KR101878164B1 - 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 마스크 블랭크용 기판의 제조방법 및 다층 반사막 부착 기판의 제조방법, 그리고 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents
마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 마스크 블랭크용 기판의 제조방법 및 다층 반사막 부착 기판의 제조방법, 그리고 반도체 장치의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 여러 가지 파장의 광을 사용한 고감도 결함 검사기에 있어서도 유사 결함을 포함하는 검출수가 적어서 치명 결함을 확실히 검출할 수 있는 마스크 블랭크용 기판 등을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서, 해당 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 검출되는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하이고, 1㎛×1㎛의 영역에서 검출되는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하인 마스크 블랭크용 기판에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고감도의 결함 검사장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 기판의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함의 검출을 억제하고, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 마스크 블랭크용 기판, 당해 기판으로부터 얻어지는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 상기 마스크 블랭크용 기판의 제조방법 및 상기 다층 반사막 부착 기판의 제조방법, 그리고 상기 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요하게 되고 있다. 이와 같은 미세 패턴 형성을 가능하게 하기 위해, 극자외(Extreme Ultra Violet：이하, 「EUV」라고 부른다.)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 여기서 EUV광이란, 연X선영역 또는 진공 자외선영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2~100nm 정도의 광인 것이다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 전사용 마스크로서 반사형 마스크가 제안되어 있다. 이와 같은 반사형 마스크는 기판상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 해당 다층 반사막상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴형상으로 형성된 것이다.
당해 반사형 마스크는 기판과, 당해 기판상에 형성된 다층 반사막과, 당해 다층 반사막상에 형성된 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크로부터, 포토리소그래피법 등에 의해 흡수체막 패턴을 형성함으로써 제조된다.
이상과 같이, 리소그래피 공정에서의 미세화에 대한 요구가 높아짐으로써, 그 리소그래피 공정에서의 과제가 현저해지고 있다. 그 하나가, 리소그래피 공정에서 이용되는 마스크 블랭크용 기판 등의 결함 정보에 관한 문제이다.
마스크 블랭크용 기판은, 근년의 패턴의 미세화에 수반하는 결함 품질의 향상이나, 전사용 마스크에 요구되는 광학적 특성의 관점에서, 보다 높은 평활성을 갖는 것이 요구되고 있다. 종래의 마스크 블랭크용 기판의 표면 가공 방법으로는 예를 들면, 특허문헌 1~3에 기재된 것과 같은 것이 있다.
특허문헌 1에는 평균 일차 입자지름이 50nm 이하인 콜로이달 실리카, 산 및 물을 포함하고, pH가 0.5~4의 범위가 되도록 조정하여 이루어지는 연마 슬러리를 이용하여, SiO2를 주성분으로 하는 유리 기판의 표면을 원자간력 현미경으로 측정한 표면 거칠기 Rms가 0.15nm 이하가 되도록 연마하는 유리 기판의 연마 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 합성석영 유리 기판 표면의 고감도 결함 검사장치로 검출되는 결함의 생성을 억제하기 위한 억제 콜로이드 용액 및 산성 아미노산을 포함한 합성석영 유리 기판용의 연마제가 기재되어 있다.
특허문헌 3에는 석영 유리 기판을 수소 라디칼 에칭 장치 내에 재치하고, 석영 유리 기판에 수소 라디칼을 작용시켜 표면 평탄도를 서브 나노미터 레벨로 제어할 수 있도록 한 석영 유리 기판의 표면 평탄도를 제어하는 방법이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 4에는 EUV 마스크 블랭크스용 유리 기판의 제조방법에 있어서, 유리 기판 표면의 요철 형상을 측정하고, 볼록부위의 볼록도에 따른 가공 조건으로 국소 가공을 실시하여 유리 기판 표면의 평탄도를 제어하며, 또한 국소 가공이 실시된 유리 기판 표면에 대해 EEM 등의 비접촉 연마를 실시함으로써, 국소 가공에 의해 생긴 면거침의 개선이나 표면 결함의 제거를 실시하는 것이 기재되어 있다.
종래는, 예를 들면 이들 방법에 의해 마스크 블랭크용 기판을 표면 가공하여 그 표면의 평탄도를 높이고 있다.
또한, 특허문헌 5 및 6에는 SiC나 사파이어, GaN 등의 반도체 기판의 평탄화를 위해 CARE(촉매 기준 에칭)을 적용하는 것이 기재되어 있다.
ArF 엑시머 레이저, EUV광을 사용한 리소그래피에 있어서의 급속한 패턴의 미세화에 수반하여 바이너리형 마스크나 위상 시프트형 마스크와 같은 투과형 마스크(옵티컬 마스크라고도 한다.)나, 반사형 마스크인 EUV 마스크의 결함 사이즈(Defect Size)도 해마다 미세해지고, 이러한 미세 결함을 발견하기 위해 결함 검사에서 사용하는 검사 광원 파장은 노광광의 광원 파장에 가까워지고 있다.
예를 들면, 옵티컬 마스크나, 그 원판인 마스크 블랭크 및 서브스트레이트의 결함 검사장치로는, 검사 광원 파장의 단파장화가 진행되어, 그 검사 파장이 193nm인 고감도 결함 검사장치가 보급되고 있고, EUV 마스크나, 그 원판인 EUV 마스크 블랭크 및 서브스트레이트의 결함 검사장치로는, 검사 광원 파장이 266nm, 193nm, 13.5nm인 고감도 결함 검사장치가 보급, 또는 제안되어 있다.
여기서, 종래의 전사용 마스크에 이용되는 기판의 주표면은, 예를 들면［배경 기술］에서 말한 방법으로 표면 가공되어 그 평탄도, 표면 거칠기(평활도)가 높아져 있다. 그리고, 그 평활도의 지표로는, Rms(제곱평균평방근 거칠기) 및 Rmax(최대 거칠기)로 대표되는 표면 거칠기가 사용되고 있다. 그러나, 상술한 고감도 결함 검사장치의 검출 감도가 높기 때문에, 결함 품질 향상의 관점에서 아무리 Rms 및 Rmax에 준거하는 평활도를 높여도 기판 주표면의 결함 검사를 실시하면 유사 결함이 검출되어, 결함 검출수(결함 검출수=치명 결함수＋유사 결함수)가 많아진다는 문제가 발생하고 있다.
여기에서 말하는 유사 결함이란, 패턴 전사에 영향을 주지 않는 기판 표면상의 허용되는 요철로서, 고감도 결함 검사장치로 검사한 경우에 결함으로 오판정 되어 버리는 것을 말한다. 결함 검사에 있어서, 이러한 유사 결함이 다수 검출되면, 패턴 전사에 영향이 있는 치명 결함이 다수의 유사 결함에 묻혀 버려 치명 결함을 발견할 수 없게 된다. 예를 들면, 현재 보급하고 있는 검사 광원 파장이 266nm, 193nm 혹은 13.5nm인 결함 검사장치로는, 예를 들면 132mm×132mm의 측정 영역에 있어서 결함 검출수가 100,000개를 넘어버려 치명 결함의 유무를 검사할 수 없다. 결함 검사에서의 치명 결함의 간과는 그 후의 반도체 장치의 양산 과정에서 불량을 일으켜 불필요한 노력과 경제적인 손실을 초래하게 된다.
그래서 본 발명은, 여러 가지 파장의 광을 사용한 고감도 결함 검사기에 있어서도 유사 결함을 포함하는 결함 검출수가 적기 때문에 치명 결함을 확실히 검출할 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 당해 기판을 사용하여 얻어지는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크, 그리고 상기 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 상기 다층 반사막 부착 기판의 제조방법 및 상기 반사형 마스크를 사용한 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
마스크 블랭크용 기판의 표면 형태는 매우 미세하고, 그 형태를 여러 가지 파장의 파(波)로 나누어 파악할 수 있으며, 저공간 주파수, 중간공간 주파수 및 고공간 주파수의 영역으로 나눌 수 있다. 마스크 블랭크용 기판, 특히 EUV 마스크 블랭크용 기판 표면에 대해서는, 전사 성능, 결함 검사 성능 등의 관점에서 표면 형태에 관한 세세한 사양이 결정되어 있다.
(1) 저공간 주파수 영역(Low spatial frequency roughness, LSFR) :
형상·평탄도에 대해, 전사 패턴의 위치 정밀도의 시점에서, 132mm×132mm의 측정 영역에 있어서 30nm 이하가 요구되고 있다.
(2) 중간공간 주파수 영역(Mid spatial frequency roughness, MSFR) :
이 영역에 있어서의 파동은, 패턴 전사 시에 발생하는 플레어로 불리는 미광(stray light)에 의한 패턴 콘트라스트의 저하가 생기기 때문에 공간 파장 2㎛ 이상 1mm 이하에 있어서 200μrad 이하가 요구되고 있다.
(3) 고공간 주파수 영역(High spatial frequency roughness, HSFR) :
기판상에 형성되는 다층 반사막의 반사율 특성의 관점에서, 표면 거칠기에 대해 Rms(제곱평균평방근 거칠기)로 0.15nm 이하가 요구되고 있다.
종래, 고평탄도, 고평활도를 얻기 위해 여러 가지 가공 방법이 제안되어 왔지만, 상기 기판 표면의 표면 형태(LSFR, MSFR, HSFR)를 확실히 얻을 수 있는 가공 방법은 확립되어 있지 않았다. 또 이들 표면 형태와 고감도 결함 검사장치에 의한 유사 결함을 포함하는 결함 검출수와의 관련에 대해서는 전혀 알려지지 않았었다.
금번 본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 고감도 결함 검사장치의 검사 광원 파장에 대해, 소정의 공간 주파수(또는 공간 파장) 성분의 거칠기가 유사 결함을 포함하는 결함 검출수와 관련되어 있는 것을 찾아냈다. 그래서, 기판 주표면의 표면상의 거칠기(요철) 성분 중, 고감도 결함 검사장치가 유사 결함으로 오판정해 버리는 거칠기 성분의 공간 주파수를 특정하고, 해당 공간 주파수(MSFR 및 HSFR 중 어느 것)에 있어서의 진폭 강도(파워 스펙트럼 밀도)를 관리함으로써, 결함 검사에 있어서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 억제할 수 있다.
