KR20170085602A - 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 주표면을 갖는 기판으로 이루어지는 마스크 블랭크용 기판으로서, 상기 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면의 표면형상을, 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판이다.

Description

마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크{SUBSTRATE FOR MASK BLANKS, MASK BLANK AND TRANSFER MASK}
본 발명은 고감도의 결함 검사장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 기판의 표면 거칠기에 기인하는 의사(疑似) 결함의 검출을 억제하고, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 마스크 블랭크용 기판, 상기 마스크 블랭크용 기판으로부터 얻어지는 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 그리고 상기 마스크 블랭크용 기판, 상기 마스크 블랭크, 및 상기 전사용 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조공정에서는 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 실시되고 있다. 또, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 몇 장의 포토마스크로 불리고 있는 전사용 마스크가 사용된다. 이 전사용 마스크는 일반적으로 투광성의 유리기판 주표면 상에, 금속 박막 등으로 이루어지는 미세 패턴을 설치한 것이고, 이 전사용 마스크의 제조에 있어서도 포토리소그래피법이 이용되고 있다.
포토리소그래피법에 의한 전사용 마스크의 제조에는, 유리기판 등의 투광성 기판 상에 전사 패턴(마스크 패턴)을 형성하기 위한 박막(예를 들면 차광막 등)을 갖는 마스크 블랭크가 이용된다. 이 마스크 블랭크를 이용한 전사용 마스크의 제조는 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대해 원하는 패턴 묘화를 실시하는 묘화공정과, 묘화 후, 상기 레지스트막을 현상하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 현상공정과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 에칭하는 에칭공정과, 잔존하는 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 갖고 실시되고 있다. 상기 현상공정에서는 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대해 원하는 패턴 묘화를 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용인 레지스트막의 부위를 용해하여 레지스트 패턴을 형성한다. 또, 상기 에칭공정에서는 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 박막이 노출된 부위를 제거하고, 이에 따라 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 상에 형성한다. 이와 같이 하여 전사용 마스크를 제조할 수 있다.
또, 전사용 마스크의 종류로는 종래의 투광성 기판 상에 크롬계 재료로 이루어지는 차광막 패턴을 갖는 바이너리형 마스크 외에, 위상 시프트형 마스크(단지, 위상 시프트 마스크라고도 한다.)가 알려져 있다. 이 위상 시프트형 마스크는 투광성 기판 상에 위상 시프트막을 갖는 구조를 갖는다. 이 위상 시프트막은 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 것이고, 예를 들면 몰리브덴 실리사이드 화합물을 포함하는 재료 등이 이용된다. 또, 몰리브덴 등의 금속의 실리사이드 화합물을 포함하는 재료를 차광막으로서 이용하는 바이너리형 마스크도 이용되도록 되고 있다. 본 명세서에서는, 이러한 바이너리형 마스크 및 위상 시프트형 마스크를 총칭하여 투과형 마스크라고 칭한다. 또, 투과형 마스크에 사용되는 원판인 바이너리형 마스크 블랭크 및 위상 시프트형 마스크 블랭크를 총칭하여 투과형 마스크 블랭크라고 칭한다.
이상 서술한 바와 같이, 리소그래피공정에서의 미세화에 대한 요구가 높아짐으로써, 그 리소그래피공정에서의 과제가 현저해지고 있다. 그 하나가, 리소그래피공정에서 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 결함 정보에 관한 문제이다.
마스크 블랭크용 기판으로는, 근년의 패턴의 미세화에 수반하는 결함 품질의 향상, 및 전사용 마스크에 요구되는 광학적 특성의 관점에서, 보다 평활성이 높은 기판이 요구되고 있다.
일반적인 정밀 연마 유리의 제조방법으로서, 예를 들면 일본국 특개소 64- 40267호 공보(특허문헌 1)에는, 유리 표면을, 산화 세륨을 주재료로 하는 연마재를 이용하여 연마한 후, 콜로이달 실리카를 이용하여 마무리 연마하는 것을 특징으로 하는 정밀 연마 유리의 제조방법이 기재되어 있다.
포토리소그래피에 이용되는 전사용 마스크의 원판이 되는 마스크 블랭크는, 합성석영 유리 등의 기판상에 스퍼터법에 의해 패턴 형성용의 박막을 형성함으로써 제조된다. 마스크 블랭크에 이용되는 기판은 주표면에 결함이 존재하지 않거나, 또는 결함이 존재하고 있어도 소정의 개수 이하인 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 기판의 주표면에 대해, 일본국 특개 2001-027611호 공보(특허문헌 2) 및 일본국 특개 2002-328099호 공보(특허문헌 3)에 개시되어 있는 결함 검사장치를 이용하여 결함 검사를 실시하고, 주표면의 결함의 유무 등을 검사하는 것이 통상 실시되고 있다.
일본국 특개소 64-40267호 공보 일본국 특개 2001-027611호 공보 일본국 특개 2002-328099호 공보
마스크 블랭크용 기판의 주표면이나 마스크 블랭크의 박막의 표면에 대하여 실시하는 결함 검사에서는, 주로 2개의 검사방식이 이용되고 있다. 그 중 하나의 검사방식은, 특허문헌 2에서 개시되어 있는, 서로 간섭성을 갖는 2개의 편광 빔을 기판의 주표면에 조사하여, 반사광과의 간섭 등으로부터 결함의 유무 및 그 결함의 종류(오목결함, 볼록결함 등)를 판정하는 검사방식(2 광속(光束) 간섭방식)이다. 또 하나의 검사방식은, 특허문헌 3에 개시되어 있는, 컨포칼(confocal) 광학계에 나이프엣지 등의 공간 필터를 넣은 광학계에 의해, 기판 주표면에 있어서의 결함의 유무 및 그 결함의 종류(오목결함, 볼록결함 등)를 판정하는 검사방식(공간 필터 방식)이다.
2 광속 간섭방식에 의한 결함 검사방법의 예로서, 특허문헌 2에 기재된 결함 검사장치를 이용하는 방법을 들 수 있다. 특허문헌 2에 기재된 2 광속 간섭방식에 의한 결함 검사방법은, 구체적으로는 다음과 같다. 즉, 2 광속 간섭방식에 의한 결함 검사방법에서는 광원장치로부터 방출된 광 빔을 간섭 광학계에 의해 서로 간섭성을 갖는 2개의 서브 빔으로 변환한다. 그리고, 이들 서브 빔에 의해 결함 검사해야 할 시료 표면을 주사한다. 시료 표면에 결함이 존재하는 경우, 2개의 서브 빔 중 한쪽의 서브 빔이 결함 부분을 주사하고 다른쪽의 서브 빔이 결함과 인접하는 정상적인 부분을 주사하므로, 이들 서브 빔 간에 결함의 높이 방향의 크기에 대응한 위상차가 발생한다. 그리고, 시료 표면에서 반사한 서브 빔끼리를 간섭 광학계에 의해 합성함으로써 얻어지는 간섭 빔의 진폭과, 서브 빔 간의 위상차와의 관계는 2개의 서브 빔 간의 위상차가 0에서부터 π(1/4 파장에 상당한다)까지 변화하면, 간섭 빔의 진폭은, 2개의 서브 빔의 합계에서부터 0까지 변화하는 관계가 된다. 이 관계를 이용한다면, 간섭 빔의 진폭, 즉 휘도 정보는 정규 값에서부터 거의 영까지 변화하므로, 미소한 결함에 대하여 극히 높은 검출 감도를 갖는 결함 검출장치를 실현할 수 있다. 또한, 복수의 광 빔으로 시료 표면을 2차원적으로 주사하면, 결함 검출을 고속으로 실시할 수 있다.
공간 필터 방식에 의한 결함 검사방법의 예로서, 특허문헌 3에 기재된 결함 검사장치를 이용하는 방법을 들 수 있다. 특허문헌 3에 기재된 공간 필터 방식에 의한 결함 검사방법은, 구체적으로는 다음과 같다. 즉, 공간 필터 방식의 결함 검사방법에서는 광원으로부터 발생한 방사 빔을 회절 격자에 의해 m×n의 매트릭스상(狀)으로 배열된 광 빔 어레이로 변환하고, 이들 광 빔을 대물렌즈에 의해 빔 스폿상으로 집속하여, 결함 검사해야 할 시료 상에 m행 n열의 매트릭스상의 광 스폿 어레이를 형성한다. 결함 검사해야 할 시료는 시료 스테이지 상에 지지하고, 이 시료 스테이지를 회전이동 및 회전축선과 직교하는 반경 방향을 따르는 병진(竝進) 이동시킨다. 이에 따라, 검사해야 할 시료는 m×n개의 광 스폿에 의해 주사되고, m×n개의 광 빔에 의해 구성되는 폭이 넓은 띠형상의 광 빔에 의해 시료 표면을 스캔 하게 된다. 이 결과, 시료 표면을 고속 주사할 수 있어 검사 시간을 대폭으로 단축하는 것이 가능해진다. 또한 공간 필터 방식의 결함 검사방법에 있어서, 광검출기는 2차원 매트릭스상으로 배치되고 각각 차광 부재에 의해 분리되어 있는 수광소자 어레이를 구비하므로, 이 결함 검사방법의 광학계는 컨포칼 광학계를 형성하게 된다. 이 결과, 시료 표면에 존재하는 미소한 단차나 요철에 기인하는 플레어광이 수광소자에 입사하는 것이 회피되고, 시료 표면 상에 형성한 광 스폿으로부터의 정반사광만이 각 수광소자에 입사하게 된다. 따라서, 플레어의 영향이 제거되어 높은 분해능의 광학계를 실현할 수 있다. 이 결과, 공간 필터 방식의 결함 검사방법에서는 검사 시간이 대폭으로 단축되는 동시에 극히 높은 분해능의 결함 검사장치를 실현할 수 있다.
근년, 전사용 마스크에 설치되는 전사 패턴(차광막이 패터닝되는 경우에는 「차광막 패턴」이라고 한다.)의 미세화가 진행되고 있다. 그에 수반하여, 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 존재하는 것이 허용되는 결함 사이즈의 상한치가 작아지고 있다. 일반적으로, 공간 필터 방식의 검사방식 쪽이 기판 주표면의 결함에 대한 검출 분해능이 높다. 이 때문에, 근래에는 공간 필터 방식의 결함 검사장치에 의해 기판의 주표면에 대한 결함 검사를 실시하는 경우가 많아지고 있다.
