KR20220058438A - Euvl용 유리 기판 및 euvl용 마스크 블랭크 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역의 평탄도를 10.0㎚ 미만으로 억제하는 기술을 제공하는 것이다.
EUVL용 유리 기판은, 도전막이 형성되는 직사각형의 제1 주표면과, EUV 반사막과 EUV 흡수막이 이 순번으로 형성되는, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖는다. 상기 제1 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 명세서 중의 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하이다.

Description

EUVL용 유리 기판 및 EUVL용 마스크 블랭크 {GLASS SUBSTRATE FOR EUVL AND MASK BLANK FOR EUVL}
본 개시는, EUVL(Extreme Ultra-Violet Lithography)용 유리 기판 및 EUVL용 마스크 블랭크에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 디바이스의 제조에는, 포토리소그래피 기술이 사용되고 있다. 포토리소그래피 기술에서는, 노광 장치에 의해, 포토마스크의 회로 패턴에 광을 조사하고, 그 회로 패턴을 레지스트막에 축소하여 전사한다.
최근에는, 미세한 회로 패턴의 전사를 가능하게 하기 위해, 단파장의 노광광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저광, 나아가 EUV(Extreme Ultra-Violet)광 등의 사용이 검토되고 있다.
여기서, EUV(극단 자외선)란, 연X선 및 진공 자외선을 포함하고, 구체적으로는 파장이 0.2㎚∼100㎚ 정도인 광이다. 현시점에서는, 13.5㎚ 정도의 파장의 EUV가 주로 검토되고 있다.
EUVL용 포토마스크는, EUVL용 마스크 블랭크에 회로 패턴을 형성함으로써 얻어진다.
EUVL용 마스크 블랭크는, 유리 기판과, 유리 기판의 제1 주표면에 형성되는 도전막과, 유리 기판의 제2 주표면에 형성되는 EUV 반사막과 EUV 흡수막을 갖는다. EUV 반사막과 EUV 흡수막은 이 순번으로 형성된다.
EUV 반사막은 EUV를 반사한다. EUV 흡수막은 EUV를 흡수한다. 회로 패턴인 개구 패턴이 EUV 흡수막에 형성된다. 도전막은, 노광 장치의 정전 척에 흡착된다.
EUVL용 마스크 블랭크에는, 회로 패턴의 전사 정밀도를 향상시키기 위해, 높은 평탄도가 요구된다. 그 평탄도는, 주로 EUVL용 유리 기판의 평탄도로 결정된다. 따라서, EUVL용 유리 기판에도, 높은 평탄도가 요구된다.
특허문헌 1에 기재된 EUVL용 마스크 블랭크는, 도전막에 있어서의 유리 기판과 반대측의 주표면에, 중앙 영역과 외주 영역을 갖는다. 중앙 영역은, 그 중앙 영역을 둘러싸는 직사각형 프레임 형상의 외주 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 영역이다. 중앙 영역은, 르장드르 다항식의 차수가 3 이상 25 이하인 성분의 평탄도가 20㎚ 이하이다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 EUVL용 마스크 블랭크는, 합성 표면 형상과 가상 표면 형상의 차분 데이터의 산출 영역 내에서의 최고 높이와 최저 높이의 차가 25㎚ 이하이다. 산출 영역은, 직경 104㎜인 원의 내측의 영역이다. 합성 표면 형상은, 다층 반사막의 표면 형상과 도전막의 표면 형상을 합성함으로써 얻어진다. 가상 표면 형상은, 극좌표계로 표현된 제르니케 다항식에 의해 정의된다.
일본 특허 제6229807호 공보 일본 특허 제6033987호 공보
ELVL용 유리 기판은, 상기한 바와 같이, 높은 평탄도가 요구된다. 그래서, EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역에는, 일반적으로, 연마와, 국소 가공과, 마무리 연마가 이 순번으로 실시된다. 국소 가공의 방법은, 예를 들어 GCIB(Gas Cluster Ion Beam)법, 또는 PCVM(Plasma Chemical Vaporization Machining)법 등이다.
마무리 연마에서는, EUVL용 유리 기판과 정반을 각각 회전시키면서, EUVL용 유리 기판을 정반에 압박한다. EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역은, 대략, 그 중심을 중심으로 축 대칭으로 마무리 연마되지만, 완전한 축 대칭으로는 마무리 연마되지 않고, 마무리 연마 후에, 축 대칭인 성분과, 그 나머지 변형 성분을 포함한다.
변형 성분은, 중앙 영역의 중심을 중심으로 회전한 4회 대칭인 성분을 포함한다. 이 4회 대칭인 성분은, 마무리 연마에 의해 발생한다. 이 4회 대칭인 성분은, 르장드르 다항식보다도, 제르니케 다항식으로 표현하는 것이 바람직하다. 제르니케 다항식은, 르장드르 다항식과는 달리, 극좌표로 표현되어, 축 대칭인 성분을 제외하는 데 적합하기 때문이다.
그러나, 제르니케 다항식은, 르장드르 다항식과는 달리, 원형의 영역밖에 표현할 수 없다. EUVL용 유리 기판의 주표면은 직사각형이고, 그 중앙 영역도 직사각형이고, 직사각형의 4코너는 제르니케 다항식으로는 표현할 수 없다. 따라서, 종래, 마무리 연마에서 발생하는 변형 성분을 정확하게는 파악할 수 없었다.
