KR20060051209A - 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크 - Google Patents

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KR20060051209A
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Abstract

소정의 광학특성을 가지도록 요구되는 마스크 블랭크용 투명기판으로서, 소정의 코너부를 경사 단면(oblique section)으로 절단하여 기판 마크가 형성된다. 상기 마크의 형상은 기판의 광학특성에 따라 정해진다.

Description

마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크{TRANSPARENT SUBSTRATE FOR MASK BLANK AND MASK BLANK}
도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 투명기판의 사시도;
도 1b는 도 1a의 투명기판에서의 기판 마크의 확대 사시도;
도 1c는 종래의 기판 마크의 확대 사시도;
도 2는 도 1b의 기판 마크의 여러가지 형상을 설명하기 위한 도면;
도 3a 내지 도 3c는 마스크 블랭크 상에 형성된 박막을 설명하기 위한 도면;
도 4a는 도 3a에 도시된 하프톤 막을 나타낸 평면도;
도 4b는 도 3a에 도시된 차광막을 나타낸 평면도;
도 5는 도 3a의 특징부의 확대 사시도;
도 6은 도 4a에 도시된 제1 막 마크의 여러가지 형상을 설명하기 위한 도면;
도 7은 도 4b에 도시된 제2 막 마크의 여러가지 형상을 설명하기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 투명기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크의 제조방법을 설명하기 위한 도면;
도 10은 스퍼터링 장치의 개략도;
도 11은 도 10의 스퍼터링 장치의 특징부를 나타낸 도면이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
1 : 마스크 블랭크용 투명기판 2 : 마스크 블랭크
3 : 하프톤 막(박막) 4 : 차광막(박막)
M1 : 기판 마크 M2 : 제1 막 마크
M3 : 제2 막 마크
본 출원은 여기에 참조로서 통합된 일본 특허출원 제2004-265699호를 우선권 주장한다.
본 발명은 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 투명기판 또는 박막의 광학특성을 보증함으로써 마스크 블랭크의 광학 특성에 관한 사양(specification)의 이탈을 방지할 수 있는 마스크 블랭크의 투명기판 및 마스크 블랭크에 관한 것이다.
투명기판의 특별히 설계된 형상의 코너부 또는 투명기판 상에 형성된 박막의 특별히 설계된 형상의 주변부를 특징으로 하는 투명기판 또는 마스크 블랭크가 제안된 바 있다(예컨대, 일본 실용신안공고 공보(JP-Y) 제63-8900호(특허문헌 1), 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2000-356849호(특허문헌 2), 일본 실용신안공개 공보(JP-U) 제60-39047호(특허문헌 3) 참조).
특허문헌 1에는 투명기판의 재료를 판별하기 위해 코너부 상에 형성된 기판 마크를 가진 투명기판이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 여러가지 종류의 투명기판을 식별하기 위해 대각선에 대해 비대칭 형상을 가진 기판 마크를 형성한 것이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는 주변부 및 측면을 제외한 투명기판 상에 차광막(불투명한 막)을 균일하게 형성한 것이 개시되어 있다. 이 구성에 의하면, 마스크 블랭크를 사용하는 동안, 차광막이 주변부 및 측면으로부터 박리되지 않으므로, 분진(粉塵) 발생에 의해 야기되는 패턴 결함을 방지할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 각 기판 마크는 투명기판의 재료를 판별하는 기능만을 가지는 한편, 특허문헌 3에 기재된 차광막이 형성되지 않은 부분은 마스크 블랭크로부터의 분진 발생을 방지하는 기능만을 가진다.
한편, 최근에는 반도체장치의 소형화에 따라, 사용되는 노광광원의 파장이 점점 단파장화되고 있다. 특히, 노광 파장은 200nm 이하에 도달하였다. 예컨대, 이러한 노광광원으로는, ArF 엑시머 레이저(파장 193nm), F2 엑시머 레이저(파장 157nm) 등이 사용되고 있다. 이들 노광 파장에 대해 광을 차단하는 차광막 또는 광의 위상을 변화시키는 위상 시프트막(phase shift film)의 개발이 급속하게 이루어지고 있다. 이들 막으로는, 다양한 막 재료가 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2002-162727호(특허문헌 4) 및 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2003-280168호(특허문헌 5)).
또한, 이들 막을 형성하는데 문제가 예상되는 광학특성(예컨대, 투과율 또는 위상차)의 편차(variation)를 억제할 수 있는 제조방법이 여러가지로 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2002-90978호(특허문헌 6)). 그리하여, 현재는 막의 광학특성의 편차가 상당히 억제되고 있다.
그러나, 제조된 마스크 블랭크의 광학특성(투과율, 반사율 등)을 측정할 때, 광학특성의 편차에 대한 사양을 만족하지 않는 이들 마스크 블랭크가 일정비율로 발견된다는 문제가 있다.
본 발명자는 여러가지 관점에서 상술한 문제의 원인을 조사하였다. 그리하여, 종래에는 문제시되지 않았던, 노광광에 대한 투명기판 자체의 흡수에 의해 투과율의 편차가 야기된다는 것을 발견하였다.
