KR101826998B1 - Film forming method, mask blank manufacturing method, transfer mask manufacturing method, and film forming device - Google Patents
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Abstract
스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법에서, 종래보다도 균일한 막 두께를 형성한다. 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법으로서, 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고, 상기 박막이, 상기 기판을 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키면서 성막되고, 상기 스퍼터링 타겟의 스퍼터면이, 상기 기판의 피성막면과 대향하고, 또한 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고, 상기 스퍼터링 타겟이, 상기 기판의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 대략 수직으로 되도록 배치되는 성막 방법이다.In the film forming method formed by the sputtering method, a uniform film thickness is formed as compared with the conventional method. A method of forming a thin film on a surface of a substrate to be coated by sputtering, the method comprising: a sputtering target comprising an ingot made of a material containing a metal rolled in a uniaxial rolling direction, Wherein the sputtering surface of the sputtering target is disposed so as to face the surface to be coated of the substrate and to have a predetermined angle with respect to the surface to be coated, , The sputtering target is located at a position that passes through the center of the sputter surface and is parallel to the rotation axis of the substrate and is offset from a plane parallel to both the rotational axis of the substrate and a plane perpendicular to the sputter surface , So that the rolling direction is substantially vertical.
Description
본 발명은, 스퍼터링법에 의한 박막의 성막 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 특히, 상기 성막 방법을 이용한 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 그 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 블랭크를 이용한 전사용 마스크 및 반사형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming method of a thin film by a sputtering method. The present invention also relates to a method of manufacturing a mask blank and a reflective mask blank using the film forming method, and a method of manufacturing a transfer mask and a reflective mask using the mask blank and the reflective mask blank.
일반적으로, 반도체 장치 등의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 이 포토리소그래피법을 실시할 때에 있어서의 미세 패턴 전사 공정에서는, 마스크로서 포토마스크가 이용된다. 이 포토마스크는, 일반적으로는, 중간체로서의 포토마스크 블랭크의 차광막 등에 원하는 미세 패턴을 형성함으로써 얻을 수 있다. 그 때문에, 중간체로서의 포토마스크 블랭크에 형성된 차광막 등의 특성이, 거의 그대로, 얻어지는 포토마스크의 성능을 좌우하게 된다. 이 포토마스크 블랭크의 차광막에는, 종래, Cr이 사용되는 것이 일반적이었다.Generally, in a manufacturing process of a semiconductor device or the like, a fine pattern is formed by using a photolithography method. A photomask is used as a mask in the step of transferring a fine pattern when carrying out this photolithography method. This photomask can be generally obtained by forming a desired fine pattern on a light-shielding film of a photomask blank as an intermediate. Therefore, the characteristics of a photomask obtained as a light-shielding film or the like formed on a photomask blank as an intermediate are almost intact. In the light-shielding film of this photomask blank, Cr is generally used conventionally.
최근, Cr을 대체하는 차광막으로서 사용하는 막의 하나로서 Ta(탄탈)를 주성분으로 하는 박막이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 투명 기판 상에 적어도 2층으로 이루어지는 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 차광막은, 탄탈 질화물을 주성분으로 하고, 크세논을 함유하는 재료로 이루어지는 차광층과, 그 차광층의 상면에 적층되는 탄탈 산화물을 주성분으로 하고, 아르곤을 함유하는 재료로 이루어지는 표면 반사 방지층을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크가 개시되어 있다.Recently, a thin film containing Ta (tantalum) as a main component has been proposed as one of the films used as a light-shielding film replacing Cr. For example,
Ta(탄탈)를 주성분으로 하는 박막의 형성은, 스퍼터링법을 이용하는 것이 일반적이다. 스퍼터링에 이용하는 고순도 Ta로 이루어지는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서, 예를 들면, 특허 문헌 2에 기재된 제조 방법이 있다. 특허 문헌 2에는, 고순도 Ta 잉곳을 제작하는 공정과, 상기 고순도 Ta 잉곳에 대하여 2축 이상의 방향으로부터 단조를 행하는 공정과, 상기 단조 공정의 도중에서 2회 이상의 진공열처리를 행하는 공정과, 상기 단조 공정 및 진공열 처리 공정을 거친 Ta재에 냉간 압연을 실시하는 공정과, 상기 냉간 압연 공정을 거친 Ta재에 재결정화 열처리를 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, Ta 잉곳을 2축 이상의 방향으로부터 단조함으로써, Ta 타겟을 제작하였을 때의 경도의 변동을 저감할 수 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 1축 방향만의 소성 가공으로는 조대립을 충분히 파괴할 수 없어, 타겟을 제작하였을 때에 조대립이 부분적으로 타겟 표면에 존재하고, 조대립이 존재하고 있는 부위와 존재하고 있지 않은 부위에서는 경도가 상이하기 때문에, 타겟 표면의 경도에 변동이 생기게 되는 것이 기재되어 있다. A sputtering method is generally used for forming a thin film containing Ta (tantalum) as a main component. As a manufacturing method of a sputtering target made of high purity Ta used for sputtering, for example, there is a manufacturing method described in
또한, 스퍼터링에 의한 박막의 성막 방법으로서, 특허 문헌 3에는, 기판을 회전시키면서, 기판의 중심축으로부터 그 중심축이 어긋난 위치에 대향하는 타겟을 스퍼터링함으로써 박막을 성막하는 성막 방법이 기재되어 있다. 또한 특허 문헌 3에는, 기판과 타겟의 대향하는 면이, 소정의 각도를 갖도록 타겟과 기판이 배치되어 있는 것이 기재되어 있다.As a film forming method of a thin film by sputtering, Patent Document 3 describes a film forming method for forming a thin film by sputtering a target opposed to a position where the center axis of the substrate is displaced from the center axis of the substrate while rotating the substrate. Patent Document 3 discloses that a target and a substrate are disposed so that the opposing surfaces of the substrate and the target have a predetermined angle.
Ta는, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)의 노광(이하, ArF 노광이라고 함)에서 Cr 이상의 높은 차광성을 갖고 있고, 또한 산소 가스를 실질적으로 함유하지 않는 에칭 가스로 드라이 에칭 가능한 재료로서 주목받기 시작하고 있다. Ta 금속 혹은 산소의 함유량이 매우 적은(실질적으로 함유하지 않은) Ta 화합물은, 염소계 가스, 불소계 가스만으로 드라이 에칭 가능하다고 하는 이점을 갖고 있다. 또한, 산소의 함유량이 비교적 많은 Ta 화합물의 경우, 염소계 가스로는 에칭 속도가 매우 느려, 실질적인 드라이 에칭은 할 수 없지만, 불소 가스로는 실질적인 드라이 에칭이 가능하다. Ta 금속 혹은 Ta 화합물은, 산소 가스를 실질적으로 함유하지 않는 에칭 가스로 드라이 에칭할 수 있기 때문에, 드라이 에칭 시의 레지스트막의 소비량을 대폭 저감(Ta계 차광막의 막 두께와 동등 정도의 레지스트막의 막 두께로 가능)할 수 있다. 이에 의해, EB 묘화 등에 의해 전사 패턴을 형성한 후의 레지스트막의 폭에 대한 높이(레지스트막의 두께 방향)도 Cr막의 경우에 비해 대폭 낮게 할 수 있어, 레지스트 쓰러짐이나 깨짐 등의 문제도 해소할 수 있다.Ta has attracted attention as a material capable of being dry-etched with an etching gas having a high light shielding property or higher than that of Cr in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) (hereinafter referred to as ArF exposure) I'm starting. The Ta compound having a very small (or substantially no) Ta metal or oxygen content has an advantage that it can be dry-etched only with a chlorine-based gas or a fluorine-based gas. Further, in the case of a Ta compound having a relatively large content of oxygen, the chlorine-based gas has a very low etching rate, and substantially dry etching can not be performed, but substantially dry etching is possible with the fluorine gas. Since the Ta metal or Ta compound can be dry etched with an etching gas that does not substantially contain oxygen gas, the consumption amount of the resist film during dry etching can be significantly reduced (the film thickness of the resist film . As a result, the height (thickness direction of the resist film) of the resist film after the transfer pattern is formed by EB imaging or the like can be significantly lower than that in the case of the Cr film, and the problems such as resist collapse and breakage can also be solved.
그러나, Ta(탄탈)를 주성분으로 하는 차광막의 형성을, 종래의 스퍼터링 장치를 이용하여 행하는 경우, 차광막의 막 두께의 면내 균일성에 문제가 생기는 것을, 본 발명자들은 발견하였다. 종래의 스퍼터링 장치를 이용한 경우, 비교적 가벼운 원소인 MoSi의 스퍼터링에 의한 성막에서는 문제가 작기 때문에, 본 발명자들은, Ta를 주성분으로 하는 차광막의 막 두께의 면내 균일성에 관한 문제는, 원자량 180.9라고 하는 Ta의 큰 원자량에 기인하는 문제라고 추론하였다. 그리고, Ta 이외의 중원소, 예를 들면, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금에서도, 마찬가지의 면내 균일성에 관한 문제가 발생하는 것을 발견하였다.However, the present inventors have found that, when a light shielding film containing Ta (tantalum) as a main component is formed by using a conventional sputtering apparatus, there arises a problem in the in-plane uniformity of the film thickness of the light shielding film. In the case of using a conventional sputtering apparatus, since the problem is small in film formation by sputtering of MoSi, which is a relatively light element, the present inventors have found that the problem concerning the in-plane uniformity of the film thickness of a light- Of the mass of the atom. In addition, it has been found that problems similar to the in-plane uniformity occur in heavy metals other than Ta, for example, hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold.
따라서, 본 발명은, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법에서, 금속, 특히 중원소를 함유하는 재료로 이루어지는 박막이며, 종래보다도 균일한 막 두께인 박막을 형성하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a method of forming a thin film on a surface of a substrate to be formed on a substrate by sputtering, which comprises forming a thin film made of a material containing a metal, particularly a heavy element, The purpose.
또한, 본 발명은, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감한 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반사형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a mask blank, a reflective mask blank, a transfer mask, and a method of manufacturing a reflective mask in which problems caused by deterioration of in-plane uniformity of film thickness are greatly reduced.
또한, 본 발명은, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a film forming apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of a thin film formed on a film-formed surface of a substrate.
본 발명은, 스퍼터링 타겟을 이용하여, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법에서, 스퍼터링 타겟인 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳의 압연 방향을 제어하는 것, 및 스퍼터링 타겟과, 기판의 위치 관계를 적절하게 제어함으로써, 기판 상에 종래보다도 균일한 막 두께의 박막을 형성할 수 있는 것을 발견하였다. 즉, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.A film forming method of forming a thin film on a surface of a substrate to be coated with a sputtering target by using a sputtering target is characterized in that the rolling direction of an ingot made of a material containing a metal as a sputtering target is controlled, And the positional relationship of the substrate is appropriately controlled, it is possible to form a thin film having a uniform thickness on the substrate than ever before. That is, in order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
본 발명은, 하기의 구성 1∼6인 것을 특징으로 하는 성막 방법이다.The present invention is a film forming method characterized by the following
(구성 1)(Configuration 1)
스퍼터링 타겟을 이용하여, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법으로서, 상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고, 상기 박막이, 상기 기판을 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키면서 성막되고, 상기 스퍼터링 타겟의 스퍼터면이, 상기 기판의 피성막면과 대향하고, 또한 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고, 상기 스퍼터링 타겟이, 상기 기판의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 방법이다.A film forming method for forming a thin film on a surface of a substrate to be coated with a sputtering target by sputtering, wherein the sputtering target is obtained by rolling an ingot made of a material containing a metal in a uniaxial rolling direction, , The sputtering target of the sputtering target is arranged so as to oppose the deposition target surface of the substrate and to have a predetermined angle with respect to the deposition target surface, while rotating the substrate by a rotation axis passing through the center of the deposition target surface And the sputtering target is located at a position where a rotation axis of the substrate and a straight line parallel to the rotation axis of the substrate passing through the center of the sputtering surface are shifted and that the sputtering target has a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the substrate and a And the rolling direction is substantially perpendicular to the plane parallel to the both sides.
