KR20140027314A - 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

연마 가공에 있어서, 경사단면으로 이루어지는 기판 마크에 의한 평탄도에의 악영향을 배제하여 평탄도를 향상시킬 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사 마스크, 그리고 그들의 제조방법의 제공을 목적으로 한다. 마스크 블랭크용 기판(1)은 경사단면으로 이루어지는 기판 마크(4)가 형성되고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4)의 경사각이 45°보다 크고 90°미만이며, 주표면(112)과 기판 마크(4)의 경계부터 마스크 블랭크용 기판(1)의 외주까지의 거리(W1)가 1.5mm 미만이다.

Description

마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법{MASK BLANK SUBSTRATE, MASK BLANK, REFLECTIVE MASK BLANK, TRANSFER MASK, REFLECTIVE MASK, AND METHOD FOR MAKING THESE}
본 발명은 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법에 관한 것이다.
근년, 초LSI 디바이스의 고밀도화나 고정밀도화에 수반하여, 초LSI 디바이스의 제조에 이용되는 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 전사 마스크 등에 요구되는 기판 표면의 정세화(精細化) 및 평탄화에 대한 요구는 해마다 어려워지는 경향이 있다. 특히, 노광 광원의 파장이 짧아짐에 따라, 기판 표면의 형상 정밀도(평탄성)나 품질(결함 사이즈)에 대한 요구가 어려워지고 있으며, 매우 평탄도가 높고, 또한 미소(微小) 결함이 없는 마스크 블랭크용 기판 등이 요구되고 있다. 또, 노광광을 반사하는 반사형 마스크에 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 경우에 있어서는 기판 표면의 형상 정밀도나 품질에 대한 요구가 특히 어렵다.
상기의 요구에 응하기 위해 여러 가지 기술이 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 마스크 블랭크용 유리기판 표면을 연마 지립(砥粒)을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖는 마스크 블랭크용 유리기판(마스크 블랭크용 기판이라고도 불린다.)의 제조방법이 개시되어 있다.
이 기술은 연마 지립이 유기규소화합물을 가수분해함으로써 생성한 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 것이나, 연마액이 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 것인 동시에 중성인 것을 특징으로 하고 있다.
또, 특허문헌 2에는 마스크 블랭크용 유리기판 표면의 요철형상을 측정하는 요철형상 측정공정과, 요철형상 측정공정에서 얻어진 측정 결과에 의거하여 유리기판 표면에 존재하는 볼록부위의 볼록도를 특정하는 동시에, 이 볼록도에 따른 가공 조건으로 볼록부위에 국소 가공을 실시함으로써, 유리기판 표면의 평탄도를 소정의 기준치 이하로 제어하는 평탄도 제어공정과, 평탄도 제어공정 후, 국소 가공이 실시된 유리기판 표면을 연마하는 연마 공정을 갖는 마스크 블랭크용 유리기판의 제조방법의 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 평탄도 제어공정 후에, 또한 연마 공정 전에, 국소 가공이 실시된 유리기판 표면에 산 처리를 실시하는 방법이다.
또, 상기의 특허문헌 2의 기술은 요철형상 측정공정이나 평탄도 제어공정 등을 갖고 있고, 요철형상 측정공정 전에 준비 공정을 갖고 있다.
이 준비 공정은 적어도 마스크 블랭크용 기판의 양면을 조연마하는 조연마 공정과, 조연마된 마스크 블랭크용 기판의 양면을 정밀 연마하는 정밀 연마 공정을 갖고 단계적인 연마가 실시된다. 이때, 예를 들면 조연마 공정에서는 비교적 연마 지립이 큰 산화 세륨을 포함하는 연마액이 사용되고, 정밀 연마 공정에서는 비교적 연마 지립이 작은 콜로이달 실리카를 포함하는 연마액이 사용된다.
또, 종래, 마스크 블랭크용 기판에서는 기판의 종류나 기판의 표리를 판별할 수 있도록 하기 위해, 직사각형의 마스크 블랭크용 기판의 코너부(모서리부라고도 불린다.)에 있어서, 주표면을 경사 단면 형상으로 잘라내어 이루어지는 기판 마크(혹은, 노치 마크라고도 불린다.)가 이용되어 왔다.
상기한 기판 마크에 관련하는 여러 가지 기술이 개발되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 3에는 소정의 광학 특성이 요구되는 마스크 블랭크용 투명 기판으로서, 소정의 코너부를 경사 단면 형상으로 잘라내어 형성되고, 그 형상이 광학 특성에 따라 정해진 기판 마크를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투명 기판의 기술이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 4에는 대략 직사각형의 포토마스크용 기판으로서, 해당 직사각형의 코너부에 있어서, 주표면과 해당 코너부를 형성하는 2개의 단면과의 3면을 경사 단면 형상으로 잘라내어 이루어지는 노치 마크를 적어도 1 이상 갖고, 해당 노치 마크가 해당 포토마스크용 기판의 해당 코너부를 포함하는 대각선에 대해 비대칭 형상인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 기판의 기술이 개시되어 있다.
특개 2004-98278호 공보 특개 2004-310067호 공보 특개 2006-78991호 공보 특개 2000-356849호 공보
종래, 기판 마크는 상기의 특허문헌 4, 단락 0004에 기재되어 있는 바와 같이, 「마스크용 기판의 품질에 직접 영향을 주는 것은 아니다」라고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자는 마스크 블랭크용 기판의 평탄도를 향상시키는 연구에 있어서, 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크가, 연마 가공에 있어서 평탄도에 악영향을 미치고 있다는 새로운 사실을 발견했다.
즉, 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크가 형성된 마스크 블랭크용 기판에 대해, 양면 연마 장치(예를 들면, 상기 특허문헌 1에 기재한 양면 연마 장치)를 이용하여 조연마 공정, 정밀 연마 공정 및 콜로이달 실리카를 포함하는 연마액을 사용하는 초정밀 연마 공정을 실시한 바, 기판 마크가 형성된 이면(이측의 주표면)의 코너부 근방에서 에지 롤 오프(edge roll-off)가 발생하고, 또 해당 코너부 근방에 대응하는 표면(전사 패턴을 갖는 박막이 형성되는 측의 주표면)에서 융기가 발생한다는 문제가 발견되었다.
또한 특허문헌 1∼4의 기술은 본 발명에 관련되는 기술이지만, 상기 기판 마크에 관한 과제 및 이 과제를 해결하는 것에 대하여 전혀 시사하고 있지 않다.
본 발명은 이상과 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것이며, 연마 가공에 있어서, 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크에 의한 평탄도에의 악영향을 배제하여 평탄도를 향상시킬 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크 및 반사형 마스크 그리고 그들의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판이며, 상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 형성된 경사 단면 형상의 기판 마크를 갖고, 상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계부터 해당 기판 마크와 상기 R면의 경계까지의 거리가 1.5mm 미만인 구성을 갖고 있다.
더욱 바람직하게는 상기 기판 마크는 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판이며, 상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 형성된 경사 단면 형상의 기판 마크를 갖고, 상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계가 상기 주표면과 모따기면의 경계상 또는 상기 주표면과 모따기면의 경계보다 외주측에 위치하며, 상기 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작은 구성을 갖고 있다.
또, 상기 기판 마크는 전사 패턴을 갖는 박막이 형성되는 주표면측과는 반대의 주표면측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
또, 본 발명의 마스크 블랭크는 상기 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
또한 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는 상기 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 다층 반사막과, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
또, 본 발명의 전사 마스크는 상기 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
또한 본 발명의 반사형 마스크는 상기 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 구성을 갖고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판에 대해, 상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 경사 단면 형상의 기판 마크를 형성하는 기판 마크 형성 공정과, 상기 기판의 양 주표면을 연마 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖고, 상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계부터 해당 기판 마크와 상기 R면의 경계까지의 거리가 1.5mm 미만으로 형성되어 있는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이 얻어진다.
더욱 바람직하게는 상기 기판 마크는 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작게 형성되어 있다.
본 발명에 따르면 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판에 대해, 상기 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 경사 단면 형상의 기판 마크를 형성하는 기판 마크 형성 공정과, 상기 기판의 양 주표면을 연마 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖고, 상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계가 상기 주표면과 모따기면의 경계상 또는 상기 주표면과 모따기면의 경계보다 외주측에 위치하며, 상기 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작게 형성되어 있는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이 얻어진다.
또, 상기 기판 마크는 전사 패턴을 갖는 박막이 형성되는 주표면측과는 반대의 주표면측에 형성되어 있다.
또, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조방법은 상기 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
또한 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조방법은 상기 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 다층 반사막과, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
또, 본 발명의 전사 마스크의 제조방법은 상기 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 박막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
또한 본 발명의 반사형 마스크의 제조방법은 상기 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 방법이다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크 및 반사형 마스크 그리고 그들의 제조방법에 따르면, 연마 가공에 있어서 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크에 의한 평탄도에의 악영향을 배제하여 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)는 A부 확대도를 나타내고 있으며, (c)는 B-B단면도를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)은 C부 확대도를 나타내고 있으며, (c)은 D-D단면도를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 관한 마스크 블랭크용 기판의 주요부의 개략 확대 단면도를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 비교예 1에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 비교예 2에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 비교예 3에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 8은 본 발명에 관련되는 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)는 E부 확대도를 나타내고 있으며, (c)는 F-F단면도를 나타내고 있다.
