KR102205981B1 - 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법, 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법, 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크 Download PDF

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Abstract

하이 스펙의 마스크 블랭크용 기판을 이용하지 않고 비교적 성긴 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 제조하고, 그 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 경우에서도 포커스 에러를 일으키기 어렵게 하는 것이 가능한 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크를 제공하는 것이다. 또, 이들의 제조 방법을 제공하는 것이다. 기판의 주표면에 정사각형 산출 영역을 설정하고, 산출 영역의 모퉁이부에 각각 특정점을 설정하고, 특정점의 기준 평면으로부터의 높이를 취득하고, 특정점 중 3점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면에 수직인 수선과 가상 평면과의 교점을 설정하고, 나머지 특정점과 당해 교점과의 거리를 산출하고, 당해 거리가 사전에 설정된 기준을 만족시키는 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정한다.

Description

마스크 블랭크용 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법, 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크
본 발명은 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법, 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크에 관한 것이다.
근래, 반도체 디바이스의 미세화에 대응하기 위하여 ArF 노광 광을 사용하는 노광 장치의 고 NA(Numerical Aperture)화가 진행되고, 추가로 액침 노광 기술이 도입됨으로써 새로운 고 NA화가 진행되어 오고 있다. 노광 장치를 고 NA화함으로써, 전사용 마스크에 설치된 미세 패턴을 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사할 때의 해상성이 향상된다. 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치는 전사용 마스크와 웨이퍼를 노광 광이 주사함으로써, 전사용 마스크의 전사 패턴을 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사한다.
그러나, 주사 중인 전사용 마스크 면과 웨이퍼 면의 포커스 조정을 행하지 않으면 포커스 에러가 발생하여 결상 위치가 베스트 포커스로부터 크게 어긋나 버리기 때문에, 레지스트 막에서의 전사 패턴의 해상성이 크게 저하된다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 것과 같이, 노광 장치의 고 NA화에 수반하여, 초점 심도(DOF: Depth Of Focus)가 작아져 오고 있다. 초점 심도가 작으면 베스트 포커스로부터의 어긋남의 허용 범위가 작아지기 때문에, 포커스 관리가 매우 어려워지고 있다. 또, 특허문헌 2에 개시되어 있는 것과 같이, 초점 심도가 작아지게 됨으로써 발생하기 쉬워지고 있는 포커스 에러를 저감하기 위하여, 노광 전사시에서의 전사용 마스크(기판)의 평탄도를 양호한 상태로 하는 것이 필요하게 되고 있다. 그리고, 특허문헌 2에서는 포토마스크 블랭크용 기판(전사용 마스크의 기판)의 마스크 패턴(전사 패턴)을 형성하는 상면(주표면)의 형상이, 그 상면에 한 쌍의 띠 모양 영역(또는 사각 링 형상 영역)을 설정했을 때, 그 띠 모양 영역(또는 사각 링 형상 영역)이 기판 외주로 향하여 각각 하향으로 경사지고 있으면서, 그 띠 모양 영역(또는 사각 링 형상 영역) 내에서의 높이의 최대값과 최소값의 차가 0.5 ㎛ 이하인 형상이 적합함을 개시하고 있다.
일본 특개2009-272387호 공보 일본 특개2005-043838호 공보
특허문헌 2에 개시되어 있는 전사용 마스크용의 기판(마스크 블랭크용 기판)은 고 NA의 노광 장치가 아니면 웨이퍼 상의 레지스트 막에 해상시키는 것이 곤란한 정도의 미세한 패턴을 갖는 전사용 마스크에 적용 가능한 마스크 블랭크용 기판이다.
이러한 마스크 블랭크용 기판은 주표면(전사 패턴 형성용의 박막이 설치되는 측인 한 쪽의 표면)의 평탄도가 높고, 추가로 주표면 형상에 관한 엄격한 조건을 만족하는 하이 스펙의 기판이다. 종래의 복수의 기판을 동시에 양면 연마하는 공정을 다단계로 행하는 제법에 의해 마스크 블랭크용 기판을 제조하는 경우, 상기의 하이 스펙의 마스크 블랭크용 기판을 취득할 수 있는 비율은 작다. 이 때문에, 하이 스펙의 마스크 블랭크용 기판은 그 이외의 마스크 블랭크용 기판에 비해 일반적으로 고가이다.
일반적으로, 반도체 디바이스는 웨이퍼 상에 레이어(layer) 및 레지스트 막을 형성하고, 전사용 마스크에 의한 레지스트 막으로의 패턴의 노광 전사를 행하고, 그 레지스트 막의 현상 처리 등을 행하여 레지스트 패턴을 형성하고, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭에 의해 레이어에 패턴을 형성하는 공정을 반복적으로 행함으로써 제조된다. 따라서, 레이어마다 적어도 1 매의 전사용 마스크가 필요하게 된다. 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 그 반도체 디바이스의 각 레이어의 전사용 마스크를 전체 세트로 한 전사용 마스크 세트를 제조할 필요가 있다.
반도체 디바이스에서의 모든 레이어가 고 NA의 노광 장치가 아니면 웨이퍼 상의 레지스트 막에 해상시키는 것이 곤란한 정도의 미세한 패턴을 갖고 있는 것은 아니며, 비교적 성긴 패턴을 갖는 레이어도 존재한다. 따라서, 1 개의 전사용 마스크 세트 중에 이러한 미세한 패턴을 갖는 전사용 마스크와 비교적 성긴 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크가 혼재한다. 이러한 비교적 성긴 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크는 하이 스펙이 아닌 마스크 블랭크용 기판, 즉 평탄도가 그다지 높지 않은 마스크 블랭크용 기판으로부터 제조하더라도 웨이퍼 상의 레지스트 막에 패턴을 해상시키는 것이 가능하다.
그러나, 이와 같이 하이 스펙이 아닌 마스크 블랭크용 기판을 이용해 제조된 비교적 성긴 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사를 행하면 포커스 에러가 일어나기 쉬워 문제가 되고 있었다. 한편, 어느 정도 미세한 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크에 대해서도 하이 스펙이 아닌 마스크 블랭크용 기판을 이용해 제조하고, 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하여 사용하는 것이 검토되기 시작하고 있다. 이 경우에 있어서도 그 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사를 행하면 포커스 에러가 일어나기 쉬워 문제가 되고 있었다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하는 수단으로서 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
대향하는 1 조(組)의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로서,
상기 기판의 한 쪽의 주표면에 대해 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부(隅部)의 각각에 특정점을 설정하는 공정과,
기준 평면으로부터의 높이를 상기 모든 상기 특정점에서 취득하는 공정과,
상기 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출하는 공정과,
상기 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
(구성 2)
상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
(구성 3)
상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
(구성 4)
상기 기준 평면은 상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
(구성 5)
상기 한 쪽의 주표면은 제곱 평균 평방근 조도(Rq)가 0.25 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
(구성 6)
구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크용 기판의 상기 한 쪽의 주표면에 상기 전사 패턴 형성용의 박막을 설치하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 7)
대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
상기 박막이 설치된 기판의 상기 박막의 표면에 대해 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 공정과,
기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 공정과,
상기 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출하는 공정과,
상기 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인, 상기 박막이 설치된 기판을 마스크 블랭크로서 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 8)
상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 9)
상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 7 또는 8에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 10)
상기 기준 평면은 상기 박막의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면인 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성 11)
구성 6 내지 10 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 12)
대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
상기 기판은 상기 한 쪽의 주표면에 대해 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하고, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하고, 상기 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출했을 때, 상기 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
(구성 13)
상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 구성 12에 기재된 마스크 블랭크용 기판.
(구성 14)
상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 12 또는 13에 기재된 마스크 블랭크용 기판.
(구성 15)
상기 기준 평면은 상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면인 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 14 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판.
(구성 16)
상기 한 쪽의 주표면은 제곱 평균 평방근 조도(Rq)가 0.25 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 15 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판.
(구성 17)
구성 12 내지 16 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 상기 한 쪽의 주표면에 상기 전사 패턴 형성용의 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 18)
대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크로서,
상기 마스크 블랭크는 상기 박막의 표면에 대해 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하고, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하고, 상기 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출했을 때, 상기 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 19)
상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 구성 18 기재의 마스크 블랭크.