(구성 2)(Composition 2)
상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 성막 방법이다.Wherein the sputtering target is made of a material capable of being rolled.
(구성 3)(Composition 3)
상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 성막 방법이다.Wherein the metal is an element of a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold or an alloy comprising two or more elements selected from the group. 2.
(구성 4)(Composition 4)
상기 박막이, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스 중에서 성막되는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 성막 방법이다.The film forming method according to any one of
(구성 5)(Composition 5)
상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 성막 방법이다.The thin film forming method according to any one of
(구성 6)(Composition 6)
상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이고, 상기 소정의 각도가, 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 성막 방법이다.An offset distance between a rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm and the predetermined angle is 0 to 45 degrees. 1] to [5].
본 발명은, 하기의 구성 7∼8인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The present invention is a method for producing a mask blank, which is constituted as follows.
(구성 7)(Composition 7)
상기 기판이 투광성 재료로 이루어지고, 상기 기판의 피성막면인 주표면 상에, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법을 이용하여 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 성막하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법이다.A thin film for forming a transfer pattern is formed on the main surface of the substrate, which is made of a light-transmitting material, using the film forming method described in any one of
(구성 8)(Composition 8)
상기 박막이, 노광광을 차광하는 차광막이고, 상기 기판이, 합성 석영 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법이다.Wherein the thin film is a light-shielding film shielding exposure light, and the substrate is made of synthetic quartz glass.
본 발명은, 하기의 구성 9∼10인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The present invention relates to a method of manufacturing a reflective mask blank,
(구성 9)(Composition 9)
상기 기판이, 주표면 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막을 구비하고, 상기 기판의 피성막면인 상기 다층 반사막 상에, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법에 의해, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 성막하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The substrate is provided with a multilayer reflective film for reflecting exposure light on a main surface, and a transfer pattern is formed on the multilayer reflective film as a film formation surface of the substrate by the film forming method described in any one of
(구성 10)(Configuration 10)
상기 기판이, 저열팽창 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 9에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The method of manufacturing a reflective mask blank according to Structure 9, wherein the substrate is made of a low thermal expansion glass.
본 발명은, 하기의 구성 11∼12인 것을 특징으로 하는 마스크(전사용 마스크 또는 반사형 마스크)의 제조 방법이다.The present invention is a method for producing a mask (transfer mask or reflective mask) characterized by the following
(구성 11)(Configuration 11)
본 발명은, 구성 7 또는 8에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어지는 마스크 블랭크의 상기 박막을 패터닝하여 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법이다.The present invention is a method for manufacturing a transfer mask characterized by forming the transfer pattern by patterning the thin film of the mask blank obtained by the method of manufacturing a mask blank according to Structure 7 or 8.
(구성 12)(Configuration 12)
본 발명은, 구성 9 또는 10에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어지는 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.The present invention is a method of manufacturing a reflective mask, characterized in that an absorber pattern is formed by patterning the absorber film of a mask blank obtained by the method of manufacturing a reflective mask blank described in
본 발명은, 하기의 구성 13∼18인 것을 특징으로 하는 성막 장치이다.The present invention is a film forming apparatus characterized by the following
(구성 13)(Composition 13)
본 발명은, 성막실과 상기 성막실 내에 설치된 스퍼터링 타겟을 적어도 구비하고, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하기 위한 성막 장치로서, 상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고, 상기 성막실 내에, 상기 기판을 재치하고, 상기 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키는 회전대를 구비하고, 상기 스퍼터링 타겟이, 그 스퍼터면이, 상기 회전대와 대향하고, 또한 상기 기판이 회전대에 재치되었을 때에 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고, 상기 회전대의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 회전대의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고, 상기 스퍼터링 타겟이, 상기 회전대의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치이다.The present invention is a film forming apparatus for forming a thin film by sputtering at least on a film deposition chamber and a sputtering target provided in the deposition chamber, wherein the sputtering target is an ingot made of a material containing a metal Wherein the sputtering target has a sputtering surface in which the sputtering surface is formed by rolling the sputtering target in a rolling direction of a single axis and rotating the sputtering target in a rotation axis passing through the center of the surface to be coated, And is disposed so as to have a predetermined angle with respect to the surface to be filmed when the substrate is placed on the turntable and is disposed so as to pass through the center of rotation of the turntable and the center of the sputter surface, Wherein the sputtering target is located at a position where the straight line is deviated from the sputtering target, With respect to a vertical plane, parallel to the both flat, a film-forming apparatus characterized in that the rolling direction is arranged to be substantially vertical.
(구성 14)(Composition 14)
본 발명은, 상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 13에 기재된 성막 장치이다.The present invention is the film forming apparatus described in
(구성 15)(Composition 15)
상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 구성 13 또는 14에 기재된 성막 장치이다.Wherein the metal is an element of a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold or an alloy comprising two or more elements selected from the
(구성 16)(Configuration 16)
상기 박막의 성막 시, 상기 성막실에, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스가 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 15 중 어느 하나에 기재된 성막 장치이다.The film forming apparatus according to any one of
(구성 17)(Composition 17)
상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 16 중 어느 하나에 기재된 성막 장치이다.The film forming apparatus according to any one of
(구성 18)(Composition 18)
상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이고, 상기 타겟 경사각이 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 17 중 어느 하나에 기재된 성막 장치이다.An offset distance between a rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm and the target inclination angle is 0 to 45 °. A film forming apparatus according to any one of
다음으로, 본 발명의 성막 방법의 구성 1∼6에 대하여 설명한다.Next, the
본 발명은, 구성 1에 있는 바와 같이, 스퍼터링 타겟을 이용하여, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법으로서, 상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고, 상기 박막이, 상기 기판을 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키면서 성막되고, 상기 스퍼터링 타겟의 스퍼터면이, 상기 기판의 피성막면과 대향하고, 또한 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고, 상기 스퍼터링 타겟이, 상기 기판의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 방법이다.The present invention is a film forming method for forming a thin film by a sputtering method on a surface to be coated of a substrate by using a sputtering target as in the constitution (1), wherein the sputtering target comprises an ingot comprising a metal- Wherein the sputtering surface of the sputtering target is opposed to the surface to be coated of the substrate and the sputtering surface of the sputtering target is opposed to the surface of the substrate to be coated, Wherein the sputtering target is disposed so as to have a predetermined angle with respect to the surface to be film-formed, the rotation axis of the substrate, and the straight line parallel to the rotation axis of the substrate passing through the center of the sputtering surface, Is arranged such that the rolling direction is substantially perpendicular to a plane parallel to both the rotational axis and a plane perpendicular to the sputter plane That is a film formation method according to claim.
구성 1에 있는 바와 같이, 본 발명은, 소정의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법이다. 본 발명의 성막 방법에서 이용하는 스퍼터링 타겟은, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것인 것에 특징이 있다. 즉, 본 발명자들은, 잉곳을 다축, 예를 들면 2축의 단조ㆍ압연 방향으로 단조ㆍ압연하여 작성된 스퍼터링 타겟을 이용하는 경우와 비교하여, 잉곳을 1축의 단조ㆍ압연 방향으로 단조ㆍ압연하여 작성한 스퍼터링 타겟을 이용하는 경우 쪽이, 놀랍게도, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성이 향상되는 것을 발견하였다. 단조ㆍ압연을 포함하는 잉곳의 제조는, 공지의 제조 방법, 예를 들면 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 제조 방법에 의해 행할 수 있다. As shown in
본 발명의 성막 방법에서는, 박막을 기판의 피성막면에 성막할 때에, 기판을 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키면서 성막한다. 피성막면의 중심이란, 피성막면에 외접하는 최소의 원의 중심을 말한다. 예를 들면 피성막면이 직사각형 또는 정사각형인 경우에는, 피성막면의 중심은, 대향하는 대각선의 교점으로 된다. 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 피성막면에 외접하는 최소의 원이란, 부호 60으로 나타내는 반경 R의 가상 원이다. 피성막면에 외접하는 최소의 원(60)은, 직사각형의 피성막면의 각 정점에 외접하고 있다. 피성막면의 중심은, 원(60)의 중심으로서 부호 56으로서 나타내고 있다. 마찬가지로, 스퍼터면의 중심도, 스퍼터면에 외접하는 최소의 원(62)의 중심(53)으로 할 수 있다.In the film forming method of the present invention, when the thin film is formed on the film formation surface of the substrate, the film is formed by rotating the substrate with the rotation axis passing through the center of the film formation surface. The center of the film formation surface refers to the center of the smallest circle circumscribing the film formation surface. For example, when the film formation surface is a rectangle or a square, the center of the film formation surface is the intersection of the diagonals opposite to each other. 2, the minimum circle circumscribing the film formation surface is an imaginary circle having a radius R denoted by
또한, 본 발명자들은, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성은, 스퍼터링 타겟과, 기판의 위치 관계를 적절한 것으로 함으로써, 보다 현저하게 향상되는 것을 발견하였다. 적절한 위치 관계란, 도 1을 참조하여 설명하면, 다음과 같은 3개의 위치 관계이다.Further, the inventors of the present invention have found that the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the surface of the substrate to be formed is more remarkably improved by making the positional relationship between the sputtering target and the substrate appropriate. Referring to FIG. 1, an appropriate positional relationship is the following three positional relationships.
제1 적절한 위치 관계는, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면(52)이, 기판(6)의 피성막면(51)과 대향하고, 또한 상기 피성막면(51)에 대하여 소정의 각도 θ를 갖도록 배치되는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 부호 θ로 나타내어지는 소정의 각도 θ란, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면(52)과, 기판(6)의 피성막면(51)이 이루는 각도 θ이며, 「타겟 경사각」이라고도 한다.The first suitable positional relationship is set such that the sputtering
제2 적절한 위치 관계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)의 중심(53)을 통과하며 기판(6)의 회전축(56)에 대하여 평행한 직선(57)이 어긋난 위치에 있는 것이다. 「어긋난 위치에 있다」란, 회전축(56)과, 직선(57)이, 일치한 위치가 아니라, 서로 다른 위치에 존재하는 것을 말한다.A second suitable positional relationship is established between the axis of
제3 적절한 위치 관계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 타겟(5)이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향(55)이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것이다. 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면이란, 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같은 기판의 중심 및 스퍼터면(52)의 중심(53)의 양방을 통과하는 직선(58)과, 기판(6)의 회전축(56)과의 양방을 그 평면 상에 갖는 평면을 들 수 있다. 압연 방향(55)은 그 평면에 대하여 대략 수직으로 되도록 스퍼터링 타겟(5)의 방향을 조정하여 배치된다. The third suitable positional relationship is that the
성막 장치의 스퍼터실 내에 스퍼터링 타겟(5)을 부착하였을 때의 스퍼터링 타겟(5)의 압연 방향(55)에 의해, 그 스퍼터링 타겟(5)을 이용하여 스퍼터링법으로 성막하였을 때의 평면에서 본[기판(6)의 피성막면(51)에 평행한 평면] 스퍼터 입자의 비산 분포가 변하는 것을 본 발명자는 알아냈다. 스퍼터링 타겟(5)의 압연 방향(55)이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향(55)이 평행하게 되도록 배치한 경우, 스퍼터 입자의 비산 분포는, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면으로부터 전방의 방향[기판(6)의 피성막면(51)을 향하는 방향]으로 신장되어 가는 경향보다도, 가로 방향(전방의 방향에 대하여 수직한 수평 방향)으로 확산되어 가는 경향 쪽이 강해진다. 즉, 스퍼터 입자의 비산 분포가 발산하기 쉬워, 특정 방향으로 비산시키도록 제어하는 것이 어려워진다.When the
이에 대하여, 스퍼터링 타겟(5)의 압연 방향(55)이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향(55)이 수직으로 되도록 배치한 경우, 스퍼터 입자의 비산 분포는, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면으로부터 전방의 방향[기판(6)의 피성막면(51)을 향하는 방향]으로 신장되어 가는 경향이 강하고, 가로 방향(전방의 방향에 대하여 수직한 수평 방향)으로 확산되어 가는 경향 쪽이 작아진다. 즉, 스퍼터 입자의 비산 분포가 발산되기 어려워, 특정 방향으로 비산시키도록 제어하는 것이 비교적 용이해진다. 본 발명자는, 스퍼터 입자의 비산 분포를 제어하기 쉬운 스퍼터링 타겟(5)의 부착 방향을 선택함으로써, 기판(6)의 피성막면(51)에 성막되는 박막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킨 것이다. 또한, 스퍼터 입자의 비산 분포를 제어함으로써, 기판(6)의 피성막면(51)에 도달하지 않고 성막 장치 내벽에 부착되게 되는 스퍼터 입자의 양을 감소시킴으로써, 성막 속도를 향상시키는 것도 실현하고 있다.On the contrary, the rolling
또한, 구성 2에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 방법은, 상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in
구성 2에 있는 바와 같이, 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료인 것에 의해, 1축의 압연 방향을 가질 수 있다. 1축의 압연 방향을 갖는 스퍼터링 타겟의 압연 방향을 소정의 방향으로 되도록 배치하여, 스퍼터링에 의한 성막을 행하는 경우, 비교적 균일한 막 두께의 성막을 행할 수 있어, 성막 후의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.As in the
또한, 구성 3에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 방법은, 상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in Structure 3, the film forming method of the present invention is characterized in that the metal is a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold, It is preferable that the alloy is an alloy comprising two or more selected elements.
