KR102067290B1 - Manufacturing method of mask blank, manufacturing method of transfer mask, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

평탄도가 악화되는 것을 억제한 마스크 블랭크의 제조 방법 및 전사용 마스크의 제조 방법을 제공한다. 주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정과, 준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 광 가열 처리 후의 상기 글래스 기판의 주표면 상에 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법이다.The manufacturing method of the mask blank which suppressed the deterioration of flatness, and the manufacturing method of a transfer mask are provided. A step of preparing a glass substrate subjected to mirror polishing on a main surface, a step of performing a light heating treatment of irradiating light including a wavelength of an infrared region to the prepared glass substrate, and the glass substrate after the light heating treatment. It is a manufacturing method of the mask blank characterized by including the process of forming the thin film which consists of a material which contains tantalum on a main surface and does not contain hydrogen substantially.

Description

마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF MASK BLANK, MANUFACTURING METHOD OF TRANSFER MASK, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}MANUFACTURING METHOD OF MASK BLANK, MANUFACTURING METHOD OF TRANSFER MASK, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 저응력의 박막을 구비한 마스크 블랭크의 제조 방법 및 전사용 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 박막의 응력의 경시 변화를 저감시킨 마스크 블랭크의 제조 방법 및 전사용 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 이 전사용 마스크를 이용한 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.This invention relates to the manufacturing method of the mask blank provided with the low stress thin film, and the manufacturing method of the transfer mask. In particular, it is related with the manufacturing method of the mask blank which reduced the time-dependent change of the stress of a thin film, and the manufacturing method of the transfer mask. Moreover, it is related with the manufacturing method of the semiconductor device using this transfer mask.

일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 수매의 전사용 마스크라 부르는 기판이 사용된다. 이 전사용 마스크는, 일반적으로 투광성의 글래스 기판 상에, 금속 박막 등으로 이루어지는 미세 패턴을 형성한 것이며, 이 전사용 마스크의 제조에서도 포토리소그래피법이 이용되고 있다.Generally, in the manufacturing process of a semiconductor device, fine pattern formation is performed using the photolithographic method. In addition, the board | substrate called a transfer mask of several purchases is used for formation of this fine pattern. This transfer mask generally forms a fine pattern made of a metal thin film or the like on a light-transmissive glass substrate, and the photolithography method is also used in the production of the transfer mask.

포토리소그래피법에 의한 전사용 마스크의 제조에는, 글래스 기판 등의 투광성 기판 상에 전사 패턴(마스크 패턴)을 형성하기 위한 박막(예를 들면 차광막 등)을 갖는 마스크 블랭크가 이용된다. 이 마스크 블랭크를 이용한 전사용 마스크의 제조는, 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대하여, 원하는 패턴 묘화를 실시하는 노광 공정과, 원하는 패턴 묘화에 따라서 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과, 레지스트 패턴에 따라서 상기 박막을 에칭하는 에칭 공정과, 잔존한 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 갖고 행해지고 있다. 상기 현상 공정에서는, 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대하여 원하는 패턴 묘화(노광)를 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용한 레지스트막의 부위를 용해하고, 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 상기 에칭 공정에서는, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않아 박막이 노출된 부위를 용해하고, 이에 의해 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 상에 형성한다. 이와 같이 하여, 전사용 마스크가 완성된다.In the manufacture of the transfer mask by the photolithography method, a mask blank having a thin film (for example, a light shielding film) for forming a transfer pattern (mask pattern) on a light transmissive substrate such as a glass substrate is used. The manufacture of the transfer mask using the mask blank includes an exposure step of performing a desired pattern drawing on a resist film formed on the mask blank, and a developing step of developing the resist film by forming the resist pattern in accordance with a desired pattern drawing; And an etching step of etching the thin film in accordance with the resist pattern, and a step of peeling and removing the remaining resist pattern. In the above development step, after the desired pattern drawing (exposure) is performed on the resist film formed on the mask blank, a developer is supplied to dissolve a portion of the resist film available in the developer to form a resist pattern. In the above etching step, the resist pattern is used as a mask, and a portion where the resist pattern is not formed by dry etching or wet etching is dissolved, thereby forming a desired mask pattern on the light-transmissive substrate. do. In this way, the transfer mask is completed.

반도체 장치의 패턴을 미세화할 때에는, 전사용 마스크에 형성되는 마스크 패턴의 미세화 외에, 포토리소그래피에서 사용되는 노광 광원 파장의 단파장화가 필요로 된다. 반도체 장치 제조 시의 노광 광원으로서는, 최근에는 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚)로부터, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 단파장화가 진행되고 있다.In miniaturizing the pattern of the semiconductor device, in addition to miniaturization of the mask pattern formed on the transfer mask, shortening of the wavelength of the exposure light source used in photolithography is required. As an exposure light source at the time of semiconductor device manufacture, shortening of the wavelength from a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) to an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is progressing in recent years.

전사용 마스크로서는, 투광성 기판 상에 크롬계 재료로 이루어지는 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크가 이전부터 알려져 있다.As a transfer mask, the binary mask which has the light shielding film pattern which consists of chromium system materials on a translucent board | substrate is known from the past.

최근에는, 몰리브덴 실리사이드 화합물을 포함하는 재료(MoSi계 재료)를 차광막으로서 이용한 ArF 엑시머 레이저용의 바이너리 마스크 등도 출현하고 있다(특허문헌 1). 또한, 탄탈 화합물을 포함하는 재료(탄탈계 재료)를 차광막으로서 이용한 ArF 엑시머 레이저용의 바이너리 마스크 등도 출현하고 있다(특허문헌 2). 특허문헌 3에서는, 탄탈, 니오븀, 바나듐 또는 탄탈, 니오븀, 바나듐 중 적어도 2개를 포함하는 금속을 이용한 차광막으로 이루어지는 포토마스크에 대하여, 산세정 및 수소 플라즈마에 의한 세정을 행한 경우, 차광막이 수소 취성화되어, 차광막이 변형되는 경우가 있는 것에 대하여 개시되어 있다. 또한 그 해결 수단으로서, 차광막에 패턴을 형성한 후, 차광막의 상면 및 측면을 기밀하게 덮는 수소 저지막을 형성하는 것이 개시되어 있다.In recent years, a binary mask for an ArF excimer laser using a material (MoSi-based material) containing a molybdenum silicide compound as a light shielding film has also appeared (Patent Document 1). Moreover, the binary mask etc. for ArF excimer laser which used the material (tantalum-type material) containing a tantalum compound as a light shielding film are also emerging (patent document 2). In patent document 3, when a light mask which washes with acid wash and hydrogen plasma is performed with respect to the photomask which consists of a tantalum, niobium, vanadium, or a metal containing at least two of tantalum, niobium, and vanadium, the light shielding film is hydrogen-embedded. It is disclosed that the light shielding film may be deformed and deformed. Moreover, as a solution means, after forming a pattern in a light shielding film, forming a hydrogen-blocking film which air-tightly covers the upper surface and the side surface of a light shielding film is disclosed.

한편, 특허문헌 4에서는, 합성 석영 글래스로 이루어지는 진공 자외광용 마스크 기판의 제조 방법에 대하여 개시되어 있다. 여기서는, 합성 석영 글래스의 진공 자외선 영역의 광의 투과율을 향상시키기 위해서는, 합성 석영 글래스 중의 OH기를 저감시킬 필요성이 개시되어 있다. 그 해결 수단의 하나로서, 합성 석영 글래스 중의 Si-H 함유량 및 H2 함유량을 소정값 이하로 저감시키는 것이 개시되어 있다.On the other hand, in patent document 4, the manufacturing method of the mask board | substrate for vacuum ultraviolet rays which consists of synthetic quartz glass is disclosed. Here, the necessity of reducing the OH group in the synthetic quartz glass is disclosed in order to improve the transmittance of light in the vacuum ultraviolet region of the synthetic quartz glass. As one of the solutions, it is disclosed to reduce the Si-H content and the H 2 content in the synthetic quartz glass to a predetermined value or less.

또한, 특허문헌 5에는, 광 가열 장치로서, 복수의 백열 램프로부터 방사되는 광을 피처리물에 조사하여 피처리물을 가열하는 광 가열 장치가 개시되어 있다.In addition, Patent Literature 5 discloses an optical heating device that heats an object by irradiating the object with light emitted from a plurality of incandescent lamps as an optical heating device.

일본 특허 출원 공개 제2006-78807호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2006-78807 일본 특허 출원 공개 제2009-230112호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2009-230112 일본 특허 출원 공개 제2010-192503호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. 2010-192503 일본 특허 출원 공개 제2004-26586호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. 2004-26586 일본 특허 출원 공개 제2001-210604호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-210604

최근, 전사용 마스크에 대한 패턴 위치 정밀도의 요구 레벨이 특히 엄격해지고 있다. 높은 패턴 위치 정밀도를 실현하기 위한 하나의 요소로서, 전사용 마스크를 제작하기 위한 원판으로 되는 마스크 블랭크의 평탄도를 향상시키는 것이 있다. 마스크 블랭크의 평탄도를 향상시키기 위해서는, 우선, 글래스 기판의 박막을 형성하는 측의 주표면의 평탄도를 향상시키는 것이 필요하다. 마스크 블랭크를 제조하기 위한 글래스 기판은, 특허문헌 4에 기재된 바와 같은 글래스 잉곳을 제조하고, 글래스 기판의 형상으로 잘라내는 것으로부터 시작된다. 잘라낸 직후의 글래스 기판은, 주표면의 평탄도가 나쁘고, 표면 상태도 조면이다. 이 때문에, 글래스 기판에 대하여, 복수 단계의 연삭 공정 및 연마 공정이 행해져, 높은 평탄도이며 양호한 표면 거칠기(경면)로 마무리된다. 또한, 연마 지립을 이용한 연마 공정 후에는, 불산 용액 및/또는 규불산 용액을 포함하는 세정액에 의한 세정이 행해진다. 또한, 박막을 형성하는 공정 전에 알칼리 용액을 포함하는 세정액에 의한 세정이 행해지는 경우도 있다.In recent years, the required level of pattern position precision for the transfer mask has become particularly strict. One element for achieving high pattern position accuracy is to improve the flatness of the mask blank serving as the original plate for producing the transfer mask. In order to improve the flatness of the mask blank, first, it is necessary to improve the flatness of the main surface of the side on which the thin film of the glass substrate is formed. The glass substrate for manufacturing a mask blank starts with manufacturing the glass ingot as described in patent document 4, and cutting out to the shape of a glass substrate. In the glass substrate immediately after cutting out, the flatness of the main surface is bad, and the surface state is also rough. For this reason, a several stage grinding process and a grinding | polishing process are performed with respect to a glass substrate, and it finishes with high flatness and favorable surface roughness (mirror surface). In addition, after the grinding | polishing process using abrasive abrasive grains, washing | cleaning with the washing | cleaning liquid containing a hydrofluoric acid solution and / or a silicic acid solution is performed. Moreover, the washing | cleaning by the washing | cleaning liquid containing an alkaline solution may be performed before the process of forming a thin film.

그러나, 높은 평탄도의 마스크 블랭크를 제조하기 위해서는, 그것만으로는 불충분하다. 글래스 기판의 주표면에 형성하는 패턴을 형성하기 위한 박막의 막 응력이 높으면, 글래스 기판을 변형시키게 되어, 평탄도가 악화되게 된다. 이 때문에, 패턴을 형성하기 위한 박막의 막 응력을 저감하기 위해서, 성막 시 혹은 성막 후에 여러가지 대책이 행해져 왔다. 지금까지, 이와 같은 대책이 취해져 높은 평탄도로 되도록 조정된 마스크 블랭크는, 제조 후에 다소 긴 기간(예를 들면 반년 정도) 보관해도, 케이스에 밀폐 수납되어 있으면, 평탄도가 크게 변화되는 일은 없다고 생각되었다. 그러나, 패턴 형성용의 박막에 탄탈을 함유하는 재료가 이용된 마스크 블랭크의 경우, 케이스에 밀폐 수납되어 있어도, 제조로부터 시간이 경과함에 따라서, 주표면의 평탄도가 악화되는 것이 확인되었다. 구체적으로는, 시간의 경과와 함께, 박막을 형성하고 있는 측의 주표면의 평탄도가, 볼록 형상의 경향이 강해지는 방향으로 악화되었다.However, in order to manufacture a mask blank of high flatness, it alone is insufficient. If the film stress of the thin film for forming the pattern formed on the main surface of the glass substrate is high, the glass substrate is deformed, resulting in deterioration of flatness. For this reason, in order to reduce the film stress of the thin film for forming a pattern, various measures have been taken at the time of film-forming or after film-forming. Until now, even if the mask blank adjusted to such a high degree of countermeasure is taken and stored for a long time (for example, about half a year) after manufacture, it was thought that even if it is enclosed and stored in a case, flatness will not change significantly. . However, in the case of the mask blank in which the material containing tantalum was used for the thin film for pattern formation, even if it is airtightly stored in the case, as time passes from manufacture, it was confirmed that the flatness of the main surface deteriorates. Specifically, with the passage of time, the flatness of the main surface of the side on which the thin film was formed deteriorated in the direction in which the convex tendency became stronger.

이것은, 글래스 기판이 원인이 아닌 경우, 박막의 막 응력이 점차적으로 압축 응력의 경향이 강해져 있는 것을 의미한다. 크롬계 재료 및/또는 몰리브덴 실리사이드 화합물을 포함하는 재료를 이용한 박막을 갖는 마스크 블랭크의 경우에는, 이와 같은 현저한 현상은 발생하고 있지 않다. 이것으로부터, 패턴 형성용의 박막에 탄탈을 함유하는 재료를 이용한 마스크 블랭크에서 발생하고 있는 이 현상은, 글래스 기판 자체가 변형되어 있는 것이 아니라, 박막의 압축 응력이 시간의 경과와 함께 커져 가는 것으로 추정된다. 한편, 이와 같은 높은 압축 응력을 갖는 박막의 마스크 블랭크를 이용하여 전사용 마스크를 제작한 경우, 패턴의 형성에 의해 막 응력으로부터 개방된 박막의 영역에서 패턴의 큰 위치 어긋남이 발생한다고 하는 문제도 있다. 또한, 마스크 블랭크를 제조하고 나서 단기간에 전사용 마스크를 제작한 경우에서도, 제작 후에 시간의 경과와 함께 패턴의 위치 어긋남이 발생한다고 하는 문제도 있다.This means that, when the glass substrate is not the cause, the tendency of the compressive stress gradually increases in the film stress of the thin film. In the case of a mask blank having a thin film using a material containing a chromium-based material and / or a molybdenum silicide compound, such a remarkable phenomenon does not occur. From this, this phenomenon occurring in the mask blank using the material containing tantalum in the thin film for pattern formation is estimated that the glass substrate itself is not deformed, but the compressive stress of the thin film increases with time. do. On the other hand, when a transfer mask is manufactured using such a mask blank of a thin film having a high compressive stress, there is a problem that a large positional displacement of the pattern occurs in the region of the thin film opened from the film stress by the formation of the pattern. . In addition, even in the case where a transfer mask is produced in a short period of time after the mask blank is manufactured, there is a problem that the positional shift of the pattern occurs with the passage of time after the production.

본 발명은, 이와 같은 상황 하에 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 패턴 형성용의 박막에 탄탈을 함유하는 재료를 이용한 마스크 블랭크에 있어서, 박막의 막 응력이 시간의 경과와 함께 압축 응력의 경향이 강해진다고 하는 문제를 해소하여, 평탄도가 악화되는 것을 억제한 마스크 블랭크의 제조 방법 및 전사용 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 이 전사용 마스크를 이용한 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. This invention is made | formed under such a situation, The objective is the mask blank which used the material containing tantalum in the thin film for pattern formation WHEREIN: The film stress of a thin film has a tendency of a compressive stress with passage of time. The problem of becoming strong is solved, and the manufacturing method of the mask blank which suppressed the deterioration of flatness, and the manufacturing method of the transfer mask are provided. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this transfer mask.

상기의 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은, 주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정과, 준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 광 가열 처리 후의 상기 글래스 기판의 주표면 상에 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해, 박막의 막 응력이 시간의 경과와 함께 압축 응력의 경향이 강해진다고 하는 과제를 해소하여, 평탄도가 악화되는 것을 억제한 마스크 블랭크의 제조 방법을 제공할 수 있다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to achieve the said subject, the manufacturing method of the mask blank of this invention irradiates the light including the wavelength of an infrared region with respect to the process of preparing the glass substrate which mirror-polished with respect to the main surface, and the prepared said glass substrate. And a step of forming a thin film made of a material containing tantalum and substantially free of hydrogen on the main surface of the glass substrate after the light heating treatment. have. According to the method for producing a mask blank of the present invention, the problem that the film stress of a thin film becomes stronger as time goes by and the compressive stress tends to be solved, thereby providing a method for producing a mask blank in which flatness is suppressed. Can be.

