치에 소정 매수 세트하고, 이하의 연마 조건으로 조연마 공정을 실시하였다. 조연마 공정 후, 유리 기판에 부착한 연마 지립(砥粒)을 제거하기 위해 유리 기판을 초음파 세정하였다. 또한 가공 압력, 상하 정반의 각 회전수, 연마 시간 등의 연마 조건은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 산화 세륨(평균 입경 2㎛∼3㎛) + 물
연마패드: 경질 폴리셔(우레탄 패드)
이어서, 조연마 후의 유리 기판에 대해서, 양면 연마 장치에 소정 매수 세트하고, 이하의 연마 조건으로 정밀 연마 공정을 실시하였다. 정밀 연마 공정 후, 유리 기판에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해 유리 기판을 초음파 세정하였다. 또한 가공 압력, 상하 정반의 각 회전수, 연마 시간 등의 연마 조건은 적절히 조정하여 실시하였다. 이 정밀 연마 공정 후의 유리 기판의 전사 패턴을 형성하는 측의 주표면 형상은 4모서리가 볼록하게 되도록 제조건을 조정하여 연마를 실시한다. 이것은 다음의 초정밀 연마 공정에서는 기판 주표면의 4모서리가 우선적으로 연마되어 버리는 특성이 있기 때문으로, 이에 따라, 4모서리의 가장자리 닳음을 억제할 수 있고 기판 주표면의 142mm 각 내에 있어서의 평탄도를 0.4㎛ 이하로 할 수 있다.
연마액: 산화 세륨(평균 입경 1㎛) + 물
연마 패드: 연질 폴리셔(스웨드타입)
이어서, 정밀 연마 후의 유리 기판에 대하여 양면 연마 장치에 소정 매수 세트하고, 이하의 연마 조건으로 초정밀 연마 공정을 실시하였다. 초정밀 연마 공정 후, 유리 기판에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해서 유리 기판을 초음파 세정하였다. 또한 가공 압력, 상하 정반의 각 회전수, 연마 시간 등의 연마 조건은 적절히 조정하여 실시하였다. 이 초정밀 연마 공정에서는 기판 형상이 사각형인 것에 기인하여 4모서리가 우선적으로 연마되기 쉬운 특성을 가지고 있다. 기판 주표면의 표면 조도(粗度)를 소정의 조도 0.4nm 이하가 되도록 하면서, 기판 주표면의 142mm 각 내에 있어서의 평탄도가 0.4㎛ 보다 커지지 않도록 연마 조건을 설정하고 있다. 이와 같이 하여 본 발명에 따른 유리 기판을 제작하였다(ST11).
연마액: 콜로이달 실리카(평균 입경 100nm) + 물
연마패드: 초연질 폴리셔(스웨드타입)
이와 같이 하여 얻어진 유리 기판의 주표면에 대하여, 파장 변조 레이저를 이용한 파장 시프트 간섭계를 이용하여 기판의 주표면(박막이 형성되는 주표면)의 실측 영역(150mm×150mm)에 있어서 256×256의 각 측정점에 대해 척 전 주표면 형상의 정보(최소 이승법에 의해 산출되는 초평면(가상 절대 평면)으로부터의 높이 정보)를 취득(도 6(a) 척 전 주표면 형상을 참조)하고, 컴퓨터에 보존하였다(ST12). 그리고, 측정한 실측 영역의 척 전 주표면 형상의 높이 정보로부터 실산출 영역(142mm×142mm)에서의 평탄도를 구하고(ST13), 허용치(0.4㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST14). 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 100매 중 99매이었다. 또한 이 높이 정보에 의해, 기판의 주표면의 표면 형상은 이 주표면의 높이가 중심 영역으로부터 둘레 가장자리부를 향하여 점차 낮아지는 형상이었다.