구성 3에 있는 바와 같이, 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금과 같이 비교적 큰 원자량의 금속인 경우에, 성막의 막 두께가 불균일해진다고 하는 문제가 발생하기 쉽다. 따라서, 스퍼터링 타겟의 재료가, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 경우에, 본 발명의 성막 방법을 바람직하게 실시할 수 있다.There is a problem that the film thickness of the film is uneven when the metal is a metal having a relatively large atomic weight such as hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold easy to do. Therefore, when the material of the sputtering target is an element of a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold, or an alloy comprising two or more elements selected from the above group, The film forming method of the present invention can be preferably carried out.
또한, 구성 4에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 방법은, 상기 박막이, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스 중에서 성막되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in the structure 4, it is preferable that the film forming method of the present invention is characterized in that the thin film is formed in a sputter gas containing any rare gas selected from krypton, xenon and radon.
구성 4에 있는 바와 같이, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스를 이용하는 경우에는, 성막 후의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다고 하는 본 발명의 효과를 보다 현저하게 발휘할 수 있다. 일반적으로, 스퍼터링법에 의해 박막을 성막하는 경우에 이용되는 스퍼터 가스는 아르곤이다. 크립톤, 크세논, 라돈은, 아르곤보다도 원자량이 크고 무겁다. 또한, 스퍼터링 타겟의 스퍼터면으로부터 비산된 스퍼터 입자가 크립톤 등의 원자에 충돌하였을 때에 발생하는 운동 에너지의 감쇠량이, 아르곤 원자에 충돌할 때의 감쇠량보다도 크다. 이 때문에, 스퍼터 입자의 비산 분포는, 아르곤을 스퍼터 가스에 이용한 경우에 비해, 크립톤 등을 스퍼터 가스에 이용한 경우 쪽이 전체적으로 축소되기 쉽고, 비산 분포의 제어도 하기 어려워져, 성막 후의 박막의 면내 균일성이 저하되기 쉽다. 본 발명과 같이, 스퍼터면으로부터 전방의 방향[기판(6)의 피성막면(51)을 향하는 방향]으로 신장되어 가는 경향을 강화한 구성으로 함으로써, 성막 후의 박막의 면내 균일성을 향상시킬 수 있어, 크립톤 등의 원자량이 큰 가스를 스퍼터 가스에 이용한 경우의 막 두께 불균일성의 문제를 해소할 수 있다.When the sputter gas containing any one rare gas selected from the group consisting of krypton, xenon and radon is used as in the constitution 4, the effect of the present invention in which the in-plane uniformity after film formation can be improved can be more remarkably exhibited have. Generally, the sputter gas used in forming a thin film by the sputtering method is argon. Krypton, xenon and radon are heavier and heavier than argon. The amount of attenuation of the kinetic energy generated when the sputter particles scattered from the sputtering surface of the sputtering target collide with atoms such as krypton is greater than the amount of attenuation when the atoms collide with argon atoms. As a result, the scattering distribution of the sputter particles is more likely to be reduced as a whole when krypton or the like is used for the sputter gas than in the case of using argon as the sputter gas, and it is also difficult to control the scattering distribution. The sex is likely to deteriorate. The in-plane uniformity of the thin film after the film formation can be improved by adopting a structure in which the tendency to elongate in the forward direction (direction toward the film formation face 51 of the substrate 6) from the sputter face is enhanced as in the present invention , The problem of non-uniformity in film thickness when a gas having a large atomic weight such as krypton is used as the sputter gas can be solved.
또한, 압축 응력이 큰 경향을 갖는 박막을 성막하는 경우에서도, 크립톤 등의 원자량이 큰 가스를 스퍼터 가스에 이용함으로써, 성막된 박막의 압축 응력을 저감할 수 있다. 즉, 크립톤 등의 원자량이 큰 가스를 스퍼터 가스에 이용한 경우, 아르곤을 스퍼터 가스에 이용한 경우에 비해, 스퍼터 입자의 운동 에너지를 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 기판의 피성막면(51)에 스퍼터 입자가 쏘아져 들어갈 때에 발생하는 압축 응력을 저감시킬 수 있으므로, 성막된 박막의 압축 응력을 저감할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 성막 방법에서는, 크립톤 등의 원자량이 큰 가스를 스퍼터 가스에 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 성막 방법은, 질소를 함유하는 탄탈 화합물막을 성막하는 데에 특히 적합하다.Further, even in the case of forming a thin film having a large compressive stress, compressive stress of the thin film formed can be reduced by using a gas having a large atomic weight such as krypton for the sputter gas. That is, when a gas having a large atomic weight such as krypton is used as the sputter gas, the kinetic energy of the sputter particles can be reduced as compared with the case where argon is used as the sputter gas. This can reduce the compressive stress generated when the sputter particles are injected into the
또한, 구성 5에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 방법은, 상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in
구성 5에 있는 바와 같이, 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유함으로써, 금속의 산화물 박막, 질화물 박막 및 탄화물 박막 중 어느 하나 또는 그들의 조합의 박막을 형성할 수 있다. 스퍼터링에 의한 성막 중에, 산소, 질소 및 탄소를 함유하는 기체를 도입함으로써, 금속의 산화물 박막, 질화물 박막 및 탄화물 박막을 형성할 수 있다.As in the
또한, 구성 6에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 방법은, 상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이고, 상기 소정의 각도가, 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.As a sixth aspect of the present invention, the film forming method of the present invention is characterized in that an offset distance between a rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm, And the predetermined angle is in the range of 0 to 45 degrees.
구성 6에 있는 바와 같이, 본 발명의 스퍼터링법에 의한 성막 방법에서, 소정의 오프셋 거리 및 소정의 각도인 것에 의해, 기판 상에 균일한 막 두께의 박막을 형성하는 것을 확실하게 할 수 있다. 오프셋 거리 Doff란, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판의 회전축(56)과, 타겟(5)의 중심(53)을 통과하며 또한 기판의 회전축(53)에 대하여 평행한 직선(57)과의 거리이다. 또한, 소정의 각도(타겟 경사각)는 0° 내지 45°가 적당하다. 또한, 타겟 경사각은, 바람직하게는 5° 내지 40°이고, 보다 바람직하게는 10° 내지 30°이다. 이들 타겟 경사각으로 함으로써 보다 균일한 막 두께를 얻을 수 있다.As shown in
다음으로, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법의 구성 7∼8에 대하여 설명한다.Next, structures 7 to 8 of the method of manufacturing a mask blank according to the present invention will be described.
본 발명은, 구성 7에 있는 바와 같이, 상기 기판이 투광성 재료로 이루어지고, 상기 기판의 피성막면인 주표면 상에, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법을 이용하여 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 성막하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The present invention forms a transfer pattern using the film forming method described in any one of the
구성 7에 있는 바와 같이, 상기 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법에 따르면, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성이 향상된다. 그 결과, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감한 마스크 블랭크를 얻을 수 있어, 높은 수율의 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.According to the film forming method described in any one of the
또한, 구성 8에 있는 바와 같이, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상기 박막이, 노광광을 차광하는 차광막이고, 상기 기판이, 합성 석영 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as shown in Structure 8, it is preferable that the thin film of the present invention is a light-shielding film for shielding exposure light, and the substrate is made of synthetic quartz glass.
구성 8에 있는 바와 같이, 기판의 재료로서 합성 석영 글래스를 이용하는 것이 바람직하다. 합성 석영 글래스는 화학적으로 안정되며, 다른 공업 재료와 비교하여 열팽창 계수가 매우 작은 등의 특징을 갖는다. 또한, 합성 석영 글래스는, FPD 제조 용도의 전사용 마스크에서 사용되는 초고압 수은등의 노광광에 대한 광 투과성도 높다. 또한, 합성 석영 글래스는, 반도체 디바이스 제조 용도의 전사용 마스크에서 사용되는 KrF 엑시머 레이저(파장: 약 248㎚)나 ArF 엑시머 레이저(파장 : 약 193㎚)의 노광광에 대한 광 투과성도 높다. 이들의 것으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 마스크 블랭크용 기판의 재료로서, 합성 석영 글래스를 바람직하게 이용할 수 있다. 사용되는 노광광의 광원에 따라서는, 기판의 재료에, 소다 라임이나 알루미노실리케이트 글래스 등도 적용 가능하다.As in configuration 8, it is preferable to use synthetic quartz glass as the material of the substrate. Synthetic quartz glass is chemically stable and has such features as a very low coefficient of thermal expansion compared to other industrial materials. In addition, synthetic quartz glass has high light transmittance to exposure light of ultrahigh-pressure mercury lamp used in transfer masks for FPD production. The synthetic quartz glass also has high light transmittance to exposure light of a KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm) used in a transfer mask for semiconductor device production. As can be seen from these, synthetic quartz glass can be preferably used as the material of the substrate for mask blank. Depending on the light source of the exposure light to be used, soda lime or aluminosilicate glass can also be applied to the material of the substrate.
다음으로, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법의 구성 9∼10에 대하여 설명한다.Next, structures 9 to 10 of a method of manufacturing a reflective mask blank of the present invention will be described.