도 9는 본 발명의 과제를 설명하기 위한 마스크 블랭크용 기판의 주요부의 개략도이며, (a)는 초정밀 연마 공정을 개시했을 때의 확대 단면도를 나타내고 있고, (b)는 초정밀 연마 공정을 종료한 후의 확대 단면도를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 관한 마스크 블랭크용 기판에 있어서의 주표면의 표면 형상을 측정한 결과를 나타내고 있다.
본 발명에 관련되는 마스크 블랭크용 기판 및 기판 마크에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 관련되는 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)은 E부 확대도를 나타내고 있으며, (c)는 F-F단면도를 나타내고 있다.
도 8에 나타내어진 마스크 블랭크용 기판(101)은 평면상에 있어서 직사각형 형상을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 예를 나타내고 있다. 여기에서는 직사각형 형상은 장방형 형상뿐만 아니라 정방형 형상도 포함하는 것으로 한다. 도시된 마스크 블랭크용 기판(101)에는 인접하는 2개의 측면(110)에 의해 형성되는 코너부에 R면(102)이 형성되고, 주표면(111, 112)과 측면(110)(R면(102)을 포함한다)의 사이에 모따기면(103)이 형성되어 있다. 또, 이측(裏側)의 주표면(112)(전사 패턴을 형성하기 위한 박막이 성막되는 측의 주표면과는 반대측의 주표면)측의 코너부에는 기판 마크(104)가 형성되어 있다.
마스크 블랭크용 기판(101)의 재료는 마스크 블랭크로서 이용되는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 합성 석영 유리, 붕규산 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 소다 라임 유리, 무알칼리 유리 외, 특히 반사형 마스크에 이용되는 기판에는 SiO2-TiO2 유리 등의 저열팽창 유리 등도 이용된다.
또, 마스크 블랭크용 기판(101)은 한 변의 길이가 약 152mm(6 인치), 두께가 6.35mm(0.25 인치) 전후인 것이 널리 이용되고 있다. 다만, 마스크 블랭크용 기판(101)의 형상, 두께 등은 특별히 한정되는 것은 아니다.
R면(102)은 마스크 블랭크용 기판(101)의 네 귀퉁이에 형성된 만곡면이며, 곡률 반경은 통상 2.5±0.5mm이다.
또, 주표면(111, 112)의 각 둘레 가장자리에는 측면(110)(R면(102)을 포함한다)과의 사이에 환형상의 모따기면(103)이 형성되어 있다. 이 모따기면(103)은 약 45°경사진 경사면(C면이라고도 불린다.)이며, 통상 모따기 폭은 0.4∼0.6mm이다.
또한 마스크 블랭크용 기판(101)은 이측의 주표면(112)에 기판 마크(104)가 형성되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
기판 마크(104)는 도 8에서는 오른쪽 위의 모서리에 형성되어 있고, 주표면(112)과, R면(102)과, R면(102)에 이어지는 측면(110)과, 주표면(112) 및 측면(110)(R면(102)을 포함한다) 사이의 모따기면(103)에 걸쳐 형성된 경사 단면(하나의 경사 단면) 형상으로 하고 있다.
이 기판 마크(104)는 주표면(112)과 교차하는 선 형상의 경계(141)(즉, 기판 마크(104)와 주표면(112)의 경계(141)) 및 R면(102)과 교차하는 선 형상의 경계(즉, 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계)를 갖고 있다. 또, 기판 마크(104)와 주표면(112)의 경계(141)부터 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W0)(이 거리(W0)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면상의 거리로서, 경계(141)의 임의의 점으로부터, 경계(141)의 선에 대해서 직교하는 방향에 있어서의 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지 거리의 최대치이다.)를 이 예에서는 약 2.4mm로 하고 있다. 또, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에서의 높이의 최대치(H0)를 이 예에서는 약 1mm로 하고 있고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(104)의 경사각(θ0)은 약 25°이다.
도 8의 마스크 블랭크용 기판(101)에서는 하나의 모서리에 기판 마크(104)가 형성되어 있다. 그러나 재료 등에 따라 복수의 모서리에 기판 마크(104)를 형성하고, 이 형성한 기판 마크(104)의 수량이나 위치 등에 따라 재료를 식별하는 것도 실시된다. 기판 마크(104)는 통상 다이아몬드 지석 등을 사용한 연삭 가공에 의해 형성되고 또한 세정 공정 등에서 더러움이 부착하지 않도록 경면 가공의 마무리가 실시된다.
여기에서 일반적인 마스크 블랭크용 기판(101)에 있어서의 에지 롤 오프나 융기의 문제에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 마스크 블랭크용 기판의 주요부의 개략도이며, (a)는 주표면(111, 112)에 대해 초정밀 연마 공정을 개시했을 때의 확대 단면도를 나타내고 있고, (b)는 초정밀 연마 공정을 종료한 후의 확대 단면도를 나타내고 있다.
도 9(a)에 있어서, 마스크 블랭크용 기판(101)은 양면 연마 장치에 설치된 대향하는 한 쌍의 연마 패드(21)에 끼워져 있다. 연마 패드(21)에는 콜로이달 실리카를 포함하는 연마액(도시하지 않음)이 공급되어 있고, 또 상하 방향으로 소정의 압력이 가해지고 있다. 또, 연마 패드(21)는 통상 초연질 폴리셔(스웨드 타입)가 이용된다.
연마 패드(21)에 끼워진 마스크 블랭크용 기판(101)은 캐리어(도시하지 않음)에 홀딩된 상태로 공전 및 자전하여 주표면(111, 112)에 대해 동시에 연마 공정이 실시된다.
이때, 주표면(112)이 하측의 연마 패드(21)를 누름으로써, 경계(141)보다 외측으로서, 연마 패드(21)의 기판(101)에 의해 눌러져 있지 않은 영역인 기판 마크(104)의 아래쪽에, 파선으로 나타내는 연마 패드(21)로 이루어지는 볼록부(211)가 발생한다. 또, 마스크 블랭크용 기판(101)은 상기 상태에서 공전 및 자전하므로, 응력이 집중하고 있는 경계(141)가 볼록부(211)와 접촉하고, 경계(141)가 볼록부(211)를 넘으려고 하는 상태에서 연마된다고 추찰된다. 이 때문에, 주표면(112)의 경계(141)의 근방은 주표면(112)의 다른 영역보다 과도하게 연마되는 상태로 되어 버린다.
소정의 시간만 연마된 마스크 블랭크용 기판(101)은 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 기판 마크(104)가 형성된 주표면(112)의 R면(102)의 근방에서 크게 에지 롤 오프부(106)가 형성되어 버린다. 한편, R면(102)의 근방에 대응하는 주표면(111)(주표면(112)의 에지 롤 오프부(106)가 형성된 영역에 대응하는 주표면(111))에 있어서는 역으로 융기부(105)가 형성되어 버린다.
에지 롤 오프부(106)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면에 대해, 0.1㎛ 이상의 오목량(h01)을 갖고 있고, 또, 융기부(105)는 주표면(111)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면에 대해, 0.1㎛ 이상의 돌출량(h02)을 갖고 있었다. 또한 에지 롤 오프부(106) 및 융기부(105)는 대개 R면(102)으로부터 반경(R)(R=약 5∼15mm) 이내의 영역에 형성되어 있었다.
여기에서 에지 롤 오프부(106) 및 융기부(105)가 형성된 영역은 거의 대응하고 있고, 또한 h01≒h02였다. 이것은 주표면(112)측에 에지 롤 오프부(106)가 형성되기 시작하면 에지 롤 오프부(106)와 하측의 연마 패드(21)의 사이에 틈이 생겨 하측의 압력이 저하되며, 상측의 연마 패드(21)로부터 가해지는 주표면(111)측에 대한 압력이 하측으로 빠져나가기 쉬워지고, 이 결과, 상측의 연마 레이트가 저하되는 현상에 따른 것으로 추찰된다.
[마스크 블랭크용 기판 및 그 제조방법의 제 1 실시형태]
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)는 A부 확대도를 나타내고 있으며, (c)는 B-B단면도를 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1)은 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크(4)가 형성된 구성을 갖고 있다.
또, 마스크 블랭크용 기판(1)은 상술한 마스크 블랭크용 기판(101)과 비교하면, 기판 마크(104) 대신에 단면 형상 및 치수가 다른 기판 마크(4)를 형성한 점에서 상위하다. 또한 본 실시형태의 다른 구성은 마스크 블랭크용 기판(101)과 거의 같다.
따라서, 도 1에 있어서, 도 8과 마찬가지의 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다.
(기판 마크)
기판 마크(4)는 도 1의 경우도 기판 마크(104)와 거의 마찬가지로 오른쪽 위의 모서리에 형성되어 있고, 주표면(112)과, R면(102)과, R면(102)에 이어지는 2개의 측면(110)과, 주표면(112) 및 측면(110)(R면(102)을 포함한다) 사이의 모따기면(103)에 걸쳐 형성된 경사 단면(하나의 경사 단면) 형상을 갖고 있다.