즉, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서, 해당 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하이고, 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하인 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 1에 따르면, 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 검출되는 중간공간 주파수 영역(1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하)의 거칠기 성분의 진폭 강도인 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 4×106nm4 이하로 하고, 또한 1㎛×1㎛의 영역에서 검출되는 고공간 주파수 영역(1㎛-1 이상)의 거칠기 성분의 파워 스펙트럼 밀도를 10nm4 이하로 함으로써, 150㎚~365nm 파장 영역의 검사광(예를 들면, 파장 266nm의 UV레이저, 193nm의 ArF 엑시머 레이저)이나, 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화(顯在化)를 도모할 수 있다. 특히, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 상기 마스크 블랭크용 기판상에 다층 반사막을 형성하여 얻어지는 다층 반사막 부착 기판의 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 특히 다층 반사막의 거칠기에 의해 생기는 산란(스페클)을 억제할 수 있으므로, 고감도 검사 조건(예를 들면, SEVD(구 상당 직경：Sphere Equivalent Volume Diameter) 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사에 있어서 스페클의 영향을 저감시켜, 결함 검사를 확실히 실시할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 얻을 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.13nm 미만인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 2에 따르면, 제곱평균평방근 거칠기를 소정값 이하로 함으로써, 마스크 블랭크용 기판상에 다층 반사막을 형성했을 때에, 다층 반사막 표면도 마스크 블랭크용 기판 표면과 동등의 표면 거칠기가 되므로 EUV광에 대한 다층 반사막의 반사율 특성을 높일 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 1nm4 이상 10nm4 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 3에 따르면, 이와 같은 공간 주파수의 영역에서의 PSD를 상기 범위로 함으로써, 150nm~365nm 파장 영역(예를 들면, 266nm, 193nm)의 검사 광원 파장의 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에 있어서 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 기판이 EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인 것을 특징으로 하는 구성 1~3 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 4에 따르면, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로 하면, 상기 주표면상에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활이 되므로, 당해 다층 반사막의 EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해져 EUV 리소그래피에 알맞다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 구성 1~4 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 상기 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 5에 따르면, 상기 주표면상에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활이 되므로, 그 EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 다층 반사막 표면의 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현저화(顯著化)를 도모할 수 있다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은 상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 5에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 6에 따르면, 상기 다층 반사막상에 보호막을 가짐으로써, 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면에의 데미지를 억제할 수 있으므로, EUV광에 대한 다층 반사막의 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 보호막 표면의 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현저화를 도모할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서, 상기 다층 반사막이 형성되어 있는 측의 상기 다층 반사막 부착 기판 표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×107nm4 이하이고, 상기 다층 반사막 부착 기판 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 20nm4 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 7에 따르면, 다층 반사막이 형성되어 있는 측의 다층 반사막 부착 기판 표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 검출되는 중간공간 주파수 영역(1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하)의 거칠기 성분의 진폭 강도인 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 4×107nm4 이하로 하고, 또한 1㎛×1㎛의 영역에서 검출되는 고공간 주파수 영역(1㎛-1 이상)의 거칠기 성분의 파워 스펙트럼 밀도를 20nm4 이하로 함으로써, 150nm~365nm 파장 영역의 검사광(예를 들면, 파장 266nm의 UV레이저, 193nm의 ArF 엑시머 레이저)이나, 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 특히, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 다층 반사막 부착 기판 표면의 산란을 억제할 수 있으므로, 고감도 검사 조건(예를 들면, SEVD 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사를 확실히 실시할 수 있는 다층 반사막 부착 기판을 얻을 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.13nm 미만인 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 8에 따르면, 제곱평균평방근 거칠기를 소정값 이하로 함으로써, EUV광에 대한 다층 반사막의 반사율 특성을 높일 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 7 또는 8에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 9에 따르면, 상기 다층 반사막상에 보호막을 가짐으로써, 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면에의 데미지를 억제할 수 있으므로, EUV광에 대한 다층 반사막의 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 보호막 표면의 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현저화를 도모할 수 있다. 또, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 보호막 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 보호막 표면의 산란을 억제할 수 있으므로 고감도 결함 검사 조건(예를 들면, SEVD 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사를 확실히 실시할 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, 구성 5~9 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 또는 보호막상에, 전사 패턴이 되는 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
상기 구성 10에 따르면, 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 11)
본 발명의 구성 11은, 구성 10에 기재한 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝되어 이루어지는 흡수체 패턴을 상기 다층 반사막 또는 보호막상에 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
상기 구성 11에 따르면, 반사형 마스크에 있어서, 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 12)
본 발명의 구성 12는, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을, 소정의 표면 형태를 얻을 수 있도록 표면 가공하는 표면 가공 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서, 상기 표면 가공 공정은, 상기 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하가 되고, 또한 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 공정인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 12에 따르면, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판에 있어서, 그 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정되는 중간공간 주파수 영역의 PSD가 4×106nm4 이하가 되고, 또한 1㎛×1㎛의 영역에서 검출되는 고공간 주파수 영역의 PSD가 10nm4 이하가 되도록 소정의 표면 가공을 실시함으로써, 상기 150nm~365nm 파장 영역의 검사광(예를 들면, 파장 266nm의 UV레이저, 193nm의 ArF 엑시머 레이저)이나, 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 본 발명의 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다. 특히, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 다층 반사막 부착 기판 표면의 산란을 억제할 수 있으므로, 고감도 검사 조건(예를 들면, SEVD 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사를 확실히 실시할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 얻을 수 있다.
(구성 13)
본 발명의 구성 13은, 상기 표면 가공 공정은, 상기 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정과, 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 12에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 13에 따르면, 중간공간 주파수 영역에 있어서의 거칠기 저감 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 거칠기 저감의 두 가지 표면 가공 공정을 실시함으로써, 알맞게 상기 PSD의 조건을 만족하는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 14)
본 발명의 구성 14는, 상기 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정 후에, 상기 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 구성 13에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 14에 따르면, 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정, 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정의 순으로 표면 가공을 실시함으로써, 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정의 표면 가공에 의해서는 중간공간 주파수 영역 거칠기는 변화되기 어려우므로, 양 영역의 거칠기를 유효하게 저감시켜 본 발명의 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 15)
본 발명의 구성 15는, 상기 표면 가공 공정은, EEM(Elastic Emission Machining) 및/또는 촉매 기준 에칭：CARE(CAtalyst-Referred Etching)으로 실시되는 것을 특징으로 하는 구성 12~14 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 15에 따르면, 표면 가공 공정을 EEM 및/또는 CARE에 의해 실시함으로써, 중간공간 주파수 영역 및 고공간 주파수 영역의 거칠기를 유효하게 저감시킬 수 있다.
(구성 16)
본 발명의 구성 16은, 상기 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정은, EEM으로 상기 주표면을 표면 가공함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 구성 13 또는 14에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 16에 따르면, EEM은 중간공간 주파수 영역의 거칠기 저감에 알맞으므로, 중간공간 주파수 영역의 거칠기를 특히 알맞게 저감시킨 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 17)
본 발명의 구성 17은, 상기 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정은, 촉매 기준 에칭으로 상기 주표면을 표면 가공함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 구성 13~16 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 17에 따르면, 촉매 기준 에칭은 고공간 주파수 영역의 거칠기 저감에 알맞으므로, 고공간 주파수 영역의 거칠기를 특히 알맞게 저감시킨 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 18)
본 발명의 구성 18은, 상기 기판이, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인 것을 특징으로 하는 구성 12~17 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
상기 구성 18에 따르면, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로 하면, 상기 주표면상에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활이 되므로, 당해 다층 반사막의 EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해져 EUV 리소그래피에 알맞다.
(구성 19)
본 발명의 구성 19는, 구성 1~4 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판, 또는 구성 12~18 중 어느 것에 기재한 제조방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 기판의 상기 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법이다.
상기 구성 19에 따르면, 상기 주표면상에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활이 되므로, EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 다층 반사막 표면의 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 특히, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 다층 반사막 부착 기판 표면의 산란을 억제할 수 있으므로, 고감도 검사 조건(예를 들면, SEVD 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사를 확실히 실시할 수 있는 다층 반사막 부착 기판을 얻을 수 있다.
(구성 20)
본 발명의 구성 20은, 상기 다층 반사막 형성 공정은, 이온 빔 스퍼터링법에 의해 상기 고굴절률층 및 저굴절률층을 교대로 성막함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 구성 19에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조방법이다.
상기 구성 20에 따르면, 이온 빔 스퍼터링법에 의해 고굴절률층 및 저굴절률층의 교호(交互) 적층체를 형성함으로써 평활성이 뛰어나고, 따라서 EUV광 반사율 특성이 뛰어난 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.
(구성 21)
본 발명의 구성 21은, 상기 다층 반사막 형성 공정에서는, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 타겟을 이용한 이온 빔 스퍼터링에 의해, 상기 고굴절률 재료와 상기 저굴절률 재료의 스퍼터 입자를 상기 주표면의 법선에 대해 0도 이상 30도 이하의 입사각도로 교대로 입사시켜 상기 다층 반사막을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 20에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조방법이다.
상기 구성 21에 따르면, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 타겟을 이용한 이온 빔 스퍼터링에 의해, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 스퍼터 입자를 기판 주표면의 법선에 대해 0도 이상 30도 이하의 입사각도로 교대로 입사시켜 다층 반사막을 형성함으로써, 더욱 평활성이 뛰어나고, EUV광 반사율 특성이 뛰어난 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.
(구성 22)
본 발명의 구성 22는, 상기 다층 반사막상에 보호막을 형성하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 구성 19~21 중 어느 것에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조방법이다.
상기 구성 22에 따르면, 상기 다층 반사막상에 보호막을 형성함으로써, 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면에의 데미지를 억제할 수 있으므로, EUV광에 대한 다층 반사막의 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm, 193nm 혹은 13.5nm의 광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용한 보호막 표면의 결함 검사에서의 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감할 수 있고, 나아가 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 23)
본 발명의 구성 23은, 구성 11에 기재한 반사형 마스크를 이용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 실시해 피전사체상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법이다.
상기 구성 23에 따르면, 고감도의 결함 검사장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 이물이나 흠집 등의 치명 결함을 배제한 반사형 마스크를 사용할 수 있고, 또 상기 검사에 있어서 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 대폭 저감되어 불필요한 코스트가 삭감되어 있다. 따라서, 반도체 기판 등의 피전사체상에 형성된 레지스트막에, 상기 마스크를 사용하여 전사하는 회로 패턴 등의 전사 패턴에 결함이 없고, 또한 미세하고 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 경제적으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 여러 가지 파장의 광을 사용하는 고감도 결함 검사기에 있어서도 유사 결함을 포함하는 결함 검출수가 적기 때문에, 치명 결함을 확실히 검출할 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 당해 기판을 사용하여 얻어지는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크, 그리고 상기 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 상기 다층 반사막 부착 기판의 제조방법 및 상기 반사형 마스크를 사용한 반도체 장치의 제조방법이 제공된다.
도 1(a)는 본 발명의 일실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이다.
도 1(b)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면(斷面) 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 관한 다층 반사막 부착 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서, EEM 가공한 유리 기판 및 미가공의 유리 기판의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을, 백색 간섭계에 의해, 픽셀수 640×480에서 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 1에 있어서, EEM 가공한 유리 기판 및 미가공의 유리 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 대표적인 CARE 가공 장치의 모식도이다.
도 8은 실시예 1에 있어서, EEM 가공 및 CARE 가공을 거친 마스크 블랭크용 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과, 그리고 비교예 1에 있어서, MRF·양면 터치 연마 가공을 거친 마스크 블랭크용 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 1(b)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면(斷面) 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 관한 다층 반사막 부착 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서, EEM 가공한 유리 기판 및 미가공의 유리 기판의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을, 백색 간섭계에 의해, 픽셀수 640×480에서 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 1에 있어서, EEM 가공한 유리 기판 및 미가공의 유리 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 대표적인 CARE 가공 장치의 모식도이다.
도 8은 실시예 1에 있어서, EEM 가공 및 CARE 가공을 거친 마스크 블랭크용 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과, 그리고 비교예 1에 있어서, MRF·양면 터치 연마 가공을 거친 마스크 블랭크용 기판의, 1㎛×1㎛의 영역에 대하여 원자간력 현미경에 의해 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
[마스크 블랭크용 기판]
우선, 본 발명의 일실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판에 대하여 이하에 설명한다.