또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은, 주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정과, 준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과, 광 가열 처리 후의 글래스 기판을 성막실 내에 설치하고, 탄탈을 함유하는 타겟을 이용하고, 수소를 함유하지 않는 스퍼터링 가스를 성막실 내에 도입하고, 상기 글래스 기판의 주표면 상에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 소정의 스퍼터링 가스를 이용함으로써, 박막의 막 응력이 시간의 경과와 함께 압축 응력의 경향이 강해진다고 하는 과제를 해소하여, 평탄도가 악화되는 것을 억제한 마스크 블랭크의 제조 방법을 제공할 수 있다.Moreover, the manufacturing method of the mask blank of this invention performs the process of preparing the glass substrate which mirror-polished with respect to the main surface, and the light heating process which irradiates the light including the wavelength of an infrared region with respect to the prepared said glass substrate. The glass substrate after a process and a photo-heating process are installed in a film-forming chamber, the target containing tantalum is used, the sputtering gas which does not contain hydrogen is introduce | transduced into a film-forming chamber, and sputtering method is carried out on the main surface of the said glass substrate. It is characterized by including the process of forming a thin film. In the method for producing a mask blank of the present invention, by using a predetermined sputtering gas, the problem that the film stress of the thin film becomes stronger with the passage of time becomes stronger, and the flatness is suppressed from deteriorating. It is possible to provide a method for producing a mask blank.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 광 가열 처리에서 글래스 기판에 조사하는 광은, 1.3㎛ 이상의 파장을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판은, 1.3㎛ 이상의 파장대에서 투과율이 저하되는 대역을 갖는다. 글래스 기판 내에 흡수된 광은 열로 변환되기 때문에, 글래스 기판을 충분히 가열할 수 있어, 수소를 글래스 기판 밖으로 충분히 배제할 수 있다.In the manufacturing method of each said mask blank, it is preferable that the light irradiated to a glass substrate in the said optical heat processing contains the wavelength of 1.3 micrometers or more. A glass substrate made of synthetic quartz has a band in which transmittance decreases in a wavelength range of 1.3 µm or more. Since the light absorbed in the glass substrate is converted into heat, the glass substrate can be sufficiently heated, and hydrogen can be sufficiently removed out of the glass substrate.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 광 가열 처리에서 상기 글래스 기판에 조사하는 광은, 1.38㎛, 2.22㎛ 및 2.72㎛ 중 적어도 어느 하나의 파장을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. OH기 및/또는 물을 함유하는 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판은, 상기의 각 파장에서, 투과율이 저하되는 흡수대를 갖는다. 이 때문에, 상기의 각 파장 중 적어도 어느 하나의 파장을 포함한 광을 글래스 기판에 조사함으로써, 글래스 기판 내에 흡수된 광은 열로 고효율로 변환된다. 이에 의해, 글래스 기판을 충분히 가열할 수 있어, 수소를 글래스 기판 밖으로 충분히 배제할 수 있다.In the above-mentioned mask blank manufacturing method, it is preferable that the light irradiated to the glass substrate in the light heating treatment includes at least one of wavelengths of 1.38 µm, 2.22 µm, and 2.72 µm. . The glass substrate which consists of synthetic quartz containing an OH group and / or water has the absorption band in which a transmittance | permeability falls at each said wavelength. For this reason, the light absorbed in the glass substrate is converted into heat with high efficiency by irradiating the glass substrate with light including at least one of the wavelengths described above. Thereby, a glass substrate can be heated enough and hydrogen can be fully excluded outside a glass substrate.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 광 가열 처리는, 할로겐 히터로부터 발하는 광을 상기 글래스 기판에 조사하는 처리인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 할로겐 히터로부터 발해지는 광의 파장 스펙트럼은, 적외 영역의 광의 강도가, 다른 파장 영역의 광의 강도와 비교하여 특히 높다. 이 때문에, 효율적으로 글래스 기판을 가열할 수 있어, 수소를 글래스 기판 밖으로 충분히 배제할 수 있다.In the manufacturing method of each said mask blank, it is preferable that the said light-heating process is a process which irradiates the said glass substrate with the light emitted from a halogen heater. The wavelength spectrum of light emitted from the halogen heater is particularly high in intensity of light in the infrared region compared with the intensity of light in other wavelength regions. For this reason, a glass substrate can be heated efficiently and hydrogen can fully be taken out of a glass substrate.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 박막은, 상기 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막이, 가열 처리 후의 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되어 있는 구성의 경우, 글래스 기판 중에 존재하는 수소 등이 직접 박막에 인입되는 형태로 되게 된다. 이와 같은 구성의 경우, 가열 처리에 의해 글래스 기판으로부터 OH기, 수소, 물 등을 배제한 것에 의한 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있다.It is preferable that the said thin film is formed in contact with the main surface of the said glass substrate in the said manufacturing method of each mask blank. In the case where the thin film made of a material containing tantalum is formed in contact with the main surface of the glass substrate after the heat treatment, hydrogen or the like present in the glass substrate is directly introduced into the thin film. In the case of such a structure, the effect by having excluded OH group, hydrogen, water, etc. from a glass substrate by heat processing can be acquired more remarkably.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 탄탈에 질소를 함유시킴으로써, 탄탈의 산화를 억제할 수 있다.In the above-mentioned manufacturing method of each mask blank, it is preferable that the said thin film consists of a material which contains tantalum and nitrogen and does not contain hydrogen substantially. By containing nitrogen in tantalum, the oxidation of tantalum can be suppressed.

상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 박막은, 상기 글래스 기판측으로부터 하층과 상층이 적층되는 구조를 갖고, 상기 하층은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지고, 상기 상층은, 탄탈과 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 상층에 박막의 노광광에 대한 표면 반사율을 제어하는 기능을 갖는 막(반사 방지막)으로서 기능시킬 수 있다.In the manufacturing method of each said mask blank, the said thin film has the structure which a lower layer and an upper layer are laminated | stacked from the said glass substrate side, The said lower layer contains a material which contains tantalum and nitrogen, and does not contain hydrogen substantially. It is preferable that the upper layer is made of a material containing tantalum and oxygen. By setting it as such a structure, it can function as a film (antireflection film) which has a function which controls the surface reflectance with respect to the exposure light of a thin film in an upper layer.

본 발명의 전사용 마스크의 제조 방법은, 상기의 각 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 마스크 블랭크의 평탄도는, 요구되는 높은 수준으로 유지되어 있기 때문에, 이와 같은 특성을 갖는 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 전사용 마스크도, 요구되는 높은 평탄도를 가질 수 있다.The manufacturing method of the transfer mask of this invention forms a transfer pattern in the said thin film of the said mask blank using the mask blank manufactured by said manufacturing method of each said mask blank. Since the flatness of the mask blank of the present invention is maintained at the required high level, the transfer mask produced by using the mask blank having such characteristics can also have the required high flatness.

본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기의 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크를 이용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 상기 전사 패턴을 노광 전사하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 전사용 마스크를 이용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사함으로써, 고정밀도의 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.The manufacturing method of the semiconductor device of this invention is characterized by exposing and transferring the said transfer pattern to the resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask manufactured by said manufacturing method of a transfer mask. By exposing and transferring a transfer pattern to the resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask of this invention, the semiconductor device which has a high precision pattern can be manufactured.

본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 패턴 형성용의 박막에 탄탈을 함유하는 재료가 이용된 마스크 블랭크에서도, 박막의 막 응력이 시간의 경과와 함께 압축 응력의 경향이 강해지는 일이 없다. 이에 의해, 마스크 블랭크를 제조한 후, 시간의 경과와 함께 평탄도가 악화되어 가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크는, 패턴 형성용의 박막의 막 응력이 시간의 경과와 함께 증대되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 박막의 막 응력은 제조 시의 레벨을 유지할 수 있다. 이에 의해, 막 응력이 높은 박막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제작한 경우에 발생하는 패턴의 큰 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제작한 경우에는, 제작 후에 시간의 경과와 함께 패턴의 위치 어긋남이 발생하는 것도 억제할 수 있다. 또한, 박막의 막 응력에 의한 주표면의 평탄도의 악화가 억제되고, 또한 박막에 형성된 패턴의 위치 어긋남도 억제된 전사용 마스크를 이용하여 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사할 수 있다. 이것으로부터, 반도체 기판 상에 미세하며 또한 고정밀도의 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.According to the method for producing a mask blank of the present invention, even in a mask blank in which a material containing tantalum is used in the thin film for pattern formation, the tendency of the compressive stress does not increase with the passage of time. Thereby, after manufacturing a mask blank, it can suppress that flatness deteriorates with progress of time. In addition, since the mask blank manufactured by the manufacturing method of the mask blank of this invention can suppress that the film stress of the thin film for pattern formation increases with time, the film stress of a thin film is the level at the time of manufacture. Can be maintained. Thereby, large position shift of the pattern which arises when the transfer mask is produced from the mask blank which has a thin film with high film stress can be suppressed. In addition, when a transfer mask is produced from the mask blank manufactured by the manufacturing method of the mask blank of this invention, it can also suppress that position shift of a pattern generate | occur | produces with passage of time after preparation. Further, the transfer pattern can be transferred to the resist film on the semiconductor substrate by using a transfer mask in which the deterioration of the flatness of the main surface due to the film stress of the thin film is suppressed and the positional shift of the pattern formed in the thin film is also suppressed. From this, it is possible to manufacture a semiconductor device having a fine and high precision circuit pattern on the semiconductor substrate.

도 1은 본원 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본원 발명의 실시 형태에 따른 전사용 마스크의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 본원 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때까지의 과정을 도시하는 단면도.
도 4는 실시예에서의 마스크 블랭크의 HFS/RBS 분석에 의한 결과를 도시하는 도면.
도 5는 비교예에서의 마스크 블랭크의 HFS/RBS 분석에 의한 결과를 도시하는 도면.
도 6은 본원 발명의 실시 형태에 따른 글래스 기판을 광 가열 처리하는 광 가열 장치의 구성을 도시하는 도면.
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a mask blank according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a configuration of a transfer mask according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a process from a mask blank according to an embodiment of the present invention to producing a transfer mask.
4 shows the results by HFS / RBS analysis of mask blanks in the examples.
Fig. 5 shows the results by HFS / RBS analysis of mask blanks in Comparative Example.
It is a figure which shows the structure of the optical heating apparatus which optically heat-processes the glass substrate which concerns on embodiment of this invention.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described.

본 발명자는, 글래스 기판에 성막 직후의 탄탈을 함유하는 박막이, 시간의 경과와 함께, 압축 응력이 증대되는 원인에 대하여 예의 연구를 행하였다. 우선, 성막 후의 마스크 블랭크의 보관 방법에 원인이 없는지를 확인하기 위해서, 다양한 보관 케이스 및 보관 방법으로 검증하였지만, 어떠한 경우도, 마스크 블랭크의 주표면의 평탄도가 악화되어 있어, 명확한 상관성은 얻어지지 않았다. 다음으로, 주표면의 평탄도가 볼록 형상의 방향으로 악화된 마스크 블랭크에 대하여, 핫 플레이트를 이용하여 가열 처리를 행해 보았다. 가열 처리의 조건은, 200℃에서 5분 정도로 하였다. 이 가열 처리를 행하면, 일시적으로는 주표면의 볼록 형상이 다소 양호한 방향으로 변화되었다. 그러나, 가열 처리 후, 시간이 경과하면 마스크 블랭크의 주표면의 평탄도가 다시 악화되어, 근본적인 해결에는 이르지 않는 것을 알 수 있었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor earnestly researched the cause by which the thin film containing tantalum immediately after film-forming on a glass substrate increases compressive stress with time. First of all, in order to confirm that there is no cause for storing the mask blank after film formation, various storage cases and storage methods were verified, but in any case, the flatness of the main surface of the mask blank deteriorated, and no clear correlation was obtained. Did. Next, heat treatment was performed using a hot plate for the mask blank whose main surface flatness deteriorated in the convex direction. The conditions of heat processing were made into about 5 minutes at 200 degreeC. When this heat treatment was performed, the convex shape of the main surface temporarily changed in a somewhat favorable direction. However, it has been found that when time passes after the heat treatment, the flatness of the main surface of the mask blank deteriorates again, which does not lead to a fundamental solution.

다음으로, 본 발명자는, 탄탈을 함유하는 재료는, 수소를 도입하기 쉬운 특성을 갖는 것이 관계되어 있을 가능성을 검토하였다. 즉, 탄탈을 함유하는 박막 중에, 시간의 경과와 함께 서서히 수소가 도입되어, 압축 응력이 증대된다고 하는 가설을 세웠다. 단, 이 시간 경과에 의해 압축 응력이 증대되는 현상이 발생한 이 마스크 블랭크는, 종래의 지견에서는 수소가 도입되는 요인이 발견되지 않은 것이었다. 이 마스크 블랭크에 사용하고 있는 글래스 기판은 합성 석영 글래스로 형성되어 있고, 합성 석영 잉곳의 제조 시에는, 수소가 함유되는 것을 억제한 프로세스를 이용하고 있었다. 또한, 탄탈을 함유하는 박막도, 글래스 기판의 주표면측에, 탄탈과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 하층과, 하층 상에 형성된 탄탈에 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 상층을 적층한 구조이었다. 탄탈에 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 막은, 외기로부터의 수소의 침입을 억제하는 효과가 있기 때문에, 외기 중의 수소가 탄탈을 함유하는 박막에 침입하기 어렵다고 생각되었다.Next, the present inventor examined the possibility that the material containing tantalum has a characteristic which is easy to introduce hydrogen. That is, the hypothesis that hydrogen is gradually introduced into the thin film containing tantalum with time and the compressive stress is increased. However, in this mask blank, in which the phenomenon that the compressive stress increases with the passage of time has occurred, the factor of introducing hydrogen was not found in the conventional knowledge. The glass substrate used for this mask blank is formed with the synthetic quartz glass, and the process which suppressed hydrogen containing was used at the time of manufacture of a synthetic quartz ingot. Moreover, the thin film containing tantalum also had a structure which laminated | stacked the lower layer which consists of a material containing tantalum and nitrogen, and the upper layer which consists of a material containing oxygen to the tantalum formed on the lower layer on the main surface side of a glass substrate. Since a film made of a material containing oxygen in tantalum has an effect of suppressing the ingress of hydrogen from outside air, it was considered that hydrogen in the outside air is difficult to invade the thin film containing tantalum.

탄탈을 함유하는 박막 중에 성막 종료로부터의 시간 경과에 의해 수소가 도입되어 있는지의 여부를 확인하기 위해서, 이하의 검증을 행하였다. 구체적으로는, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, 성막하고 나서 케이스에 수납하여 2주일 정도로 일수가 그다지 경과하지 않아, 박막의 평탄도의 악화가 보이지 않는 마스크 블랭크와, 성막하고 나서 케이스에 수납하여 4개월이 경과하여, 박막의 압축 응력이 증대되어 평탄도가 악화(글래스 기판 주표면의 중심을 기준으로 한 1변이 142㎜인 정사각형의 내측 영역에서의Coordinate TIR에서의 평탄도에 있어서, 평탄도의 변화량이 300㎚ 정도)된 마스크 블랭크의 각각에 대하여, 막 조성의 분석을 하였다. 막 분석은 HFS/RBS 분석(수소 전방 산란 분석/러더퍼드 후방 산란 분석)을 이용하였다. 그 결과, 성막하고 나서 2주일 정도의 박막 중에는, 수소 함유량이 검출 하한값 이하이었던 것에 대하여, 성막하고 나서 4개월 경과한 박막은, 수소가 6at% 정도 함유되어 있는 것이 판명되었다.In order to confirm whether hydrogen was introduce | transduced in the thin film containing tantalum by the time progress from the completion | finish of film-forming, the following verification was done. Specifically, a mask blank comprising a thin film made of a material containing tantalum, which is housed in a case after film formation, does not elapse much for about two weeks, and thus the mask blank in which the flatness of the thin film is not deteriorated, 4 months after the film was formed into the case, the compressive stress of the thin film was increased and the flatness was deteriorated (coordinate TIR in a square inner region where one side was 142 mm based on the center of the main surface of the glass substrate). In the flatness, the film composition was analyzed for each of the mask blanks having a variation in the flatness of about 300 nm). Membrane analysis was used HFS / RBS analysis (hydrogen forward scattering analysis / Rutherford backscattering analysis). As a result, in the thin film of about two weeks after film-forming, the thin film which passed four months after film-forming contained about 6 at% of hydrogen, while the hydrogen content was below the lower limit of detection.

이들 결과로부터, 성막 후의 탄탈을 함유하는 박막에 수소가 도입되어 감으로써 막 응력이 변화되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 본원 발명자는 수소의 발생원으로서 글래스 기판을 의심하였다. 주표면의 평탄도 및 표면 거칠기를 마스크 블랭크용의 글래스 기판에 요구되는 수준 이상으로 될 때까지 연마를 행한 후, 또한, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행한 글래스 기판을 준비하고, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막을 성막하여 상기와 마찬가지의 검증을 행하였다. 그 결과, 광 가열 처리를 행한 글래스 기판을 이용한 마스크 블랭크의 경우, 성막 후 4개월 경과한 것이라도, 평탄도의 악화 정도는 작고, 또한 막 중의 수소 함유량도 억제되어 있었다.From these results, it was confirmed that film stress was changed by introducing hydrogen into the thin film containing tantalum after film formation. Next, the inventor doubted the glass substrate as a source of hydrogen. After the polishing is performed until the flatness and the surface roughness of the main surface become higher than or equal to those required for the glass substrate for mask blanks, a glass substrate subjected to light heat treatment for irradiating light including the wavelength of the infrared region is prepared. Then, a thin film made of a material containing tantalum was formed to perform the same verification as above. As a result, in the case of the mask blank using the glass substrate which performed the photoheating process, even if it passed four months after film-forming, the degree of deterioration of flatness was small and the hydrogen content in a film was also suppressed.

OH기 및 수소가 혼입되기 어려운 제법에 의해 생성된 글래스 잉곳을 이용하여 제조된 마스크 블랭크의 글래스 기판에, 수소의 발생원으로 되는 OH기, 수소 및 물 등이 존재하는 요인으로서는, 이하의 가능성이 생각된다.The following possibility is considered as a factor which exists in the glass substrate of the mask blank manufactured using the glass ingot produced by the manufacturing method which is hard to mix OH group and hydrogen as a factor which OH group, hydrogen, and water which generate hydrogen generate | occur | produce. do.