이 기판 마크(4)는 주표면(112)과 교차하는 선 형상의 경계(41)(즉, 기판 마크(4)와 주표면(112)의 경계(41)) 및 R면(102)과 교차하는 선 형상의 경계(즉, 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계)를 갖고 있다. 또, 기판 마크(4)와 주표면(112)의 경계(41)부터 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W1)(이 거리(W1)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면상의 거리로서, 경계(41)의 임의의 점으로부터, 경계(41)의 선에 대해 직교하는 방향에 있어서의 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 거리의 최대치이다.)는 1.5mm 미만이다. 또한 이 거리(W1)는 바람직하게는 1.4mm 이하이다.
주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H1)는 특별히 한정되지 않는다. 기판 마크(4)를 시인하기 쉽게 하는 것을 고려하는 경우, H1을 1.2mm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.5mm 이상이면 보다 바람직하다. 환언하면 기판 마크(4)의 최대 높이(H1)는 두께 6.35mm의 마스크 블랭크용 기판의 경우 두께의 18％를 넘는 것이 바람직하고, 24％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또, 이 기판 마크(4)의 표면 형상은 기판의 R면(102)을 통과하는 대각선(B)에 대해 대칭성이 높은 형상(선대칭인 형상)인 것이 바람직하다. 기판 마크(4)의 표면 형상의 대칭성이 높으면 연마 공정에서 연마한 후의 주표면(111) 및 주표면(112)의 표면 형상의 대칭성이 높아지는 경향이 있다.
마스크 블랭크용 기판의 경우, 주표면(111, 112)은 모두 고수준의 표면 거칠기가 요구된다. 이 때문에 연삭 공정 후의 기판의 주표면에 대해서 연마 공정을 실시할 필요가 있다. 상기의 설명과 같이, 주표면에 대해서 연마 공정을 실시한 경우, 에지 롤 오프가 경계(41)에서부터 주표면의 중심측을 향해 진행해 가며, 연마 공정 후에 에지 롤 오프부(106)가 형성되어 버린다(도 9(b) 참조). 상기의 거리(W1)를 1.5mm 이상으로 하면, 연마 공정 후에 형성되어 버리는 에지 롤 오프부(106)가 주표면(112)의 중심측으로 너무 진행해 버린다. 또한 에지 롤 오프부(106)에 대응하도록 주표면(111)에 융기부(105)가 형성되기 때문에 주표면(111)의 평탄도에의 악영향이 커져 버린다. 상기의 거리(W1)를 1.5mm 미만으로 하면, 에지 롤 오프부(106)의 주표면(112)의 중심측으로의 진행, 더 나아가서는 융기부(105)의 주표면(111)의 중심측으로의 진행을 최소한으로 억제할 수 있어 연마 공정 후의 주표면(111)의 평탄도를 소정치 이하로 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판은 광투과형 리소그래피에서 이용되는 광투과형의 전사 마스크 및 그 원판이 되는 마스크 블랭크, 반사형 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 및 그 원판이 되는 반사형 마스크 블랭크의 어떤 것에도 적용 가능하다. 특히, 반사형 마스크에 이용되는 기판은 주표면의 평탄도, 표면 거칠기 모두 매우 높은 수준이 요구되고 있다. 예를 들면, 주표면의 중심을 기준으로 하는 132mm×132mm의 모서리 내 영역(주표면(111)에 있어서의, 측면(110)의 위치로부터 10mm만큼 내측으로 이동한 위치 및 그 위치보다 중앙측의 영역)에서의 평탄도가 0.05㎛ 이하일 필요가 있다. 또, 주표면의 표면 거칠기에 대해서는 10㎛×10㎛의 모서리 내 영역에서의 자승 평방근 평균 거칠기(Rq)로 0.15nm 이하일 필요가 있다.
통상, 연마 공정 후의 기판은 상기의 요구되는 높은 평탄도를 만족할 수 없는 경우가 많다. 이 때문에, 종래, 연마 공정 후의 기판의 주표면 형상을 측정하고, 주표면의 볼록부분을 국소 가공함으로써 상기의 평탄도를 만족하는 기판을 제조하고 있다. 그러나 주표면상의 볼록부분의 영역이 많은 만큼, 혹은 볼록부분의 높이가 높은 만큼 국소 가공의 가공 시간이 걸려 버린다. 또, 통상, 국소 가공을 실시하는 시간이 길어지는 만큼 연마 가공으로 양호하게 한 주표면의 표면 거칠기가 악화되는 정도가 커진다. 이 때문에 연마 공정 후의 기판의 평탄도가, 상기의 수치를 만족할 수 있도록 또, 만족할 수 없다고 해도 보다 가까운 수준이 되도록 기판 마크의 형상을 규정하는 것은 중요하다.
통상, 반사형 마스크는 다층 반사막이 형성되는 주표면(111)과는 반대측의 주표면(112)에 도전성 재료로 이루어지는 도전막이 설치된다. 그리고 반사형 마스크를 노광 장치에 세트할 때는 그 도전막의 전면(全面)을 평면의 척 스테이지에 정전 척함으로써 고정한다. 이 때문에 주표면(112)에도 상기의 소정치 이상의 높은 평탄도가 요구되고 있으며, 주표면(112)의 에지 롤 오프부의 중심측으로의 진행을 억제하는 기판 마크의 형상을 규정하는 것은 중요하다.
한편, 광투과형 전사 마스크의 경우에 있어서도 반사형 마스크만큼은 아니지만, 패턴을 형성하는 박막을 설치하는 측의 주표면(111)에는 높은 평탄도가 요구되고 있으며 상기와 같이 기판 마크(4)의 형상을 규정하는 것은 중요하다.
주표면(112)에 대한 기판 마크(4)의 경사각(θ1)은 45°보다 크고 90° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기의 경사각(θ1)을 60° 이상 90° 미만으로 하면 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 기판 마크(4)를 두께 방향으로 확대되는 면으로 할 수 있어 목시성(目視性)을 향상시킬 수 있다.
또, 보다 바람직하게는 상기의 거리(W1)를 1.0mm 미만으로 하면 좋다. 이와 같이 하면, 에지 롤 오프부(106)의 주표면(112)의 중심측으로의 진행, 더 나아가서는 융기부(105)의 주표면(111)의 중심측으로의 진행을 보다 최소한으로 억제할 수 있어, 주표면(111, 112)의 평탄도를 상기 소정치 이하로 하는 것이 가능한 범위를 확대(예를 들면, 주표면의 중심을 기준으로 하는 142mm×142mm의 모서리 내 영역 등)하더라도 국소 가공에 필요로 하는 시간을 저감할 수 있다.
또한 기판 마크(4)의 경계(41)는 기판의 R면(102)을 통과하는 대각선(B)에 대해 대략 직교하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 연마 공정 후에 있어서의 주표면(112)의 에지 롤 오프부(106)의 분포를 대각선(B)에 대한 선 대칭성이 높아지는 경향으로 할 수 있다.
또, 도 1(c)에 2점 쇄선으로 나타내는 기판 마크(4a)는 상기의 거리(W1)를 약 0.9mm로 하고, 또한 경사각(θ1)을 약 60°로 하고 있다. 또한 도 1(c)에 파선으로 나타내는 기판 마크(4b)는 상기의 거리(W1)를 약 0.9mm로 하고, 또한 경사각(θ1)을 약 70°로 하고 있다. 이들 기판 마크(4a)나 기판 마크(4b)가 형성된 마스크 블랭크용 기판(1)은 상술한 바와 같이 보다 평탄도를 향상시킬 수 있다.
또한 기판 마크(4) 등의 각 치수는 상기의 치수에 한정되는 것은 아니고, 거리(W1)가 1.5mm 미만이라는 조건을 만족하는 한 적절한 치수로 설정된다.
기판 마크(4)의 거리(W1)를 이 제 1 실시형태에서 나타낸 바와 같은 조건으로 함으로써, 기판 마크(4)를 형성하는 기판의 한 변의 길이에 관계없이(한 변이 6인치보다 큰, 예를 들면 8인치 혹은 그 이상의 길이를 가지는 직사각형상의 주표면을 가지는 기판이나, 한 변이 6인치보다 작은, 예를 들면 5인치 혹은 그 이하의 길이를 갖는 직사각형상의 주표면을 갖는 기판 등), 기판의 주표면(111)에 있어서의, 주표면(111)측에서 본 측면(110)의 위치로부터 10mm만큼 주표면(111)의 중앙측으로 이동한 위치 및 그 위치보다도 중앙측의 영역(이하, 중앙측 영역이라고 한다.)에서 기판 마크(4)에 기인하여 생기는 융기부(105)나 에지 롤 오프부(106)의 중앙측 영역으로의 진행을 최소한으로 억제할 수 있다. 그 결과, 연마 공정 후에 있어서의 주표면(111) 및 주표면(112)의 중앙측 영역의 평탄도를 대폭으로 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 마스크 블랭크용 기판(1)의 제조방법에 대해 설명한다.
본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법은 마스크 블랭크용 기판(1)에 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크(4)를 형성하는 기판 마크 형성 공정과, 마스크 블랭크용 기판(1)의 양면을 연마 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖는 방법으로 하고 있다.
(기판 마크 형성 공정)
우선, 기판 마크 형성 공정에 있어서 마스크 블랭크용 기판(1)은 상기의 거리(W1)를 1.5mm 미만으로 하는 바와 같이, 기판 마크(4)가 형성된다(도 1 참조).