이어서, 얻어진 척 전 주표면 형상의 정보와, 노광장치의 마스크 스테이지의 형상 정보로부터, 상술의 휨 미분 방정식을 이용하여 각 측정점에 대해서, 노광장치에 기판을 세트 했을 때의 기준면으로부터의 높이 정보인 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 산출(도 6(b) 척 후 주표면 형상을 참조)하였다(ST15). 그리고 이 시뮬레이션 결과로부터 포토마스크의 전사 영역을 포함하는 가상 산출 영역(142mm×142mm)에 있어서의 기준면으로부터의 최대값과 최소값의 차를 구하여 이 가상 산출 영역에 있어서의 평탄도를 산출하였다(ST16). 그리고, 그 평탄도가 제 1 한계값(0.32㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST17). 그 결과, 이 조건을 만족하는 기판은 99매 중 98매이었다.
이어서, 스캔 방향(제 1 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정을 실시한다(ST18). 도 6(b)에 나타내는 척 후 주표면 형상의 유리 기판에 대해, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 스캔 방향에 평행한 우단, 중앙, 좌단의 각 직선(Y1)에 있어서의 높이 정보로부터 스캔 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대해서 4차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 7(b)에 나타내는 스캔 방향의 근사 곡선(제 1 근사 곡선)(Z1)을 산출한다. 그리고, 근사 곡선(Z1)으로부터 도 7(c)에 나타내는 근사 곡면을 산출하고, 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터 뺀다. 근사 곡면을 뺀 후의 유리 기판의 보정 후 주표면 형상을 도 7(d)에 나타낸다.
이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하고, 제 2 한계값(0.16㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판에 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 96매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST15)으로 산출한 기판의 척 후 주표면 형상으로부터 구해지는 평탄도(ST16)에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.16㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 90매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판 상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막(차광막)으로서 이면 반사 방지층, 차광층, 표면 반사 방지층을 그 순서로 형성하였다(ST20). 구체적으로는 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, CO2, N2, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : CO2 : N2 : He = 24 : 29 : 12 : 35)로 하고, 가스압 0.2 Pa, DC전원의 전력을 1.7 kW로, 이면 반사 방지층으로서 CrOCN막을 39nm의 막두께로 성막하였다. 다음으로, 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, NO, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비Ar : NO : He = 27 : 18 : 55)로 하며, 가스압 0.1 Pa, DC전원의 전력을 1.7 kW로, 차광층으로서 CrON막을 17nm의 막두께로 성막하였다. 다음으로, 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, CO2, N2, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : CO2 : N2 : He = 21 : 37 : 11 : 31)로 하며, 가스압 0.2 Pa, DC전원의 전력을 1.8 kW로, 표면 반사 방지층으로서 CrOCN막을 14nm의 막두께로 성막하였다. 이 조건으로 성막된 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층은 차광막 전체에서 매우 저응력이며, 기판 형상 변화를 최소한으로 억제할 수 있었다. 이와 같이 하여, 마스크 블랭크를 제조하였다.
이와 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크의 차광막을 소정의 패턴으로 패터닝함으로써, 포토마스크(바이너리 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를 적어도 스캔 방향의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척하고, 스캔 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp32nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로, ST11부터 ST17까지의 공정을 실시하여 유리 기판을 98매 선정하였다. 이어서, 슬릿 방향(제 2 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정(ST18)을 실시한다. 도 6(b)에 나타내는 척 후 주표면 형상의 유리 기판에 대하여 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 슬릿 방향에 평행한 상단, 중앙, 하단의 각 직선(Y2)에 있어서의 높이 정보로부터 슬릿 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대해서 2차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 8(b)에 나타내는 슬릿 방향의 근사 곡선(제 2 근사 곡선)(Z2)을 산출한다. 그리고, 근사 곡선(Z2)으로부터 도 8(c)에 나타내는 근사 곡면을 산출하고, 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터 뺀다. 근사 곡면(Z1)을 뺀 후의 기판 형상을 도 8(d)에 나타낸다.
이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하고, 제 2 한계값(0.16㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판에 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 95매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST14)에서 산출한 기판의 척 후 주표면 형상(ST15)으로부터 구해지는 평탄도에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.16㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 90매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판 상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막으로서, 위상 시프트막과, 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하고, 마스크 블랭크를 제조하였다(ST20). 구체적으로는 Mo : Si = 10 : 90(원자％비)의 타겟을 이용하고 Ar, N2, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : N2 : He = 5 : 49 : 46)로 하고, 가스압 0.3 Pa, DC전원의 전력을 2.8 kW로, 위상 시프트막으로서 MoSiN막을 69nm의 막두께로 성막하였다. 다음으로, 위상 시프트막이 성막된 기판을 250℃로 5분간 가열 처리(어닐 처리)하였다.