그 결과, 종래, EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역의 평탄도를 10.0㎚ 미만으로 억제하는 것은 곤란했다.
본 개시의 일 양태는, EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역의 평탄도를 10.0㎚ 미만으로 억제하는, 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 관한 EUVL용 유리 기판은, 도전막이 형성되는 직사각형의 제1 주표면과, EUV 반사막과 EUV 흡수막이 이 순번으로 형성되는, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖는다. 상기 제1 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 하기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하이다.
Figure pat00001
상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
본 개시의 일 양태에 의하면, EUVL용 유리 기판의 주표면의 중앙 영역의 평탄도를 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 EUVL용 마스크 블랭크의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 EUVL용 유리 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 EUVL용 유리 기판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 실시 형태에 관한 EUVL용 마스크 블랭크를 나타내는 단면도이다.
도 5는 EUVL용 포토마스크의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 양면 연마기의 일례를 나타내는 사시도이며, 양면 연마기의 일부를 파단하여 나타내는 사시도이다.
도 7은 마무리 연마 후의 제1 주표면의 중앙 영역의 높이 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 중앙 영역에 설정되는 복수점의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 7의 높이 분포로부터 식(1)을 사용하여 추출되는 성분의 높이 분포를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7의 높이 분포로부터 식(2)를 사용하여 추출되는 성분의 높이 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 7의 높이 분포로부터 식(3)을 사용하여 추출되는 성분의 높이 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 중앙 영역에 대한 정반의 상대적인 회전 방향을 나타내는 평면도이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서 동일 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙여, 설명을 생략하는 경우가 있다. 명세서 중, 수치 범위를 나타내는 「∼」는, 그 전후에 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 것을 의미한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, EUVL용 마스크 블랭크의 제조 방법은, 스텝 S1 내지 S7을 갖는다. 도 2 및 도 3에 나타내는 EUVL용 유리 기판(2)을 사용하여, 도 4에 나타내는 EUVL용 마스크 블랭크(1)가 제조된다. 이하, EUVL용 마스크 블랭크(1)를, 단순히 마스크 블랭크(1)라고도 칭한다. 또한, EUVL용 유리 기판(2)을, 단순히 유리 기판(2)이라고도 칭한다.
유리 기판(2)은, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 주표면(21)과, 제1 주표면(21)과는 반대 방향의 제2 주표면(22)을 포함한다. 제1 주표면(21)은, 직사각 형상이다. 본 명세서에 있어서, 직사각 형상이란, 코너에 모따기 가공을 실시한 형상을 포함한다. 또한, 직사각형은 정사각형을 포함한다. 제2 주표면(22)은, 제1 주표면(21)과는 반대 방향이다. 제2 주표면(22)도, 제1 주표면(21)과 마찬가지로, 직사각 형상이다.
또한, 유리 기판(2)은, 4개의 단부면(23)과, 4개의 제1 모따기면(24)과, 4개의 제2 모따기면(25)을 포함한다. 단부면(23)은, 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)에 대하여 수직이다. 제1 모따기면(24)은, 제1 주표면(21)과 단부면(23)의 경계에 형성된다. 제2 모따기면(25)은, 제2 주표면(22)과 단부면(23)의 경계에 형성된다. 제1 모따기면(24) 및 제2 모따기면(25)은, 본 실시 형태에서는, 소위 C 모따기면이지만, R 모따기면이어도 된다.
유리 기판(2)의 유리는, TiO2를 함유하는 석영 유리가 바람직하다. 석영 유리는, 일반적인 소다석회 유리에 비해, 선팽창 계수가 작고, 온도 변화에 의한 치수 변화가 작다. 석영 유리는, SiO2를 80질량％∼95질량％, TiO2를 4질량％∼17질량％ 포함해도 된다. TiO2 함유량이 4질량％∼17질량％이면, 실온 부근에서의 선팽창 계수가 대략 제로이고, 실온 부근에서의 치수 변화가 거의 발생하지 않는다. 석영 유리는, SiO2 및 TiO2 이외의 제3 성분 또는 불순물을 포함해도 된다.
평면으로 보아 유리 기판(2)의 사이즈는, 예를 들어 세로 152㎜, 가로 152㎜이다. 세로 치수 및 가로 치수는 152㎜ 이상이어도 된다.
유리 기판(2)은, 제1 주표면(21)에 중앙 영역(27)과 주연 영역(28)을 갖는다. 중앙 영역(27)은, 그 중앙 영역(27)을 둘러싸는 직사각형 프레임 형상의 주연 영역(28)을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 영역이고, 스텝 S1 내지 S4에 의해 원하는 평탄도로 가공되는 영역이다. 중앙 영역(27)의 4개의 변은, 4개의 단부면(23)에 평행이다. 중앙 영역(27)의 중심은, 제1 주표면(21)의 중심에 일치한다.
또한, 도시하지 않지만, 유리 기판(2)의 제2 주표면(22)도, 제1 주표면(21)과 마찬가지로, 중앙 영역과, 주연 영역을 갖는다. 제2 주표면(22)의 중앙 영역은, 제1 주표면(21)의 중앙 영역과 마찬가지로, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 영역이고, 도 1의 스텝 S1 내지 S4에 의해 원하는 평탄도로 가공되는 영역이다.