최근에는, 현재 급속하게 개발되고 있는 ArF 엑시머 레이저를 노광광원으로 사용하는 마스크 블랭크의 기판 재료로서 합성 석영유리가 이용되고 있다. 합성 석영유리는 현재 실용화되고 있는 KrF 엑시머 레이저를 노광광원으로 사용하는 마스크 블랭크의 기판 재료로서도 이용되고 있다. KrF 엑시머 레이저의 노광 파장은 248nm이다. 따라서, 합성 석영유리가 제조편차(production variation)를 가지더라도, 그 투과율(판 두께 방향에서의 투과율)은 6025사이즈(두께 6.35mm)에 대해 88% 이상(파장 λ: 240nm)이다. 그러므로, 문제시되지 않는다.
그러나, 노광광원의 파장이 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm)와 같이 단파장화되면, 합성 석영유리의 제조편차 등에 의한 노광광에 대한 기판 자체의 흡수로 인해, 그 투과율(판 두께 방향에서의 투과율)이 6025사이즈(두께 6.35mm)에 대해 88% 이하인 경우도 있다. 이러한 투과율의 저하는 노광광이 200nm 이하의 파장(특히, 140nm∼200nm)을 가지는 경우에 현저해진다.
현재 상황에서, 박막 형성시의 제조편차는 완전히 제거되지 않고 있다. 상술한 바와 같이, 광학특성의 편차에 대한 사양을 만족하지 않는 이들 마스크 블랭크는 기판 재료의 투과율의 편차와 박막의 광학특성의 편차의 상승 작용에 의해 사양에서 이탈한다고 생각된다.
따라서, 본 발명의 목적은 투명기판 및 박막의 광학특성을 보증함으로써 마스크 블랭크의 광학특성에 대한 사양의 이탈을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 소정의 광학특성을 가지도록 요구되는 마스크 블랭크용 투명기판으로서, 소정의 코너부를 경사 단면(oblique section)으로 절단하여 형성되고 상기 광학특성에 따라 정해진 형상을 가지는 기판 마크를 구비한 마스크 블랭크용 투명기판을 제공한다.
이러한 구성에 의하면, 기판 마크에 의해 투명기판의 광학특성을 보증할 수 있다. 그리하여, 투명기판의 광학특성으로 인해 사양에서 이탈된 마스크 블랭크가 제조되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 있어서, 상기 기판 마크는 복수의 경사 단면을 조합하여 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 기판 마크의 종류를 증가시키며, 투명기판의 광학특 성을 상세하게 보증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 있어서, 상기 광학특성은 노광 파장에 대한 투과율 및/또는 기판면내의 투과율의 편차이다.
이러한 구성에 의하면, 노광 파장에 대한 투과율 또는 기판면내의 투과율의 편차를 보증하고, 투명기판 자체의 노광광의 흡수에 의해 야기되는 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 있어서, 상기 노광 파장은 140nm∼200nm의 범위내에 있다.
이러한 구성에 의하면, 투명기판의 재료로 인해 투과율의 큰 편차가 야기되는 140nm∼200nm의 단파장 영역에서, 마스크 블랭크용 투명기판의 광학특성을 보증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 있어서, 상기 투명기판의 재료는 합성 석영유리이다
이러한 구성에 의하면, 제조편차로 인해 광학특성의 편차가 발생되는 합성 석영유리에서도, 마스크 블랭크용 투명기판의 광학특성을 보증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크는, 투명기판 및 상기 투명기판의 주 표면 상에 형성되어 마스크 패턴이 되는 박막을 포함한다. 상기 마스크 블랭크는 상기 투명기판의 소정의 코너부를 경사 단면으로 절단하여 형성되며 상기 투명기판의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 기판 마크, 및 상기 박막의 주변부 상에 형성되며 상기 박막의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 막 마크(film mark)를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 투명기판의 광학특성을 보증할 뿐만 아니라 박막의 광학특성도 보증할 수 있다. 그리하여, 그 상승작용 효과에 의해 사양으로부터의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 기판 마크는 복수의 경사 단면을 조합하여 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 기판 마크의 종류를 증가시키며, 투명기판의 광학특성을 상세하게 보증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 박막은 광학특성이 서로 다른 복수의 층으로 형성되며, 상기 막 마크의 형상은 이들 층의 광학특성에 따라 정해진다.
이러한 구성에 의하면, 광학특성이 다른 복수의 층의 광학특성을 보증하고, 이들 광학특성으로 인한 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 박막은 하프톤 막(halftone film) 및 차광막을 포함한다. 상기 막 마크는 상기 하프톤 막에 의해 형성된 제1 막 마크 및 상기 차광막에 의해 형성된 제2 막 마크를 포함한다. 상기 제1 막 마크의 형상은 상기 하프톤 막의 광학특성에 따라 정해지며, 상기 제2 막 마크의 형상은 상기 차광막의 광학특성에 따라 정해진다.
이러한 구성에 의하면, 하프톤 막의 광학특성 및 차광막의 광학특성을 개별적으로 보증할 수 있으므로, 마스크 블랭크는 보다 신뢰성이 높은 광학특성을 가진 다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 광학특성은 노광 파장에 대한 투과율 및/또는 박막면내의 투과율의 편차이다.
이러한 구성에 의하면, 노광 파장에 대한 투과율 또는 박막면내의 투과율의 편차를 보증하고, 투명기판 자체에 의한 노광광의 흡수, 박막의 제조편차 등으로 인해 야기되는 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 노광 파장은 140nm∼200nm의 범위내에 있다.