(구성 20)
상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 18 또는 19에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 21)
상기 기준 평면은 상기 박막의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면인 것을 특징으로 하는 구성 18 내지 20 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 22)
구성 17 내지 21 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
(구성 23)
구성 11에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법으로 제조된 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 리소그래피법에 의해 상기 전사용 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
(구성 24)
구성 22에 기재된 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 리소그래피법에 의해 상기 전사용 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법 또는 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 이들 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크용 기판 또는 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 전사용 마스크는 고 NA의 노광 장치에서 노광 전사를 행했을 때의 포커스 에러가 발생하기 어렵다. 또, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판 또는 마스크 블랭크에 의하면, 이 마스크 블랭크용 기판 또는 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 전사용 마스크는 고 NA의 노광 장치에서 노광 전사를 행했을 때의 포커스 에러가 발생하기 어렵다.
[도 1] 본 발명의 실시형태에서의 기판의 주표면 및 산출 영역의 일례를 나타낸 개략 평면도이다.
[도 2] 본 발명의 실시형태에서의 기판의 주표면, 가상 평면 및 기준 평면을 나타내는 개략 단면도이다.
[도 3] 본 발명의 실시형태에서의 기준 평면을 기준으로 하는 평탄도와 가상 평면을 기준으로 하는 평탄도의 차분값과, 부상(浮上) 거리 또는 기준 평면을 기준으로 하는 평탄도와의 상관을 나타내는 도면이다.
[도 4] 실시예 1에서의 기판(A1)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[도 5] 실시예 2에서의 기판(A2)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[도 6] 비교예 1에서의 기판(B1)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[도 7] 실시예 3에서의 기판(A3)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[도 8] 실시예 4에서의 기판(A4)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[도 9] 비교예 2에서의 기판(B2)의 주표면의 등고선 분포 등을 나타내는 도면이다.
[마스크 블랭크용 기판의 제조 방법 및 마스크 블랭크용 기판]
여기에서는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법 및 마스크 블랭크용 기판에 관해 설명한다. 먼저, 본 발명의 구성 개념을 설명하고, 그 후 그 개념에 근거하여 실시한 실시예를 비교예와 함께 나타낸다.
본 발명자는 하이 스펙의 마스크 블랭크용 기판을 이용하지 않고 비교적 성긴 전사 패턴 또는 어느 정도 미세한 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 제조하고, 그 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치에 세팅하여 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 경우에도 포커스 에러의 발생을 억제할 수 있는 수단에 대해 예의 연구를 행하였다.
일반적으로, 기판의 주표면의 표면 형상은 대략 정사각형의 형상이며, 표면 형상 측정 장치(표면 형상 해석 장치)를 이용해 취득된다. 이 경우에 이용되는 표면 형상 측정 장치는 레이저 광과 같은 코히런트의 경향이 강한 검사 광을 피측정 대상물의 측정 영역 전체에 조사하고, 그 피측정 대상물의 표면에서 반사된 광과 높은 평탄도를 갖는 참조 표면에서 반사된 광의 사이에서 간섭 무늬상을 생성하고, 그 간섭 무늬상을 화상 해석함으로써, 그 피측정 대상물의 표면 형상을 취득하는 것이다.
이 표면 형상 측정 장치를 이용하는 기판의 표면 형상의 측정은 다음과 같은 방법에 의해 행해진다. 우선, 상기의 방법으로 얻어진 간섭 무늬상에 대해, 기판의 주표면 상에 그리드 모양으로 측정점을 배치하여 화상 해석 등의 처리를 행하고, 각 측정점의 높이 정보(이 때의 기준으로 하는 평면은, 예를 들면 측정 장치의 참조 평면임)를 취득한다. 다음에, 각 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 면(최소 제곱 평면)을 산출하고, 이것을 기준 평면으로 한다. 다음에, 상기의 각 측정점의 높이 정보를 그 기준 평면(최소 제곱 평면)을 기준으로 한 각 측정점의 높이로 환산하고, 그 결과를 각 측정점에서의 표면 형상의 정보로 한다.
종래, 하이 스펙의 기판과 하이 스펙이 아닌 기판을 구분하는 지표에는 기판의 주표면(전사 패턴 형성용의 박막이 설치되는 측인 한 쪽의 주표면)에서의 평탄도가 이용되고 있다. 기판의 주표면 상에 전사용 마스크를 제조했을 때에 전사 패턴이 형성되는 영역을 적어도 포함하는 소정 영역을 정의하고, 상기의 최소 제곱 평면을 기준으로 한 각 측정점의 높이인 표면 형상의 정보로부터, 그 소정 영역 내에서의 최대 높이와 최소 높이의 차인 TIR(Total Indicator Reading) 값을 산출하고, 이것을 평탄도로서 이용하고 있다. 이 평탄도가 높은 하이 스펙의 기판에서 제조된 전사용 마스크는 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하여 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 경우, 포커스 에러가 발생하기 어렵다.
한편, 본 발명자는 이 평탄도의 지표에서 하이 스펙은 아니라고 여겨진 복수의 기판에 대해, 이것을 이용하여 동일한 전사 패턴을 갖는 전사용 마스크를 제조하고, 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하여 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사를 행하여, 포커스 에러가 발생하는 경향을 검증하였다. 그 결과, 거의 동일한 평탄도의 기판을 이용한 전사용 마스크에 있어서도 포커스 에러가 발생하기 쉬운 것과 발생하기 어려운 것이 있음이 판명되었다. 즉, 종래 이용되어 온 평탄도의 지표에서 하이 스펙은 아닌 기판 중에서 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판을 선정하는 기준값을 새롭게 설정하는 것은 곤란함을 알았다.
다음에, 본 발명자는 거의 동일한 평탄도인 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판과 발생하기 어려운 기판의 각 표면 형상에 대하여, 그 경향의 상위에 대해 추가로 연구를 행하였다. 그 결과, 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판의 주표면의 표면 형상(대략 정사각형)은 중심측으로부터 각 모퉁이부로 향하는 방향의 경사가 4 개의 모퉁이부에서 근사한 경향을 갖고 있는 것과 대조적으로, 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판의 표면 형상(대략 정사각형)은 중심측으로부터 모퉁이부로 향하는 방향의 경사가 적어도 어느 1 개의 모퉁이부에서 상이한 경향을 갖고 있음을 밝혀냈다. 고 NA의 노광 장치는 전사용 마스크에 대해 노광 광의 스캔 조사를 행하고 있는 동안, 각 스캔 위치에서 베스트 포커스에 가까워지도록 조사 조건의 조정이 행해진다. 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판과 같은 대각선 방향으로 치우친 경향의 주표면의 형상에 대해서는 이 조사 조건의 조정이 어려워지는 것이 포커스 에러가 발생하기 쉬워지는 요인이라고 추측된다.
여기서, 이러한 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판을 선정하는 새로운 기준에 대한 연구를 행하였다. 기판의 주표면의 표면 형상을 각 측정점에서의 최소 제곱 평면을 기준으로 하는 높이로 정의하고, 기판의 4 개의 모퉁이부의 각각에 측정점(특정점)을 설정하고, 최소 제곱 평면을 기준으로 하는 4 개의 모퉁이부의 특정점에서의 높이의 각 수치가 모두 소정값 이하라고 하는 선정 기준에서 검토해 본 결과, 선정된 기판은 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판이었다. 그러나, 이 선정 기준에서 선정되지 않았던 기판 중에 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판이 비교적 많이 존재하고 있었다. 이 선정 기준에서는 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판으로 본래 선정되어야 할 기판의 대부분이 선정 외(外)가 되어 버린다.
4 개의 모퉁이부의 특정점에서의 높이의 각 수치가 모두 소정값 이하라고 하는 선정 기준의 경우, 기판의 주표면의 한 쪽의 단면측으로부터 그 한 쪽의 단면에 대향하는 단면측을 향해 단순한 경사를 갖는 주표면 형상의 기판은 그 경사가 크면 선정 외가 된다. 그러나, 이러한 주표면의 표면 형상을 갖는 기판은 노광 장치의 틸트 보정 기능으로 비교적 용이하게 보정할 수 있기 때문에, 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판이라고 할 수 있다. 이러한 주표면의 경향을 갖는 기판도 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판으로서 선정되는 선정 기준인 것이 필요하다.