도 1(a)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이다. 도 1(b)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면 모식도이다,
마스크 블랭크용 기판(10)(또는, 단순히 기판(10)으로도 칭한다.)은, 직사각형상의 판상체이며, 2개의 대향 주표면(2)과 단면(端面)(1)을 갖는다. 2개의 대향 주표면(2)은 이 판상체의 상면 및 하면이며, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 또, 2개의 대향 주표면(2)의 적어도 한쪽은 전사 패턴이 형성되어야 하는 주표면이다.
단면(1)은 이 판상체의 측면이며, 대향 주표면(2)의 바깥 가장자리에 인접한다. 단면(1)은 평면상의 단면 부분(1d) 및 곡면상의 단면 부분(1f)을 갖는다. 평면상의 단면 부분(1d)은 한쪽의 대향 주표면(2)의 변과, 다른쪽의 대향 주표면(2)의 변을 접속하는 면이며, 측면부(1a) 및 모따기 경사면부(1b)를 포함한다. 측면부(1a)는 평면상의 단면 부분(1d)에 있어서의 대향 주표면(2)과 거의 수직인 부분(T면)이다. 모따기 경사면부(1b)는 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에 있어서 모따기된 부분(C면)이며, 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에 형성된다.
곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)을 평면시(平面視) 했을 때에, 기판(10)의 모서리부(10a) 근방에 인접하는 부분(R부)이며, 측면부(1c) 및 모따기 경사면부(1e)를 포함한다. 여기서, 기판(10)을 평면시 한다는 것은, 예를 들면 대향 주표면(2)에 대해 수직인 방향에서 기판(10)을 보는 것이다. 또, 기판(10)의 모서리부(10a)란, 예를 들면, 대향 주표면(2)의 바깥 가장자리에 있어서의 2변의 교점 근방이다. 2변의 교점이란, 2변의 각각의 연장선의 교점이면 된다. 본 예에 있어서, 곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)의 모서리부(10a)를 둥글게 함으로써 곡면상으로 형성되어 있다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위해, 적어도 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면, 즉, 후술하는 바와 같이 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서는 다층 반사막(21), 보호막(22), 흡수체막(24)이 형성되는 측의 주표면이, 특정의 공간 주파수 영역에 있어서 특정의 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density : PSD)를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 표면 형태를 나타내는 파라미터인 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density : PSD) 및 그 외의 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)이 만족시키고 있는 것이 바람직한 파라미터인 표면 거칠기(Rms) 및 평탄도에 대해 설명한다.
<파워 스펙트럼 밀도>
마스크 블랭크용 기판(10)의 표면을, 예를 들면 백색 간섭계나, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 상기 기판 표면의 요철을 푸리에 변환함으로써, 상기 요철을 소정의 공간 주파수에서의 진폭 강도로 나타낼 수 있다. 이것은 상기 요철(즉, 기판 표면의 미세 형태)의 측정 데이터를 소정의 공간 주파수의 파의 합계로서 나타내는, 즉 기판의 표면 형태를 소정의 공간 주파수의 파로 나누어 가는 것이다.
이와 같은 파워 스펙트럼 해석은 상기 기판의 미세한 표면 형태를 수치화할 수 있다. Z(x, y)를 상기 표면 형태에 있어서의 특정의 x, y좌표에서의 높이의 데이터(수치)라고 하면, 그 푸리에 변환은 하기 식(2)로 부여된다.
[수학식 1]
여기서, Nx, Ny는 x방향과 y방향의 데이터의 수이다. u=0, 1, 2…Nx-1,ｖ=0, 1, 2…Ny-1 이며, 이때 공간 주파수(f)는 하기 식(3)으로 부여된다.
[수학식 2]
(식(3)에 있어서, dx는 x방향의 최소 분해능이며, dy는 y방향의 최소 분해능이다.)
이때의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)는 하기 식(4)로 부여된다.
[수학식 3]
이 파워 스펙트럼 해석은, 기판의 표면 상태의 변화를 단순한 높이의 변화로서 뿐만 아니라, 그 공간 주파수에서의 변화로서 파악할 수 있는 점에서 뛰어나며, 원자 레벨에서의 미시적인 반응 등이 기판 표면에 주는 영향을 해석하는 수법이다.
그리고, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은 상기 목적을 달성하기 위해, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을, 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하의 영역에서의 PSD를 4×106nm4 이하로 하고, 또한 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 1㎛-1 이상의 영역에서의 PSD를 10nm4 이하로 한다.
본 명세서에 있어서는, 상기 0.14mm×0.1mm의 영역 및 상기 1㎛×1㎛의 영역은 마스크 블랭크용 기판(10)의 중심 영역으로 한다. 예를 들면, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면이 장방형의 형상을 하고 있으면, 상기 중심이란 상기 장방형의 대각선의 교점이다. 즉, 상기 교점과 싱기 영역에 있어서의 중심(영역의 중심도 상기 기판의 중심과 같다)이 일치한다. 후술하는 다층 반사막, 보호막과 흡수체막에 대해서도 마찬가지이다.
또, 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하의 영역을 관측하려면, 백색 간섭계로 0.14mm×0.1mm의 영역을, 픽셀수 640×480에서 관측하는 것이 데이터의 신뢰성이 높고, 1㎛-1 이상 1×102㎛-1 이하의 영역을 관측하려면, 원자간력 현미경으로 1㎛×1㎛의 영역을 관측하는 것이 데이터의 신뢰성이 높다. 본 발명에 있어서는, 이상 언급한 각 공간 주파수의 영역에서의 PSD의 데이터는, 각각 신뢰성이 높다고 언급한 측정 조건(측정 시야 등)에서 관측하여 얻는 것으로 한다.
검사 광원 파장으로서 150nm~365nm의 파장 영역으로부터 선택되는 파장(예를 들면, 266nm, 193nm), EUV광(예를 들면, 13.5nm와 같은 파장의 광)을 사용하는 고감도 결함 검사장치는, 상기의 1㎛-1 이상의 고공간 주파수 영역의 거칠기를 유사 결함으로서 오검출 하기 쉽기 때문에, 이들 영역에 있어서의 거칠기(진폭 강도인 PSD)를 일정값 이하로 억제함으로써 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감하면서, 이에 따라 검출을 잘못해서는 안 되는 치명 결함의 검출을 확실하게 실시할 수 있다.
또, 150nm~365nm 파장 영역의 검사 광원(예를 들면, 검사 광원으로서 266nm의 UV레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저)을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용하여 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 결함 검사를 실시하는 경우에는, 상기 주표면이, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 영역에서의 PSD가 10nm4 이하인 것이 바람직하다. 마찬가지 관점에서, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 PSD가 1nm4 이상 10nm4 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 예를 들면, 검사 광원으로서 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치를 사용하여 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 결함 검사를 실시하는 경우에는, 상기 주표면이, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 5nm4 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 0.5nm4 이상 5nm4 이하이다.
상기와 같이 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 특정 공간 주파수 영역에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도를 특정 범위로 함으로써, 예를 들면, 레이저 테크사 제조의 EUV 노광용의 마스크·서브스트레이트/블랭크 결함 검사장치 「MAGICS M7360」이나, KLA-Tencor사 제조의 레티클, 옵티컬·마스크/블랭크, UV·마스크/블랭크 결함 검사장치 「Teron 600 시리즈」, 그리고 노광 파장과 동일 광(EUV광)에 의한 결함 검사장치 「액티닉(Actinic)」에 의한 결함 검사에서, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있다. 이에 따라 치명 결함의 현저화가 가능해져, 치명 결함이 검출되었을 경우에는 그것을 제거하거나, 혹은 치명 결함상에는 후술하는 반사형 마스크(40)에 있어서 흡수체 패턴(27)이 오도록 마스크 설계하거나, 여러 가지 방법을 실시할 수 있다.
또한, 상기 검사 광원 파장은 266nm, 193nm 및 13.5nm로 한정되지 않는다. 검사 광원 파장으로서 532nm, 488nm, 364nm, 257nm를 사용해도 상관없다. 특히 본 발명은, 150nm~365nm 영역의 검사 광원 파장이나, 13.5nm의 검사 광원 파장의 고감도 결함 검사를 사용하여 결함 검사를 하는 경우에 가장 효과를 발휘한다.
<표면 거칠기(Rms)>
마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서의 대표적인 표면 거칠기의 지표인 Rms(Root means square)는 제곱평균평방근 거칠기이며, 평균선에서부터 측정 곡선까지의 편차의 제곱을 평균한 값의 평방근이다. 즉 Rms는 하기 식(1)로 나타내어진다.
[수학식 4]
(식(1)에 있어서, l은 기준 길이이며, Z는 평균선에서부터 측정 곡선까지의 높이이다.)
또한, Rms는 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻을 수 있다.
또, 상술의 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는, 바람직하게는 0.13nm 미만, 보다 바람직하게는 0.12nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.10nm 이하이다.
후술하는 마스크 블랭크용 기판(10)상에 형성되는 다층 반사막(21)의 반사율 등의 광학 특성 향상의 관점에서는, 그 제곱평균평방근 거칠기(Rms)를 관리하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 다층 반사막(21)의 표면(즉 다층 반사막 부착 기판 표면)의 바람직한 표면 거칠기는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.13nm 미만이며, 보다 바람직하게는 0.12nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.10nm 이하이다.
<평탄도>
또, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면은 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있는 것이 바람직하다. EUV의 반사형 마스크 블랭크용 기판의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면 142mm×142mm 영역에 있어서 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.05㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면은 노광 장치에 세트 할 때의 정전 척 되는 면으로서, 142mm×142mm 영역에 있어서 평탄도가 1㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다.
[마스크 블랭크용 기판의 제조방법]
이상 설명한 본 발명의 마스크 블랭크용 기판은, 그 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을, 소정의 표면 형태, 즉 상기 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하가 되고, 또한 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하가 되도록 표면 가공함으로써 제조할 수 있다. 또한, 상술의 표면 거칠기(Rms)를 달성하기 위한 표면 가공도 아울러 실시하는 것이 바람직하다. 그 표면 가공 방법은 공지이며, 본 발명에 있어서 특별히 제한 없이 채용할 수 있다.
또한, 당해 표면 가공 방법의 예를 나타내면, 자기점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing : MRF), 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing：CMP), 가스 클러스터 이온 빔 에칭(Gas Cluster Ion Beam etching：GCIB), 국소 플라스마 에칭을 이용한 드라이 케미컬 평탄화법(Dry Chemical Planarization：DCP) 등이다. MRF는 자성 유체 중에 함유시킨 연마지립을 피가공물(마스크 블랭크용 기판)에 고속으로 접촉시키는 동시에, 접촉 부분의 체류 시간을 컨트롤함으로써 국소적으로 연마를 실시하는 국소 가공 방법이다. CMP는 소직경 연마패드 및 연마제(콜로이달 실리카 등의 연마지립을 함유)를 이용하고, 소직경 연마패드와 피가공물(마스크 블랭크용 기판)과의 접촉 부분의 체류 시간을 컨트롤함으로써 주로 피가공물 표면의 볼록부분을 연마 가공하는 국소 가공 방법이다. GCIB는 상온 상압에서 기체의 반응성 물질(소스 가스)을 진공 장치 내에 단열 팽창시키면서 분출시켜 가스 클러스터 이온을 생성하고, 이에 따라 전자 조사하여 이온화시킴으로써 생성한 가스 클러스터 이온을 고전계에서 가속하여 가스 클러스터 이온 빔으로 하고, 이것을 피가공물에 조사하여 에칭 가공하는 국소 가공 방법이다. DCP는 국소적으로 플라스마 에칭하고, 볼록도에 따라 플라스마 에칭량을 컨트롤함으로써 국소적으로 드라이 에칭을 실시하는 국소 가공 방법이다.
