KR102079675B1 - 마스크블랭크용 유리기판, 다층 반사막 부착 기판, 마스크블랭크 및 마스크 - Google Patents

마스크블랭크용 유리기판, 다층 반사막 부착 기판, 마스크블랭크 및 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 표면의 평활성이 높고, 결함 위치 등의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 기준마크가 형성되고, 더 나아가 유리 기판의 재생(재이용)이 가능한 마스크블랭크용 유리기판을 제공하는 것으로서,
마스크블랭크용 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면 상에, 상기 기판(11)의 표면 조도의 저감, 혹은 기판(11)의 표면 결함을 저감하는 하지층(21)이 형성되어 있고, 이 하지층(21)의 표면은 정밀 연마된 표면이며, 이 하지층(21)에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크(22)가 형성되어 있다.

Description

마스크블랭크용 유리기판, 다층 반사막 부착 기판, 마스크블랭크 및 마스크{GLASS SUBSTRATE FOR MASK BLANK, SUBSTRATE WITH MULTILAYER REFLECTIVE FILM, MASK BLANK AND MASK}
본 발명은 반도체 장치 등의 제조에 이용되는 마스크블랭크용 유리기판, 다층 반사막 부착 기판, 마스크블랭크 및 마스크 그리고 그것들의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조공정에서는 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 실시되고 있다. 또 이 미세패턴의 형성에는 통상 몇 장의 포토마스크라고 불리고 있는 전사용 마스크가 사용된다. 이 전사용 마스크는 일반적으로 투광성의 유리기판 상에, 금속 박막 등으로 이루어지는 미세패턴을 설치한 것이며, 이 전사용 마스크의 제조에 있어서도 포토리소그래피법이 이용되고 있다.
포토리소그래피법에 의한 전사용 마스크의 제조에는 유리기판 등의 투광성 기판 상에 전사패턴(마스크패턴)을 형성하기 위한 박막(예를 들면 차광막 등)을 갖는 마스크블랭크가 이용된다. 이 마스크블랭크를 이용한 전사용 마스크의 제조는 마스크블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대해, 원하는 패턴 묘화를 실시하는 묘화 공정과, 묘화 후 상기 레지스트막을 현상하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 에칭하는 에칭 공정과, 잔존하는 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 갖고 실시되고 있다. 상기 현상 공정에서는 마스크블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대해 원하는 패턴 묘화를 실시한 후에 현상액을 공급하여 현상액에 가용한 레지스트막의 부위를 용해해 레지스트 패턴을 형성한다. 또 상기 에칭 공정에서는 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해서 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 박막이 노출된 부위를 제거하고, 이에 따라 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 상에 형성한다. 이렇게 하여 전사용 마스크가 완성된다.
또 전사용 마스크의 종류로서는 종래의 투광성 기판 상에 크롬계 재료로 이루어지는 차광막 패턴을 갖는 바이너리형 마스크(binary mask) 외에, 위상 시프트형 마스크가 알려져 있다. 이 위상 시프트형 마스크는 투광성 기판 상에 위상 시프트막을 갖는 구조인 것이고, 이 위상 시프트막은 소정의 위상차를 갖는 것이며, 예를 들면 몰리브덴 실리사이드(molybdenum silicide) 화합물을 포함하는 재료 등이 이용된다. 또 몰리브덴 등의 금속 실리사이드 화합물을 포함하는 재료를 차광막으로서 이용하는 바이너리형 마스크도 이용되고 있다.
또 근래, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사한계를 상회하는 미세패턴이 필요하게 되어지고 있다. 이와 같은 미세패턴 형성을 가능하게 하기 위해, 극자외(Extreme Ultra Violet: 이하, EUV 라고 호칭한다)광을 이용한 노광기술인 EUV 리소그래피가 유망시 되고 있다. 여기에서 EUV 광이란, 연X선 영역 또는 진공자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2∼100nm정도의 광인 것이다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 마스크로 하여 반사형 마스크가 제안되고 있다. 이와 같은 반사형 마스크는 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 해당 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴형상으로 형성된 것이다.
이상과 같이, 리소그래피 공정에서의 미세화에 대한 요구가 높아짐으로써 그 리소그래피 공정에서의 과제가 현저하게 되고 있다. 그 하나가 리소그래피 공정에서 이용되는 마스크블랭크용 기판의 결함 정보에 관한 문제이다.
종래는 블랭크스 검사 등에 있어서, 기판의 결함의 존재위치를, 기판센터를 원점(0,0)으로 하고, 그 위치로부터의 거리로 특정하고 있었다. 이 때문에 위치 정밀도가 낮고, 패턴 묘화 시에, 결함을 피하여 패턴 형성용 박막에 패터닝하는 경우라도 ㎛오더에서의 회피는 곤란했었다. 이 때문에 패턴을 전사하는 방향을 바꾸거나, 전사하는 위치를 mm오더로 러프하게(roughly) 어긋나게 하여 결함을 회피하고 있었다.
이와 같은 상황 하에서 결함 위치의 검사 정밀도를 높이는 것을 목적으로, 예를 들면 마스크블랭크용 기판에 기준마크를 형성하고, 이것을 기준위치로서 결함의 위치를 특정하는 제안이 몇 개가 이루어져 있다.
국제공개 2008/129914호 공보(특허문헌 1)에는 구 상당 직경으로 30nm정도의 미소한 결함의 위치를 정확하게 특정할 수 있도록, EUV 리소그래피용 반사형 마스크블랭크용 기판의 성막면에, 크기가 구 상당 직경으로 30∼100nm의 적어도 3개의 마크를 형성하는 것이 개시되어 있다. 또 일본국 특허 공개 2003-248299호 공보(특허문헌 2)에는 투명기판의 표면에, 오목부로 구성되어 있는 기준마크를 설치하는 것이 개시되어 있다.
국제공개 2008/129914호 공보 일본국 특허 공개 2003-248299호 공보
상기 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에 의해 마스크블랭크의 결함 위치의 검사 정밀도를 높이는 것은 가능하다. 그러나, 이와 같은 종래 방법에서는 마스크블랭크용의 기판(일반적으로는 유리기판)을 음각하여 직접 기준마크를 형성하고 있기 때문에, 예를 들면, 기판 상에 패턴 형성용의 박막을 성막 후, 표면 결함이 발견된 마스크블랭크 혹은 마스크블랭크를 이용하여 제작된 전사용 마스크에 있어서 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 해당 전사용 마스크를 불량품으로서 그대로 폐기하지 않고, 기판 상으로부터 박막을 박리 제거하여 기판을 재생하는 것이 곤란하다. 근래의 반도체 디바이스 등의 전자부품의 저가격화 경쟁이 심해지는 한편, 전사용 마스크의 제조 코스트의 억제도 중요한 과제로 되고 있다. 이와 같은 배경으로부터 기판의 재생(재이용)도 중요한 과제로 되고 있다. 또 근래에는 반도체 장치 등에 있어서의 패턴의 고미세화에 수반하여, 고정밀도, 고품질의 전사마스크가 요구되고 있고, 이와 같은 전사마스크를 제조하기 위한 마스크블랭크에 있어서도 고부가가치를 구비한 고가의 기재가 많이 이용되게 되어, 전사용 마스크의 제조 코스트의 억제를 도모함에 있어 마스크블랭크의 기판 재생은 종래에도 한층 더 중요한 과제로 되고 있다.
또 상기 EUV 반사형 마스크용의 기판으로는 노광시의 열에 의한 패턴의 일그러짐을 방지하기 위해, 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리 등의 저열팽창 계수를 갖는 소재가 이용된다. 이와 같은 유리소재는 정밀 연마에 의해 표면 조도로서 예를 들어 RMS로 0.1nm 이하의 고평활성을 실현하는 것이 곤란하다. 그 때문에 이와 같은 유리소재로 이루어지는 EUV 반사형 마스크용 기판 표면에 직접 기준마크를 형성해도 고감도의 결함검사장치에 있어서는 표면 조도에 의한 백그라운드 노이즈(background noise)가 커져 의사결함 검출이 증가한다는 문제가 발생한다.
그래서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 첫번째로, 고감도의 결함검사장치에 있어서, 의사결함 검출을 억제할 수 있고, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높이며, 또한 유리기판의 재생(재이용)이 가능한 마스크블랭크용 유리기판, 다층 반사막 부착 기판, 및 그것들의 제조방법을 제공하는 것이며, 두번째로, 이들 마스크블랭크용 유리기판 등을 사용하는 마스크블랭크, 마스크 및 그것들의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의검토한 결과, 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층(下地層)을 형성하고, 이 하지층에 결함정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크를 형성함으로써, 유리기판의 유리조성에 관계없이 의사결함 검출을 억제할 수 있어, 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 것을 발견했다. 또 이와 같은 하지층에 기준마크를 형성함으로써 나중에 유리기판의 재생이 가능하게 되는 것도 발견했다.
본 발명자는 이상의 해명 사실에 의거하여 더욱 예의연구를 계속한 결과, 본 발명을 완성한 것이다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 상기 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 상기 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층이 형성되어 있고, 상기 하지층 표면은 정밀 연마된 표면이며, 상기 하지층에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
구성 1과 같이, 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층이 형성되어 있고, 이 하지층 표면은 정밀 연마된 표면이기 때문에, 하지층 표면은 높은 평활성을 갖고 있다. 즉, 하지층 표면은 기판 주표면이 갖는 주표면 조도보다 작은 하지층 표면 조도를 갖고 있다. 이 표면 평활성이 높은 하지층에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있기 때문에, 고감도의 결함검사장치에 있어서 표면 조도에 따른 백그라운드 노이즈가 저감하고, 의사결함 검출을 억제할 수 있으며, 그 결과, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도가 향상된다. 또 이 하지층에 기준마크가 형성되어 있기 때문에, 기판 상에 패턴 형성용의 박막을 성막 후, 표면 결함이 발견된 마스크블랭크, 혹은 마스크블랭크를 이용하여 제작된 전사용 마스크에 있어서 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 해당 전사용 마스크를 불량품으로서 그대로 폐기하지 않고 기판 상으로부터 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
(구성 2)
상기 하지층은 Si 또는 Si를 함유하는 규소화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 마스크블랭크용 유리기판.
구성 2에 있는 바와 같이, 하지층의 재질이 Si 또는 Si를 함유하는 규소화합물임에 따라 KrF 엑시머 레이저(excimer laser)(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm)에 대한 투광성을 가지므로 이들의 광원을 노광광으로 하는 마스크블랭크용 유리기판으로서 알맞다. 또 Si 또는 Si를 함유하는 규소화합물로 이루어지는 박막은 콜로이달 실리카 등의 연마 지립을 포함하는 연마액으로 그 박막 표면을 정밀 연마하면 비교적 용이하게 매우 높은 평활성이 얻어지는 점에서도 알맞다.
(구성 3)
상기 하지층은 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 마스크블랭크용 유리기판.
(구성 4)
상기 하지층은 Al, Ta, Zr, Ti, Cr 또는 이들 중 적어도 하나의 원소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 3에 기재한 마스크블랭크용 유리기판.
구성 3에 있는 바와 같이, 하지층이, 유리기판에 대해 데미지가 적은 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료로 구성되는 경우, 유리기판에 데미지를 주는 일 없이 기판으로부터 하지층을 박리 제거할 수 있으므로, 기판의 재생에 알맞다.