본 발명자는 추가로 연구를 거듭한 결과, 주표면의 4 개의 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 1 개의 특정점과 그 가상 평면 사이의 거리(구체적으로는, 최소 제곱 평면에 대해 수직인 방향을 기준으로 하는 거리)를 산출하고, 이 산출된 거리를 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판을 선정하는 기준으로 이용하면 되는 것을 깨달았다. 이 산출된 거리가 큰 기판은 이 기판으로부터 제조된 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅했을 때에, 기판의 4 개의 모퉁이부 중의 3 개의 모퉁이부가 마스크 스테이지의 처크 면에 접촉했을 때, 나머지 1 개의 모퉁이부가 처크 면으로부터 부상하기 쉽다. 그리고, 이러한 상태로 세팅된 전사용 마스크에 대해 스캔 노광했을 때, 조명 조건의 조정 등으로 포커스를 보정하는 것이 어려워, 포커스 에러가 발생하기 쉽다. 이 경향은 마스크 스테이지의 전사용 마스크를 처크하는 힘이 비교적 약한 처크 방식인 소프트 처크가 채용되고 있는 고 NA의 노광 장치인 경우에 현저하게 된다. 이하, 상술한 바와 같이 산출된 거리를 적당히 「부상 거리」라고 칭한다.
한편, 상기의 절차로 산출된 거리가 작은 기판은 이 기판으로부터 제조된 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅했을 때에, 기판의 4 개의 모퉁이부 중의 3 개의 모퉁이부가 마스크 스테이지의 처크 면에 접촉했을 때, 남는 1 개의 모퉁이부가 처크 면으로부터 부상하기 어렵고, 부상했을 경우에서도 부상하는 양은 작다. 그리고, 이러한 상태로 세팅된 전사용 마스크에 대해 스캔 노광했을 때, 조명 조건의 조정 등으로 포커스를 보정하는 것이 충분히 가능하여, 포커스 에러가 발생하기 어렵다. 또한, 평탄도가 높은 하이 스펙인 기판을 이용해 제조된 전사용 마스크는 기판의 주표면의 각 측정점에서의 최소 제곱 평면을 기준으로 하는 높이의 최대값과 최소값의 차가 대폭 작다. 이 때문에, 이 하이 스펙인 기판으로부터 제조된 전사용 마스크를 고 NA의 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅했을 때에, 기판의 4 개의 모퉁이부 중의 3 개의 모퉁이부가 마스크 스테이지의 처크 면에 접촉했을 때, 남는 1 개의 모퉁이부가 처크 면으로부터 부상하는 것 자체가 발생하기 어렵다.
이상의 예의 연구의 결과로서 완성된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법은 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로서, 기판의 한 쪽의 주표면에 대해 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 공정과, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 특정점에서 취득하는 공정과, 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면에 수직인 수선과 가상 평면과의 교점을 설정하고, 나머지 특정점과 교점과의 거리를 산출하는 공정과, 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법에 관한 실시형태에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 유리 잉곳으로부터 마스크 블랭크용 기판의 형상으로 잘라내고, 다음에 잘라낸 기판의 주표면, 단면 및 면취면(面取面)에 대해 연삭을 행하는 연삭 공정, 이어서 주표면, 단면 및 면취면에 대해 그 표면을 정밀하게 연마하는 연마 공정을 행한다. 주표면의 연마 공정은 통상 다단계로 행해진다. 연마의 방법은 여러 가지이며, 여기에서는 특별히 제한을 설정하는 것은 아니지만, 산화세륨 등의 연마제를 이용해 기판의 2 개의 주표면을 동시에 연마하는 연마 공정을 행한 후, 콜로이달 실리카 등의 연마제를 이용해 기판의 2 개의 주표면을 동시에 연마하는 연마 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 다단계의 연마 공정을 거친 기판은 소정 이상의 평탄도이고, 또한 표면 조도가 작은 경면인 주표면을 갖는다.
이 마스크 블랭크용 기판의 재료는 노광 광에 대해 높은 투과율을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이 기판의 재료로는 합성 석영 유리, 소다 라임 유리, 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 무알칼리 유리, 불화칼슘 유리 등을 이용할 수 있다. 이들 재료 중에서도 특히 합성 석영 유리는 ArF 엑시머 레이저 또는 그것보다도 단파장의 영역에서 투과율이 높기 때문에, 고 NA의 노광 장치에서 사용되는 본 발명의 마스크 블랭크용 기판에는 적합하다.
다음에, 기판의 한 쪽의 주표면(마스크 블랭크를 제조하는 경우에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치되는 측의 주표면)에 대해 산출 영역을 설정하는 공정을 행한다. 이 점에 대해 도 1을 이용해 설명한다. 도 1은 기판(1)을 한 쪽의 주표면(P) 측으로부터 본 평면도이다. 도 1과 같이, 기판(1)의 중심(O)을 기준으로 하는 정사각형의 영역인 산출 영역(TA)을 설정하고, 산출 영역(TA)에서의 기판(1)의 표면 형상에 주목하여 마스크 블랭크용 기판을 선정한다. 본 실시의 형태에서의 산출 영역(TA)은 이 기판(1)으로부터 제조된 전사용 마스크가 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅되었을 때에 전사 패턴이 형성되고 노광 광이 조사되는 영역인 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역으로 하는 것이 구해진다. 즉, 산출 영역(TA)을 한 변의 길이가 132 ㎜인 정사각형의 영역으로 하더라도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 한편, 산출 영역(TA)은 한 변의 길이가 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역이면 보다 바람직하다. 이 한 변의 길이인 정사각형의 영역까지는 후술하는 표면 형상 측정 장치에서 기판의 주표면의 표면 형상을 측정했을 때에, 높은 정밀도로 기준 평면으로부터의 높이 정보를 얻을 수 있기 때문이다.
다음에, 도 1과 같이 산출 영역(TA)에 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD의 각 영역 내(영역의 경계선 상을 포함함)에 기준 평면(PR)(도 2 참조)으로부터의 높이를 측정하기 위한 점인 측정점으로서, 후술하는 가상 평면을 설정하는데 필요한 점인 특정점 A, B, C, D를 설정하는 공정을 행한다. 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD는, 예를 들면, 산출 영역(TA)의 정점을 공통의 정점으로 하고, 또한 산출 영역(TA)의 내측에 설정되는 정사각형의 영역이다. 이 모퉁이부 CA 등에 있는 정사각형 영역의 한 변의 길이는, 예를 들면 3 ㎜이다. 한 변이 3 ㎜인 정사각형 영역의 범위 내이면, 주표면(P)의 기준 평면(PR)으로부터의 높이의 변화는 미소하고, 그 정사각형 영역 내에 설정하는 특정점 A 등의 위치를 바꾸었을 때의 후술하는 가상 평면(PI)으로부터의 높이의 변화도 미소하게 된다. 이 모퉁이부 CA 등에 있는 정사각형 영역의 한 변의 길이는 2 ㎜이면 보다 바람직하고, 1 ㎜이면 더욱 바람직하다. 또한, 특정점 A, B, C, D는 산출 영역(TA)의 각 정점에 설정하면 보다 바람직하다.
다음에, 적어도 주표면(P) 상의 4 개의 특정점 A, B, C, D에서의 기준 평면(PR)으로부터의 높이를 취득하는 공정을 행한다. 주표면(P) 상의 4 개의 특정점 A, B, C, D에서의 기준 평면(PR)으로부터의 높이는 상기의 표면 형상 측정 장치를 이용해 취득한다. 이 경우의 표면 형상 측정 장치로는, 예를 들면, UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사제)이 적합하다. 상기와 같은 표면 형상 측정 장치에서는 취득된 간섭 무늬상을 화상 해석함으로써 기판(1)의 주표면(P)의 표면 형상(높이 정보)으로 변환되지만, 이 단계에서의 높이 정보의 기준으로 하는 평면은 표면 형상 측정 장치의 참조 평면 혹은 그것과 평행한 평면이 된다. 그러나, 이 참조 평면과 기판(1)의 주표면 사이의 평행도는 표면 형상 측정 장치에 기판(1)을 설치했을 때의 위치 관계에 의존하기 때문에, 그 평행도가 높아진다고는 할 수 없다. 이 점을 고려하면, 표면 형상 측정 장치에서 측정한 참조 평면을 기준으로 하는 복수의 측정점의 높이 정보로부터 최소 제곱 평면을 산출하고, 주표면(P)의 표면 형상(각 측정점의 참조 평면으로부터의 높이)을 이 최소 제곱 평면을 기준 평면(PR)으로 하는 높이로 변환하는 것이 바람직하다. 이 최소 제곱 평면은 적어도 4 개의 특정점 A, B, C, D를 포함하는 측정점으로부터 산출하는 것이 바람직하다.