한편, 공간 필터 방식의 결함 검사장치는, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치에 비해 검사에 필요로 하는 시간이 길다는 문제가 있다. 이 때문에, 허용되는 결함 사이즈의 상한치가 비교적 큰 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사에 있어서는 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치가 이용되는 경향이 있다. 또, 결함 검사의 스루풋(throughput)을 올리기 위해, 2 단계의 결함 검사공정으로 마스크 블랭크용 기판을 선정하는 것도 실시되고 있다. 이 경우, 먼저, 기판에 대해 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치에 의한 1차 결함 검사를 실시하여, 비교적 큰 사이즈의 결함이 없는 기판만을 선정한다. 그리고, 1차 결함 검사의 결과로서 선정된 기판에 대해 공간 필터 방식의 결함 검사장치에 의한 2차 결함 검사를 실시하여, 소정 사이즈 이상의 결함이 존재하지 않는 기판을 마스크 블랭크용 기판으로서 선정한다.
또, 일반적으로, 2 광속 간섭방식에 의한 결함 검사방법은, 예를 들면 볼록형상의 결함인 경우, 피측정 표면 상에 존재하는 완만한 언덕형상의 결함의 검출이 뛰어나다. 한편, 공간 필터 방식의 결함 검사방법은, 예를 들면 볼록형상의 결함인 경우, 급준한 측벽을 갖는 결함의 검출이 뛰어나다. 높은 수율로 투과형의 전사용 마스크를 제조하기 위해, 마스크 블랭크용 기판, 마스크 블랭크 및 전사용 마스크의 주표면의 결함 검사에서는 양쪽 방식의 결함 검사방법, 즉 2 광속 간섭방식 및 공간 필터 방식의 결함 검사방법을 병용하여 결함 검사를 실시하는 것이 필요하다.
일반적으로, 기판의 결함 검사에 있어서, 결함 검사장치가 기판의 주표면에 결함이 존재한다고 판정하고 있어도, 그 결함이 존재한다고 판정된 주표면의 소정 위치에 실제로는 결함이 존재하고 있지 않다는 현상이 발생하는 것이 알려져 있다. 이와 같이 잘못 검출되는 결함은 의사 결함이라고 일컬어지고 있다. 의사 결함이 검출되는 원인은 검사 조건에 따라 다양하므로, 의사 결함의 내용마다 적절한 해결책을 강구하는 것이 일반적이다.
본 발명자들은, 다른 주표면형상을 갖는 복수의 기판에 있어서, 기판의 주표면에 대하여 공간 필터 방식의 결함 검사장치에 의해 결함 검사를 실시했을 때는, 각 기판 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이는 생기지 않지만, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치로 결함 검사를 실시했을 때는, 각 기판 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 경우가 있는 것을 밝혀냈다. 이와 같은 현상이 발생하는 기판에 대해, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치에 의한 결함 검사를 실시하면, 실제로는 마스크 블랭크용 기판으로서 이용할 수 있는 기판이어도, 결함이 다수 존재하는 기판으로서 불합격이라고 오판정되어 버리기 때문에 문제였다. 또한 의사 결함과의 대비를 위해, 본 명세서에서는 실제로 존재하는 결함인 것을 진결함이라고 한다.
그래서, 본 발명은 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용하여 기판의 주표면의 결함 검사를 실시한 경우라도, 각 기판 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 및 그 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용하여 마스크 블랭크 또는 전사용 마스크의 주표면의 결함 검사를 실시한 경우라도, 각 마스크 블랭크 또는 전사용 마스크 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 마스크 블랭크 및 전사용 마스크, 그리고 그들의 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 노력하고, 검토한 결과, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치의 검사 광원 파장에 대해, 소정의 공간 주파수(또는 공간 파장) 성분의 거칠기가 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수와 관련되어 있는 것을 찾아냈다. 그래서, 본 발명자들은, 기판 주표면의 표면 상의 거칠기(요철) 성분 중, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치가 의사 결함이라고 오판정해 버리는 거칠기 성분의 공간 주파수를 특정하고, 그 공간 주파수에 있어서의 진폭 강도(파워 스펙트럼 밀도)를 관리함으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사에 있어서의 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수를 억제할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 하기의 구성 1∼4인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판, 하기의 구성 5인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크 및 하기의 구성 6인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크이다. 또, 본 발명은, 하기의 구성 7∼11인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 하기의 구성 12인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법 및 하기의 구성 13인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조방법이다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 2개의 주표면을 갖는 기판으로 이루어지는 마스크 블랭크용 기판으로서, 상기 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면의 표면형상을, 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 1에 의하면, 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면이, 전사 패턴 형성영역 내의 주표면의 표면형상을, 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 가짐으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화(顯在化)를 도모할 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 693㎛×520㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 5.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 3.0×105nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
본 발명의 구성 2에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 보다 도모할 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 140㎛×105㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 2.0×10-1㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 8.0×102nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
본 발명의 구성 3에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 더욱 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 더욱 도모할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역과 동일한 크기의 영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판이다.
본 발명의 구성 4에 의하면, 상기 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 주표면에 있어서도, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상술한 구성 1 내지 구성 4 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면에, 상기 전사 패턴 형성용의 박막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 5에 의하면, 소정의 표면형상의 주표면을 갖는 상술한 마스크 블랭크용 기판을 이용함으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여, 마스크 블랭크의 전사 패턴 형성용 박막의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 마스크 블랭크에 존재하는 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상술한 구성 5에 기재한 마스크 블랭크의 상기 박막에 상기 전사 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크이다.
본 발명의 구성 6에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여, 전사용 마스크의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 전사용 마스크에 존재하는 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 2개의 주표면을 갖는 기판으로 이루어지는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서, 상기 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측이고, 또한 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 2 광속 간섭을 이용하는 방식에 의해 결함 검사를 실시하는 결함 검사공정을 구비하고, 상기 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 구성 7에 의하면, 소정의 표면형상의 마스크 블랭크용 기판을 선택하여, 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측이고, 또한 전사 패턴 형성영역 내의 주표면에 대해, 2 광속 간섭을 이용하는 방식에 의해 결함 검사를 실시하는 결함 검사공정을 구비함으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있다. 그 때문에, 2 광속 간섭방식의 결함 검사를 실시한 경우라도, 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 상기 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 693㎛×520㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 5.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 3.0×105nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 구성 8에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 보다 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 상기 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 140㎛×105㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 2.0×10-1㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 8.0×102nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 7 또는 8에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 구성 9에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 더욱 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 더욱 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, 상기 결함 검사공정 전에, 연마 정반의 연마패드 상을, 연마액을 공급하면서, 상기 기판을 상대 이동시킴으로써, 상기 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면을 연마하는 연마공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 9 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 구성 10에 의하면, 소정의 연마공정을 구비함으로써, 마스크 블랭크용 기판에 있어서 소정의 표면형상을 얻을 수 있으므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 확실하게 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 확실하게 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 11)
본 발명의 구성 11은, 상기 연마액은, 평균 입자 지름(D50)이 100nm 이하인 콜로이달 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 10에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 구성 11에 의하면, 소정의 연마공정에 있어서, 소정의 연마액을 이용함으로써, 마스크 블랭크용 기판에 있어서 소정의 표면형상을 보다 확실하게 얻을 수 있다. 그 때문에, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 보다 확실하게 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 보다 확실하게 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
(구성 12)
본 발명의 구성 12는, 구성 7 내지 11 중 어느 것에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로 제조된 상기 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면에, 패턴 형성용의 박막을 설치하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법이다.
본 발명의 구성 12에 의하면, 상술의 제조방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 기판이 소정의 표면형상의 주표면을 가질 수 있다. 그 때문에, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여, 마스크 블랭크의 전사 패턴 형성용 박막의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 마스크 블랭크에 존재하는 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 마스크 블랭크를 제조할 수 있다.
(구성 13)
본 발명의 구성 13은, 구성 12에 기재한 마스크 블랭크의 제조방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 상기 전사 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조방법이다.
본 발명의 구성 13에 의하면, 전사용 마스크가, 소정의 표면형상의 주표면을 갖는 마스크 블랭크용 기판을 이용하여 제조되므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여, 전사용 마스크의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 전사용 마스크에 존재하는 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 전사용 마스크를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용하여 기판의 주표면의 결함 검사를 실시한 경우라도, 각 기판 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 마스크 블랭크용 기판, 및 그 제조방법이 제공된다. 또, 본 발명에 의하면, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용하여 마스크 블랭크 또는 전사용 마스크의 주표면의 결함 검사를 실시한 경우라도, 각 마스크 블랭크 또는 전사용 마스크 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 마스크 블랭크 및 전사용 마스크, 그리고 그들의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 전사용 마스크는 투과형의 전사용 마스크로서 이용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시형태에 따른 마스크 블랭크용 기판을 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시형태에 따른 마스크 블랭크용 기판을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 전사용 마스크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 있어서의 2.8mm×2.1mm의 영역을, 백색 간섭계에 의해, 픽셀수 640×480에서 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 있어서의 693㎛×520㎛의 영역을, 백색 간섭계에 의해, 픽셀수 640×480에서 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판의 주표면에 있어서의 140㎛×105㎛의 영역을, 백색 간섭계에 의해, 픽셀수 640×480에서 파워 스펙트럼 밀도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 연마패드의 단면 구성의 모식도이다.
도 8은 양면 연마장치의 구성도이다.
도 9는 연마패드의 압축 변형량의 측정에 이용하는 압축 시험기의 구성도이다.
도 10은 연마패드의 압축 변형량의 측정방법을 설명하기 위한 모식도이다.
[마스크 블랭크용 기판(10)]
우선, 본 발명의 일실시형태에 따른 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여 이하에 설명한다.
도 1a는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이다. 도 1b는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면 모식도이다.
마스크 블랭크용 기판(10)(또는, 단지 기판(10)으로도 칭한다)은, 직사각형상의 판상체이며, 2개의 대향 주표면(2)과 단면(端面)(1)을 갖는다. 2개의 대향 주표면(2)은 이 판상체의 상면 및 하면이며, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 또, 2개의 대향 주표면(2)의 적어도 한쪽은 전사 패턴이 형성되어야 하는 주표면이다.