우선, 스텝 S1에서는, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)을 연마한다. 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)은, 본 실시 형태에서는 후술하는 양면 연마기(9)로 동시에 연마되지만, 도시하지 않은 편면 연마기로 차례로 연마되어도 된다. 스텝 S1에서는, 연마 패드와 유리 기판(2) 사이에 연마 슬러리를 공급하면서, 유리 기판(2)을 연마한다.
연마 패드로서는, 예를 들어 우레탄계 연마 패드, 부직포계 연마 패드, 또는 스웨이드계 연마 패드 등이 사용된다. 연마 슬러리는, 연마제와 분산매를 포함한다. 연마제는, 예를 들어 산화세륨 입자이다. 분산매는, 예를 들어 물 또는 유기 용제이다. 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)은, 다른 재질 또는 입도의 연마제로, 복수회 연마되어도 된다.
또한, 스텝 S1에서 사용되는 연마제는, 산화세륨 입자에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 스텝 S1에서 사용되는 연마제는, 산화실리콘 입자, 산화알루미늄 입자, 산화지르코늄 입자, 산화티타늄 입자, 다이아몬드 입자, 또는 탄화규소 입자 등이어도 된다.
이어서, 스텝 S2에서는, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)의 표면 형상을 측정한다. 표면 형상의 측정에는, 예를 들어 표면이 흠집이 생기지 않도록, 레이저 간섭식 등의 비접촉식의 측정기가 사용된다. 측정기는, 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27) 및 제2 주표면(22)의 중앙 영역의 표면 형상을 측정한다.
이어서, 스텝 S3에서는, 스텝 S2의 측정 결과를 참조하여, 평탄도를 향상시키기 위해, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)을 국소 가공한다. 제1 주표면(21)과 제2 주표면(22)은, 차례로 국소 가공된다. 그 순번은, 어느 쪽이 먼저여도 되고, 특별히 한정되지 않는다. 국소 가공의 방법은, 예를 들어 GCIB법, 또는 PCVM법이다. 국소 가공의 방법은, 자성 유체에 의한 연마법, 또는 회전 연마 툴에 의한 연마법 등이어도 된다.
이어서, 스텝 S4에서는, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)의 마무리 연마를 행한다. 제1 주표면(21) 및 제2 주표면(22)은, 본 실시 형태에서는 후술하는 양면 연마기(9)로 동시에 연마되지만, 도시하지 않은 편면 연마기로 차례로 연마되어도 된다. 스텝 S4에서는, 연마 패드와 유리 기판(2) 사이에 연마 슬러리를 공급하면서, 유리 기판(2)을 연마한다. 연마 슬러리는, 연마제를 포함한다. 연마제는, 예를 들어 콜로이달 실리카 입자이다.
이어서, 스텝 S5에서는, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27)에, 도 4에 나타내는 도전막(5)을 형성한다. 도전막(5)은, EUVL용 포토마스크를 노광 장치의 정전 척에 흡착하는 데 사용된다. 도전막(5)은, 예를 들어 질화크롬(CrN) 등으로 형성된다. 도전막(5)의 성막 방법으로서는, 예를 들어 스퍼터링법이 사용된다.
이어서, 스텝 S6에서는, 유리 기판(2)의 제2 주표면(22)의 중앙 영역에, 도 4에 나타내는 EUV 반사막(3)을 형성한다. EUV 반사막(3)은 EUV를 반사한다. EUV 반사막(3)은, 예를 들어 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막이어도 된다. 고굴절률층은, 예를 들어 실리콘(Si)으로 형성되고, 저굴절률층은 예를 들어 몰리브덴(Mo)으로 형성된다. EUV 반사막(3)의 성막 방법으로서는, 예를 들어 이온빔 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법 등의 스퍼터링법이 사용된다.
마지막으로, 스텝 S7에서는, 스텝 S6에서 형성된 EUV 반사막(3) 위에, 도 4에 나타내는 EUV 흡수막(4)을 형성한다. EUV 흡수막(4)은 EUV를 흡수한다. EUV 흡수막(4)은, 예를 들어 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd)에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 단금속, 합금, 질화물, 산화물, 산질화물 등으로 형성된다. EUV 흡수막(4)의 성막 방법으로서는, 예를 들어 스퍼터링법이 사용된다.
또한, 스텝 S6 내지 S7은, 본 실시 형태에서는 스텝 S5 후에 실시되지만, 스텝 S5 전에 실시되어도 된다.
상기 스텝 S1 내지 S7에 의해, 도 4에 나타내는 마스크 블랭크(1)가 얻어진다. 마스크 블랭크(1)는, 제1 주표면(11)과, 제1 주표면(11)과는 반대 방향의 제2 주표면(12)을 갖고, 제1 주표면(11)의 측으로부터 제2 주표면(12)의 측에, 도전막(5)과, 유리 기판(2)과, EUV 반사막(3)과, EUV 흡수막(4)을 이 순번으로 갖는다.
마스크 블랭크(1)는, 도시하지 않지만, 유리 기판(2)과 마찬가지로, 제1 주표면(11)에 중앙 영역과 주연 영역을 갖는다. 중앙 영역은, 그 중앙 영역을 둘러싸는 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 영역이다. 또한, 마스크 블랭크(1)는, 유리 기판(2)과 마찬가지로, 제2 주표면(12)에도 중앙 영역과 주연 영역을 갖는다. 중앙 영역은, 그 중앙 영역을 둘러싸는 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 영역이다.