통상, 마스크 블랭크에 이용되는 글래스 기판에 요구되는 주표면의 평탄도 및 표면 거칠기의 조건은 엄격하다. 따라서, 글래스 잉곳으로부터 글래스 기판의 형상으로 잘라낸 상태 그대로는, 마스크 블랭크용의 글래스 기판으로서는 그 조건을 만족시키는 것은 곤란하다. 잘라낸 상태의 글래스 기판에 대하여, 연삭 공정 및 연마 공정을 복수 단계 행하여, 주표면을 높은 평탄도 및 표면 거칠기로 마무리해 갈 필요가 있다. 또한, 연마 공정에서 사용되는 연마액에는, 연마재로서 콜로이달 실리카 지립이 포함되어 있다. 콜로이달 실리카 지립은 글래스 기판 표면에 부착되기 쉽기 때문에, 복수의 연마 공정 동안 및/또는 후에, 글래스 기판 표면을 에칭하는 작용을 갖는 불산 및/또는 규불산을 함유하는 세정액을 이용하여 세정하는 것도 통상적으로 행해지고 있다.Usually, the conditions of the flatness and surface roughness of the main surface required for the glass substrate used for the mask blank are strict. Therefore, it is difficult to satisfy the condition as a glass substrate for mask blanks as it is, cut out in the shape of a glass substrate from a glass ingot. It is necessary to perform a grinding | polishing process and a grinding | polishing process in several steps with respect to the glass substrate of the cut-out state, and to finish a main surface with high flatness and surface roughness. The polishing liquid used in the polishing step contains colloidal silica abrasive grains as the abrasive. Since colloidal silica abrasive grains tend to adhere to the glass substrate surface, it is also common to clean with a cleaning liquid containing hydrofluoric acid and / or silicic acid which has an action of etching the glass substrate surface during and / or after a plurality of polishing processes. It is done.

연삭 공정 및 연마 공정에서는, 글래스 기판의 표층에 가공 변질층이 형성되기 쉽고, 그 가공 변질층에 OH기 및 수소가 도입되어 있을 가능성이 있다. 또한, 이때 가공 변질층으로부터 또한 글래스 기판의 내부에 OH기 및 수소가 도입되어 있을 가능성이 있다. 연마 공정간 등의 세정 시에 있어서, 글래스 기판 표면을 미소하게 에칭할 때에도 OH기 및 수소가 도입되어 있을 가능성도 있다. 또한, 글래스 기판의 표면에 수화층이 형성되어 있을 가능성도 있다.In a grinding process and a grinding | polishing process, a process alteration layer is easy to form in the surface layer of a glass substrate, and there exists a possibility that OH group and hydrogen are introduce | transduced into the process alteration layer. In addition, there exists a possibility that OH group and hydrogen are introduce | transduced from the processing altered layer and inside the glass substrate at this time. At the time of washing | cleaning between polishing processes, OH group and hydrogen may also be introduce | transduced even when micro-etching the glass substrate surface. In addition, a hydration layer may be formed on the surface of the glass substrate.

본 발명은 이상의 것을 고려하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은, 주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정과, 준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 광 가열 처리 후의 상기 글래스 기판의 주표면 상에 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.The present invention has been made in consideration of the above. That is, the manufacturing method of the mask blank of this invention performs the process of preparing the glass substrate which mirror-polished with respect to the main surface, and the light heating process which irradiates the light including the wavelength of an infrared region with respect to the prepared said glass substrate. And a step of forming a thin film made of a material containing tantalum and substantially free of hydrogen on the main surface of the glass substrate after the light heating treatment.

또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은, 주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정과, 준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과, 광 가열 처리 후의 글래스 기판을 성막실 내에 설치하고, 탄탈을 함유하는 타겟을 이용하고, 수소를 함유하지 않는 스퍼터링 가스를 성막실 내에 도입하고, 상기 글래스 기판의 주표면 상에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.Moreover, the manufacturing method of the mask blank of this invention performs the process of preparing the glass substrate which mirror-polished with respect to the main surface, and the light heating process which irradiates the light including the wavelength of an infrared region with respect to the prepared said glass substrate. The glass substrate after a process and a photo-heating process are installed in a film-forming chamber, the target containing tantalum is used, the sputtering gas which does not contain hydrogen is introduce | transduced into a film-forming chamber, and sputtering method is carried out on the main surface of the said glass substrate. It is characterized by including the process of forming a thin film.

연마 공정에서 경면 연마가 행해진 후, 마스크 블랭크용 기판으로서의 조건을 만족시킨 단계의 글래스 기판에 대하여 가열 처리를 행함으로써, 글래스 기판의 표층 혹은 내부에 도입되어 있는 OH기, 수소 및 물 등을 강제적으로 배출할 수 있다. 그리고, 적외 영역의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행한 후의 글래스 기판에 대하여, 탄탈을 함유하는 박막을 성막함으로써, 탄탈을 함유하는 박막 중에 수소가 도입되는 것을 억제할 수 있어, 박막의 압축 응력의 증대를 억제할 수 있다.After mirror polishing is performed in the polishing step, heat treatment is performed on the glass substrate at the stage that satisfies the conditions for the mask blank substrate, thereby forcibly removing OH groups, hydrogen, and water introduced into the surface layer or inside of the glass substrate. Can be discharged. Then, by depositing a thin film containing tantalum on the glass substrate after performing a light heating treatment for irradiating light including a wavelength in the infrared region, it is possible to suppress the introduction of hydrogen into the thin film containing tantalum, The increase in compressive stress can be suppressed.

주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판을 준비하는 공정은, 이 공정 후의 글래스 기판에서의 주표면의 중심을 기준으로 한 1변이 142㎜인 정사각형의 내부 영역(이하, 142㎜×142㎜ 내 영역이라 함)에서의 평탄도가 0.5㎛ 이하이고, 또한 1변이 1㎛인 정사각형의 내부 영역에서의 표면 거칠기가 Rq(이하, 간단히 표면 거칠기 Rq라고 함)로 0.2㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 글래스 기판에서의 주표면의 132㎜×132㎜ 내 영역에서의 평탄도는, 0.3㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 글래스 잉곳으로부터 잘라낸 상태의 글래스 기판에서는, 이와 같은 높은 평탄도 및 표면 거칠기의 조건을 만족시킬 수는 없다. 높은 평탄도 및 표면 거칠기의 조건을 만족시키기 위해서, 적어도 글래스 기판의 주표면에 대하여 경면 연마를 행하는 것은 필수로 된다. 이 경면 연마는, 콜로이달 실리카의 연마 지립을 함유하는 연마액을 이용하여, 글래스 기판의 양쪽 주표면을 양면 연마로 동시에 연마하는 것이 바람직하다. 또한, 잘라낸 상태의 글래스 기판에 대하여, 연삭 공정 및 연마 공정을 복수 단계 행함으로써, 요구되는 평탄도 및 표면 거칠기의 조건을 만족시키는 주표면으로 마무리하는 것이 바람직하다. 이 경우, 적어도 연마 공정의 최종 단계에서는, 콜로이달 실리카의 연마 지립을 함유하는 연마액을 이용한다.The step of preparing a glass substrate subjected to mirror polishing on the main surface includes a square inner region (hereinafter referred to as 142 mm x 142 mm region) in which one side is 142 mm based on the center of the main surface of the glass substrate after this step. It is preferable that the surface roughness in the square inner region having a flatness of 0.5 µm or less and one side of 1 µm is Rq (hereinafter simply referred to as surface roughness Rq) of 0.2 nm or less. Moreover, as for the flatness in 132 mm x 132 mm area | region of the main surface of a glass substrate, it is more preferable that it is 0.3 micrometer or less. In the glass substrate cut out from the glass ingot, such high flatness and surface roughness cannot be satisfied. In order to satisfy the conditions of high flatness and surface roughness, it is essential to perform mirror polishing on at least the main surface of the glass substrate. In this mirror polishing, it is preferable to simultaneously polish both main surfaces of the glass substrate by double-side polishing using a polishing liquid containing abrasive grains of colloidal silica. Moreover, it is preferable to finish with the main surface which satisfy | fills the conditions of the required flatness and surface roughness by performing a grinding process and a grinding | polishing process in several steps with respect to the glass substrate of the cut-out state. In this case, at least in the final stage of the polishing process, a polishing liquid containing abrasive grains of colloidal silica is used.

준비된 글래스 기판에 대하여 행하는 광 가열 처리는, 적외 영역으로서, 1.3㎛ 이상의 파장을 포함하는 광을 이용하는 것이 바람직하다. 1.3㎛보다도 짧은 파장만으로 이루어지는 광의 경우, 글래스 기판의 투과율이 높아, 글래스 기판 내부에서의 광열 변환 효율이 낮기 때문에, 준비된 글래스 기판을 충분히 가열할 수 없을 우려가 있다. 또한, OH기, 물 등을 함유하는 글래스 기판은, 파장 1.38㎛, 2.22㎛ 및 2.72㎛에 현저한 흡수대를 갖는다. 이 때문에, 광 가열 처리는, 상기의 각 파장 중 적어도 어느 하나의 파장을 포함한 광을, 준비된 글래스 기판에 조사하는 처리인 것이 바람직하다. 또한, OH기, 물 등을 함유하는 글래스 기판은, 파장 2.72㎛ 부근의 투과율 저하가 특히 현저하기 때문에, 이 파장을 포함한 광을 글래스 기판에 조사하는 것이 보다 바람직하다.It is preferable that the light heating process performed with respect to the prepared glass substrate uses the light which has a wavelength of 1.3 micrometers or more as an infrared region. In the case of light having only a wavelength shorter than 1.3 mu m, the transmittance of the glass substrate is high, and the photothermal conversion efficiency inside the glass substrate is low, so that the prepared glass substrate may not be sufficiently heated. Moreover, the glass substrate containing OH group, water, etc. has a remarkable absorption band in wavelength 1.38 micrometers, 2.22 micrometers, and 2.72 micrometers. For this reason, it is preferable that a light heat processing is a process which irradiates the prepared glass substrate with the light containing at least any one of said wavelength. Moreover, since the fall of the transmittance of the wavelength of 2.72 micrometers is especially remarkable for the glass substrate containing OH group, water, etc., it is more preferable to irradiate the glass substrate with the light containing this wavelength.

또한, 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판은, 3.5㎛ 이상의 파장의 광에 대한 투과율이 현저하게 낮아, 글래스 기판 내에서의 광열 변환 효율이 높다. 이 때문에, 광 가열 처리는, 3.5㎛ 이상의 광을 준비된 글래스 기판에 조사하는 것이 바람직하다. 준비된 글래스 기판에 대한 광 가열 처리는, 적외 영역의 광을 이용하여 행해지는 것이 바람직하고, 적외 영역을 초과하는 6.0㎛ 초과의 파장을 포함하지 않는 광으로 광 가열 처리하는 것이 보다 바람직하다.Moreover, the glass substrate which consists of synthetic quartz has the remarkably low transmittance | permeability with respect to the light of wavelength 3.5micrometer or more, and the photothermal conversion efficiency in a glass substrate is high. For this reason, it is preferable that light heat processing irradiates the prepared glass substrate with the light of 3.5 micrometers or more. It is preferable to perform light heat processing with respect to the prepared glass substrate using the light of an infrared region, and it is more preferable to carry out light heat processing with the light which does not contain the wavelength exceeding 6.0 micrometers exceeding an infrared region.

준비된 글래스 기판에 대하여 행하는 광 가열 처리는, 글래스 기판을 300℃ 이상으로 가열하는 만큼의 조사 조건에서 처리되는 것이 바람직하다. 300℃ 미만의 가열 처리에서는, 온도가 불충분하므로, 글래스 기판 중의 수소를 글래스 기판 외부로 배출시키는 효과가 충분히는 얻어지지 않을 우려가 있다. 광 가열 처리는, 400℃ 이상으로 가열하는 조사 조건인 경우에는, 보다 좋은 상술한 효과를 얻을 수 있다. 광 가열 처리가, 또한 500℃ 이상으로 가열하는 조사 조건이면, 광의 조사 시간을 짧게 해도 수소를 글래스 기판 밖으로 배제하는 충분한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 광 가열 처리는, 1600℃ 미만으로 가열하는 조사 조건인 것이 필요하다. 합성 석영의 연화점은 일반적으로 1600℃이고, 가열 온도가 1600℃ 이상이면 글래스 기판이 연화되어 변형되게 되기 때문이다. 광 가열 처리는, 1000℃ 이하로 가열하는 조사 조건이면 바람직하고, 800℃ 이하로 가열하는 조사 조건인 것이 보다 바람직하다. 또한, 글래스 기판에 대하여 행하는 광 가열 처리의 처리 시간은, 가열 온도에도 의하지만, 적어도 5분 이상인 것이 바람직하다. 또한, 글래스 기판에 대하여 행하는 광 가열 처리의 처리 시간은, 15분 이상인 것이 보다 바람직하고, 20분 이상인 것이 더욱 바람직하다.It is preferable that the optical heat processing performed with respect to the prepared glass substrate is processed on irradiation conditions as much as heating a glass substrate to 300 degreeC or more. In heat processing below 300 degreeC, since temperature is inadequate, there exists a possibility that the effect which discharge | releases hydrogen in a glass substrate to the outside of a glass substrate may not fully be acquired. In the case of irradiation conditions to heat at 400 degreeC or more, light heat processing can obtain the above-mentioned better effect. If light heating treatment is the irradiation condition which heats more than 500 degreeC, even if the irradiation time of light is shortened, the sufficient effect of removing hydrogen out of a glass substrate can be acquired. On the other hand, it is necessary for light heat processing to be irradiation conditions heated below 1600 degreeC. This is because the softening point of the synthetic quartz is generally 1600 ° C, and when the heating temperature is 1600 ° C or higher, the glass substrate is softened and deformed. It is preferable if it is irradiation conditions heated at 1000 degrees C or less, and, as for light heat processing, it is more preferable that it is irradiation conditions heated at 800 degrees C or less. In addition, although the processing time of the optical heat processing performed with respect to a glass substrate is based also on heating temperature, it is preferable that it is at least 5 minutes or more. Moreover, it is more preferable that it is 15 minutes or more, and, as for the processing time of the optical heat processing performed with respect to a glass substrate, it is more preferable that it is 20 minutes or more.

광 가열 처리는, 글래스 기판의 주위에 수소가 최대한 배제된 기체가 존재하는 상태에서 행해지는 것이 바람직하다. 공기 중에는 수소 자체의 존재량은 적지만, 수증기는 많이 존재한다. 클린룸 내의 공기라도 습도는 컨트롤되어 있지만, 수증기는 비교적 많이 존재한다. 글래스 기판에 대한 가열 처리를 드라이 에어 중에서 행함으로써, 수증기에 기인하는 수소의 글래스 기판에의 침입을 억제할 수 있다. 또한, 수소 및 수증기를 포함하지 않는 기체(질소 등의 불활성 가스 및 희가스 등) 중에서 글래스 기판을 가열 처리하는 것이 보다 바람직하다. 광 가열 처리는, 대기압의 기체 중 또는 진공 중에서 행할 수 있다. 글래스 기판의 표층 및 내부에 도입되어 있는 OH기, 수소 및 물 등을 확실하게 감소시키기 위해서, 광 가열 처리 대상의 글래스 기판의 주위를 어느 정도 이상의 진공도로 하는 것이 바람직하다. 그 진공도는, 중(中)진공(0.1㎩∼100㎩)인 것이 보다 바람직하다.It is preferable to perform light heat processing in the state in which the gas in which hydrogen was remove | excluded as much as possible around a glass substrate exists. Although the amount of hydrogen itself is small in air, there is much water vapor. The humidity in the clean room is controlled, but there is a relatively large amount of water vapor. By performing the heat treatment on the glass substrate in dry air, the penetration of hydrogen into the glass substrate due to water vapor can be suppressed. Moreover, it is more preferable to heat-process a glass substrate in the gas (inert gas, such as nitrogen, and rare gas, etc.) which does not contain hydrogen and water vapor. The light heat treatment can be performed in a gas at atmospheric pressure or in a vacuum. In order to reliably reduce the OH group, hydrogen, water, and the like introduced into the surface layer and the inside of the glass substrate, it is preferable to set the circumference of the glass substrate to be subjected to the light heat treatment to a certain degree of vacuum. As for the vacuum degree, it is more preferable that it is medium vacuum (0.1 kPa-100 kPa).

광 가열 처리는, 할로겐 히터로부터 발하는 광을 글래스 기판에 조사하는 처리인 것이 바람직하다. 할로겐 히터로부터 발해지는 광의 파장 스펙트럼은, 적외 영역의 광의 강도가, 다른 파장 영역의 광의 강도와 비교하여 특히 높다. 이 때문에, 할로겐 히터로부터 발하는 광에 의해, 효율적으로 글래스 기판을 가열할 수 있어, 수소를 글래스 기판 밖으로 충분히 배제할 수 있다. 할로겐 히터로부터 발해지는 광은, 복수의 파장이 포함되는 다색광이다. 상술한 바와 같이, OH기, 물 등을 함유하는 글래스 기판은, 파장 1.38㎛, 2.22㎛ 및 2.72㎛에 현저한 흡수대를 갖는다. 그 때문에, 할로겐 히터로부터 발해지는 광은, 파장 1.38㎛, 2.22㎛ 및 2.72㎛에서의 강도가 충분히 강한 것이 바람직하다. 이 조건을 고려하면, 광 가열 처리에 사용하는 할로겐 히터는, 색 온도가 2200K 이상인 것이 바람직하고, 3400K 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that a light heating process is a process which irradiates the glass substrate with the light emitted from a halogen heater. The wavelength spectrum of light emitted from the halogen heater is particularly high in intensity of light in the infrared region compared with the intensity of light in other wavelength regions. For this reason, by the light emitted from a halogen heater, a glass substrate can be heated efficiently, and hydrogen can fully be taken out of a glass substrate. Light emitted from the halogen heater is multicolored light containing a plurality of wavelengths. As mentioned above, the glass substrate containing OH group, water, etc. has a remarkable absorption band in wavelength 1.38 micrometers, 2.22 micrometers, and 2.72 micrometers. Therefore, the light emitted from the halogen heater is preferably sufficiently strong in the wavelengths of 1.38 µm, 2.22 µm and 2.72 µm. In consideration of this condition, the halogen heater used for the light heating treatment preferably has a color temperature of 2200K or more, and preferably 3400K or less.