단면(1)은 이 판상체의 측면이며, 대향 주표면(2)의 바깥 가장자리에 인접한다. 단면(1)은 평면상(狀)의 단면 부분(1d) 및 곡면상(狀)의 단면 부분(1f)을 갖는다. 평면상의 단면 부분(1d)은 한쪽의 대향 주표면(2)의 변과, 다른쪽의 대향 주표면(2)의 변을 접속하는 면이고, 측면부(1a) 및 모따기 경사면부(1b)를 포함한다. 측면부(1a)는 평면상의 단면 부분(1d)에 있어서의 대향 주표면(2)과 거의 수직인 부분(T면)이다. 모따기 경사면부(1b)는 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에서의 모따기된 부분(C면)이고, 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에 형성된다.
곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)을 평면시(平面視) 했을 때에, 기판(10)의 모서리부(角部)(10a) 근방에 인접하는 부분(R부)이고, 측면부(1c) 및 모따기 경사면부(1e)를 포함한다. 여기에서, 기판(10)을 평면시 한다는 것은, 예를 들면, 대향 주표면(2)에 대하여 수직인 방향에서 기판(10)을 보는 것이다. 또, 기판(10)의 모서리부(10a)란, 예를 들면, 대향 주표면(2)의 바깥 가장자리에 있어서의 2변의 교점 근방이다. 2변의 교점이란, 2변의 각각의 연장선의 교점이면 된다. 본 예에 있어서, 곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)의 모서리부(10a)를 둥글게 함으로써 곡면상으로 형성되어 있다.
본 발명은 상술한 과제를 달성하기 위해, 적어도 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면, 즉, 후술하는 바와 같이 투과형의 마스크 블랭크(50)에 있어서는 패턴 형성용 박막(차광막(51) 등)이 형성되는 측의 주표면이, 특정의 공간 주파수 영역에 있어서의 특정의 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density: PSD)를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 표면형상을 나타내는 파라미터인 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density: PSD) 및 그 외의 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)이 만족시키고 있는 것이 바람직한 파라미터인 표면 거칠기(Rms) 및 평탄도에 대해 설명한다.
＜파워 스펙트럼 밀도＞
마스크 블랭크용 기판(10)의 표면을, 예를 들면 백색 간섭계나, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 상기 기판 주표면의 요철을 푸리에 변환함으로써, 상기 요철을 소정의 공간 주파수에서의 진폭 강도로 나타낼 수 있다. 이것은 상기 요철(즉, 기판 주표면의 미세형상)의 측정 데이터를, 소정의 공간 주파수의 파의 합으로서 나타내는, 즉 기판의 표면형상을 소정의 공간 주파수의 파로 나누어 가는 것이다.
이와 같은 파워 스펙트럼 해석은 상기 기판의 미세한 표면형상을 수치화할 수 있다. Z(x, y)를 상기 표면형상에 있어서의 특정의 x, y 좌표에서의 높이의 데이터(수치)라고 하면, 그 푸리에 변환 F(u,v)는 하기 식(2)로 부여된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기에서, Nx, Ny는 x방향과 y방향의 데이터의 수이다. u=0, 1, 2…Nx-1, v=0, 1, 2…Ny-1이며, 이때 공간 주파수(f)는 하기 식(3)으로 부여된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
(식(3)에 있어서, dx는 x방향의 최소 분해능이며, dy는 y방향의 최소 분해능이다.)
이때의 파워 스펙트럼 밀도 P(u,v)는 하기 식(4)로 부여된다.
[수학식 3]
Figure pat00003
이 파워 스펙트럼 해석은, 기판의 표면 상태의 변화를 단순한 높이의 변화로서 뿐만 아니라, 그 공간 주파수에서의 변화로서 파악할 수 있는 점에서 뛰어나며, 원자 레벨에서의 미시적인 반응 등이 기판 주표면에 주는 영향을 해석하는 수법이다.
그리고, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은 상기 목적을 달성하기 위해, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 2.8mm×2.1mm의 영역을, 백색 간섭계로, 픽셀수 640×480에서 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 6.0×107nm4 이하로 한다.
기판의 표면 상태를 측정하기 위한 장치로서 백색 간섭계는 공지이다. 백색 간섭계란, 예를 들면, 가간섭성이 적은 백색광을 광원으로서, 미라우(Mirau)형이나 마이켈슨(Michelson)형 등의 등광로(等光路) 간섭계를 이용하고, 측정면에 대응하는 CCD 각 화소의 등광로 위치(간섭 강도가 최대가 되는 위치)를, 간섭계 대물렌즈를 수직 주사하여 찾아내는 수법을 이용한 장치이다. 백색 간섭계의 예로서 예를 들면 Zygo사 제조 비접촉 표면형상 측정기 「NewView 7000 Series」를 들 수 있다.
본 명세서에 있어서는, 상기 2.8mm×2.1mm의 영역은, 마스크 블랭크용 기판(10)의 중심 영역으로 한다. 예를 들면 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면이 장방형의 형상을 하고 있으면, 상기 중심이란 상기 장방형의 대각선의 교점이다. 즉, 상기 교점과 상기 영역에 있어서의 중심(영역의 중심도 상기 기판의 중심과 마찬가지이다)이 일치한다. 또한 패턴 형성용 박막(예를 들면, 차광막(51)) 등의 박막의 표면형상을 측정하는 경우도 마찬가지이다.
또, 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1을 관측할 때에, 백색 간섭계로 2.8mm×2.1mm의 영역을, 픽셀수 640×480에서 관측함으로써, 데이터의 신뢰성이 높아진다. 본 발명에 있어서는, 상술한 각 공간 주파수의 영역에서의 PSD의 데이터는, 신뢰성이 높다고 한 측정 조건(측정 시야 등)에서 관측하여 얻는 것으로 한다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 바람직하게는, 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1에서의 관측에 더하여, 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면이, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 693㎛×520㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 5.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 3.0×105 nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것이 바람직하다. 이 결과, 데이터의 신뢰성이 보다 높아지므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 보다 도모할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 바람직하게는, 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1 및 5.0×10-2㎛-1 에서의 관측에 더하여, 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면이, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 140㎛×105㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 2.0×10-1㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 8.0×102nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 마스크 블랭크용 기판(10)이다. 이 결과, 데이터의 신뢰성이 더욱 높아지므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 더욱 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 더욱 도모할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)에서는, 바람직하게는, 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 상기 주표면도, 전사 패턴 형성영역 내의 주표면과 마찬가지로, 소정의 공간 주파수에 있어서, 소정의 파워 스펙트럼 밀도의 범위인 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 상기 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 상기 주표면이, 상기 전사 패턴 형성영역과 같은 크기의 영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것이 바람직하다. 이 결과, 상기 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 주표면에 있어서도, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
투과형의 전사용 마스크(60)를 제조하기 위해, 마스크 블랭크용 기판(10), 마스크 블랭크(50) 및 전사용 마스크(60)의 주표면의 결함 검사를 실시하는 것이 필요하다. 결함 검사방법으로서, 2 광속 간섭방식에 의한 결함 검사방법, 및 공간 필터 방식에 의한 결함 검사방법을 들 수 있다. 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10), 마스크 블랭크(50) 및 전사용 마스크(60)는, 그들의 주표면의 결함 검사를 2 광속 간섭방식에 의해 측정하는 경우, 각 마스크 블랭크용 기판(10) 간, 각 마스크 블랭크(50) 간 및 각 전사용 마스크(60) 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10), 마스크 블랭크(50) 및 전사용 마스크(60)에서는, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수를 저감하면서, 이것에 의해 검출을 놓쳐서는 안 되는 치명 결함의 검출을 확실하게 실시할 수 있다. 이에 따라 치명 결함의 현재화가 가능해지고, 치명 결함이 검출된 경우에는 그것을 제거하거나 또는 치명 결함 상에는 후술하는 전사용 마스크(60)에 있어서 박막 패턴(차광막 패턴(51a) 등의 전사 패턴)이 오도록 마스크 설계하거나 하는 여러 가지의 방법을 실시할 수 있다.
＜표면 거칠기(Rms)＞
마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서의 대표적인 표면 거칠기의 지표인 Rms(Root means square)는 제곱평균평방근 거칠기이고, 평균선에서부터 측정 곡선까지의 편차의 제곱을 평균한 값의 평방근이다. 즉 Rms는 하기 식(1)로 표시된다.
[수학식 4]
Figure pat00004
(식 (1)에 있어서, l은 기준 길이이고, Z는 평균선에서부터 측정 곡선까지의 높이이다.)
또한, Rms는 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻을 수 있다.
또, 상술의 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는, 바람직하게는 0.13nm 미만, 보다 바람직하게는 0.12nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.10nm 이하이다. 또한 여기에서의 제곱평균평방근 거칠기는 기판 주표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 사각형의 내측 영역에 대한 원자간력 현미경에 의한 측정 결과로부터 산출하는 경우의 수치이다.
＜평탄도＞
또, 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면은 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있는 것이 바람직하다. ArF 엑시머 레이저 노광용의 투과형 마스크 블랭크에 사용하는 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우, 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 사각형의 내측영역, 또는 142mm×142mm의 사각형의 내측영역에 있어서는, 평탄도가 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면도, 동일한 정도로 평탄한 것이 필요하다.
[마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법]
이상 설명한 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법은, 2개의 주표면을 갖는 기판으로 이루어지는 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법으로서, 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측이며, 또한 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 2 광속 간섭을 이용하는 방식에 의해 결함 검사를 실시하는 결함 검사공정을 구비한다. 또, 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 백색 간섭계를 이용하여 상술한 소정의 측정영역을 소정의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 소정의 공간 주파수의 파워 스펙트럼 밀도가 소정 값 이하가 되는 표면형상을 갖는다. 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법이, 2 광속 간섭을 이용하는 방식에 의한 결함 검사를 실시하는 결함 검사공정을 구비함으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사 시의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있다. 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조할 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법에 대해 설명한다.