이와 같은 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료로는 예를 들어 구성 4에 있는 바와 같은 Al, Ta, Zr, Ti, Cr 또는 이들 중 적어도 하나의 원소를 함유하는 재료를 바람직하게 들 수 있다.
(구성 5)
상기 유리기판은 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리세라믹 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4의 어느 하나에 기재한 마스크블랭크용 유리기판.
구성 5와 같이, 상기 유리기판은 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리세라믹 중 어느 것인 경우, 이 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층이 형성되어 있음으로써 기판 표면의 높은 평활성이 얻어진다.
(구성 6)
구성 1 내지 5의 어느 하나에 기재한 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막이 형성되어 있음으로써, 기준마크가 형성되어 있어 표면 평활성이 높고, 또한 유리기판의 재생이 가능한 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다.
즉, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하고, 표면 평활성이 높은 하지층 상에 다층 반사막이 형성되어 있으므로, 상기 다층 반사막 표면도 높은 평활성이 얻어진다. 따라서 다층 반사막 표면의 결함 검사 시, 의사결함 검출을 억제할 수 있어 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다.
(구성 7)
구성 1 내지 5의 어느 하나에 기재한 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 구성 6에 기재한 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크.
상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있음으로써 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있어 표면 평활성이 높고, 또한 유리기판의 재생이 가능한 마스크블랭크가 얻어진다.
즉, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하고, 표면 평활성이 높은 하지층 상(상기 구성 6의 다층 반사막 부착 기판에 있어서는 다층 반사막 상)에 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있으므로 상기 전사패턴이 되는 박막표면도 높은 평활성이 얻어진다. 따라서 마스크블랭크의 결함 검사 시, 의사결함 검출을 억제할 수 있어 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 마스크블랭크가 얻어진다.
(구성 8)
구성 7에 기재한 마스크블랭크에 있어서의 상기 박막이 패터닝되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
구성 8의 마스크는 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 경우, 기판 상으로부터 박막 및 하지층을, 상기 구성 6의 다층 반사막 부착 기판의 경우에는 다층 반사막을 포함하여 상기 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
(구성 9)
마스크블랭크용 유리기판의 주표면을 소정의 평탄도가 되도록 표면 가공을 실시하는 표면 가공 공정과,
상기 기판의 주표면 상에, 상기 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 상기 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층을 형성하는 하지층 형성 공정과,
상기 하지층 표면을 소정의 표면 조도가 되도록 정밀 연마를 실시하는 정밀 연마 공정과,
상기 하지층에, 결함 정보에서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크를 형성하는 기준마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법.
구성 9의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 따르면, 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하여 표면 평활성이 높은 하지층을 형성할 수 있으며, 이 하지층에 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되기 때문에, 고감도의 결함검사장치에 있어서, 표면 조도에 의한 백그라운드 노이즈가 저감하여 의사결함 검출을 억제할 수 있으며, 그 결과, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또 이 하지층에 기준마크가 형성되기 때문에, 얻어진 유리기판 상에 패턴 형성용의 박막을 성막 후, 표면 결함이 발견된 마스크블랭크, 혹은 마스크블랭크를 이용하여 제작된 전사용 마스크에 있어서 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 해당 전사용 마스크를 불량품으로서 그대로 폐기하지 않고, 기판 상으로부터 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
(구성 10)
상기 기준마크 형성 공정은 상기 정밀 연마 공정 후에 실시하는 것을 특징으로 하는 구성 9에 기재한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법.
구성 10에 있는 바와 같이, 기준마크의 형상제어, 결함발생 억제의 관점에서, 상기 기준마크 형성 공정은 상기 정밀 연마 공정 후에 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 기준마크 형성 공정은 정밀 연마 공정 후에 실시하므로 기준마크의 단면형상이 악화되는 일이 없다. 따라서 기준마크를 검출할 시의 검출광에 의한 콘트라스트가 저하되는 일이 없다. 또 정밀 연마 공정 후는 통상, 정밀 연마 공정에 사용한 연마 지립을 제거하는 목적으로 세정 공정이 실시되지만, 해당 세정 공정은 기준마크 형성 공정 전에 실시되므로, 기준마크가 형성되는 하지층 표면은 평활하고, 연마 지립의 잔사(殘渣)에 의한 새로운 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(구성 11)
상기 정밀 연마 공정과 상기 기준마크 형성 공정의 사이에, 상기 하지층의 결함 검사를 실시하는 결함 검사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 10에 기재한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법.
(구성 12)
상기 결함 검사의 측정데이터는 결함 사이즈, 결함 개수를 포함하고, 해당 결함 검사의 결과, 합격이라고 판정된 기판에 대해서는 상기 기준마크 형성 공정을 실시하고, 불합격이라고 판정된 기판에 대해서는 상기 결함의 수복, 상기 하지층 표면의 재연마 및 상기 하지층 박리에 의한 기판 재이용 중 어느 쪽인가를 실시하는 것을 특징으로 하는 구성 11에 기재한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법.
구성 11에 있는 바와 같이, 상기 정밀 연마 공정과 상기 기준마크 형성 공정의 사이에, 상기 하지층의 결함 검사를 실시하는 결함 검사 공정을 가짐으로써 기준마크 형성에 앞서, 결함 검사의 결과, 불합격이라고 판정된 기판에 대해서는 예를 들어 구성 12와 같이 상기 결함의 수복, 상기 하지층 표면의 재연마, 상기 하지층 박리에 의한 기판 재이용 중 어느 쪽인가를 실시할 수 있다.
(구성 13)
구성 9 내지 12의 어느 하나에 기재한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 의해 얻어지는 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조방법.
얻어진 상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층의 표면에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막을 형성함으로써, 기준마크가 형성되어 있어 기판 표면 평활성이 높고 또한 유리기판의 재생이 가능한 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다.
즉, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하여 표면 평활성이 높은 하지층 상에 다층 반사막이 형성되어 있으므로, 상기 다층 반사막 표면의 높은 평활성이 얻어진다. 따라서 다층 반사막 표면의 결함 검사 시, 의사결함을 억제할 수 있고, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다.
(구성 14)
구성 9 내지 12의 어느 하나에 기재한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 의해 얻어지는 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 구성 13에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조방법에 의해 얻어지는 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막을 형성하는 전사패턴용 박막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크의 제조방법.
얻어진 상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막을 형성함으로써, 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있어 표면 평활성이 높고 또한 유리기판의 재생이 가능한 마스크블랭크가 얻어진다.
즉, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하여 표면 평활성이 높은 하지층 상(상기 구성 13의 다층 반사막 부착 기판에 있어서는 다층 반사막 상)에 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있으므로, 상기 전사패턴이 되는 박막 표면도 높은 평활성이 얻어진다. 따라서 마스크블랭크의 결함 검사 시, 의사결함 검출을 억제할 수 있어 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 마스크블랭크가 얻어진다.
(구성 15)
구성 14에 기재한 마스크블랭크의 제조방법에 의해 얻어지는 마스크블랭크에 있어서의 상기 박막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조방법.
구성 15에 의해 얻어지는 마스크는 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 경우, 기판 상으로부터 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
(구성 16)
구성 13에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조방법에 의해 얻어지는 다층 반사막 부착 기판의 결함을, 상기 하지층에 형성된 상기 기준마크를 기준으로 하여 검사하고, 검사결과에 의거하여 마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조방법.
구성 16에 의해 얻어지는 마스크는 검사결과에 의거하여 기준마크를 기준으로 하여, 미리 설계하여 둔 묘화 데이터(마스크 패턴 데이터)와 대조하고, 결함에 의한 영향이 저감하도록 묘화 데이터를 보정하며, 마스크를 제조함으로써, 결함이 없는 마스크를 제조할 수 있다. 또한 이 얻어진 마스크를 노광장치에 세트하고, 레지스트막을 형성한 반도체 기판 상에의 패턴 전사를 실시하는 경우, 마스크 기인의 전사패턴의 결함도 없이 양호한 패턴전사를 실시할 수 있다.
(구성 17)
주표면 조도를 지닌 주표면을 갖는 기판과,
상기 주표면 상에 형성되고, 상기 주표면 조도보다 작은 하지층 표면 조도를 갖는 하지층과,
상기 하지층 상에 형성되고, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크를 구비한 마스크블랭크용 기판.
(구성 18)
구성 17에 기재한 기판에 있어서의 상기 하지층 상에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
(구성 19)
구성 17에 기재한 기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 구성 18에 기재한 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크.
(구성 20)
구성 17에 기재한 기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 구성 18에 기재한 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
본 발명에 따르면, 고감도의 결함검사장치에 있어서, 의사결함 검출을 억제할 수 있고, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 향상할 수 있으며, 또한 유리기판의 재생(재이용)이 가능한 마스크블랭크용 유리기판, 또는 해당 유리기판 상에 다층 반사막을 형성한 다층 반사막 부착 기판, 및 그것들의 제조방법을 제공할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 이들 마스크블랭크용 유리기판, 또는 다층 반사막 부착 기판을 사용하여 고감도의 결함검사장치에 있어서 의사결함 검출을 억제할 수 있고, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도가 높으며, 또한 유리기판의 재생이 가능한 마스크블랭크, 마스크, 및 그것들의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 기준마크의 배치 예를 나타내는 마스크블랭크용 유리기판의 평면도이다.
도 2는 기준마크의 형상 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 마스크블랭크용 유리기판의 일실시형태의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 다층 반사막 부착 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 반사형 마스크블랭크의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 관한 바이너리 마스크블랭크의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 관한 반사형 마스크의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 관한 바이너리 마스크의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 차트 도면이다.
도 10은 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 있어서의 표면가공 공정을 설명하기 위한 플로우 차트 도면이다.
도 11은 DC마그네트론 스퍼터링장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 스퍼터링 타겟과 기판의 위치관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 이온빔 스퍼터링법에 의한 성막장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 상술한다.
[마스크블랭크용 유리기판]
우선, 본 발명에 관한 마스크블랭크용 유리기판에 대해서 설명한다.
상기와 같이, 본 발명에 관한 마스크블랭크용 유리기판은 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 상기 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 상기 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층이 형성되어 있고, 상기 하지층 표면은 정밀 연마된 표면이며, 상기 하지층에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 3은 본 발명에 관한 마스크블랭크용 유리기판의 일실시형태의 단면도이다.
도 3에 나타내는 마스크블랭크용 유리기판(20)은 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면 상에 하지층(21)이 형성되어 있다. 이 하지층(21)에, 오목형상의 기준마크(22)가 형성되고, 해당 기준마크(22)는 마스크블랭크용 유리기판(20)에는 도달하고 있지 않다.
상기 마스크블랭크용 유리기판(20)에 있어서의 상기 하지층(21) 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성됨으로써, 노광용 마스크블랭크가 얻어진다. 구체적으로는 기판의 주표면 상에 차광막을 구비하는 구조의 바이너리 마스크블랭크, 기판의 주표면 상에 위상 시프트막, 혹은 위상 시프트막 및 차광막을 구비하는 구조의 위상 시프트형 마스크블랭크 등을 들 수 있고, 노광광원으로는 예를 들어 KrF 엑시머 레이저 노광용, 혹은 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크블랭크이다.