이 광 가열 처리에서는, 도 6에 도시한 바와 같은 광 가열 장치를 이용할 수 있다. 이 광 가열 장치는, 처리실(11) 내에 광원 유닛(12) 및 글래스 기판(1)을 재치하는 재치대(14)를 구비한 주구성으로 되어 있다. 광원 유닛(12)은, 유닛 프레임(15)에, 원통 형상의 할로겐 히터(16)를 복수개, 평행하게 상하 2단으로 배치되는 구조로 할 수 있다. 상단 및 하단의 각 할로겐 히터(16)는, 상방에서 보아 격자 형상의 배치로 할 수 있다. 광원 유닛(12)의 이와 같은 구성에 의해, 글래스 기판(1)의 주표면에 대하여, 거의 균일하게 적외 영역의 광을 조사할 수 있다. 또한, 광 가열 장치로서는, 예를 들면 특허문헌 5에 기재되어 있는 광 가열 장치에서, 백열 램프 대신으로서 할로겐 히터를 사용하는 구조의 장치를 이용할 수 있다.In this light heating treatment, an optical heating device as shown in FIG. 6 can be used. This optical heating apparatus has a main structure provided with the mounting base 14 which mounts the light source unit 12 and the glass substrate 1 in the process chamber 11. The light source unit 12 can have a structure in which the cylindrical flame heater 16 is arranged in the unit frame 15 in two upper and lower stages in parallel. Each of the upper and lower halogen heaters 16 can be arranged in a lattice shape when viewed from above. By such a configuration of the light source unit 12, light of the infrared region can be irradiated almost uniformly to the main surface of the glass substrate 1. Moreover, as an optical heating apparatus, the apparatus of the structure which uses a halogen heater instead of an incandescent lamp can be used in the optical heating apparatus described in patent document 5, for example.

상단의 할로겐 히터(16)의 상방측의 유닛 프레임(15)의 면에는, 반사판(17)을 설치할 수 있다. 이에 의해, 할로겐 히터(16)로부터 상방측으로 방사된 적외 영역의 광은, 반사판(17)에 의해 반사되어, 글래스 기판(1)의 주표면에 조사할 수 있다. 재치대(14)는, 글래스 기판(1)의 외주연을 유지하는 형상으로 되도록, 개구를 갖는 형상으로 할 수 있다. 그 개구의 하방에도, 반사판(18)을 설치할 수 있다. 이 경우, 글래스 기판을 투과한 광은, 반사판(18)에 의해 반사되므로, 반사광을 글래스 기판(1)의 이측(裏側)의 주표면에 조사시킬 수 있다.The reflecting plate 17 can be provided in the surface of the unit frame 15 on the upper side of the halogen heater 16 of the upper end. Thereby, the light of the infrared region radiated | emitted upward from the halogen heater 16 is reflected by the reflecting plate 17, and can irradiate the main surface of the glass substrate 1 to it. The mounting base 14 can be made into the shape which has an opening so that it may become a shape which keeps the outer periphery of the glass substrate 1. The reflecting plate 18 can also be provided below the opening. In this case, since the light transmitted through the glass substrate is reflected by the reflecting plate 18, the reflected light can be irradiated to the main surface of the rear side of the glass substrate 1.

또한, 광 가열 장치에서의 글래스 기판(1)의 광 가열 처리를 진공 중에서 행하는 경우에는, 처리실(11)을, 진공 처리가 가능한 구조로 할 수 있다. 이 경우, 할로겐 히터(16) 등을 처리실(11) 내부의 진공 분위기 중에 배치할 수 있다. 또한, 할로겐 히터(16) 등을 대기압에 개방된 장소에 배치하고, 할로겐 히터(16)로부터의 광을 진공 기밀이 가능한 투명창을 투과시켜, 진공 하에 있는 처리실(11)에 입사시키도록 하는 구조로 할 수 있다. 이 구조에 이용하는 투명창은, 상술한 소정의 파장의 광에 대하여 투과율이 높은 것인 것이 바람직하다.In addition, when performing the optical heating process of the glass substrate 1 in an optical heating apparatus in vacuum, the process chamber 11 can be made into the structure which can perform a vacuum process. In this case, the halogen heater 16 or the like can be arranged in a vacuum atmosphere inside the processing chamber 11. In addition, the structure in which the halogen heater 16 or the like is disposed at an open position at atmospheric pressure, and the light from the halogen heater 16 is transmitted through the transparent window capable of vacuum sealing, and is made to enter the processing chamber 11 under vacuum. You can do It is preferable that the transparent window used for this structure has a high transmittance with respect to the light of the predetermined wavelength mentioned above.

광 가열 처리 후, 마스크 블랭크의 제조를 위해서, 글래스 기판의 주표면 상에는, 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 박막이 형성된다. 이 박막의 형성에는, 통상, 스퍼터 장치 등의 진공을 이용한 성막 장치를 사용한다. 광 가열 처리를 진공에서 행하는 경우, 글래스 기판에 의한 수소의 흡수 및 글래스 기판 표면의 오염 등을 피하기 위해서, 광 가열 장치 및 성막 장치는, 진공도를 유지한 채로 글래스 기판을 반송 가능하도록 접속되는 구성인 것이 바람직하다. 또한, 장치의 구성상, 광 가열 처리 후의 글래스 기판을 대기압 분위기에 노출시킬 필요가 있는 경우에는, 광 가열 처리 후, 성막 장치에 의해 박막을 형성할 때까지의 시간을 가능한 한 단시간으로 하는 것이 바람직하다.After the light heating treatment, a thin film made of a material containing tantalum and substantially free of hydrogen is formed on the main surface of the glass substrate for the manufacture of the mask blank. For forming the thin film, a film forming apparatus using a vacuum such as a sputtering apparatus is usually used. In the case where the optical heating treatment is performed in a vacuum, in order to avoid absorption of hydrogen by the glass substrate, contamination of the surface of the glass substrate, and the like, the optical heating apparatus and the film deposition apparatus are connected to be capable of transporting the glass substrate while maintaining the degree of vacuum. It is preferable. In addition, when it is necessary to expose the glass substrate after a photoheating process to atmospheric pressure by the structure of an apparatus, it is preferable to make time until a thin film is formed by a film forming apparatus after a photoheating process as short as possible. Do.

광 가열 처리를 행하는 글래스 기판은, 소정의 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다. 연마 공정 시에 사용한 연마 지립이 부착된 상태에서 광 가열 처리를 행하면, 그 연마 지립이 글래스 기판의 표면에 고착되게 되어, 광 가열 처리 후에 통상의 세정 공정을 행해도 제거할 수 없는 경우가 있다. 특히 콜로이달 실리카와 같은 글래스 기판에 유사한 재료인 경우, 글래스 기판의 표면에 강고하게 부착되게 될 우려가 있기 때문에, 글래스 기판 표면에 대하여 에칭하는 작용을 갖는 불산 및/또는 규불산을 함유하는 세정액으로 세정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the glass substrate which performs light heat processing performs a predetermined washing process. When the optical heat treatment is performed in the state where the abrasive grains used in the polishing step are attached, the abrasive grains adhere to the surface of the glass substrate, and may not be removed even if a normal cleaning step is performed after the optical heat treatment. In particular, in the case of a material similar to a glass substrate such as colloidal silica, there is a possibility that it may be firmly adhered to the surface of the glass substrate. Thus, with a cleaning liquid containing hydrofluoric acid and / or silicic acid, which has an action of etching against the surface of the glass substrate. It is preferable to wash.

상기의 마스크 블랭크에서의 글래스 기판의 재료로서는, 합성 석영 글래스 외에, 석영 글래스, 알루미노실리케이트 글래스, 소다라임 글래스, 저열팽창 글래스(SiO2-TiO2 글래스 등) 등을 들 수 있다. 특히, 합성 석영 글래스는, ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚)에 대한 투과율이 높기 때문에, 합성 석영 글래스를 글래스 기판의 재료로서 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 마스크 블랭크 및 전사용 마스크에 적용되는 노광광에 대해서는, 특별히 제약은 없고, 예로서, ArF 엑시머 레이저광, KrF 엑시머 레이저광 및 i선 광 등을 들 수 있다. ArF 엑시머 레이저를 노광광에 적용하는 마스크 블랭크 및 전사용 마스크는, 주표면의 평탄도 및 박막에서 형성되는 전사 패턴의 위치 정밀도 등의 요구 레벨이 매우 높다. 그 때문에, ArF 엑시머 레이저를 노광광에 적용하기 위한 마스크 블랭크 및 전사용 마스크의 제조를 위해서, 본 발명의 제조 방법을 이용하는 것이 특히 효과적이다.Examples of the glass substrate on the mask blank of the material, there may be mentioned in addition to the synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, such as a low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass or the like). In particular, since the synthetic quartz glass has a high transmittance with respect to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use synthetic quartz glass as the material of the glass substrate. The exposure light applied to the mask blank and the transfer mask of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include ArF excimer laser light, KrF excimer laser light, and i-ray light. The mask blank and transfer mask which apply an ArF excimer laser to exposure light have very high required levels, such as the flatness of a main surface and the positional precision of the transfer pattern formed from a thin film. Therefore, it is especially effective to use the manufacturing method of this invention for manufacture of the mask blank and transfer mask which apply an ArF excimer laser to exposure light.

경면 연마 후의 글래스 기판에 대한 광 가열 처리는, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 경우에 특히 유효하다. 탄탈을 함유하는 재료는, 수소를 도입하기 쉬운 성질을 갖기 때문이다. 탄탈은 수소를 도입하면 취성화되는 특성을 갖기 때문에, 박막을 성막한 직후의 상태라도 수소의 함유량을 억제하는 것이 요망된다. 이 때문에, 본 발명에서는, 가열 처리의 글래스 기판의 주표면 상에 형성하는 박막에는, 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료를 선정하고 있다. 「수소를 실질적으로 함유하지 않는」이란, 박막 중의 수소 함유량이 적어도 5at% 이하인 것을 말한다. 박막 중의 수소 함유량의 바람직한 범위는, 3at% 이하인 것이 바람직하고, 검출 하한값 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 마찬가지의 이유로, 본 발명에서는, 박막을 성막하는 공정은, 광 가열 처리 후의 글래스 기판을 성막실 내에 설치하고, 탄탈을 함유하는 타겟을 이용하고, 수소를 함유하지 않는 스퍼터링 가스를 성막실 내에 도입하고, 글래스 기판의 주표면 상에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성함으로써 행할 수도 있다.The optical heat treatment to the glass substrate after mirror polishing is especially effective when forming the thin film which consists of a material containing tantalum. This is because the material containing tantalum has a property of easily introducing hydrogen. Since tantalum has brittleness characteristics when hydrogen is introduced, it is desired to suppress the hydrogen content even in a state immediately after forming a thin film. For this reason, in this invention, the thin film formed on the main surface of the glass substrate of heat processing selects the material which contains tantalum and does not contain hydrogen substantially. The term "contains substantially no hydrogen" means that the hydrogen content in the thin film is at least 5 at% or less. It is preferable that it is 3 at% or less, and, as for the preferable range of hydrogen content in a thin film, it is more preferable that it is below a detection lower limit. For the same reason, in the present invention, in the present invention, the step of forming a thin film is provided with a glass substrate after an optical heating treatment in a film formation chamber, a target containing tantalum, and a sputtering gas containing no hydrogen in the film formation chamber. It can also be performed by introducing and forming a thin film by the sputtering method on the main surface of a glass substrate.

글래스 기판 상에 형성되는 박막을 형성하기 위한, 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로서는, 예를 들면 탄탈 금속, 및 탄탈에 질소, 산소, 붕소 및 탄소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료 등을 들 수 있다. 예를 들면, 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로서는, Ta, TaN, TaON, TaBN, TaBON, TaCN, TaCON, TaBCN 및 TaBOCN 등을 들 수 있다. 상기의 재료에 대해서는, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에서, 탄탈 이외의 금속을 함유시켜도 된다.As a material containing tantalum and substantially free of hydrogen for forming a thin film formed on a glass substrate, for example, tantalum metal and at least one element selected from nitrogen, oxygen, boron and carbon in tantalum And a material that does not substantially contain hydrogen. For example, as a material which contains tantalum and does not contain hydrogen substantially, Ta, TaN, TaON, TaBN, TaBON, TaCN, TaCON, TaBCN, TaBOCN, etc. are mentioned. About said material, you may contain metal other than tantalum in the range by which the effect of this invention is acquired.

이 박막을 형성하는 재료에서, 탄탈 외에 함유시키는 금속으로서는, 예를 들면 하프늄, 지르코늄, 게르마늄, 백금, 금 등을 들 수 있다. 단, 상기의 금속을 함유시키는 경우, 박막 중에서의 전체 금속의 함유량을 1로 하였을 때의 탄탈의 함유 비율은, 0.5보다도 크게 되도록 할 필요가 있고, 0.6 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.7 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In the material for forming the thin film, examples of metals other than tantalum include hafnium, zirconium, germanium, platinum, and gold. However, when it contains said metal, it is necessary to make the content rate of tantalum when the content of all the metals in a thin film be 1 is made larger than 0.5, It is preferable to set it as 0.6 or more, and to set it as 0.7 or more. It is more preferable.

또한, 탄탈 이외에도 수소를 도입하기 쉬운 성질을 갖는 금속이 있지만, 상기의 박막의 재료 중의 탄탈을 다른 수소를 도입하기 쉬운 성질을 갖는 금속으로 치환한 경우도, 본 발명과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 다른 수소를 도입하기 쉬운 성질을 갖는 금속으로서는, 니오븀, 바나듐, 티타늄, 마그네슘, 란탄, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 리튬 및 프라세오디뮴 등을 들 수 있다. 또한, 탄탈과, 상기의 수소를 도입하기 쉬운 성질을 갖는 금속군으로부터 선택되는 2 이상의 금속으로 이루어지는 합금에 대해서도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 이들 금속 또는 합금을 함유하는 재료로 이루어지는 박막을 글래스 기판에 형성하는 경우에도, 글래스 기판에 대한 광 가열 처리는 유효하다.Moreover, although there exists a metal which has a property which is easy to introduce hydrogen other than tantalum, when the tantalum in the material of the said thin film is replaced by the metal which has a property which is easy to introduce another hydrogen, the effect similar to this invention is acquired. Examples of the metal having the property of easily introducing other hydrogen include niobium, vanadium, titanium, magnesium, lanthanum, zirconium, scandium, yttrium, lithium and praseodymium. In addition, the same effect is acquired also about the alloy which consists of tantalum and two or more metals chosen from the metal group which has the property to introduce hydrogen easily. Even when a thin film made of a material containing these metals or alloys is formed on the glass substrate, the light heating treatment on the glass substrate is effective.

탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막은, 산소 함유량이 50at% 이상이면, 재료 내에 수소가 도입되는 것을 저지하는 효과가 어느 정도 얻어지게 된다. 이 때문에, 글래스 기판 주표면측에서의 박막의 재료가, 50at% 미만의 산소 함유량인 탄탈을 함유하는 재료이면, 박막 성막 전에 글래스 기판을 광 가열 처리하는 것에 의한 효과가 보다 얻어지게 되기 때문에, 바람직하다.When the thin film made of a material containing tantalum has an oxygen content of 50 at% or more, the effect of preventing hydrogen from being introduced into the material is obtained to some extent. For this reason, if the material of the thin film on the glass substrate main surface side is a material containing tantalum having an oxygen content of less than 50 at%, the effect of light-heating the glass substrate before film formation is more preferable.

또한, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막이, 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되어 있는 구성의 경우, 글래스 기판 중에 존재하는 수소 등이 직접 박막에 인입되는 형태로 되게 된다. 이와 같은 구성의 경우, 광 가열 처리에 의해 글래스 기판으로부터 OH기, 수소 및 물 등을 배제한 것에 의한 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있다.In the case where the thin film made of a material containing tantalum is formed in contact with the main surface of the glass substrate, hydrogen or the like present in the glass substrate is directly introduced into the thin film. In such a structure, the effect by removing OH group, hydrogen, water, etc. from a glass substrate by a light heating process can be acquired more remarkably.

상기 마스크 블랭크의 박막은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 탄탈은 자연 산화되기 쉬운 재료이다. 탄탈은, 산화가 진행되면 노광광에 대한 차광 성능(광학 농도)이 저하된다. 또한, 박막 패턴을 형성하는 관점에서, 탄탈의 산화가 진행되어 있지 않은 상태의 재료는, 불소를 함유하는 에칭 가스(불소계 에칭 가스) 및 염소를 함유하고 또한 산소를 함유하지 않는 에칭 가스(산소 비함유의 염소계 에칭 가스) 중 어느 것에 의해서도 드라이 에칭이 가능하다고 할 수 있다. 그러나, 산화가 진행된 탄탈은, 박막 패턴을 형성하는 관점에서, 산소 비함유의 염소계 에칭 가스에 의해서는 드라이 에칭이 곤란한 재료이며, 불소계 에칭 가스만 드라이 에칭이 가능한 재료라고 할 수 있다. 탄탈에 질소를 함유시킴으로써, 탄탈의 산화를 억제할 수 있다. 또한, 탄탈을 함유하는 재료로 이루어지는 박막이 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되어 있는 경우, 질소를 함유시키는 것이 바람직하다. 탄탈을 함유하는 재료에 질소를 함유시킴으로써, 노광광에 대한 이면 반사율을 저감시키면서, 산소를 함유시키는 경우에 비해 광학 농도의 저하를 억제할 수 있기 때문이다. 박막 중의 질소 함유량은, 광학 농도의 관점에서 30at% 이하인 것이 바람직하고, 25at% 이하인 것이 보다 바람직하고, 20at% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 박막 중의 질소 함유량은, 이면 반사율을 40% 미만으로 할 필요가 있는 경우에는, 7at% 이상인 것이 요망된다.It is preferable that the thin film of the said mask blank is formed from the material which contains tantalum and nitrogen, and does not contain hydrogen substantially. Tantalum is a natural oxidizable material. As oxidation progresses, tantalum lowers the light shielding performance (optical density) with respect to the exposure light. In addition, from the viewpoint of forming a thin film pattern, the material in a state where oxidation of tantalum is not advanced includes an etching gas containing fluorine (fluorine based etching gas) and an etching gas containing chlorine and not containing oxygen (oxygen ratio). It can be said that dry etching is possible with any of chlorine-containing etching gas). However, tantalum which has undergone oxidation is a material which is difficult to dry etch with an oxygen-free chlorine etching gas from the viewpoint of forming a thin film pattern, and it can be said that only fluorine etching gas can be dry etched. By containing nitrogen in tantalum, oxidation of tantalum can be suppressed. Moreover, when the thin film which consists of a material containing tantalum is formed in contact with the main surface of a glass substrate, it is preferable to contain nitrogen. This is because by including nitrogen in the material containing tantalum, it is possible to suppress the decrease in the optical density as compared with the case of containing oxygen while reducing the back reflectance of the exposure light. It is preferable that nitrogen content in a thin film is 30 at% or less from a viewpoint of an optical density, It is more preferable that it is 25 at% or less, It is further more preferable that it is 20 at% or less. In addition, when the nitrogen content in a thin film needs to make the back surface reflectance less than 40%, it is desired that it is 7 at% or more.