구성 9에 있는 바와 같이, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상기 기판이, 주표면 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막을 구비하고, 상기 기판의 피성막면인 상기 다층 반사막 상에, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법에 의해, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 성막하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다.As shown in Structure 9, in the method of manufacturing a reflective mask blank of the present invention, the substrate is provided with a multilayer reflective film for reflecting exposure light on a main surface, and on the multilayer reflective film which is a film- , And a method of manufacturing a reflective mask blank characterized by forming an absorber film as a thin film for forming a transfer pattern by the film forming method described in any one of the
구성 9에 있는 바와 같이, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 방법에 따르면, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성이 향상된다. 그 결과, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감한 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 즉, 다층 반사막 상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 성막할 때에, 흡수체막의 막 두께를 균일하게 할 수 있으므로, 높은 수율의 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또한, 마스크 블랭크용 기판에의 다층 반사막의 형성은, 공지의 방법을 이용하여 행할 수 있다. 또한, 흡수체막으로서는, 탄탈과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 하층 및 탄탈과 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 상층을 적층한 것을 이용할 수 있다.According to the film forming method described in any one of the
또한, 구성 10에 있는 바와 같이, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상기 기판이, 저열팽창 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as shown in
구성 10에 있는 바와 같이, 노광광에 EUV광을 이용하는 반사형 마스크 블랭크용의 기판으로서, 저열팽창 글래스를 바람직하게 이용할 수 있다. 저열팽창 글래스로서는, 노광 시의 열에 의한 패턴의 변형을 방지하기 위해서, 0±1.0×10-7/℃의 범위 내, 보다 바람직하게는 0±0.3×10-7/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로서는, 예를 들면 아몰퍼스 글래스이면, SiO2에 예를 들면 5∼10중량% 정도의 범위 내에서 TiO2를 첨가한 SiO2-TiO2계 글래스 기판을 바람직하게 들 수 있다.As in the
다음으로, 본 발명의 마스크(전사용 마스크 또는 반사형 마스크)의 제조 방법의 구성 11∼12에 대하여 설명한다.Next,
본 발명은, 구성 11에 있는 바와 같이, 구성 7 또는 8에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어지는 마스크 블랭크의 상기 박막을 패터닝하여 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법이다.The present invention is a method for producing a transfer mask characterized by forming a transfer pattern by patterning the thin film of a mask blank obtained by the method for producing a mask blank as described in
구성 11에 있는 바와 같이, 구성 7 또는 8에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크는, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감할 수 있어, 높은 수율로 할 수 있다. 그 때문에, 구성 7 또는 8에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성한 전사용 마스크도, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감할 수 있어, 높은 수율로 할 수 있다. 또한, 마스크 블랭크의 박막에의 전사 패턴의 형성은, 공지의 방법을 이용하여 행할 수 있다.As shown in
본 발명은, 구성 12에 있는 바와 같이, 구성 9 또는 10에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어지는 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.The present invention relates to a method of manufacturing a reflective mask characterized by forming an absorber pattern by patterning the absorber film of a mask blank obtained by the method of manufacturing a reflective mask blank according to
구성 12에 있는 바와 같이, 구성 9 또는 10에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 반사형 마스크 블랭크는, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감할 수 있어, 높은 수율로 할 수 있다. 그 때문에, 구성 10에 의해 얻어진 반사형 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성한 반사형 마스크도, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감할 수 있어, 높은 수율로 할 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크의 박막에의 전사 패턴의 형성은, 공지의 방법을 이용하여 행할 수 있다.As shown in
다음으로, 본 발명의 성막 장치의 구성 13∼18에 대하여 설명한다.Next, the
본 발명은, 구성 13에 있는 바와 같이, 성막실과 상기 성막실 내에 설치된 스퍼터링 타겟을 적어도 구비하고, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하기 위한 성막 장치로서, 상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고, 상기 성막실 내에, 상기 기판을 재치하고, 상기 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키는 회전대를 구비하고, 상기 스퍼터링 타겟이, 그 스퍼터면이, 상기 회전대와 대향하고, 또한 상기 기판이 회전대에 재치되었을 때에 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고, 상기 회전대의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 회전대의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고, 상기 스퍼터링 타겟이, 상기 회전대의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치이다.The present invention is a film forming apparatus for forming a thin film by sputtering at least on a film deposition chamber and a sputtering target provided in the deposition chamber, as in
구성 13에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 성막실과, 그 성막실 내에 설치된 스퍼터링 타겟을 적어도 구비한다. 또한, 본 발명의 성막 장치는, 성막실 내에 회전대를 구비한다. 회전대는, 기판을 재치하고, 기판의 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키는 구조를 갖는다. 스퍼터링 타겟은, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이다.As shown in
본 발명의 성막 장치에서는, 스퍼터링 타겟과, 기판의 위치 관계는, 상술한 적절한 3개의 위치 관계로 하는 구조를 갖는다. 즉, 도 1을 참조하면, 제1 적절한 위치 관계는, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면(52)이, 기판(6)의 피성막면(51)과 대향하고, 또한 상기 피성막면(51)에 대하여 소정의 각도 θ를 갖도록 배치되는 것이다. 제2 적절한 위치 관계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)의 중심(53)을 통과하며 기판(6)의 회전축(56)에 대하여 평행한 직선(57)이 어긋난 위치에 있는 것이다. 제3 적절한 위치 관계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 타겟이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향(55)이 대략 수직으로 되도록 배치되는 것이다.In the film forming apparatus of the present invention, the positional relationship between the sputtering target and the substrate has a structure in which the above-mentioned three suitable positional relationships are established. 1, the first proper positional relationship is such that the
본 발명의 성막 장치를 이용하면, 본 발명의 성막 방법에 의한 성막을 바람직하게 행할 수 있다. 즉, 본 발명의 성막 장치를 이용함으로써, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.When the film forming apparatus of the present invention is used, film formation by the film forming method of the present invention can be preferably performed. That is, by using the film forming apparatus of the present invention, it is possible to improve the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the surface of the substrate to be film-formed.
또한, 구성 14에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as shown in
구성 14에 있는 바와 같이, 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료인 것에 의해, 1축의 압연 방향을 가질 수 있다. 1축의 압연 방향을 갖는 스퍼터링 타겟의 압연 방향을 소정의 방향으로 되도록 배치하여, 스퍼터링에 의한 성막을 행하는 경우, 비교적 균일한 막 두께의 성막을 행할 수 있는 성막 장치를 얻을 수 있다.As in
또한, 구성 15에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in
구성 15에 있는 바와 같이, 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금과 같이 비교적 큰 원자량의 금속인 경우에, 성막의 막 두께가 불균일해진다고 하는 문제가 생기기 쉽다. 따라서, 스퍼터링 타겟의 재료가, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 경우에, 본 발명의 성막 방법을 바람직하게 실시할 수 있는 성막 장치를 얻을 수 있다.When the metal is a metal having a relatively large atomic weight such as hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold, as in the
또한, 구성 16에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 상기 박막의 성막 시, 상기 성막실에, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스가 공급되고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as shown in the
구성 16에 있는 바와 같이, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스를 이용하는 경우에는, 성막 후의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다고 하는 본 발명의 효과를 보다 현저하게 발휘할 수 있다. 크립톤 등의 원자량이 큰 가스를 스퍼터 가스에 이용하는 것은, 압축 응력이 큰 경향을 갖는 박막을 성막하는 성막 장치에서 바람직하고, 특히, 질소를 함유하는 탄탈 화합물막을 성막하는 성막 장치의 경우, 최적이다.As described in
또한, 구성 17에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, as in
구성 17에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 금속의 산화물 박막, 질화물 박막 및 탄화물 박막 중 어느 하나 또는 그들의 조합의 박막을 형성하기 위해서 바람직하게 이용할 수 있다. 그를 위해서, 스퍼터링에 의한 성막 중에, 산소, 질소 및 탄소를 함유하는 기체를 도입함으로써, 금속의 산화물 박막, 질화물 박막 및 탄화물 박막을 형성할 수 있도록 하는 구성을 갖는 것이 바람직하다.As described in
또한, 구성 18에 있는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치는, 상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이며, 상기 타겟 경사각이 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further, in the film forming apparatus of the present invention, the offset distance between the rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm, And the target inclination angle is in the range of 0 ° to 45 °.
구성 18에 있는 바와 같이, 발명의 성막 장치는, 소정의 오프셋 거리 Doff 및 소정의 각도 θ인 것에 의해, 성막 시에, 기판 상에 균일한 막 두께의 박막을 형성하는 것을 확실하게 할 수 있다. 소정의 각도(타겟 경사각)는, 0° 내지 45°가 적당하다. 또한, 타겟 경사각은, 바람직하게는 5° 내지 40°이고, 보다 바람직하게는 10° 내지 30°이다. 이들 타겟 경사각으로 함으로써 보다 균일한 막 두께를 얻을 수 있다.As shown in
본 발명에 따르면, 기판의 피성막면에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법에서, 종래보다도 균일한 막 두께의 금속, 특히 중원소를 함유하는 재료의 박막을 형성할 수 있는 성막 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided a film forming method capable of forming a thin film of a material having a uniform film thickness, in particular, a material containing a heavy element, in a film forming method of forming a thin film on a film formation surface of a substrate by a sputtering method can do.
또한, 본 발명에 따르면, 막 두께의 면내 균일성의 악화에 기인하는 문제점을 대폭 저감한 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반사형 마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a mask blank, a reflective mask blank, a transfer mask, and a method of manufacturing a reflective mask in which problems caused by deterioration of in-plane uniformity of film thickness are greatly reduced.
또한, 본 발명에 따르면, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the surface of the substrate to be filmed.
도 1은 본 발명의 성막 장치에서의, 기판과, 스퍼터링 타겟과의 위치 관계를 도시하는 측면 모식도.
도 2는 본 발명의 성막 장치에서의, 기판과, 스퍼터링 타겟과의 위치 관계를 도시하는 모식도로서, 도 1의 측면 모식도에 대응하는 평면도.
도 3은 본 발명의 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 4는 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에서의 스퍼터실의 일례의 모식도.
도 5는 기판 상의 박막의 막 두께 등을 측정하는 위치를 설명하기 위한 모식도.
도 6은 마스크 블랭크의 구성의 일례를 도시하는 모식도.
도 7은 전사용 마스크의 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도.
도 8은 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때까지의 과정의 일례를 도시하는 단면 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a side schematic view showing a positional relationship between a substrate and a sputtering target in a deposition apparatus of the present invention. Fig.
Fig. 2 is a schematic view showing a positional relationship between a substrate and a sputtering target in the deposition apparatus of the present invention, and is a plan view corresponding to the side schematic view of Fig. 1; Fig.
3 is a schematic view for explaining the sputtering apparatus of the present invention.
4 is a schematic diagram showing an example of a sputtering chamber in a DC magnetron sputtering apparatus.
5 is a schematic view for explaining a position at which a film thickness or the like of a thin film on a substrate is measured.
6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a mask blank;
7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a transfer mask.