또, 기판 마크(4)는 통상, 다이아몬드 지석 등을 사용한 연삭 가공에 의해 형성되고, 또한 세정 공정 등으로 오염이 부착하지 않도록 경면 가공의 마무리가 실시된다.
(연마 공정)
다음으로, 연마 공정에 있어서, 기판 마크(4)가 형성된 마스크 블랭크용 기판(1)에 대해 양면 연마 장치(예를 들면 상기 특허문헌 1에 기재한 양면 연마 장치)를 이용하여 연마 가공이 실시된다.
또한 연마 가공은 통상, 산화세륨을 포함하는 연마액을 사용하는 조연마 가공 및 정밀 연마 가공 그리고 콜로이달 실리카를 포함하는 연마액을 사용하는 초정밀 연마 가공을 가지고 있으며 단계적으로 연마 가공이 실시된다.
상기의 양면 연마 장치는 도시하고 있지 않지만, 유성 톱니바퀴 방식이며, 태양 톱니바퀴, 그 바깥쪽으로 동심원상으로 배치되는 내치(內齒) 톱니바퀴, 태양 톱니바퀴와 내치 톱니바퀴에 서로 맞물리고 태양 톱니바퀴나 내치 톱니바퀴의 회전에 따라 공전 및 자전하는 캐리어, 이 캐리어에 홀딩된 마스크 블랭크용 기판(1)을 연마 패드가 첩착된 협지 가능한 상정반과 하정반 및, 상정반과 하정반의 사이에 연마액을 공급하는 연마액 공급부 등을 구비하고 있다.
이 양면 연마 장치는 캐리어에 홀딩된 마스크 블랭크용 기판(1)을 상정반과 하정반으로 협지하고, 상하정반의 연마 패드와 마스크 블랭크용 기판(1)의 사이에 연마액을 공급하면서 태양 톱니바퀴나 내치 톱니바퀴의 회전에 따라 캐리어가 공전 및 자전하며, 마스크 블랭크용 기판(1)의 양 주표면(111, 112)을 동시에 연마 가공한다.
연마 가공(특히, 초정밀 연마 가공)이 실시된 마스크 블랭크용 기판(1)은 기판 마크(4)를 상기 조건에서 형성하고 있음으로써, 상술한 바와 같이 융기부(105)나 에지 롤 오프부(106)가 형성된다는 악영향(도 9 참조)을 효과적으로 배제할 수 있어 고평탄도를 실현할 수 있다.
또, 마스크 블랭크용 기판(1)의 제조방법에 따라서는 상술한 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 본 실시형태의 연마 공정(이 공정은 특허문헌 2에 있어서는 준비공정에 상당한다.) 후에, 요철형상 측정공정이나 평탄도 제어공정을 실시하는 경우가 있다. 이와 같은 경우라도 고평탄도를 실현할 수 있는 본 실시형태의 연마 공정은 유효하며, 평탄도 제어공정에 있어서의 작업 부하(국소적으로 연마 가공을 실시하는 부하)를 저감할 수 있어 생산성 등을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 유성 톱니바퀴 방식의 양면 연마 장치를 사용하여 연마 가공을 실시하고 있지만, 연마 장치는 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 다른 방식의 양면 연마 장치나 편면씩 연마를 실시하는 편면 연마 장치를 사용해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1) 및 그 제조방법에 따르면, 연마 가공에 있어서 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크(4)에 의한 평탄도에의 악영향을 배제하여 마스크 블랭크용 기판(1)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
[마스크 블랭크용 기판 및 그 제조방법의 제 2 실시형태]
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판의 기판 마크를 설명하기 위한 개략도이며, (a)는 평면도를 나타내고 있고, (b)는 C부 확대도를 나타내고 있으며, (c)는 D-D단면도를 나타내고 있다.
도 2에 있어서, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1c)은 상술한 마스크 블랭크용 기판(1)과 비교하면, 기판 마크(4) 대신에 기판 마크(4c)를 형성한 점 등이 상위하다. 또한 본 실시형태의 다른 구성은 마스크 블랭크용 기판(1)과 거의 같게 하고 있다.
따라서, 도 2에 있어서, 도 1과 마찬가지의 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
(기판 마크)
기판 마크(4c)는 도 2의 경우도 기판 마크(4)와 거의 마찬가지로 오른쪽 위의 모서리에 형성되어 있지만, 주표면(112) 및 측면(110)(R면(102)을 포함한다) 사이의 모따기면(103)과, R면(102)에 걸쳐 형성된 경사 단면(하나의 경사 단면) 형상으로 하고 있다.
이 기판 마크(4c)는 모따기면(103)과 교차하는 곡선형상의 경계(41c)(즉, 기판 마크(4c)와 모따기면(103)의 경계(41c)) 및 R면(102)과 교차하는 선형상의 경계(즉, 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계)를 갖고 있고, 경계(41c)가 주표면(112)과 모따기면(103)의 경계보다 외주측에 위치하도록 형성되어 있다.
여기에서는 일례로서 기판 마크(4c)와 모따기면(103)의 경계(41c)부터 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W2)(이 거리(W2)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면상의 거리로서, 경계(41c)의 임의의 점으로부터, 경계(41c)의 선(접선)에 대해 직교하는 방향에 있어서의, 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 거리의 최대치이다.)를 약 0.3mm로 하고 있다. 또, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H2)를 약 1.1mm로 하고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4c)의 경사각(θ2)은 약 75°이다. 따라서, 기판 마크(4c)는 경사각(θ2)이 45°보다 크고 90°미만이라는 조건을 만족한다. 즉, 이 실시형태에 관한 기판 마크(4c)의 최대(H2)는 두께(6.35mm)의 17％ 이상이다.
상기의 기판 마크(4c)는 주표면(112)과 모따기면(103)의 경계상, 또는 주표면(112)과 모따기면(103)의 경계보다 외주측에 위치하도록 형성되어 있으므로, 기판 마크(4c)가 형성되어 있음에 따른 연마 공정시에 있어서의 주표면(112)의 중심측으로의 에지 롤 오프부(106)의 진행에 대하여 기판 마크(4c)가 형성되어 있지 않은 다른 모서리부와의 사이에서의 차이를 실질적으로 없앨 수 있다. 또, 주표면(112)의 에지 롤 오프부(106)에 관한 각 모서리부 간에서의 차이를 없앨 수 있음으로써, 반대측의 주표면(111)에서 생기는 융기부(105)에 관한 각 모서리부 간에서의 차이도 실질적으로 없앨 수 있다. 또한 상기의 효과에 의해, 연마 공정 후의 주표면(111, 112) 모두 평탄도를 소정치 이상으로 하는 것이 가능해진다. 주표면(111)의 융기부(105)에 관한 각 모서리부 간에서의 차이나, 주표면(112)의 에지 롤 오프부(106)에 관한 각 모서리부 간에서의 차이가 모두 실질적으로 없어지기 때문에 주표면(111, 112)이 모두 선 대칭성, 점 대칭성이 높은 표면 형상으로 하는 것이 가능해진다.
기판 마크(4c)는 상기와 같은 효과를 갖기 위해 이 제 2 실시형태에서 나타내는 조건으로 함으로써, 기판 마크(4c)를 형성하는 기판의 한 변의 길이에 관계없이(한 변이 6인치보다 큰, 예를 들면 8인치 혹은 그 이상의 길이를 가지는 직사각형상의 주표면을 갖는 기판이나, 한 변이 6인치보다 작은, 예를 들면 5인치 혹은 그 이하의 길이를 가지는 직사각형상의 주표면을 갖는 기판 등), 기판의 주표면(111)에 있어서의, 주표면(111)측에서 본 측면(110)의 위치로부터 10mm만큼 주표면(111)의 중앙측으로 이동한 위치 및 그 위치보다도 중앙측의 영역(이하, 중앙측 영역이라고 한다.)에서 평탄도를 소정치 이상으로 할 수 있다. 또, 반대측의 주표면(112)에 있어서도 소정치 이상의 평탄도로 할 수 있다. 또한 주표면(111, 112)이 모두 선 대칭성, 점 대칭성이 높은 표면 형상으로 하는 것이 가능해진다.
또, 특히 반사형 마스크에 이용되는 마스크 블랭크스용 기판에 요구되는 상기 평탄도의 소정치를 만족하기 때문에, 주표면(111, 112)의 볼록부분에 대해서 상기의 국소 가공을 실시하는 경우에 있어서도 가공 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. 또한 국소 가공을 실시함에 따른 주표면(111, 112)의 표면 거칠기가 악화되는 것을 억제할 수도 있다.
또, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4)의 경사각(θ2)을 45°보다 크고 90°미만으로 함으로써, 기판 마크(4)를 두께 방향으로 확대하는 면으로 할 수 있어 목시성을 향상시킬 수 있다. 보다 바람직하게는 상기의 경사각(θ2)을 60°이상 90°미만으로 하면 좋다.