또, 상기 마스크블랭크용 유리기판(20)에 있어서의 상기 하지층(21)의 표면에, EUV 광을 반사하는 다층 반사막이 형성됨으로써, 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다. 또한 이 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막으로서, EUV 광을 반사하는 흡수체층이 형성됨으로써 EUV 노광용 반사형 마스크블랭크가 얻어진다.
상기 유리기판(11)은 바이너리 마스크블랭크 또는 위상 시프트형 마스크블랭크에 사용하는 경우, 사용하는 노광 파장에 대하여 투명성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 합성석영기판, 기타 각종의 유리기판(예를 들면 소다라임유리(soda lime glass), 알루미노실리케이트 유리 등(aluminosilicate glass))이 이용되지만, 이 중에서도 합성석영기판은 ArF 엑시머 레이저 또는 그것보다도 단파장의 영역에서 투명성이 높으므로 특히 바람직하게 이용된다.
또 EUV 노광용의 경우, 상기 유리기판(11)으로는 노광시의 열에 의한 패턴의 일그러짐을 방지하기 위해 0±1.0 × 10-7/℃의 범위 내, 보다 바람직하게는 0±0.3 × 10-7/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 이용되고, 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로는 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리세라믹 등을 이용할 수 있다.
상기 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면은 적어도 패턴전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. 표면 가공 공정에 대해서는 후술한다. 예를 들어 KrF 엑시머 레이저 노광용, 혹은 ArF 엑시머 레이저 노광용의 경우, 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면 142mm × 142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다.
또 EUV 노광용의 경우, 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면 142mm × 142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.05㎛ 이하이다. 또 전사패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면은 노광장치에 세트할 때에 정전 척되는 면으로서, 142mm × 142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 1㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다.
또 마스크블랭크용 유리기판으로서 요구되는 표면 조도는 본 발명에 있어서는 최종적으로는 하지층(21) 표면의 표면 조도로 조정하게 되지만, 하지층 표면에의 영향을 고려하면 상기 유리기판(11)의 전사패턴이 형성되는 측의 주표면의 표면 조도는 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.3nm 이하인 것이 바람직하다.
상기 하지층(21)은 유리기판(11)의 표면 조도의 저감, 혹은 유리기판(11) 표면의 결함을 저감하는 목적으로 형성되어 있다. 이와 같은 하지층(21)의 재료로는 바이너리 마스크블랭크 또는 위상 시프트형 마스크블랭크에 사용하는 경우, 노광광에 대해 투광성을 갖는 재료가 이용된다. 예를 들어 KrF 엑시머 레이저 노광용, 혹은 ArF 엑시머 레이저 노광용의 경우, Si 또는 Si를 함유하는 규소화합물(예를 들어 SiO2, SiON 등)이 바람직하게 이용된다.
또 EUV 노광용의 경우는 노광광에 대해 투광성을 가질 필요는 없고, 하지층 표면을 정밀 연마한 때에 높은 평활성이 얻어지고, 결함 품질이 양호하게 되는 재료가 바람직하게 선택된다. 높은 평활성의 관점에서, 하지층(21)은 높은 막 밀도 및/또는 비정질 구조를 갖는 재료가 바람직하다. 예를 들어 Si 또는 Si를 함유하는 규소화합물(예를 들어 SiO2, SiON 등)은 정밀 연마한 때에 높은 평활성이 얻어지고, 결함 품질이 양호하기 때문에 바람직하게 이용된다. 특히 Si가 바람직하다. 특히 이온빔 스퍼터링에 의해 성막한 Si가 바람직하다.
또 기판의 재생(재이용)의 관점에서는 하지층(21)의 재료로서, 유리기판에 대해 데미지가 적은 즉, 에칭 선택성이 있는 에천트(etchant), 구체적으로는 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료를 선정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료로는 예를 들어 Al, Ta, Zr, Ti, Cr 또는 이들 중 적어도 하나의 원소를 함유하는 재료(이들의 1개의 원소에 산소, 질소, 탄소를 포함하는 화합물 등)를 바람직하게 들 수 있다. 또 높은 평활성의 관점에서 더욱 바람직하게는 하지층(21)은 높은 막 밀도 및/또는 비정질(amorphous) 구조를 갖는 재료가 바람직하다. 상기 예로 들은 Al, Ta, Zr, Ti, Cr 또는 이들 중 적어도 하나의 원소를 함유하는 재료로서, 추가로 붕소(B)를 포함해도 상관없다. 그 중에서도, 특히 상기 금속원소와 질소를 함유하는 화합물은 높은 평활성이 얻어지므로 알맞다. 특히 Ta, Cr 또는 그들의 질화물(TaN, TaBN, CrN, CrBN)이 바람직하다.
하지층(21)의 표면은 마스크블랭크용 기판으로서 요구되는 표면 조도가 되도록 정밀 연마된 표면으로 하는 것이 중요하다. 고감도의 결함검사장치에 있어서, 표면 조도에 의한 백그라운드 노이즈가 저감하여 의사결함 검출을 억제할 수 있으며, 그 결과, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도가 향상하기 때문이다. 하지층(21)의 표면은 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.15nm 이하, 특히 바람직하게는 0.1nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.08nm 이하가 되도록 상기 하지층 재료의 선정, 및 정밀 연마되는 것이 바람직하다. 또 하지층(21)의 표면은 하지층(21) 상에 형성하는 다층 반사막의 표면에의 영향을 고려하면, 최대 표면 조도(Rmax)와의 관계에 있어서, Rmax/RMS가 2∼10인 것이 좋고, 특히 바람직하게는 2∼8이 되도록 상기 하지층 재료의 선정, 및 정밀 연마되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 하지층은 반드시 단일층일 필요는 없고, 다른 재질의 적층 구조로 해도 좋다.
하지층(21)의 막 두께는 주로 기준마크 형성, 기준마크 식별, 생산성 등의 관점에서 적절히 설정된다. 기준마크로서, 단면이 오목형상 또는 볼록형상인 것을 형성하는 경우, 하지층의 막 두께는 상기의 관점에서 20nm∼300nm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또 EUV 노광용 마스크블랭크에 있어서는 상기 하지층 상에 다층 반사막 및 흡수체층이 적어도 형성되고, KrF 엑시머 레이저나 ArF 엑시머 레이저 노광용 마스크블랭크에 있어서는 상기 하지층 상에, 차광층이나 위상 시프트층 등이 형성되므로 그와 같은 마스크블랭크에 있어서 오목형상 또는 볼록형상의 기준마크를 식별할 수 있도록 하는 관점을 고려하면, 하지층의 막 두께는 특히 75nm∼300nm의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100nm∼300nm의 범위이다.
다음으로 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서는 기준마크가 상기 하지층에 형성되어, 마스크블랭크용 기판에 도달하고 있지 않는 것이 특징이다. 여기에서 마스크블랭크용 기판에 도달하고 있지 않다는 것은 기준마크의 형성흔이 마스크블랭크용 기판의 주표면에 「실질적으로 형성되어 있지 않다」는 것을 말한다. 「실질적으로 형성되어 있지 않다」라는 것은 기준마크의 형성흔을 제거하기 위해, 마스크블랭크용 기판의 주표면을 소정량 제거하는 가공처리를 필요로 하지 않을 정도로, 기준마크의 형성흔이 마스크블랭크용 기판의 주표면에 형성되어 있는 경우를 포함한다. 예를 들면 기준마크가 오목형상인 경우, 기준마크의 깊이의 최대치는 상기 하지층의 막 두께가 된다. 기준마크가 하지층에 형성되어 있음으로써 상기와 같이 유리기판의 재생이 가능하게 된다는 이점이 있다.
상기 기준마크는 마스크블랭크용 기판, 마스크블랭크의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 것이며, 이와 같은 기준마크의 형상이나 크기는 전자선 묘화 시의 전자선이나 결함검사장치의 검사광에 대하여 인식할 수 있는 것이면 특별히 제약 없이 적절히 설정된다. 도 3에 있어서는 일례로서, 기준마크의 단면형상을 오목형상으로 하고, 기준마크의 높이방향으로 원하는 깊이를 설치함으로써 인식할 수 있는 기준마크(22)가 형성되어 있다.
기준마크의 높이방향(환언하면 하지층의 막 두께 방향)으로 원하는 깊이, 또는 높이의 단차를 설치함으로써, 기준마크를 인식하는 경우, 기준마크의 단면형상으로는 도 3과 같은 오목형상에 한정되지 않고, 볼록형상 또는 오목형상과 볼록형상의 혼합 등이 예로 들어진다. 또 광학적으로 콘트라스트를 설치하여 기준마크를 인식하는 경우, 반드시 상기와 같은 오목형상, 볼록형상인 것일 필요는 없으며, 예를 들면 단면형상이 거의 평탄해도 상관없다.
도 1은 기준마크의 배치 예를 나타내는 마스크블랭크용 유리기판의 평면도이다. 또 도 2는 기준마크의 형상 예를 나타내는 도면이다.
도 1에서는 기준마크로서, 상대적으로 크기가 큰 러프 얼라이먼트 마크(rough alignment mark)(12a)와 작은 파인마크(fine mark)(12b)의 2종류의 마크를 형성하고 있다. 또한 도 1에서는 유리기판(11)의 표면에 이들 기준마크를 나타내고 있지만, 이들 기준마크가 유리기판에 직접 형성되어 있는 것을 나타내는 것은 아니다. 어디까지나 유리기판 주표면 상에서의 기준마크의 배치 예를 나타내는 것이며, 본 발명에서는 기준마크는 상기 하지층에 형성되어 있다.
상기 파인마크(12b)는 마스크블랭크용 기판, 마스크블랭크의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크의 역할을 갖는 것이며, 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)는 그것 자체는 기준마크의 역할은 갖고 있지 않지만, 상기 파인마크(12b)의 위치를 검출하기 쉽게 하기 위한 역할을 갖고 있다. 상기 파인마크(12b)는 크기가 작고, 눈으로 보아 위치를 어림잡는 것은 곤란하다. 또 검사광이나 전자선으로 처음부터 파인마크(12b)를 검출하고자 하면 검출에 시간이 걸리고, 레지스트막이 형성되어 있는 경우, 불요한 레지스트 감광을 발생시켜 버릴 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 상기 파인마크(12b)와의 위치관계가 미리 정해져 있는 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)를 설치함으로써 파인마크(12b)의 검출을 신속 또한 용이하게 실시할 수 있다.
도 1에 있어서는 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)를 직사각형상의 유리기판(11)의 주표면 상의 코너(corner) 근방의 4개소에, 상기 파인마크(12b)를 각 러프 얼라이먼트 마크(12a)의 근방에 2개소씩 배치한 예를 나타내고 있다. 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)와 파인마크(12b)는 모두 기판 주표면 상의 파선(A)으로 나타내는 패턴 형성영역의 경계선 상, 혹은 패턴 형성영역보다 외주연측에 형성하는 것이 알맞다. 단, 기판 외주연에 너무 가까우면, 기판 주표면의 평탄도가 너무 양호하지 않는 영역이거나, 다른 종류의 인식마크와 교차할 가능성이 있으므로 바람직하지 않다.