8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process from mask blank to transfer mask production.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 상술한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 소정의 스퍼터링 타겟(5)을 이용하여, 기판(6)의 피성막면(51)에 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 성막 방법이다. 도 2는 도 1의 측면 모식도에 대응하는 평면도이다. 본 발명의 성막 방법에서 이용하는 스퍼터링 타겟(5)은, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향(55)으로 압연한 것인 것에 특징이 있다. 또한, 기판(6)의 피성막면(51)과, 스퍼터링 타겟(5)의 압연 방향(55) 및 타겟 경사각 θ와의 배치를 소정의 위치 관계로 하는 것에 특징이 있다. 본 발명에 따르면, 기판의 피성막면에 형성되는 박막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.The present invention is a film forming method for forming a thin film on a
도 1 및 도 2는, 본 발명의 성막 장치에서의, 기판(6)과, 스퍼터링 타겟(5)과의 위치 관계를 도시하는 모식도이다. 기판(6)은, 회전축(56)을 갖는다. 성막 중, 기판(6)은 회전대(도시 생략)에 재치되고, 회전축(56)을 중심으로 회전한다. 스퍼터링 타겟(5)은, 스퍼터링 타겟(5)의 스퍼터면(52)이, 기판(6)의 피성막면(51)과 대향하고, 또한 피성막면(51)에 대하여 소정의 각도 θ를 갖도록 배치된다. 또한, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)의 중심(53)을 통과하며 기판(6)의 회전축(56)에 대하여 평행한 직선(57)이 어긋난 위치에 있도록, 스퍼터링 타겟(5)을 배치한다. 또한, 스퍼터링 타겟(5)의 압연 방향(55)이, 기판(6)의 회전축(56)과, 스퍼터면(52)에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 대략 수직으로 되도록, 스퍼터링 타겟(5)의 방향을 조정하여 배치된다.1 and 2 are schematic diagrams showing the positional relationship between the
도 1 및 도 2에 도시한 기판(6) 및 스퍼터링 타겟(5)은, 도 3에 도시한 바와 같은, 스퍼터링 장치의 스퍼터링을 행하는 스퍼터실(성막실)(13) 내에 배치할 수 있다. 도 3에 도시한 스퍼터링 장치는, 스퍼터실(13)을 항상 고진공 상태로 유지할 수 있는 로드 로크 기구를 설치하고, 로드 로크실(11)로부터 스퍼터실(13)로의 기판 도입을, 일정한 간격으로, 계속적으로 행할 수 있도록 하는 장치 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 장치 구성으로 함으로써, 로드 로크실(11)로부터 스퍼터실(13)로의 기판 도입을, 일정한 간격으로, 계속적으로 행할 수 있다.The
도 3에 도시한 스퍼터링 장치에서, 로드 로크실(11)에는, 대기와 로드 로크실(11)을 격리하는 밸브(12), 및 로드 로크실(11)과 스퍼터실(13)을 격리하는 밸브(14)가 부착되어 있다. 로드 로크실(11)로서는, 상기에서 설명한 스퍼터실(13)로의 기판(6)의 도입을 일정한 간격으로 계속적으로 행할 수 있는 매엽식일 수 있고, 또한 소정의 용적으로 설계된 것을 설치할 수 있다. 스퍼터실(13)은 도 4에 도시한 바와 같은 스퍼터링을 행하는 진공조와 동등한 기능을 가질 수 있다. 스퍼터실(13)로의 기판(6)의 도입을 로봇 아암(19)에 의해 행하는 경우에는, 스퍼터실(13)과 로드 로크실(11) 사이에 반송실(15)을 설치할 수 있다. 로봇 아암(19)은, 아암(19a)이 도시 A 방향으로 개폐함으로써 핸드(19b)를 도시 B 방향으로 이동할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한 로봇 아암(19)은 도시 C 방향으로 회전할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한 로봇 아암(19)은 지면에 대하여 상하 방향으로 이동할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 성막의 스루풋을 향상시키기 위해서는, 상기 로드 로크실(11)과 마찬가지의 구성을 갖는 언로드 로크실(16)을 추가해도 된다.3, the
다음으로, 박막을 형성하는 스퍼터링 장치의 성능에 대하여 설명한다. 박막을 형성하는 스퍼터링 시의 가스압, 스퍼터링용 DC 전원(9)의 출력, 스퍼터링을 행하는 시간은 직접적으로 박막의 막질에 영향을 주기 때문에, 가스 유량 컨트롤러, DC 전원(9) 그 밖의 기기의 정밀도 향상이나 컨트롤러로부터 발신되는 설정 신호의 정밀도 향상이 필요하다. 스퍼터링 시의 가스압은, 장치의 배기 컨덕턴스에도 영향을 받기 때문에, 배기구 밸브의 개방도나 실드의 위치를 정확하게 결정할 수 있는 기구도 필요하다. 또한, 질화실리콘을 함유하는 박막을 형성하는 경우에는, 진공조 내벽으로부터 발생되는 수분 등의 가스가, 막의 광학 특성에 큰 영향을 주기 때문에, 진공조 내를 충분히 배기할 수 있는 펌프를 장착하고, 진공조 내벽을 베이킹할 수 있는 기구를 설치하는 것이 필요하다. 진공조 내의 진공도는, 성막 속도가 10㎚/분인 경우에는 대략 2×10-5㎩ 이하, 성막 속도가 5㎚/분인 경우에는 1×10-5㎩ 이하인 것이 필요하다. 또한 박막의 막 두께의 면내 균일성을 양호하게 유지하기 위해서는, 기판(6)을 회전시키면서 성막을 행함과 함께, 성막의 개시부터 성막의 종료까지의 동안에 기판(6)을 정수회 회전시켜 성막을 행하는 것이 필요하다. 그를 위해서는, 예를 들면, 기판(6)의 회전각 위치를 검출하는 센서에 의해, 방전을 ON으로 한 시점(성막 개시)의 기판(6)의 회전각 위치를 검출하고, 또한 이 센서에 의해, 기판(6)이 정수회 회전하여 방전을 ON으로 한 시점과 동일한 회전각 위치에 기판(6)이 온 시점에서 방전을 OFF(성막 종료)로 하는 기구를 구비하는 것이 필요하다.Next, the performance of a sputtering apparatus for forming a thin film will be described. The gas pressure at the time of sputtering for forming a thin film, the output of the DC power source for sputtering 9, and the time for performing the sputtering directly affect the film quality of the thin film, so that the precision of the gas flow controller, the DC power source 9, Or the precision of the setting signal transmitted from the controller is required. Since the gas pressure at the time of sputtering is also influenced by the exhaust conductance of the apparatus, a mechanism capable of accurately determining the opening of the exhaust valve or the position of the shield is also needed. Further, in the case of forming a thin film containing silicon nitride, since a gas such as moisture generated from the inner wall of the vacuum chamber greatly affects the optical characteristics of the film, a pump capable of sufficiently exhausting the vacuum chamber is mounted, It is necessary to provide a mechanism capable of baking the inner wall of the vacuum chamber. The degree of vacuum in the vacuum chamber is required to be not more than about 2 x 10 < -5 > Pa when the film forming speed is 10 nm / min and not more than 1 x 10 < -5 > Pa when the film forming speed is 5 nm / In order to keep the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film well, the
상술한 바와 같이, 성막하는 박막의 막 두께의 면내 균일성의 향상을 위해서는, 기판(6)과 타겟의 위치 관계를 적절한 것으로 하는 것이 필요하다. 본 발명의 성막 장치에서의, 기판(6)과, 스퍼터링 타겟(5)의 위치 관계에 대하여, 더 설명하면, 다음과 같다.As described above, in order to improve the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film to be formed, it is necessary to make the positional relationship between the
스퍼터링 타겟(5)과 기판(6)의 위치 관계에 대하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 오프셋 거리 Doff[기판(6)의 중심축(56)과, 타겟의 중심을 통과하며 또한 상기 기판(6)의 중심축(56)과 평행한 직선(57)과의 사이의 거리]는, 박막의 막 두께의 면내 균일성을 확보해야 할 면적에 의해 조정할 수 있다. 일반적으로는, 양호한 면내 균일성을 확보해야 할 면적이 큰 경우에, 필요한 오프셋 거리 Doff는 커진다. 예를 들면, 152㎜×152㎜의 기판(6)의 경우, 박막에 전사 패턴이 형성되는 영역은, 통상적으로, 기판(6)의 중심을 기준으로 하는 132㎜×132㎜의 내측 영역이다. 그 132㎜×132㎜의 내측 영역에서, 박막의 막 두께 분포가 ±1㎚ 이내의 정밀도를 실현하기 위해서는, 오프셋 거리 Doff는 200㎜ 내지 350㎜ 정도가 필요하고, 바람직한 오프셋 거리 Doff는 240㎜ 내지 280㎜이다. 타겟-기판간 수직 거리(H)는, 오프셋 거리 Doff에 의해 최적 범위가 변화한다. 예를 들면, 152㎜×152㎜의 기판(6) 내에서 양호한 면내 균일성을 확보하기 위해서는, 타겟-기판간 수직 거리(H)는, 200㎜ 내지 380㎜ 정도가 필요하고, 바람직한 H는 210㎜ 내지 300㎜이다. 타겟 경사각 θ는, 박막의 막 두께의 면내 균일성뿐만 아니라 성막 속도에 영향을 준다. 구체적으로는, 양호한 박막의 막 두께의 면내 균일성을 얻기 위해서 및 큰 성막 속도를 얻기 위해서, 타겟 경사각 θ는, 0° 내지 45°가 적당하다. 또한, 타겟 경사각은, 바람직하게는 5° 내지 40°이고, 보다 바람직하게는 10° 내지 30°이다.The positional relationship between the sputtering
도 6은 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 마스크 블랭크의 구성의 일례를 도시하는 단면도, 도 7은 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 전사용 마스크의 구성의 일례를 도시하는 단면도, 도 8은 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때까지의 과정을 도시하는 단면도이다. 이하, 이들 도면을 참조로 하면서, 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 마스크 블랭크 및 전사용 마스크를 설명한다.FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a mask blank produced by the film forming method of the present invention. FIG. 7 is a cross- Sectional view showing a process from the mask blank prepared by the film forming method of the present invention to the step of producing a transfer mask. Hereinafter, the mask blank and transfer mask manufactured by the film forming method of the present invention will be described with reference to these drawings.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 마스크 블랭크는, 예를 들면, 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판(31) 상에, 차광층으로서, 두께 42㎚의 Ta와 질소를 함유하는 재료(예를 들면, TaN)로 하층(32)이 형성되고, 이 하층(32) 상에, 표면 반사 방지층으로서, 예를 들면 두께 9㎚의 Ta와 산소를 함유하는 재료(예를 들면, TaO)로 상층(33)이 형성되어 이루어지는 것이다. 하층의 스퍼터 성막은, 예를 들면, 1축 압연의 탄탈 타겟을 상기의 위치 관계로 성막실 내에 배치하고, 스퍼터 가스에 질소와 크세논의 혼합 가스를 이용하는 반응성 스퍼터에 의해 행해진다. 또한, 상층의 스퍼터 성막은, 예를 들면, 1축 압연의 탄탈 타겟을 상기의 위치 관계로 성막실 내에 배치하고, 스퍼터 가스에 산소와 아르곤의 혼합 가스를 이용하는 반응성 스퍼터에 의해 행해진다. 또한, 하층(32)과 상층(33)으로 차광막(30)을 구성한다. 하층(32)의 N 함유량은, 예를 들면 16at%(오제 전자 분광법에 의한 분석에서의 함유량, 이하 마찬가지임), 상층(33)의 O 함유량은, 예를 들면 58at%로 할 수 있다. 차광막(30)을 이와 같은 구성으로 함으로써, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 표면 반사율을 30% 미만으로, 또한 이면 반사율을 40% 미만으로 할 수 있게 되어 있다. 또한, 본 발명의 성막 방법에 의해 제조되는 전사용 마스크는, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 마스크 블랭크의 차광막(30)에, 차광막(30)을 잔존시킨 부분(30a)과, 제거한 부분(30b)으로 구성되는 미세 패턴을 형성한 것이다.As shown in Fig. 6, the mask blank produced by the film forming method of the present invention can be produced, for example, on a
다음으로, 전사용 마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같은, 기판(31) 상에 하층(32) 및 상층(33)을 적층한 마스크 블랭크를 준비한다. 다음으로, 하층(32) 및 상층(33)을 적층한 기판(31) 상에 두께 150㎚의 전자선 레지스트(34)를 도포하고(도 8의 (c) 참조), 전자선 묘화 및 현상을 행하여, 레지스트 패턴을 형성한다(도 8의 (d) 참조).Next, a method of manufacturing a transfer mask will be described. First, a mask blank in which a
다음으로, CF4 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하여, 상층(33)의 패턴을 제작한다(도 8의 (e) 참조). 계속해서, Cl2 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하여 하층(32)의 패턴을 제작한다. 또한, 30%의 추가 에칭을 행하여, 기판(31) 상에 차광막의 패턴을 제작한다(도 8의 (f) 참조). 또한, 도 8의 (f)에서, 부호 32a가 Ta 질화층(32)의 패턴에서의 Ta 질화층(32)의 잔존부이다. 계속해서, 차광막 패턴 상의 레지스트를 제거하여, 전사용 마스크로서의 기능을 갖는 차광막 패턴을 얻을 수 있다(도 8의 (g) 참조).Next, dry etching using CF 4 gas is performed to form a pattern of the upper layer 33 (see Fig. 8 (e)). Subsequently, dry etching is performed using a Cl 2 gas to form a pattern of the
본 발명의 성막 방법은, 예를 들면, 이하와 같은 마스크 블랭크의 제조 시의, 차광막, 광 반투과막 및 흡수체막 등의 박막의 형성에 바람직하다.The film forming method of the present invention is preferable for forming a thin film such as a light-shielding film, a light reflection film, and an absorber film, for example, in the production of a mask blank as described below.