유리기판의 재료로는, 예를 들면, 합성석영 유리, 소다 라임 유리, 알루미노실리케이트 유리, 저열팽창 유리(예를 들면 SiO2-TiO2계 유리), β석영 고용체를 석출시킨 결정화 유리 등의 유리 재료를 이용하는 것이 가능하다. 유리기판의 재료로는 합성석영 유리를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 그 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을, 소정의 표면형상, 즉 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상이 되도록 표면 가공함으로써 제조할 수 있다. 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 가공방법은 공지이며, 본 발명에 있어서 특별히 제한 없이 채용할 수 있다.
또한, 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 가공방법의 예를 나타내면, 자기점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing: MRF), 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP), 가스 클러스터 이온 빔 에칭(Gas Cluster Ion Beam etching: GCIB) 및 국소 플라스마 에칭을 이용한 드라이 케미컬 평탄화법(Dry Chemical Planarization: DCP) 등을 들 수 있다. MRF는 자성 유체 중에 함유시킨 연마지립을 피가공물(마스크 블랭크용 기판(10))에 고속으로 접촉시키는 동시에, 접촉 부분의 체류 시간을 컨트롤함으로써 국소적으로 연마를 실시하는 국소 가공방법이다. CMP는 소(小)지름 연마패드 및 연마제(콜로이달 실리카 등의 연마지립을 함유)를 이용하고, 소지름 연마패드와 피가공물(마스크 블랭크용 기판(10))과의 접촉 부분의 체류 시간을 컨트롤함으로써 주로 피가공물 표면의 볼록부분을 연마 가공하는 국소 가공방법이다. GCIB는 상온 상압에서 기체의 반응성 물질(소스 가스)을 진공장치 내에 단열 팽창시키면서 분출시켜 가스 클러스터를 생성하고, 이것에 전자 조사하여 이온화시킴으로써 생성한 가스 클러스터 이온을 고전계에서 가속하여 가스 클러스터 이온 빔으로 하며, 이것을 피가공물에 조사하여 에칭 가공하는 국소 가공방법이다. DCP는 국소적으로 플라스마 에칭하고, 볼록도에 따라 플라스마 에칭량을 컨트롤함으로써 국소적으로 드라이 에칭을 실시하는 국소 가공방법이다.
마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 가공방법으로서 예를 들면 다음과 같은 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법에서는, 결함 검사공정 전에, 표면 가공방법으로서, 연마 정반의 연마패드(17) 상을, 연마액을 공급하면서 마스크 블랭크용 기판(10)을 상대 이동시킴으로써, 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을 연마하는 연마공정을 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법이, 소정의 연마공정을 구비함으로써, 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서 소정의 표면형상을 얻을 수 있으므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 확실하게 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 확실하게 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조할 수 있다.
마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 가공방법으로서 바람직한 방법(「본 표면가공방법」이라고 한다.)은 다음과 같다. 즉, 우선, 회전면에 연마패드(17)를 구비하는 정반에 마스크 블랭크용 기판(10)을 세트한다. 다음으로, 연마패드(17)와 마스크 블랭크용 기판(10)과의 사이에 실리카 또는 콜로이달 실리카의 연마지립을 포함하는 연마액을 공급하면서, 연마패드(17)의 연마면에 대하여 기판을 상대 이동시켜 기판의 주표면을 연마한다. 그때, 연마패드(17)는 적어도 기재(17A)와 기재(17A) 상에 형성되고, 표면에 개공(開孔)을 갖는 발포한 수지로 이루어지는 냅층(nap layer)(17B)으로 이루어지며, 연마패드(17)의 압축 변형량이 330㎛ 이하이고, 냅층(17B)을 형성하는 수지의 100％ 모듈러스가 3MPa 이상 14MPa 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 가공방법에 의하면, 연마 가공 후의 기판 주표면의 웨이브니스(waviness)의 발생을 억제할 수 있고, 그 결과, 높은 평탄도의 기판을 제조하는 것이 가능해진다. 또, 이와 같은 표면 가공방법에 의해, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면을 소정의 공간 주파수에서 소정의 파워 스펙트럼 밀도의 범위로 할 수 있다. 그 때문에, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
도 7은, 본 표면 가공방법에 사용되는 연마패드(17)의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 연마 처리에 이용되는 연마패드(17)는 부직포나, PET 수지 등의 수지 필름 등으로 이루어지는 기재(17A)와, 이 기재(17A) 상에 형성되고, 표면에 개공을 갖는 발포한 수지로 이루어지는 냅층(17B)을 갖고 이루어지는 것이다. 도시하고 있지 않지만, 기재(17A)와 냅층(17B)의 사이에 완충층을 구비할 수 있다. 완충층은, 연마패드(17) 전체에서 압축 변형량을 조정하기 위해 설치되는 것이며, 바람직하게는 발포한 수지이다.
발포 수지층의 내부에는, 발포의 흔적인 포어(18)라고 불리는 공극부분이 존재한다. 또한 도 7에서는, 도시의 편의상, 연마패드(17)의 내부 단면(斷面) 구조(특히 냅층(17B))를 어디까지나 이미지로서 그린 것이며, 실제의 내부 구조를 반드시 정확하게 그린 것은 아니다.
이 연마패드(17)에 있어서, 발포한 수지로는, 예를 들면, 합성 수지 중에 가스를 미세하게 분산시켜 내부에 미세한 거품을 무수히 포함하는, 발포상 또는 다공질 형상으로 성형된 것을 가리키고, 고체인 합성 수지와 기체와의 불균일 분산계라고도 정의할 수 있다. 이 연마패드(17)에 있어서, 발포 수지(냅층(17B))로는 우레탄이 널리 이용되고 있다. 발포 수지(냅층(17B))가 폴리우레탄 수지인 경우는 폴리우레탄 수지를 구성하는 원료 수지로서 폴리카보네이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르계 등의 수지나, 이러한 수지를 혼합한 수지를 이용할 수 있다.
기재(17A) 및 냅층(17B)을 구비하는 연마패드(17)로는, 스웨이드 타입이나, 발포 우레탄 타입을 들 수 있다. 스웨이드 타입 연마패드(17)는 기재(17A)에 폴리우레탄을 코팅(적층)하며, 폴리우레탄 내에 발포층을 성장시키고, 표면 부위를 제거하여 발포층에 개구부를 설치한 것이다. 또, 발포 우레탄 타입의 연마패드(17)는 발포한 우레탄의 블럭을 슬라이스한 것으로, 이것을 기재(17A)와 접합함으로써 기재(17A) 및 발포 수지층(냅층(17B))을 구비하는 연마패드(17)로 할 수 있다. 발포 수지층이 복수층인 경우는, 각 발포 수지층끼리를 접합한다. 상기 냅층(17B)의 두께는, 예를 들면 300㎛∼1000㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또, 상기 냅층(17B)의 포어의 개구 지름은, 예를 들면 40㎛∼100㎛ 정도인 것이 바람직하다.
이 연마패드(17)에 있어서 특징적인 구성은, 연마패드(17)의 압축 변형량과, 냅층(17B)을 형성하는 수지의 모듈러스와의 조합을 적정하게 선정한 것이다. 즉, 이 연마패드(17)에 있어서는, 연마패드(17)의 압축 변형량이 330㎛ 이하이고, 또한, 냅층(17B)을 형성하는 수지의 100％ 모듈러스가 3MPa 이상 14MPa 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 연마패드(17)의 압축 변형량이란, 도 10에 나타내는 바와 같이, 연마패드(17)(연마포)의 두께 방향으로, F1=100g/㎠의 하중을 가했을 때의 연마패드(17)의 두께를 t0로 하고, 이어서, F2=1120g/㎠의 하중을 가했을 때의 연마패드(17)의 두께를 t1으로 했을 때에, 압축 변형량(㎛)=t0-t1으로 표시되는 것이다. 또, 압축율(％)=[(t0-t1)/t0]×100 으로 표시된다. 이 압축 변형량의 측정은, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 정반 상에 연마패드(17)를 재치하고, 연마패드(17) 상부로부터 압자(φ10mm)를 스트로크 스피드 0.1mm/min로 밀어 누르는, 압축 시험기를 이용하여 실시한다.
또, 본 발명에 있어서 수지 모듈러스란, 수지 자체의 경도를 나타내는 지표이다. 무발포의 수지 필름을 2배로 늘렸을 때에 가해지는 힘(인장 응력)으로 표시하며, 딱딱한 수지일수록 늘리는데 힘이 필요하므로 수치가 커진다. 부드러운 수지일수록 수치가 작아진다. 수지 모듈러스의 측정 방법을 이하에 나타낸다.
(1) 수지 용액을 얇게 잡아늘여 열풍 건조해서, 50㎛ 정도 두께의 건식 필름을 제작한다.
(2) 필름 제작 후 잠시 양생한다.
(3) 측정부의 길이 20mm, 폭 5mm, 두께 0.05mm의 단책상(短冊狀) 시료를, 인장 속도 300mm/분으로 인장한다.
(4) 100％ 신장 시(2배 연신 시)의 장력을 시료의 초기 단면적으로 나누어, 100％ 모듈러스(MPa 표시)를 구한다.
(5) 시료수 n=7의 평균치를 구한다.
수지 모듈러스는, 수지의 계통(폴리카보네이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르계 등의 수지의 종류)이 아닌, 기본적으로 하드 세그먼트의 함유량으로 정해진다. 상세하게는, 폴리우레탄은, 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트를 갖고 마이크로 상분리 구조를 취하고 있기 때문에, 그 하드 세그먼트의 비율(양)로 수지의 경도는 정해진다. 하드 세그먼트는, 이소시아네이트 및 저분자 디올이며, 수지(고분자)가 강하게 응집하고 있는 개소로, 고분자=소프트 세그먼트의 움직임이 고정되어 있는 개소이다. 소프트 세그먼트는 고분자 폴리올이며, 수지(고분자)가 약하게 응집하고 있는 개소이다. 소프트 세그먼트는, 수지의 계통(폴리카보네이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르계 등의 수지의 종류)과 수지의 혼합비로 조정할 수 있다.