다음으로, 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하였다. 구체적으로는, 최초로 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, CO2, N2, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : CO2 : N2 : He = 22 : 39 : 6 : 33)로 하며, 가스압 0.2 Pa, DC전원의 전력을 1.7 kW로, 이면 반사 방지층으로서 CrOCN막을 30nm의 막두께로 성막하였다. 다음으로, 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, N2 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : N2 = 83 : 17)로 하며, 가스압 0.1 Pa, DC전원의 전력을 1.7 kW로, 차광층으로서 CrN막을 4nm의 막두께로 성막하였다. 다음으로, 스퍼터 타겟으로서 Cr타겟을 이용하고, Ar, CO2, N2, He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스(가스 유량비 Ar : CO2 : N2 : He = 21 : 37 : 11 : 31)로 하며, 가스압 0.2 Pa, DC전원의 전력을 1.8 kW로, 표면 반사 방지층으로서 CrOCN막을 14nm의 막두께로 성막하였다. 이 조건으로 성막된 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층은 차광막 전체에서 매우 저응력이며, 또, 위상 시프트막도 매우 저응력이고, 기판의 형상 변화를 최소한으로 억제할 수 있었다.
또한 그 마스크 블랭크의 차광막 및 위상 시프트막을 소정의 패턴에 패터닝 함으로써, 포토마스크(위상 시프트 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를, 적어도 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp32nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 1과 마찬가지로, ST11부터 ST17까지의 공정을 실시하여, 유리 기판을 98매 선정하였다. 이어서, 스캔 방향(제 1 방향) 및 슬릿 방향(제 2 방향)의 양방향으로부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시한다. 도 6(b)에 나타내는 척 후 주표면 형상의 유리 기판에 대해, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 스캔 방향에 평행한 우단, 중앙, 좌단의 각 직선(Y1)에 있어서의 높이 정보로부터 스캔 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대해 4차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 7(b)에 나타내는 스캔 방향의 근사 곡선(제 1 근사 곡선)(Z1)을 산출한다. 또, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 척 후 주표면 형상의 보정 영역(X)의 슬릿 방향에 평행한 상단, 중앙, 하단의 각 직선(Y2)에 있어서의 높이 정보로부터 슬릿 방향의 기판의 단면 형상을 구하고, 이 3개소의 단면 형상에 대해 2차 곡선을 최소 이승법으로 산출함으로써, 도 8(b)에 나타내는 슬릿 방향의 근사 곡선(제 2 근사 곡선)(Z2)을 산출한다. 그리고, 스캔 방향의 근사 곡선(제 1 근사 곡선)(Z1)과 슬릿 방향의 근사 곡선(제 2 근사 곡선)(Z2)으로부터 도 9(a)에 나타내는 근사 곡면을 산출하고, 상기 시뮬레이션으로 얻어진 척 후 형상으로부터 뺀다. 근사 곡면을 뺀 후의 기판 형상을 도 9(b)에 나타낸다.