또한, 상기 마스크 블랭크의 박막은, 그 표층(글래스 기판 주표면과는 반대측의 박막의 표층)에, 산소를 60at% 이상 함유하는 고산화층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기한 대로, 수소는 글래스 기판으로부터 뿐만 아니라, 마스크 블랭크를 둘러싸는 기체 중의 수소도 박막 표면으로부터 내부에 인입한다. 박막 재료의 고산화물의 피막은, 결합 에너지가 높고, 수소의 박막 내에의 침입을 저지하는 특성을 갖는다. 또한, 탄탈을 함유하는 재료의 고산화층(탄탈 고산화층)은, 우수한 내약품성, 내온수성 및 ArF 노광광에 대한 내광성도 겸비한다.Moreover, it is preferable that the high oxide layer containing 60at% or more of oxygen is formed in the surface layer (surface layer of the thin film on the opposite side to a glass substrate main surface) of the said thin film of the mask blank. As described above, hydrogen draws not only from the glass substrate, but also hydrogen in the gas surrounding the mask blank from inside the thin film surface. The high oxide film of the thin film material has a high binding energy and has a property of preventing the penetration of hydrogen into the thin film. In addition, the high oxide layer (tantalum high oxide layer) of the material containing tantalum also has excellent chemical resistance, hot water resistance, and light resistance to ArF exposure light.

마스크 블랭크 및 전사용 마스크에서의 박막은, 결정 구조가 미결정, 바람직하게는 비정질인 것이 요망된다. 박막의 결정 구조가 미결정이나 비정질인 경우, 박막 내의 결정 구조가 단일 구조로는 되기 어렵고, 복수의 결정 구조가 혼재된 상태로 되기 쉽다. 즉, 탄탈 고산화층의 경우, TaO 결합, Ta2O3 결합, TaO2 결합 및 Ta2O5 결합이 혼재되는 상태로 되기 쉽다. 차광막 중의 소정의 표층에, Ta2O5 결합의 존재 비율이 높아짐에 따라서, 수소 침입을 저지하는 특성, 내약품성, 내온수성 및 ArF 내광성이 모두 높아지고, TaO 결합의 존재 비율이 높아짐에 따라서 이들 특성이 저하되는 경향이 있다.It is desired that the thin film in the mask blank and the transfer mask has a crystal structure of microcrystalline, preferably amorphous. When the crystal structure of the thin film is microcrystalline or amorphous, the crystal structure in the thin film is less likely to be a single structure, and the crystal structure is likely to be in a mixed state. That is, in the case of the tantalum high oxide layer, TaO bonds, Ta 2 O 3 bonds, TaO 2 bonds, and Ta 2 O 5 bonds tend to be mixed. As the ratio of the presence of Ta 2 O 5 bonds to a predetermined surface layer in the light shielding film increases, all of the characteristics of preventing hydrogen invasion, chemical resistance, hot water resistance, and ArF light resistance become high, and these characteristics increase as the presence ratio of TaO bond increases. This tends to be lowered.

탄탈 고산화층에서, 층 중의 산소 함유량이 60at% 이상 66.7at% 미만이면, 층 중의 탄탈과 산소의 결합 상태는 Ta2O3 결합이 주체로 되는 경향이 높아진다고 생각된다. 이 층 중의 산소 함유량의 경우, 가장 불안정한 결합인 TaO 결합은, 층 중의 산소 함유량이 60at% 미만의 경우에 비해 매우 적어진다고 생각된다. 탄탈 고산화층에서, 층 중의 산소 함유량이 66.7at% 이상이면, 층 중의 탄탈과 산소의 결합 상태는 TaO2 결합이 주체로 되는 경향이 높아진다고 생각된다. 이 층 중의 산소 함유량의 경우, 가장 불안정한 결합인 TaO 결합 및 그 다음으로 불안정한 결합인 Ta2O3의 결합은 모두 매우 적어진다고 생각된다.In the tantalum high oxide layer, when the oxygen content in the layer is 60at% or more and less than 66.7at%, it is considered that the tantalum and oxygen bonding state in the layer tends to be mainly composed of Ta 2 O 3 bonds. In the case of oxygen content in this layer, it is thought that TaO bond which is the most unstable bond becomes very small compared with the case where the oxygen content in a layer is less than 60at%. In the tantalum high oxide layer, when the oxygen content in the layer is 66.7 at% or more, the combined state of tantalum and oxygen in the layer is considered to be a high tendency for the TaO 2 bond to be mainly. In the case of the oxygen content in this layer, it is considered that both TaO bond which is the most unstable bond and Ta 2 O 3 which is the next unstable bond are very small.

탄탈 고산화층이, 층 중의 산소 함유량이 68at% 이상이면, TaO2 결합이 주체로 될 뿐만 아니라, Ta2O5의 결합 상태의 비율도 높아진다고 생각된다. 이와 같은 산소 함유량으로 되면, 「Ta2O3」 및 「TaO2」의 결합 상태는 드물게 존재하는 정도로 되고, 「TaO」의 결합 상태는 존재할 수 없게 되어 간다. 탄탈 고산화층의 층 중의 산소 함유량이 71.4at%이면, 실질적으로 Ta2O5의 결합 상태만으로 형성되어 있다고 생각된다. 탄탈 고산화층의 층 중의 산소 함유량이 60at% 이상이면, 가장 안정된 결합 상태인 「Ta2O5」뿐만 아니라, 「Ta2O3」 및 「TaO2」의 결합 상태도 포함되게 된다. 또한, 층 중의 산소 함유량이 60at% 이상인 것에 의해, 적어도 가장 불안정한 결합인 TaO 결합이, 수소 침입을 저지하는 특성, 내약성, ArF 내광성을 저하시키도록 하는 영향을 주지 않을 정도의 매우 적은 양으로 된다. 따라서, 층 중의 산소 함유량의 하한값은 60at%라고 생각된다.When the tantalum high oxide layer has an oxygen content of 68 at% or more in the layer, not only the TaO 2 bond is the main component but also the ratio of the bonded state of Ta 2 O 5 is considered to be high. After this the same oxygen content, "Ta 2 O 3", and the bonding state of "TaO 2" are so rarely present, combination state advances are not be present in the "TaO". If the oxygen content in the layer of the tantalum high oxide layer is 71.4 at%, it is considered that it is substantially formed only in the bonded state of Ta 2 O 5 . When the oxygen content in the layer of the tantalum high oxide layer is 60 at% or more, not only "Ta 2 O 5 " which is the most stable bonding state but also the bonding states of "Ta 2 O 3 " and "TaO 2 " are included. In addition, when the oxygen content in the layer is 60 at% or more, the TaO bond, which is at least the most unstable bond, becomes a very small amount such that it does not affect the ability to inhibit hydrogen penetration, the resistance, and the ArF light resistance. Therefore, the lower limit of the oxygen content in the layer is considered to be 60 at%.

탄탈 고산화층의 Ta2O5 결합의 존재 비율은, 고산화층을 제외한 박막에서의 Ta2O5 결합의 존재 비율보다도 높은 것이 바람직하다. Ta2O5 결합은, 매우 높은 안정성을 갖는 결합 상태이며, 고산화층 중의 Ta2O5 결합의 존재 비율을 많게 함으로써, 수소 침입을 저지하는 특성, 내약성 및 내온수성 등의 마스크 세정 내성, 및 ArF 내광성이 대폭 높아진다. 특히, 탄탈 고산화층은, Ta2O5의 결합 상태만으로 형성되어 있는 것이 가장 바람직하다. 또한, 탄탈 고산화층의 질소 및 그 밖의 원소의 함유량은, 수소 침입을 저지하는 특성 등의 작용 효과에 영향이 없는 범위인 것이 바람직하고, 실질적으로 포함되지 않는 것이 바람직하다.The ratio of Ta 2 O 5 and the combination of a tantalum oxide layer, is higher than the ratio of Ta 2 O 5 combined in the thin film other than the oxide layer and is preferable. Ta 2 O 5 bond is a bonded state having a very high stability, by increasing the abundance ratio of Ta 2 O 5 bond in the high oxide layer, mask cleaning resistance such as properties that prevent hydrogen intrusion, chemical resistance and hot water resistance, and ArF Light resistance greatly increases. In particular, the tantalum high oxide layer is most preferably formed only in a bonded state of Ta 2 O 5 . In addition, it is preferable that content of nitrogen and other elements of a tantalum high oxide layer is a range which does not affect the effect, such as the property which inhibits hydrogen intrusion, and it is preferable that it is not contained substantially.

상기 탄탈 고산화층의 두께는, 1.5㎚ 이상 4㎚ 이하인 것이 바람직하다. 1.5㎚ 미만에서는 너무 얇아서 수소 침입을 저지하는 효과를 기대할 수 없고, 4㎚를 초과하면 표면 반사율에 미치는 영향이 커져, 소정의 표면 반사율(노광광에 대한 반사율 또는 각 파장의 광에 대한 반사율 스펙트럼)을 얻기 위한 제어가 어려워진다. 또한, 탄탈 고산화층은, ArF 노광광에 대한 광학 농도가 매우 낮기 때문에, 표면 반사 방지층에서 확보할 수 있는 광학 농도가 저하되어, 박막의 막 두께를 박막화하는 관점에서는 마이너스로 작용하게 된다. 또한, 박막 전체의 광학 농도 확보의 관점과, 수소 침입을 저지하는 특성, 내약성 및 ArF 내광성의 향상의 관점의 양쪽의 밸런스를 고려하면, 고산화층의 두께는 1.5㎚ 이상 3㎚ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.It is preferable that the thickness of the said tantalum high oxide layer is 1.5 nm or more and 4 nm or less. If it is less than 1.5 nm, the effect of preventing hydrogen penetration is too small, and if it exceeds 4 nm, the influence on the surface reflectivity becomes large, and a predetermined surface reflectance (reflectance for exposure light or reflectance spectrum for light of each wavelength) The control to get is difficult. In addition, since the optical density of the tantalum high oxide layer is very low with respect to the ArF exposure light, the optical density that can be ensured in the surface antireflection layer is lowered, and it acts negatively from the viewpoint of thinning the film thickness of the thin film. In consideration of the balance between the viewpoint of securing the optical density of the entire thin film and the viewpoint of preventing hydrogen intrusion, improving the chemical resistance and ArF light resistance, the thickness of the high oxide layer is more preferably 1.5 nm or more and 3 nm or less. desirable.

상기의 탄탈 고산화층의 형성 방법은, 박막이 성막된 후의 마스크 블랭크에 대하여, 온수 처리, 오존 함유수 처리, 산소를 함유하는 기체 중에서의 가열 처리, 산소를 함유하는 기체 중에서의 자외선 조사 처리 및/또는 O2 플라즈마 처리 등을 행하는 것 등을 들 수 있다. 또한, 고산화층은, 박막을 형성하는 금속의 고산화막에 한정되지 않는다. 수소 침입을 저지하는 특성이 있으면 어느 금속의 고산화막이어도 되고, 박막의 표면에 그 고산화막을 적층한 구성이어도 된다. 또한, 박막에의 수소의 침입을 저지하는 특성을 갖는 재료이면, 고산화물이 아니어도 되고, 박막의 표면에 그 재료막을 적층한 구성으로 할 수도 있다.The method for forming the tantalum high oxide layer may include hot water treatment, ozone-containing water treatment, heat treatment in a gas containing oxygen, ultraviolet irradiation treatment in a gas containing oxygen, and / or a mask blank after a thin film is formed. Or O 2 plasma treatment. In addition, a high oxide layer is not limited to the high oxide film of the metal which forms a thin film. As long as there is a property of preventing hydrogen intrusion, a high oxide film of any metal may be used, or a structure in which the high oxide film is laminated on the surface of the thin film may be used. Moreover, as long as it is a material which has a characteristic which prevents the penetration of hydrogen into a thin film, it may not be a high oxide and it can also be set as the structure which laminated | stacked the material film on the surface of a thin film.

상기 마스크 블랭크의 박막은, 상기 글래스 기판측으로부터 하층과 상층이 적층되는 구조를 갖고, 상기 하층은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지고, 상기 상층은, 탄탈과 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조로 함으로써, 상층에 박막의 노광광에 대한 표면 반사율을 제어하는 기능을 갖는 막(반사 방지막)으로서 기능시킬 수 있다.The thin film of the mask blank has a structure in which a lower layer and an upper layer are laminated from the glass substrate side, and the lower layer is made of a material containing tantalum and nitrogen and substantially free of hydrogen, and the upper layer is It is preferable to consist of a material containing tantalum and oxygen. By having such a structure, it can function as a film (antireflection film) which has a function which controls the surface reflectance with respect to the exposure light of a thin film in the upper layer.

또한, 상층의 표층(하층측과는 반대측의 표층)에, 산소를 60at% 이상 함유하는 고산화층을 형성하는 것이 바람직하다. 고산화층 및 탄탈을 함유하는 재료의 고산화층 등의 형태 및 작용 효과에 대해서는 상기와 마찬가지이다. 상층은, 표면 반사율 특성(ArF 노광광에 대한 반사율 또는 각 파장의 광에 대한 반사율 스펙트럼)의 제어 용이성을 고려하면, 표층 부분을 제외한 상층 중의 산소 함유량은 60at% 미만인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to form the high oxide layer containing 60at% or more of oxygen in the upper surface layer (surface layer on the opposite side to lower layer side). The form and action effects of the high oxide layer and the high oxide layer of the material containing tantalum are the same as above. In consideration of the ease of control of surface reflectance characteristics (reflectance to ArF exposure light or reflectance spectrum to light of each wavelength), the upper layer preferably has an oxygen content of less than 60 at% except for the surface layer portion.

상층은 탄탈에 산소를 함유하는 재료로 형성된다. 박막 패턴을 형성하는 관점에서, 상층(탄탈에 산소를 함유하는 재료)의 드라이 에칭은, 산소 비함유의 염소계 에칭 가스에 의해서는 곤란하고, 불소계 에칭 가스에 의해서만 드라이 에칭이 가능하다. 이에 대하여 하층은, 탄탈과 질소를 함유하는 재료로 형성된다. 박막 패턴을 형성하는 관점에서, 하층(탄탈과 질소를 함유하는 재료)의 드라이 에칭은, 불소계 에칭 가스 및 산소 비함유의 염소계 에칭 가스 중 어느 것이라도 가능하다. 이 때문에, 레지스트 패턴(전사 패턴이 형성된 레지스트막)을 마스크로 하여, 박막을 드라이 에칭하여 패턴 형성할 때, 상층에 대하여 불소계 에칭 가스에 의한 드라이 에칭을 행하여 패턴을 형성하고, 상층의 패턴을 마스크로 하여, 하층에 산소 비함유의 염소계 에칭 가스에 의한 드라이 에칭을 행하여 패턴을 형성하는 프로세스를 사용할 수 있다. 이와 같은 에칭 프로세스를 적용할 수 있음으로써, 레지스트막의 박막화를 도모할 수 있다.The upper layer is formed of a material containing oxygen in tantalum. From the viewpoint of forming a thin film pattern, dry etching of the upper layer (a material containing oxygen in tantalum) is difficult with an oxygen-free chlorine etching gas, and dry etching is possible only with a fluorine etching gas. In contrast, the lower layer is formed of a material containing tantalum and nitrogen. From the viewpoint of forming a thin film pattern, the dry etching of the lower layer (tantalum and nitrogen-containing material) may be either a fluorine-based etching gas or an oxygen-free chlorine-based etching gas. For this reason, when dry-etching a thin film by using a resist pattern (resist film in which the transfer pattern was formed) as a mask, when forming a pattern by dry-etching, a pattern is formed by performing dry etching with a fluorine-type etching gas to an upper layer, and masking an upper pattern As a result, a process of forming a pattern by performing dry etching with an chlorine-based etching gas containing no oxygen in the lower layer can be used. By applying such an etching process, it is possible to reduce the thickness of the resist film.

산소 비함유의 염소계 에칭 가스에 의한 상층의 드라이 에칭을 보다 곤란하게 하기 위해서는, 상층 중의, 결합 에너지가 비교적 높은 탄탈과 산소의 결합의 존재량을 많게 하면 된다. 상층의 드라이 에칭을 보다 곤란하게 하기 위해서는, 상층의 탄탈 함유량에 대한 산소 함유량의 비율이 1 이상인 것이 바람직하다. 상층이 탄탈 및 산소만으로 형성되어 있는 경우, 상층 중의 산소 함유량은 50at% 이상인 것이 바람직하다.In order to make the dry etching of the upper layer by the oxygen-free chlorine etching gas more difficult, what is necessary is just to increase the abundance amount of the bonding of tantalum and oxygen with a comparatively high bond energy in an upper layer. In order to make dry etching of an upper layer more difficult, it is preferable that the ratio of oxygen content with respect to tantalum content of an upper layer is 1 or more. When the upper layer is formed only of tantalum and oxygen, the oxygen content in the upper layer is preferably 50 at% or more.

상기의 박막의 하층을 형성하는 재료에 대해서는, 상기의 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료에 열거한 것과 마찬가지이다. 또한, 상층을 형성하는 재료에 대해서는, 탄탈과 산소를 함유하고, 또한 질소, 붕소 및 탄소 등을 함유하는 재료가 바람직하다. 상층을 형성하는 재료로서, 예를 들면, TaO, TaON, TaBO, TaBON, TaCO, TaCON, TaBCO 및 TaBOCN 등을 들 수 있다.About the material which forms the lower layer of the said thin film, it is the same as what was listed to the material which contains said tantalum and does not contain hydrogen substantially. Moreover, as for the material which forms an upper layer, the material containing tantalum and oxygen, and also containing nitrogen, boron, carbon, etc. is preferable. As a material which forms an upper layer, TaO, TaON, TaBO, TaBON, TaCO, TaCON, TaBCO, TaBOCN, etc. are mentioned, for example.