또한 연마공정에 적용하는 연마패드(17)의 압축 변형량이 330㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또, 냅층(17B)을 형성하는 수지의 100％ 모듈러스가 3MPa 이상 14MPa 이하인 것이 최적인 것이 바람직하다. 연마패드(17)의 압축 변형량이 330㎛ 초과이면, 예를 들면 웨이브니스 PV치가 10nm 이상이 되고, 웨이브니스를 억제할 수 없다. 한편, 냅층을 형성하는 수지의 100％ 모듈러스가 3MPa 미만이면, 웨이브니스를 억제하는 것이 곤란하다. 또, 100％ 모듈러스가 14MPa 초과이면, 웨이브니스는 억제할 수 있지만, 연마 후의 기판 주표면에 흠집 결함이 많이 발생되어 버린다고 하는 문제가 있다.
본 표면 가공방법에 있어서는, 연마패드(17)의 압축 변형량이, 특히 60㎛ 이상 300㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 75㎛ 이상 260㎛ 이하이다. 또, 냅층을 형성하는 수지의 100％ 모듈러스가 6MPa 이상 12MPa 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 특성을 구비한 연마패드(17)를 사용하여 기판 주표면의 연마 가공을 실시함으로써, 연마 가공 후의 기판 주표면의 웨이브니스의 발생을 억제할 수 있고, 그 결과, 상술한 전사용 마스크에 있어서, 예를 들면 30nm 이하의 평탄도를 실현할 수 있는 높은 평탄도의 기판을 제조하는 것도 가능해진다. 또, 이와 같은 표면 가공방법에 의해, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면을, 소정의 공간 주파수에 있어서 소정의 파워 스펙트럼 밀도의 범위로 할 수 있다. 그 때문에, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
본 표면 가공방법에 의한 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법에서는, 상술한 특성을 구비한 연마패드(17)를 적용한 연마공정을 실시한다. 구체적으로는, 회전면에 연마패드(17)를 구비하는 정반에, 기판을 세트하고, 상기 연마패드(17)와 상기 기판의 사이에 실리카 또는 콜로이달 실리카의 연마지립을 포함하는 연마액을 공급하면서, 상기 연마패드(17)의 연마면에 대하여 상기 기판을 상대 이동시켜, 상기 기판의 주표면을 연마하는 연마공정이다.
이와 같은 연마공정은, 예를 들면 도 8에 나타내는 유성기어 방식의 양면 연마장치를 사용하여 실시할 수 있다. 도 8에 나타내는 양면 연마장치는, 태양기어(12)와, 그 바깥쪽에 동심원상으로 배치되는 내치(內齒)기어(13)와, 태양기어(12) 및 내치기어(13)에 서로 맞물려, 태양기어(12)나 내치기어(13)의 회전에 따라 공전 및 자전하는 캐리어(14)와, 이 캐리어(14)에 홀딩된 피연마 가공물(마스크 블랭크용 기판(10))을 협지 가능한 연마패드(17)가 각각 첩착된 상정반(15) 및 하정반(16)과, 상정반(15)과 하정반(16)의 사이에 연마액을 공급하는 연마액 공급부(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
이와 같은 양면 연마장치에 의해, 연마 가공 시에는, 캐리어(14)에 홀딩된 피연마 가공물, 즉 기판(10)(유리기판)을 상정반(15) 및 하정반(16)으로 협지하는 동시에, 상하정반(15, 16)의 연마패드(17)와 기판(10)의 사이에 연마액을 공급하면서, 태양기어(12)나 내치기어(13)의 회전에 따라 캐리어(14)가 공전 및 자전함으로써, 기판(10)의 상하 양 주표면이 연마 가공된다. 이와 같은 양면 연마장치를 이용함으로써, 기판(10)의 양 주표면을 동시에 연마하는 것이 가능하다. 또한 기판(10)을, 한면 연마장치로 기판의 양 주표면을 한면씩 연마할 수도 있다.
본 표면 가공방법에 있어서는, 예를 들면 상기 양면 연마장치를 이용하여, 조연마공정, 정밀 연마공정, 초정밀 연마공정을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명에서는 초정밀 연마공정에 있어서, 상술한 특성을 갖는 연마패드(17)를 적용하는 것이 바람직하다.
사용하는 연마제의 종류나 입자 지름은, 기판 재료나 얻고자 하는 평탄도에 따라 적절히 선정할 수 있다. 연마제로는, 산화 세륨, 산화 지르코늄, 실리카, 콜로이달 실리카 등을 들 수 있다. 연마제의 입자 지름은 수십 nm부터 수㎛ 이다. 본 발명의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제조방법은, 실리카 또는 콜로이달 실리카를 함유하는 연마액으로 기판을 연마하는 경우에 최적인 구성이다.
마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면에 있어서의 피트 등의 오목결함을 가능한 한 적게 하는 관점에서, 본 표면 가공방법 등에서 사용하는 연마지립은 콜로이달 실리카인 것이 바람직하다. 또 콜로이달 실리카를 함유하는 연마액은 물을 포함하고, 또한 소정의 첨가제(예를 들면, 알칼리 화합물)를 포함하는 것이 바람직하다. 첨가제는, 입자 표면에 피막을 형성한다는 기능 외에, 피연마면의 표면을 보호하여 피연마면에 대한 연마지립에 의한 어택을 억제할 수 있다는 기능을 갖는다.
연마액에 포함되는 첨가제는, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 풀루란으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 중 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다. 세정성도 고려하면, 연마액에 포함되는 첨가제는, 히드록시에틸셀룰로오스인 것이 가장 바람직하다. 또, 첨가제로서 연마액에 포함되는 알칼리 화합물로는, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄 및 수산화테트라부틸암모늄 등을 들 수 있다. 첨가제로서 연마액에 포함되는 알칼리 화합물은 암모니아인 것이 바람직하다.
조연마공정은, 연삭공정으로 형성된 기판 주표면의 흠집을 제거하고, 연삭공정에서 얻어진 평탄도를 유지할 목적으로서 실시되는 것으로, 연마지립의 평균 입자 지름이 약 1∼3㎛의 비교적 큰 연마지립을 이용하여 연마하는 공정이다. 연마지립의 재질은, 기판의 재료에 따라 적절히 선택된다. 조연마공정에서 사용하는 연마패드(17)는 평탄도 유지의 점에서 경질 폴리셔를 사용하는 것이 바람직하다.
정밀 연마공정은, 흠집 등의 표면 결함이 없고, 기판의 경면화를 목적으로서 실시되는 것으로, 연마지립의 평균 입자 지름이 약 1㎛ 이하(예를 들면, 10nm∼1㎛)의 비교적 작은 연마지립을 이용하여 연마하는 공정이다. 연마지립의 재질은, 상술과 마찬가지로 기판의 재료에 따라 적절히 선택된다. 평균 입자 지름이 작고 평활한 기판 주표면이 얻어지는 점에서 산화 세륨이 바람직하다. 정밀 연마공정에서 사용하는 연마패드(17)는 경면화의 점에서 연질 또는 초연질 폴리셔를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 초정밀 연마공정은, 기판을 더욱 경면화(표면 거칠기의 향상)하는 것을 목적으로서 실시되는 것으로, 연마지립의 평균 입자 지름이 약 500nm 이하(예를 들면, 10nm∼500nm)의 매우 작은 연마지립을 이용하여 연마하는 공정이다. 연마지립의 재질은, 상술과 마찬가지로 기판의 재료에 따라 적절히 선택된다. 평균 입자 지름이 작고 평활한 기판 주표면이 얻어지는 점에서 실리카 또는 콜로이달 실리카가 바람직하고, 특히 콜로이달 실리카가 바람직하다. 초정밀 연마공정에서 사용하는 연마패드(17)는, 더욱 경면화한다는 점에서, 연질 또는 초연질 폴리셔를 사용하는 것이 바람직하고, 또 본 발명에서는 웨이브니스 저감 및 소정의 공간 주파수를 얻는다는 관점에서, 상술한 압축 변형량과 100％ 모듈러스의 값을 구비한 연마패드(17)를 사용한다.
본 발명에 있어서, 소정의 연마공정에서 이용하는 연마액은, 평균 입자 지름(D50)(전체 입자의 적산치 50％의 입자 치수)이 100nm 이하인 콜로이달 실리카를 포함하는 것이 바람직하다. 소정의 연마액을 이용함으로써, 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서 소정의 표면형상을 보다 확실하게 얻을 수 있으므로, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 보다 확실하게 억제할 수 있고, 이에 따라 치명 결함의 현재화를 보다 확실하게 도모할 수 있는 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조할 수 있다.
본 표면 가공방법에 있어서는, 상술한 연마공정 후에, 유리기판 주표면의 표면 형태정보(예를 들면 요철형상)를 측정하는 표면 형태정보 측정공정과, 상기 표면 형태정보 측정공정에서 얻어진 측정 결과에 의거하여 원하는 평탄도가 되도록 상기 주표면의 장소마다 가공 조건을 설정하여 국소 가공하는 국소 가공공정과, 상기 국소 가공공정 후, 원하는 평활도가 되도록 마무리 연마하는 마무리 연마공정을 실시하는 것이 바람직하다. 국소 가공공정에서 적용 가능한 국소 가공에 대해서는 상술에서 예로 든 것이 적용 가능하다.
상기 마무리 연마공정은, 상술의 국소 가공공정에 있어서, 유리기판 주표면에 면거침이나 가공 변질층이 생긴 경우, 이들의 제거를 목적으로 하여 실시하는 것이며, 유리기판 주표면에 제거가 필요한 면거침이나 가공 변질층이 생기지 않은 경우에는 마무리 연마는 특별히 실시하지 않아도 된다.
이 마무리 연마의 방법으로는, 국소 가공공정에서 얻어진 평탄도를 유지하면서, 표면 거칠기가 개선되는 연마 방법이 바람직하다. 예를 들면, 연마패드(17) 등의 연마용 공구면을 유리기판 주표면과 접촉시켜 연마액에 의해 정밀 연마하는 방법이나, 유리기판 주표면과 연마용 공구면이 직접 접촉하는 일 없이, 양자 간에 개재하는 가공액의 작용으로 연마를 실시하는 비접촉 연마방법(예를 들면, 플로트 폴리싱법, EEM(Elastic Emission Machining)법) 등을 들 수 있다. 또, 촉매 기준 에칭(CARE(Catalyst-Referred Etching))을 이용할 수도 있다.