또한, 마스크 블랭크(1)는, 도전막(5)과, 유리 기판(2)과, EUV 반사막(3)과, EUV 흡수막(4)에 더하여, 다른 막을 포함해도 된다.
예를 들어, 마스크 블랭크(1)는, 저반사막을 더 포함해도 된다. 저반사막은, EUV 흡수막(4) 위에 형성된다. 그 후, 저반사막과 EUV 흡수막(4)의 양쪽에, 회로 패턴(41)이 형성된다. 저반사막은, 회로 패턴(41)의 검사에 사용되며, 검사광에 대하여 EUV 흡수막(4)보다도 저반사 특성을 갖는다. 저반사막은, 예를 들어 TaON 또는 TaO 등으로 형성된다. 저반사막의 성막 방법으로서는, 예를 들어 스퍼터링법이 사용된다.
또한, 마스크 블랭크(1)는, 보호막을 더 포함해도 된다. 보호막은, EUV 반사막(3)과 EUV 흡수막(4) 사이에 형성된다. 보호막은, EUV 흡수막(4)에 회로 패턴(41)을 형성하기 위해 EUV 흡수막(4)을 에칭할 때 EUV 반사막(3)이 에칭되지 않도록, EUV 반사막(3)을 보호한다. 보호막은, 예를 들어 Ru, Si, 또는 TiO2 등으로 형성된다. 보호막의 성막 방법으로서는, 예를 들어 스퍼터링법이 사용된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, EUVL용 포토마스크는, EUV 흡수막(4)에 회로 패턴(41)을 형성하여 얻어진다. 회로 패턴(41)은 개구 패턴이고, 그 형성에는 포토리소그래피법 및 에칭법이 사용된다. 따라서, 회로 패턴(41)의 형성에 사용되는 레지스트막이, 마스크 블랭크(1)에 포함되어도 된다.
그런데, 마스크 블랭크(1)에는, 회로 패턴(41)의 전사 정밀도를 향상시키기 위해, 높은 평탄도가 요구된다. 그 평탄도는, 주로 유리 기판(2)의 평탄도로 결정된다. 따라서, 유리 기판(2)에도 높은 평탄도가 요구된다.
그래서, 유리 기판(2)에는, 상기한 바와 같이, 연마(스텝 S1)와, 국소 가공(스텝 S3)과, 마무리 연마(스텝 S4)가 이 순번으로 실시된다. 마무리 연마에서는, 유리 기판(2)과 정반을 각각 회전시키면서, 유리 기판(2)을 정반에 압박한다. 마무리 연마에서는, 예를 들어 도 6에 나타내는 양면 연마기(9)가 사용된다.
양면 연마기(9)는, 하부 정반(91)과, 상부 정반(92)과, 캐리어(93)와, 선 기어(94)와, 인터널 기어(95)를 갖는다. 하부 정반(91)은 수평하게 배치되고, 하부 정반(91)의 상면에는 하부 연마 패드(96)가 첩부된다. 상부 정반(92)은 수평하게 배치되고, 상부 정반(92)의 하면에는 상부 연마 패드(97)가 첩부된다. 캐리어(93)는, 하부 정반(91)과 상부 정반(92) 사이에, 유리 기판(2)을 수평하게 보유 지지한다. 각 캐리어(93)는, 유리 기판(2)을 1매씩 보유 지지하지만, 복수매씩 보유 지지해도 된다. 캐리어(93)는, 선 기어(94)의 직경 방향 외측에 배치되고, 또한 인터널 기어(95)의 직경 방향 내측에 배치된다. 캐리어(93)는, 선 기어(94)의 주위에 간격을 두고 복수 배치된다. 선 기어(94)와 인터널 기어(95)는, 동심원 형상으로 배치되어, 캐리어(93)의 외주 기어(93a)와 맞물린다.
양면 연마기(9)는, 예를 들어 4Way 방식이고, 하부 정반(91)과, 상부 정반(92)과, 선 기어(94)와, 인터널 기어(95)는, 동일한 연직의 회전 중심선을 중심으로 회전한다. 하부 정반(91)과 상부 정반(92)은, 반대 방향으로 회전함과 함께, 하부 연마 패드(96)를 유리 기판(2)의 하면에 압박하고, 또한 상부 연마 패드(97)를 유리 기판(2)의 상면에 압박한다. 또한, 하부 정반(91) 및 상부 정반(92) 중 적어도 하나는, 유리 기판(2)에 대하여 연마 슬러리를 공급한다. 연마 슬러리는, 유리 기판(2)과 하부 연마 패드(96) 사이에 공급되어, 유리 기판(2)의 하면을 연마한다. 또한, 연마 슬러리는, 유리 기판(2)과 상부 연마 패드(97) 사이에 공급되어, 유리 기판(2)의 상면을 연마한다.