이러한 구성에 의하면, 투명기판 자체에 의한 노광광의 흡수 및 박막의 제조편차 등으로 인해 투과율의 큰 편차가 야기되는 140nm∼200nm의 단파장 영역에서도, 마스크 블랭크의 광학특성을 보증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 있어서, 상기 투명기판의 재료는 합성 석영유리이다
이러한 구성에 의하면, 제조편차에 의해 광학특성의 편차가 발생되는 합성 석영유리에서도, 보다 신뢰성이 높은 광학특성을 가진 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투명기판의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 기판 마크가 투명기판의 코너부 상에 형성되고, 이 기판 마크에 의해, 투명기판의 광학특성이 보증된다. 그리하여, 투명기판의 광학특성으로 인한 마스크 블랭크의 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 박막의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 막 마크가 박막의 주변부 상에 형성된다면, 박막의 광학특성도 보증된다. 그리하여, 투명기판의 광학특성과 박막의 광학특성의 상승작용 효과에 의해 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명할 것이다.
(마스크 블랭크용 투명기판)
도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 대해 설명할 것이다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 마스크 블랭크용 투명기판(1)은 합성 석영유리 등으로 이루어진 직사각형 석영유리이며, 그 양쪽 주 표면을 정밀하게 연마하여 형성된다. 투명기판(1)의 소정의 코너부에는, 6개의 표면(2개의 측면, 하나의 주 표면, 하나의 R면 및 2개의 모따기 면(chamfered surface))을 경사 단면으로 절단함으로써 기판 마크(M1)가 형성된다.
구체적으로, 기판 마크(M1)는 다이아몬드 숫돌(grindstone)을 사용하여 형상가공한 후, 연마포(polishing cloth) 또는 연마 브러시(polishing brush)를 사용하여 경면연마함으로써 형성된다.
기판 마크(M1)의 형상은 투명기판(1)의 광학특성(투과율, 기판면내의 투과율의 편차 등)에 따라 정해진다. 예컨대, 도 1b에 나타낸 기판 마크(M1)의 형상은 노광 파장 193nm에서의 기판면내의 투과율의 편차가 90%±2%의 범위내에 있을 경우에 적용된다.
이러한 방식으로, 기판 마크(M1)의 형상에 기초하여 투명기판(1)의 광학특성을 보증할 수 있다.
도 1b에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 기판 마크(M1)는 도 1c에 나타낸 종래의 기판 마크와 달리, 복수의 (예컨대, 3개의) 경사 단면을 조합함으로써 형성된다. 기판 마크(M1)를 상술한 방식으로 형성한다면, 광학특성이 보증되지 않는 종래의 투명기판으로부터 투명기판(1)을 용이하게 식별할 뿐만 아니라, 경사 단면의 형상 및 그 조합에 의해 서로 형상이 다른 다양한 기판 마크(M1)를 형성할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 마크(M1)에 대해 복수의 형상을 정하고 이들 형상에 각각 복수의 광학특성값을 관련시킨다면, 투명기판(1)의 광학특성을 상세하게 보증할 수 있다.
140nm∼200nm의 범위내의 노광 파장에 대해 소망하는 투과율을 가진 투명기판(1)의 재료로는, 합성 석영유리뿐만 아니라 불소 도핑된 합성 석영유리, 불화칼슘 등을 사용하여도 좋다.
(마스크 블랭크)
다음으로, 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크에 대하여 도 3a 내지 도 3c ∼ 도 7을 참조하여 설명할 것이다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 마스크 블랭크(2)는 투명기판(1)의 하나의 주 표면(기판 마크(M1)가 구비된 면에 대향하는 주 표면) 상에, 하프톤 막(3) 및 차광막(4) 등의 소망하는 박막을 도핑함으로써 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 마스크 블랭크(2)는, 투명기판(1)상에 하프톤 막(3)이 형성된 하프톤형 위 상시프트 마스크 블랭크, 투명기판(1)상에 하프톤 막(3) 및 차광막(4)이 형성된 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크, 투명기판(1)상에 차광막(4)이 형성된 포토 마스크 블랭크, 및 기판 오목형(substrate recessed type) 위상시프트 마스크 블랭크(기판 에칭형(substrate etched type) 위상시프트 마스크 블랭크 또는 석영 에칭형(quartz etched type) 위상시프트 마스크 블랭크)를 포함한다. 또한, 마스크 블랭크(2)는 박막상에 레지스트막이 형성된 마스크 블랭크이어도 좋다.
또한, 본 발명은 ArF 엑시머 레이저 노광용 마스크 블랭크, F2 엑시머 레이저 노광용 마스크 블랭크 등의 파장영역 140nm∼200nm의 노광광원을 사용하는 마스크 블랭크에 특히 유효하다.