(1) 상기 박막이 천이 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막인 바이너리 마스크 블랭크(1) The thin film is a light-shielding film made of a material containing a transition metal,
이러한 바이너리 마스크 블랭크는, 투광성 기판 상에 차광막을 갖는 형태의 것이고, 이 차광막은, 크롬, 탄탈, 루테늄, 텅스텐, 티타늄, 하프늄, 몰리브덴, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금, 금 등의 금속 단체 혹은 그 금속의 화합물을 함유하는 재료로 이루어진다. 특히, 차광막을 탄탈, 텅스텐, 하프늄, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 혹은 금 등의 금속 단체 또는 그들의 금속의 화합물을 함유하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 탄탈에, 산소, 질소, 붕소 등의 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 첨가한 탄탈 화합물로 구성한 차광막을 들 수 있다.Such a binary mask blank is in the form of having a light-shielding film on a light-transmitting substrate and the light-shielding film is preferably made of chromium, tantalum, ruthenium, tungsten, titanium, hafnium, molybdenum, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, rhodium, , Rhenium, osmium, platinum, gold and the like, or a material containing a compound of the metal. Particularly, it is preferable that the light-shielding film is formed of a material containing a metal such as tantalum, tungsten, hafnium, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum or gold or a compound thereof. For example, a light-shielding film composed of a tantalum compound in which at least one element selected from elements such as oxygen, nitrogen, and boron is added to tantalum can be mentioned.
이러한 바이너리 마스크 블랭크는, 차광막을, 차광층과 표면 반사 방지층의 2층 구조나, 또한 차광층과 기판 사이에 이면 반사 방지층을 가한 3층 구조로 한 것 등이 있다.Such a binary mask blank has a two-layer structure of a light-shielding layer and a surface antireflection layer, or a three-layer structure in which a backside antireflection layer is provided between the light-shielding layer and the substrate.
또한, 차광막의 막 두께 방향에서의 조성이 연속적 또는 단계적으로 상이한 조성 경사막으로 해도 된다.The compositional film may also be a compositional film in which the composition of the light-shielding film in the film thickness direction is continuously or stepwise different.
(2) 상기 박막이, 광 반투과막인 위상 시프트 마스크 블랭크(2) The thin film is a phase shift mask blank
이러한 위상 시프트 마스크 블랭크로서는, 투광성 기판(글래스 기판) 상에 광 반투과막을 갖는 형태의 것으로서, 그 광 반투과막을 패터닝하여 시프터부를 형성하는 타입인 하프톤형 위상 시프트 마스크가 제작된다. 이러한 위상 시프트 마스크에서는, 광 반투과막을 투과한 광에 기초하여 전사 영역에 형성되는 광 반투과막 패턴에 의한 피전사 기판의 패턴 불량을 방지하기 위해서, 투광성 기판 상에 광 반투과막과 그 위의 차광막(차광대)을 갖는 형태로 하는 것을 들 수 있다. 또한, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 외에, 투광성 기판을 에칭 등에 의해 파고 들어가 시프터부를 형성하는 기판 파 들어가기 타입인 레벤손형 위상 시프트 마스크용이나 인핸서형 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크를 들 수 있다.As such a phase shift mask blank, a half-tone phase shift mask of a type having a semi-transmissive film on a transmissive substrate (glass substrate) and a type of forming a shifter portion by patterning the semi-transmissive film is manufactured. In such a phase shift mask, in order to prevent a defective pattern of an image receiving substrate due to a semi-transmissive film pattern formed on a transfer region based on light transmitted through the optically semitransmissive film, Shielding film (light-shielding band) of the light-shielding film. In addition to halftone phase shift mask blanks, mask blanks for levenson phase shift masks or enhancer phase shift masks, which are substrate penetration types for forming shifter portions by etching or the like on a transparent substrate, can be mentioned.
상기 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대하여 1%∼30%)을 투과시키는 것으로서, 소정의 위상차(예를 들면 180도)를 갖는 것이다. 이 광 반투과막을 패터닝하여, 광 반투과부와, 광 반투과막이 형성되어 있지 않은 실질적으로 노광에 기여하는 강도의 광을 투과시키는 광 투과부를 형성함으로써, 광 반투과부를 투과하여 광의 위상이 광 투과부를 투과한 광의 위상에 대하여 실질적으로 반전된 관계로 되도록 함으로써, 광 반투과부와 광 투과부의 경계부 근방을 통과하고 회절 현상에 의해 서로 상대의 영역으로 돌아 들어간 광이 서로 상쇄하도록 하여, 경계부에서의 광 강도를 거의 제로로 하여 경계부의 콘트라스트 즉 해상도를 향상시키는 것이다.The optically semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank transmits light having an intensity substantially not contributing to exposure (for example, 1% to 30% with respect to the exposure wavelength), and has a predetermined retardation 180 degrees). The optical transflective film is patterned to form a light transflective portion and a light transmissive portion that does not have the optical transflective film and substantially transmits light having an intensity that contributes to exposure, So that the light passing through the vicinity of the boundary between the light transflective portion and the light transmission portion and canceling out the light returned to the other region due to the diffraction phenomenon can be canceled with each other, The intensity is made almost zero, and the contrast or resolution of the boundary portion is improved.
이 광 반투과막은, 예를 들면, 차광막을 형성하는 재료로서 열거된 것과 마찬가지의 재료가 적용 가능하다. 노광광에 대하여 소정의 투과율로 투과하고, 또한 소정의 위상차를 부여할 필요가 있기 때문에, 상기 재료에 질소나 산소를 함유시킨 재료가 바람직하다.As the optical transflective film, for example, materials similar to those listed as materials for forming a light shielding film can be applied. Since it is necessary to transmit the exposure light at a predetermined transmittance and to give a predetermined retardation, a material containing nitrogen or oxygen is preferable.
또한, 광 반투과막 상에 차광막을 갖는 형태의 경우, 상기 광 반투과막의 재료가 천이 금속 및 규소를 함유하므로, 차광막의 재료로서는, 광 반투과막에 대하여 에칭 선택성을 갖는(에칭 내성을 갖는) 특히 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 구성하는 것이 바람직하다.In the case of a form having a light shielding film on the optical semipermeable film, since the material of the optical semipermeable film contains a transition metal and silicon, the material of the light shielding film is preferably a material having etching selectivity ) It is particularly preferable to constitute chromium or a chromium compound in which elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium.
레벤손형 위상 시프트 마스크는, 바이너리 마스크 블랭크와 마찬가지의 구성의 마스크 블랭크로부터 제작되기 때문에, 패턴 형성용 박막의 구성에 대해서는, 바이너리 마스크 블랭크의 차광막과 마찬가지이다. 인핸서형 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크의 광 반투과막은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대하여 1%∼30%)을 투과시키는 것이기는 하지만, 투과하는 노광광에 발생시키는 위상차가 작은 막(예를 들면, 위상차가 30도 이하. 바람직하게는 0도)이며, 이 점이, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막과는 상이하다. 이 광 반투과막의 재료는, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막과 마찬가지의 원소를 함유하지만, 각 원소의 조성비나 막 두께는, 노광광에 대하여 소정의 투과율과 소정의 작은 위상차로 되도록 조정된다.Since the Levenson phase shift mask is manufactured from a mask blank having the same configuration as the binary mask blank, the configuration of the thin film for forming a pattern is the same as that of the light shield film of the binary mask blank. Although the optically semitransmissive film of the mask blank for the enhancer type phase shift mask transmits light having an intensity substantially not contributing to exposure (for example, 1% to 30% with respect to the exposure wavelength) (For example, a retardation of 30 degrees or less, preferably 0 degrees) that is generated in an optical light and has a small retardation. This point is different from the optical transflective film of the halftone phase shift mask blank. The material of the optically semitransmissive film contains the same elements as those of the optically semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank. The composition ratio and the film thickness of each element are set such that the predetermined transmittance with respect to the exposure light is a predetermined small phase difference .
(3) 상기 박막이, 1 이상의 반투과막과 차광막의 적층 구조인 다계조 마스크 블랭크(3) The multi-gradation mask blank according to any one of
반투과막의 재료에 대해서는, 상기의 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막과 마찬가지의 재료가 적용 가능하다. 각 원소의 조성비나 막 두께는, 노광광에 대하여 소정의 투과율로 되도록 조정된다. 차광막의 재료에 대해서도, 상기의 바이너리 마스크 블랭크의 차광막이 적용 가능하지만, 반투과막과의 적층 구조로, 소정의 차광 성능(광학 농도)으로 되도록, 차광막 재료의 조성이나 막 두께는 조정된다.As for the material of the semitransparent film, the same material as the optical semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank can be applied. The composition ratio and the film thickness of each element are adjusted so as to have a predetermined transmittance with respect to exposure light. The light-shielding film of the above-mentioned binary mask blank can be applied to the material of the light-shielding film, but the composition and the film thickness of the light-shielding film material are adjusted so as to have a predetermined light-shielding performance (optical density) in a laminated structure with the semitransparent film.
또한, 상기 (1)∼(3)에서, 투광성 기판과 차광막 사이, 또는 광 반투과막과 차광막 사이에, 차광막이나 광 반투과막에 대하여 에칭 내성을 갖는 에칭 스토퍼막을 형성해도 된다. 에칭 스토퍼막은, 에칭 스토퍼막을 에칭할 때에 에칭 마스크막을 동시에 박리할 수 있는 재료로 해도 된다.In the above (1) to (3), an etching stopper film having etching resistance to the light-shielding film or the optical transflective film may be formed between the light-transmitting substrate and the light-shielding film or between the optical semi- transparent film and the light- The etching stopper film may be a material capable of simultaneously peeling the etching mask film when the etching stopper film is etched.
또한, 본 발명의 성막 방법은, 이하와 같은 반사형 마스크 블랭크의 제조에, 특히 바람직하게 이용할 수 있다.The film forming method of the present invention can be particularly preferably used for the production of a reflective mask blank as described below.
(4) 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층하여 이루어지는 다층 반사막 상에 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크(4) A reflective mask blank having an absorber film on a multilayer reflective film formed by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer
반사형 마스크는, EUV 리소그래피(EUV : Extreme Ultra Violet)에 이용되는 마스크이다. 반사형 마스크는, 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴 형상으로 형성된 구조를 갖는다. 노광기(패턴 전사 장치)에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 광(EUV광)은, 흡수체막이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체막이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된 광상이 반사 광학계를 통하여 반도체 기판 상에 전사된다. The reflective mask is a mask used for EUV lithography (extreme ultra violet). The reflective mask has a structure in which a multilayer reflective film for reflecting exposure light is formed on a substrate and an absorber film for absorbing exposure light is formed in a pattern on the multilayer reflective film. Light (EUV light) incident on a reflective mask mounted on an exposure machine (pattern transfer device) is absorbed in a portion where an absorber film is present, and in a portion absent an absorber film, a light image reflected by the multilayer reflective film is reflected on a semiconductor substrate / RTI >
다층 반사막은, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층하여 형성된다. 다층 반사막의 예로서는, Mo막과 Si막을 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층 막, Ru/Si 주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo 화합물/Si 화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등이 있다. 노광 파장에 의해, 재질을 적절하게 선택할 수 있다.The multilayer reflective film is formed by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer. Examples of the multilayer reflective film include Mo / Si periodic multilayer films, Mo / Si periodic multilayer films, Mo / Be periodic multilayer films, Mo compound / Si compound periodic multilayer films, Si / Nb periodic multilayer films, Si / Mo / Ru periodic multilayer film, a Si / Mo / Ru / Mo periodic multilayer film, and a Si / Ru / Mo / Ru periodic multilayer film. The material can be appropriately selected depending on the exposure wavelength.
흡수체막은, 노광광인 예를 들면 EUV광을 흡수하는 기능을 갖는 것이며, 예를 들면 탄탈(Ta) 단체 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료를 바람직하게 이용할 수 있다. 이와 같은 흡수체막의 결정 상태는, 평활성, 평탄성의 점에서, 아몰퍼스 형상 또는 미결정의 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.The absorber film has a function of absorbing exposure light, for example, EUV light. For example, a tantalum (Ta) single layer or a material containing Ta as a main component can be preferably used. The crystalline state of such an absorber film preferably has an amorphous or microcrystalline structure in terms of smoothness and flatness.