예를 들어, 하부 정반(91)과, 선 기어(94)와, 인터널 기어(95)는, 평면으로 보아 동일한 방향으로 회전한다. 이들 회전 방향은, 상부 정반(92)의 회전 방향과는 역방향이다. 캐리어(93)는 공전하면서, 자전한다. 캐리어(93)의 공전 방향은, 선 기어(94)와 인터널 기어(95)의 회전 방향과 동일한 방향이다. 한편, 캐리어(93)의 자전 방향은, 선 기어(94)의 회전수와 피치원 직경의 곱과, 인터널 기어(95)의 회전수와 피치원 직경의 곱의 대소로 결정된다. 인터널 기어(95)의 회전수와 피치원 직경의 곱이 선 기어(94)의 회전수와 피치원 직경의 곱보다도 크면, 캐리어(93)의 자전 방향과 캐리어(93)의 공전 방향은 동일한 방향으로 된다. 한편, 인터널 기어(95)의 회전수와 피치원 직경의 곱이 선 기어(94)의 회전수와 피치원 직경의 곱보다도 작으면, 캐리어(93)의 자전 방향과 캐리어(93)의 공전 방향은 역방향으로 된다.
양면 연마기(9)에 의해, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)과 제2 주표면(22)은, 대략, 각각의 중심을 중심으로 축 대칭으로 마무리 연마된다. 제1 주표면(21)과 제2 주표면(22)은, 유리 기판(2)의 판 두께 방향 중심면을 기준으로 면 대칭으로 연마되는 경향이 있다. 제1 주표면(21)과 제2 주표면(22)은, 모두 볼록 곡면으로 연마되거나, 모두 오목 곡면으로 연마되는 경향이 있다. 또한, 마무리 연마에서는, 상기한 바와 같이, 도시하지 않은 편면 연마기가 사용되어도 된다.
도 7에, 마무리 연마 후의 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27)의 높이 분포의 일례를 나타낸다. 여기서는, 틸트 보정 후의 높이 분포를 나타낸다. 도 7에 나타내는 중앙 영역(27)은, 중심의 높이가 4코너의 높이보다도 높은 볼록 곡면이다. 도 7에 있어서 높이를 나타내는 수치의 단위는 ㎚이고, 수치가 클수록 높이가 높다. 또한, 마무리 연마 후의 제2 주표면(22)의 중앙 영역의 높이 분포는, 도 7의 높이 분포와 마찬가지의 분포이므로, 도시를 생략한다.
도 7에 나타내는 높이 분포는, Corning Tropel사제의 UltraFlat 200Mask에 의해 측정했다. 여기서는, 중력의 영향을 배제하기 위해, 유리 기판(2)을 대략 수직으로 세우고, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)과 제2 주표면(22)의 양쪽을 스테이지 등의 다른 부재에 접촉하지 않도록 유리 기판(2)을 지지하고, 높이 분포를 측정했다.
도 7로부터 명확한 바와 같이, 마무리 연마 후의 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27)은, 완전한 축 대칭은 아니고, 축 대칭인 성분과, 그 나머지 변형 성분을 포함한다. 변형 성분은, 상세하게는 후술하지만, 도 9에 나타낸 바와 같이 중앙 영역(27)의 중심을 중심으로 회전한 4회 대칭인 성분을 포함한다. 이 4회 대칭인 성분은, 마무리 연마에 의해 발생한다.
이 4회 대칭인 성분은, 르장드르 다항식보다도, 제르니케 다항식으로 표현하는 것이 바람직하다. 제르니케 다항식은, 르장드르 다항식과는 달리, 극좌표로 표현되어, 축 대칭인 성분을 제외하는 데 적합하기 때문이다.
그러나, 제르니케 다항식은, 르장드르 다항식과는 달리, 원형의 영역밖에 표현할 수 없다. 중앙 영역(27)은 직사각형이고, 직사각형의 4코너는 제르니케 다항식으로는 표현할 수 없다. 따라서, 종래, 마무리 연마에서 발생하는 변형 성분을 정확하게는 파악할 수 없었다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역(27)의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내고, 하기의 식(1) 내지 (3)을 사용하여 변형 성분을 파악한다.
Figure pat00002
상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
도 8에, 중앙 영역(27)에 설정되는 복수 점의 배치의 일례를 나타낸다. 도 8에 있어서, X축 방향이 가로 방향이고, Y축 방향이 세로 방향이다. X축과 Y축의 교점인 원점은, 중앙 영역(27)이 중심이다.
도 8로부터 명확한 바와 같이, 식(1)의 z1(x,y)은, 원점을 중심으로 4회 대칭인 4점의 높이의 평균값이다. 좌표 (x, y, z1(x,y))의 집합인 면의 높이 분포를 도 9에 나타낸다. 도 9에 있어서 높이를 나타내는 수치의 단위는 ㎚이고, 수치가 클수록 높이가 높다. 도 9에 나타내는 높이 분포는, 축 대칭인 성분 외에, 원점을 중심으로 회전한 4회 대칭인 성분을 더 포함한다. 이 4회 대칭인 성분은, 예를 들어 도 9에 파선으로 나타낸 바와 같이, 반시계 방향으로 회전하고 있다.
도 8로부터 명확한 바와 같이, 식(2)의 z2(x,y)는, 원점을 지나는 4개의 기준선 L1 내지 L4를 중심으로 선 대칭인 8점의 높이의 평균값이다. 기준선 L1은 X축이고, 기준선 L2는 Y축이고, 기준선 L3 및 L4는 중앙 영역(27)의 대각선이다. 좌표 (x,y,z2(x,y))의 집합인 면의 높이 분포를 도 10에 나타낸다. 도 10에 있어서 높이를 나타내는 수치의 단위는 ㎚이고, 수치가 클수록 높이가 높다. 도 10에 나타내는 높이 분포는, 거의 축 대칭인 성분만을 포함한다.