또, 마스크 블랭크용 기판(1c)의 제조방법은 상술한 실시형태의 제조방법과 비교하면, 기판 마크(4) 대신에 경사각이 다른 기판 마크(4c)를 형성한 점 등이 상위하다. 이 차이점을 제외하면 본 실시형태의 제조방법은 상술한 실시형태의 제조방법과 거의 마찬가지이며, 마스크 블랭크용 기판(1c)의 평탄도를 한층 더 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1c) 및 그 제조방법에 따르면, 상술한 실시형태와 거의 마찬가지의 효과를 이루는 동시에, 기판 마크(4c)에 기인하는 평탄도에의 악영향을 거의 확실하게 배제할 수 있어 마스크 블랭크용 기판(1c)의 한층 더 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
[마스크 블랭크 및 그 제조방법의 실시형태]
본 실시형태의 마스크 블랭크는 상술한 제 1 및 제 2 각 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)의 주표면(111) 상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 구비한 구성으로 하고 있다. 이 마스크 블랭크는 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)을 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
광투과형의 마스크 블랭크에 형성되는 박막은 피전사체에 전사할 때에 사용되는 노광광(노광 광원으로부터 발해지는 광)에 대해 광학적 변화를 가져오는 박막이며, 예를 들면 차광막, 하프톤 위상 시프트막, 광반투과막 등을 들 수 있다. 차광막은 노광광에 대한 소정치 이상의 광학 농도(예를 들면, 광학 농도 3.0 이상, 2.5 이상 등)를 갖고 노광광을 차광하는 기능을 갖는다. 전사 패턴을 형성하는 박막에 차광막을 이용한 마스크 블랭크는 바이너리형 전사 마스크나 음각(굴입,掘入) 레벤슨형 마스크를 제작하는 경우에 주로 이용된다. 차광막은 단층 구조에 한정하지 않고, 차광기능의 주체로 하는 차광층과 노광광에 대한 반사율을 저감하는 기능을 주체로 하는 반사 방지층을 적층한 구조도 포함된다. 차광막에 적용 가능한 재료로는 Cr을 함유하는 재료, 전이 금속과 규소를 함유하는 재료, Ta를 함유하는 재료 등이 있다.
상기의 Cr을 함유하는 재료로는 구체적으로 Cr금속 혹은 Cr에 N, C, O, F, H로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 Cr화합물을 들 수 있다. 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로는 전이 금속과 규소로 이루어지는 전이 금속 실리사이드 혹은 전이 금속 실리사이드 외에 C, N, O, B로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 전이 금속 실리사이드 화합물을 들 수 있다. 또, 상기의 전이 금속으로는 Mo, Ta, Hf, Zr, Cr, Ti, V, Ni, Fe, Nb, W, Ru, Rh, Pd, Ag로부터 선택되는 금속 또는 합금인 것이 바람직하다. Ta를 함유하는 재료로는 Ta금속 혹은 Ta에 B, C, N, O로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 Ta화합물을 들 수 있다.
하프톤 위상 시프트막은 노광광을 소정의 투과율로 투과시키고 또한 이 막이 형성되어 있지 않은 광투과부를 투과하는 노광광에 대해서 소정의 위상차를 일으키는 막이며, 이 막을 투과하는 노광광과 광투과부를 투과하는 노광광의 사이에서 위상 시프트 효과를 일으키는 기능을 갖는다. 전사 패턴을 형성하는 박막에 하프톤 위상 시프트막을 이용한 마스크 블랭크는 하프톤 위상 시프트 마스크를 제작하는 경우에 주로 이용된다. 하프톤 위상 시프트막에 적용 가능한 재료로는 전이 금속과 규소를 함유하는 재료 등이 있다. 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로는 전이 금속과 규소로 이루어지는 전이 금속 실리사이드 외에 C, N, O, B로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 전이 금속 실리사이드 화합물을 들 수 있다. 또한 전이 금속에 대해서는 차광막의 경우와 마찬가지이다.
광반투과막은 노광광을 소정의 투과율로 투과시키지만, 이 막을 투과하는 노광광과 광투과부를 투과하는 노광광의 사이에서 위상 시프트 효과가 실질적으로 생기지 않는 위상차를 생기게 하거나, 혹은 위상차가 생기지 않는 막이다. 전사 패턴을 형성하는 박막에 광반투과막을 이용한 마스크 블랭크는 인핸서형 위상 시프트 마스크를 제작하는 경우에 주로 이용된다. 광반투과막에 적용 가능한 재료로는 하프톤 위상 시프트막과 마찬가지로, 전이 금속과 규소를 함유하는 재료가 바람직하다.
또한 광투과형의 마스크 블랭크는 노광 광원으로서 g선(파장: 436nm), i선(파장: 365nm), KrF(파장: 246nm), ArF(파장: 193nm), F2(파장: 157nm)가 사용된다.
또, 상기의 차광막, 하프톤 위상 시프트막, 광반투과막은 예를 들면 DC스퍼터, RF스퍼터, 이온 빔 스퍼터 등의 스퍼터링법으로 형성할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 마스크 블랭크의 제조방법은 상술한 제 1 및 제 2 실시형태의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판(1, 1c) 상에, 상기에 열거한 전사 패턴이 되는 박막을 형성하는 방법으로 하고 있다. 이 마스크 블랭크의 제조방법에 따르면, 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)을 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 블랭크 및 그 제조방법에 따르면 뛰어난 고평탄도를 갖는 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
[반사형 마스크 블랭크 및 그 제조방법의 실시형태]
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크는 상술한 제 1 및 제 2 각 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)의 주표면(111) 상에, 노광광을 고반사율로 반사하는 다층 반사막과, 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 기능을 갖고, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 적어도 구비한 구성이다. 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크는 다층 반사막과 흡수체막의 사이에 보호막이나 버퍼막을 구비하는 구성도 포함한다. 또, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크는 다층 반사막 등이 형성되어 있는 주표면(111)과는 반대측의 주표면(112)에 도전성을 갖는 도전막을 구비하는 구성도 포함한다.
다층 반사막은 노광광에 대해 저굴절률의 재료로 이루어지는 저굴절률층과 고굴절률의 재료로 이루어지는 고굴절률층의 적층을 1주기로 하고, 이것을 복수 주기(적어도 20주기 이상, 바람직하게는 40주기 이상) 적층한 막구조를 갖는다. 노광광에 파장 13.5nm 전후의 EUV(Extreme Ultra Violet) 광을 적용하는 경우에 있어서는 저굴절률층에는 Si층이 바람직하고, 고굴절률층에는 Mo가 바람직하다.
흡수체막은 전사 패턴을 형성하기 위한 박막이며, 노광광에 대해 높은 흡수 성능이 요구된다. 노광광이 EUV광인 경우, 흡수체막을 형성하는 재료로는 Ta를 함유하는 재료가 알맞다. 구체적으로는 Ta금속 외, Ta와 B, Hf, Zr, Nb, Pt, W, Au, Re, Os, Si로부터 선택되는 1 이상의 원소로 이루어지는 Ta화합물, Ta금속이나 Ta화합물에 N, O, C로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료 등을 들 수 있다.
보호막은 흡수체막에 전사 패턴을 형성할 경우의 드라이 에칭시에 다층 반사막을 보호하는 역할이나, 반사형 마스크의 제작 프로세스 시나 작성 후의 반사형 마스크에 대해서 실시되는 세정 프로세스로부터 다층 반사막을 보호하는 역할을 주로 갖는다. 보호막에 적용 가능한 재료로는 Ru를 함유하는 재료, Si를 함유하는 재료 등을 들 수 있다. Ru를 함유하는 재료 중에서도 Ru금속, Ru에 Nb, Zr, Mo, Ti, La로부터 선택되는 1 이상의 금속과의 합금 등이 바람직하다.
버퍼막은 흡수체막을 드라이 에칭할 때에 이용되는 에칭 가스에 대해서 내성을 갖는 재료로 이루어지지만, 흡수체막에 전사 패턴이 형성된 후, 그 흡수체 패턴을 마스크로 하는 드라이 에칭으로 패터닝 되는 것이다. 버퍼막을 형성하는 재료에는 흡수체막을 드라이 에칭할 때에 이용되는 에칭 가스에 대해서 내성을 갖는 것 외에, 버퍼막 자체를 드라이 에칭할 경우의 에칭 가스가 다층 반사막에 데미지를 주지 않는 것이 요구된다. 흡수막이 Ta계 재료인 경우에 있어서는 버퍼막에는 Cr을 함유하는 재료가 바람직하다. 구체적으로는 Cr금속 혹은 Cr에 N, C, O, F, H로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 Cr화합물을 들 수 있다.
도전막은 다층 반사막을 성막하는 경우에 회전 스테이지에 기판을 정전 척할 때, 제작된 반사형 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 정전 척할 때에 필요한 막이며, 그 역할 상 도전성이 요구된다. 이 도전막에 알맞은 재료로는 Cr을 함유하는 재료, Ta를 함유하는 재료를 들 수 있다. 구체적으로는 Cr을 함유하는 재료로는 Cr금속 혹은 Cr에 N, C, O, F, H로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 Cr화합물이 있다. 또, Ta를 함유하는 재료로는 Ta금속 혹은 Ta에 B, C, N, O로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 Ta화합물이 있다.
또한 상기의 다층 반사막, 흡수체막, 보호막, 버퍼막, 도전막은 예를 들면 DC스퍼터, RF스퍼터, 이온 빔 스퍼터 등의 스퍼터링법으로 형성할 수 있다.