상기의 마스크 블랭크의 박막은, 상기의 적층 구조만으로 한정되는 것은 아니다. 3층 적층 구조로 해도 되고, 단층의 조성 경사막으로 해도 되고, 상층과 하층 사이에서 조성 경사한 막 구성으로 해도 된다. 상기의 마스크 블랭크의 박막은, 전사용 마스크를 제작하였을 때에 차광 패턴으로서 기능하는 차광막으로서 이용되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기의 마스크 블랭크의 박막은, 에칭 스토퍼막 또는 에칭 마스크막(하드마스크막)으로서도 적용 가능하고, 상기의 박막에 요구되고 있는 제약의 범위 내이면, 하프톤 위상 시프트막 또는 광 반투과막에도 적용 가능하다. 또한, 상기의 마스크 블랭크는, 박막의 압축 응력의 경시 변화를 억제할 수 있기 때문에, 박막에서 형성되는 패턴에 높은 위치 정밀도가 요구되는 더블 패터닝 기술(협의의 더블 패터닝 기술(DP 기술), 더블 노광 기술(DE 기술) 등)이 적용되는 전사용 마스크 세트를 제작하는 경우에, 특히 바람직하게 이용할 수 있다.The thin film of the above mask blank is not limited to only the above laminated structure. It may be set as a three-layer laminated structure, it may be set as the composition gradient film of a single | mono layer, and it may be set as the film structure in which the composition was inclined between upper layer and lower layer. Although the thin film of said mask blank is used as a light shielding film which functions as a light shielding pattern when the transfer mask is produced, it is not limited to this. The thin film of the mask blank can be applied as an etching stopper film or an etching mask film (hard mask film), and can also be applied to a halftone phase shift film or a light semitransmissive film as long as it is within the constraints required for the thin film. It is possible. In addition, since the said mask blank can suppress the time-dependent change of the compressive stress of a thin film, the double patterning technique (conventional double patterning technique (DP technique), double exposure which requires high positional precision for the pattern formed from a thin film) In the case of producing a transfer mask set to which a technique (DE technique) or the like is applied, it can be particularly preferably used.

상기의 마스크 블랭크의 박막에서, 글래스 기판과 상기의 박막 사이에, 글래스 기판 및 박막 모두 에칭 선택성을 갖는 재료(Cr을 함유하는 재료, 예를 들면 Cr, CrN, CrC, CrO, CrON 및 CrC 등)로 이루어지는 에칭 스토퍼막 또는 에칭 마스크막을 형성해도 된다. 또한, 글래스 기판과 박막 사이에, 노광광에 대하여 소정의 위상 시프트 효과 및 투과율을 갖는 하프톤 위상 시프트막 또는 소정의 투과율만을 갖는 광 반투과막을 형성해도 된다(이 경우, 박막은 차광대 및/또는 차광 패치 등을 형성하기 위한 차광막으로서 이용된다). 단, 상기의 박막에 접하는 이들 막은, 기본적으로 수소를 함유하지 않는 재료(적극적으로 함유시키지 않고, 상기의 박막이 성막될 때까지 행해지는 처리는, 수소가 최대한 도입되지 않도록 하는 수단으로 함)로 형성하는 것이 필요하다.In the thin film of the mask blank, a material having etching selectivity between the glass substrate and the thin film, both the glass substrate and the thin film (materials containing Cr, for example, Cr, CrN, CrC, CrO, CrON, CrC, etc.) You may form the etching stopper film or the etching mask film which consist of these. Further, a halftone phase shift film having a predetermined phase shift effect and transmittance or a light semitransmissive film having only a predetermined transmittance may be formed between the glass substrate and the thin film (in this case, the thin film may be a light shielding band and // Or as a light shielding film for forming a light shielding patch or the like). However, these films in contact with the thin film are basically materials that do not contain hydrogen (they are not actively contained and the treatment performed until the thin film is formed is a means for preventing the introduction of hydrogen as much as possible). It is necessary to form.

본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 전사용 마스크는, 상기의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기의 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성함으로써 제작되는 것이 바람직하다. 제조되고 나서 일정 기간 이상 경과한 마스크 블랭크는, 시간 경과에 의한 박막의 압축 응력의 증대가 억제되어 있기 때문에, 마스크 블랭크의 평탄도는 요구되고 있는 높은 수준으로 유지되어 있다. 이와 같은 특성을 갖는 마스크 블랭크를 이용하면, 완성된 전사용 마스크는 요구되는 높은 평탄도로 할 수 있다. 또한, 박막의 압축 응력이 억제되어 있기 때문에, 전사 마스크를 제작하는 에칭 프로세스 후에, 주위의 압축 응력으로부터 해방된 박막의 각 패턴이 일으키는 주표면 상에서의 위치 어긋남량을 억제할 수도 있다.It is preferable that the transfer mask manufactured by the manufacturing method of this invention is produced by forming a transfer pattern in the thin film of said mask blank using the mask blank manufactured by said manufacturing method. Since the increase of the compressive stress of the thin film with time lapse is suppressed in the mask blank which passed more than a fixed period after manufacture, the flatness of the mask blank is maintained at the high level requested | required. By using a mask blank having such characteristics, the completed transfer mask can be made to the required high flatness. Moreover, since the compressive stress of a thin film is suppressed, the amount of position shift on the main surface which each pattern of the thin film released | released from the surrounding compressive stress after the etching process which manufactures a transfer mask can also be suppressed.

한편, 제조되고 나서 시간이 경과하지 않은 마스크 블랭크를 이용하여, 전사용 마스크를 제작한 경우, 종래의 제조 방법에 의해 제작한 직후의 전사용 마스크(종래의 전사용 마스크)는, 요구되는 높은 평탄도로 되어 있다. 그러나, 종래의 전사용 마스크는, 그 후, 사용하지 않고 마스크 케이스에 수납하여 보관한 경우, 또는 노광 장치에 세트하여 계속 사용한 경우, 박막의 압축 응력이 증대됨으로써, 평탄도가 악화되게 되기 때문에, 박막의 각 패턴이 크게 위치 어긋남을 일으키게 될 우려가 있다. 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여 제작한 본 발명의 전사용 마스크를 이용하면, 시간 경과에 의한 박막의 압축 응력의 증대를 억제할 수 있기 때문에, 제작 후에 사용하지 않고 마스크 케이스에 수납하여 보관하고 있었던 경우 또는 노광 장치에 세트하여 계속 사용한 경우라도, 요구되는 높은 평탄도를 계속해서 유지할 수 있어, 박막의 각 패턴의 위치 어긋남도 억제할 수 있다.On the other hand, when a transfer mask is produced using a mask blank that has not elapsed since manufacture, the transfer mask (conventional transfer mask) immediately after production by a conventional manufacturing method is required to have high flatness. There is a road. However, since the transfer mask of the conventional transfer mask is stored in a mask case without being used or stored in the mask case or used continuously in the exposure apparatus, the compressive stress of the thin film is increased, thereby deteriorating flatness. There exists a possibility that each pattern of a thin film may largely shift position. When the transfer mask of the present invention produced by using the mask blank manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used to suppress the increase in compressive stress of the thin film over time, the mask case is not used after production. Even if it is stored and stored in the case, or when it is set and used continuously by the exposure apparatus, the required high flatness can be maintained continuously, and the position shift of each pattern of a thin film can also be suppressed.

또한, 이 전사용 마스크의 박막에서 형성된 전사 패턴의 표층에는, 산소를 60at% 이상 함유하는 고산화층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 고산화층 및 탄탈을 함유하는 재료의 고산화층 등의 형태 및 작용 효과에 대해서는, 상기와 마찬가지이다.Moreover, it is preferable that the high oxide layer containing 60at% or more of oxygen is formed in the surface layer of the transfer pattern formed from the thin film of this transfer mask. The form and working effects of the high oxide layer and the high oxide layer of the material containing tantalum are the same as above.

상기의 전사용 마스크는, 바이너리형 마스크로서 사용 가능하고, 특히 노광광에 ArF 엑시머 레이저광이 적용되는 경우에 특히 바람직하다. 또한, 상기의 전사용 마스크는, 파 들어가기 레벤손형 위상 시프트 마스크, 하프톤형 위상 시프트 마스크, 인핸서형 위상 시프트 마스크 및 크롬리스 위상 시프트 마스크(CPL 마스크) 등에도 적용 가능하다. 또한, 상기의 전사용 마스크는, 패턴 위치 정밀도가 우수하기 때문에, 더블 패터닝 기술(DP 기술, DE 기술 등)이 적용되는 전사용 마스크 세트에 특히 바람직하게 이용할 수 있다.The transfer mask can be used as a binary mask, and is particularly preferable when ArF excimer laser light is applied to the exposure light. In addition, the transfer mask is also applicable to a wave entering Levenson type phase shift mask, a halftone type phase shift mask, an enhancer type phase shift mask, a chromeless phase shift mask (CPL mask), and the like. In addition, since the transfer mask is excellent in pattern position accuracy, the transfer mask can be particularly preferably used for a transfer mask set to which a double patterning technique (DP technique, DE technique, etc.) is applied.

상기의 전사용 마스크를 제작할 때에 마스크 블랭크에 대하여 행해지는 에칭으로서는, 미세 패턴의 형성에 유효한 드라이 에칭이 적절하게 이용된다. 상기의 불소를 함유하는 에칭 가스에 의한 박막에 대한 드라이 에칭에는, 예를 들면 SF6, CF4, C2F6 및 CHF3 등의 불소계 에칭 가스를 이용할 수 있다. 또한, 상기의 염소를 함유하고 또한 산소를 함유하지 않는 에칭 가스에 의한 박막에 대한 드라이 에칭에는, Cl2 및 CH2Cl2 등의 염소계의 가스 또는 이들 염소계의 가스 중 적어도 1개와, He, H2, N2, Ar 및/또는 C2H4 등의 혼합 가스를 이용할 수 있다.As the etching performed on the mask blank when producing the transfer mask, dry etching effective for forming a fine pattern is suitably used. For dry etching of the thin film by the above-mentioned fluorine-containing etching gas, for example, fluorine-based etching gas such as SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 and CHF 3 can be used. Further, dry etching of the thin film by the etching gas containing chlorine and oxygen does not include at least one of chlorine-based gas such as Cl 2 and CH 2 Cl 2 or these chlorine-based gases, He, H 2, N 2, may be used to mix gases such as Ar and / or C 2 H 4.

상기의 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크를 이용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 상기 전사 패턴을 노광 전사함으로써, 고정밀도의 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 제조할 수 있다. 상기의 전사용 마스크는, 제작 시에 있어서 요구되는 높은 평탄도 및 패턴 위치 정밀도를 갖고 있기 때문이다. 또한, 상기의 전사용 마스크는, 제작 후에 사용하지 않고 마스크 케이스에 수납하여 일정 기간 보관한 후에 노광 장치에 세트하여 노광 전사에 사용하기 시작하였을 때, 또는 마스크 제작 후, 시간을 두지 않고 노광 장치에 세트하여 노광 전사에 사용하였을 때에 있어서도, 요구되는 높은 평탄도를 계속해서 유지할 수 있고, 박막의 각 패턴의 위치 어긋남도 억제할 수 있기 때문이다.By exposing and transferring said transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask manufactured by the above manufacturing method, a semiconductor device having a high precision pattern can be manufactured. This is because the transfer mask has high flatness and pattern position precision required at the time of manufacture. In addition, the transfer mask is stored in a mask case without use after fabrication, stored in a mask case for a period of time, and then placed in an exposure apparatus and started to be used for exposure transfer or after exposure to the exposure apparatus without time. This is because, even when set and used for exposure transfer, the required high flatness can be maintained continuously, and the positional shift of each pattern of the thin film can be suppressed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 마스크 블랭크는, 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판(1) 상에 두께 42.5㎚의 탄탈과 질소를 주성분으로 하는 하층(차광층)(2)이 형성되고, 이 하층(2) 상에 두께 5.5㎚의 탄탈과 산소를 주성분으로 하는 상층(반사 방지층)(3)이 형성되고, 이 상층(3)의 표층에 탄탈 고산화층(4)이 형성되어 이루어지는 것이다. 또한, 하층(2)과, 탄탈 고산화층(4)을 포함하는 상층(3)으로 차광막(30)을 구성한다.As shown in Fig. 1, in the mask blank according to the present embodiment, an underlayer (light shielding layer) 2 having a main component of tantalum and nitrogen having a thickness of 42.5 nm is formed on a glass substrate 1 made of synthetic quartz. The upper layer (reflective prevention layer) 3 which has a thickness of 5.5 nm thick and oxygen as a main component is formed on this lower layer 2, and the tantalum high-oxidation layer 4 is formed in the surface layer of this upper layer 3. . Furthermore, the light shielding film 30 is comprised from the lower layer 2 and the upper layer 3 containing the tantalum high oxide layer 4.

또한, 본 실시 형태에 따른 전사용 마스크는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 마스크 블랭크의 차광막(30)을 패터닝함으로써, 글래스 기판(1) 상에 차광막(30)을 잔존시킨 차광부(30a)와, 제거한 투광부(30b)로 구성되는 미세 패턴을 형성한 것이다. 차광막 패턴(박막 패턴)(30a)의 표층에는, 탄탈 고산화층(4a)이 형성되어 있다. 또한, 차광막 패턴(30a)의 측벽에서는, 상층(3)의 패턴(3a)의 측벽의 표층에 탄탈 고산화층(4b)이 형성되고, 하층(2)의 패턴(2a)의 측벽의 표층에 탄탈 고산화층(4c)이 형성되어 있다. 또한, 하층(2) 및 상층(3)의 각 패턴(2a, 3a)의 측벽에 탄탈 고산화층(4b, 4c)을 형성하는 방법은, 상기의 마스크 블랭크에서의 탄탈 고산화층의 형성 방법과 마찬가지이다.In addition, in the transfer mask according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the light shielding film 30 of the mask blank shown in FIG. 1 is patterned so that the light shielding film 30 remains on the glass substrate 1. A fine pattern composed of the light shielding portion 30a and the removed light transmitting portion 30b is formed. Tantalum high oxide layer 4a is formed in the surface layer of light shielding film pattern (thin film pattern) 30a. Moreover, tantalum high oxide layer 4b is formed in the surface layer of the side wall of the pattern 3a of the upper layer 3, and tantalum is formed in the surface layer of the side wall of the pattern 2a of the lower layer 2 in the side wall of the light shielding film pattern 30a. The high oxide layer 4c is formed. The method of forming the tantalum high oxide layers 4b and 4c on the sidewalls of the patterns 2a and 3a of the lower layer 2 and the upper layer 3 is similar to the method of forming the tantalum high oxide layer in the mask blank. to be.

[실시예]EXAMPLE

다음으로, 도 3을 참조하면서 본 실시 형태에 따른 마스크 블랭크 및 전사용 마스크를 제조한 예를 실시예로서 설명한다.Next, the example which manufactured the mask blank and transfer mask which concern on this embodiment is demonstrated as an Example, referring FIG.

(실시예 1)(Example 1)

[마스크 블랭크의 제조] [Production of Mask Blanks]

종래부터 사용되고 있는 제조 방법(수트법)에 의해 제조된 합성 석영 잉곳에 대하여, 1000℃ 이상에서 2시간 이상, 가열 처리를 행하였다. 다음으로, 가열 처리 후의 합성 석영 잉곳으로부터, 세로 및 가로의 치수가, 약 152㎜×152㎜이고, 두께가 6.85㎜의 합성 석영으로 이루어지는 글래스 기판을 잘라내어, 면취면을 적절히 형성하였다.The synthetic quartz ingot manufactured by the manufacturing method (suit method) conventionally used was heat-processed at 1000 degreeC or more for 2 hours or more. Next, from the synthetic quartz ingot after heat processing, the glass substrate which consists of synthetic quartz of about 152 mm x 152 mm and a thickness of about 152 mm x 152 mm and thickness was cut out, and the chamfering surface was formed suitably.

잘라내어진 글래스 기판에 대하여, 주표면 및 단면에 대하여 연삭을 행하였다. 연삭 후의 글래스 기판의 주표면에 대하여, 거친 연마 공정 및 정밀 연마 공정을 순서대로 행하였다. 구체적으로는, 캐리어에 지지된 글래스 기판을 상하 각 정반면에 연마 패드(경질 폴리셔)를 구비하는 양면 연마 장치의 상하 정반 사이에 끼우고, 산화세륨의 연마 지립(입경 거친 연마 공정 : 2∼3㎛, 정밀 연마 공정 : 1㎛)을 포함하는 연마액을 정반면에 유입시키면서, 글래스 기판을 유성 기어 운동시켰다. 각 공정 후의 글래스 기판은, 세정조에 침지(초음파 인가)하여, 부착되는 연마 지립을 제거하는 세정을 행하였다.About the cut glass substrate, grinding was performed about the main surface and the cross section. The rough polishing process and the precision polishing process were performed in order with respect to the main surface of the glass substrate after grinding. Specifically, the glass substrate supported by the carrier is sandwiched between the upper and lower plates of the double-side polishing apparatus provided with polishing pads (hard polishers) on the upper and lower surface plates, and the abrasive grains of cerium oxide (grain rough polishing process: 2 to 2). The glass substrate was planetary geared while the polishing liquid containing 3 µm and a precision polishing step: 1 µm) was introduced into the surface surface. The glass substrate after each process was immersed in a washing tank (ultrasound application), and the washing | cleaning which removes the abrasive grain to which adhered was performed.