식(3)의 z3(x,y)은, 식(1)의 z1(x,y)과, 식(2)의 z2(x,y)의 차분이다. 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 높이 분포를 도 11에 나타낸다. 도 11에 있어서 높이를 나타내는 수치의 단위는 ㎚이고, 수치가 클수록 높이가 높다. 도 11에 나타내는 높이 분포는, 도 9에 나타내는 높이 분포와 도 10에 나타내는 높이 분포의 차분이고, 주로 원점을 중심으로 회전한 4회 대칭인 성분을 포함한다.
이어서, 도 12를 참조하여, 마무리 연마에 의해 도 11에 나타내는 높이 분포가 발생하는 이유에 대하여 설명한다. 도 12에 나타내는 화살표는, 중앙 영역(27)에 대한 정반(예를 들어, 하부 정반(91) 또는 상부 정반(92))의 상대적인 회전 방향을 나타낸다. 즉, 도 12에 나타내는 화살표는, 중앙 영역(27)에 고정되는 좌표계에 있어서의 정반의 회전 방향을 나타낸다.
중앙 영역(27)의 4코너에서는, 정반의 회전 방향 상류측의 부분 A1의 연마가 진행되기 쉽고, 정반의 회전 방향 하류측의 부분 A2의 연마가 진행되기 어렵다. 그 결과, 마무리 연마에 의해 도 11에 나타내는 높이 분포가 발생한다고 생각된다.
본 발명자는, 실험 등에 의해, 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차 Δz3(Δz3≥0)이 6.0㎚ 이하이면, 중앙 영역(27)의 평탄도 PV(PV≥0)를 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있는 것을 알아냈다.
본 개시에 있어서, 중앙 영역(27)의 평탄도 PV란, 중앙 영역(27)의 높이 분포의 전성분으로부터, 2차 함수로 표현되는 성분을 제외한 나머지 성분의 최대 고저차를 말한다. 2차 함수는, 하기 식(4)로 표현된다.
Figure pat00003
상기 식(4)에 있어서, a, b, c, d, e, f는, zfit(x,y)와 z(x,y)의 차의 제곱의 합이 최소로 되도록 결정되는 상수이며, 최소 제곱법에 의해 구해지는 상수이다.
2차 함수의 성분은, 노광 장치에 있어서 자동 보정 가능한 성분이다. 따라서, 2차 함수의 성분은, 회로 패턴(41)의 전사 정밀도에 영향을 끼치지 않는다. 그래서, 2차 함수의 성분은, 중앙 영역(27)의 평탄도 PV를 구할 때, 중앙 영역(27)의 높이 분포의 전성분으로부터 제외한다.
본 발명자는, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제하기 위해, 우선, 미리 다른 유리 기판(2)에 대하여 스텝 S1 내지 S4의 처리를 실시하고, 하기 식(5)를 사용하여 마무리 연마의 전후에서의 중앙 영역(27)의 각 점에서의 높이의 차 zdif(x,y)를 산출했다. 이어서, 하기 식(6)을 사용하여 z4_dif(x,y)를 산출했다.
Figure pat00004
상기 식(5)에 있어서, zafter(x,y)는 마무리 연마 후의 좌표 (x,y)에 있어서의 높이이고, zbefore(x,y)는 국소 가공 후이며 마무리 연마 전의 좌표 (x,y)에 있어서의 높이이다. zafter(x,y)와 zbefore(x,y)의 차분이 zdif(x,y)이므로, zdif(x,y)는 마무리 연마의 연마량의 분포를 나타낸다.
상기 식(6)의 z4_dif(x,y)는, 원점을 중심으로 4회 대칭인 4점의 평균값이다. 따라서, 상기 식(6)의 z4_dif(x,y)는, 상기 변형 성분 중, 4회 대칭인 성분이고, 상기 식(3)의 z3(x,y)에 상당하는 것이다.
본 발명자는, 미리 산출한 z4_dif(x,y)를 사용하여, 국소 가공(스텝 S3)에 있어서의 중앙 영역(27)의 각 점의 목표 높이를 보정하면, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제할 수 있는 것을 알아냈다. 그 결과, PV가 10.0㎚ 미만인 유리 기판(2)을 얻을 수 있었다.
여기서, 보정 후의 목표 높이는, 스텝 S2의 측정 결과에 기초하여 설정되는 목표 높이와, 미리 산출한 z4_dif(x,y)의 차로부터 구해진다. 바꾸어 말하면, 보정 후의 목표 가공량은, 스텝 S2의 측정 결과에 기초하여 설정되는 목표 가공량과, 미리 산출한 z4_dif(x,y)의 합으로부터 구해진다. 이들 보정에 사용하는 z4_dif(x,y)는, 바람직하게는 복수매의 유리 기판(2)의 평균값이다. z4_dif(x,y)의 평균값은, 마무리 연마의 처리 조건(예를 들어, 연마제의 종류, 연마 패드의 종류, 연마압 및 회전수 등)마다 구한다.