또한 이 반사형 마스크 블랭크의 경우에 있어서는 반사형의 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크를 제작하기 위한 것이기 때문에, 이 마스크 블랭크용 기판에는 노광광에 대한 높은 투과율은 요구되지 않는다. 그 대신, 노광시에 다층 반사막으로부터 발생하는 열의 영향이 크기 때문에, 기판은 열팽창 계수가 낮은 재료로 형성되는 것이 요구된다. 열팽창 계수가 낮은 재료로 이루어지는 기판으로는 SiO2-TiO2계 유리, 석영 유리 등의 아몰퍼스 유리나,β-석영 고용체를 석출한 결정화 유리 등을 들 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 제조방법은 상술한 제 1 및 제 2 실시형태의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판(1, 1c) 상에, 노광광을 고반사율로 반사하는 다층 반사막과, 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 기능을 갖고, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 적어도 형성하는 방법으로 하고 있다. 이 반사형 마스크 블랭크의 제조방법에 따르면, 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)을 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조방법에 따르면 뛰어난 고평탄도를 갖는 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
[전사 마스크 및 그 제조방법의 실시형태]
본 실시형태의 전사 마스크는 상술한 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴이 형성된 구성으로 하고 있다. 이 전사 마스크는 상술한 마스크 블랭크를 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 전사 마스크의 제조방법은 상술한 실시형태의 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 방법으로 하고 있다.
즉, 전사 마스크의 제조방법은 통상, 상기의 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 박막 상에 스핀 코트법 등에 의해 레지스트막을 성막하고, 레지스트막에 대해 전사 패턴을 노광 묘화하며, 현상 처리 등을 거쳐 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정과, 레지스트 패턴을 마스크하여 박막을 에칭 제거해 박막에 전사 패턴을 형성하는 박막 패턴 형성 공정을 갖는다.
이 전사 마스크의 제조방법에 따르면, 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)을 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
또한 본 실시형태의 전사 마스크는 상기의 바이너리형 전사 마스크, 음각 레벤슨 위상 시프트 마스크, 하프톤 위상 시프트 마스크, 인핸서형 위상 시프트 마스크 등에 적용된다.
[반사형 마스크 및 그 제조방법의 실시형태]
본 실시형태의 반사형 마스크는 상술한 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴이 형성된 구성으로 하고 있다. 이 반사형 마스크는 상술한 반사형 마스크 블랭크를 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 반사형 마스크의 제조방법은 상술한 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴을 형성하는 방법으로 하고 있다.
즉, 반사형 마스크의 제조방법은 통상, 상기의 반사형 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 흡수체막 상에 스핀 코트법 등에 의해 레지스트막을 성막하고, 레지스트막에 대해 전사 패턴을 노광 묘화하며, 현상 처리 등을 거쳐 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정과, 레지스트 패턴을 마스크하여 흡수체막을 에칭 제거해 흡수체막에 전사 패턴을 형성하는 흡수체 패턴 형성 공정을 갖는다.
이 반사형 마스크의 제조방법에 따르면 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)을 이용함으로써 뛰어난 고평탄도를 실현할 수 있다.
실시예
<실시예 1>
맨 처음, 저열팽창 계수를 갖는 TiO2-SiO2로 이루어지고, 평면 형상이 거의 정방형이며, 한 변의 길이가 약 152mm(6인치), 두께가 6.35mm(0.25인치)인 기판(1c)을 준비했다.
기판 마크 형성 공정에 있어서, 기판(1c)에 R면(102), 모따기면(103) 및 기판 마크(4c)를 형성했다(도 2 참조). R면(102)은 기판(1c)의 4모퉁이에 형성된 만곡면이며, 곡률 반경을 2.5mm로 했다. 또, 모따기면(103)은 주표면(111) 및 주표면(112)의 둘레 가장자리에 형성되고, 모따기 폭 0.5mm로 했다. 또한 기판(1c)은 주표면(111)을 다층 반사막이나 흡수체막이 형성되는 측으로 하고, 주표면(112)을 도전 성막이 형성되는 측으로 했다.
기판 마크(4c)는 도 2에서 말하는 오른쪽 위의 모서리 및 왼쪽 아래의 모서리에 형성되고, R면(102)과, 주표면(112) 및 측면(110)(R면(102)을 포함한다) 사이의 모따기면(103)을 잘라낸 경사 단면(하나의 경사 단면)으로 했다. 또한 기판 마크(4c)는 모따기면(103)과 교차하는 곡선형상의 경계(41c)를 갖고 있으며, 주표면(112)과 모따기면(103)의 경계보다 외주측에 위치하도록 형성했다.
또, 기판 마크(4c)와 모따기면(103)의 경계(41c)부터 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W2)(이 거리(W2)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면상의 거리로서, 경계(41c)의 임의의 점으로부터, 경계(41c)의 선(접선)에 대해 직교하는 방향에 있어서의, 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 거리의 최대치이다.)를 약 0.4mm로 했다. 또, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(4c)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H2)를 약 1.5mm로 하고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4c)의 경사각(θ2)을 약 75°로 했다. 즉, 도시된 기판 마크(4c)의 높이의 최대치(H2)는 두께(6.35mm)의 23％ 이상이다.
또, 기판 마크(4c)는 다이아몬드 지석 등을 사용한 연삭 가공에 의해 형성되고, 경면 가공의 마무리를 실시했다.
계속해서, 기판(1c)에 양면 랩핑 장치에 의해 연삭 가공을 실시했다.
다음으로, 연마 공정에 있어서 기판 마크(4c)가 형성된 기판(1c)에 대해 상술한 양면 연마 장치를 이용하여 연마 가공(조연마 가공, 정밀 연마 가공 및 초정밀 연마 가공)을 실시했다.
(1) 조연마 공정
연삭 가공을 실시한 기판(1c)을 양면 연마 장치에 10매 세트하고, 이하의 연마 조건으로 조연마 공정을 실시했다. 이 연마를 10회 실시하여 합계 100매인 기판(1c)의 조연마 공정을 실시했다.
또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 산화 세륨(평균 입경 2∼3㎛)＋물
연마패드: 경질 폴리셔(우레탄 패드)
조연마 공정 후, 기판(1c)에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해 기판(1c)을 세정조에 침지(초음파 인가)하여 세정을 실시했다.
(2) 정밀 연마 공정
조연마 가공을 실시한 기판(1c)을 양면 연마 장치에 10매 세트하고, 이하의 연마 조건으로 정밀 연마 공정을 실시했다. 이 연마를 10회 실시하여 합계 100매인 기판(1c)의 정밀 연마 공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 산화 세륨(평균 입경 1㎛)＋물
연마패드: 연질 폴리셔(스웨드 타입)
정밀 연마 공정 후, 기판(1c)에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해 기판(1c)을 세정조에 침지(초음파 인가)하여 세정을 실시했다.
(3) 초정밀 연마 공정
정밀 연마 가공을 실시한 기판(1c)을 양면 연마 장치에 10매 세트하고, 이하의 연마 조건으로 초정밀 연마 공정을 실시했다. 이 연마를 10회 실시하여 합계 100매인 기판(1c)의 초정밀 연마 공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 필요한 평탄도(원하는 평탄도: 0.1㎛ 이하)가 되도록 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 콜로이달 실리카(평균 입경 30∼200nm)＋물
연마패드: 초연질 폴리셔(스웨드 타입)
초정밀 연마 공정 후, 기판(1c)에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해 기판(1c)을 불산 및 규불산을 포함하는 세정액이 들어간 세정조에 침지(초음파 인가)하고, 세정을 실시했다.
(측정 결과)
세정된 기판(1c)의 주표면(111)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT 200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 3에 나타낸다. 도 3의 표면 형상 분포는 기판의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 142mm×142mm의 모서리 내 영역인 것이다(이하, 각 비교예에 있어서도 마찬가지.). 기판(1c)의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.065㎛로, 양호한 결과였다.
또, 도 3의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(1c)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 볼록형상으로 되어 있지만(융기부(5)가 발생하고 있다), 4모퉁이의 사이에서 볼록형상의 높이의 불균형은 매우 작았다(도 4 참조). 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판(1c)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 에지 롤 오프부(6)는 발생하고 있었지만, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부(6)의 높이 레벨의 불균형은 매우 작았다. 또, 주표면(112)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도도 주표면(111)과 마찬가지로 양호했다.
기판(1c)의 표면 형상 분포의 측정 결과는 양호하기는 하지만, 주표면(111, 112) 모두, 주표면(111)(주표면(112))의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도가, EUV광을 노광광으로 하는 반사형 마스크 블랭크를 제조하기 위한 마스크 블랭크용 기판에 요구되는 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도 0.05㎛ 이하를 만족하고 있지 않았다. 그래서 원하는 평탄도를 만족하기 위해 국소 가공 공정을 실시했다. 구체적으로는 우선, 먼저 측정한 주표면(111, 112)의 각 표면 형상 분포의 데이터를 기초로, 원하는 평탄도를 만족하기 위해 국소 가공해야 할 볼록부의 위치 및 필요 가공량을 산출했다. 다음으로, 자성 유체를 이용하여 국소 가공을 실시하는 MRF 가공 장치에, 기판(1c)을 세트 및 볼록부위의 위치 및 필요 가공량의 정보를 입력하고, 주표면(111, 112)에 대해 국소 가공을 실시했다. 가공에 필요한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해, 대폭으로 단축할 수 있었다.