세정 후의 글래스 기판의 주표면에 대하여, 초정밀 연마 공정 및 최종 연마 공정을 행하였다. 구체적으로는, 캐리어에 지지된 글래스 기판을 상하 각 정반면에 연마 패드(초연질 폴리셔)를 구비하는 양면 연마 장치의 상하 정반 사이에 끼우고, 콜로이달 실리카의 연마 지립(입경 초정밀 연마 공정 : 30∼200㎚, 최종 연마 공정 : 평균 80㎚)을 포함하는 연마액을 정반면에 유입시키면서, 글래스 기판을 유성 기어 운동시켰다. 초정밀 연마 공정 후의 글래스 기판에 대하여, 불산과 규불산을 포함하는 세정조에 침지(초음파 인가)하여, 연마 지립을 제거하는 세정을 행하였다.An ultrafine polishing process and a final polishing process were performed on the main surface of the glass substrate after washing. Specifically, the glass substrate supported by the carrier is sandwiched between the upper and lower plates of the double-side polishing apparatus having a polishing pad (super soft polisher) on each of the upper and lower surfaces, and the abrasive grains of colloidal silica (particle size ultra-precision polishing process: The glass substrate was subjected to planetary gear movement while a polishing liquid containing 30 to 200 nm and a final polishing step: average 80 nm) was introduced into the surface surface. The glass substrate after the ultra-precise polishing process was immersed in a cleaning tank containing hydrofluoric acid and silicic acid (ultrasound applied) to remove the abrasive grains.

최종 연마 공정 후의 글래스 기판은, 두께가 6.35㎜, 주표면의 중심을 기준으로 한 142㎜의 정사각형의 내부 영역(이하, 142㎜×142㎜ 내 영역이라고 함)의 평탄도가 0.3㎛ 이하, 표면 거칠기 Rq가 0.2㎚ 이하로, 22㎚ 노드의 마스크 블랭크에서 사용하는 글래스 기판으로서 충분한 수준이었다.The glass substrate after the final polishing process has a flatness of 0.3 µm or less in a thickness of 6.35 mm and a 142 mm square inner region (hereinafter referred to as 142 mm x 142 mm region) based on the center of the main surface. Roughness Rq was 0.2 nm or less, and it was a level sufficient as the glass substrate used for the mask blank of a 22 nm node.

다음으로, 이 글래스 기판을 도 6에 도시한 광 가열 장치의 재치대(14)에 세트하고, 글래스 기판(1)에 대한 광 가열 처리를 행하였다. 처리실(11)에서의 글래스 기판(1)의 주위를 20㎩의 진공도로 하고, 사용하는 할로겐 히터(16)는, 색 온도 2500K의 것을 이용하였다. 광 가열 처리는, 글래스 기판의 온도가 500℃로 가열된 상태가 20분간 계속되는 조건에서 행하였다. 또한, 가열 처리 후의 글래스 기판(1)에 대하여, 세제에 의한 세정과 순수에 의한 린스 세정을 행하고, 또한, 대기 중에서 Xe 엑시머 램프를 조사하고, 자외선과, 그 자외선에 의해 발생하는 O3에 의해 주표면의 세정을 행하였다.Next, this glass substrate was set in the mounting base 14 of the optical heating apparatus shown in FIG. 6, and the optical heating process with respect to the glass substrate 1 was performed. The circumference | surroundings of the glass substrate 1 in the process chamber 11 were made into the vacuum of 20 kPa, and the halogen heater 16 to be used used the thing of the color temperature 2500K. The photoheating process was performed on the conditions which the state in which the temperature of the glass substrate heated to 500 degreeC continues for 20 minutes. In addition, the glass substrate 1 after the heat treatment is cleaned with a detergent and rinsed with pure water, and further irradiated with an Xe excimer lamp in the air, by ultraviolet rays and O 3 generated by the ultraviolet rays. The main surface was washed.

다음으로, 세정 후의 글래스 기판을 DC 마그네트론 스퍼터 장치에 도입하였다. 스퍼터 장치 내에 Xe와 N2의 혼합 가스를 도입하고, 탄탈 타겟을 이용한 스퍼터링법에 의해, 글래스 기판(1)의 주표면에 접하여 막 두께 42.5㎚의 TaN층(하층)(2)을 성막하였다(도 3의 (a) 참조). 또한, 스퍼터 장치 내의 가스를 Ar과 O2의 혼합 가스로 교체하고, 동일하게 탄탈 타겟을 이용한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 5.5㎚의 TaO층(상층)(3)을 성막하였다(도 3의 (a) 참조). 이 성막 직후의 단계에서, 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, 글래스 기판 주표면 상의 차광막(30)의 표면에서의 평탄도를 평탄도 측정 장치 UltraFLAT 200M(Corning TOROPEL사제)으로 측정하였다. 또한, 동일한 조건에서 제조한 마스크 블랭크에 대하여, HFS/RBS 분석을 행한 결과, TaN막 중의 수소 함유량은 검출 하한값 이하이었다.Next, the glass substrate after washing | cleaning was introduce | transduced into the DC magnetron sputter apparatus. A mixed gas of Xe and N 2 was introduced into the sputtering apparatus, and a TaN layer (lower layer) 2 having a film thickness of 42.5 nm was formed in contact with the main surface of the glass substrate 1 by the sputtering method using a tantalum target ( (A) of FIG. 3). Further, the gas in the sputtering device was replaced with a mixed gas of Ar and O 2 , and a TaO layer (upper layer) 3 having a thickness of 5.5 nm was formed by sputtering using a tantalum target in the same manner (FIG. 3 ( a). In the step immediately after the film formation, the flatness of the mask blank including the light shielding film 30 on the surface of the light shielding film 30 on the main surface of the glass substrate was measured by a flatness measuring device UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOROPEL). Moreover, as a result of performing HFS / RBS analysis about the mask blank manufactured on the same conditions, the hydrogen content in TaN film was below a detection lower limit.

다음으로, TaN층(하층)(2)과 TaO층(상층)(3)의 적층 구조의 차광막(30)이 형성된 글래스 기판을 가열로에 설치하고, 노 내의 기체를 질소로 치환하고, 가열 온도 300℃에서 1시간의 가열 처리를 행하여, 글래스 기판 중의 수소를 강제적으로 차광막에 도입시키는 가속 시험을 행하였다. 가속 시험 후의 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, 글래스 기판 주표면 상의 차광막(30)의 표면에서의 평탄도를 평탄도 측정 장치 Ultra FLAT 200M(Corning TOROPEL사제)으로 측정하였다. 가속 시험 후에 측정한 평탄도와, 가속 시험 전에 측정한 평탄도의 차는, 142㎜×142㎜ 내 영역의 평탄도차로 29㎚(가속 시험 후에 표면 형상이 볼록 방향으로 변화)이었다. 이 평탄도차의 수치는 측정 오차의 범위 내이고, 가열 처리의 전후에서 평탄도에는 변화가 거의 보이지 않았다. 또한, 가속 시험 후의 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, HFS/RBS 분석을 행한 결과를 도 4에 도시한다. 도 4의 결과로부터, TaN층에 수소가 2at%(원자%) 정도 함유되어 있다고 할 수 있다. 이 결과로부터, 가열로 내는 질소 분위기이기 때문에, TaN층에 도입된 수소의 공급원은, 글래스 기판이라고 할 수 있다. 또한, 가속 시험 전후의 평탄도차로부터, TaN층 중에 수소가 2at% 정도 도입되는 정도로는, 주표면의 평탄도에는 거의 영향을 미치지 않는 것도 알 수 있다.Next, the glass substrate in which the light shielding film 30 of the laminated structure of the TaN layer (lower layer) 2 and the TaO layer (upper layer) 3 was formed is provided in a heating furnace, the gas in a furnace is replaced with nitrogen, and a heating temperature is carried out. The heat treatment for 1 hour was performed at 300 degreeC, and the accelerated test which forcibly introduces hydrogen in a glass substrate to the light shielding film was done. About the mask blank provided with the light shielding film 30 after an acceleration test, the flatness in the surface of the light shielding film 30 on the glass substrate main surface was measured with the flatness measuring device Ultra FLAT 200M (made by Corning TOROPEL). The difference between the flatness measured after the acceleration test and the flatness measured before the acceleration test was 29 nm (the surface shape changed in the convex direction after the acceleration test) due to the flatness difference in the region within 142 mm x 142 mm. The numerical value of this flatness difference exists in the range of a measurement error, and the change in flatness was hardly seen before and after heat processing. Moreover, the result of having performed HFS / RBS analysis about the mask blank provided with the light shielding film 30 after an acceleration test is shown in FIG. From the result of FIG. 4, it can be said that about 2at% (atomic%) of hydrogen is contained in a TaN layer. From this result, since a heating furnace is nitrogen atmosphere, the source of hydrogen introduced into a TaN layer can be called a glass substrate. In addition, it can be seen from the flatness difference before and after the acceleration test that the degree of introduction of hydrogen into the TaN layer by about 2 at% hardly affects the flatness of the main surface.

다음으로, 상기와 동일한 조건에서, 글래스 기판(1)의 주표면에 접하여 TaN층(2)과 TaO층(3)의 적층 구조의 차광막(30)을 형성한 마스크 블랭크를 제조하였다. 이 마스크 블랭크를 핫 플레이트에 설치하고, 대기 중에서 300℃의 가열 처리를 행하여, TaO층(3) 내의 표층에 탄탈의 고산화층(4)을 형성하였다(도 3의 (b) 참조). 고산화층(4)을 형성한 후의 마스크 블랭크에 대하여, HFS/RBS 분석을 행한 바, TaO층(3)의 표면으로부터 2㎚의 깊이까지 산소 함유량이 많은 고산화층(4)이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, XPS 분석(X선 광전자 분광 분석)을 행한 바, 차광막(30)의 최표층의 내로우 스펙트럼에, Ta2O5의 속박 에너지(25.4eV)의 위치에서 높은 피크가 보였다. 또한, 차광막(30)의 표면으로부터 깊이 1㎚의 깊이의 층에서의 내로우 스펙트럼에서는, Ta2O5의 속박 에너지(25.4eV)의 위치에서의 피크와 Ta의 속박 에너지(21.0eV) 사이이며, Ta2O5 근처에 피크가 보였다. 이들 결과로부터, TaO층(3)의 표층에 Ta2O5 결합을 갖는 고산화층(4)이 형성되어 있다고 할 수 있다. 이상과 같이 하여, 글래스 기판(1)의 주표면 상에, TaN층(2)과, 표층에 탄탈의 고산화층(4)을 포함하는 TaO층(3)의 적층 구조의 차광막(30)을 구비하는 실시예 1의 마스크 블랭크를 얻었다.Next, the mask blank which formed the light shielding film 30 of the laminated structure of TaN layer 2 and TaO layer 3 in contact with the main surface of the glass substrate 1 was manufactured on the same conditions as the above. This mask blank was installed in a hot plate, and the heat processing at 300 degreeC was performed in air | atmosphere, and the high oxide layer 4 of tantalum was formed in the surface layer in TaO layer 3 (refer FIG.3 (b)). HFS / RBS analysis was performed on the mask blank after the high oxide layer 4 was formed, and it was confirmed that the high oxide layer 4 having a high oxygen content was formed from the surface of the TaO layer 3 to a depth of 2 nm. It became. Also showed a high peak at the position of the XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopy), carried out the bar, the light-shielding film 30 to the narrow spectrum of the outermost surface layer, Ta 2 O 5 bound energy (25.4eV) of the. Further, in the narrow spectrum in the layer having a depth of 1 nm from the surface of the light shielding film 30, it is between the peak at the position of the binding energy (25.4 eV) of Ta 2 O 5 and the binding energy (21.0 eV) of Ta. A peak was observed near Ta 2 O 5 . These results can be said that from the high oxide layer 4 having a Ta 2 O 5 bonded to the surface of the TaO layer 3 is formed. As described above, the light shielding film 30 having the laminated structure of the TaN layer 2 and the TaO layer 3 including the tantalum high oxide layer 4 is provided on the main surface of the glass substrate 1. The mask blank of Example 1 was obtained.

이상과 같이 제조한 차광막(30)의 막면에서의 반사율(표면 반사율)은, ArF 노광광(파장 193㎚)에서 30.5%이었다. 글래스 기판(1)의 차광막을 형성하고 있지 않은 면의 반사율(이면 반사율)은, ArF 노광광에서 38.8%이었다. 또한, ArF 노광광에서의 광학 농도는, 3.02이었다.The reflectance (surface reflectance) at the film surface of the light shielding film 30 manufactured as described above was 30.5% with ArF exposure light (wavelength 193 nm). The reflectance (rear reflectance) of the surface on which the light shielding film of the glass substrate 1 was not formed was 38.8% with ArF exposure light. In addition, the optical density in ArF exposure light was 3.02.

[전사용 마스크의 제작][Creation of Warrior Mask]

다음으로, 얻어진 마스크 블랭크를 이용하여, 이하의 수순에 의해 실시예 1의 전사용 마스크를 제작하였다.Next, using the obtained mask blank, the transfer mask of Example 1 was produced with the following procedure.

처음에, 스핀 코트법에 의해 막 두께 100㎚의 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트(5)를 도포하고(도 3의 (c) 참조), 전자선 묘화 및 현상을 행하여, 레지스트 패턴(5a)을 형성하였다(도 3의 (d) 참조). 또한, 전자선 묘화를 행한 패턴은, 더블 패터닝 기술을 이용하여 22㎚ 노드의 미세한 패턴을 2개의 비교적 성긴 전사 패턴으로 분할한 것 중 한쪽을 이용하였다.First, a chemically amplified resist 5 for electron beam drawing with a film thickness of 100 nm is applied by spin coating (see FIG. 3C), and electron beam drawing and development are performed to form a resist pattern 5a. (See FIG. 3 (d)). In addition, the pattern which carried out the electron beam drawing used either the thing which divided | segmented the fine pattern of 22 nm node into two comparatively coarse transcription patterns using the double patterning technique.

다음으로, 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하여, 고산화층(4)을 포함하는 TaO층(상층)(3)의 패턴(3a)을 제작하였다(도 3의 (e) 참조). 계속해서, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하여 TaN층(하층)(2)의 패턴(2a)을 제작하고, 글래스 기판(1) 상에 차광막 패턴(30a)을 제작하였다(도 3의 (f) 참조). 계속해서, 차광막 패턴(30a) 상의 레지스트를 제거하고, 전사용 마스크로서의 기능을 갖는 차광막 패턴(30a)을 얻었다(도 3의 (g) 참조). 이상에 의해, 전사용 마스크(바이너리 마스크)를 얻었다.Next, dry etching using a fluorine-based (CF 4 ) gas was performed to prepare a pattern 3a of the TaO layer (upper layer) 3 including the high oxide layer 4 (see FIG. 3E). Subsequently, dry etching using a chlorine-based (Cl 2 ) gas was performed to produce a pattern 2a of the TaN layer (lower layer) 2, and a light shielding film pattern 30a was produced on the glass substrate 1 (FIG. 3). (F)). Subsequently, the resist on the light shielding film pattern 30a was removed to obtain a light shielding film pattern 30a having a function as a transfer mask (see FIG. 3G). The transfer mask (binary mask) was obtained by the above.

다음으로, 제작한 전사용 마스크에 대하여, 자연 산화가 진행되기 전(예를 들면 성막 후 1시간 이내)에, 또는 성막 후 자연 산화가 진행되지 않는 환경 하에서 보관한 후에, 90℃의 탈이온수(DI water)에 120분간 침지하여, 온수 처리(표면 처리)를 실시하였다. 이에 의해, 실시예 1의 전사용 마스크를 얻었다.Next, with respect to the transfer mask produced, deionized water at 90 ° C. was stored before natural oxidation proceeded (for example, within 1 hour after film formation) or in an environment where natural oxidation did not proceed after film formation. DI water) was immersed for 120 minutes, and hot water treatment (surface treatment) was performed. This obtained the transfer mask of Example 1.

이 실시예 1의 전사용 마스크에서는, 차광막 패턴(30a)의 표층에, 도 2에 모식적으로 도시한 바와 같은 탄탈의 고산화층(4a, 4b 및 4c)의 형성이 확인되었다. 구체적으로는, 주사 투과 전자 현미경(STEM : scanning transmission electron microscope)에 의한 단면 관찰에 의해, 두께 3㎚의 고산화층(4a, 4b 및 4c)이 확인되었다. 또한, 차광막 패턴(30a)의 차광막이 있는 부분에 대하여 HFS/RBS 분석을 하였다. 차광막의 깊이 방향 프로파일의 분석 결과에 의하면, TaO층(3)의 표층의 탄탈의 고산화층(4a)은, 산소 함유량이 71.4∼67at%인 것이 확인되었다. 한편, 패턴 측벽 부분(4b 및 4c)에 대해서는 HFS/RBS 분석에 의한 산소 함유량의 확인이 곤란하다. 이 때문에, STEM에 의한 관찰 시에 EDX(에너지 분산형 X선 분광) 분석을 이용하여, 앞서 분석한 차광막 패턴(30a)의 표층의 고산화층(4a)의 HFS/RBS 분석의 결과와 비교하여, 고산화층(4a)과, 고산화층(4b 및 4c)에서 산소 함유량이 동일한 것이 확인되었다.In the transfer mask of this Example 1, formation of the tantalum high oxide layers 4a, 4b, and 4c as schematically shown in FIG. 2 was observed on the surface layer of the light shielding film pattern 30a. Specifically, the cross-sectional observation by a scanning transmission electron microscope (STEM) confirmed the high oxide layers 4a, 4b, and 4c having a thickness of 3 nm. In addition, HFS / RBS analysis was performed on the part with the light shielding film of the light shielding film pattern 30a. According to the analysis result of the depth direction profile of the light shielding film, it was confirmed that the tantalum high oxide layer 4a of the surface layer of the TaO layer 3 has 71.4 to 67 at% of oxygen content. On the other hand, it is difficult to confirm oxygen content by HFS / RBS analysis about the pattern side wall parts 4b and 4c. For this reason, compared with the result of HFS / RBS analysis of the high-oxidation layer 4a of the surface layer of the light-shielding film pattern 30a analyzed previously using EDX (energy-dispersive X-ray spectroscopy) analysis at the time of observation by STEM, It was confirmed that the oxygen content was the same in the high oxide layer 4a and the high oxide layers 4b and 4c.