도 4a는 투명기판(1)의 주 표면 상에 적층된 하프톤 막(3)을 나타낸다. 하프톤 막(3)의 주변부(코너부)에는, 하프톤 막(3)이 적층되지 않은 부분에 의해 제1 막 마크(M2)가 형성된다. 막 마크(M2)의 형상은 하프톤 막(3)의 광학특성(투과율, 하프톤 막면내의 투과율의 편차, 하프톤 막면내의 위상차의 편차 등)에 따라 정해진다. 예컨대, 도 4a에 나타낸 막 마크(M2)의 형상은, 노광 파장 193nm에서의 하프톤 막면내의 하프톤 막(3)의 투과율의 편차가 6.0%±0.2%이고 하프톤 막면내의 위상차의 편차가 180°± 3°인 경우에 적용된다. 그리하여, 막 마크(M2)의 형상에 기초하여 하프톤 막(3)의 광학특성을 보증할 수 있다.
막 마크(M2)의 형상이나 종류는 소망에 따라 선택할 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 막 마크(M2)에 대해 복수의 형상을 정하고 이들 형상에 각각 여러가지 광학특성값을 관련시킨다. 이러한 방식으로, 하프톤 막(3)의 광학특성을 상세하게 보증할 수 있다.
도 4b는 하프톤 막(3)상에 적층된 반사방지 차광막(4)을 나타낸다. 하나의 주 표면 상에 형성된 차광막(4)의 주변부(코너부)에는, 차광막(4)이 적층되지 않은 부분에 의해 제2 막 마크(M3)가 형성된다. 막 마크(M3)의 형상은 차광막(4)의 광학특성(차광막면내의 반사율의 편차, 차광막면내의 투과율의 편차 등)에 따라 정해진다. 예컨대, 도 4b에 나타낸 막 마크(M3)의 형상은, 노광 파장 193nm에서의 차광막면내의 차광막(4)의 투과율의 편차가 O.D.(광학밀도)로 3.0±0.1인 경우에 적용된다. 그리하여, 막 마크(M3)의 형상에 기초하여 차광막(4)의 광학특성을 보증할 수 있다.
막 마크(M3)의 형상이나 종류는 소망에 따라 선택할 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 막 마크(M3)에 대해 복수의 형상을 정하고 이들 형상에 각각 여러가지 광학특성값을 관련시킨다. 이러한 방식으로, 차광막(4)의 광학특성을 상세하게 보증할 수 있다.
도 5는 마스크 블랭크(2)(하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크)의 각종 광학특성(하프톤 막면내의 투과율의 편차, 하프톤 막면내의 위상차의 편차, 차광막면내의 투과율의 편차 등)을 보증하는 일례를 나타낸다. 구체적으로, 투광기판(1)상에 적층된 박막의 광학특성은 하프톤 막(3)의 주변부상에 형성된 막 마크(M2) 및 차광막(4)의 주변부상에 형성된 막 마크(M3)의 형상에 의해 보증된다. 또한, 투명기판(1)의 광학특성은 투명기판(1)상에 형성된 기판 마크(M1)의 형상에 의해 보증된다.
각 막 마크(M2, M3)는 투명기판(1)의 4개의 코너부 중에서 임의의 위치에 형 성되어도 좋다. 또한, 막 마크(M2, M3)의 위치 또는 막 마크의 형상과 막 마크의 위치의 조합에 의해 박막의 광학특성을 보증할 수도 있다.
또한, 코너부에서의 막 형상은, 막 마크(M2)에 대해서는 투명기판 측(즉, 막이 적층된 면에 대향되는 면이고, 기판 마크가 형성된 면)으로부터 확인할 수 있으며, 막 마크(M3)에 대해서는 차광막 표면으로부터 확인할 수 있다.
(마스크 블랭크용 투명기판의 제조방법)
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크용 투명기판의 제조방법(제공방법)에 대하여 도 8을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 투명기판은 합성 석영유리로서 설명할 것이다.
(공정 1-a)
공지의 제조방법(예컨대, 일본 특허공개 공보(JP-A) 제8-31723호 또는 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2003-81654호에 기재된 제조방법)을 사용하여 합성 석영유리 잉곳(ingot)을 제조하고, 소정의 기판 치수(예컨대, 152mm×152mm×6.5mm)로 절단하여 합성 석영유리판을 제조한다.
(공정 1-b)
그후, 합성 석영유리판에 모따기 가공(chamfering)을 수행하고, 합성 석영유리판의 (양쪽 주 표면을 포함한) 표면을 정밀하게 연마한다.
(공정 1-c)
다음으로, 연마된 하나의 주 표면의 9곳에 중수소 램프(파장 193mm)로부터 광을 조사하여, 기판면내의 투과율(투과율 편차)을 측정한다. 여기서, 투과율의 측 정은 예컨대, 분광광도계(히타치사 제품인 U-4100)를 사용하여 수행한다. 투과율은 검사광의 입사광량과 출사광량의 차이로부터 산출할 수 있다.
여기서, ArF 엑시머 레이저 노광용 마스크 블랭크에 요구되는 광학특성(투과율)의 면내 편차와, 박막면내의 투과율의 편차를 고려한 투명기판에 요구되는 투과율의 면내 편차(마스크 블랭크용 투명기판의 사양)는 90%±2%로 설정된다.