다음으로, 국소 가공 후의 기판(1c)의 주표면(111, 112)에 대해 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 연마를 이용하여 양면 연마 장치로 표면 거칠기를 회복(Rq로 0.15nm 이하)하기 위한 매우 단시간의 연마를 실시했다. 표면 거칠기를 회복시키는데 필요로 한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해, 역시 단축할 수 있었다. 마지막으로, 소정의 세정 처리 등을 실시하여 반사형 마스크 블랭크의 제조에 사용 가능한 마스크 블랭크용 기판(1c)을 얻었다.
다음으로, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(1c)의 주표면(112)에 도전막으로서 CrN막을 스퍼터링법에 의해 막 두께 30nm로 성막했다. 이때 주표면(112)의 외주 영역(적어도 모따기면(103))에는 도전막을 형성하지 않도록 했다. 다음으로, 이온 빔 스퍼터 장치의 회전 스테이지에 도전막이 형성된 마스크 블랭크용 기판(1c)을 정전 척시키고, 이온 빔 스퍼터법에 의해 Si/Mo다층 반사막을 성막했다. 구체적으로는 주표면(111)측으로부터 Si막 4.2nm, Mo막 2.8nm를 1주기로서 40주기 성막하고, 마지막으로 Si막을 4nm 성막했다. 다음으로, 다층 반사막의 Si막 상에 RuNb로 이루어지는 보호막을 2.5nm의 막 두께로 성막했다. 또한 보호막 상에 TaN으로 이루어지는 하층과 TaO로 이루어지는 상층의 적층 구조의 흡수체막을 성막하고, 반사형 마스크 블랭크를 얻었다.
다음으로, 얻어진 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 상에, 전자선 노광용의 레지스트막을 스핀 코트법으로 성막했다. 레지스트막에 대해서 전자선 묘화 및 현상 처리를 실시하여 전사 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 형성했다. 레지스트 패턴을 마스크로서 CF4 가스에 의한 드라이 에칭을 실시하여 흡수체막의 상층에 전사 패턴을 형성했다. 또한 레지스트 패턴 및 상층의 전사 패턴을 마스크로서, Cl2 가스에 의한 드라이 에칭을 실시하여, 흡수체막의 하층에 전사 패턴을 형성했다. 또한 레지스트 패턴을 박리, 소정의 세정 처리를 실시하여 반사형 마스크를 얻었다.
얻어진 반사형 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 정전 척으로 고정하고, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트막에 대해서 EUV광을 노광광으로 하는 노광 전사를 실시했다. 노광 전사 후의 레지스트막에 대해 소정의 현상 처리 등을 실시하고, 이 레지스트막을 마스크로 하여, 반도체 웨이퍼 상의 박막에 대해서 드라이 에칭을 실시하여 회로 패턴을 형성했다. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로 패턴을 TEM 관찰한 바, 높은 정밀도로 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결과는 사용한 반사형 마스크의 기판(1c)이 높은 평탄도를 갖고 있는 것에 따른 점이 크다.
<비교예 1>
비교예 1은 실시예 1과 비교하면, 기판 마크(4)를 형성하는 대신에, 상술한 기판 마크(104)를 형성한 점이 상위하다. 또한 비교예의 연마 공정 등의 가공 조건 등은 실시예 1과 거의 마찬가지로 하고 있다.
따라서, 실시예 1과 마찬가지인 내용에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
기판 마크(104)는 도 8에서 말하는 오른쪽 위의 모서리 및 왼쪽 아래의 모서리에 형성되고, 주표면(112)과, R면(102)과, R면(102)에 이어지는 2개의 측면(110)과, 주표면(112) 및 측면(110)(R면(102)을 포함한다) 사이의 모따기면(103)을 잘라낸 경사 단면(하나의 경사 단면)으로 했다. 또한 기판 마크(104)는 주표면(112)과 교차하는 선분형상의 경계(141)를 갖고 있고, 이 경계(141)가 위쪽에서 보면 R면(102)을 통과하는 대각선과 직교하도록 기판 마크(104)를 형성했다.
또, 기판 마크(104)와 주표면(112)의 경계(141)부터 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W0)(이 거리(W0)는 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면상의 거리로서, 경계(141)의 임의의 점으로부터, 경계(141)의 선에 대해서 직교하는 방향에 있어서의 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지 거리의 최대치이다.)를 약 3.0mm로 했다. 또, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에서의 높이의 최대치(H0)를 약 1.2mm로 하고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(104)의 경사각(θ0)을 약 22°로 했다. 즉, 높이의 최대치(H0)는 기판의 두께에 대해서 19％ 미만이다.
또, 기판 마크(104)는 다이아몬드 지석 등을 사용한 연삭 가공에 의해 형성되고 경면 가공의 마무리를 실시했다.
계속해서 기판(101)에, 양면 랩핑 장치에 의해서 연삭 가공을 실시했다.
다음으로, 연마 공정에 있어서, 기판 마크(104)가 형성된 기판(101)에 대해 실시예 1과 마찬가지로 양면 연마 장치를 이용하여 연마 가공(조연마 가공, 정밀 연마 가공 및 초정밀 연마 가공)을 실시했다.
계속해서 초정밀 연마 공정 후, 기판(101)에 부착한 연마 지립을 제거하기 위해, 유리기판을 불산 및 규불산을 포함하는 세정액이 들어간 세정조에 침지(초음파 인가)하여 세정을 실시했다.
(측정 결과)
세정된 기판(101)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 5에 나타낸다. 기판(101) 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.168㎛로, 그다지 좋지 않은 결과였다.
또, 도 5의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(101)의 기판 마크(104)가 형성되어 있는 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상이, 기판 마크가 형성되어 있지 않은 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상에 비해 크고 높은 볼록형상으로 되어 있다(융기부(105)가 발생하고 있다). 4모퉁이 사이에서 볼록형상의 높이 불균형은 매우 크다. 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판 마크(104)가 형성되어 있는 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상이 다른 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상에 비해 크게 에지 롤 오프되어 있고, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부(106)의 높이 레벨의 불균형도 매우 컸다. 또, 주표면(112)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도도 주표면(111)과 마찬가지로 좋지 않았다.
＜비교예 2＞
비교예 2는 비교예 1과 비교하면, 기판 마크(104)를 도 8에서 말하는 4모서리 모두에 형성한 점과, 기판 마크(104)와 주표면(112)의 경계(141)부터 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W0)를 약 2.4mm로 하고, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(104)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H0)를 약 1.1mm로 하고, 주표면(112)에 대한 기판 마크(104)의 경사각(θ0)을 약 25°로 한 점만 다르다. 즉, 비교예 2에 있어서의 기판 마크(104)의 높이의 최대치(H0)는 기판 두께의 17％ 이상이다.
(측정 결과)
비교예 1과 마찬가지의 연마 공정이 실시된 후, 세정된 기판(101)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 6에 나타낸다. 기판(101)의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.116㎛였다.
또, 도 6의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(101)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 볼록형상으로 되어 있지만(융기부(105)가 발생하고 있다), 4모퉁이의 사이에서 볼록형상의 높이의 불균형은 매우 작았다. 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판(1c)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 에지 롤 오프부(106)는 발생하고 있었지만, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부(106)의 높이 레벨의 불균형은 매우 작았다. 그러나, 주표면(111, 112) 모두 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 비교예 1보다는 양호하지만, 실시예 1과 비교하면 좋지 않은 결과였다.
<비교예 3>
비교예 3은 비교예 2와 비교하면, 기판 마크(104)를 도 8에서 말하는 오른쪽 위의 모서리 및 왼쪽 아래의 모서리에만 형성한 점이 다르다.
(측정 결과)
비교예 2와 마찬가지의 연마 공정이 실시된 후, 세정된 기판(101)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 7에 나타낸다. 기판(101)의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.111㎛였다.
또, 도 7의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(101)의 기판 마크(104)가 형성되어 있는 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상이 기판 마크가 형성되어 있지 않은 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상에 비해 크고 높은 볼록형상으로 되어 있다(융기부(105)가 발생하고 있다). 4모퉁이의 사이에서 볼록형상의 높이의 불균형은 크다. 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판 마크(104)가 형성되어 있는 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상이 다른 2모퉁이의 R면(102) 근방의 형상에 비해 크게 에지 롤 오프되어 있고, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부(106)의 높이 레벨의 불균형도 컸다. 또한 주표면(111, 112) 모두 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 비교예 1보다는 양호하지만, 실시예 1과 비교하면 좋지 않은 결과였다.
<실시예 2>
실시예 2는 실시예 1과 비교하면, 기판 마크(4)와 주표면(112)의 경계(41)부터 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W1)를 약 0.9mm로 하고, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H1)를 약 2.0mm로 하며, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4)의 경사각(θ1)을 약 66°로 한 점만 다르다. 즉, 기판 마크(4)의 높이의 최대치(H1)는 31％이상이다.
(측정 결과)
실시예 1과 마찬가지의 연마 공정이 실시된 후, 세정된 기판(1)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 10에 나타낸다. 기판(1)의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.075㎛였다.
또, 도 10의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(1)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 볼록형상으로 되어 있지만, 4모퉁이의 사이에서 볼록형상의 높이의 불균형은 매우 작았다. 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판(1)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 에지 롤 오프부는 발생하고 있었지만, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부의 높이 레벨의 불균형은 매우 작았다. 또, 주표면(112)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도도 주표면(111)과 마찬가지로 양호했다.