도 1에 나타내는 예에서는, 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a) 및 파인마크(12b)는 모두 십자형상이다. 이들 마크의 크기나 폭, 오목형상으로 하는 경우의 깊이 등은 전자선 묘화 시의 전자선이나 결함검사장치의 검사광에 대하여 인식할 수 있는 것이면 임의로 설정할 수 있다. 구체예를 들자면, 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)의 경우, x방향의 크기(x1), y방향의 크기(y1)(도 2를 참조)는 모두 0.55mm, 십자형상의 선 폭은 5㎛, 깊이는 100nm, 상기 파인마크(12b)의 경우, x방향의 크기(x2), y방향의 크기(y2)(도 2를 참조)는 모두 0.1mm, 십자형상의 선 폭은 5㎛, 깊이는 100nm로 할 수 있다. 또 상기 러프 얼라이먼트 마크(12a)의 중심점과 파인마크(12b)의 중심점 간의 x방향의 거리(x3), y방향의 거리(y3)(도 2를 참조)는 모두 1.5mm으로 할 수 있다.
또한 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은 기준마크의 형상이나 배치 예는 어디까지나 구체적인 일례로서, 본 발명은 이와 같은 실시 태양에 한정되는 것은 아니다. 기준마크로서 러프 얼라이먼트 마크(12a)는 필수는 아니고, 파인마크(12b)뿐이어도 상관없다.
이상 설명한 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판은 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층이 형성되어 있고, 이 하지층 표면은 정밀 연마된 표면이기 때문에 하지층 표면은 높은 평활성을 갖고 있다. 또 이 표면 평활성이 높은 하지층에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있기 때문에, 고감도의 결함검사장치에 있어서, 표면 조도에 의한 백그라운드 노이즈가 저감하여 의사결함 검출을 억제할 수 있고, 그 결과, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도가 향상된다. 또 이 하지층에 기준마크가 형성되어 있기 때문에 기판 상에 패턴 형성용의 박막을 성막 후, 표면 결함이 발견된 마스크블랭크 혹은 마스크블랭크를 이용하여 제작된 전사용 마스크에서 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 해당 전사용 마스크를 불량품으로서 그대로 폐기하지 않고, 기판상으로부터 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
[마스크블랭크용 유리기판의 제조방법]
다음으로, 이상 설명한 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명은 마크스블랭크용 유리기판의 제조방법에 대해서도 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법은,
마스크블랭크용 유리기판의 주표면을 소정의 평탄도가 되도록 표면 가공을 실시하는 표면 가공 공정과,
상기 기판의 주표면 상에, 상기 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 상기 기판 표면의 결함을 저감하는 하지층을 형성하는 하지층 형성 공정과,
상기 하지층 표면을 소정의 표면 조도가 되도록 정밀 연마를 실시하는 정밀 연마 공정과,
상기 하지층에, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크를 형성하는 기준마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 9는 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 차트 도면이며, 도 10은 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 있어서의 표면 가공 공정을 설명하기 위한 플로우 차트 도면이다. 이들의 도면을 참조하여 설명한다.
〈표면 가공 공정〉
표면 가공 공정은 유리기판을 준비하는 준비공정(P-1)과, 유리기판 표면의 요철형상을 측정하는 요철형상 측정공정(P-2)과, 국소 가공에 의해 유리기판 표면의 평탄도를 제어하는 평탄도 제어공정(P-3)과, 유리기판 표면을 세정하는 세정공정(P-4)과, 유리기판 표면을 마무리 연마하는 마무리 연마 공정(P-5)을 갖는다(도 10을 참조).
[준비 공정]
준비 공정은 유리기판의 한쪽면 또는 양면이 정밀 연마되고, 표면 조도를 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 약 0.4nm 이하로 한 유리기판을 준비하는 공정이다. 통상, 이 준비공정은 유리기판의 양면을 조(粗)연마하는 조연마 공정과, 조연마된 유리기판의 한쪽면 또는 양면을 정밀 연마하는 정밀 연마 공정을 갖고, 단계적인 연마가 실시된다. 이때, 조연마 공정에서는 예를 들어 비교적 지립경이 큰 산화세륨을 분산시킨 연마제가 사용되고, 정밀 연마 공정에서는 예를 들어 비교적 지립경이 작은 콜로이달 실리카를 분산시킨 연마제가 사용된다.
[요철형상 측정 공정]
요철형상 측정 공정은 준비 공정에서 준비된 유리기판 표면의 요철형상(평탄도)을 측정하는 공정이다. 유리기판 표면의 요철형상의 측정에는 통상, 광학간섭계가 사용된다. 광학 간섭계에는 예를 들어 프린지(fringe) 관찰 간섭계나 위상 시프트 간섭계 등이 있다. 상기 광학 간섭계에 의해 측정된 요철형상의 측정결과는 컴퓨터 등의 기록매체에 보존된다.
다음으로 컴퓨터 등의 연산처리수단에 의해 요철형상의 측정결과와 미리 설정된 소정의 기준값(원하는 평탄도)이 비교되고, 그 차분이 유리기판 표면의 소정영역(예를 들어 세로 5mm × 가로 5mm의 영역)마다 산출된다. 즉, 유리기판 표면의 볼록부분의 높이에 따라 가공 절삭여유가 설정된다. 이 차분(가공 절삭여유)이 국소적인 표면 가공에 있어서의 각 소정영역의 필요 제거량이 된다.
[평탄도 제어 공정]
평탄도 제어 공정은 상기 연산처리에 의해 설정된 가공 절삭여유에 따른 가공 조건에서, 소정 영역마다 볼록부분을 국소 가공하고, 유리기판 표면의 평탄도를 소정의 기준값 이하로 제어하는 공정이다.
국소적인 표면 가공법으로는 철을 포함하는 자성 유체 중에 연마 지립을 함유시킨 자성 연마 슬러리를 이용하여 유리기판 표면에 국소적으로 접촉시키는 MRF(Magneto Rheological Finishing) 가공법을 이용할 수 있다. MRF 가공법 이외에도 GCIB(가스 크러스터 이온 빔: Gas Cluster Ion Beam)이나 플라즈마 에칭에 의한 국소 가공법을 이용해도 좋다.
[세정 공정]
유리기판의 세정방법은 특별히 제약되지 않지만, 상기 평탄도 제어 공정에 있어서 MRF 가공법을 이용한 경우에는 자성유체에 함유된 철 성분이 미량이지만 유리기판 표면에 부착하고 있는 경우가 있으므로, 예를 들어 염산 등을 이용한 산 세정을 실시하여 기판 표면에 부착한 철성분을 용해 제거하는 것이 바람직하다.
세정방법으로는 세정조에 유리기판을 침지시키는 딥(dipping)법이나, 세정액을 노즐(nozzle)로 기판 표면에 공급하는 방법 등, 임의이다. 또한 필요에 따라서 초음파를 인가하거나, 스크럽(scrub) 세정에 의해 세정력을 높이도록 해도 좋다.
[마무리 연마 공정]
마무리 연마는 상술한 평탄도 제어 공정에 있어서, 유리기판 표면에 면 거침이나 가공 변질층이 생긴 경우, 이들의 제거를 목적으로 실시하는 것이며, 유리기판 표면에 제거가 필요한 면 거침이나 가공 변질층이 생기고 있지 않는 경우에는 마무리 연마는 특별히 실시하지 않아도 좋다.
이 마무리 연마의 방법으로는 평탄도 제어공정에서 얻어진 평탄도를 유지하면서, 표면 조도가 개선되는 연마방법이 바람직하다. 예를 들어 연마패드 등의 연마용 공구면을 유리기판 주표면과 접촉시켜 연마액에 의해 정밀 연마하는 방법이나, 유리기판 주표면과 연마용 공구면이 직접 접촉하는 일 없이, 양자의 사이에 개재하는 가공액의 작용으로 연마를 실시하는 비접촉 연마방법(예를 들어 플롯 폴리싱(float polishing)법, EEM(Elastic Emission Machining)법) 등을 들 수 있다.
〈하지층 형성 공정〉
하지층의 형성 방법에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 DC스퍼터링, RF스퍼터링, 이온빔 스퍼터링, CVD법 등을 들 수 있다. 하지층의 재료는 전술한 바와 같다.
특히, 본 발명에 있어서는 상술한 표면 가공 공정에서 얻어진 높은 평탄성을 유지하면서, 기판면 내에서 균일한 하지층이 형성되도록 성막하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 11에 나타내는 바와 같은 성막장치를 이용하여 스퍼터링법으로 하지층을 성막하는 경우, 도 12에 나타내는 바와 같은 기판과 타겟의 위치관계로 하는 것이 바람직하다.
도 11에 나타내는 성막장치는 일반적인 DC마그네트론 스퍼터링 장치의 구성을 나타내는 것으로, 성막 챔버(chamber)(진공조)(1)를 갖고 있고, 이 성막챔버(1)의 내부에 마그네트론 캐소드(magnetron cathode)(2) 및 기판 홀더(3)가 배치되어 있다. 마그네트론 캐소드(2)에는 백킹 플레이트(backing plate)(4)에 접착된 스퍼터링 타겟(5)이 장착되어 있다. 기판 홀더(3)에는 유리기판(6)이 장착되어 있다. 성막챔버(1)는 배기구(7)를 통하여 진공펌프에 의해 배기되고 있다. 성막챔버(1) 내의 분위기가 소정의 진공도까지 도달한 후, 가스 도입구(8)로부터 성막가스가 도입되며, DC전원(9)을 이용하여 마그네트론 캐소드(2)에 마이너스 전압을 가하여 스퍼터링을 실시한다. 성막챔버(1) 내부의 압력은 압력계(10)에 의해 측정된다.
그리고 도 12에 나타내는 바와 같이, 상기 기판(6)과 스퍼터링 타겟(5)의 대향하는 면이 소정의 각도를 갖도록 배치되어 있다. 기판(6)의 피성막면을 위쪽을 향하여 수평면 상에서 회전시키고, 기판(6)의 중심축과, 타겟(5)의 중심을 통과하여 기판(6)의 중심축과 평행한 직선이 어긋난 위치에서, 기판(6)의 피성막면에 대해 소정 각도 경사져 대향 배치된 타겟(5)을 스퍼터링함으로써 박막(하지층)을 성막한다. 상기 타겟의 경사각은 예를 들어 10∼30도 정도로 하는 것이 바람직하다. 또 기판(6)의 중심축과, 타겟(5)의 중심을 통과하여 기판(6)의 중심축과 평행한 직선과의 사이의 거리(오프셋(offset)거리)는 예를 들어 200mm∼350mm 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한 타겟(5)과 기판(6) 사이의 수직거리는 200mm∼380mm 정도로 하는 것이 바람직하다.
또 이온빔 스퍼터링법으로 하지층을 성막하는 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이 기판 주표면의 법선에 대한 입사각도의 관계로 하는 것이 바람직하다.
도 13에, 이온빔 스퍼터링법에 의한 성막장치(80)의 개념도를 나타낸다. 도 13에, 이온빔 스퍼터링에 있어서의, 기판(6)의 주표면의 법선(85)에 대한 스퍼터 입자(84)의 입사각도(α)를 나타낸다. 스퍼터입자(84)의 입사각도(α)는 5도∼80도로 하는 것이 바람직하다. 기판(6)의 피성막면을 스퍼터링 타겟(82)을 향하여 이온빔 발생장치(81)로부터 발하여진 이온빔(83)이 스퍼터링 타겟(82)에 입사함으로써 발생하는 스퍼터입자(84)의 입사각도(α)가 상술한 범위가 되도록 기판(6)을 배치하고, 기판(6)을 회전시키면서 이온빔 스퍼터링함으로써 하지층을 성막한다.