EUV 노광용의 반사형 마스크 블랭크용 기판의 재료로는, 저열팽창의 특성을 갖는 것이면 무엇이든 된다. 예를 들면, 저열팽창의 특성을 갖는 SiO2-TiO2계 유리(2원계(SiO2-TiO2) 및 3원계(SiO2-TiO2-SnO2 등)), 예를 들면 SiO2-Al2O3-Li2O계의 결정화 유리 등의, 소위 다성분계 유리를 사용할 수 있다. 또, 상기 유리 이외에 실리콘이나 금속 등의 기판을 이용할 수도 있다. 상기 금속 기판의 예로는, 인바 합금(Fe-Ni계 합금) 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같이, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판의 경우, 기판에 저열팽창의 특성이 요구되기 때문에 다성분계 유리 재료를 사용하지만, 투과형 마스크 블랭크용 기판에 사용되는 합성석영 유리와 비교하여 높은 평활성을 얻기 어렵다는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 다성분계 유리 재료로 이루어지는 기판상에, 금속, 합금으로 이루어지는 또는 이들 중 어느 것에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나를 함유한 재료로 이루어지는 박막을 형성할 수 있다. 그리고, 이러한 박막 표면을 경면 연마, 표면 처리함으로써 상기 범위의 표면 거칠기의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
상기 박막의 재료로는, 예를 들면 Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물이 바람직하다. Ta 화합물로는, 예를 들면 TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON, TaSiCON 등을 사용할 수 있다. 이들 Ta 화합물 중, 질소(N)를 함유하는 TaN, TaON, TaCON, TaBN, TaBON, TaBCON, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSiN, TaSiON, TaSiCON이 보다 바람직하다. 또한 상기 박막은, 박막 표면의 고평활성의 관점에서 바람직하게는 아몰퍼스 구조로 한다. 박막의 결정 구조는 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정할 수 있다.
또, 상기와 같이 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법은, 상기 소정의 공간 주파수 영역에 있어서의 소정의 PSD를 갖는 표면 형태를 얻을 수 있도록 표면 가공하는 표면 가공 공정을 갖고 있다.
당해 표면 가공 공정은 상기 중간공간 주파수 영역(공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하의 영역) 및 고공간 주파수 영역(공간 주파수 1㎛-1 이상의 영역)에 있어서의 소정의 PSD를 달성할 수 있는 한 그 공정의 실시 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 중간공간 주파수 영역에 있어서의 PSD를 상기 범위로 저감하는 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정과, 고공간 주파수 영역에 있어서의 PSD를 상기 범위로 하는 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 실시함으로써 행하는 것이 바람직하다.
이들 두 가지 공정은, 일반적으로 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정 쪽이 보다 미세한 거칠기 조정을 필요로 하여, 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정의 작업에 의해 고공간 주파수 영역의 거칠기도 영향을 받는 경우가 있고, 그 반대는 거의 없으므로, 본 발명에 있어서는 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정 후에 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 실시하는 것이 바람직하다.
이들 공정은, EEM(Elastic Emission Machining), 촉매 기준 에칭(CARE(Catalyst-Referred Etching)) 중 어느 쪽의 표면 가공 방법으로 실시하는 것이 알맞다.
특히 EEM은 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정에 있어서 유용하고, CARE는 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정에 있어서 유용하다.
<EEM>
EEM은 0.1㎛ 이하의 미세 분말 입자를 피가공물(마스크 블랭크용 기판)에 대해 거의 무하중 상태로 접촉시키고, 그때 미세 분말 입자와 피가공물의 계면에서 발생하는 상호작용(일종의 화학결합)에 의해 피가공물 표면 원자를 원자 단위로 제거하는 비접촉 연마 방법이다.
상기의 무하중 상태로 접촉시키기 위해, 예를 들면 피가공물을 수중(水中)에 배치하고, 당해 수중에 미세 분말 입자를 분산시키며, 또한 상기 피가공물의 피가공면의 근방에 휠과 같은 회전체를 배치하고, 이것을 회전시키는 것이 실시된다. 이 회전운동에 의해 상기 피가공면과 회전체 사이에 고속 전단류로 불리는 흐름이 발생하여, 미세 분말 입자가 피가공면에 작용한다.
상기 회전체의 사이즈는 피가공물의 크기에 따라 적절히 선택된다. 당해 회전체의 형상은, 피가공물 표면에 있어서 가공액과 우선적으로 접촉(반응)시키고 싶은 영역에 따라 적절히 선정한다. 국소적으로 가공액을 우선적으로 접촉시키고 싶은 경우는 구상(球狀), 선상(線狀)으로 하고, 면이 비교적 넓은 영역에서 가공액을 우선적으로 접촉시키고 싶은 경우는 원통상(圓筒狀)으로 한다.
상기 회전체의 재질은 가공액에 대하여 내성을 갖고, 또한 가능한 한 저탄성인 것이 좋다. 고탄성(비교적 부드러운)이면, 회전중에 형상 변형을 일으키거나 형상이 불안정하게 되어, 가공 정밀도를 악화시킬 가능성이 있으므로 바람직하지 않다. 상기 회전체의 재료로서 예를 들면, 폴리우레탄, 유리, 세라믹 등을 사용할 수 있다.
상기 회전체의 회전수는 달성하고자 하는 PSD에 따라 적절히 선택되지만, 통상 50~1000rpm 이며, 회전체에 의한 연마 시간은 통상 60~300분이다.
일반적으로, EEM의 가공은 피가공물을 회전체에 대해 수직으로 배치하고, 회전시킨 회전체에 대해 소정의 하중을 걺으로써 피가공물과 회전체와의 갭을 조정할 수 있다. 회전시킨 회전체에 소정의 하중을 건 상태에서 회전체를 회전축에 대해 평행하게 주사시킨다. 가공 에어리어 단(端)에 도달하면, 회전체에 평행하게 일정한 거리만큼 움직여 역방향으로 주사시킨다. 이들 동작을 반복함으로써 에어리어 전체를 가공하는 것이 가능해진다. 상기 하중 범위는 달성하고자 하는 PSD에 따라 적절히 선택되지만, 통상 0.5kg~5kg의 범위로 설정된다.
EEM에 사용되는 상기 미세 분말 입자로는, 예를 들면 산화세륨, 실리카(SiO2), 콜로이달 실리카, 산화 지르코늄, 이산화 망간, 산화 알루미늄 등을 들 수 있지만, 피가공물이 유리 기판인 경우, 미세 분말 입자로는 산화 지르코늄, 산화 알루미늄, 콜로이달 실리카 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 미세 분말 입자의 평균 입경은 100nm 이하인 것이 바람직하다(또한, 평균 입경은 SEM(주사 전자현미경)을 이용하여 15~105×103배의 화상을 계측함으로써 얻어진다). 또한, 가공 속도를 향상시키기 위해, 피가공물을 배치하는 용매에 미세 분말 입자를 현탁하여 가공액으로 하고, 이것을 피가공물과 접촉시켜도 된다.
EEM에서는, 이상과 같이 미세 분말 입자를 분산시킨 물, 산성 수용액, 알칼리성 수용액 중 어느 쪽 수용액을 가공액으로 해도 되고, 혹은 상기 어느 쪽 수용액을 가공액으로 해도 된다.
물을 사용하는 경우는 순수(純水), 초순수(超純水)가 바람직하다.
상기 산성 수용액으로는 황산, 염산, 불산, 규불산 등의 수용액을 들 수 있다. 비접촉 연마에 있어서의 가공액에 산성 수용액을 함유시킴으로써 연마 속도가 향상한다. 다만, 산의 종류나 농도가 높은 경우는 유리 기판을 거칠게 해 버리는 일이 있으므로, 유리 기판이 거칠어지지 않는 산, 농도를 적절히 선정한다.
상기 알칼리성 수용액으로는 수산화 칼륨, 수산화 나트륨 등의 수용액을 들 수 있다. 비접촉 연마에 있어서의 가공액에 알칼리성 수용액을 함유시키면 연마 속도가 향상한다. 또, 유리 기판 표면에 잠재적인 극미세 결함(크랙, 흠집 등)이 존재하는 경우, 그것을 현저화 할 수 있기 때문에, 나중의 검사공정에서 미소 결함을 확실히 검출하는 것이 가능하게 된다. 알칼리성 수용액은 가공액에 포함되는 연마지립이 용해하지 않는 범위에서 조정되고, 가공액으로서 pH가 9~12가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
<CARE(촉매 기준 에칭)>
다음으로 CARE의 가공 원리는 피가공물(마스크 블랭크용 기판)과 촉매를 처리액 중에 배치하거나, 피가공물과 촉매 사이에 처리액을 공급하여 피가공물과 촉매를 접촉시키고, 그때 촉매상에 흡착하고 있는 처리액 중의 분자로부터 생성된 활성종에 의해 피가공물을 가공하는 것이다. 또한, 피가공물이 유리 등의 고체 산화물로 이루어지는 경우에는, 상기 가공 원리는, 처리액을 물로 하고, 물의 존재하에서 피가공물과 촉매를 접촉시켜 촉매와 피가공물 표면을 상대 운동시키는 등을 함으로써, 가수분해에 의한 분해 생성물을 피가공물 표면으로부터 제거하여 가공하는 것이다.
CARE 가공 방법은 구체적으로는, 피가공물에 대해 상태(常態)에서는 용해성을 나타내지 않는 처리액 중에 해당 피가공물을 배치하고, 백금, 금, 철, 몰리브덴 등의 금속이나 SUS 등의 합금 또는 세라믹계 고체 촉매로 이루어지는 가공 기준면을 피가공물의 가공면에 접촉 혹은 매우 접근시켜 배치하여(또는 피가공물과 촉매 사이에 처리액을 공급하여), 상기 처리액 중에서 피가공물과 상기 가공 기준면을 상대 운동시킴으로써, 상기 가공 기준면의 표면에서 생성한 활성종과 피가공물을 반응시킴으로써 피가공물을 가공하는 것이다. 또한, 피가공물의 재료가, 상태에서는 할로겐을 포함하는 분자가 녹은 처리액에 의해 용해하지 않는 경우에 있어서는, 할로겐을 포함하는 분자가 녹은 처리액을 사용할 수도 있다. 여기서, 할로겐을 포함하는 분자로는 할로겐화 수소가 바람직하지만, C-F, S-F, N-F, C-Cl, S-Cl, N-Cl 등의 결합을 갖는 분자도 이용하는 것이 가능하다.