한편, 산출 영역(TA) 내에 상기의 특정점 이외에 기판(1)의 표면 형상인 주표면(P)의 기준 평면(PR)으로부터의 높이를 측정하기 위한 점인 측정점(N)을 복수 설정해도 된다. 도 1에 있어서는 측정점 Nx -1, Nx, Nx +1에 대해서만 기재하고 있지만, 산출 영역(TA) 전체의 기판(1)의 표면 형상을 측정하기 위하여 충분한 수의 측정점을 설정하는 것이 바람직하다. 측정점(N)은 기판(1)의 주표면(P) 상에 그리드 모양으로 배치하면 보다 바람직하다. 이 경우에서의 각 측정점(N)의 간격은 2 ㎜ 이하이면 바람직하고, 1 ㎜ 이하이면 보다 바람직하다. 측정점(N)은 산출 영역(TA)의 외측의 주표면 상에 설정해도 된다.
또한, 상기의 공정에서는 기판(1)의 주표면(P)에 산출 영역(TA)과 특정점 A, B, C, D를 설정한 후, 표면 형상 측정 장치에서 높이 정보를 취득하고 있다. 그러나, 산출 영역(TA)을 적어도 포함하는 크기의 주표면(P)의 측정 영역에서 측정점(N)을 그리드 모양으로 배치하여 높이 정보를 취득한다면, 산출 영역(TA)을 설정하는 공정의 전에 표면 형상 측정 장치에서 높이 정보를 취득해도 된다. 이 경우, 최소 제곱 평면인 기준 평면(PR)을 산출할 때, 표면 형상 측정 장치에서 측정한 측정 영역 내의 전체 측정점(N)의 참조 평면을 기준으로 하는 높이 정보를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 특정점 A, B, C, D 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면(PI)을 설정하는 공정을 행한다. 그 후, 가상 평면(PI)의 설정에 이용하지 않은 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면(PR)에 대해 수직인 수선과 가상 평면(PI)과의 교점을 설정하는 공정을 행한다. 추가로, 그 교점과 나머지 특정점과의 거리를 산출하는 공정을 행한다. 이들 공정에 대해 도 2를 이용해 설명한다. 도 2는 특정점 A, B, C를 통과하는 가상 평면(PI)을 설정하고, 특정점 D를 나머지 특정점으로 했을 경우의 특정점 D를 포함하는 기판(1)의 단면 모식도이다. 나머지 특정점 D를 통과하면서 기준 평면(PR)에 대해 수직인 수선과 기준 평면(PR)과의 교점을 D0으로 한다. 이 수선과 가상 평면(PI)과의 교점을 D1로 한다. 그리고, 표면 형상 측정 장치 등에서 이미 취득하고 있는 D0과 D와의 거리(ZD)로부터 D0과 D1과의 거리를 뺌으로써, 나머지 특정점 D와 교점 D1과의 거리(ZD1)를 산출한다.
추가로, 이와 같이 산출된 거리(ZD1)를 새로운 지표로 하고, 그 값이 기준을 만족시키는(기준값 미만이 되는) 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하는 공정을 행한다. 이하, 이와 같이 산출되는 새로운 지표인 거리(ZD1)를 「부상 거리」라고 부른다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는 특정점 A, B, C를 통과하는 평면을 가상 평면으로서 설정하고 있지만, 임의의 특정점 3점을 통과하는 평면을 가상 평면으로서 설정해도 된다. 또, 상술한 새로운 지표의 명칭에서의 「부상」이란 표현은 편의상의 표현이며, 상술한 나머지 특정점 D는 가상 평면(PI)으로부터 부상하지 않아도 된다.
부상 거리와 포커스 에러의 발생과의 상관을 여러 가지 조사한 결과, 부상 거리의 판정 기준으로는 「0.2 ㎛ 미만」으로 함으로써 충분한 성능을 얻을 수 있음이 판명되었다. 본 발명에 있어서는 부상 거리가 0.2 ㎛ 미만인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정한다. 이러한 판정 기준으로 선정된 마스크 블랭크용 기판으로부터 제조한 전사용 마스크를 이용함으로써, 고 NA의 노광 장치에서 노광 전사를 행했을 때의 포커스 에러의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 상기의 부상 거리가 0.18 ㎛ 이하인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하면 보다 바람직하고, 부상 거리가 0.15 ㎛ 이하인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하면 더욱 바람직하다. 한편, 판정 기준을 만족시키지 않는 기판은 재차 연마 공정에 되돌리거나, 국소 가공 공정을 거쳐 재차 이 부상 거리에 의한 판정을 행하거나, 혹은 이 기판을 폐기한다.
이하, 도 3에 대해 설명한다. 임의로 200 매의 기판을 준비하고, 각 기판에 대해 상기의 절차로 주표면(P)의 표면 형상을 측정하여 최소 제곱 평면의 기준 평면(PR)을 산출하고, 추가로 가상 평면(PI)과 부상 거리(ZD1)를 각각 산출하였다. 다음에, 각 기판에 대해 기준 평면(PR)을 기준으로 하는 주표면(P)의 표면 형상으로부터, 종래의 지표인 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역 내에서의 평탄도(TIR 값)를 산출하였다. 다음에, 각 기판에 대해 가상 평면(PI)을 기준으로 하는 주표면(P)의 표면 형상으로부터, 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역 내에서의 평탄도(TIR 값)를 산출하였다. 다음에, 각 기판에 대해 기준 평면(PR)을 기준으로 하는 평탄도와 가상 평면(PI)을 기준으로 하는 평탄도의 차분을 산출하였다. 도 3에 가로축을 「기준 평면을 기준으로 하는 평탄도와 가상 평면을 기준으로 하는 평탄도의 차분값 [㎛]」으로 하고, 세로축을 「부상 거리 또는 기준 평면을 기준으로 하는 평탄도 [㎛]」로 하여, 200 매의 기판에 대한 결과를 플롯한 그래프를 나타낸다.
「기준 평면을 기준으로 하는 평탄도와 가상 평면을 기준으로 하는 평탄도의 차분값」과 「부상 거리」와의 관계의 플롯(도 3 중의 ●인 플롯)에 대해 선형 근사 함수를 산출한 결과, 그 선형 근사 함수의 결정계수(R2)가 0.746으로서, 비교적 높은 상관성이 있음을 확인할 수 있었다. 이것으로부터, 4 개의 모퉁이부의 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면(PI)이 최소 제곱 평면의 기준 평면(PR)에 대해 크게 변화하는 기판일수록, 그 기판으로부터 제조된 전사용 마스크는 포커스 에러가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다고 말할 수 있다. 다른 한편, 「기준 평면을 기준으로 하는 평탄도와 가상 평면을 기준으로 하는 평탄도의 차분값」과 종래의 지표인 「기준 평면을 기준으로 하는 평탄도」와의 관계의 플롯(도 3 중의 □인 플롯)에 대해 선형 근사 함수를 산출한 결과, 그 선형 근사 함수의 결정계수(R2)가 0.032로서, 상관성을 얻을 수 없었다. 이 결과로부터, 포커스 에러가 발생하기 쉬워지는 경향이 있는 기판을 종래의 지표인 평탄도로 구분하는 것은 곤란함을 확인할 수 있었다.
한편, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판으로서, 그 기판은 한 쪽의 주표면에 대해 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하고, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 특정점에서 취득하고, 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면에 수직인 수선과 가상 평면과의 교점을 설정하고, 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출했을 때, 상기 산출된 거리(부상 거리)가 0.2 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 것이다. 이러한 특징을 갖는 마스크 블랭크용 기판으로부터 제조된 전사용 마스크는 포커스 에러가 일어나기 어렵다. 또한, 이 경우에 있어서도 상기의 마스크 블랭크용 기판의 부상 거리는 0.18 ㎛ 이하이면 보다 바람직하고, 0.15 ㎛ 이하이면 더욱 바람직하다.