[마스크 블랭크(50)의 제조방법]
본 발명은, 상술한 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에, 전사 패턴 형성용의 박막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크(50)이다. 본 발명의 마스크 블랭크(50)에 의하면, 소정의 표면형상의 주표면을 갖는 상술한 마스크 블랭크용 기판(10)을 이용함으로써, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 마스크 블랭크(50)의 전사 패턴 형성용 박막의 결함 검사를 할 때의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 이에 따라 마스크 블랭크(50)에 존재하는 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
도 2에, 본 발명의 마스크 블랭크(50)(투과형 마스크 블랭크(50))의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도를 나타낸다. 본 발명의 마스크 블랭크(50)는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 마스크 블랭크(50)는 상술한 바와 같이 하여 제조한 마스크 블랭크용 기판(10)의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면에, 패턴 형성용 박막(차광막(51) 등)을 설치함으로써 제조할 수 있다. 도 2에 나타내는 마스크 블랭크(50)의 예로는, 차광막(51)의 표면에 추가로 에칭 마스크막(52)이 형성되어 있다.
본 발명의 마스크 블랭크(50)는, 예를 들면, 이하의 (1)∼(3)에 나타내는 마스크 블랭크(50)에 적용할 수 있다.
(1) 전이금속을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(51)을 구비한 바이너리형 마스크 블랭크(50)
이러한 바이너리형 마스크 블랭크(50)는 기판 주표면 상에 차광막(51)(박막)을 갖는 형태인 것이며, 이 차광막(51)은 크롬, 탄탈, 루테늄, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 몰리브덴, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오브, 팔라듐, 로듐, 주석, 인듐 등의 전이금속 단체 또는 그 화합물을 포함하는 재료로 이루어진다. 예를 들면, 탄탈에, 산소, 질소, 붕소 등의 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 첨가한 탄탈 화합물로 구성한 차광막(51)을 들 수 있다.
이러한 바이너리형 마스크 블랭크(50)는 차광막(51)을 차광층과 표면 반사 방지층의 2층 구조나, 추가로 차광층과 기판의 사이에 이면 반사 방지층을 더한 3층 구조로 한 것 등이 있다.
또, 차광막(51)의 막 두께 방향에 있어서의 조성이 연속적 또는 단계적으로 다른 조성 경사막으로 해도 된다.
(2) 규소의 화합물을 포함하는 재료, 또는 전이금속 및 규소(전이금속 실리사이드, 특히 몰리브덴 실리사이드를 포함한다)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 광반투과막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크
이러한 위상 시프트 마스크 블랭크로는, 기판 주표면 상에 광반투과막(박막)을 갖는 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크를 들 수 있다. 이 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막을 패터닝하여 시프터부를 설치함으로써, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 제작된다. 이러한 위상 시프트 마스크에 있어서는 광반투과막을 투과한 광에 의거하여 전사영역에 형성되는 광반투과막 패턴에 의한 피전사 기판의 패턴 불량을 방지하기 위해, 기판 주표면 상에 광반투과막과 그 위의 차광막(차광대)을 갖는 형태로 하는 것을 들 수 있다. 또, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 외에, 기판을 에칭 등에 의해 파내어 시프터부를 설치하는 기판 굴입(掘入) 타입인 레벤슨형 위상 시프트 마스크용이나 인핸서형 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크를 들 수 있다.
상기 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대하여 1％∼30％)을 투과시키는 것이며, 소정의 위상차(예를 들면 180도)를 발생시키는 것이다. 이 광반투과막을 패터닝한 광반투과부와, 광반투과막이 형성되어 있지 않은 실질적으로 노광에 기여하는 강도의 광을 투과시키는 광투과부에 의해, 광반투과부를 투과한 광의 위상이 광투과부를 투과한 광의 위상에 대하여 실질적으로 반전한 관계가 되도록 할 수 있다. 이 결과, 광반투과부와 광투과부와의 경계부 근방을 통과하여 회절 현상에 의해 서로 상대의 영역으로 돌아 들어간 광이 서로 없애도록 하여 경계부에 있어서의 광 강도를 거의 제로로 할 수 있다. 이와 같이 하여, 광반투과부와 광투과부와의 경계부의 콘트라스트 즉 해상도를 향상시킬 수 있다.
이 광반투과막은, 예를 들면 전이금속 및 규소(전이금속 실리사이드를 포함한다)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지고, 이들의 전이금속 및 규소와, 산소 및/또는 질소를 주된 구성요소로 하는 재료를 들 수 있다. 전이금속에는, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오브, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 크롬 등이 적용 가능하다. 또, 광반투과막은, 규소와 질소를 함유하는 재료로 형성해도 된다. 이 경우, 질소 함유량이 비교적 적은 저투과층과, 질소 함유량이 비교적 많은 고투과층의 조합이 1조 이상 적층한 구조를 갖는 광반투과막으로 하는 것이 바람직하다.
광반투과막 상에 차광막을 갖는 형태의 경우, 상기 광반투과막의 재료가 전이금속 및 규소를 포함하므로, 차광막의 재료로는, 광반투과막에 대하여 에칭 선택성을 갖는(에칭 내성을 갖는) 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 구성하는 것이 바람직하다.
레벤슨형 위상 시프트 마스크는, 바이너리형 마스크 블랭크(50)와 마찬가지 구성의 마스크 블랭크로부터 제작되기 때문에, 패턴 형성용 박막의 구성에 대해서는, 바이너리형 마스크 블랭크(50)의 차광막(51)과 마찬가지이다. 인핸서형 위상 시프트 마스크용 마스크 블랭크의 광반투과막은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대해서 1％∼30％)을 투과시키는 것이지만, 투과하는 노광광에 발생시키는 위상차가 작은 막(예를 들면, 위상차가 30도 이하. 바람직하게는 0도.)이며, 이 점이, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막과는 다르다. 이 광반투과막의 재료는, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막과 마찬가지의 원소를 포함하지만, 각 원소의 조성비나 막 두께는 노광광에 대하여 소정의 투과율과 소정의 작은 위상차가 되도록 조정된다.
(3) 전이금속 및 규소(전이금속 실리사이드, 특히 몰리브덴 실리사이드를 포함한다)의 화합물을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(51)을 구비한 바이너리형 마스크 블랭크(50)
이 차광막(51)(박막)은, 전이금속 및 규소의 화합물을 포함하는 재료로 이루어진다. 또는, 이 차광막(51)(박막)은, 전이금속 및 규소와, 산소 및/또는 질소를 주된 구성요소로 하는 재료로 이루어진다. 또는, 이 차광막(51)은, 전이금속과, 산소, 질소 및/또는 붕소를 주된 구성요소로 하는 재료로 이루어진다. 전이금속에는 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 하프늄, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 니오브, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 크롬 등이 적용 가능하다.
특히, 차광막(51)을 몰리브덴 실리사이드의 화합물로 형성하는 경우로서, 차광층(MoSiN 등)과 표면 반사 방지층(MoSiN 등)과의 2층 구조나, 추가로 차광층과 기판의 사이에 이면 반사 방지층(MoSiON 등)을 더한 3층 구조가 있다.
또, 차광막(51)의 막 두께 방향에 있어서의 조성이 연속적 또는 단계적으로 다른 조성 경사막으로 해도 된다.
또, 레지스트막의 막 두께를 박막화하여 미세 패턴을 형성하기 위해, 차광막(51) 상에 에칭 마스크막(52)을 갖는 구성으로 해도 된다. 이 에칭 마스크막(52)은 전이금속 실리사이드를 포함하는 차광막(51)의 에칭에 대하여 에칭 선택성을 갖는다(에칭 내성을 갖는다). 특히 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 이루어지는 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 에칭 마스크막(52)에 반사 방지 기능을 갖게 함으로써, 차광막(51) 상에 에칭 마스크막(52)을 남긴 상태로 전사용 마스크(60)를 제작해도 된다.
[전사용 마스크(60)의 제조방법]
본 발명은, 마스크 블랭크(50)의 상기 박막에 전사 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크(60)이다. 도 3은, 본 발명의 전사용 마스크(60)의 구성의 일례의 단면 모식도이다. 본 발명의 전사용 마스크(60)는 본 발명의 마스크 블랭크(50)의 제조방법에 의해 제조된 마스크 블랭크(50)의 박막에 전사 패턴을 형성함으로써 제조할 수 있다. 도 3의 예에서는, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면 상에 차광막 패턴(51a)(전사 패턴)이 형성되어 있다. 박막에의 전사 패턴의 형성은 공지의 방법을 이용하여 실시하는 것이 가능하다.
[반도체 디바이스의 제조방법]
상술한 전사용 마스크(60) 및 소정의 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스에 의해, 반도체 기판 등의 피전사체 상에 형성된 레지스트막에, 전사용 마스크(60)의 전사 패턴에 의거하는 회로 패턴 등의 전사 패턴을 전사하고, 그 외 여러 가지의 공정을 거침으로써, 반도체 기판 상에 배선 등 여러 가지의 패턴 등이 형성된 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.
또한 상술의 마스크 블랭크용 기판(10), 마스크 블랭크(50)에 기준 마크를 형성하고, 이 기준 마크와, 상술의 고감도 결함 검사장치로 검출된 치명 결함의 위치를 좌표 관리할 수 있다. 얻어진 치명 결함의 위치 정보(결함 데이터)에 의거하여 전사용 마스크(60)를 제작할 때에, 상술의 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 바탕으로, 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 차광막 패턴(51a)(전사 패턴)이 형성되도록 묘화 데이터를 보정하여 결함을 저감시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 또한 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 합성석영 유리를 준비하고, 다음과 같이 조연마공정, 정밀 연마공정 및 초정밀 연마공정을 실시했다.
(1) 조연마공정
단면을 모따기 가공하고, 양면 랩핑 장치에 의해 연삭가공을 끝낸 합성석영 유리기판을 양면 연마장치에 10장 세트하고, 이하의 연마 조건으로 조연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 산화 세륨(평균 입자 지름 2∼3㎛)＋물
연마패드: 경질 폴리셔(우레탄 패드)
상기 조연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립을 제거하기 위해, 유리기판을 세정조에 침지(초음파 인가)하여 세정을 실시했다.