스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터링법으로 하지층을 성막하는 경우, 도 12나 도 13에 나타내는 바와 같은 기판과 타겟의 위치관계, 스퍼터입자의 입사각도(α)로 함으로써, 상술한 표면가공 공정에서 얻어진 높은 평탄성을 유지하면서, 기판면 내에서 막 두께 불균일을 저감할 수 있고, 균일한 하지층이 형성되도록 성막하는 것이 가능하다.
〈하지층 정밀 연마 공정〉
이 하지층 정밀 연마의 방법으로는 상기 표면 가공 공정에서 얻어진 평탄도를 유지하면서, 표면 조도가 개선되는 연마 방법이면 좋다. 예를 들면 연마패드 등의 연마용 공구면을 유리기판 주표면과 접촉시켜 연마액에 의해 정밀 연마하는 방법이나, 유리기판 주표면과 연마용 공구면이 직접 접촉하는 일 없이, 양자의 사이에 개재하는 가공액의 작용으로 연마를 실시하는 비접촉 연마방법(예를 들면 플롯 폴리싱법, EEM(Elastic Emission Machining)법) 등을 들 수 있다.
이 하지층 정밀 연마 공정은 유리기판 주표면이 지닌 주표면 조도보다 작은 하지층 표면 조도를 갖도록 정밀 연마한다. 구체적으로는 하지층 표면이 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.15nm 이하, 특히 바람직하게는 0.1nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.08nm 이하가 되도록 정밀 연마한다.
높은 평활성을 얻기 위해서는 연마제의 평균입경이 100nm 이하, 바람직하게는 50nm 이하의 콜로이달 실리카 슬러리(colloidal silica slurry)를 이용하여 정밀 연마하는 것이 바람직하다.
〈기준마크 형성 공정〉
상기 하지층에 형성하는 기준마크의 형상이나 크기 등의 상세에 대해서는 전술한 대로이다.
기준마크의 형성방법으로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 전술한 도 3에 나타내는 바와 같은 기준마크의 단면형상이 오목형상인 경우, 포토리소(photolithography)법, 레이저광이나 이온빔에 의한 오목부 형성, 다이아몬드침을 주사한 가공흔, 미소(微小) 압자에 의한 인덴션(indention), 임프린트(imprint)법에 의한 엠보싱 등으로 형성할 수 있다. 또 기준마크의 단면형상이 볼록형상인 경우, FIB(집속 이온빔)나 스퍼터링법 등에 의한 부분 성막 등으로 형성할 수 있다.
또한 상기 기준마크 형성 공정은 기준마크의 형상 제어의 관점에서, 상기 하지층 정밀 연마 공정 후에 실시하는 것이 바람직하다.
〈하지층 결함 검사 공정〉
본 발명에 있어서는 상기 하지층 정밀 연마 공정과 상기 기준마크 형성 공정의 사이에, 하지층의 결함 검사를 실시하는 결함 검사 공정을 갖는 것이 바람직하다.
하지층의 결함 검사는 일반적인 결함검사장치를 이용하여 실시할 수 있다. 결함 검사를 실시하는 경우, 결함 검사의 측정데이터는 결함 사이즈, 결함 개수를 포함하는 것이 바람직하다. 이 결함 검사의 결과, 합격이라고 판정된 기판에 대해서는 상기 기준마크 형성 공정을 실시한다. 또 불합격이라고 판정된 기판에 대해서는 수복 가능한 결함에 대해서는 결함의 수복, 하지층 표면의 재연마, 하지층을 박리하여 기판 재이용(하지층을 재차 형성) 중 어느 쪽인가를 선택하여 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 마스크블랭크용 유리기판의 제조방법에 따르면, 전사패턴이 형성되는 측의 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에, 기판의 표면 조도의 저감, 혹은 기판 표면의 결함을 저감하여, 표면 평활성이 높은 하지층을 형성할 수 있고, 이 하지층에 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되기 때문에, 고감도의 결함검사장치에 있어서, 표면 조도에 의한 백그라운드 노이즈가 저감하여 의사결함 검출을 억제할 수 있으며, 그 결과, 기준마크를 기준으로 하는 결함 위치 등의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또 이 하지층에 기준마크가 형성되기 때문에, 얻어진 유리기판 상에 패턴 형성용의 박막을 성막 후, 표면 결함이 발견된 마스크블랭크 혹은 마스크블랭크를 이용하여 제작된 전사용 마스크에 있어서 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 해당 전사용 마스크를 불량품으로서 그대로 폐기하지 않고, 기판 상으로부터 박막 및 하지층을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
[다층 반사막 부착 기판]
본 발명은 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판(20)에 있어서의 하지층(21)의 표면에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막(31)이 형성되어 있는 다층 반사막 부착 기판(30)에 대해서도 제공한다.
상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층의 표면에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막이 형성되어 있다. 이에 따라 기준마크가 형성되어 있어, 표면 평활성이 높고 또한 유리기판의 재생이 가능한 다층 반사막 부착 기판이 얻어진다.
상기 다층 반사막은 저굴절률층과 고굴절률층을 서로 번갈아 적층시킨 다층막이며, 일반적으로는 중원소 또는 그 화합물의 박막과, 경원소 또는 그 화합물의 박막이 서로 번갈아 40∼60주기 정도 적층된 다층막이 이용된다.
예를 들어 파장 13∼14nm의 EUV 광에 대한 다층 반사막으로는 Mo막과 Si막을 서로 번갈아 40주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 바람직하게 이용된다. 그 외에, EUV 광의 영역에서 사용되는 다층 반사막으로서, Ru/Si 주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo화합물/Si화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/M0/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등이 있다. 노광파장에 의해 재질을 적절히 선택하면 좋다.
[마스크블랭크]
본 발명은 상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있는 마스크블랭크에 대해서도 제공한다.
상기 구성의 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있음으로써, 결함 위치의 기준이 되는 기준마크가 형성되어 있어, 표면 평활성이 높고 또한 유리기판의 재생이 가능한 마스크블랭크가 얻어진다.
상기 다층 반사막 부착 기판은 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크블랭크, 즉, 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 노광광을 흡수하는 패턴 형성용의 흡수체막을 차례로 구비하는 반사형 마스크블랭크용의 기판으로서 이용할 수 있다.
도 5는 도 4의 다층 반사막 부착 기판(30)에 있어서의 다층 반사막(31) 상에, 보호층(캡핑(capping)층)(32) 및 EUV 광을 흡수하는 패턴 형성용의 흡수체막(41)이 형성되어 있는 반사형 마스크블랭크(40)를 나타낸다. 또한 유리기판(11)의 다층 반사막 등이 형성되어 있는 측과는 반대측에 이면 도전막(42)이 설치되어 있다.
상기 흡수체막(41)은 노광광인 예를 들어 EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, 예를 들어 탄탈(Ta) 단체 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료가 바람직하게 이용된다. Ta를 주성분으로 하는 재료로는 Ta와 B를 포함하는 재료, Ta와 N을 포함하는 재료, Ta와 B를 포함하고, 또한 O와 N의 적어도 어느 쪽인가를 포함하는 재료, Ta와 Si를 포함하는 재료, Ta와 Si와 N을 포함하는 재료, Ta와 Ge를 포함하는 재료, Ta와 Ge와 N을 포함하는 재료 등이 이용된다.
또 통상, 상기 흡수체막(41)의 패터닝 혹은 패턴 수정 시에 다층 반사막을 보호하는 목적으로, 다층 반사막과 흡수체막의 사이에 상기 보호막(32)이나 버퍼막을 설치한다. 보호막의 재료로는 규소 외, 루테늄이나, 루테늄에 니오브, 지르코늄, 로듐 중 1 이상의 원소를 함유하는 루테늄 화합물이 이용되고, 버퍼막의 재료로는 주로 상기의 크롬계 재료가 이용된다.
도 6은 도 3의 마스크블랭크용 유리기판(20)에 있어서의 하지층(21) 상에, 차광막(51)이 형성되어 있는 바이너리 마스크블랭크(50)를 나타낸다.
또 도시하고 있지 않지만, 도 3의 마스크블랭크용 유리기판(20)에 있어서의 하지층(21) 상에, 위상 시프트막, 혹은 위상 시프트막 및 차광막을 구비함으로써, 위상 시프트형 마스크블랭크가 얻어진다.
이 차광막은 단층이어도 복수층(예를 들어 차광층과 반사방지층의 적층구조)으로 해도 좋다. 또 차광막을 차광층과 반사방지층의 적층구조로 하는 경우, 이 차광층을 복수층으로 이루어지는 구조로 해도 좋다. 또 상기 위상 시프트막에 대해서도 단층이어도 복수층으로 해도 좋다.
이와 같은 마스크블랭크로는 예를 들면 크롬(Cr)을 함유하는 재료에 의해 형성되어 있는 차광막을 구비하는 바이너리 마스크블랭크, 전이금속과 규소(Si)를 함유하는 재료에 의해 형성되어 있는 차광막을 구비하는 바이너리 마스크블랭크, 탄탈(Ta)을 함유하는 재료에 의해 형성되어 있는 차광막을 구비하는 바이너리형 마스크블랭크, 규소(Si)를 함유하는 재료, 혹은 전이금속과 규소(Si)를 함유하는 재료에 의해 형성되어 있는 위상 시프트막을 구비하는 위상 시프트형 마스크블랭크 등을 들 수 있다.
상기 크롬(Cr)을 함유하는 재료로는 크롬단체, 크롬계 재료(CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN 등)가 예로 들어진다.
상기 탄탈(Ta)을 함유하는 재료로는 탄탈 단체 외에, 탄탈과 다른 금속원소(예를 들어 Hf, Zr 등)의 화합물, 탄탈에 추가로 질소, 산소, 탄소 및 붕소 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 재료, 구체적으로는 TaN, TaO, TaC, TaB, TaON, TaCN, TaBN, TaCO, TaBO, TaBC, TaCON, TaBON, TaBCN, TaBCON을 포함하는 재료 등이 예로 들어진다.
상기 규소(Si)를 함유하는 재료로는 규소에, 추가로 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 재료, 구체적으로는 규소의 질화물, 산화물, 탄화물, 산질화물, 탄산화물 혹은 탄산질화물을 포함하는 재료가 알맞다.
또 상기 전이금속과 규소(Si)를 함유하는 재료로는 전이금속과 규소를 함유하는 재료 외에, 전이금속 및 규소에, 추가로 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 재료가 예로 들어진다. 구체적으로는 전이금속 실리사이드 또는 전이금속 실리사이드의 질화물, 산화물, 탄화물, 산질화물, 탄산화물, 혹은 탄산질화물을 포함하는 재료가 알맞다. 전이금속에는 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 크롬, 하프늄, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 루테늄, 로듐, 니오브 등이 적용 가능하다. 이 중에서도 특히 몰리브덴이 알맞다.
[마스크]
본 발명은 상기 구성의 마스크블랭크에 있어서의 상기 박막이 패터닝되어 있는 마스크에 대해서도 제공한다.
이러한 구성의 마스크는 수정이 곤란한 패턴 결함이 발견된 경우, 기판 상으로부터 박막 및 하지층 등을 박리 제거하여 유리기판을 재생(재이용)하는 것이 가능하다.
도 7은 도 5의 반사형 마스크블랭크(40)에 있어서의 흡수체막(41)이 패터닝된 흡수체막 패턴(41a)을 구비하는 반사형 마스크(60)를 나타낸다.