여기서, 할로겐화 수소의 분자가 녹은 수용액을 할로겐화 수소산이라 한다. 할로겐으로는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I)를 들 수 있지만, 화학적인 반응성은 원자 번호가 커짐에 따라 작아지므로, 처리액으로서 실제의 가공 레이트를 고려하면, 바람직하게 사용할 수 있는 것은 불화 수소산(HF 수용액)이다. 그러나, HF 수용액에서는 유리(SiO2)를 용해시켜 버리고, HCl 수용액에서는 저팽창 유리에 포함되는 Ti를 선택적으로 용출시켜 버린다. 이들 요인이나 가공 시간을 고려하여 적절한 농도로 조정한 할로겐화 수소산을 이용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 촉매에는 수소를 산화하고, 수소이온과 원자를 취출하는 반응을 촉진하는 백금, 금, 철, 몰리브덴 등의 금속이나 SUS 등의 합금 또는 세라믹계 고체 촉매를 사용한다. 활성종은 가공 기준면에서만 생성되고, 이 활성종은 가공 기준면을 벗어나면 즉시 실활(失活)하기 때문에 부반응 등은 거의 일어나지 않고, 또 표면 가공의 원리가 기계적인 연마가 아닌 화학반응이므로 피가공물에 대한 데미지가 매우 적어 뛰어난 평활성을 달성할 수 있으며, 고공간 주파수 영역의 거칠기도 유효하게 저감시킬 수 있다.
또한, 마스크 블랭크용 기판이 유리 기판인 경우에는, 고체 촉매로서 백금이나 금, 은, 동, 몰리브덴, 니켈, 크롬 등의 전이금속을 사용하면, 그 기전은 확실하지는 않지만(가수분해 반응이 진행되는 것은 아닐까 하고 본 발명자들은 생각하고 있다), 수중에서 CARE를 실시함으로써 기판의 표면 가공을 실시할 수 있고, 코스트나 가공 특성의 관점에서 이와 같이 하여 CARE를 실시하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 고체 촉매로 이루어지는 가공 기준면은, 통상 소정의 패드상에 고체 촉매를 성막함으로써 형성된다. 상기 패드에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 고무, 광투과성 수지, 발포성 수지, 부직포를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, CARE에서는 처리액 중에서 피가공물과 상기 가공 기준면을 상대 운동시킴으로써, 상기 가공 기준면의 표면에서 생성된 활성종과 피가공물을 반응시켜 피가공물 표면을 제거하여 표면 가공을 실시한다.
또, CARE의 가공 조건은, 예를 들면 정반 회전수：5~200rpm, 피가공물 회전수：5~200rpm, 가공 압력：10hPa~1000hPa, 가공 시간：5~120분의 범위에서 설정할 수 있다.
이상 설명한 CARE를 실시하는, 대표적인 CARE 가공 장치를 도 7에 나타낸다. 이 CARE 가공 장치(100)는 처리조(124)와, 해당 처리조(124) 내에 회전이 자유롭게 배치된 촉매 정반(126)과, 표면(피가공면)을 하향으로 하여 피가공물(128)(마스크 블랭크용 기판)을 탈착이 자유롭게 홀딩하는 기판 홀더(130)를 갖고 있다. 기판 홀더(130)는 촉매 정반(126)의 회전축심과 평행하고 또한 편심된 위치에 설치한 상하이동이 자유로운 회전축(132)의 선단에 연결되어 있다. 촉매 정반(126)은, 예를 들면 스테인리스로 이루어지는 강성 재료의 기재(基材)(140)의 표면에, 고체 촉매로서 소정의 두께를 갖는, 예를 들면 백금(142)이 형성되어 있다. 또한, 고체 촉매는 벌크여도 되지만, 염가이고 형상 안정성이 좋은, 예를 들면 불소계 고무재 등의 탄성을 갖는 모재(母材)상에 백금(142)을 형성한 구성으로 해도 된다.
또, 기판 홀더(130)의 내부에는, 해당 홀더(130)로 홀딩한 피가공물(128)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 기구로서의 히터(170)가 회전축(132) 내에 연장되어 매설되어 있다. 처리조(124)의 위쪽에는 온도 제어 기구로서의 열교환기(172)에 의해 소정의 온도로 제어한 처리액(순수 등)을 처리조(124)의 내부에 공급하는 처리액 공급 노즐(174)이 배치되어 있다. 또한, 촉매 정반(126)의 내부에는 촉매 정반(126)의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서의 유체 유로(176)가 설치되어 있다.
이 CARE 가공 장치(100)에 의한 CARE의 실시 방법은, 예를 들면 이하와 같다. 처리액 공급 노즐(174)로부터 촉매 정반(126)을 향하여 처리액을 공급한다. 그리고, 기판 홀더(130)로 홀딩한 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)의 표면에 소정의 압력으로 눌러, 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)과의 접촉부(가공부)에 처리액을 개재시키면서 촉매 정반(126) 및 피가공물(128)을 회전시켜, 피가공물(128)의 표면(하면)을 평탄하게 제거 가공(에칭)한다. 또한, 기판 홀더(130)로 홀딩한 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)에 소정의 압력으로 누르지 않고, 피가공물(128)을 백금(촉매)(142)에 매우 근접시켜 피가공물(128)의 표면을 평탄하게 제거 가공(에칭)하도록 해도 된다.
이상 설명한 각 공정을 실시함으로써, 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역의 PSD를 소정값 이하로 조정하여 본 발명의 마스크 블랭크용 기판이 제조된다. 본 발명에 있어서는 통상의 마스크 블랭크용 기판의 제조 공정에서 실시되는 그 외의 공정을 실시해도 된다.
[다층 반사막 부착 기판]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 다층 반사막 부착 기판(20)에 대해 이하에 설명한다. 도 2는 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)을 나타내는 단면 모식도이다.
본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)은 상기 설명한 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면상에 다층 반사막(21)을 갖는 구조로 하고 있다. 이 다층 반사막(21)은 EUV 리소그래피용 반사형 마스크에 있어서 EUV광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막의 구성을 취하고 있다.
다층 반사막(21)은 EUV광을 반사하는 한 그 재질은 특별히 한정되지 않지만, 그 단독으로의 반사율은 통상 65% 이상이며, 상한은 통상 73% 이다. 이러한 다층 반사막(21)은 일반적으로는 고굴절률의 재료로 이루어지는 박막(고굴절률층)과, 저굴절률의 재료로 이루어지는 박막(저굴절률층)이 교대로 40~60주기 정도 적층된 구성으로 할 수 있다.
예를 들면, 파장 13~14nm의 EUV광에 대한 다층 반사막(21)으로는 Mo막과 Si막을 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 그 외, EUV광의 영역에서 사용되는 다층 반사막으로서, 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 등으로 하는 것이 가능하다.
다층 반사막(21)의 형성 방법은 당해 기술 분야에 있어서 공지이지만, 예를 들면, 마그네트론 스퍼터링법이나, 이온 빔 스퍼터링법 등에 의해 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Si막을 기판(10)상에 성막하고, 그 후 Mo 타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Mo막을 성막하며, 이것을 1주기로서 40~60주기 적층하여 다층 반사막(21)을 형성한다.
상기에서 형성된 다층 반사막(21) 위에, EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 공정에서의 드라이 에칭이나 웨트 세정으로부터의 다층 반사막(21)의 보호를 위해 보호막(22)(도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10)상에, 다층 반사막(21)과 보호막(22)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판으로 할 수 있다.
또한, 상기 보호막(22)의 재료로는, 예를 들면, Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo), Si-(Ru, Rh, Cr, B), Si, Zr, Nb, La, B 등의 재료를 사용할 수 있지만, 이들 중 루테늄(Ru)을 포함하는 재료를 적용하면 다층 반사막의 반사율 특성이 보다 양호해진다. 구체적으로는 Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo)인 것이 바람직하다. 이와 같은 보호막은, 특히 후술하는 흡수체막을 Ta계 재료로 하고, Cl계 가스의 드라이 에칭으로 당해 흡수체막을 패터닝하는 경우에 유효하다.
또한, 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면(즉, 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면)은, 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×107nm4 이하이고, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 20nm4 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 1×102nm4 이상 3.5×107nm4 이하이고, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 0.5nm4 이상 16nm4 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 2×102nm4 이상 3×107nm4 이하이고, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 1nm4 이상 15nm4 이하이다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 패턴 전사 시의 플레어에 의한 패턴 콘트라스트 저하를 억제하고, 또한 상기에 예로 든 검사 광원으로서 150nm~365nm의 파장 범위에 있는 266nm의 UV레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함 검사장치로 다층 반사막 부착 기판(20)의 결함 검사를 실시하는 경우, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있다. 또, 13.5nm의 EUV광을 이용한 고감도 결함 검사장치에 의해 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의 결함 검사를 실시할 때에, 다층 반사막으로부터의 산란을 억제할 수 있으므로, 고감도 검사 조건(예를 들면, SEVD 환산으로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건)에서의 결함 검사를 확실하게 실시할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 상술한 바와 같이, 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 거칠기(PSD)가 충분히 억제되어 있어 매우 평활성이 뛰어나므로, 그 위에 형성되는 다층 반사막(또는 더 그 위에 형성되는 보호막)의 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 PSD도, 상기와 같이 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있는 범위로 하는 것이 용이하다. 그리고 이와 같이 고감도 검사 조건에서의 결함 검사를 확실하게 실시할 수 있으므로, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 제조 단계에서 그와 같은 고감도 검사가 필요한 EUV 리소그래피용의 마스크 블랭크용 기판으로서 유용하다.
또, 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 7.5nm4 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 6.5nm4 이하이다. 더욱 바람직하게는 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 5nm4 이하이고, 특히 바람직하게는 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 0.5nm4 이상 5nm4 이하이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 검사 광원 파장으로서 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치로 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 실시하는 경우, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있다.
상기 범위의 기판(10)의 표면 형태를 유지하고, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이 상기 범위의 파워 스펙트럼 밀도가 되도록 하려면, 다층 반사막(21)을 기판(10)의 주표면의 법선에 대해 소정의 입사각도로 고굴절률층과 저굴절률층이 퇴적하도록 스퍼터링법에 의해 성막한다.
구체적으로는, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 타겟을 이용한 이온 빔 스퍼터링에 의해, 상기 고굴절률 재료와 상기 저굴절률 재료의 스퍼터 입자를 기판(10)의 주표면의 법선에 대해 0도 이상 30도 이하의 입사각도로 교대로 입사시켜 성막함으로써 다층 반사막(21)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 고감도 결함 검사장치로 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 실시하는 경우, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있는 동시에, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이 평활성이 뛰어나므로, EUV광 반사율 특성이 뛰어난 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 다층 반사막(21)상에 형성하는 보호막(22)도 다층 반사막(21)의 성막 후, 연속하여, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 법선에 대해 비스듬하게 보호막(22)이 퇴적하도록 이온 빔 스퍼터링법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
또, 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서 마스크 블랭크용 기판(10)의 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에는, 정전 척의 목적을 위해 이면 도전막(23)(도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10)상의 전사 패턴이 형성되는 측에 다층 반사막(21)과 보호막(22)을 갖고, 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에 이면 도전막(23)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판으로 할 수 있다. 또한, 이면 도전막(23)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω／□ 이하이다. 이면 도전막(23)의 형성 방법은 공지이며, 예를 들면, 마그네트론 스퍼터링법이나 이온 빔 스퍼터링법에 의해 Cr, Ta 등의 금속이나 합금의 타겟을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 다층 반사막(21) 및 보호막(22)을 성막한 후, 상기 주표면과는 반대측의 이면에 이면 도전막(23)을 형성하는 것을 설명했지만, 본 발명은 이러한 순서로 한정되지 않는다. 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면과는 반대측의 주표면에 이면 도전막(23)을 형성한 후, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 다층 반사막(21)이나 추가로 보호막(22)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20)을 제조해도 상관없다.