제작한 실시예 1의 전사용 마스크에 대하여, 마스크 블랭크에 대하여 행한 것과 동일한 조건(노 내의 기체를 질소로 치환하고, 가열 온도 300℃, 1시간의 가열 처리)에서 가속 시험을 행하였다. 또한, 가속 시험의 전후에서, 전사용 마스크의 면 내 소정 부분에서의 패턴 폭 및 스페이스 폭을 각각 측정하였다. 가속 시험의 전후에서의, 패턴 폭 및 스페이스 폭의 변동 폭은, 모두 허용 범위 내이었다. 마찬가지의 수순에 의해, 이 실시예 1의 마스크 블랭크를 이용하고, 더블 패터닝 기술을 이용하여 22㎚ 노드의 미세한 패턴을 2개의 비교적 성긴 전사 패턴으로 분할한 것 중의 다른 한쪽의 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 제작하였다. 이상의 수순에 의해, 2매의 전사용 마스크를 이용하여 더블 패터닝 기술에 의해 노광 전사함으로써 22㎚ 노드의 미세한 패턴을 전사 대상물에 전사 가능한 전사용 마스크 세트를 얻었다.The accelerated test was performed on the transfer mask of Example 1 produced under the same conditions as that performed on the mask blank (substituting gas in the furnace with nitrogen and heating at 300 ° C. for 1 hour). In addition, before and after the acceleration test, the pattern width and the space width at the in-plane predetermined portions of the transfer mask were respectively measured. Before and after the acceleration test, the variation widths of the pattern width and the space width were all within the allowable range. By the same procedure, using the mask blank of Example 1, and using a double patterning technique, the transfer pattern having the other transfer pattern among the fine patterns of 22 nm nodes divided into two relatively coarse transfer patterns. A mask was produced. By the above procedure, the transfer mask set which can transfer the fine pattern of a 22 nm node to a transfer object was obtained by exposing and transferring by double patterning technique using two transfer masks.

[반도체 디바이스의 제조] [Manufacture of Semiconductor Device]

제작한 전사용 마스크 세트를 이용하고, ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하는 노광 장치를 이용하고, 더블 패터닝 기술을 적용하여, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 22㎚ 노드의 미세 패턴을 노광 전사하였다. 노광 후의 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 소정의 현상 처리를 행하여, 레지스트 패턴을 형성하고, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하층막을 드라이 에칭하여, 회로 패턴을 형성하였다. 반도체 디바이스에 형성한 회로 패턴을 확인한 바, 중첩 정밀도 부족에 기인하는 회로 패턴의 배선 단락 및 단선은 없었다.Using the produced transfer mask set, an exposure apparatus using an ArF excimer laser as exposure light, a double patterning technique was applied to expose and transfer a 22 nm node fine pattern to a resist film on a semiconductor device. The predetermined development process was performed to the resist film on the semiconductor device after exposure, the resist pattern was formed, the underlayer film was dry-etched using the resist pattern as a mask, and the circuit pattern was formed. When the circuit pattern formed in the semiconductor device was confirmed, there was no wiring short circuit and disconnection of the circuit pattern due to lack of overlapping accuracy.

(비교예 1) (Comparative Example 1)

[마스크 블랭크의 제조] [Production of Mask Blanks]

실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해, 최종 연마 공정 후의 글래스 기판을 준비하였다. 이 글래스 기판에 대하여, 실시예 1과 같은 가열 처리는 행하지 않고, 세제에 의한 세정과, 순수에 의한 린스 세정을 행하고, 또한, 대기 중에서 Xe 엑시머 램프를 조사하고, 자외선과, 그 자외선에 의해 발생하는 O3에 의해 주표면의 세정을 행하였다. 세정 후의 글래스 기판에, 실시예 1과 마찬가지의 성막 조건에서, 차광막(30)을 성막하였다. 성막 직후의 단계에서, 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, 글래스 기판 주표면 상의 차광막(30)의 표면에서의 평탄도를 평탄도 측정 장치 UltraFLAT 200M(Corning TOROPEL사제)으로 측정하였다. 또한, 동일한 조건에서 제조한 마스크 블랭크에 대하여, HFS/RBS 분석을 행한 결과, TaN막 중의 수소 함유량은 검출 하한값 이하이었다.By the same procedure as in Example 1, a glass substrate after the final polishing step was prepared. The glass substrate was not subjected to the same heat treatment as in Example 1, but washed with a detergent and rinsed with pure water, and irradiated with an Xe excimer lamp in the air, and generated by ultraviolet rays and the ultraviolet rays. The main surface was washed with O 3 . The light shielding film 30 was formed into a film on the glass substrate after washing | cleaning on the film forming conditions similar to Example 1. FIG. In the step immediately after the film formation, the flatness of the mask blank including the light shielding film 30 on the surface of the light shielding film 30 on the main surface of the glass substrate was measured by the flatness measuring device UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOROPEL). Moreover, as a result of performing HFS / RBS analysis about the mask blank manufactured on the same conditions, the hydrogen content in TaN film was below a detection lower limit.

다음으로, TaN층(하층)(2)과 TaO층(상층)(3)의 적층 구조의 차광막(30)을 형성한 글래스 기판을 가열로에 설치하고, 노 내의 기체를 질소로 치환하고, 가열 온도 300℃에서 1시간의 가열 처리를 행하여, 글래스 기판 중의 수소를 강제적으로 차광막에 도입시키는 가속 시험을 행하였다. 가속 시험 후의 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, 글래스 기판 주표면 상의 차광막(30)의 표면에서의 평탄도를 평탄도 측정 장치 UltraFLAT 200M(Corning TOROPEL사제)로 측정하였다. 가속 시험 후에 측정한 평탄도와, 가속 시험 전에 측정한 평탄도의 차는, 142㎜×142㎜ 내 영역의 평탄도차로 219㎚(가속 시험 후에 표면 형상이 볼록 방향으로 변화)이며, 평탄도가 크게 변화하였다. 이 평탄도차는, 적어도 22㎚ 노드용의 마스크 블랭크에서는 허용할 수 없는 것이었다. 또한, 가속 시험 후의 차광막(30)을 구비하는 마스크 블랭크에 대하여, HFS/RBS 분석을 행한 결과를, 도 5에 도시한다. 도 5의 결과로부터 보면, TaN층은 수소를 6.5at% 정도 함유하고 있다. 이 결과로부터, 가열로 내는 질소 분위기이기 때문에, TaN층에 도입된 수소의 공급원은, 글래스 기판이라고 할 수 있다. 또한, 가속 시험 전후의 평탄도차로부터, TaN층 중에 수소가 6.5at% 정도 도입되게 되면, 주표면의 평탄도가 크게 악화되는 것을 알 수 있었다.Next, the glass substrate which formed the light shielding film 30 of the laminated structure of TaN layer (lower layer) 2 and TaO layer (upper layer) 3 is provided in a heating furnace, the gas in a furnace is replaced with nitrogen, and heating is carried out. The heat treatment for 1 hour was performed at the temperature of 300 degreeC, and the acceleration test which forcibly introduces hydrogen in a glass substrate into the light shielding film was done. About the mask blank provided with the light shielding film 30 after an acceleration test, the flatness in the surface of the light shielding film 30 on the glass substrate main surface was measured with the flatness measuring device UltraFLAT 200M (made by Corning TOROPEL). The difference between the flatness measured after the acceleration test and the flatness measured before the acceleration test is 219 nm (the surface shape changes in the convex direction after the acceleration test) due to the flatness difference in the region within 142 mm x 142 mm, and the flatness greatly changes. It was. This flatness difference was unacceptable in the mask blank for at least 22 nm node. In addition, the result of having performed HFS / RBS analysis about the mask blank provided with the light shielding film 30 after an acceleration test is shown in FIG. From the result of FIG. 5, the TaN layer contains about 6.5 at% of hydrogen. From this result, since a heating furnace is nitrogen atmosphere, the source of hydrogen introduced into a TaN layer can be called a glass substrate. From the flatness difference before and after the acceleration test, it was found that when the hydrogen was introduced into the TaN layer by about 6.5 at%, the flatness of the main surface was greatly deteriorated.

다음으로, 상기와 동일한 조건에서, 글래스 기판(1)의 주표면에 접하여 TaN층(2)과 TaO층(3)의 적층 구조의 차광막(30)을 형성한 마스크 블랭크를 제조하였다. 이 마스크 블랭크를, 실시예 1과 마찬가지로, 핫 플레이트에 설치하여 대기 중에서 300℃의 가열 처리를 행하여, TaO층(3) 내의 표층에 탄탈의 고산화층(4)을 형성하였다(도 3의 (b) 참조). 이상과 같이 하여, 글래스 기판(1)의 주표면 상에, TaN층(2)과, 표층에 탄탈의 고산화층(4)을 포함하는 TaO층(3)의 적층 구조의 차광막(30)을 구비하는 비교예 1의 마스크 블랭크를 얻었다.Next, the mask blank which formed the light shielding film 30 of the laminated structure of TaN layer 2 and TaO layer 3 in contact with the main surface of the glass substrate 1 was manufactured on the same conditions as the above. This mask blank was installed in a hot plate similarly to Example 1, and it heat-processed at 300 degreeC in air | atmosphere, and formed the high oxide layer 4 of tantalum in the surface layer in TaO layer 3 (FIG.3 (b). ) Reference). As described above, the light shielding film 30 having the laminated structure of the TaN layer 2 and the TaO layer 3 including the tantalum high oxide layer 4 is provided on the main surface of the glass substrate 1. The mask blank of Comparative Example 1 was obtained.

[전사용 마스크의 제작] [Creation of Warrior Mask]

다음으로, 얻어진 마스크 블랭크를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 비교예 1의 전사용 마스크를 제작하였다. 제작한 비교예 1의 전사용 마스크에 대하여, 마스크 블랭크에 대하여 행한 것과 동일한 조건(노 내의 기체를 질소로 치환하고, 가열 온도 300℃, 1시간의 가열 처리)에서 가속 시험을 행하였다. 또한, 가속 시험의 전후에서, 전사용 마스크의 면 내 소정 부분에서의 패턴 폭 및 스페이스 폭을 각각 측정하였다. 가속 시험의 전후에서의, 패턴 폭 및 스페이스 폭의 변동 폭은, 모두 크고, 적어도 22㎚ 노드용의 더블 패터닝 기술이 적용되는 전사용 마스크에서는 명백하게 허용 범위 외이었다. 이 때문에, 마찬가지의 수순에 의해, 더블 패터닝 기술을 이용하여 22㎚ 노드의 미세한 패턴을 2개의 비교적 성긴 전사 패턴으로 분할한 것 중의 다른 한쪽의 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 제작하여 전사용 마스크 세트를 제작하였다고 해도, 중첩 정밀도가 낮아, 더블 패터닝용의 전사용 마스크 세트로서는 사용할 수 없다.Next, using the obtained mask blank, the transfer mask of the comparative example 1 was produced by the procedure similar to Example 1. With respect to the transfer mask of Comparative Example 1 produced, an accelerated test was performed under the same conditions as that performed on the mask blank (substituting gas in the furnace with nitrogen and heating at 300 ° C. for 1 hour). In addition, before and after the acceleration test, the pattern width and the space width at the in-plane predetermined portions of the transfer mask were respectively measured. Before and after the acceleration test, the variation widths of the pattern width and the space width were both large and were clearly outside the permissible range in the transfer mask to which the double patterning technique for at least the 22 nm node was applied. For this reason, according to the same procedure, a transfer mask set having a transfer pattern having the other transfer pattern among the fine patterns of 22 nm nodes divided into two relatively coarse transfer patterns using a double patterning technique is produced. Even if it was produced, the superposition accuracy was low and it could not be used as a transfer mask set for double patterning.

또한, 상기의 가속 시험을 행한 후의 마스크 블랭크를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 비교예 1의 전사용 마스크를 제작해 보았다. 그 결과, 마스크 블랭크의 상태에서 이미 평탄도가 크게 악화되어 있었기 때문에, 노광 장치의 마스크 스테이지에 척하였을 때에, 패턴의 주표면 상의 이동이 현저하여, 적어도 22㎚ 노드용의 더블 패터닝 기술이 적용되는 전사용 마스크에서는 명백하게 허용 범위 외이었다. 또한, 차광막의 압축 응력이 현저하게 크기 때문에, 드라이 에칭 후의 차광막의 패턴은, 전자선 묘화 패턴으로부터의 어긋남이 컸다.Moreover, the transfer mask of the comparative example 1 was produced by the procedure similar to Example 1 using the mask blank after performing said acceleration test. As a result, since the flatness was already greatly deteriorated in the state of the mask blank, the movement on the main surface of the pattern was remarkable when chucked to the mask stage of the exposure apparatus, so that a double patterning technique for at least 22 nm node was applied. In the transfer mask, it was clearly outside the permissible range. Moreover, since the compressive stress of the light shielding film was remarkably large, the pattern of the light shielding film after dry etching had large deviation from the electron beam drawing pattern.

1 : 글래스 기판
2 : 하층(TaN층)
2a : 하층 패턴
3 : 상층(TaO층)
3a : 상층 패턴
4, 4a, 4b, 4c : 탄탈 고산화층
5 : 레지스트막
11 : 처리실
12 : 광원 유닛
14 : 재치대
15 : 유닛 프레임
16 : 할로겐 히터
17, 18 : 반사판
30 : 차광막
30a : 차광부
30b : 투광부
1: glass substrate
2: lower layer (TaN layer)
2a: Underlayer Pattern
3: upper layer (TaO layer)
3a: upper layer pattern
4, 4a, 4b, 4c: tantalum high oxide layer
5: resist film
11: processing chamber
12: light source unit
14: wit
15: unit frame
16: halogen heater
17, 18: reflector
30: light shielding film
30a: shading part
30b: floodlight

Claims (16)

주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판이며, 파장 2.72㎛에 대한 흡수대를 갖는 글래스 기판을 준비하는 공정과,
준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 2.72㎛의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과,
상기 광 가열 처리 후의 상기 글래스 기판의 주표면 상에 탄탈을 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
A glass substrate subjected to mirror polishing on a main surface thereof, the step of preparing a glass substrate having an absorption band with a wavelength of 2.72 µm,
A step of performing a light heating treatment for irradiating light having a wavelength of 2.72 μm to the prepared glass substrate,
And a step of forming a thin film made of a material containing tantalum and substantially free of hydrogen on the main surface of the glass substrate after the light heating treatment.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광 가열 처리는, 할로겐 히터로부터 발하는 광을 상기 글래스 기판에 조사하는 처리인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 1,
The said photo heat processing is a process of irradiating the said glass substrate with the light emitted from a halogen heater, The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned.
제1항에 있어서,
상기 박막은, 상기 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 1,
The said thin film is formed in contact with the main surface of the said glass substrate, The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned.
제1항에 있어서,
상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 1,
The said thin film is a manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned material which consists of a material which contains tantalum and nitrogen and does not contain hydrogen substantially.
제1항에 있어서,
상기 박막은, 상기 글래스 기판측으로부터 하층과 상층이 적층되는 구조를 갖고, 상기 하층은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지고, 상기 상층은, 탄탈과 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 1,
The thin film has a structure in which a lower layer and an upper layer are laminated from the glass substrate side, and the lower layer is made of a material containing tantalum and nitrogen and substantially no hydrogen, and the upper layer is tantalum and oxygen. The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned material.
주표면에 대하여 경면 연마를 행한 글래스 기판이며, 파장 2.72㎛에 대한 흡수대를 갖는 글래스 기판을 준비하는 공정과,
준비된 상기 글래스 기판에 대하여, 2.72㎛의 파장을 포함한 광을 조사하는 광 가열 처리를 행하는 공정과,
상기 광 가열 처리 후의 상기 글래스 기판을 성막실 내에 설치하고, 탄탈을 함유하는 타겟을 이용하고, 수소를 함유하지 않는 스퍼터링 가스를 성막실 내에 도입하고, 상기 글래스 기판의 주표면 상에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
A glass substrate subjected to mirror polishing on a main surface thereof, the step of preparing a glass substrate having an absorption band with a wavelength of 2.72 µm,
A step of performing a light heating treatment for irradiating light having a wavelength of 2.72 μm to the prepared glass substrate,
The glass substrate after the optical heating treatment is provided in a film formation chamber, a target containing tantalum is used, a sputtering gas containing no hydrogen is introduced into the film formation chamber, and sputtering is performed on the main surface of the glass substrate. A process for producing a mask blank, comprising the step of forming a thin film.
삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 광 가열 처리는, 할로겐 히터로부터 발하는 광을 상기 글래스 기판에 조사하는 처리인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 8,
The said photo heat processing is a process of irradiating the said glass substrate with the light emitted from a halogen heater, The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned.
제8항에 있어서,
상기 박막은, 상기 글래스 기판의 주표면에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 8,
The said thin film is formed in contact with the main surface of the said glass substrate, The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned.
제8항에 있어서,
상기 박막은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 8,
The said thin film is a manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned material which consists of a material which contains tantalum and nitrogen and does not contain hydrogen substantially.
제8항에 있어서,
상기 박막은, 상기 글래스 기판측으로부터 하층과 상층이 적층되는 구조를 갖고, 상기 하층은, 탄탈과 질소를 함유하고, 또한 수소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지고, 상기 상층은, 탄탈과 산소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
The method of claim 8,
The thin film has a structure in which a lower layer and an upper layer are laminated from the glass substrate side, and the lower layer is made of a material containing tantalum and nitrogen and substantially no hydrogen, and the upper layer is tantalum and oxygen. The manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned material.
제1항, 제4항 내지 제8항, 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.A transfer pattern is formed on the thin film of the mask blank by using the mask blank produced by the method of manufacturing the mask blank according to any one of claims 1, 4 to 8, and 11 to 14. The manufacturing method of the transfer mask characterized by the above-mentioned. 제15항의 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크를 이용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 상기 전사 패턴을 노광 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the transfer pattern is exposed and transferred to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask manufactured by the method for manufacturing a transfer mask according to claim 15.
KR1020120141905A 2011-12-09 2012-12-07 Manufacturing method of mask blank, manufacturing method of transfer mask, and manufacturing method of semiconductor device KR102067290B1 (en)

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