(공정 1-d)
그후, 투명기판면내의 투과율의 편차가 90%±2%인 투명기판에 대해, 기판면내의 투과율의 편차를 보증하는 기판 마크(도 1b에 도시된 기판 마크)를 투명기판의 하나의 주 표면 상의 하나의 대각 위치에 형성한다. 기판 마크는 (주 표면과, 코너부를 형성하는 2개의 단면(端面), 하나의 R면 및 2개의 모따기 면을 포함하는) 6개의 표면을 경사 단면으로 절단하여 형성된다. 이러한 방식으로, 투명기판의 광학특성에 따른 형상을 가진 기판 마크를 형성함으로써, 투명기판면내의 투과율의 편차를 보증할 수 있다. 또한, 하나의 주 표면 상의 하나의 대각 위치에 기판 마크를 형성함으로써, 기판이 합성 석영유리인 것을 나타낼 수 있다.
(공정 1-e)
다음으로, 투명기판의 (양쪽 주 표면을 포함하는) 표면을 다시 정밀하게 연마하여 광학특성(기판면내의 투과율 편차)이 보증된 마스크 블랭크용 투명기판을 얻는다.
이와 같이 하여 얻어진 복수의 마스크 블랭크용 투명기판은 공지의 유리기판 홀더(예컨대, 일본 특허공개 공보(JP-A) 제2003-264225호에 기재된 것)내에 수납되 어, 마스크 블랭크를 제조하는 마스크 블랭크 제조부문으로 제공된다.
비록 이전에 설명하지는 않았지만, 세정공정이 적절히 수행될 수도 있다. 이전 설명에서, 투명 기판면내의 투과율을 측정한 후, 투명기판의 표면을 공정 1-e에서 다시 정밀하게 연마하지만, 마스크 블랭크용 투명기판은 공정 1-e을 수행하지 않고 마스크 블랭크 제조부분으로 제공될 수도 있다.
(마스크 블랭크의 제조방법)
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 마스크 블랭크의 제조방법(제공방법)에 대하여 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명할 것이다.
(공정 2-a)
상술한 광학특성(기판면내의 투과율 편차)이 보증된 마스크 블랭크용 투명기판을 사용하여, 기판 마크가 형성되어 있는 표면에 대향되는 주 표면상으로의 스퍼터링에 의해 마스크 패턴이 되는 박막(하프톤 막)을 형성한다. 하프톤 막의 적층은, 하프톤 막면내의 투과율의 편차 및 하프톤 막면내의 위상차의 편차를 억제하기 위해 다음의 구성을 가진 스퍼터링 장치를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
도 10에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 장치는 진공챔버(11)를 가진다. 진공챔버(11)내부에는, 마그네트론 캐소드(12; magnetron cathode) 및 기판 홀더(13)가 배치된다. 마그네트론 캐소드(12)에는 백킹 플레이트(14; backing plate)에 접착된 스퍼터링 타켓(15)이 장착된다. 백킹 플레이트(14)는 수 냉각 기구(water-cooling mechanism)에 의해 직접 또는 간접적으로 냉각된다. 마그네트론 캐소드(12), 백킹 플레이트(14) 및 스퍼터링 타겟(15)은 서로 전기적으로 접속된다. 기판 홀더(13)상 에는 투명기판(1)이 놓여진다.
도 11에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 타겟(15)과 투명기판(1)은 대향하는 면이 소정의 각도를 이루도록 배치된다. 이 경우, 스퍼터링 장치(15)와 투명기판(1) 사이의 오프셋 거리(예컨대, 340mm), 타겟-기판간 수직거리(예컨대, 380mm), 및 타겟 경사각(예컨대, 15°)은 적절히 정해진다.
진공챔버(11)는 진공펌프에 의해 배기구(16)를 통해 진공으로 만들어진다. 진공챔버(11)내의 분위기가 형성되는 막의 특성에 영향을 미치지 않는 진공도에 도달한 후, 가스 도입구(17)로부터 질소를 함유하는 혼합가스가 도입된다. 그후, DC 전원(18)을 사용하여 마그네트론 캐소드(12)에 네가티브 전압을 인가함으로써 스퍼터링을 수행한다. DE 전원(18)은 아크(arc) 검출기능을 가지므로 스퍼터링중의 방전상태를 감시할 수 있다. 진공챔버(11) 내부의 압력은 압력계(19)에 의해 측정된다. 투명기판상에 형성된 하프톤 막의 투과율은 가스 도입구(17)를 통해 도입된 가스의 종류 및 혼합비에 따라 조정된다. 아르곤과 질소의 혼합가스인 경우, 질소의 비율을 증가시킴으로써 투과율이 상승된다. 질소의 비율을 조절하는 것만으로 소망하는 투과율이 얻어지지 않는 경우, 질소를 함유하는 혼합가스에 산소를 첨가함으로써 투과율을 더욱 상승시킬 수 있다. 하프톤 막의 위상각은 노광 파장에서의 위상각이 약 180°가 되도록 스퍼터링 시간에 의해 조정된다.
하프톤 막의 광학특성(투과율의 편차, 위상차의 편차 등)은 적층법에 의해 실질적으로 보증된다. 따라서, 하프톤 막의 스퍼터링 적층과 동시에 하프톤 막의 광학특성을 보증하는 제1 막 마크를 형성한다. 구체적으로, 하프톤 막은 기판의 주 변부가 그 곳에서의 적층을 방지하기 위해 차단된 상태에서 스퍼터링에 의해 적층된다. 그리하여, 투명기판의 주변부에 하프톤 막이 형성되지 않은 부분이 형성되어 제1 막 마크로서 기능한다.