또, 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)으로는, 마스크 블랭크용 기판(10)과 다층 반사막(21) 사이에 하지층(下地層)을 형성해도 된다. 하지층은 기판(10)의 주표면의 평활성 향상의 목적, 결함 저감의 목적, 다층 반사막(21)의 반사율 증강 효과의 목적 및 다층 반사막(21)의 응력 보정의 목적으로 형성할 수 있다.
[반사형 마스크 블랭크]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크 블랭크(30)에 대해 이하에 설명한다. 도 3은 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(30)를 나타내는 단면 모식도이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(30)는 상기에서 설명한 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22)상에(또는 보호막(22)이 없는 경우에는 다층 반사막(21)상에), 전사 패턴이 되는 흡수체막(24)을 형성한 구성으로 하고 있다.
상기 흡수체막(24)의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, EUV광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, Ta(탄탈) 단체, 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. Ta를 주성분으로 하는 재료는 통상 Ta의 합금이다. 이러한 흡수체막의 결정 상태는, 평활성, 평탄성의 점에서 아몰퍼스상 또는 미결정의 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. Ta를 주성분으로 하는 재료로는, 예를 들면, Ta와 B를 포함하는 재료, Ta와 N을 포함하는 재료, Ta와 B를 포함하고, 추가로 O와 N 중 적어도 어느 것을 포함하는 재료, Ta와 Si를 포함하는 재료, Ta와 Si와 N을 포함하는 재료, Ta와 Ge를 포함하는 재료, Ta와 Ge와 N을 포함하는 재료 등을 이용할 수 있다. 또 예를 들면, Ta에 B, Si, Ge 등을 더함으로써, 아몰퍼스 구조가 용이하게 얻어져 흡수체막(24)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한 Ta에 N, O를 더하면, 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)과 마찬가지의 결함 검사를, 흡수체막(24)이 형성된 반사형 마스크 블랭크(30)에서 실시하는 경우에는, 흡수체막(24)의 표면은 상기 범위(즉, 중간공간 주파수 영역에 있어서 4×107nm4 이하, 고공간 주파수 영역에 있어서 20nm4 이하)의 파워 스펙트럼 밀도를 갖고 있는 것이 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 저감하는 관점에서 바람직하다. 상기 PSD 범위의 마스크 블랭크용 기판(10)이나, 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면 형태를 유지하고, 흡수체막(24)의 표면이 상기 범위의 파워 스펙트럼 밀도가 되도록 하려면, 흡수체막(24)을 아몰퍼스 구조로 하는 것이 바람직하다. 결정 구조에 대해서는 X선 회절 장치(XRD)에 의해 확인할 수 있다.
또한, 상기 흡수체막(24)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 20nm4 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 1nm4 이상 15nm4 이하이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 상기에 예로 든 검사 광원으로서 150nm~365nm의 파장 범위에 있는 266nm의 UV레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함 검사장치로 반사형 마스크 블랭크(30)의 결함 검사를 실시하는 경우, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은 상술한 바와 같이, 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 거칠기(PSD)가 충분히 억제되어 있어 매우 평활성이 뛰어나므로, 그 위에 형성되는 다층 반사막(21)(또는 더 그 위에 형성되는 보호막(22))의 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 PSD도, 상기한 바와 같이 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있는 범위로 하는 것이 용이하다. 나아가 그 결과, 상기 다층 반사막(21)(또는 보호막(22)) 위에 형성되는 흡수체막(24)의 중간공간 주파수 및 고공간 주파수 영역에 있어서의 PSD도, 상기한 바와 같이 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있는 범위로 하는 것이 용이하다.
또, 상기 흡수체막(24)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 5nm4 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 0.5nm4 이상 5nm4 이하이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 검사 광원 파장으로서 13.5nm의 EUV광을 이용하는 고감도 결함 검사장치로 반사형 마스크 블랭크(30)의 결함 검사를 실시하는 경우, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수를 대폭 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는 도 3에 나타내는 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 흡수체막(24) 위에 흡수체막(24)을 패터닝하기 위한 마스크가 되는 레지스트막을 형성할 수도 있어, 레지스트막 부착 반사형 마스크 블랭크도 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이다. 또한, 흡수체막(24) 위에 형성하는 레지스트막은 포지티브형이어도 네가티브형이어도 상관없다. 또, 전자선 묘화용이어도 레이저 묘화용이어도 상관없다. 또한, 흡수체막(24)과 상기 레지스트막 사이에, 소위 하드 마스크(에칭 마스크)막을 형성할 수도 있어, 이 양태도 본 발명에 있어서의 반사형 마스크 블랭크이다.
[반사형 마스크]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크(40)에 대해 이하에 설명한다. 도 4는 본 실시형태의 반사형 마스크(40)를 나타내는 모식도이다.
본 실시형태의 반사형 마스크(40)는 상기의 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(24)을 패터닝하여, 상기 보호막(22) 또는 다층 반사막(21)상에 흡수체 패턴(27)을 형성한 구성이다. 본 실시형태의 반사형 마스크(40)는 EUV광 등의 노광광으로 노광하면, 마스크 표면에서 흡수체막(24)이 있는 부분에서는 노광광이 흡수되고, 그 이외의 흡수체막(24)을 제거한 부분에서는 노출한 보호막(22) 및 다층 반사막(21)에서 노광광이 반사됨으로써 리소그래피용 반사형 마스크(40)로서 사용할 수 있다.
[반도체 장치의 제조방법]
이상 설명한 반사형 마스크(40)와, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스에 의해 반도체 기판 등의 피전사체상에 형성된 레지스트막에, 상기 반사형 마스크(40)의 흡수체 패턴(27)에 근거한 회로 패턴 등의 전사 패턴을 전사하고, 그 외 여러 가지 공정을 거침으로써, 반도체 기판상에 배선 등 여러 가지 패턴 등이 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 마스크 블랭크용 기판(10), 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30)에 기준 마크를 형성하고, 이 기준 마크와, 상술한 고감도 결함 검사장치로 검출된 치명 결함의 위치를 좌표 관리할 수 있다. 얻어진 치명 결함의 위치 정보(결함 데이터)에 근거하여 반사형 마스크(40)를 제작할 때에, 상술한 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 바탕으로 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴(27)이 형성되도록 묘화 데이터를 보정하여, 결함을 저감시킬 수 있다.
실시예
[실시예 1］
＜마스크 블랭크용 기판의 제작＞
(연마 및 MRF에 의한 표면 가공)
마스크 블랭크용 기판으로서 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하고, 양면 연마 장치를 이용하여, 당해 유리 기판의 표리면을 산화세륨 지립 및 콜로이달 실리카 지립에 의해 단계적으로 연마한 후, 저농도의 규불산으로 표면 처리했다. 이에 따라 얻어진 유리 기판 표면의 표면 거칠기를 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.15nm였다.
당해 유리 기판의 표리면에 있어서 148mm×148mm 영역의 표면 형상(표면 형태, 평탄도), TTV(판두께 불균일)를 파장 변조 레이저를 이용한 파장 시프트 간섭계로 측정했다. 그 결과, 유리 기판의 표리면의 평탄도는 290nm(볼록형상)였다. 유리 기판 표면의 표면 형상(평탄도)의 측정 결과는 측정점마다 있는 기준면에 대한 높이의 정보로서 컴퓨터에 보존하는 동시에, 유리 기판에 필요한 표면 평탄도의 기준값 50nm(볼록형상), 이면 평탄도의 기준값 50nm와 비교하여 그 차분(필요 제거량)을 컴퓨터로 계산했다.
이어서, 유리 기판면 내를 가공 스폿 형상 영역마다, 필요 제거량에 따른 국소 표면 가공의 가공 조건을 설정했다. 사전에 더미 기판을 이용하여 실제의 가공과 같도록 더미 기판을 일정시간 기판을 이동시키지 않고 스폿으로 가공하고, 그 형상을 상기 표리면의 표면 형상을 측정하는 장치와 같은 측정기로 측정하여, 단위시간 당에 있어서의 스폿의 가공 체적을 산출했다. 그리고, 스폿의 정보와 유리 기판의 표면 형상의 정보로부터 얻어진 필요 제거량에 따라, 유리 기판을 래스터 주사할 때의 주사 스피드를 결정했다.
설정한 가공 조건에 따라, 자기유체에 의한 기판 마무리 장치를 이용하여 자기점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing : MRF) 가공법에 의해, 유리 기판의 표리면 평탄도가 상기의 기준값 이하가 되도록 국소적 표면 가공 처리를 하여 표면 형상을 조정했다. 또한, 이때 사용한 자성 점탄성 유체는 철 성분을 포함하고 있고, 연마 슬러리는 알칼리 수용액＋연마제(약 2wt%), 연마제：산화세륨으로 했다. 그 후, 유리 기판에 대해 농도 약 10%의 염산 수용액(온도 약 25℃)이 들어간 세정조에 약 10분간 침지한 후, 순수에 의한 린스, 이소프로필 알코올(IPA)에 의한 건조를 실시했다.
얻어진 유리 기판 표면의 표면 형상(표면 형태, 평탄도)을 측정한 바, 표리면의 평탄도는 약 40~50nm였다. 또, 유리 기판 표면의 표면 거칠기를 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면(142mm×142mm)의 중앙 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경을 이용하여 측정한 바, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.37nm로 되어 있고, MRF에 의한 국소 표면 가공전의 표면 거칠기보다 거칠어진 상태로 되어 있었다.
이 유리 기판의 표면 상태를 Zygo사 제조, 백색 간섭계인 비접촉 표면형상 측정기 NewView6300으로 측정하고(측정 영역： 0.14mm×0.1mm, 픽셀수：640×480), 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 결과를 도 5에 나타낸다(미가공).
도 5에 있어서 「미가공」이란, 0.14mm×0.1mm의 영역을 픽셀수 640×480에서 관측하여 얻어진 데이터이다. 「EEM 가공」에 대해서는 후술한다.
파워 스펙트럼 해석 결과, 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 4.5×106nm4(공간 주파수 1×10-2㎛-1)였다(도 5 회색선 참조).
또, 원자간력 현미경으로 상기 유리 기판의 표면 거칠기를 측정하고(측정 영역：1㎛×1㎛), 파워 스펙트럼 해석을 실시한 결과를 도 6에 「EEM 미가공」으로서 나타낸다. 해석 결과, 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 14nm4(공간 주파수 2㎛-1)가 되었다. 보다 상세하게는, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 14nm4(공간 주파수 2㎛-1), 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에 있어서의 파워 밀도가 최대로 8. 32nm4(공간 주파수 11㎛-1)였다(도 6 점선 참조).