이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하고, 제 2 한계값(0.16㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판이 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 97매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST14)으로 산출한 기판의 척 후 주표면 형상(ST15)으로부터 구해지는 평탄도에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.16㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 90매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판 상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막(차광막)으로서 MoSiON막(이면 반사 방지층), MoSi(차광층), MoSiON막(반사 방지층)을 형성하고, 마스크 블랭크를 제조하였다(ST20). 구체적으로는 Mo : Si = 21 : 79(원자％비)의 타겟을 이용하고, Ar과 O2와 N2와 He를 스퍼터링 가스압 0.2 Pa(가스 유량비 Ar : O2 : N2 : He = 5 : 4 : 49 : 42)로 하고, DC전원의 전력을 3.0 kW로, 몰리브덴, 실리콘, 산소, 질소로 이루어지는 막(MoSiON막)을 7nm의 막두께로 형성하고, 이어서, 같은 타겟을 이용하여 Ar과 He를 스퍼터링 가스압 0.3 Pa(가스 유량비 Ar : He = 20 : 120)로 하며, DC전원의 전력을 2.0 kW로, 몰리브덴 및 실리콘으로 이루어지는 막(MoSi막 : 막 중의 Mo와 Si의 원자％비는 약 21 : 79)을 30nm의 막두께로 형성하고, 이어서 Mo : Si = 4 : 96(원자％비)의 타겟을 이용하며, Ar과 O2와 N2와 He를 스퍼터링 가스압 0.1 Pa(가스 유량비 Ar : O2 : N2 : He = 6 : 5 : 11 : 16)로 하고, DC전원의 전력을 3.0 kW로, 몰리브덴, 실리콘, 산소, 질소로 이루어지는 막(MoSiON막)을 15nm의 막두께로 형성하였다. 박막(차광막)의 합계 막두께는 52nm로 하였다. 이 조건으로 성막된 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층은 차광막 전체에서 매우 저응력이며, 기판의 형상 변화를 최소한으로 억제할 수 있었다.
게다가 그 마스크 블랭크의 차광막을 소정의 패턴으로 패터닝함으로써, 포토마스크(바이너리 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를, 스캔 방향 및 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 스캔 방향 및 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp32nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 4)
실시예 1과 마찬가지로, ST11부터 ST17까지의 공정을 실시하여 유리 기판을 98매 선정하고, 스캔 방향(제 1 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정(ST18)을 실시하였다. 이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하고, 제 2 한계값(0.08㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판에 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 92매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST14)으로 산출한 기판의 척 후 주표면 형상(ST15)으로부터 구해지는 평탄도에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.08㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 84매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판상에, 실시예 1과 같이, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막으로서, 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하고, 마스크 블랭크를 제조하였다(ST20). 또한 그 마스크 블랭크의 차광막을 소정의 패턴으로 패터닝함으로써, 포토마스크(바이너리 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를, 적어도 스캔 방향의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 스캔 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp22nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 5)
실시예 2와 마찬가지로, ST11부터 ST17까지의 공정을 실시하여 유리 기판을 98매 선정하고, 슬릿 방향(제 2 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정(ST18)을 실시하였다. 이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하고, 제 2 한계값(0.08㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판에 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 91매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST14)으로 산출한 기판의 척 후 주표면 형상(ST15)으로부터 구해지는 평탄도에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.08㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 84매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판 상에, 실시예 2와 같이, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막으로서, 위상 시프트막과, 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하여 마스크 블랭크를 제조하였다(ST20). 또한 그 마스크 블랭크의 차광막 및 위상 시프트막을 소정의 패턴으로 패터닝함으로써, 포토마스크(위상 시프트 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를, 적어도 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp22nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 6)
실시예 3과 마찬가지로, ST11부터 ST17까지의 공정을 실시하여 유리 기판을 98매 선정하며, 스캔 방향(제 1 방향) 및 슬릿 방향(제 2 방향)에 있어서의 주표면 형상 보정(ST18)을 실시하였다. 이어서, 산출한 보정 후 주표면의 보정 영역(132mm×132mm) 내의 평탄도를 산출하여 제 2 한계값(0.08㎛) 이하의 기판을 선정하였다(ST19). 이 제 2 한계값은 이 마스크 블랭크용 기판에 요구되고 있는 기준의 평탄도이다. 그 결과, 이 조건을 만족하는 유리 기판은 98매 중 93매이었다. 종래의 시뮬레이션(ST14)으로 산출한 기판의 척 후 주표면 형상(ST15)으로부터 구해지는 평탄도에 대해, 제 2 한계값과 같은 0.08㎛ 이하의 조건을 만족하는 기판을 선정하면 98매 중 84매인 것부터 주표면 형상 보정(ST18)을 실시함으로써, 생산 수율이 큰 폭으로 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 유리 기판 상에, 실시예 3과 같이, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막으로서, 이면 반사 방지층, 차광층 및 표면 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하여 마스크 블랭크를 제조하였다(ST20). 또한 그 마스크 블랭크의 차광막을 소정의 패턴으로 패터닝함으로써, 포토마스크(바이너리 마스크)를 제작하였다(ST21). 얻어진 포토마스크를, 스캔 방향 및 슬릿 방향의 양쪽의 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치로 검증을 실시하였다. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 하고, 스캔 방향 및 슬릿 방향의 주표면 형상 보정을 실시한 후, 반도체 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 노광하여 포토마스크의 패턴을 전사하였다. 레지스트막에 전사된 패턴의 CD정밀도 및 패턴 위치 정밀도를 검증한 바, 이 포토마스크는 DRAM hp22nm 세대에 충분히 대응 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들어 상기 실시형태에 있어서의 재료, 사이즈, 처리 순서 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
이 출원은 2009년 3월 25일에 출원된 일본출원 특원2009-074997을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시된 전부를 여기에 넣는다.