(2) 정밀 연마공정
상술의 양면 연마장치를 사용하고, 조연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 산화 세륨(평균 입자 지름 1㎛)＋물
연마패드: 연질 폴리셔(우레탄 패드)
상기 정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립을 제거하기 위해, 유리기판을 세정조에 침지(초음파 인가)하여 세정을 실시했다.
(3) 초정밀 연마공정
상술의 양면 연마장치를 사용하고, 정밀 연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 초정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 물, 콜로이달 실리카(평균 입자 지름(D50): 18nm) 및 첨가제(히드록시에틸셀룰로오스 및 알칼리 화합물[암모니아])를 포함하는 연마액. pH: 10.5.
연마패드(17): 패드 구조가 PET(기재(17A))/냅층(17B), 압축 변형량 274㎛, 냅층(17B)의 100％ 모듈러스가 3.0MPa인 연마패드(17)를 사용.
또한 연마패드(17)의 기재(17A)는, PET 수지 필름으로 하고, 냅층(17B)은 폴리우레탄 수지로 이루어진다. 또, 연마패드(17)의 압축 변형량, 냅층(17B)의 100％ 모듈러스는 전술의 방법에 의해 측정했다. 상기 초정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립(콜로이달 실리카)을 제거하기 위해, 저농도의 규불산 수용액으로 세정 후, 순수(純水)에 의한 린스를 실시했다.
이상과 같이 하여, 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조했다.
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석＞
실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 상태를, Zygo사 제조의 백색 간섭계인 비접촉 표면형상 측정기 NewView7300으로 측정하고, 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 백색 간섭계에 의해, 측정영역 2.8mm×2.1mm, 픽셀수 640×480을 측정한 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 마찬가지로, 측정영역 693㎛×520㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 5에, 측정영역 140㎛×105㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 6에 나타낸다. 또한 도 4∼6에 있어서, 공간 주파수의 값을 나타내는 굵은선은 왼쪽부터 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1, 5.0×10-2㎛-1 및 2.0×10-1㎛-1을 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 1.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 1.3×107nm4이며, 6.0×107nm4 보다 낮았다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 5.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 3.2×104nm4이며, 3.0×105nm4 보다 낮았다(도 5).
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 2.0×10-1㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 2.1×102nm4이며, 8.0×102nm4 보다 낮았다.
＜결함 검사＞
2 광속 간섭방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1320」)를 사용하여, 상술과 같이 하여 제조된 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 이 결함 검사장치의 검사 감도 조건은, 유리기판의 주표면 상에 산포(散布)한 지름 150nm의 폴리스티렌 라텍스(PSL) 입자를 검출할 수 있는 감도로 했다. 또한 PSL 입자는, 그 입자끼리가 1mm 이내에서 서로 근접할 확률이 1％ 이하가 되는 특성을 갖는 것이다. 또한 이 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여, 기판을 90도 회전시켜, 상술과 같이 하여 제조된 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 최초의 결함 검사를 「0도의 결함 검사」, 기판을 90도 회전시킨 결함 검사를 「90도의 결함 검사」라고 한다. 0도의 결함 검사 결과와 90도의 결함 검사 결과를 비교함으로써, 의사 결함 또는 진결함인지를 판별했다.
실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)을 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때에, 0도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 1개, 의사 결함 검출 개수는 6개였다. 또, 90도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 2개, 의사 결함 검출 개수는 1개였다.
다음으로, 공간 필터 방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1350」)를 사용해서 상술과 같이 하여 제조된 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 이 결함 검사장치의 검사 감도 조건은, 유리기판의 주표면 상에 산포한 직경 60nm의 폴리스티렌 라텍스(PSL) 입자를 검출할 수 있는 감도로 했다. 검출된 결함이 의사 결함과 진결함 중 어느 것인가를 판별하는 방법은, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치의 경우와 마찬가지의 수법을 취했다. 그 결과, 실시예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)을 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때의 진결함 검출 개수는 6개, 의사 결함 검출 개수는 55개였다.
[실시예 2]
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서 실시예 1과 마찬가지로, 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 합성석영 유리를 준비하고, 조연마공정, 정밀 연마공정 및 초정밀 연마공정을 실시했다. 다만, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서, 초정밀 연마공정의 조건은 다음과 같다.
실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)에 대한 초정밀 연마공정은, 다음과 같이 실시했다. 즉, 상술의 양면 연마장치를 사용하고, 정밀 연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 초정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 물, 콜로이달 실리카(평균 입자 지름(D50): 20nm) 및 첨가제(히드록시에틸셀룰로오스 및 알칼리 화합물[암모니아])를 포함하는 연마액. pH: 10.5.
연마패드(17)는 실시예 1과 동일한 것을 사용했다. 상기 초정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립(콜로이달 실리카)을 제거하기 위해, 저농도의 규불산 수용액으로 세정 후, 순수에 의한 린스를 실시했다.
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석＞
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 유리기판의 표면 상태를 백색 간섭계로 측정하고, 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 백색 간섭계에 의해, 측정영역 2.8mm×2.1mm, 픽셀수 640×480을 측정한 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 마찬가지로, 측정영역 693㎛×520㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 5에, 측정영역 140㎛×105㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 6에 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 1.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 2.4×107nm4이며, 6.0×107nm4 보다 낮았다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 5.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 1.4×105nm4이며, 3.0×105nm4 보다 낮았다(도 5).
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 2.0×10-1㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 3.9×102nm4이며, 8.0×102nm4 보다 낮았다.
＜결함 검사＞
실시예 1과 마찬가지로, 2 광속 간섭방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1320」)를 사용하여, 상술과 같이 하여 제조된 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)을 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때에, 0도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 9개였다. 또, 90도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 16개였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 공간 필터 방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1350」)를 사용해서 상술과 같이 하여 제조된 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 그 결과, 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)을 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 59개였다.
[실시예 3]
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서 실시예 1과 마찬가지로, 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 합성석영 유리를 준비하고, 조연마공정, 정밀 연마공정 및 초정밀 연마공정을 실시했다. 다만, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서, 초정밀 연마공정의 조건은 다음과 같다.
실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)에 대한 초정밀 연마공정은, 다음과 같이 하여 실시했다. 즉, 상술의 양면 연마장치를 사용하고, 정밀 연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 초정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 물, 콜로이달 실리카(평균 입자 지름(D50): 23nm) 및 첨가제(히드록시에틸셀룰로오스 및 알칼리 화합물[암모니아])를 포함하는 연마액. pH: 10.5.
연마패드(17)는 실시예 1과 동일한 것을 사용했다. 상기 초정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립(콜로이달 실리카)을 제거하기 위해, 저농도의 규불산 수용액으로 세정 후, 순수에 의한 린스를 실시했다.
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석＞
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)의 유리기판의 표면 상태를 백색 간섭계로 측정하고, 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 백색 간섭계에 의해, 측정영역 2.8mm×2.1mm, 픽셀수 640×480을 측정한 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 마찬가지로, 측정영역 693㎛×520㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 5에, 측정영역 140㎛×105㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 6에 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 1.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 2.3×107nm4이며, 6.0×107nm4 보다 낮았다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 5.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 1.0×105nm4이며, 3.0×105nm4 보다 낮았다(도 5).
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 2.0×10-1㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 3.4×102nm4이며, 8.0×102nm4 보다 낮았다.
＜결함 검사＞
실시예 1과 마찬가지로, 2 광속 간섭방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1320」)를 사용하여, 상술과 같이 하여 제조된 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)을 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때에, 0도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 8개였다. 또, 90도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 11개였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 공간 필터 방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1350」)를 사용해서 상술과 같이 하여 제조된 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 그 결과, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)을 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때의 진결함 검출 개수는 5개, 의사 결함 검출 개수는 53개였다.
[실시예 4]
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서 실시예 1과 마찬가지로, 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 합성석영 유리를 준비하고, 조연마공정, 정밀 연마공정 및 초정밀 연마공정을 실시했다. 다만, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서, 초정밀 연마공정의 조건은 다음과 같다.
실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)에 대한 초정밀 연마공정은, 다음과 같이 하여 실시했다. 즉, 상술의 양면 연마장치를 사용하고, 정밀 연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 초정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 물, 콜로이달 실리카(평균 입자 지름(D50): 80nm) 및 첨가제(히드록시에틸셀룰로오스 및 알칼리 화합물[암모니아])를 포함하는 연마액. pH: 10.5.
연마패드(17)는 실시예 1과 동일한 것을 사용했다. 상기 초정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립(콜로이달 실리카)을 제거하기 위해, 저농도의 규불산 수용액으로 세정 후, 순수에 의한 린스를 실시했다.
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석＞
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 유리기판의 표면 상태를 백색 간섭계로 측정하고, 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 백색 간섭계에 의해, 측정영역 2.8mm×2.1mm, 픽셀수 640×480을 측정한 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 마찬가지로, 측정영역 693㎛×520㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 5에, 측정영역 140㎛×105㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 6에 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 1.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 4.6×107nm4이며, 6.0×107nm4 보다 낮았다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 5.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 2.0×105nm4이며, 3.0×105nm4 보다 낮았다(도 5).
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 2.0×10-1㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 7.2×102nm4이며, 8.0×102nm4 보다 낮았다.
＜결함 검사＞
실시예 1과 마찬가지로, 2 광속 간섭방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1320」)를 사용하여, 상술과 같이 하여 제조된 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)을 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때에, 0도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 0개, 의사 결함 검출 개수는 27개였다. 또, 90도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 1개, 의사 결함 검출 개수는 34개였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 공간 필터 방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1350」)를 사용해서 상술과 같이 하여 제조된 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 그 결과, 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)을 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때의 진결함 검출 개수는 1개, 의사 결함 검출 개수는 114개였다.
[비교예 1]
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서 실시예 1과 마찬가지로, 크기가 152.4mm×152.4mm, 두께가 6.35mm인 합성석영 유리를 준비하고, 조연마공정, 정밀 연마공정 및 초정밀 연마공정을 실시했다. 다만, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서, 초정밀 연마공정의 조건은 다음과 같다.
비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)에 대한 초정밀 연마공정은, 다음과 같이 하여 실시했다. 즉, 상술의 양면 연마장치를 사용하고, 정밀 연마공정을 끝낸 상기 10장의 유리기판에 대해, 이하의 연마 조건에서 초정밀 연마공정을 실시했다. 또한 가공 하중, 연마 시간은 적절히 조정하여 실시했다.