또한, 본 발명자는, 마무리 연마(스텝 S4)에 의해 발생하는 변형 성분이 유리 기판(2)에 대한 정반의 상대적인 회전에 기인하고 있는 것에 착안하여, 마무리 연마 시에 정반의 회전 방향을 역전하면, Δz3을 4.0㎚ 이하로 억제할 수 있는 것을 알아냈다. 그 결과, PV가 8.0㎚ 미만인 유리 기판(2)을 얻을 수 있었다.
구체적으로는, 마무리 연마(스텝 S4)의 도중에, 하부 정반(91)과 상부 정반(92)의 각각의 회전 방향을 역전한다. 그때, 선 기어(94)와 인터널 기어(95)의 각각의 회전 방향도 역전한다. 회전 방향이 역전하면 되고, 회전수는 동일해도 된다. 또한, 상기한 바와 같이, 마무리 연마에서는, 편면 연마기가 사용되어도 된다.
마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하면, 도 12에 나타내는 화살표 방향이 역전하여, 연마가 진행되는 부분과 연마가 진행되기 어려운 부분이 교체된다. 마무리 연마에 있어서, 정반이 시계 방향으로 회전하는 시간과, 정반이 반시계 방향으로 회전하는 시간은, 동일 정도로 설정된다. 그 결과, Δz3을 4.0㎚ 이하로 억제할 수 있다.
또한, 마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하는 경우, 국소 가공에 있어서의 목표 높이 또는 목표 가공량의 보정에는, 상기 식(6)의 z4_dif(x,y) 대신에, 하기 식(7)의 z8_dif(x,y)를 사용한다.
Figure pat00005
상기 식(7)의 z8_dif(x,y)는, 4개의 기준선 L1 내지 L4를 중심으로 선 대칭인 8점의 평균값이다. 4점의 평균값인 z4_dif(x,y) 대신에, 8점의 평균값인 z8_dif(x,y)를 사용하면, 샘플링의 수를 증가시킬 수 있어, 오차를 저감시킬 수 있다.
또한, 8점의 평균값인 z8_dif(x,y)에는, 도 11에 나타낸 바와 같은 4회 대칭인 성분이 포함되지 않지만, 문제는 없다. 도 11에 나타낸 바와 같은 4회 대칭인 성분은, 마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하면, 저감되기 때문이다.
마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하는 경우, 보정 후의 목표 높이는, 스텝 S2의 측정 결과에 기초하여 설정되는 목표 높이와, 미리 산출한 z8_dif(x,y)의 차로부터 구해진다. 바꾸어 말하면, 보정 후의 목표 가공량은, 스텝 S2의 측정 결과에 기초하여 설정되는 목표 가공량과, 미리 산출한 z8_dif(x,y)의 합으로부터 구해진다. 이들 보정에 사용하는 z8_dif(x,y)는, 바람직하게는 복수매의 유리 기판(2)의 평균값이다. z8_dif(x,y)의 평균값은, 마무리 연마의 처리 조건(예를 들어, 연마제의 종류, 연마 패드의 종류, 연마압 및 회전수 등)마다 구한다.
이상, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27)에 대하여 설명했지만, 유리 기판(2)의 제2 주표면(22)의 중앙 영역도 마찬가지이다. 제2 주표면(22)의 중앙 영역도, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제하면, PV를 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있다.
또한, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)의 평탄도에 의해, 마스크 블랭크(1)의 제1 주표면(11)의 평탄도가 결정된다. 따라서, 제1 주표면(11)의 중앙 영역도, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제하면, PV를 15.0㎚ 이하, 바람직하게는 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있다.
또한, 유리 기판(2)의 제2 주표면(22)의 평탄도에 의해, 마스크 블랭크(1)의 제2 주표면(12)의 평탄도가 결정된다. 따라서, 제2 주표면(12)의 중앙 영역도, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제하면, PV를 15.0㎚ 이하, 바람직하게는 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있다.
[실시예]
예 1 내지 예 7 중, 하기의 조건 이외, 동일한 조건에서 도 1에 나타내는 스텝 S1 내지 S4를 실시하여, 유리 기판(2)을 제작하고, 그 제1 주표면(21)의 중앙 영역(27)에 대하여 Δz3과 PV를 측정했다. 또한, 예 1 내지 예 3에서는, 마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하고, 또한 미리 구한 z8_dif(x,y)의 평균값을 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 보정했다. 또한, 예 4 내지 예 5에서는, 마무리 연마 중에 정반의 회전 방향을 일방향으로 계속해서 유지하고, 또한 미리 구한 z4_dif(x,y)의 평균값을 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 보정했다. 한편, 예 6 내지 예 7에서는, 마무리 연마 중에 정반의 회전 방향을 일방향으로 계속해서 유지하고, 또한 미리 구한 z4_dif(x,y)의 평균값을 사용하지 않고, 스텝 S2의 측정 결과를 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 설정했다. 예 1 내지 예 5가 실시예이고, 예 6 내지 예 7이 비교예이다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00006
표 1로부터 명확한 바와 같이, 예 1 내지 예 3에서는, 마무리 연마의 도중에 정반의 회전 방향을 역전하고, 또한 미리 구한 z8_dif(x,y)의 평균값을 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 보정했으므로, Δz3을 4.0㎚ 이하로 억제할 수 있고, PV를 8.0㎚ 미만으로 억제할 수 있었다. 또한, 예 4 내지 예 5에서는, 마무리 연마 중에 정반의 회전 방향을 일방향으로 계속해서 유지하고, 또한 미리 구한 z4_dif(x,y)의 평균값을 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 보정했으므로, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제할 수 있고, PV를 10.0㎚ 미만으로 억제할 수 있었다. 한편, 예 6 내지 예 7에서는, 마무리 연마 중에 정반의 회전 방향을 일방향으로 계속해서 유지하고, 또한 미리 구한 z4_dif(x,y)의 평균값을 사용하지 않고, 스텝 S2의 측정 결과를 사용하여 국소 가공의 목표 높이를 설정했으므로, Δz3이 6.0㎚보다도 커져 버리고, PV가 10.0㎚ 이상으로 되어 버렸다.