1: 마스크 스테이지 1a: 척
2: 포토마스크 3: 슬릿 부재
3a: 슬릿 4: 광원
5: 조명 광학계 6: 축소 광학계
7: 웨이퍼 스테이지 W: 반도체 웨이퍼

Claims (16)

  1. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 있어서,
    기판의 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과,
    상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과,
    상기 기판에 대해서 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사곡선을 산출하고, 상기 제 1 근사곡선으로부터 근사곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과,
    상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 소정 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정은 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 2 근사 곡선을 산출하고, 상기 제 2 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하며, 제 1 근사 곡선으로부터 산출된 근사 곡면을 빼는 보정을 실시한 후의 척 후 주표면 형상으로부터 추가로 상기 제 2 근사 곡면으로부터 산출된 근사 곡면을 빼는 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  3. 노광장치의 마스크 스테이지에 척 되는 포토마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 있어서,
    기판의 주표면에 있어서의 실측 영역 내의 척 전 주표면 형상을 측정하는 공정과,
    상기 기판의 척 전 주표면 형상 및 상기 마스크 스테이지의 형상에 의거하여 상기 기판으로부터 제작된 포토마스크를 상기 노광장치에 세트 했을 때에 있어서의 상기 기판의 척 후 주표면 형상을 시뮬레이션에 의해 얻는 공정과,
    상기 기판에 대해서 척 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서 제 1 방향을 따르는 단면 형상에 근사하는 제 1 근사 곡선을 산출하고, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따르는 단면형상에 근사하는 제 2 근사 곡선을 산출하며, 상기 제 1 근사 곡선 및 제 2 근사 곡선으로부터 근사 곡면을 산출하여 상기 척 후 주표면 형상으로부터 빼는 보정을 실시하여 보정 후 주표면 형상을 산출하는 공정과,
    상기 보정 후 주표면 형상의 보정 영역 내에서의 평탄도가 소정 한계값 이하인 것을 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 근사 곡선은 2차 곡선 또는 4차 곡선인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 근사 곡선은 2차 곡선 또는 4차 곡선인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 소정 한계값이 0.16㎛인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 소정 한계값이 0.08㎛인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 실측 영역은 상기 보정 영역을 포함하는 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 보정 영역은 한 변이 132mm인 사각형의 내측 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 척 전 주표면 형상의 실산출 영역 내에서의 평탄도가 0.4㎛ 이하인 기판을 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실산출 영역은 상기 보정 영역을 포함하는 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 실산출 영역은 한 변이 142mm인 사각형의 내측 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 노광장치는 제 1 방향으로 이동 가능하고 제 2 방향으로 연장되는 슬릿을 통해서 포토마스크에 노광광을 조사하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 기재한 방법으로 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 척 전 주표면 형상을 측정한 측의 주표면에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법.
  15. 제 14 항에 기재한 방법으로 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  16. 제 15 항에 기재한 방법으로 얻어진 포토마스크를 주표면 형상 보정을 실시하는 것이 가능한 노광장치의 마스크 스테이지에 척하고, 포토마스크의 패턴을 웨이퍼의 레지스트막에 노광 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조방법.
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