또 도 8은 도 6의 바이너리 마스크블랭크(50)에 있어서의 차광막(51)이 패터닝된 차광막 패턴(51a)을 구비하는 바이너리 마스크(70)를 나타낸다.
마스크블랭크에 있어서의 전사패턴이 되는 박막을 패터닝하는 방법은 포토리소그래피법이 가장 알맞다.
또한 도시하고 있지 않지만, 상술한 마스크블랭크용 유리기판의 하지층 상에, 위상 시프트막 혹은 위상 시프트막 및 차광막을 구비하는 구조의 위상 시프트형 마스크블랭크에 있어서도, 전사패턴이 되는 박막을 패터닝함으로써 위상 시프트형 마스크가 얻어진다.
또한 본 발명에 있어서 결함 정보를 취득하는 결함검사장치는 특별히 한정되지 않는다. 결함검사 장치에 사용하는 검사광원 파장으로는 532nm, 488nm, 266nm, 193nm, 13.5nm 등이 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명의 실시형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
〈표면 가공 공정(SPR1)〉
양면 연마장치를 이용하여, 산화세륨 지립이나 콜로이달 실리카 지립에 의해 단계적으로 연마하고, 저농도의 플루오로규산(fluorosilicic acid)으로 기판 표면을 표면 처리한 SiO2-TiO2계의 유리기판(크기가 약 152.4mm × 약 152.4mm, 두께가 약 6.35mm)을 준비했다. 얻어진 유리기판의 표면 조도는 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.25nm이었다(원자간력 현미경으로 측정했다. 측정영역은 1㎛ × 1㎛).
이 유리기판의 표리 양면의 표면형상(표면형태, 평탄도)을 평탄도 측정장치(트로펠(Tropel)사제 UltraFlat)로 측정했다(측정영역 148mm × 148mm).
그 결과, 유리기판 표면 및 이면의 평탄도는 약 290nm이었다.
유리기판 표면의 표면형상(평탄도)의 측정결과는 측정점마다 있는 기준면에 대한 높이의 정보로서 컴퓨터에 보존하는 동시에, 유리기판에 필요한 표면 평탄도의 기준값 100nm 이하, 이면 평탄도의 기준값 100nm 이하와 비교하여, 그 차분(필요 제거량)을 컴퓨터로 계산했다.
다음으로 유리기판면 내를 가공 스폿 형상 영역마다, 필요 제거량에 따른 국소 표면가공의 가공조건을 설정했다.
사전에 더미 기판을 이용하여, 실제의 가공과 같도록 더미 기판을, 일정시간 기판을 이동시키지 않고 스폿으로 가공하고, 그 형상을 상기 표리면의 표면형상을 측정하는 장치와 같은 측정기로 측정하여, 단위시간 당에 있어서의 스폿의 가공체적을 산출한다. 그리고, 스폿의 정보와 유리기판의 표면형상의 정보로부터 얻어진 필요 제거량에 따라 유리기판을 래스터 주사(raster scanning)할 때의 주사 스피드를 결정했다.
설정한 가공조건에 따라, 자기 유체에 의한 기판 마무리장치를 이용하여 MRF(자기 유동적 유체) 가공법에 의해, 유리기판의 표리면 평탄도가 상기 기준값 이하가 되도록 국소적 표면 가공처리를 하여 표면형상을 조정했다.
연마 슬러리는 산화 세륨을 사용했다.
그 후, 유리기판을 염산 수용액이 들어간 세정조에 약 10분간 침지한 후, 순수(純水)에 의한 린스, 이소프로필알콜(IPA; isopropyl alcohol) 건조를 실시했다.
얻어진 유리기판 표면의 표면형상(표면형태, 평탄도)과 표면 조도를 측정한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 표리면의 평탄도는 80nm로, 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다.
〈하지층 형성 공정(SPR2)〉
다음으로 B도프(doped) Si타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 He 가스의 혼합가스를 사용하며, DC마그네트론 스퍼터링에 의해 100nm의 Si 하지층을 성막(일본국 특허 제4137667호 기재의 스퍼터링법)한 후, Si막에 열에너지를 부여하여 응력 저감 처리를 실시했다. 또한 열에너지의 부여는 크세논 램프나 할로겐 램프에 의한 광 에너지에 의한 부여나, 고온조에 의한 고온처리에 의해 실시해도 좋다.
〈하지층 정밀 연마 공정(SPR3)〉
그 후, Si 하지층 표면에 대해, 표면형상을 유지하고, 표면 조도를 저감하기 위해 편면 연마장치를 이용한 정밀 연마를 실시했다.
이 정밀 연마는 연마 슬러리로서, 평균입경 80nm의 콜로이달 실리카의 연마제를 사용하고, 슬러리가 pH로 10 이상이 되도록 조정한 것을 사용했다. 또 Si 하지층 표면에 걸리는 면 하중을 50g/㎠ 이하로 설정하고, 연마패드로서 스웨이드 패드(suede pad)를 사용했다.
얻어진 Si 하지층 표면의 표면형상(표면형태, 평탄도)과 표면 조도를 측정했다. 측정 결과, 평탄도는 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 80nm로, 목표값인 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.08nm로 되어 있어 매우 양호하였다. RMS로 0.1nm 이하로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로 고감도의 결함검사장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하고, 의사결함 검출 억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서 0.60nm이고, Rmax/RMS는 7.5로 되어 있어, 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
〈하지층 결함 검사 공정(SPR4)〉
다음으로, Si 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크(Lasertec)사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0(제로)개로 양호하였다. 또, Si 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron 600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 16,457개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
〈기준마크 형성 공정(SPR5)〉
다음으로, Si 하지층의 소정 개소에 포토리소법에 의해 소정의 크기, 폭을 갖는 십자형상으로 단면형상이 오목형상인 기준마크를 형성하였다. 기준마크의 형성은 이하와 같이 하여 실시하였다.
Si 하지층 상에 전자선 묘화용 레지스트를 스핀코팅법으로 도포, 베이킹(baking)하여 막 두께 200nm의 레지스트 막을 형성하였다. 기준마크를 형성하는 개소에 전자선 묘화장치에 의해 묘화하고, 그 후, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계 가스(CF4 가스)의 드라이 에칭에 의해 Si 하지층을 에칭 제거하고, 열황산에 의해 레지스트막을 제거하여 하지층에 십자형상으로 단면형상이 오목형상인 기준마크를 형성하였다.
또한 본 실시예에서는 기준마크로서 전술한 러프 얼라이먼트 마크와 파인 마크를 도 1에 나타내는 바와 같은 위치관계가 되도록 형성하였다. 러프 얼라이먼트 마크는 십자형상으로 크기는 0.55mm, 선폭은 5㎛, 깊이는 100nm로 하였다. 또 파인 마크는 동일하게 십자형상으로 크기는 0.1mm, 선폭은 5㎛, 깊이는 100nm로 하였다.
이리하여 EUV 마스크블랭크용 유리기판을 얻었다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
〈다층 반사막 성막 공정(SPR6)〉
다음으로, Si 하지층 상에, 이온빔 스퍼터링 장치를 이용하여, Si막(막 두께: 4.2nm)과 Mo막(막 두께: 2.8nm)을 1주기로 하여, 40주기 적층하여 다층 반사막을 형성해서 다층 반사막 부착 기판을 얻었다.
Si 하지층에 형성한 오목형상의 기준마크는 다층 반사막 상에도 형성되고, 전자선 묘화장치나 블랭크스 검사 장치로 충분히 검출할 수 있는 것을 확인하였다.
〈다층 반사막 결함 검사 공정(SPR7)〉
다음으로, 다층 반사막 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사를 실시했다. 다층 반사막 표면의 결함 개수는 5개로 양호하였다. 이 결함 검사에서는 상술한 기준마크를 기준으로 하여 볼록, 오목의 결함 위치 정보와, 결함 사이즈 정보를 취득하였다. 다층 반사막 부착 기판과, 이들 결함 위치 정보, 결함 사이즈 정보를 대응시킨 결함 정보 부착 다층 반사막 부착 기판을 얻었다. 이 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막 표면의 반사율을, EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 하지층 표면 조도 불균일이 억제됨으로써 67％±0.2％로 양호하였다.
또 하지층에 형성한 기준마크에 의해 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치로 검사광에 대한 콘트라스트(contrast)가 0.51로 높아 정밀도 좋게 검출할 수 있고, 또한 결함검출 위치의 불균일도 90nm이 되어 재현성 좋게 검출할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 상기 콘트라스트는 기준마크의 저부의 결함 검사광 강도를 Imin, 다층 반사막부의 결함 검사광 강도를 Imax로 하며, 콘트라스트 = (Imax-Imin)/(Imax + Imin)로 구했다. 또 결함검출 위치의 불균일은 5회 결함 검사를 실시하고, 검출한 기준 좌표를 기초로 한 결함 위치의 불균일에 의해 구했다. 또 다층 반사막 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 17,723개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
〈EUV 반사형 마스크블랭크 제조 공정(SPR8)〉
다음으로, DC마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, 다층 반사막 상에 RuNb로 이루어지는 캡핑층(막 두께: 2.5nm)과, TaBN막(막 두께: 56nm)과 TaBO막(막 두께: 14nm)의 적층막으로 이루어지는 흡수체층을 형성하고, 또, 이면에 CrN 도전막(막 두께: 20nm)을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
얻어진 EUV 반사형 마스크블랭크에 대해, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사를 실시했다. EUV 반사형 마스크블랭크 표면의 결함 개수는 7개로 양호하였다. 상술과 마찬가지로, 상술한 기준마크를 기준으로, 볼록, 오목의 결함 위치 정보와, 결함 사이즈 정보를 취득하고, EUV 반사형 마스크블랭크와, 이들 결함 위치 정보, 결함 사이즈 정보를 대응시킨 결함 정보 부착 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다. 또한 EUV 반사형 마스크블랭크 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm ×132mm) 결함검출 개수는 18,102개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검출할 수 있다.
〈EUV 반사형 마스크 제조 공정(SPR9)〉
다음으로, 이 결함 정보 부착의 EUV 반사형 마스크블랭크를 이용하여, EUV 반사형 마스크를 제조했다.
우선, EUV 반사형 마스크블랭크 상에 전사선 묘화용 레지스트를 스핀코팅법에 의해 도포, 베이킹하여 레지스트막을 형성했다.
다음으로, EUV 반사형 마스크블랭크의 결함 정보에 의거하여 미리 설계하여 둔 마스크패턴 데이터와 대조하여 노광장치를 이용한 패턴전사에 영향이 없는 마스크패턴 데이터로 수정하거나, 패턴전사에 영향이 있다고 판단한 경우에는 수정패턴 데이터를 추가한 마스크패턴 데이터로 수정하거나, 수정패턴 데이터로도 대응할 수 없는 결함에 대해서는 마스크 제작 후의 결함 수정의 부하가 저감될 수 있는 마스크 패턴 데이터로 수정하고, 이 수정된 마스크 패턴 데이터에 의거하여 상술한 레지스트막에 대하여 전자선에 의해 마스크 패턴을 묘화, 현상을 실시하여, 레지스트 패턴을 형성했다.
이 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 흡수체층을 불소계 가스(CF4 가스)에 의해 TaBO막을, 염소계 가스(Cl2가스)에 의해 TaBN막을 에칭 제거하여 캡핑층 상에 흡수체층 패턴을 형성했다.