(공정 2-b)
그후, 하프톤 막 측에서의 하프톤 막을 가진 투명기판의 주 표면의 9곳에 중수소 램프(파장 193nm)로부터 광을 조사하여, 하프톤 막면내의 투과율(투과율의 편차)과 하프톤 막면내의 위상차(위상차의 편차)를 측정한다. 여기서, 투과율의 측정은 분광광도계(히타치사 제품인 U-4100)를 사용하여 수행될 수도 있으며, 위상차의 측정은 위상차 측정기(레이저텍사 제품인 MPM-193)를 사용하여 수행된다.
여기서, ArF 엑시머 레이저 노광용 마스크 블랭크에 요구되는 하프톤 막면내의 광학특성의 편차는 투과율 및 위상차에 대하여 각각 6.0%±0.2% 및 180°±3°이다. 그리하여, 이들 사양을 만족하는지의 여부를 확인하였다.
(공정 2-c)
다음으로, 하프톤 막상에, 차광막을 스퍼터링에 의해 적층한다. 차광막의 적층은 광학특성의 편차(차광막면내의 투과율의 편차)를 억제하기 위해 상술한 것과 동일한 스퍼터링 장치를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
광학특성(차광막면내의 투과율의 편차)이 적층법에 의해 실질적으로 보증되기 때문에, 차광막의 스퍼터링 적층과 동시에 차광막의 광학특성을 보증하는 제2 막 마크가 형성된다. 구체적으로, 차광막은 기판의 4개의 코너부가 그 곳에서의 적층을 방지하기 위해 차단된 상태에서 스퍼터링함에 의해 적층된다. 이러한 방식으 로, 투명기판의 코너부에 차광막이 형성되지 않은 부분이 형성되어 제2 막 마크로서 기능한다.
(공정 2-d)
그후, 차광막을 가진 투명기판에서의 차광막 표면의 9곳에 중수소 램프(파장 193nm)로부터 광을 조사하여, 차광막면내의 투과율(투과율의 편차)를 측정한다. 여기서, 투과율의 측정은 분광광도계(히타치사 제품인 U-4100)를 사용하여 수행될 수도 있다.
여기서, ArF 엑시머 레이저 노광용 마스크 블랭크에 요구되는 광학특성(투과율)의 면내 편차는 O.D.(광학밀도)로 3.0±0.1이다. 그리하여, 이들 사양을 만족하는지의 여부를 확인하였다.
(공정 2-e)
다음으로, 차광막의 표면상에 레지스트를 도포한 후, 열처리를 수행하여 레지스트막을 형성한다. 그리하여, 마스크 블랭크(하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크)를 얻는다. 이와 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크는 기판 마크의 형상, 하프톤 막의 막 마크의 형상 및 차광막의 막 마크의 형상에 의해 광학특성(하프톤 막면내의 투과율 편차 6.0%±0.2%, 하프톤 막면내의 위상차 편차 180°±3°, 차광막면내의 투과율 편차 20%±2%)이 보증된다.
이와 같이 하여 얻어진 복수의 마스크 블랭크는 공지의 블랭크 수납용기(blank container)(예컨대, 일본 특허공고 공보(JP-B) 제1-39653호에 기재된 것)에 수납되어, 마스크를 제조하는 마스크 제조부문으로 제공된다.
(실시예 및 비교예)
이하, 실시예 및 비교예를 참조하여, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판에 대하여 구체적으로 설명할 것이다.
(실시예 1)
표면이 정밀하게 연마된 152.4mm×152.4mm×6.35mm의 합성 석영유리 기판에 대하여, 기판면내의 투과율을 측정하여, 투과율 편차가 90%±2%내에 있는 합성 석영유리 기판을 준비하였다. 여기서, 합성 석영유리 기판 상에는, 도 1b에 도시된 기판 마크가 합성 석영유리 기판의 하나의 코너부에 형성되므로, 노광 파장 193nm에서의 기판면내의 투과율 편차가 보증된다.
그후, 상술한 스퍼터링 장치를 사용하여, ArF 엑시머 레이저 노광용 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크를 100매 제조하였다.
구체적으로, 몰리브덴(Mo) 및 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=8:92mol%)을 사용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10%:90%, 압력: 0.1Pa)하에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 합성 석영유리 기판 상에 질화된 몰리브덴과 실리콘으로 이루어진 하프톤 막(막 두께 약 67nm)을 형성하였다. 하프톤 막의 막 조성은 Mo:Si:N=7:45:48이었다.
또한, 스퍼터링에 의한 적층시에, 합성 석영유리 기판의 일부는 스퍼터링 타겟에 대면하는 적층면의 가장자리로부터 약 2mm의 범위가 차폐판에 의해 덮여져 있다. 이러한 방식으로, 유리 기판의 가장자리로부터 약 2mm의 범위에 하프톤 막이 형성되지 않은 영역을 형성함으로써, 도 4a에 도시된 제1 막 마크를 얻었다.
공정 2-b의 방법에 의해, 제조된 100개의 샘플에 대해 하프톤 막면내의 투과율 편차 및 위상차 편차를 측정하였다. 측정 결과, 모든 100개의 샘플에 대해, 하프톤 막면내의 투과율 편차는 6.0%±0.2%이고, 하프톤 막면내의 위상차 편차는 180°±3°이었다. 그리하여, 사양을 만족하는 것을 확인하였다.