이 마스크 블랭크용 기판은 상기 산출 영역(TA)에서의 기준 평면(PR)으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것이다. 즉, 이 마스크 블랭크용 기판은 주표면(P)의 산출 영역(TA) 내에 측정점을 복수 설정하고, 각 측정점의 기준 평면(PR)으로부터의 높이를 취득했을 때, 산출 영역(TA) 내의 특정점 A, B, C, D 및 각 측정점에서의 기준 평면(PR)으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차(평탄도(TIR)와 동일한 지표)가 0.2 ㎛보다도 크다. 일반적으로, 이 차가 0.2 ㎛보다도 큰 마스크 블랭크용 기판은 그 기판을 이용해 전사용 마스크를 제조하여 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅했을 때, 마스크 스테이지에 대한 부상이 커지기 쉬운 경향이 있고, 포커스 에러도 발생하기 쉽다. 이러한 마스크 블랭크용 기판은 종래 하이 스펙이 아닌 기판으로서 선정되는 경우가 많은 것이다. 이와 같이 선정된 하이 스펙이 아닌 기판에 대해 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법을 적용함으로써, 하이 스펙이 아닌 기판임에도 불구하고 고 NA의 노광 장치에서 노광 전사를 행했을 때에 포커스 에러가 발생하기 어려운 기판을 선정하는 것이 가능해진다.
또, 마스크 블랭크용 기판의 주표면(P)은 소정 이상의 표면 조도로 경면 연마되어 있을 필요가 있다. 주표면(P)은 제곱 평균 평방근 조도(Rq)가 0.25 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에서의 표면 조도(Rq)의 산출 영역은, 예를 들면, 한 변이 10 ㎛인 정사각형의 내측 영역이다. 또한, 표면 조도(Rq)는, 예를 들면 원자간력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope) 등에 의해 측정할 수 있다.
[마스크 블랭크의 제조 방법 및 마스크 블랭크]
본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법은 전술한 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크용 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막을 설치하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또, 본 발명의 마스크 블랭크는 전술한 마스크 블랭크용 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조되는 마스크 블랭크 및 본 발명의 마스크 블랭크는 이하의 (1)∼(5)의 구성의 것을 적용할 수 있다.
(1) 천이 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막을 구비한 바이너리 마스크 블랭크
이러한 바이너리 마스크 블랭크는 기판 상에 차광막(패턴 형성용의 박막)을 갖는 형태의 것이며, 이 차광막은 크롬, 탄탈, 루테늄, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 몰리브덴, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 팔라듐, 로듐 등의 천이 금속 단체(單體) 혹은 그 화합물을 포함하는 재료로 이루어진다. 예를 들면, 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소로부터 선택되는 1 종 이상의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 구성한 차광막을 들 수 있다. 또, 예를 들면, 탄탈에 산소, 질소, 붕소 등의 원소로부터 선택되는 1 종 이상의 원소를 첨가한 탄탈 화합물로 구성한 차광막을 들 수 있다. 이러한 바이너리 마스크 블랭크는 차광막을 차광층과 표면 반사 방지층의 2층 구조나, 추가로 차광층과 기판의 사이에 이면 반사 방지층을 더한 3층 구조로 한 것 등이 있다. 또, 차광막의 막 두께 방향에서의 조성이 연속적 또는 단계적으로 상이한 조성 경사막으로 해도 된다.
(2) 천이 금속 및 규소(천이 금속 실리사이드, 특히 몰리브덴 실리사이드를 포함함)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 광 반투과막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크
이러한 위상 시프트 마스크 블랭크로는 기판 상에 광 반투과막(패턴 형성용의 박막)을 갖는 형태인 것으로서, 상기 광 반투과막을 패터닝하여 시프터 부를 설치하는 타입인 하프톤형 위상 시프트 마스크가 제작된다. 이러한 위상 시프트 마스크에 있어서는 광 반투과막을 투과한 광에 근거하여 전사 영역에 형성되는 광 반투과막 패턴에 의한 피전사 기판의 패턴 불량을 방지하기 위하여, 기판 상에 광 반투과막과 그 위의 차광막(차광대)을 갖는 형태로 하는 것을 들 수 있다. 또, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 외에, 기판을 에칭 등에 의해 굴착하여 시프터 부를 설치하는 기판 굴착 타입인 레벤손형 위상 시프트 마스크용이나 인핸서형 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크를 들 수 있다.
이 광 반투과막은, 예를 들면 천이 금속 및 규소(천이 금속 실리사이드를 포함함)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지고, 이들 천이 금속 및 규소와 산소 및/또는 질소를 주된 구성요소로 하는 재료를 들 수 있다. 천이 금속에는 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 크롬 등이 적용 가능하다. 또, 광 반투과막 상에 차광막을 갖는 형태인 경우, 상기 광 반투과막의 재료가 천이 금속 및 규소를 포함하기 때문에, 차광막의 재료로는 광 반투과막에 대해 에칭 선택성을 갖는(에칭 내성을 갖는) 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 구성하는 것이 바람직하다.
레벤손형 위상 시프트 마스크는 바이너리 마스크 블랭크와 동일한 구성의 마스크 블랭크로부터 제작되기 때문에, 패턴 형성용의 박막의 구성에 대해서는 바이너리 마스크 블랭크의 차광막과 동일하다. 인핸서형 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크의 광 반투과막은 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대해 1%∼30%)을 투과시키는 것이지만, 투과하는 노광 광에 생기게 하는 위상차가 작은 막(예를 들면, 위상차가 30도 이하, 바람직하게는 0도)이며, 이 점이 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막과는 상이하다. 이 광 반투과막의 재료는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막과 동일한 원소를 포함하지만, 각 원소의 조성비나 막 두께는 노광 광에 대해 소정의 투과율과 소정의 작은 위상차가 되도록 조정된다.
(3) 규소의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 광 반투과막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크
이 광 반투과막은 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 규소와 질소로 이루어지는 재료에 반금속 원소, 비금속 원소 및 귀(貴)가스로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되는 것 이외에는 (2)에 기재된 광 반투과막에 관한 사항과 동일하다.
(4) 천이 금속 및 규소(천이 금속 실리사이드, 특히 몰리브덴 실리사이드를 포함함)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막을 구비한 바이너리 마스크 블랭크
이 차광막(패턴 형성용의 박막)은 천이 금속 및 규소의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지며, 이들 천이 금속 및 규소와 산소 또는 질소 중 적어도 1 개 이상을 주된 구성요소로 하는 재료를 들 수 있다. 또, 차광막은 천이 금속과 산소, 질소 또는 붕소 중 적어도 1 개 이상을 주된 구성요소로 하는 재료를 들 수 있다. 천이 금속에는 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 크롬 등이 적용 가능하다. 특히, 차광막을 몰리브덴 실리사이드의 화합물로 형성하는 경우로서, 차광층(MoSi 등)과 표면 반사 방지층(MoSiON 등)의 2층 구조나, 추가로 차광층과 기판 사이에 이면 반사 방지층(MoSiON 등)을 더한 3층 구조가 있다. 또, 차광막의 막 두께 방향에서의 조성이 연속적 또는 단계적으로 상이한 조성 경사막으로 해도 된다.
(5) 규소의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막을 구비한 바이너리 마스크 블랭크
이 차광막은 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 규소와 질소로 이루어지는 재료에 반금속 원소, 비금속 원소 및 귀가스로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되는 것 이외에는 (1)에 기재된 차광막에 관한 사항과 동일하다.
또, 레지스트 막의 막 두께를 박막화해 미세 패턴을 형성하기 위하여, 차광막 상에 에칭 마스크막을 갖는 구성으로 해도 된다. 이 에칭 마스크막은 천이 금속 실리사이드를 포함하는 차광막의 에칭에 대해 에칭 선택성을 갖는 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 이루어지는 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 이 때, 에칭 마스크막에 반사 방지 기능을 갖게 함으로써, 차광막 상에 에칭 마스크막을 남긴 상태로 전사용 마스크를 제작해도 된다.
또한, 상기 (1)∼(5)에 있어서, 기판과 차광막 사이, 또는 광 반투과막과 차광막 사이에 차광막이나 광 반투과막에 대해 에칭 내성을 갖는 에칭 스토퍼 막을 설치해도 된다. 에칭 스토퍼 막은 에칭 스토퍼 막을 에칭할 경우에 에칭 마스크 막을 동시에 박리할 수 있는 재료로 해도 된다.
한편, 다른 실시형태의 마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 기판 상에 전사 패턴 형성용의 박막이 형성된 마스크 블랭크에 대해 그 박막의 표면에 산출 영역(TA)을 설정하고, 산출 영역(TA)에서의 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD의 각각에 특정점 A, B, C, D를 설정하고, 상기의 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법과 동일한 절차로 부상 거리를 산출하고, 그 부상 거리가 0.2 ㎛ 미만인 박막이 설치된 기판을 마스크 블랭크로서 선정하는 제조 방법을 적용해도 된다.