Ta를 주성분으로 하는 재료로서는, Ta와 N을 함유하는 재료, Ta를 함유하고, O와 N 중 적어도 어느 하나를 더 함유하는 재료, Ta와 Ge를 함유하는 재료, Ta와 Ge와 N을 함유하는 재료, Ta와 Hf를 함유하는 재료, Ta와 Hf와 N을 함유하는 재료, Ta와 Zr을 함유하는 재료, Ta와 Zr과 N을 함유하는 재료 등을 이용할 수 있다. Ta에 Si, Ge 등을 가함으로써, 아몰퍼스 형상의 재료가 용이하게 얻어져, 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한, Ta에 N이나 O를 가하면, 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과가 얻어진다. 또한, 이 외에, 흡수체막은, 상기의 차광막을 형성하는 재료로서 열거된 것과 마찬가지의 재료가 적용 가능하다.As a material containing Ta as a main component, a material containing Ta and N, a material containing Ta and further containing at least one of O and N, a material containing Ta and Ge, a material containing Ta and Ge and N A material containing Ta and Hf, a material containing Ta, Hf and N, a material containing Ta and Zr, a material containing Ta, Zr and N, or the like. By adding Si or Ge to Ta, an amorphous material can be easily obtained and the smoothness can be improved. Further, when N or O is added to Ta, the resistance to oxidation is improved, so that an effect of improving the stability over time can be obtained. Further, in addition to the above, the same materials as those listed as materials for forming the light-shielding film can be applied to the absorber film.
EUV 반사형 마스크 블랭크의 경우, 표면 결함에 대한 매우 높은 레벨의 조건을 충족시킬 필요가 있다. 본 발명의 성막 방법은, EUV 반사형 마스크 블랭크에 이용하는 흡수체막의 성막을 위해서, 특히 바람직하게 이용할 수 있다.In the case of an EUV reflective mask blank, it is necessary to satisfy very high level conditions for surface defects. The film forming method of the present invention can be particularly preferably used for forming an absorber film used in an EUV reflective mask blank.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
본 실시예 및 비교예에 의한 성막에는, 도 3에서 설명한 DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하였다. 여기서, 도 3에 도시한 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에서의 스퍼터실(13)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 진공조(1)를 갖고 있고, 이 진공조(1)의 내부에 마그네트론 캐소드(2) 및 기판 홀더(3)가 배치되어 있다. 마그네트론 캐소드(2)에는 배킹 플레이트(4)에 접착된 스퍼터링 타겟(5)이 장착되어 있다. 본 실시예에서는, 배킹 플레이트(4)에 무산소 구리를 이용하고, 스퍼터링 타겟(5)과 배킹 플레이트(4)의 접착(본딩제)에는 인듐을 이용하고 있다. 배킹 플레이트(4)는 수냉 기구에 의해 직접 또는 간접적으로 냉각되어 있다. 마그네트론 캐소드(2)와 배킹 플레이트(4) 및 스퍼터링 타겟(5)은 전기적으로 결합되어 있다. 기판 홀더(3)에는 투광성 기판(6)이 장착되어 있다.A DC magnetron sputtering apparatus described in FIG. 3 was used for film formation according to the present embodiment and the comparative example. 4, the
또한, 본 실시예 및 비교예에 의한 성막에는, 도 4에서의 스퍼터링 타겟(5)과 기판(6)이, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판과 타겟의 대향하는 면이 소정의 타겟 경사각 θ를 갖도록, 스퍼터링 타겟(5)과 기판(6)이 배치되어 있는 구성의 장치를 이용하였다. 이 경우, 스퍼터링 타겟(5)과 기판의 오프셋 거리 Doff는 340㎜, 타겟-기판간 수직 거리(H)는 380㎜, 타겟 경사각은 15°로 하였다. 진공조(1)는 배기구(7)를 통하여 진공 펌프에 의해 배기되고 있다. 진공조 내의 분위기가 형성하는 막의 특성에 영향을 주지 않는 진공도까지 도달한 후, 가스 도입구(8)로부터 질소를 함유하는 혼합 가스를 도입하고, DC 전원(9)을 이용하여 마그네트론 캐소드(2)에 부전압을 가하여, 스퍼터링에 의한 성막을 행하였다. DC 전원(9)은 아크 검출 기능을 갖고 있어, 스퍼터링 중의 방전 상태를 감시할 수 있다. 진공조(1) 내부의 압력은 압력계(10)에 의해 측정하였다.The
다음으로, 본 실시예에 의한 성막의 수순을 설명한다. 본 실시예 및 비교예에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(31) 상에 TaN으로 이루어지는 하층(32) 및 TaO로 이루어지는 상층(33)을 순차적으로 성막하고, 적층하였다.Next, the procedure of film formation according to this embodiment will be described. In this embodiment and the comparative example, as shown in Fig. 6, a
세로ㆍ가로의 치수가, 약 152㎜×152㎜이고, 두께가 6.35㎜의 합성 석영으로 이루어지는 기판(31)을, DC 마그네트론 스퍼터링 장치 내에 도입하였다.A
처음에, 기판(31) 상에 Ta 질화층(하층)(32)을 다음과 같이 성막하였다. 즉, 스퍼터링 장치 내를 2×10-5(㎩) 이하로 배기한 후, 스퍼터링 장치 내에 Xe와 N2의 혼합 가스(스퍼터 가스)를 도입하였다. 이때, Xe의 유량은 11sc㎝, N2의 유량은 15sc㎝으로 되도록 조정하였다. 스퍼터링 타겟(5)으로서, 후술하는 소정의 Ta 타겟을 이용하였다. 가스의 유량이 안정된 후, DC 전원(9)의 전력을 1.5㎾로 설정하고, 기판(31) 상에 소정의 막 두께의 Ta 질화층(32)을 성막하였다.Initially, a Ta nitride layer (lower layer) 32 was formed on the
다음으로, Ta 질화층(32)을 성막한 기판(31)을 스퍼터링 장치 내에 유지한 채로, 유량 58sc㎝의 Ar 가스와, 유량 32.5sc㎝의 O2 가스를 혼합한 혼합 가스(스퍼터 가스)를 스퍼터링 장치 내에 도입하고, 계속해서 DC 전원(9)의 전력을 0.7㎾로 설정하고, Ta 질화층(32) 상에 소정의 막 두께의 Ta 산화층(상층)(33)을 적층하였다(도 6 참조). Ta 산화층(33)을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막할 때에는, 타겟 상에 산화막이 퇴적되어 성막 속도가 저하되는 경우가 있다. 성막 속도의 저하를 억제하기 위해서는, DC 펄스 유닛이 유효하다. 본 실시예 및 비교예에서는 어드밴스드 에너지사제 Sparc-LE V(어드밴스드 에너지사의 상품명)를 이용하였다.Next, a mixed gas (sputter gas) in which an Ar gas at a flow rate of 58 sccm and an O 2 gas at a flow rate of 32.5 sccm are mixed is held while the
Ta 질화층(32) 및 Ta 산화층(33)의 막 두께 및 광학 농도(OD)는, X선 반사율법(XRR) 및 분광 광도계를 이용하여 측정하였다. X선 반사율법의 측정 장치는, 리가쿠사제 GXR300RD를 이용하였다. 또한, 분광 광도계는, SHIMADZU제의 SS3700을 이용하였다. X선 반사율법 및 분광 광도계의 측정 장치에 의한 기판(6) 상의 측정 위치를 설명하기 위해서, 도 5에, 기판(6)과, 스퍼터링 타겟(5)의 위치 관계를 도시한다. 기판(6)에 성막한 적층막 측정의 위치를 나타내기 위해서, 기판(6)의 중심을 x=0㎜, y=0㎜로 하고, 타겟으로부터 멀어지는 방향을 x축, x축에 수직한 방향을 y축으로 하기로 한다. 또한, 기판(6)의 중심을 (0, 0), 예를 들면 좌표 x=66㎜, y=-66㎜의 위치를 (66, -66)과 같이 표기하는 것으로 한다.The film thickness and the optical density (OD) of the
(실시예 1-1 및 비교예 1-1과 1-2)(Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2)
실시예 1-1 및 비교예 1-1과 1-2로서, 상술한 바와 같이, 합성 석영으로 이루어지는 기판(31) 상에 Ta 질화층(32) 및 Ta 산화층(33)을 형성하였다(실시예 1-1의 경우에서, Ta 질화층(32)과 Ta 산화층(33)의 각 막 두께가 상기의 막 두께와 거의 동일하게 되는 성막 시간을 적용하고, 비교예 1-1 및 1-2도 성막하였다). 그 후, 각각의 기판(6) 상의 Ta 질화층(32) 및 Ta 산화층(33)의 막 두께 및 광학 농도(OD)를 측정하였다. 구체적으로는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1∼2에서는, 소정의 성막 후, 각각의 박막이 형성된 기판(6)에 대하여, 도 5에 도시한 흑점의 기판(6) 상의 위치, 즉 위치 (0, 0), (-33, 33) 및 (-66, 66)의 막 두께 및 광학 농도를 측정하였다. 실시예 1-1 및 비교예 1-1과 1-2의 실험 조건 및 측정 결과의 통합을 표 1에 나타낸다. 또한, 표 2에는 각 측정 위치에서의 Ta 질화층(TaN) 및 Ta 산화층(TaO)의 막 두께 및 광학 농도의 측정값을 나타낸다. 표 중, 「범위」란, 최대값으로부터 최소값을 뺀 값이며, 범위의 값이 작아질수록 막 두께의 평면 균일성이 양호한 것을 나타낸다.The
타겟의 단조ㆍ압연 방향(55)은, 실시예 1-1 및 비교예 1-1에서는 1축이었지만, 비교예 1-2에서는 다축이었다. 타겟의 압연 방향(55)의 부착 방향은, 실시예 1-1의 경우에는, 도 5에 부호 55로 나타내는 압연 방향(55)이, 기판(6)의 y축과 평행하게 되도록 하였다. 비교예 1-1의 경우에는, x축과 평행[실시예 1-1의 압연 방향(55)에 대하여 수직 방향]하게 되도록 하였다. 또한, 비교예 1-2에서는 다축의 압연 방향이므로, 타겟의 압연 방향의 부착 방향은 특정할 수 없다.The forging / rolling
표 1 및 표 2로부터 명백해지는 바와 같이, 실시예 1-1[타겟 압연 방향(55)이 1축 또한 압연 방향(55)이 기판(6)의 y축과 평행]의 경우에는, 비교예와 비교하여, 막 두께의 범위가 작아지는 것이 명백하다. 따라서, 본원 실시예 1-1에 의한 성막의 경우에는, 양호한 막 두께 균일성을 얻을 수 있었다라고 할 수 있다. 또한, 실시예 1-1의 성막 시간과 동일한 시간으로, 비교예 1-1 및 1-2도 성막하고 있지만, 비교예 1-1 및 1-2는, 실시예 1-1의 경우보다도 막 두께가 대폭 얇다고 하는 결과로 되어 있다. 이것은, 스퍼터 입자가 기판(6)에 도달하고 있는 전체량이, 실시예 1-1보다도 적은 것을 의미하고 있다. 따라서, 실시예 1-1은, 비교예 1-1 및 1-2보다도 성막 속도가 커서, 생산성이 높다고 할 수 있다.As is clear from Table 1 and Table 2, in the case of Example 1-1 (the
(실시예 2-1 및 비교예 2-1∼3)(Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 3)
실시예 2-1 및 비교예 2-1∼3에서는, 성막 중에 기판(6)의 회전을 행하지 않고, 상술한 바와 같이 합성 석영으로 이루어지는 기판(31) 상에 Ta 질화층(32) 및 Ta 산화층(33)의 조합을 2회 적층시켜 형성하였다. 소정의 성막 후, 각각의 박막이 형성된 기판에 대하여, 도 5에 도시한 기판(6) 상의 파선의 원의 위치, 즉 위치 (-66, -66), (0, -66), (66, -66), (-66, 0), (0, 0), (66, 0), (-66, 66), (0, 66) 및 (66, 66)의 9점의 막 두께를 측정하였다. 표 3에, 실시예 2-1 및 비교예 2-1∼3의 실험 조건을 나타낸다. 또한 표 3에는, 막 두께 측정 결과인 기판 주변 평균 막 두께 및 규격화 기판 주변 평균 막 두께를 나타낸다. 기판 주변 평균 막 두께란, 상기 9점의 막 두께 측정점 중, 기판 주변부의 측정점만의 평균, 즉 위치 (0, 0)을 제외한 8점의 측정점의 평균이다. 규격화 기판 주변 평균 막 두께란, 기판(6)의 중심 위치 (0, 0)의 막 두께를 1로 한 경우의 각 막 두께 측정점에서의 막 두께의 비율(규격화 막 두께라고 함)에 대한, 기판 주변부의 8점의 측정점의 평균이다. 표 4에, 각 막 두께 측정점의 측정값 및 기판 주변 평균 막 두께를 나타낸다. 또한, 표 5에, 각 막 두께 측정점의 규격화 막 두께 및 규격화 기판 주변 평균 막 두께를 나타낸다.In Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 3, the
실시예 2-1 및 비교예 2-1∼3의 성막 시에는, 상술한 바와 같이 성막 중에 기판(6)의 회전을 행하지 않았다. 그러나, 실제의 제품을 제조하는 경우에는, 기판(6)을 회전시키면서 성막한다. 그 때문에, 기판 주변부의 막 두께는, 실제의 제품을 제조할 때의 성막에서는, 기판 주변부 전체에 걸쳐서 기판 주변 평균 막 두께 정도로 되게 된다. 즉, 기판(6)의 중심 위치 (0, 0)의 막 두께에 대한 비율인 규격화 기판 주변 평균 막 두께가 1에 가까울수록, 기판(6) 전체에 걸치는 막 두께의 평면 균일성이 양호해진다고 할 수 있다.During the film formation of Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 3, the
타겟의 단조ㆍ압연 방향(55)은, 실시예 2-1 및 비교예 2-1에서는 1축이었지만, 비교예 2-2 및 2-3에서는 다축이었다. 타겟의 압연 방향(55)의 부착 방향은, 실시예 2-1의 경우에는, 도 5에 부호 55로 나타내는 압연 방향(55)이, 기판(6)의 y축과 평행하게 되도록 하였다. 비교예 2-1의 경우에는, x축과 평행[실시예 2-1의 압연 방향(55)에 대하여 수직 방향]하게 되도록 하였다. 또한, 비교예 2-2 및 2-3에서는 다축의 압연 방향이므로, 타겟의 압연 방향의 부착 방향은 특정할 수 없다.The forging / rolling