다음으로, 스핀코팅 장치를 사용하여 레지스트를 도포한 후, 열처리를 수행하여 하프톤 막 상에 막 두께 400nm의 레지스트막을 형성하였다. 그리하여, 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
이와 같이 하여 얻어진 100매의 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크는, 기판 마크의 형상 및 하프톤 막의 막 마크의 형상에 의해 사양인 박막면내의 투과율 편차 6.0%±0.2% 및 박막면내의 위상차 편차 180°±3°를 만족하였다.
(실시예 2)
표면이 정밀하게 연마된 152.4mm×152.4mm×6.35mm의 합성 석영유리 기판에 대하여, 기판면내의 투과율을 측정하여, 투과율 편차가 90%±2%의 범위내에 있는 합성 석영유리 기판을 준비하였다. 여기서, 합성 석영유리 기판 상에는, 도 1b에 도시된 기판 마크가 합성 석영유리 기판의 하나의 코너부에 형성되므로, 노광 파장 193nm에서의 기판면내의 투과율의 편차를 보증한다.
그후, 상술한 스퍼터링 장치를 사용하여, ArF 엑시머 레이저 노광용 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크 100매를 제조하였다.
구체적으로, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=8:92mol%)을 사 용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10%:90%, 압력: 0.1Pa)하에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 합성 석영유리 기판 상에 질화된 몰리브덴과 실리콘으로 이루어진 하프톤 막(막 두께 약 67nm)을 형성하였다. 여기서 하프톤 막의 막 조성은 Mo:Si:N=7:45:48이었다.
또한, 스퍼터링에 의한 적층시에, 합성 석영유리 기판의 일부는 스퍼터링 타겟에 대면하는 적층면의 가장자리로부터 약 2mm의 범위가 차폐판에 의해 덮여져 있다. 이러한 방식으로, 유리 기판의 가장자리로부터 약 2mm의 범위에 하프톤 막이 형성되지 않은 영역을 형성함으로써, 도 4a에 도시된 제1 막 마크를 얻었다.
공정 2-b의 방법에 의해, 제조된 100개의 샘플에 대해 하프톤 막면내의 투과율 편차 및 위상차 편차를 측정하였다. 측정 결과, 하프톤 막면내의 투과율 편차는 6.0%±0.2%이고, 하프톤 막면내의 위상차 편차는 180°±3°이었다. 그리하여, 사양을 만족하는 것을 확인하였다.
그후, 상술한 스퍼터링 장치를 사용하여, 하프톤 막상에 차광막을 형성하였다.
구체적으로, 크롬(Cr) 타겟을 사용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:80%, N2:20%, 압력: 0.1Pa)하에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 합성 석영유리 기판 상에 질화크롬막(막 두께 약 15nm)을 형성하였다. 여기서 질화크롬막의 막 조성은 Cr:N=80:20이었다.
다음으로, 크롬 타겟을 사용하여, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합가스 분위 기(Ar:CH4=95%:5%, 압력: 0.1Pa)하에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 탄화크롬막(막 두께 약 20nm)을 형성하였다. 여기서 탄화크롬막의 막 조성은 Cr:C=94:6이었다.
그후, 크롬 타겟을 사용하여, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합가스 분위기(Ar:NO=85.5%:14.5%, 압력: 0.1Pa)하에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 산화질화크롬막(막 두께 약 20nm)을 형성하였다. 여기서 산화질화크롬막의 막 조성은 Cr:O:N=45:30:25이었다.
또한, 스퍼터링에 의한 적층시에, 스퍼터링 타겟에 대면하는 합성 석영유리 기판의 적층면의 4개의 코너부는 직각 삼각형 형상(한변이 길이 약 6mm를 가지며, 직각에 대면하는 변의 중앙에서의 1곳에 형성된 삼각형 노치(notch)를 가짐)의 차폐판으로 덮여져 있다. 이러한 방식으로, 유리 기판의 각 4개의 코너부에 형성된 직각을 사이에 둔 변의 길이가 약 6mm인 범위에 차광막이 형성되지 않은 영역을 형성함으로써, 도 4b에 도시된 제2 막 마크를 얻었다.
공정 2-d의 방법에 의해, 제조된 100개의 샘플에 대해 차광막면내의 투과율 편차를 측정하였다. 측정 결과, 투과율은 O.D.(광학밀도)로 3.0±0.1이었다. 그리하여, 사양을 만족하는 것을 확인하였다.
다음으로, 스핀코팅 장치를 사용하여 레지스트를 도포한 후, 열처리를 수행하여 하프톤 막 상에 막 두께 400nm의 레지스트막을 형성하였다. 그리하여, 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
이와 같이 하여 얻어진 100매의 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크는, 기판 마크의 형상, 하프톤 막의 막 마크의 형상 및 차광막의 막 마크의 형상에 의해, 사양인 하프톤 막면내의 투과율 편차 6.0%±0.2%, 하프톤 막면내의 위상차 편차 180°±3°및 차광막면내의 투과율 편차 O.D.로 3.0±0.1을 만족하였다.