(EEM에 의한 표면 가공)
다음으로 이상의 파워 스펙트럼 해석을 실시한 유리 기판의 표리면에 대해, 유리 기판 표면의 표면 형상을 유지 또는 개선하는 목적과, 중간공간 주파수 영역 거칠기를 저감하는 것을 목적으로 하여, 유리 기판의 표리면에 EEM을 실시했다. 이 EEM은 이하의 가공 조건으로 실시했다.
가공액: 미세 분말 입자(농도：3 wt%) 함유 중성 수용액(pH：7)
미세 분말 입자： 콜로이달 실리카, 평균 입경； 약 80nm
회전체： 폴리우레탄 회전구
회전체 회전수： 280rpm
연마 시간： 120분
하중： 1.5kg
그 후, 유리 기판의 단면을 스크럽 세정한 후, 표리면에 대하여 저농도 불산 수용액에 의한 메가소닉 세정(주파수 3MHz, 60초), 순수에 의한 린스, 건조를 실시했다.
EEM에 의해 표면 가공한 유리 기판의 표면 상태를, 상술과 마찬가지로 Zygo사 제조, 백색 간섭계인 비접촉 표면형상 측정기 NewView6300으로 측정하고(측정 영역：0.14mm×0.1mm, 픽셀수 640×480), 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 결과를 도 5에 「EEM 가공」으로서 나타낸다.
해석 결과, 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 106nm4(공간 주파수 1×10-2㎛-1)가 되었다. 이상으로부터, EEM에 의한 표면 가공에 의해 중간공간 주파수 영역(1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하)의 거칠기를 저감할 수 있었음을 알 수 있다.
또, EEM 표면 가공에 의해 얻어진 유리 기판의 표면 상태를 원자간력 현미경으로 측정하고(측정 영역：1㎛×1㎛), 파워 스펙트럼 해석을 실시한 결과를 도 6에 「EEM 가공」으로서 나타낸다.
해석 결과, 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 25nm4(공간 주파수 3㎛-1)가 되었다(도 6 실선 참조). 보다 상세하게는, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 25nm4(공간 주파수 3㎛-1), 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 9.0nm4(공간 주파수 10㎛-1)였다. 이상, 도 6의 결과로부터, EEM에 의한 표면 가공에 의해서는 고공간 주파수에 있어서의 PSD는 큰 변화를 받지 않았음을 알 수 있다.
(CARE에 의한 표면 가공)
다음으로 이상의 EEM 표면 가공을 거친 유리 기판의 표리면에 대하여, 고공간 주파수 영역 거칠기를 저감하는 것을 목적으로 하여, 유리 기판의 표리면에 대해 촉매 기준 에칭(CARE)에 의한 표면 가공을 실시했다. 사용한 CARE 가공 장치의 모식도를 도 7에 나타낸다. 또한, 가공 조건은 이하와 같이 했다.
가공액： 순수
촉매： Pt
기판 회전수： 10.3회전/분
촉매 정반 회전수： 10회전/분
가공 시간： 50분
가공압： 250hPa
그 후, 유리 기판의 단면을 스크럽 세정한 후, 당해 기판을 왕수(王水)(온도 약 65℃)가 들어간 세정조에 약 10분 침지시키고, 그 후, 순수에 의한 린스, 건조를 실시했다. 또한, 왕수에 의한 세정은 유리 기판의 표리면에 촉매인 Pt의 잔류물이 없어질 때까지 여러 차례 실시했다.
CARE에 의해 표면 가공한 유리 기판의 표면 상태를, Zygo사 제조, 백색 간섭계인 비접촉 표면형상 측정기 NewView6300으로 측정하고(측정 영역：0.14mm×0.1mm, 픽셀수：640×480), 파워 스펙트럼 해석을 실시했다.
파워 스펙트럼 해석 결과, 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 5×105nm4(공간 주파수 1×10-2㎛-1)였다. 즉, CARE에 의한 표면 가공에서는 중간공간 주파수 영역의 거칠기는 거의 변화가 없었다.
또, 원자간력 현미경으로 유리 기판의 표면 상태를 측정하고(측정 영역：1㎛×1㎛), 파워 스펙트럼 해석을 실시한 결과를 도 8에 나타낸다( 「CARE 가공」이라고 표시된 실선). 해석 결과, 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 5.0nm4(공간 주파수 2㎛-1)였다. 보다 상세하게는, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 5.0nm4(공간 주파수 2㎛-1), 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 1.9nm4(공간 주파수 11㎛-1)였다.
이 결과와 같이, CARE에 의한 표면 가공에 의해 고공간 주파수 영역의 거칠기를 저감할 수 있었다. 또, 제곱평균평방근 거칠기 Rms는 0.08nm로 양호했다.
＜결함 검사＞
검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조「Teron600시리즈」)를 사용하여, 이상의 EEM 및 CARE에 의한 표면 가공 처리를 거쳐 제조된 마스크 블랭크용 유리 기판 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 검사 감도 조건은 구 상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건으로 했다. 또한, 구 상당 직경 SEVD는 결함의 평면시 면적을 (S), 결함의 높이를 (h)로 했을 때에 SEVD=2(3S/4πh)1/3의 식에 의해 산출할 수 있다(이하의 실시예, 비교예도 같음.). 결함의 면적(S), 결함의 높이(h)는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정할 수 있다. 이 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 합계 10,520개로, 종래의 결함 검출수 100,000개 초과와 비교하여 결함 검출수가 대폭 저감되었다. 이 정도의 결함 검출수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M7360」를 사용하여, 상술과 마찬가지로 마스크 블랭크용 유리 기판 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 검사 감도 조건은 최고의 검사 감도 조건으로 했다. 이 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 합계 15개로, 종래의 결함 검출수 100,000개와 비교하여 결함 검출수가 대폭 저감되었다.
＜다층 반사막 부착 기판의 제작＞
이상과 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 주표면에, 이온 빔 스퍼터링법에 의해 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 형성하고, 추가로 이 다층 반사막상에 보호막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제조했다.
상기 다층 반사막은, 막 두께 4.2nm의 Si막(고굴절률층)과 막 두께 2.8nm의 Mo막(저굴절률층)을 1페어로 하여, 40페어를 성막했다(막 두께의 합계 280nm). 또한, 상기 보호막은 막 두께 2.5nm의 Ru로 이루어진다. 또한, 다층 반사막은 기판 주표면의 법선에 대해, Si막의 스퍼터 입자, Mo막의 스퍼터 입자의 입사각도는 30도가 되도록 이온 빔 스퍼터링법에 의해 성막했다.
보호막의 표면 상태를, Zygo사 제조, 백색 간섭계인 비접촉 표면형상 측정기 NewView6300으로 측정하고(측정 영역：0.14mm×0.1mm, 픽셀수：640×480), 파워 스펙트럼 해석을 실시했다.
파워 스펙트럼 해석 결과, 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 1.28×107nm4(공간 주파수 1×10-2㎛-1)였다.
또, 원자간력 현미경으로 측정하고(측정 영역：1㎛×1㎛), 파워 스펙트럼 해석을 실시한 결과, 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 15.8nm4(공간 주파수 5㎛-1)였다. 보다 상세하게는, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 15.8nm4(공간 주파수 5㎛-1), 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 최대로 6.73nm4(공간 주파수 10㎛-1)였다. 또, 보호막 표면의 Rms는 0.126nm였다. 또, 이 보호막 표면의 반사율을 EUV Technology사 제조의 LPR1016에 의해 측정한 바, 65.1%로 높은 반사율이었다.
이상의 결과로부터, 마스크 블랭크용 기판 주표면의 PSD를 본 발명에서 규정하는 범위로 함으로써, 그 위에 형성되는 보호막의 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도도 마스크 블랭크용 기판 주표면의 표면 상태와 마찬가지의 낮은 값으로 저감할 수 있는 것이 확인되었다.
검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-TenCor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 이 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 합계 21,705개로, 종래의 결함 검출수 100,000개 초과와 비교하여 유사 결함이 대폭 저감되었다.
또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M7360」를 사용하여, 상술과 마찬가지로 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 검사 감도 조건은 최고의 검사 감도 조건으로 했다. 이 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 합계 24개였다.
또한, 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치를 사용하여, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수가 적고, 결함 검사가 용이했다.
또, 다층 반사막 부착 기판 표면에 EUV광(파장 13.5nm)을 조사한 바, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 결함 검사장치에서 장해가 되는 EUV광의 산란(스페클)은 관찰되지 않았다. 따라서, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치에 있어서는 다층 반사막 및 보호막으로부터의 EUV광의 산란이 억제되어 스페클에 의한 노이즈를 저감할 수 있으므로, 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 확실하게 실시할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 보호막 표면의 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에 있어서의 PSD가 1.28×107nm4와, 4×107nm4 이하로 되어 있고, 또, 공간 파장이 2㎛ 이상 1mm 이하의 파동(local slope)도 70μrad와 200μrad 이하이므로, 패턴 전사 시의 플레어에 의한 패턴 콘트라스트 저하도 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 및 다층 반사막에 대해, 전사 패턴 형성 영역(142mm×142mm)의 외측 4개소에, 상기 결함의 위치를 좌표 관리하기 위한 기준 마크를 집속 이온 빔에 의해 형성했다.
＜EUV 노광용 반사형 마스크 블랭크의 제작＞
상술한 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막을 형성하고 있지 않은 이면에, DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 이면 도전막을 형성했다. 당해 이면 도전막은 Cr 타겟을 다층 반사막 부착 기판의 이면에 대향시키고, Ar＋N2 가스(Ar：N2=90%:10%) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 형성했다. 러더퍼드 후방산란 분석법에 의해 이면 도전막의 원소 조성을 측정한 바, Cr：90 원자%, N：10 원자%였다. 또, 이면 도전막의 막 두께는 20nm였다.
또한, 상술한 다층 반사막 부착 기판의 보호막의 표면에 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 TaBN막으로 이루어지는 흡수체막을 성막하여, 반사형 마스크 블랭크를 제작했다. 당해 흡수체막은 TaB 타겟(Ta：B=80：20)에 다층 반사막 부착 기판의 흡수체막을 대향시키고, Xe＋N2 가스(Xe：N2=90%:10%) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 형성했다.
러더퍼드 후방산란 분석법에 의해 흡수체막의 원소 조성을 측정한 바, Ta：80 원자%, B：10 원자%, N：10 원자%였다. 또, 흡수체막의 막 두께는 65nm였다. 또한, 흡수체막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한 바, 아몰퍼스 구조였다.
＜반사형 마스크의 제작＞
상술한 흡수체막의 표면에 스핀 코트법에 의해 레지스트를 도포하고, 가열 및 냉각 공정을 거쳐 막 두께 150nm의 레지스트막을 성막했다. 이어서, 원하는 패턴의 묘화 및 현상 공정을 거쳐 레지스트 패턴을 형성했다.
당해 레지스트 패턴을 마스크로 하여, Cl2＋He 가스의 드라이 에칭에 의해 흡수체막인 TaBN막의 패터닝을 실시하여 보호막상에 흡수체 패턴을 형성했다. 그 후, 레지스트막을 제거하고, 상기와 마찬가지의 약액 세정을 실시하여 반사형 마스크를 제작했다.