연마액: 물, 콜로이달 실리카(평균 입자 지름(D50): 110nm)를 포함하는 연마액. pH: 10.5.
연마패드(17)는 실시예 1과 동일한 것을 사용했다. 상기 초정밀 연마공정 후, 유리기판에 부착한 연마지립(콜로이달 실리카)을 제거하기 위해, 저농도의 규불산 수용액으로 세정 후, 순수에 의한 린스를 실시했다.
＜마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석＞
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 유리기판의 표면 상태를 백색 간섭계로 측정하고, 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 백색 간섭계에 의해, 측정영역 2.8mm×2.1mm, 픽셀수 640×480을 측정한 파워 스펙트럼 해석을 실시했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 마찬가지로, 측정영역 693㎛×520㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 5에, 측정영역 140㎛×105㎛(픽셀수 640×480)를 측정한 파워 스펙트럼 해석의 결과를 도 6에 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 1.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 1.4×108nm4이며, 6.0×107nm4 보다 높았다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 5.0×10-2㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 8.1×105nm4이며, 3.0×105nm4 보다 높았다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 파워 스펙트럼 해석의 결과, 공간 주파수 2.0×10-1㎛- 1에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 1.6×103nm4이며, 8.0×102nm4 보다 높았다.
＜결함 검사＞
실시예 1과 마찬가지로, 2 광속 간섭방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1320」)를 사용하여, 상술과 같이 하여 제조된 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)을 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때에, 0도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 2개, 의사 결함 검출 개수는 1317개였다. 또, 90도의 결함 검사의 진결함 검출 개수는 2개, 의사 결함 검출 개수는 1067개였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 공간 필터 방식(검사 광원 파장 488nm)의 결함 검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M1350」)를 사용해서 상술과 같이 하여 제조된 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10) 주표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함 검사했다. 그 결과, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)을 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용하여 측정했을 때의 진결함 검출 개수는 5개, 의사 결함 검출 개수는 300개였다.
상술과 같이, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용한 결함 검사에서는, 파워 스펙트럼 해석에 의한 소정의 공간 주파수를 갖지 않는 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)에 있어서, 의사 결함의 검출 개수가 1317개(0도) 및 1067개(90도)로, 실시예 1∼4의 마스크 블랭크용 기판(10)과 비교하여 현격히 많았다. 이에 반해 파워 스펙트럼 해석에 의한 소정의 공간 주파수를 갖는 실시예 1∼4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우에는, 의사 결함 검출 개수는 최고여도 34개(실시예 4, 90도)였다. 따라서, 파워 스펙트럼 해석에 의한 소정의 공간 주파수를 갖는 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우에는, 각 기판 간에서 의사 결함의 검출 개수에 현저한 차이가 생기는 것을 억제할 수 있는 것이 분명해졌다.
또한 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 사용한 경우의, 비교예 1의 의사 결함의 검출 개수는, 실시예 1∼4와 비교하여 최대여도 6배 정도의 상위(相違)였다. 따라서, 공간 필터 방식의 결함 검사장치를 이용하는 경우에는, 실시예 1∼4와 비교예 1의 의사 결함의 검출 개수의 상위는, 2 광속 간섭방식의 결함 검사장치를 이용한 경우와 비교하여 비교적 작은 것이 판명되었다.
[마스크 블랭크(50)의 제조]
상술과 같이 하여 제조한 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 박막이 형성되는 측의 주표면(한쪽의 주표면)의 표면형상을, 표면형상 해석 장치(UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사 제조))를 이용하여 측정했다(측정영역은, 마스크 블랭크용 기판(10)의 중심을 기준으로 한 한 변이 142mm인 사각형의 내측영역. 이후, 표면형상 해석 장치로 측정하고 있는 표면형상의 측정영역은 동일하다.). 어느 마스크 블랭크용 기판(10)도, 박막이 형성되는 측의 주표면(한쪽의 주표면)의 142mm 사방의 내측영역에 있어서의 평탄도는 0.2㎛ 이하이며, 표면형상은 볼록형상이었다.
다음으로, 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면(한쪽의 주표면) 상에 차광막(51)을 각각 형성했다. 구체적으로는, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에, 매엽식 스퍼터 장치를 이용하고, 스퍼터 타겟에 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(원자％비 Mo:Si=13:87)을 이용하며, 아르곤과 질소의 혼합 가스 분위기(가스압 0.1Pa, 가스 유량비 Ar:N2=51:49)에서, DC전원의 전력을 1.9kW로 하고, 반응성 스퍼터링(DC스퍼터링)에 의해, 차광막(51)의 하층인 MoSiN 막을 47nm의 두께로 형성했다. 계속해서, 동일한 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)과의 혼합 타겟을 이용하고, 아르곤과 질소와 헬륨의 혼합 가스 분위기(가스압 0.1Pa, 가스 유량비 Ar:N2:He=33:56:11)에서, DC전원의 전력을 1.9kW로 하며, 반응성 스퍼터링(DC스퍼터링)에 의해, 차광막(51)의 상층인 MoSiN 막을 13nm의 두께로 형성했다.
이상의 공정에 의해, 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10) 상에 MoSiN으로 이루어지는 하층과 MoSiN으로 이루어지는 상층의 적층 구조로 이루어지는 ArF 엑시머 레이저(파장: 193nm)용의 차광막(51)을 각각 형성하고, 실시예 1∼4 및 비교예 1의 박막 부착 기판을 얻었다. 또한 이 차광막(51)은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 광학 농도는 3.0 이상이었다.
다음으로, 실시예 1∼4 및 비교예 1의 박막 부착 기판의 차광막(51)(박막) 위에, 크롬계 재료로 이루어지는 에칭 마스크막(52)(CrN 막이며, 막 두께가 5nm.)을 형성하고, 유리기판 주표면 상에 차광막(51)과 에칭 마스크막(52)이 적층된 마스크 블랭크(50)를 제조했다. 이와 같이 하여 실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크(50)를 얻을 수 있었다.
[전사용 마스크(60)의 제조]
실시예 1∼4 및 비교예 1의 마스크 블랭크(50)의 에칭 마스크막(52) 상에 레지스트막을 스핀 도포법에 의해 형성했다. 다음으로, 레지스트막에 소정의 마스크 패턴을 묘화 노광하고, 현상 처리 등을 실시하여 레지스트 패턴을 형성했다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 에칭 가스에 Cl2 및 O2의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(52)에 소정의 패턴을 형성했다.
계속해서, 레지스트막을 박리하고, 소정의 마스크 패턴이 형성된 에칭 마스크막(52)을 마스크로 하여, 에칭 가스에 SF6 및 He의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭을 실시하여 차광막(51)에 소정의 마스크 패턴을 형성했다. 또한 에칭 가스에 Cl2 및 O2의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭을 실시하여, 에칭 마스크막(52)을 제거했다. 이들의 공정에 의해, 유리기판 주표면 상에 소정의 마스크 패턴이 형성된 차광막 패턴(51a)을 갖는, 실시예 1∼4 및 비교예 1의 전사용 마스크(60)를 제작했다.
[반도체 디바이스의 제조]
다음으로, 상술한 실시예 1∼4 및 비교예 1의 전사용 마스크(60)에 대해, 각각 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 이용하여 파장 193nm의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상의 시뮬레이션을 실시했다. 실시예 1∼4의 각 전사용 마스크(60)에 대한 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한 바, 설계 사양을 충분히 만족하고 있는 것을 알 수 있었다. 이들의 결과로부터, 실시예 1∼4의 각 전사용 마스크(60)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했다고 하더라도, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.
한편, 비교예 1의 전사용 마스크(60)에 대한 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한 바, 전사 불량이 복수 개소에서 확인되었다. 이것은, 마스크 블랭크용 기판(10), 마스크 블랭크(50) 및 전사용 마스크(60)에 있어서의 결함 검사에 있어서, 치명 결함이 의사 결함에 묻혀 검출될 수 없었기 때문에, 적정한 묘화 보정, 마스크 수정이 실시되지 않았으므로 전사용 마스크(60)에 치명 결함이 존재한 것에 의한 것이다. 이 결과로부터, 이 비교예 1의 전사용 마스크(60)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴에 불량 개소가 발생해 버린다고 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것인 것은 말할 것도 없다.
본 출원은, 2014년 3월 26일에 출원된, 일본국 특허출원 제2014-63308호로부터의 우선권을 기초로 하여 그 이익을 주장하는 것이며, 그 개시는 여기에 전체적으로 참고 문헌으로서 넣는다.
10: 마스크 블랭크용 기판(기판) 12: 태양기어
13: 내치기어 14: 캐리어
15: 상정반 16: 하정반
17: 연마패드 17A: 기재
17B: 냅층 18: 포어
50: 마스크 블랭크(투과형 마스크 블랭크) 51: 차광막
51a: 차광막 패턴 52: 에칭 마스크막
60: 전사용 마스크(투과형 마스크)

Claims (7)

  1. 2개의 주표면을 갖는 기판으로 이루어지는 마스크 블랭크용 기판으로서,
    상기 마스크 블랭크용 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면의 표면형상을, 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 693㎛×520㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 5.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 3.0×105nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 140㎛×105㎛의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 2.0×10-1㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 8.0×102nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전사 패턴이 형성되는 측과는 다른 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역과 동일한 크기의 영역 내의 상기 주표면에 대해, 상기 백색 간섭계를 이용하여 2.8mm×2.1mm의 측정영역을 640×480의 픽셀수의 조건에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 공간 주파수 1.0×10-2㎛-1의 파워 스펙트럼 밀도가 6.0×107nm4 이하가 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면은, 상기 전사 패턴 형성영역 내의 상기 주표면에 대해, 원자간력 현미경을 이용하여 1㎛×1㎛의 측정영역에서 측정한 경우, 그 측정 결과로부터 산출되는 제곱평균평방근 거칠기가 0.13nm 미만이 되는 표면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 상기 전사 패턴이 형성되는 측의 상기 주표면에, 상기 전사 패턴을 형성하기 위한 박막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  7. 제 6 항에 기재한 마스크 블랭크의 상기 박막에 상기 전사 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
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