표 3∼5로부터 명백해지는 바와 같이, 실시예 2-1의 규격화 기판 주변 평균 막 두께의 값은 0.999로, 1에 매우 가깝다. 그것에 대하여 비교예 2-1∼3의 규격화 기판 주변 평균 막 두께의 값은, 모두 1.01을 초과하는 값이었다. 이상의 점으로부터, 실시예 2-1[타겟 압연 방향(55)이 1축 또한 압연 방향(55)이 기판(6)의 y축과 평행]의 경우에는, 비교예와 비교하여, 기판(6) 전체에 걸치는 막 두께의 평면 균일성이 양호한 것이 명백하다. 또한, 실시예 2-1의 성막 시간과 동일한 시간으로, 비교예 2-1∼3도 성막하고 있지만, 비교예 2-1∼3은, 실시예 2-1의 경우보다도 막 두께가 대폭 얇다고 하는 결과로 되어 있다. 이것은, 기판(6)에 도달하고 있는 스퍼터 입자의 전체량[단위 시간에 스퍼터 입자가 기판(6)에 도달하는 총량]이, 실시예 2-1보다도 적은 것을 의미하고 있다. 따라서, 실시예 2-1은, 비교예 2-1∼3보다도 성막 속도가 커서, 생산성이 높다고 할 수 있다.As apparent from Tables 3 to 5, the value of the average film thickness around the normalized substrate of Example 2-1 is 0.999, which is very close to 1. [ On the other hand, the average film thickness values in the vicinity of the normalized substrates of Comparative Examples 2-1 to 2-3 were values exceeding 1.01. In view of the above, in the case of Example 2-1 (the
1 : 성막실
2 : 마그네트론 캐소드
3 : 기판 홀더(회전대)
4 : 배킹 플레이트
5 : 스퍼터링 타겟
6 : 기판
7 : 배기구
8 : 가스 도입구
9 : DC 전원
10 : 압력계
11 : 로드 로크실
12 : 밸브
13 : 스퍼터실
14, 17, 18 : 밸브
15 : 반송실
16 : 언로드 로크실
19 : 로봇 아암
30, 30a : 차광막
30b : 차광막을 제거한 부분
31 : 글래스 기판
32 : 하층(Ta 질화층)
33 : 상층(Ta 산화층)
34 : 전자선 레지스트
51 : 피성막면
52 : 스퍼터면
53 : 스퍼터링 타겟의 중심
54 : 스퍼터링 타겟 중심축
55 : 압연 방향
56 : 기판 회전축
57 : 스퍼터면의 중심을 통과하며 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선
58 : 기판의 중심과, 스퍼터면의 중심을 통과하는 직선
60 : 피성막면에 외접하는 최소의 원
62 : 스퍼터면에 외접하는 최소의 원
θ : 타겟 경사각1: a deposition chamber
2: Magnetron cathode
3: Board holder (rotating table)
4: Backing plate
5: Sputtering target
6: substrate
7: Exhaust
8: Gas inlet
9: DC power source
10: Pressure gauge
11: Load lock chamber
12: Valve
13: Sputtering chamber
14, 17, 18: Valve
15: Carrier
16: unload lock room
19: Robot arm
30, 30a: a light-shielding film
30b: a portion where the light-shielding film is removed
31: glass substrate
32: Lower layer (Ta nitride layer)
33: Upper layer (Ta oxide layer)
34: Electron beam resist
51: Film forming surface
52: sputter face
53: center of the sputtering target
54: sputtering target center axis
55: rolling direction
56: substrate rotating shaft
57: A straight line passing through the center of the sputter surface and parallel to the rotation axis of the substrate
58: A straight line passing through the center of the substrate and the center of the sputter surface
60: minimum circle circumscribing the film formation surface
62: minimum circle circumscribing the sputter surface
?: Target inclination angle
Claims (18)
상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고,
상기 박막이, 상기 기판을 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키면서 성막되고,
상기 스퍼터링 타겟의 스퍼터면이, 상기 기판의 피성막면과 대향하고, 또한 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고,
상기 기판의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고,
상기 스퍼터링 타겟이, 상기 기판의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직인 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.A film forming method for forming a thin film on a surface of a substrate to be coated with a sputtering target by using a sputtering target,
The sputtering target is obtained by rolling an ingot made of a material containing a metal in a uniaxial rolling direction,
The thin film is formed while rotating the substrate by a rotation axis passing through the center of the film formation surface,
Wherein the sputtering surface of the sputtering target is disposed so as to face the deposition target surface of the substrate and to have a predetermined angle with respect to the deposition target surface,
A rotation axis of the substrate, a straight line passing through the center of the sputtering surface and parallel to the rotation axis of the substrate,
Wherein the sputtering target is disposed such that the rolling direction is perpendicular to a plane parallel to both the rotational axis of the substrate and the surface perpendicular to the sputter surface.
상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성막 방법.The method according to claim 1,
Wherein the sputtering target is made of a material capable of being rolled.
상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 성막 방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal is an element of a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold or an alloy of two or more elements selected from the group.
상기 박막이, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스 중에서 성막되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.The method according to claim 1,
Wherein the thin film is formed in a sputter gas containing any rare gas selected from krypton, xenon and radon.
상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.The method according to claim 1,
Wherein the thin film contains at least one selected from oxygen, nitrogen and carbon in addition to the metal contained in the sputtering target.
상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이고, 상기 소정의 각도가, 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 성막 방법.The method according to claim 1,
Wherein an offset distance between a rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm and the predetermined angle is 0 to 45 ° Way.
상기 박막이, 노광광을 차광하는 차광막이고, 상기 기판이, 합성 석영 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the thin film is a light-shielding film shielding exposure light, and the substrate is made of synthetic quartz glass.
상기 기판이, 저열팽창 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the substrate is made of a low thermal expansion glass.
상기 스퍼터링 타겟이, 금속을 함유하는 재료로 이루어지는 잉곳을 1축의 압연 방향으로 압연한 것이고,
상기 성막실 내에, 상기 기판을 재치하고, 상기 피성막면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시키는 회전대를 구비하고,
상기 스퍼터링 타겟이, 그 스퍼터면이, 상기 회전대와 대향하고, 또한 상기 기판이 회전대에 재치되었을 때에 상기 피성막면에 대하여 소정의 각도를 갖도록 배치되고,
상기 회전대의 회전축과, 상기 스퍼터면의 중심을 통과하며 상기 회전대의 회전축에 대하여 평행한 직선이 어긋난 위치에 있고,
상기 스퍼터링 타겟이, 상기 회전대의 회전축과 상기 스퍼터면에 대하여 수직한 면의 양방에 평행한 평면에 대하여, 압연 방향이 수직으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.A film forming apparatus for forming a thin film on a surface to be coated of a substrate by a sputtering method, comprising at least a deposition chamber and a sputtering target provided in the deposition chamber,
The sputtering target is obtained by rolling an ingot made of a material containing a metal in a uniaxial rolling direction,
And a rotation table for placing the substrate in the film formation chamber and rotating the substrate at a rotation axis passing through the center of the film formation surface,
Wherein the sputtering target is disposed so as to have a predetermined angle with respect to the film formation surface when the sputtering surface is opposed to the rotation table and the substrate is placed on the turntable,
A rotating shaft of the rotating table and a center of the sputter surface, and a straight line parallel to the rotational axis of the rotating table is shifted,
Wherein the sputtering target is arranged such that the rolling direction is perpendicular to a plane parallel to both the rotational axis of the rotating table and a surface perpendicular to the sputter surface.
상기 스퍼터링 타겟이, 압연 가능한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성막 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the sputtering target is made of a material capable of being rolled.
상기 금속이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 이리듐, 란탄, 레늄, 오스뮴, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단체의 원소 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 원소로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 성막 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the metal is an element of a single element selected from the group consisting of hafnium, tantalum, tungsten, iridium, lanthanum, rhenium, osmium, platinum and gold or an alloy comprising two or more elements selected from the group.
상기 박막의 성막 시, 상기 성막실에, 크립톤, 크세논 및 라돈으로부터 선택되는 어느 하나의 희가스를 함유하는 스퍼터 가스가 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.14. The method of claim 13,
Wherein a sputter gas containing any one of rare gas selected from krypton, xenon, and radon is supplied to the deposition chamber at the time of forming the thin film.
상기 박막이, 상기 스퍼터링 타겟에 함유되어 있는 금속 이외에, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the thin film contains at least any one selected from oxygen, nitrogen and carbon in addition to the metal contained in the sputtering target.
상기 기판의 회전축과, 상기 타겟의 중심을 통과하며 상기 기판의 회전축에 대하여 평행한 직선과의 오프셋 거리가 30∼40㎝이고, 상기 소정의 각도가 0°∼45°인 것을 특징으로 하는 성막 장치.14. The method of claim 13,
Wherein an offset distance between a rotation axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the rotation axis of the substrate is 30 to 40 cm and the predetermined angle is 0 to 45 degrees. .
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