또한 흡수체층 패턴 상에 남은 레지스트 패턴을 열 황산으로 제거하고, EUV 반사형 마스크를 얻었다.
(실시예 2)
상술한 실시예 1에 있어서, Si 하지층 대신에, 막의 결정구조가 비정질로 이루어지는 CrN 하지층(Cr: 90at％, N: 10at％)을 사용했다. CrN 하지층은 Cr타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 He가스와 N2가스의 혼합가스를 사용하며, DC마그네트론 스퍼터링에 의해 100nm의 CrN 하지층을 성막했다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 CrN 하지층 표면을 정밀 연마한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 평탄도는 85nm로, 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.10nm로 되어 있어 양호하였다.
RMS로 0.1nm 이하로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로, 고감도의 결함검사장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하고, 의사결함 검출억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서 0.95nm이고, Rmax/RMS는 9.5로 되어 있으며, 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
CrN 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또 CrN 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 24,744개 였다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명결함의 유무를 검출할 수 있었다.
CrN 하지층에의 기준마크의 형성은 레지스트 패턴을 마스크로 한 드라이 에칭가스를 Cl2+O2의 혼합가스로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 기준마크를 형성한 EUV 마스크블랭크용 유리기판을 제작했다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
실시예 1과 마찬가지로 CrN 하지층 상에, 다층 반사막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제작한 후, 또한 RuNb 캡핑층, TaBN막과 TaBO막의 적층막으로 이루어지는 흡수체층을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
또한 다층 반사막 부착 기판의 상태로 다층 반사막 표면의 반사율을 EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 실시예 1과 마찬가지로 하지층 표면 조도 불균일이 억제됨으로써, 67％±0.3％로 양호하였다.
또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.52, 결함검출 위치의 불균일은 93nm로 양호하였다. 또 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함 개수, 결함검출 개수는 각각, 수개(數箇), 35,000개 정도였다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
또한 EUV 반사형 마스크블랭크를 이용하여 EUV 반사형 마스크를 제작했다. 실시예 1과 마찬가지로, EUV 반사형 마스크블랭크, EUV 반사형 마스크도 양호하게 제작할 수 있었다.
(실시예 3)
다음으로, 상술한 실시예 2에 있어서, 하지층의 결함 검사에서 결함이 발견되고, 하지층을 박리하여 유리기판을 재이용하는 예를 이하에 설명한다.
CrN 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함이 다수 검출되었기 때문에, CrN 하지층을 Cl2+O2의 혼합가스에 의한 드라이 에칭에 의해 전체면 에칭을 실시하여 제거했다.
이 경우, SiO2-TiO2계 유리는 Cl2+O2의 혼합가스로는 에칭되지 않는다. 그 때문에 CrN 하지층을 박리한 후의 유리기판 주표면의 표면 조도를 측정한 바, 2승 평균 평방근 조도 RMS에서 0.4nm이었다. 평탄도는 80nm로 양호하였다.
CrN 하지층을 박리 후, 유리기판 표면을 알칼리 수용액으로 세정한 후, 재차, 유리기판 주표면에 CrN 하지층을 형성하고, 그 후, 실시예 2와 마찬가지로 CrN 하지층 표면을 정밀 연마하였다. CrN 하지층 표면의 평탄도, 표면 조도를 측정한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 85nm로, 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또, 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS에서 0.10nm로 되어 있어 양호하였다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ ×1㎛의 측정영역에 있어서, 0.96nm이고, Rmax/RMS는 9.6으로 되어 있어, 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
또 CrN 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 재차 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또 CrN 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 27,902개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
그 후, 실시예 2와 마찬가지로 하여 기준마크의 형성, 다층 반사막, 캡핑층, 흡수체층, 도전막을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
또한 실시예 2와 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 실시예 2와 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 또 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함 개수, 결함검출 개수는 각각 수개, 37,000개 정도 이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
상술한 실시예 3에 있어서, 하지층 표면의 결함 검사에 있어서, 불합격이 된 예를 들어 본 발명을 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 하지층 표면의 기준마크 형성 공정에 있어서, 기준마크의 사양이 만족되지 않았던 경우의 유리기판의 재이용에도 적용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
(실시예 4)
상술한 실시예 1에 있어서, Si 하지층 대신에, 막의 결정구조가 비정질로 이루어지는 CrN층(Cr: 90at％, N: 10at％)과 Si층의 적층 하지층을 사용하였다. CrN층과 Si층의 적층 하지층은 우선 Cr타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 He가스와 N2가스의 혼합가스를 사용하고, DC마그네트론 스퍼터링에 의해, 5nm의 CrN층을 성막했다. 계속해서 B도프 Si타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 He가스의 혼합 가스를 사용하고, DC마그네트론 스퍼터링에 의해 100nm의 Si층을 성막했다.
또한 상기 CrN층은 막 응력을 가능한 한 작게 할 필요가 있는 것, 또 상층에 형성하는 Si층의 표면 조도의 증가를 방지할 필요가 있기 때문에 결정구조가 비정질로서 막 두께는 가능한 한 얇은 쪽이 좋다. 한편, 상층의 Si층에 기준마크를 불소계 드라이 에칭으로 형성하는 경우의 유리기판에 대한 데미지를 방지하는 에칭 스토퍼의 기능을 이루기 위해서는 어느 정도의 막 두께가 필요하다. 이와 같은 관점으로부터 상기 CrN층의 막 두께는 2∼20nm, 바람직하게는 3∼15nm로 하는 것이 좋다.
실시예 1과 동일한 방법에 의해 CrN층과 Si층의 적층 하지층 표면을 정밀 연마한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서, 평탄도는 85nm로, 1000nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.08nm로 되어 있어 양호하였다.
RMS로 0.08nm 이하로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로, 고감도의 결함검사 장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하고, 의사결함 검출 억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 0.50nm이고, Rmax/RMS는 6.25로 되어 있어, 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
CrN층과 Si층의 적층 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또, 상기 적층 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 15,013개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
CrN층과 Si층의 적층 하지층에의 기준마크의 형성은 레지스트 패턴을 마스크로 한 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해, 상층의 Si층에 기준마크(깊이: 100nm)를 형성한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 기준마크를 형성한 EUV 마스크블랭크용 유리기판을 제작했다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
실시예 1과 마찬가지로 CrN층과 Si층의 적층 하지층 상에, 다층 반사막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제작한 후, 또한 RuNb 캡핑층, TaBN막과 TaBO막의 적층막으로 이루어지는 흡수체층을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
또한 다층 반사막 부착 기판의 상태에서, 다층 반사막 표면의 반사율을, EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 실시예 1과 마찬가지로 하지층 표면 조도 불균일을 억제함으로써 67％±0.15％로 양호하였다.
또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.50, 결함검출 위치의 불균일은 90nm로 양호하였다. 또 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함 개수, 결함검출 개수는 각각, 수개, 16,000개 정도였다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
또한 EUV 반사형 마스크블랭크를 이용하여 EUV 반사형 마스크를 제작했다. 실시예 1과 마찬가지로, EUV 반사형 마스크블랭크, EUV 반사형 마스크도 양호하게 제작할 수 있었다.
(실시예 5)
양면 연마장치를 이용하여, 산화세륨 지립이나 콜로이달 실리카 지립에 의해 단계적으로 연마하고, 저농도의 플루오로규산으로 기판 표면을 표면 처리한 합성석영기판(크기가 약 152.4mm × 약 152.4mm, 두께가 약 6.35mm)을 준비하였다. 얻어진 유리기판의 표면 조도는 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.2nm이었다. 또 유리기판 표면 및 이면의 평탄도는 약 290nm이었다.
그 후, 실시예 1과 동일하게 하여 표면 가공 공정을 실시했다.
다음으로, 얻어진 유리기판 상에, Si타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 O2가스와 N2가스의 혼합가스를 사용하여, DC마그네트론 스퍼터링에 의해 100nm의 SiON 하지층을 성막했다. SiON 하지층의 조성은 Si: 40원자％, O: 27원자％, N: 33원자％이었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 SiON 하지층 표면을 정밀 연마한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 평탄도는 85nm로, 100nm 이하가 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.10nm로 되어 있어 양호하였다.
RMS로 0.1nm 이하로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로 고감도의 결함검사 장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하여, 의사결함 검출 억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 1.00nm이고, Rmax/RMS는 10으로 되어 있어 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
SiON 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGIC SM1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또 SiON 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 29,563개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
SiON 하지층에의 기준마크의 형성은 실시예 1과 동일하게 하여 실시하여 기준마크를 형성한 바이너리 마스크블랭크용 유리기판을 제작했다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
다음으로, 상기 SiON 하지층 상에, 이하와 같이 하여 TaN막과 TaO막의 적층으로 이루어지는 차광막을 형성했다.
타겟에 탄탈(Ta) 타겟을 이용하고, 크세논(Xe)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(가스압 0.076Pa, 가스 유량비 Xe:N2=11sccm:15sccm)로, DC전원의 전력을 1.5kW로 하여 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, TaN막을 막 두께 44.9nm로 성막하며, 계속해서 Ta 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합가스 분위기(가스압 0.3Pa, 가스 유량비 Ar:O2=58sccm:32.5sccm)로 DC전원의 전력을 0.7kW로 하여, TaO막을 막 두께 13nm로 성막함으로써, TaN막과 TaO막의 적층으로 이루어지는 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm)용 차광막을 형성하여, 바이너리 마스크블랭크를 제작했다. 또한 ArF엑시머 레이저에 대한 차광막의 광학 농도는 3.0, 표면 반사율은 19.5％이었다.
얻어진 바이너리 마스크블랭크에 대해서, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사를 실시했다. 상술한 하지층에 형성한 기준마크를 기준으로서, 볼록, 오목의 결함 위치 정보와, 결함 사이즈 정보를 취득하며, 바이너리 마스크블랭크와, 이들 결함 위치 정보, 결함 사이즈 정보를 대응시킨 결함 정보 부착 바이너리 마스크블랭크를 얻었다. 또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.55, 결함검출 위치의 불균일은 92nm로 양호하였다. 또 바이너리 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검출장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함 개수, 결함검출 개수는 각각, 수개, 40,000개 정도이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
다음으로, 이 결함 정보 부착의 바이너리 마스크블랭크를 이용하여 바이너리 마스크를 제작했다.
우선, 바이너리 마스크블랭크 상에 전자선 묘화용 레지스트를 스핀코팅법에 의해 도포, 베이킹하여 레지스트막을 형성했다.
다음으로 실시예 1과 동일하게, 바이너리 마스크블랭크의 결함 정보에 의거하여 미리 설계하여 둔 마스크 패턴 데이터와 대조하여, 노광장치를 이용한 패턴전사에 영향이 없는 마스크 패턴 데이터로 수정하거나, 패턴 전사에 영향이 있다고 판단한 경우에는 수정 패턴 데이터를 추가한 마스크 패턴 데이터로 수정하거나, 수정 패턴 데이터로도 대응할 수 없는 결함에 대해서는 마스크 제작 후의 결함 수정의 부하를 저감할 수 있는 마스크 패턴 데이터로 수정하고, 이 수정된 마스크 패턴 데이터에 의거하여 상술한 레지스트막에 대하여 전자선에 의해 마스크 패턴을 묘화, 현상을 실시하여 레지스트 패턴을 형성했다.