또한, 상술의 묘화 공정에 있어서는, 상기 전사 패턴 형성 영역의 외측 4개소에 형성된 기준 마크를 바탕으로 작성된 결함 데이터에 근거하여, 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 바탕으로 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴이 배치되도록 묘화 데이터를 보정하여 반사형 마스크를 제작했다. 얻어진 반사형 마스크에 대해, 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 바, 결함은 확인되지 않았다.
이상의 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판의 제조의 각 과정에서 실시한 파워 스펙트럼 해석 결과를 정리하면, 이하의 표 1과 같다.
[표 1]
※1： 공간 주파수：1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하
※2： 공간 주파수：1㎛-1 이상 100㎛-1 이하
좌/우： 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 PSD/10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 PSD
※3： ML：다층 반사막
상술과 같이, 반사형 마스크에 있어서, 고감도 결함 검사장치에서의 결함은 확인되지 않았으므로, 이 반사형 마스크를 사용하여 노광 파장을 사용한 리소그래피 프로세스를 이용한 경우, 반사형 마스크 기인의 전사 패턴 결함이 발생하지 않고 반도체 장치를 제작할 수 있다.
(비교예 1)
상술한 실시예 1에 있어서, MRF에 의한 표면 가공 후, EEM 및 CARE의 표면 가공은 실시하지 않고, 양면 터치 연마를 실시한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판을 제작했다.
이상의 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판 제조의 각 과정에서 실시한 파워 스펙트럼 해석 결과, 그리고 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사 결과를 정리하면, 이하의 표 2와 같다. 또한, MRF·양면 터치 연마 후의 마스크 블랭크용 기판의 파워 스펙트럼 밀도의 측정 결과를 도 8(미가공)에 나타낸다.
[표 2]
※1： 공간 주파수：1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하
※2： 공간 주파수：1㎛-1 이상 100㎛-1 이하
좌/우： 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 PSD/10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 PSD
※3： ML：다층 반사막
상기 표 2와 같이, 마스크 블랭크용 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 결함 검사 도중에 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 100,000개 초과가 되어, 132mm×132mm의 영역의 결함 검사를 실시할 수 없었다. 통상의 반사형 마스크의 제조 공정에 있어서는, 이 시점에서 불합격이 되어 연마 공정으로 되돌려지는 등으로 제조 코스트가 늘어나게 된다. 또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 46개가 되었다.
또, 다층 반사막 부착 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 22,803개로 실시예 1에 비해 증가했다. 또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 58개가 되었다.
또한, 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치를 사용하여, 본 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 100,000개 초과가 되어, 132mm×132mm의 영역의 결함 검사를 실시할 수 없었다.
또, 다층 반사막 부착 기판 표면에 EUV광(파장 13.5nm)을 조사한 바, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 결함 검사장치에서 장해가 되는 EUV광의 산란(스페클)이 강하게 관찰되었다. 따라서, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치에 있어서는, 다층 반사막 및 보호막으로부터의 EUV광의 산란에 의한 스페클을 무시할 수 없어, 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 실시할 수 없다.
(실시예 2)
상술의 실시예 1에 있어서, 자기점탄성 유체 연마의 가공과 세정 공정 후, EEM에 의한 표면 가공을 실시하기 전에 알칼리성 콜로이달 실리카의 연마지립(평균 입경：약 80nm)을 포함하는 연마액을 사용하여 양면 터치 연마를 실시한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판을 제작했다.
이상의 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판 제조의 각 과정에서 실시한 파워 스펙트럼 해석 결과, 그리고 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사 결과를 정리하면, 이하의 표 3과 같다
[표 3]
※1： 공간 주파수：1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하
※2： 공간 주파수：1㎛-1 이상 100㎛-1 이하
좌/우：1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 PSD/10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 PSD
※3： ML：다층 반사막
또한, 상기 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면의 반사율을 EUV Tecnology 사 제조의 LPR1016에 의해 측정한 바, 65.2%로 높은 반사율이었다.
상기 표 3와 같이, 마스크 블랭크용 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 6,428개가 되어, 실시예 1에 비해 결함 검출 개수는 대폭 감소했다. 또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 13개가 되어, 실시예 1의 결함 검출 개수에 비해 약간 감소했다.
또, 다층 반사막 부착 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 11,754개가 되어, 실시예 1에 비해 결함 검출 개수는 대폭 감소했다. 또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 20개가 되어, 실시예 1에 비해 약간 감소했다.
또한, 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치를 사용하여, 본 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수가 적고, 결함 검사가 용이했다.
또, 다층 반사막 부착 기판 표면에 EUV광(파장 13.5nm)을 조사한 바, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 결함 검사장치에서 장해가 되는 EUV광의 산란(스페클)은 관찰되지 않았다. 따라서, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치에서는, 보호막 표면으로부터의 EUV광의 산란이 억제되므로, 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 확실하게 실시할 수 있다.
(실시예 3)
상술의 실시예 1에 있어서, CARE의 촉매를 SUS로 변경하고, 왕수에 의한 세정을 황산 세정(온도 약 65℃)으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판을 제작했다.
이상의 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판 제조의 각 과정에서 실시한 파워 스펙트럼 해석 결과, 그리고 고감도 결함 검사장치를 사용한 결함 검사 결과를 정리하면, 이하의 표 4와 같다.
[표 4]
※1： 공간 주파수：1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하
※2： 공간 주파수：1㎛-1 이상 100㎛-1 이하
좌/우： 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 PSD/10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 PSD
※3： ML：다층 반사막
또한, 이 보호막 표면의 반사율을 EUV Tecnology사 제조의 LPR1016에 의해 측정한 바, 65.0%로 높은 반사율이었다.
상기 표 4와 같이, 마스크 블랭크용 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 20,755개가 되어, 실시예 1에 비해 결함 검출 개수는 증가했지만, 100,000개를 초과하는 일이 없고, 132mm×132mm의 영역의 결함 검사를 실시할 수 있었다. 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 18개가 되어, 실시예 1의 결함 검출 개수에 비해 약간 증가했다.
또, 다층 반사막 부착 기판에 대해 검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함 검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 사용하여 결함 검사를 실시한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출수는 22,010개가 되어, 실시예 1에 비해 결함 검출 개수는 증가했지만, 100,000개를 넘는 일이 없고, 132mm×132mm의 영역의 결함 검사를 실시할 수 있었다. 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함 검사장치(레이저 테크사 제조의 MAGICS M7360)를 사용한 결함 검사 결과, 결함 검출수는 27개가 되어, 이쪽도 실시예 1에 비해 약간 증가했다.
또한, 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치를 사용하여, 본 실시예 3의 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사한 결과, 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수가 적고, 결함 검사가 용이했다.
또, 다층 반사막 부착 기판 표면에 EUV광(파장 13.5nm)을 조사한 바, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 결함 검사장치에서 장해가 되는 EUV광의 산란(스페클)은 관찰되지 않았다. 따라서, SEVD로 15nm 사이즈의 결함을 검출할 수 있는 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함 검사장치에서는 보호막 표면으로부터의 EUV광의 산란이 억제되므로, 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사를 확실하게 실시할 수 있다.
10: 마스크 블랭크용 기판 20: 다층 반사막 부착 기판
21: 다층 반사막 22: 보호막
23: 이면 도전막 24: 흡수체막
27: 흡수체 패턴 30: 반사형 마스크 블랭크
40: 반사형 마스크 100: CARE(촉매 기준 에칭) 가공 장치
124: 처리조 126: 촉매 정반
128: 유리 기판(피가공물) 130: 기판 홀더
132: 회전축 140: 기재
142: 백금(촉매) 170: 히터
172: 열교환기 174: 처리액 공급 노즐
176: 유체 유로
21: 다층 반사막 22: 보호막
23: 이면 도전막 24: 흡수체막
27: 흡수체 패턴 30: 반사형 마스크 블랭크
40: 반사형 마스크 100: CARE(촉매 기준 에칭) 가공 장치
124: 처리조 126: 촉매 정반
128: 유리 기판(피가공물) 130: 기판 홀더
132: 회전축 140: 기재
142: 백금(촉매) 170: 히터
172: 열교환기 174: 처리액 공급 노즐
176: 유체 유로
Claims (23)
- 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
상기 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하이고, 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하인 마스크 블랭크용 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.13nm 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 1nm4 이상 10nm4 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판이 EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판. - 다층 반사막 부착 기판으로서,
제 1 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 상기 주표면상에, 서로 굴절률이 다른 재료를 포함하는 층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 5 항에 있어서,
상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 서로 굴절률이 다른 재료를 포함하는 층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 다층 반사막이 형성되어 있는 측의 상기 다층 반사막 부착 기판 표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×107nm4 이하이고, 상기 다층 반사막 부착 기판 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 100㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 20nm4 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 7 항에 있어서,
상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.13nm 미만인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 7 항에 있어서,
상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 반사형 마스크 블랭크로서,
제 5 항 ~ 제 9 항 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 또는 보호막상에 전사 패턴이 되는 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 반사형 마스크로서,
제 10 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝되어 이루어지는 흡수체 패턴을, 상기 다층 반사막 또는 보호막상에 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을, 소정의 표면 형태를 얻을 수 있도록 표면 가공하는 표면 가공 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 표면 가공 공정은, 상기 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하가 되고, 또한 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 공정인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 표면 가공 공정은, 상기 주표면에 있어서의 0.14mm×0.1mm의 영역을 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1×10-2㎛-1 이상 1㎛-1 이하에서의 파워 스펙트럼 밀도가 4×106nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정과, 상기 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상에서의 파워 스펙트럼 밀도가 10nm4 이하가 되도록 표면 가공하는 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정 후에 상기 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 표면 가공 공정은 EEM(Elastic Emission Machining) 및/또는 촉매 기준 에칭：CARE(CAtalyst-Referred Etching)로 실시되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 중간공간 주파수 영역 거칠기 저감공정은 EEM으로 상기 주표면을 표면 가공함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 고공간 주파수 영역 거칠기 저감공정은 촉매 기준 에칭으로 상기 주표면을 표면 가공함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 기판이 EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법. - 다층 반사막 부착 기판의 제조방법으로서,
제 1 항 ~ 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판 또는 제 12 항 ~ 제 18 항 중 어느 한 항에 기재한 제조방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 기판의 상기 주표면상에, 서로 굴절률이 다른 재료를 포함하는 층을 교대로 적층한 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 다층 반사막 형성 공정은 이온 빔 스퍼터링법에 의해 상기 서로 굴절률이 다른 재료를 포함하는 층을 교대로 성막함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 다층 반사막 형성 공정에서는, 서로 굴절률이 다른 재료의 타겟을 이용한 이온 빔 스퍼터링에 의해 상기 서로 굴절률이 다른 재료의 스퍼터 입자를 상기 주표면의 법선에 대해 0도 이상 30도 이하의 입사각도로 교대로 입사시켜 상기 다층 반사막을 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 다층 반사막상에 보호막을 형성하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법. - 반도체 장치의 제조방법으로서,
제 11 항에 기재한 반사형 마스크를 이용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 실시해 피전사체상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
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