기판(1)의 표면 형상 분포의 측정 결과는 양호하기는 하지만, 주표면(111, 112) 모두, 주표면(111)(주표면(112))의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도가, EUV광을 노광광으로 하는 반사형 마스크 블랭크를 제조하기 위한 마스크 블랭크용 기판에 요구되는 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도 0.05㎛ 이하를 만족하고 있지 않다. 그래서 원하는 평탄도를 만족하기 위해 실시예 1과 마찬가지의 순서로 국소 가공 공정을 실시했다. 국소 가공에 필요로 한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해 대폭으로 단축할 수 있었다.
다음으로, 국소 가공 후의 기판(1)의 주표면(111, 112)에 대해 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 연마를 이용하여 양면 연마 장치로 표면 거칠기를 회복(Rq로 0.15nm 이하)하기 위한 매우 단시간의 연마를 실시했다. 표면 거칠기를 회복시키는데 필요한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해 역시 단축할 수 있었다. 마지막으로, 소정의 세정 처리 등을 실시하여 반사형 마스크 블랭크의 제조에 사용 가능한 마스크 블랭크용 기판(1)을 얻었다.
다음으로, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(1)을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지의 순서에 의해 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크를 얻었다. 또한 얻어진 반사형 마스크 블랭크를 이용하고, 실시예 1과 마찬가지의 순서에 의해 실시예 2의 반사형 마스크를 얻었다. 얻어진 실시예 2의 반사형 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 정전 척으로 고정하고, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트막에 대해서 EUV광을 노광광으로 하는 노광 전사를 실시했다. 노광 전사 후의 레지스트막에 대해 소정의 현상 처리 등을 실시하고, 이 레지스트막을 마스크로 하여, 반도체 웨이퍼 상의 박막에 대해서 드라이 에칭을 실시하여 회로 패턴을 형성했다. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로 패턴을 TEM 관찰한 바, 높은 정밀도로 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결과는 사용한 반사형 마스크의 기판(1)이 높은 평탄도를 갖고 있는 것에 따른 점이 크다.
<실시예 3>
실시예 3은 실시예 1과 비교하면, 기판 마크(4)와 주표면(112)의 경계(41)부터 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 거리(W1)를 약 1.4mm로 하고, 주표면(112)의 중앙부 부근을 포함하는 가상 평면을 기준으로 하는, 기판 마크(4)와 R면(102)의 경계까지의 측면 방향에 있어서의 높이의 최대치(H1)를 약 1.5mm로 하며, 주표면(112)에 대한 기판 마크(4)의 경사각(θ1)을 약 47°로 한 점만 다르다. 실시예 3에 관련되는 기판 마크(4)의 높이의 최대치(H1)는 23％ 이상이다.
(측정 결과)
실시예 1과 마찬가지의 연마 공정이 실시된 후, 세정된 기판(1)의 표면 형상(평탄도)을 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(Corning TROPEL사제 UltraFLAT200M)로 측정했다. 측정한 주표면(111)의 표면 형상 분포를 도 11에 나타낸다. 기판(1)의 주표면(111)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도는 약 0.080㎛였다.
또, 도 11의 주표면(111)의 표면 형상 분포에서는 기판(1)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 볼록형상으로 되어 있지만, 4모퉁이의 사이에서 볼록형상의 높이의 불균형은 매우 작았다. 또한 주표면(112)측의 표면 형상 분포도 마찬가지로 측정했는데, 기판(1)의 4모퉁이의 R면(102) 근방의 형상은 모두 다소 에지 롤 오프부는 발생하고 있었지만, 4모퉁이의 사이에서 에지 롤 오프부의 높이 레벨의 불균형은 매우 작았다. 또, 주표면(112)의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도도 주표면(111)과 마찬가지로 양호했다.
기판(1)의 표면 형상 분포의 측정 결과는 양호하기는 하지만, 주표면(111, 112) 모두, 주표면(111)(주표면(112))의 중심을 기준으로 한 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도가, EUV광을 노광광으로 하는 반사형 마스크 블랭크를 제조하기 위한 마스크 블랭크용 기판에 요구되는 132mm×132mm의 모서리 내 영역에 있어서의 평탄도 0.05㎛ 이하를 만족하고 있지 않다. 그래서, 원하는 평탄도를 만족하기 위해 실시예 1과 마찬가지의 순서로 국소 가공 공정을 실시했다. 국소 가공에 필요로 한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해 대폭으로 단축할 수 있었다.
다음으로, 국소 가공 후의 기판(1)의 주표면(111, 112)에 대해 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 연마를 이용하여 양면 연마 장치로 표면 거칠기를 회복(Rq로 0.15nm 이하)하기 위한 매우 단시간의 연마를 실시했다. 표면 거칠기를 회복시키는데 필요한 시간은 종래의 기판 마크 형상을 갖는 기판의 경우에 비해 역시 단축할 수 있었다. 마지막으로, 소정의 세정 처리 등을 실시하여 반사형 마스크 블랭크의 제조에 사용 가능한 마스크 블랭크용 기판(1)을 얻었다.
다음으로, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(1)을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지의 순서에 의해 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크를 얻었다. 또한 얻어진 반사형 마스크 블랭크를 이용하고, 실시예 1과 마찬가지의 순서에 의해 실시예 3의 반사형 마스크를 얻었다. 얻어진 실시예 3의 반사형 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 정전 척으로 고정하고, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트막에 대해서 EUV광을 노광광으로 하는 노광 전사를 실시했다. 노광 전사 후의 레지스트막에 대해 소정의 현상 처리 등을 실시하고, 이 레지스트막을 마스크로 하여, 반도체 웨이퍼 상의 박막에 대해서 드라이 에칭을 실시하여 회로 패턴을 형성했다. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로 패턴을 TEM 관찰한 바, 높은 정밀도로 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결과는 사용한 반사형 마스크의 기판(1)이 높은 평탄도를 갖고 있음에 따른 점이 크다.
이상, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법으로 대하여 바람직한 실시형태 등을 나타내어 설명했지만, 본 발명에 관련되는 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 전사 마스크, 및 반사형 마스크, 그리고 그들의 제조방법은 상술한 실시형태 등에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위에서 여러 가지의 변경 실시가 가능하다는 것은 말할 것도 없다.
예를 들면, 마스크 블랭크용 기판(1, 1c)은 하나의 모서리부에 하나의 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크(4, 4c)를 형성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도시하고 있지 않지만, 하나의 모서리부에 두 개 이상의 경사 단면으로 이루어지는 기판 마크를 형성해도 좋으며, 또한 막 마크 등과 병용해도 좋다. 이에 따라, 식별 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 실시형태 및 실시예에서는 한 변의 길이 152mm이고 두께 6.35mm의 정방형 마스크 블랭크용 기판에 대해 설명했지만, 본 발명은 하등 이것에 한정되는 일 없이, 장방형 마스크 블랭크 기판에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
1, 1c, 101: 마스크 블랭크용 기판
4, 4a, 4b, 4c, 104: 기판 마크
5, 105: 융기부 6, 106: 에지 롤 오프부
21: 연마 패드 41, 141: 경계
102: R면 103: 모따기면
110: 측면 111, 112: 주표면
211: 볼록부

Claims (16)

  1. 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면 간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판이며,
    상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 형성된 경사 단면 형상의 기판 마크를 갖고,
    상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계부터 해당 기판 마크와 상기 R면의 경계까지의 거리가 1.5mm 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 상기 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  3. 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판이며,
    상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 형성된 경사 단면 형상의 기판 마크를 갖고,
    상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계가 상기 주표면과 모따기면의 경계상 또는 상기 주표면과 모따기면의 경계보다 외주측에 위치하며, 상기 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 전사 패턴을 갖는 박막이 형성되는 주표면측과는 반대의 주표면측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 다층 반사막과, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제 5 항에 기재한 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전사 마스크.
  8. 제 6 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
  9. 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판에 대해, 상기 주표면 또는 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 경사 단면 형상의 기판 마크를 형성하는 기판 마크 형성 공정과,
    상기 기판의 양 주표면을, 연마 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖고,
    상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계부터 해당 기판 마크와 상기 R면의 경계까지의 거리가 1.5mm 미만으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  11. 2개의 주표면과, 4개의 측면과, 인접하는 측면간에 형성되는 R면과, 상기 주표면 및 측면의 사이에 형성되는 모따기면을 구비한 박판 형상의 기판에 대해, 상기 모따기면과, 상기 R면에 걸쳐 경사 단면 형상의 기판 마크를 형성하는 기판 마크 형성 공정과,
    상기 기판의 양 주표면을, 연마 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 연마하는 연마 공정을 갖고,
    상기 기판 마크는 해당 기판 마크와 상기 주표면 또는 모따기면의 경계가, 상기 주표면과 모따기면의 경계상 또는 상기 주표면과 모따기면의 경계보다 외주측에 위치하며, 상기 주표면에 대한 경사각이 45도보다 크고, 90도보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 마크는 전사 패턴을 갖는 박막이 형성되는 주표면측과는 반대의 주표면측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
  13. 상기 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 설치하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법.
  14. 상기 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 다층 반사막과, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막인 흡수체막을 설치하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조방법.
  15. 상기 제 13 항에 기재한 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 박막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사 마스크의 제조방법.
  16. 상기 제 14 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 흡수체막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조방법.
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