(비교예)
소정의 레벨 이상의 투과율이 보증된 종래의 합성 석영유리 기판(유리 기판의 유리 종류를 식별하기 위해 기판 마크가 형성되어 있는 유리판)에 그 표면의 정밀 연마를 수행하여, 152.4mm×152.4mm×6.35mm의 합성 석영유리 기판을 준비하였다. 여기서, 합성 석영유리 기판 상에는, 도 1c에 도시된 형상을 가진 기판 마크가 형성되어 있다.
그후, 실시예 1과 동일한 방식으로, 상술한 스퍼터링 장치를 사용하여 ArF 엑시머 레이저 노광용 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크 100매를 제조하였다.
공정 2-b의 방법에 의해, 제조된 100개의 샘플에 대해 투과율 편차 및 위상차 편차를 측정하였다. 측정 결과, 100개의 샘플 중 94개는 투과율 편차 6.0%±0.2%와 위상차 편차 180°±3°를 포함한 사양을 만족하였다. 6개의 샘플은 사양에서 이탈되었다.
사양에서 이탈된 6개의 막에 대하여, 합성 석영유리 기판으로부터 하프톤 막을 박리시킨 후, 기판을 다시 연마하였다. 그후, 기판면내의 합성 석영유리 기판의 투과율 편차를 측정하였다. 그 결과, 투과율이 90%±10%의 범위내에서 편차되는 것을 확인하였다.
그리하여, 노광 파장에 대한 합성 석영유리 기판내의 투과율 편차가 보증되지 않은 유리 기판을 사용하여 ArF 엑시머 레이저 노광용 하프톤형 위상시프트 마스크 블랭크를 제조한 경우, 사양을 만족하지 않는 마스크 블랭크가 일정 비율로 얻어졌다. 그러나, 실시예에서와 같이, 합성 석영유리 기판면내의 투과율 편차가 보증된 유리 기판을 사용한 경우, 제조된 모든 마스크 블랭크는 사양을 만족하였다.
하프톤 막을 가진 94개의 유리 기판에 대해서는, 마스크 블랭크가 사양을 만족하는 것을 확인하였다. 따라서, 기판의 4개의 코너부에 레이저광을 조사함으로써 유리 기판 상에 형성된 하프톤 막을 제거하여 제1 막 마크를 형성한다면, 마스크 블랭크의 광학특성(하프톤 막면내의 투과율 편차 및 하프톤 막면내의 위상차 편차)을 보증할 수 있다.
이와 같이, 상술한 실시예와 관련하여 설명한 바와 같이 적층과 동시에 형성하는 이외에 적층후 특정 영역을 제거함으로써 막 마크를 하여도 좋다. 예컨대, 레이저 광에 의해 특정 영역을 제거하는 방법, 에칭처리를 이용하여 특정 영역을 제거하는 방법, 또는 미소 촉침(fine probe)을 접촉하여 특정 영역을 제거하는 방법 등을 사용할 수도 있다. 적층후 제거를 수행할 경우, 투명기판상에 형성된 박막의 광학특성을 측정하여 소정의 사양을 만족하는 것을 확인한 후 막 마크를 형성할 수도 있다.
본 발명은 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크에 적용할 수 있다. 특히, 본 발명은 ArF 엑시머 레이저 또는 F2 엑시머 레이저를 노광광원으로서 사용 한 마스크 블랭크에 유용하며, 광학특성의 편차로 인한 사양의 이탈을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 몇가지 실시형태 및 실시예와 관련하여 설명하였지만, 당업자에 의해 여러가지 다른 방식으로 용이하게 실시될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크에 의하면, 투명기판 및 박막의 광학특성을 보증함으로써 마스크 블랭크의 광학특성에 대한 사양의 이탈을 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 소정의 광학특성을 가지도록 요구되는 마스크 블랭크용 투명기판으로서,
    소정의 코너부를 경사 단면(oblique cross section)으로 절단하여 형성되며, 상기 광학특성에 따라 정해진 형상을 가지는 기판 마크를 구비하는 마스크 블랭크용 투명기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 복수의 경사 단면을 조합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투명기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학특성은 노광 파장에 대한 투과율 및/또는 기판면내의 투과율의 편차(variation)인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투명기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 파장은 140nm∼200nm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투명기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명기판의 재료는 합성 석영유리인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투명기판.
  6. 투명기판 및 상기 투명기판의 주 표면 상에 형성되어 마스크 패턴이 되는 박막을 포함하는 마스크 블랭크로서,
    상기 투명기판의 소정의 코너부를 경사 단면으로 절단하여 형성되며 상기 투명기판의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 기판 마크, 및
    상기 박막의 주변부 상에 형성되며 상기 박막의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가진 막 마크(film mark)를 구비하는 마스크 블랭크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 복수의 경사 단면을 조합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 박막은 광학특성이 서로 다른 복수의 층으로 형성되며,
    상기 막 마크는 상기 복수의 층의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 박막은 하프톤 막(halftone film) 및 차광막을 포함하고,
    상기 막 마크는 상기 하프톤 막에 의해 형성된 제1 막 마크 및 상기 차광막에 의해 형성된 제2 막 마크를 포함하며,
    상기 제1 막 마크는 상기 하프톤 막의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가지며,
    상기 제2 막 마크는 상기 차광막의 광학특성에 따라 정해지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학특성은 노광 파장에 대한 투과율 및/또는 박막면내의 투과율의 편차인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 노광 파장은 140nm∼200nm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명기판의 재료는 합성 석영유리인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
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