이 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 불소계 가스(CF4 가스)에 의해 TaO막을, 염소계 가스(Cl2가스)에 의해 TaN막을 에칭 제거하여, 차광막 패턴을 형성했다.
또한 차광막 패턴 상에 남은 레지스트 패턴을 열 황산으로 제거하여, 바이너리 마스크를 얻었다.
(실시예 6)
상술한 실시예 1에 있어서, Si 하지층 대신에, TaBN 하지층(Ta: 80at％, B: 10at％, N: 10at％)을 사용했다. TaBN 하지층은 TaB 타겟을 사용하고, 스퍼터링 가스로서 Ar가스와 N2가스의 혼합가스를 사용하며, DC마그네트론 스퍼터링에 의해 150nm의 TaBN 하지층을 성막했다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 TaBN 하지층 표면을 정밀 연마한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 평탄도는 85nm로, 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.085nm로 되어 있어 매우 양호하였다.
RMS로 0.1nm 이하로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로, 고감도의 결함검사장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하여, 의사결함 검출 억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서 0.8nm이고, Rmax/RMS는 9.4로 되어 있어 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다.
TaBN 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또 TaBN 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron 600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 19,337개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
TaBN 하지층에의 기준마크의 형성은 FIB(집속 이온빔)로 실시한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 기준마크를 형성한 EUV 마스크블랭크용 유리기판을 제작했다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
실시예 1과 마찬가지로 TaBN 하지층 상에, 다층 반사막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제작한 후, 추가로 RuNb 캡핑층, TaBN막과 TaBO막의 적층막으로 이루어지는 흡수체층을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
또한 다층 반사막 부착 기판의 상태에서, 다층 반사막 표면의 반사율을, EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 실시예 1과 마찬가지로 하지층 표면 조도 불균일이 억제됨으로써 67％±0.25％로 양호하였다.
또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.51, 결함검출 위치의 불균일은 92nm로 양호하였다. 또 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함개수, 결함검출 개수는 각각, 수개, 25,000개 정도였다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
또한 EUV 반사형 마스크블랭크를 이용하여 EUV 반사형 마스크를 제작했다. 실시예 1과 마찬가지로, EUV 반사형 마스크블랭크, EUV 반사형 마스크도 양호하게 제작할 수 있었다.
(실시예 7)
상술한 실시예 1에 있어서, Si 하지층의 형성을 이온빔 스퍼터링에 의해 실시하고, 막 두께 100nm을 성막했다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 Si 하지층 표면을 정밀 연마한 바, 142mm × 142mm의 측정영역에 있어서 평탄도는 85nm로, 100nm 이하로 되어 있어 양호하였다. 또 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.08nm로 되어 있어 매우 양호하였다.
RMS로 0.08nm로 매우 높은 평활성을 갖고 있으므로, 고감도의 결함검사장치에 있어서의 백그라운드 노이즈가 저감하여 의사결함 검출억제의 점에서도 효과가 있다.
또 최대 표면 조도(Rmax)는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 0.55nm이고, Rmax/RMS는 6.88로 되어 있어, 표면 조도의 불균일은 작아 양호하였다. 실시예 1과 비교하여, 표면 조도 및 표면 조도의 불균일이 작아 양호했던 것은 이온빔 스퍼터링에 의해 성막한 Si막은 DC마그네트론 스퍼터링에 의해 성막한 Si막보다 높은 진공도로 성막하기 때문에 막 밀도가 높은 치밀한 막이 형성됨에 따른 것으로 생각한다.
Si 하지층 표면을 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350)로 결함 검사한 바(검사영역 142mm × 142mm), 사이즈 60nm의 결함은 0개로 양호하였다. 또 Si 하지층 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron 600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm) 결함검출 개수는 15,744개이었다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과가 되었다. 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
Si 하지층에의 기준마크의 형성은 FIB(집속 이온빔)로 실시한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 기준마크를 형성한 EUV 마스크블랭크용 유리기판을 제작했다.
기준마크의 단면형상을 원자간력 현미경(AFM)에 의해 관찰한 바, 단면이 거의 수직으로 서 있어 양호하였다.
실시예 1과 마찬가지로 Si 하지층 상에, 다층 반사막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제작한 후, 추가로 RuNb 캡핑층, TaBN막과 TaBO막의 적층막으로 이루어지는 흡수체층을 형성하여 EUV 반사형 마스크블랭크를 얻었다.
또한 다층 반사막 부착 기판의 상태로, 다층 반사막 표면의 반사율을, EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 실시예 1과 마찬가지로 하지층 표면 조도 불균일이 억제됨으로써, 67％±0.2％로 양호하였다.
또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.51, 결함검출 위치의 불균일은 90nm로 양호하였다. 또 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을, 블랭크스 결함검사장치(레이저테크사제 MAGICS M1350), 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함개수, 결함검출 개수는 각각, 수개, 16,000개 정도였다. 후술하는 참고예의 결함검출 개수 100,000개 초과와 비교하여, 결함검출 개수가 대폭으로 억제된 결과로, 이 정도의 결함검출 개수이면, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검출할 수 있다.
또한 EUV 반사형 마스크블랭크를 이용하여 EUV 반사형 마스크를 제작했다. 실시예 1과 마찬가지로, EUV 반사형 마스크블랭크, EUV 반사형 마스크도 양호하게 제작할 수 있었다.
(참고예)
실시예 1과 동일하게 표면 가공 공정을 실시한 SiO2-TiO2계의 유리기판(크기가 약 152.4mm × 약 152.4mm, 두께가 약 6.35mm)을 준비했다. 얻어진 유리기판의 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도(RMS)로 0.15nm, 최대 표면 조도(Rmax)로 1.78nm이었다. 또 이 유리기판 표면 및 이면의 평탄도는 약 290nm이었다.
다음으로, 상기 유리기판의 주표면에, CrOCN(Cr:O:C:N=33:36:20:11 원자％비)로 이루어지는 마크 형성용 박막을 스퍼터링법에 의해 10nm의 막 두께로 성막했다.
상기 마크 형성용 박막 상에 전자선 묘화용 레지스트를 스핀코팅법으로 도포, 베이킹하여 막 두께 300nm의 레지스트막을 형성했다. 기준마크를 형성하는 개소에 전자선 묘화장치에 의해 묘화하고, 그 후, 현상하여 레지스트 패턴을 형성했다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 염소와 산소의 혼합가스로 상기 마크형성용 박막을 드라이 에칭하여, 마크형성용 박막에 기준마크의 패턴을 전사했다. 또한 이 마크형성용 박막의 패턴을 마스크로 하여, 불소계 가스(CF4 가스)와 He 가스의 혼합가스로 유리기판을 드라이 에칭했다. 남아 있는 마크 형성용 박막을 염소와 산소의 혼합 가스로 에칭 제거했다. 이리하여 유리기판 주표면에 직접 기준마크를 형성했다.
얻어진 유리기판의 표면 조도를 측정한 바, 표면 조도는 1㎛ × 1㎛의 측정영역에 있어서, 2승 평균 평방근 조도 RMS로 0.16nm, 최대 표면 조도(Rmax)로 1.95nm이었다. 본 참고예에서는 TiO2-SiO2계 유리기판이기 때문에 표면 조도로서 RMS로 0.1nm 이하의 고평활성을 실현하는 것이 곤란했었다. 고감도의 결함 검사에 있어서, 표면 조도에 따른 백그라운드 노이즈가 되고, 의사결함 검출이 증가할 우려가 있다. 실제로, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 CrOCN으로 이루어지는 마크형성용 박막 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함검출 개수는 100,000개를 초과하고, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다. 또 유리기판에 직접 기준마크를 형성하고 있기 때문에 기준마크 형성 후의 기판 재이용이 곤란하다.
또 Rmax/RMS는 12.2로 되어 있고, 상술한 실시예와 비교하여 큰 값이 되었다. 이 유리기판 표면에, 실시예 1과 동일하게 하여 다층 반사막을 성막한 후, 다층 반사막 표면의 반사율을 EUV 반사율계에 의해 평가한 바, 66％±0.35％가 되고, 상술한 실시예와 비교하여 나쁜 결과가 되었다.
또한 실시예 1과 마찬가지로 기준마크의 콘트라스트 및 결함검출 위치의 불균일을 평가한 바, 다층 반사막 표면에 반영되어 형성된 기준마크는 상기 마스크/블랭크스 결함검사장치에서, 검사광에 대한 콘트라스트는 0.48, 결함검출 위치의 불균일은 92nm로 실시예 1과 거의 동일 결과이었지만, 다층 반사막 표면, EUV 반사형 마스크블랭크 표면을 마스크/블랭크 결함검사장치(KLA-Tencor사제 Teron600)로 결함 검사한 바(검사영역 132mm × 132mm), 결함검출 개수는 100,000개 초과하고, 이물이나 상처 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
또한 상술한 실시예에서는 모두 기준마크를 포토리소법에 의해 형성한 예를 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 앞에도 설명한 바와 같이, 기준마크의 단면형상이 오목형상인 경우, 레이저 광이나 이온 빔에 의한 오목부 형성, 다이아몬드 침을 주사한 가공흔, 미소 압자에 의한 인덴션, 임프린트법에 의한 엠보싱 등으로 형성할 수 있다. 또 기준마크의 단면형상이 볼록형상인 경우, FIB나 스퍼터링법 등에 의한 부분 성막 등으로 형성할 수 있다.
11: 유리기판 12a: 러프 얼라이먼트 마크
12b: 파인 마크 20: 마스크블랭크용 유리기판
21: 하지층 22: 기준마크
30: 다층 반사막 부착 기판 31: 다층 반사막
32: 보호층 40: 반사형 마스크블랭크
41: 흡수체층 50: 바이너리 마스크블랭크
51: 차광층 60: 반사형 마스크
70: 바이너리 마스크

Claims (10)

  1. 마스크블랭크용 유리기판으로서,
    전사패턴이 형성되는 측의 상기 마스크블랭크용 유리기판의 주표면 상에 형성된 하지층을 구비하고,
    상기 하지층은, Si 또는 SiON으로 이루어지는 재료, 또는, Al, Ta, Zr, Cr 또는 이들 중 적어도 하나의 원소를 함유하는 재료로 이루어지며,
    상기 하지층의 표면은, 2승 평균 평방근 조도(RMS)가 0.15nm 이하이고, 최대 표면 조도(Rmax)와 2승 평균 평방근 조도(RMS)와의 관계에 있어서, Rmax/RMS가 2∼10인 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지층은, 비정질(amorphous) 구조를 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지층은, 염소계 가스에 의한 에칭 제거가 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지층은, 다른 재질의 적층 구조인 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하지층은, 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준마크를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지층의 막 두께는, 20∼300nm인 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리기판은, SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리세라믹 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 마스크블랭크용 유리기판.
  8. 다층 반사막 부착 기판으로서,
    제 1 항에 기재한 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상에 EUV 광을 반사하는 다층 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
  9. 마스크블랭크로서,
    제 1 항에 기재한 마스크블랭크용 유리기판에 있어서의 상기 하지층 상, 또는 제 8 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 상기 다층 반사막 상에, 전사패턴이 되는 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크블랭크.
  10. 마스크로서,
    제 9 항에 기재한 마스크블랭크에 있어서의 상기 박막이 패터닝되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
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