이어서, 예 1 내지 예 7의 유리 기판(2)을 사용하여 EUVL용 마스크 블랭크(1)를 제작했다. 먼저, 유리 기판(2)의 제1 주표면(21)(Δz3과 PV를 측정한 면)에, 도전막으로서, 이온빔 스퍼터링법에 의해 CrN막을 100㎚ 형성했다. 이어서, 유리 기판(2)의 제2 주표면(22)에, 이온빔 스퍼터링법에 의해 다층 반사막(EUV 반사막)을 형성했다. 다층 반사막은, 약 4㎚의 Si막과 약 3㎚의 Mo막을 교대로 40주기 적층한 후, 마지막으로 약 4㎚의 Si막을 적층한 것이었다. 계속해서, 보호막으로서, 다층 반사막 위에, 스퍼터링법에 의해 Ru막을 2.5㎚ 성막했다. 계속해서, 흡수막(EUV 흡수막)으로서, 보호막 위에, 스퍼터링법으로 TaN막을 75㎚, TaON막을 5㎚ 성막했다. 이와 같이 하여, 도전막(5)과, 유리 기판(2)과, EUV 반사막(3)과, EUV 흡수막(4)을 이 순번으로 갖는 EUVL용 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
예 1 내지 예 7의 유리 기판(2)을 사용하여 제작한 EUVL용 마스크 블랭크(1)의 제1 주표면(11)(도전막(5)측의 면)의 중앙 영역에 대하여, Δz3과 PV를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00007
표 2에 나타낸 바와 같이, 예 1 내지 예 5에서는, EUVL용 마스크 블랭크(1)의 제1 주표면(11)의 중앙 영역에 대하여, Δz3을 6.0㎚ 이하로 억제할 수 있고, PV를 15.0㎚ 이하로 억제할 수 있었다. 예 6, 예 7에서는, EUVL용 마스크 블랭크(1)의 제1 주표면(11)의 중앙 영역에 대하여, Δz3이 6.0㎚보다 커져 버리고, PV가 15.0㎚보다도 커져 버렸다.
이상, 본 개시에 관한 EUVL용 유리 기판 및 EUVL용 마스크 블랭크에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
2: 유리 기판
21: 제1 주표면
22: 제2 주표면
27: 중앙 영역
28: 주연 영역
3: EUV 반사막
4: EUV 흡수막
5: 도전막

Claims (4)

  1. 도전막이 형성되는 직사각형의 제1 주표면과, EUV 반사막과 EUV 흡수막이 이 순번으로 형성되는, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖는, EUVL용 유리 기판이며,
    상기 제1 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 하기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하인, EUVL용 유리 기판.
    Figure pat00008

    상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
  2. 도전막이 형성되는 직사각형의 제1 주표면과, EUV 반사막과 EUV 흡수막이 이 순번으로 형성되는, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖는, EUVL용 유리 기판이며,
    상기 제2 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 하기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하인, EUVL용 유리 기판.
    Figure pat00009

    상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
  3. 직사각형의 제1 주표면과, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖고, 상기 제1 주표면의 측으로부터 상기 제2 주표면의 측으로, 도전막과, 유리 기판과, EUV 반사막과, EUV 흡수막을 이 순번으로 갖는, EUVL용 마스크 블랭크이며,
    상기 제1 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 하기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하인, EUVL용 마스크 블랭크.
    Figure pat00010

    상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
  4. 직사각형의 제1 주표면과, 상기 제1 주표면과는 반대 방향의 직사각형의 제2 주표면을 갖고, 상기 제1 주표면의 측으로부터 상기 제2 주표면의 측으로, 도전막과, 유리 기판과, EUV 반사막과, EUV 흡수막을 이 순번으로 갖는, EUVL용 마스크 블랭크이며,
    상기 제2 주표면 중, 그 직사각형 프레임 형상의 주연 영역을 제외한, 세로 142㎜, 가로 142㎜인 정사각형의 중앙 영역의 점의 좌표를 (x,y,z(x,y))로 나타내면, 하기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 산출되는 좌표 (x,y,z3(x,y))의 집합인 면의 최대 고저차가 6.0㎚ 이하인, EUVL용 마스크 블랭크.
    Figure pat00011

    상기 좌표 (x,y,z(x,y))에 있어서, x는 가로 방향의 좌표, y는 세로 방향의 좌표, z는 높이 방향의 좌표를 나타내고, 가로 방향, 세로 방향 및 높이 방향은 서로 수직이다.
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