즉, 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크의 제조 방법은 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 박막이 설치된 기판의 박막의 표면에 대해 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 공정과, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 공정과, 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면에 수직인 수선과 가상 평면과의 교점을 설정하고, 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리를 산출하는 공정과, 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인, 상기 박막이 설치된 기판을 마스크 블랭크로서 선정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
기판 상에 형성되는 전사 패턴 형성용의 박막은 면 내의 막 두께 분포의 균일성이 높고, 막 응력도 충분히 저감되고 있다. 이 때문에, 전사 패턴 형성용의 박막에 특정점 등을 설정해 산출한 부상 거리와 기판의 주표면에 특정점 등을 설정해 산출한 부상 거리의 차는 미소하고, 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크의 제조 방법에서 선정된 마스크 블랭크로부터 제조된 전사용 마스크도 포커스 에러가 일어나기 어려운 것이 된다. 또한, 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크의 제조 방법에 관한 그 외의 사항(부상 거리의 산출 절차 등)에 대해서는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법의 경우와 동일하다.
마찬가지로, 다른 실시형태의 마스크 블랭크로서, 박막의 표면에 산출 영역(TA)을 설정하고, 산출 영역(TA)에서의 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD의 각각에 특정점 A, B, C, D를 설정하고 상기의 마스크 블랭크용 기판과 동일한 절차로 부상 거리를 산출했을 때에, 그 부상 거리가 0.2 ㎛ 미만인 특징을 갖는 것을 들 수 있다. 즉, 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크는 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크로서, 마스크 블랭크는 박막의 표면에 대해 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하고, 기준 평면으로부터의 높이를 모든 특정점에서 취득하고, 모든 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 기준 평면에 수직인 수선과 가상 평면과의 교점을 설정하고, 나머지 특정점과 교점과의 거리를 산출했을 때, 산출된 거리가 0.2 ㎛ 미만인 것을 특징으로 한다. 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크로부터 제조된 전사용 마스크도 동일하게 포커스 에러가 일어나기 어려운 것이 된다. 또한, 이 다른 실시형태의 마스크 블랭크에 관한 그 외의 사항(부상 거리의 산출 절차 등)에 대해서는 상기의 다른 실시형태의 마스크 블랭크의 경우와 동일하다.
[전사용 마스크의 제조 방법 및 전사용 마스크]
본 발명의 전사용 마스크의 제조 방법은 전술한 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또, 본 발명의 전사용 마스크는 전술한 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조하는 공정에 대해 설명한다. 또한, 여기서 사용하는 마스크 블랭크는 전술한 (2)의 위상 시프트 마스크 블랭크이며, 기판 상에 광 반투과막(전사 패턴 형성용의 박막)과 차광막이 순서대로 적층한 구조를 구비한다. 또, 이 전사용 마스크(위상 시프트 마스크)의 제조 방법은 일례이며, 일부의 절차를 바꾸어 제조한 것이라도 된다.
우선, 위상 시프트 마스크 블랭크의 차광막 상에 레지스트 막을 스핀 도포법 등에 의해 형성한다. 이 레지스트 막에는 전자선 노광 묘화(描畵)용의 화학 증폭형 레지스트가 바람직하게 이용된다. 다음에, 레지스트 막에 대해 광 반투과막에 형성해야 할 전사 패턴을 전자선으로 노광 묘화하고, 현상 등의 소정의 처리를 실시하여 전사 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 차광막에 대해 레지스트 패턴을 마스크로 한 드라이 에칭을 행하여 차광막에 광 반투과막에 형성해야 할 전사 패턴을 형성한다. 그 드라이 에칭 후, 레지스트 패턴을 제거한다. 다음에, 광 반투과막에 대해 전사 패턴을 갖는 차광막을 마스크로 한 드라이 에칭을 행하여 광 반투과막에 전사 패턴을 형성한다. 이어서, 레지스트 막을 스핀 도포법 등으로 재차 형성하고, 차광막에 형성해야 할 패턴(차광대 등의 패턴)을 전자선으로 노광 묘화하고, 현상 등의 소정의 처리를 실시하여 레지스트 패턴을 형성한다. 차광막에 대해 차광대 등의 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 마스크로 하는 드라이 에칭을 행하여 차광막에 차광대 등의 패턴을 형성한다. 그리고, 소정의 세정 처리 등을 실시하여 전사용 마스크(위상 시프트 마스크)가 완성된다.
[반도체 디바이스의 제조]
본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은 상기의 각 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 리소그래피법에 의해 반도체 기판 상의 레지스트 막에 전사용 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하고 있다. 이들 전사용 마스크는 모두 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅했을 때에, 처크 면으로부터의 부상이 없거나 혹은 부상이 작기 때문에, 포커스 에러가 발생하기 어렵다. 이 때문에, 이들 전사용 마스크를 이용해 반도체 디바이스 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 때에, 반도체 디바이스 상의 레지스트 막에 전사 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 추가로, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 피가공막을 드라이 에칭하여 회로 패턴을 형성했을 경우, 전사 불량에 기인하는 배선 단락이나 단선이 없고, 고정밀도로 수율이 높은 회로 패턴을 형성할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명의 실시형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예, 비교예)
[마스크 블랭크용 기판의 제조]
우선, 합성 석영 유리 기판(크기 152.4 ㎜×152.4 ㎜, 두께 6.35 ㎜)를 잘라 내고, 이 합성 석영 유리 기판의 단면을 면취 가공 및 연삭 가공하고, 추가로 산화세륨 연마 입자를 포함하는 연마액으로 조(粗) 연마 및 정밀 연마를 행하였다. 그 후, 이 유리 기판을 양면 연마 장치의 캐리어에 세팅하고, 이하의 조건에서 초정밀 연마를 행하였다.
연마 패드: 연질 폴리셔(스웨드 타입)
연마액: 콜로이달 실리카 연마 입자(평균 입경 100 ㎚)와 물
가공 압력: 50∼100 g/㎠
가공 시간: 60분
초정밀 연마 종료 후, 유리 기판을 희(希) 불산액 중에 침지시켜 콜로이달 실리카 연마 입자를 제거하는 세정을 행하였다. 그 후, 유리 기판의 주표면 및 단면에 대해 스크럽 세정을 행하고, 그 후 순수에 의한 스핀 세정 및 스핀 건조를 행하여 표면이 연마 가공된 유리 기판(1)을 40 매 준비하였다. 이들 40 매 기판의 주표면에 대해 원자간력 현미경에 의해 한 변이 10 ㎛인 정사각형의 산출 영역에서의 제곱 평균 평방근 조도(Rq)를 측정한 결과, 모든 기판에 대해 0.25 ㎚ 이하였다.
다음에, 이와 같이 준비된 40 매의 유리 기판(1)의 각각에 대해 측정 영역을 기판(1)의 중심(O)을 기준으로 하는 한 변이 148 ㎜인 정사각형으로 하고, 그 측정 영역 내에 측정점(N)을 그리드 모양으로 256점×256점으로 설정하고, 표면 형상 측정 장치 UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사제)을 이용하여 각 측정점의 기준 평면(PR)(최소 제곱 평면)으로부터의 높이, 즉 주표면(P)의 표면 형상을 취득하였다. 그 후, 40 매의 유리 기판(1)을 2 개의 그룹(각 그룹 20 매)으로 나누었다.
다음에, 한 쪽 그룹의 20 매의 유리 기판(1)의 각각에 대해 한 변의 길이가 132 ㎜인 정사각형의 산출 영역(TA)을 설정하고, 그 산출 영역(TA)에 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD(산출 영역(TA)의 정점을 공통으로 하는 한 변이 1 ㎜인 정사각형)를 설정하였다. 다음에, 각 모퉁이부 CA, CB, CC, CD의 영역 내에 있는 측정점(N) 중, 산출 영역(TA)의 정점에 가장 가까운 각 측정점을 4 개의 특정점 A, B, C, D로 하였다.
각 유리 기판(1)에 대해 4 개의 특정점 A, B, C, D 중 3 개의 특정점 A, B, C를 통과하는 가상 평면(PI)을 산출하였다. 다음에, 나머지 특정점 D를 통과하면서 기준 평면(PR)에 대해 수직인 수선을 설정하고, 그 수선과 가상 평면(PI)과의 교점(D1)을 산출하였다. 추가로, 나머지 특정점 D와 교점(D1)과의 거리인 부상 거리(ZD1)를 산출하였다. 이 부상 거리(ZD1)는 수선과 기준 평면(PR)의 교점(D0)과 수선과 가상 평면(PI)의 교점(D1)과의 거리를 산출하고, 특정점 D의 기준 평면(PR)으로부터의 높이(ZD)로부터 그 거리를 뺌으로써 산출된다.
그리고, 이 한 쪽 그룹의 20 매의 유리 기판(1)에 대해 부상 거리(ZD1)가 0.2 ㎛ 미만인 것을 선정 기준으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 선정 공정을 행하였다. 선정 기준을 만족시킨 유리 기판(1) 중에서 유리 기판(A1)(실시예 1)을 도 4에, 유리 기판(A2)(실시예 2)을 도 5에 각각 나타낸다. 또, 선정 기준을 만족시킬 수 없었던 유리 기판 중에서 유리 기판(B1)(비교예 1)을 도 6에 나타낸다. 도 4 내지 도 6에서의 (a)는 가상 평면(PI)을 기준으로 하는 주표면(P)의 높이 정보(표면 형상)에 대해 주표면(P)을 윗쪽에서 본 등고선 분포도이고, (b)는 대각선 방향의 높이 분포 단면도(실선은 (a)의 등고선 분포도를 우상향의 대각선으로 자른 단면의 높이 분포이고, 파선은 (a)의 등고선 분포도를 우하향의 대각선으로 자른 단면의 높이 분포임)이며, (c)는 종횡 방향의 높이 분포 단면도(실선은 (a)의 등고선 분포도의 중심을 통과하는 가로 방향으로 자른 단면의 높이 분포이고, 파선은 (a)의 등고선 분포도의 중심을 통과하는 세로 방향으로 자른 단면의 높이 분포임)이다.
또, 도 4 내지 도 6에서의 (a')는 기준 평면(최소 제곱 평면)(PR)을 기준으로 하는 주표면(P)의 높이 정보(표면 형상)에 대해 주표면(P)을 윗쪽에서 본 등고선 분포도이고, (b')는 대각선 방향의 높이 분포 단면도(실선은 (a')의 등고선 분포도를 우상향의 대각선으로 자른 단면의 높이 분포이고, 파선은 (a')의 등고선 분포도를 우하향의 대각선으로 자른 단면의 높이 분포임)이며, (c')는 종횡 방향의 높이 분포 단면도(실선은 (a')의 등고선 분포도의 중심을 통과하는 가로 방향으로 자른 단면의 높이 분포이고, 파선은 (a')의 등고선 분포도의 중심을 통과하는 세로 방향으로 자른 단면의 높이 분포임)이다.
또한, 각 등고선 분포도의 등고선은 25 ㎚ 간격으로 되어 있고, 각 등고선 분포도의 가로축과 세로축은 표면 형상 측정 장치에서 부여한 픽셀 번호이며, (b), (c), (b'), (c')의 세로축은 높이를 나타내고, 그 단위는 ㎛이다(이후의 각 도면도 동일함).
유리 기판(A1)(실시예 1)의 부상 거리(ZD1)는 0.145 ㎛, 유리 기판(A2)(실시예 2)의 부상 거리(ZD1)는 0.028 ㎛로서 0.2 ㎛ 미만의 선정 기준을 만족시키고 있는 것과 대조적으로, 유리 기판(B1)(비교예 1)의 부상 거리(ZD1)는 0.480 ㎛로서 선정 기준을 대폭 상회해 버리고 있다. 한편, 종래의 지표인 기준 평면(PR)을 기준으로 하는 높이 정보를 이용한 평탄도(기판의 중심(O)을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 내측 영역 내에서의 최고 높이와 최저 높이의 차)로 본 경우, 유리 기판(A1)(실시예 1)이 0.289 ㎛, 유리 기판(A2)(실시예 2)이 0.311 ㎛, 유리 기판(B1)(비교예 1)이 0.279 ㎛이다. 이 결과로부터, 종래의 평탄도의 지표에서는 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판을 마스크 블랭크용 기판으로부터 제외하는 것은 곤란함을 알 수 있다.
가상 평면(PI)을 기준으로 하는 높이 정보를 이용해 평탄도(기판의 중심(O)을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 내측 영역 내에서의 최고 높이와 최저 높이의 차)를 산출해 본 결과, 유리 기판(A1)(실시예 1)이 0.362 ㎛, 유리 기판(A2)(실시예 2)이 0.294 ㎛, 유리 기판(B1)(비교예 1)이 0.439 ㎛이다. 이 결과로부터, 이 지표에서도 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판을 마스크 블랭크용 기판으로부터 제외하는 것은 용이하지 않음을 알 수 있다.
다음에, 다른 쪽 그룹의 20 매의 유리 기판(1)의 각각에 대해 한 변의 길이가 146 ㎜인 정사각형의 산출 영역(TA)을 설정하고, 그 산출 영역(TA)에 4 개의 모퉁이부 CA, CB, CC, CD(산출 영역(TA)의 정점을 공통으로 하는 한 변이 1 ㎜인 정사각형)를 설정하였다. 다음에, 각 모퉁이부 CA, CB, CC, CD의 영역 내에 있는 측정점(N) 중, 산출 영역(TA)의 정점에 가장 가까운 각 측정점을 4 개의 특정점 A, B, C, D로 하였다. 그리고, 한 쪽 그룹의 유리 기판의 경우와 동일한 절차로 다른 쪽 그룹의 20 매의 유리 기판(1)의 부상 거리(ZD1)를 산출하였다.
이 다른 쪽 그룹의 20 매의 유리 기판(1)에 대해 부상 거리(ZD1)가 0.2 ㎛ 미만인 것을 선정 기준으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 선정 공정을 행하였다. 선정 기준을 만족시킨 유리 기판 중에서 유리 기판(A3)(실시예 3)을 도 7에, 유리 기판(A4)(실시예 4)을 도 8에 각각 나타낸다. 또, 선정 기준을 만족시키지 않은 유리 기판 중에서 유리 기판(B2)(비교예 2)을 도 9에 나타낸다.
유리 기판(A3)(실시예 3)의 부상 거리(ZD1)는 0.047 ㎛, 유리 기판(A4)(실시예 4)의 부상 거리(ZD1)는 0.028 ㎛로서 0.2 ㎛ 미만의 선정 기준을 만족 시키고 있는 것과 대조적으로, 유리 기판(B2)(비교예 2)의 부상 거리(ZD1)는 0.525 ㎛로서 선정 기준을 대폭 상회해 버리고 있다. 한편, 종래의 지표인 기준 평면(PR)을 기준으로 하는 높이 정보를 이용한 평탄도(기판의 중심(O)을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 내측 영역 내에서의 최고 높이와 최저 높이의 차)로 본 경우, 유리 기판(A3)(실시예 3)이 0.565 ㎛, 유리 기판(A4)(실시예 4)이 0.386 ㎛, 유리 기판(B2)(비교예 2)이 0.537 ㎛이다. 이 결과로부터, 종래의 평탄도의 지표에서는 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판을 마스크 블랭크용 기판으로부터 제외하는 것은 곤란함을 알 수 있다.
가상 평면(PI)을 기준으로 하는 높이 정보를 이용해 평탄도(기판의 중심(O)을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 내측 영역 내에서의 최고 높이와 최저 높이의 차)를 산출해 본 결과, 유리 기판(A3)(실시예 3)이 0.553 ㎛, 유리 기판(A4)(실시예 4)이 0.339 ㎛, 유리 기판(B2)(비교예 2)이 0.342 ㎛이다. 이 결과로부터, 이 지표에서도 포커스 에러가 발생하기 쉬운 기판을 마스크 블랭크용 기판으로부터 제외하는 것은 곤란함을 알 수 있다.
[마스크 블랭크의 제조]
다음에, 이 각 실시예의 마스크 블랭크용 기판(A1)(실시예 1), A2(실시예 2), A3(실시예 3), A4(실시예 4)를 이용하여 이하의 절차로 각 실시예의 하프톤형 위상 시프트 마스크용 마스크 블랭크를 각각 제조하였다. 마찬가지로, 각 비교예의 기판(B1)(비교예 1), B2(비교예 2)를 이용하여 각 비교예의 하프톤형 위상 시프트 마스크용 마스크 블랭크를 각각 제조하였다.
구체적으로는, 각 기판 상에 질화된 몰리브덴 및 실리콘으로 이루어지는 광 반투과막을 형성하였다. 구체적으로는, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si = 10 ㏖%:90 ㏖%)을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:N2:He = 5:49:46)에서, 가스압 0.3 Pa, DC 전원의 전력을 3.0 kW로 하여, 반응성 스패터링(DC 스패터링)에 의해 몰리브덴, 실리콘 및 질소로 이루어지는 MoSiN 막을 69 ㎚의 막 두께로 형성하였다. 그 다음에, 상기 MoSiN 막이 형성된 유리 기판(1)에 대해 가열로를 이용하여 대기 중에서 가열 온도를 450℃, 가열 시간을 1시간으로 하여 가열 처리를 행하였다. 또한, 이 MoSiN 막은 ArF 엑시머 레이저에 있어서 투과율은 6.16%, 위상차가 184.4도로 되어 있었다.
다음에, 상기 광 반투과막 상에 차광막을 성막하였다. 구체적으로는, 스패터 타겟으로 크롬(Cr) 타겟을 이용하여 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스압 0.2 Pa, 가스 유량비 Ar:CO2:N2:He = 20:35:10:30)로 하고, DC 전원의 전력을 1.7 kW로 하여, 반응성 스패터링(DC 스패터링)에 의해 막 두께 30 ㎚인 CrOCN 층을 성막하였다. 이어서, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(가스압 0.1 Pa, 가스 유량비 Ar:N2 = 25:5)로 하고, DC 전원의 전력을 1.7 kW로 하여, 반응성 스패터링(DC 스패터링)에 의해 막 두께 4 ㎚인 CrN 층을 성막하였다. 마지막으로, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스압 0.2 Pa, 가스 유량비 Ar:CO2:N2:He = 20:35:5:30)로 하고, DC 전원의 전력을 1.7 kW로 하여, 반응성 스패터링(DC 스패터링)에 의해 막 두께 14 ㎚인 CrOCN 층을 성막하고, 합계 막 두께 48 ㎚인 3층 적층 구조의 크롬계 차광막을 형성하였다. 그 후, 280℃에서 15분간의 가열 처리를 가하고, 막 응력을 0 근처까지 경감하여, 실시예 1, 2, 3, 4 및 비교예 1, 2의 각 마스크 블랭크를 얻었다.
[전사용 마스크의 제조]
다음에, 실시예 1, 2, 3, 4 및 비교예 1, 2의 각 마스크 블랭크 상의 박막에 대해 패턴 형성을 행하여 하프톤형 위상 시프트 마스크(전사 마스크)를 제조하였다. 전사용 마스크의 제조 공정에 대해서는 상기 [전사용 마스크의 제조 방법 및 전사용 마스크]에서 기재한 방법과 동일하기 때문에 설명은 생략한다.
[노광 전사 성능의 평가]
이상의 절차를 거쳐 작성된 실시예 1, 2, 3, 4 및 비교예 1, 2의 각 하프톤형 위상 시프트 마스크에 대해 AIMS193(Carl Zeiss사제)을 이용하여 파장 193 ㎚의 노광 광을 이용하는 고 NA(액침 노광)의 노광 조건에서, 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상(像)의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한 결과, 실시예 1, 2, 3, 4의 각 하프톤형 위상 시프트 마스크의 경우에는 노광 전사 상의 해상성이 높고, 또 포커스 에러에 기인한다고 생각되는 패턴의 결핍 등도 발견되지 않았다. 이들 결과로부터, 실시예 1, 2, 3, 4의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사한다고 하더라도, 포커스 에러가 발생하고 있지 않음을 확인할 수 있었다고 말할 수 있다.
이것에 대해, 비교예 1, 2의 각 하프톤형 위상 시프트 마스크의 경우에는 노광 전사 상에 해상성이 낮은 영역이 있고, 포커스 에러에 기인한다고 생각되는 패턴의 결핍 등이 다수 발견되었다. 이들 결과로부터, 비교예 1, 2의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 웨이퍼 상의 레지스트 막에 노광 전사했을 경우, 포커스 에러가 발생할 우려가 높다고 말할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 있어서 설명한 구성에 한정되는 것은 아니며, 그 외 본 발명의 구성을 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변형, 변경이 가능하다.
1 … 기판, CA, CB, CC, CD … 모퉁이부, A, B, C, D … 특정점, O … 기판의 중심, N … 측정점, P … 주표면, PI … 가상 평면, PR … 기준 평면

Claims (24)

  1. 대향하는 1 조(組)의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로서,
    상기 기판을 상기 한 쪽의 주표면 측으로부터 본 평면도에 있어서 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부(隅部)의 각각에 특정점을 설정하는 공정과,
    기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 공정과,
    모든 상기 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리인 부상 거리를 산출하는 공정과,
    상기 부상 거리가 0.2 ㎛ 미만인 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정하는 공정을 가지며,
    상기 기준 평면은 상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면이고,
    상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 한 쪽의 주표면은 제곱 평균 평방근 조도(Rq)가 0.25 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크용 기판의 상기 한 쪽의 주표면에 상기 전사 패턴 형성용의 박막을 설치하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  7. 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    상기 박막이 설치된 기판을 상기 박막의 표면 측으로부터 본 평면도에 있어서 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하고, 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 공정과,
    기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 공정과,
    모든 상기 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하고, 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하고, 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리인 부상 거리를 산출하는 공정과,
    상기 부상 거리가 0.2 ㎛ 미만인, 상기 박막이 설치된 기판을 마스크 블랭크로서 선정하는 공정을 가지며,
    상기 기준 평면은 상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면이고,
    상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  12. 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
    상기 기판의 부상 거리는 0.2 ㎛ 미만이고,
    상기 부상 거리는 이하의 단계에 의해 계산되는 것이며,
    i) 상기 기판을 상기 한 쪽의 주표면 측으로부터 본 평면도에 있어서 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하는 것;
    ii) 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 것;
    iii) 기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 것;
    iv) 모든 상기 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하는 것;
    v) 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하는 것;
    vi) 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리인 부상 거리를 산출하는 것
    상기 기준 평면은 상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면이고,
    상기 기판의 한 쪽의 주표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 한 쪽의 주표면은 제곱 평균 평방근 조도(Rq)가 0.25 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  17. 청구항 12에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 상기 한 쪽의 주표면에 상기 전사 패턴 형성용의 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  18. 대향하는 1 조의 주표면을 갖는 기판의 한 쪽의 주표면에 전사 패턴 형성용의 박막이 설치된 마스크 블랭크로서,
    상기 마스크 블랭크의 부상 거리는 0.2 ㎛ 미만이고,
    상기 부상 거리는 이하의 단계에 의해 계산되는 것이며,
    i) 상기 박막이 설치된 기판을 상기 박막의 표면 측으로부터 본 평면도에 있어서 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 132 ㎜인 정사각형의 영역을 적어도 포함하는 정사각형의 영역인 산출 영역을 설정하는 것;
    ii) 상기 산출 영역에서의 4 개의 모퉁이부의 각각에 특정점을 설정하는 것;
    iii) 기준 평면으로부터의 높이를 모든 상기 특정점에서 취득하는 것;
    iv) 모든 상기 특정점 중 3 개의 특정점을 통과하는 가상 평면을 설정하는 것;
    v) 나머지 특정점을 통과하면서 상기 기준 평면에 수직인 수선과 상기 가상 평면과의 교점을 설정하는 것;
    vi) 상기 나머지 특정점과 상기 교점과의 거리인 부상 거리를 산출하는 것
    상기 기준 평면은 상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 표면 형상 측정 장치에서 측정함으로써 얻어진 상기 표면 형상 측정 장치의 참조 평면을 기준으로 하는 상기 측정점의 높이 정보에 근거하여 최소 제곱법에 의해 근사한 최소 제곱 평면이고,
    상기 박막의 표면의 상기 산출 영역 내에 측정점을 복수 설정하고 상기 측정점의 상기 기준 평면으로부터의 높이를 취득했을 때, 상기 산출 영역 내의 상기 특정점 및 상기 측정점에서의 상기 기준 평면으로부터의 높이의 최고값에서 최저값을 뺀 차가 0.2 ㎛보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 산출 영역은 상기 기판의 중심을 기준으로 하는 한 변이 146 ㎜인 정사각형의 영역과 동일 혹은 그것보다도 작은 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 청구항 17 또는 청구항 18에 기재된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  23. 청구항 11에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법으로 제조된 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 리소그래피법에 의해 상기 전사용 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
  24. 청구항 22에 기재된 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세팅하고, 리소그래피법에 의해 상기 전사용 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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