KR20230014653A

KR20230014653A - 마스크 블랭크스용 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20230014653A
Application number: KR1020220089346A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 스기야마; 다이지츠 하라다; 하루노부 마츠이; 나오키 야리타; 마사키 다케우치
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-01-30
Also published as: EP4123372A1; CN115685667A; US20230037856A1; TW202323975A; JP2023016701A

Abstract

한 변이 152mm인 정사각형의 제1 및 제2 주표면의 중앙부를 지나고 수평 방향으로 연장되는 산출 영역을 설정하여, 제1 영역면을 잘라내고, 산출 영역의 중심축의 연직면인 기준 평면과, 회전축을 설정하여, 기판을 180도 회전시켜, 제2 영역면을 잘라내고, 제1 및 제2 영역면의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하여, 제1 및 제2 영역면을, 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한 제1 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고, 제2 영역면의 높이 맵을 대칭 이동시켜 반전 높이 맵으로 하고, 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 반전 높이 맵의 기준 평면으로부터의 높이를 더한 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때, 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 마스크 블랭크스용 기판.
노광용 마스크를 사용한 노광에 있어서, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공할 수 있다.

Description

마스크 블랭크스용 기판 및 그 제조 방법 {MASK BLANKS SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 포토리소그래피에 사용하는 마스크 블랭크스용 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 노광광에 EUV(Extreme Ultra Violet)광이 사용되는 포토리소그래피의 전사용 마스크를 제조하기 위해 사용되는 마스크 블랭크스에 적합한 마스크 블랭크스용 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

근년, AI나 IOT에 관심이 집중됨으로써, 방대한 데이터의 연산 처리가 필요해지고 있으며, 그에 수반하여 연산 처리의 고속화나 전력 절약화가 요구되고 있다. 이 요구에 따르기 위해서는, IC 칩의 성능 향상이 필요하며, 일반적으로 전기 배선의 미세화가 유효한 수단으로서 채용되고 있다. 배선의 미세화에는, 주로 고NA화나 노광광의 단파장화 등이 채용되고 있지만, 근년에는 EUV(극단자외)광을 사용한 EUV 리소그래피(EUVL)가 실용화되고 있다.

EUVL에 있어서, 노광용 마스크는 중요한 요소의 하나이며, 노광용 마스크의 원판(마스크 블랭크스)용의 유리 기판의 평탄도를 향상시키는 것은, 정확한 노광을 실현하기 위해 매우 중요하다. 통상의 유리 기판의 제조 방법으로서는, 양면 동시 연마가 주류이지만, 양면 동시 연마만으로는 EUVL에 사용할 수 있을 정도로 양호한 평탄도는 얻어지지 않는다. 높은 평탄도를 실현하기 위해서는, 편면씩의 연마에 의해 표면 형상에 맞춘 평탄도의 수정이 필요하며, 국소 에칭이나 국소 가공 등의 국소 가공 기술이 이용되고 있다. 이것들은 상대적으로 볼록한 영역을 제거함으로써, 기판 전체를 평탄에 가깝게 하는 방법이다.

이와 같이 하여 양면 모두 고평탄의 유리 기판을 얻을 수 있다고 해도, 노광 시에는 노광용 마스크의 패턴이 없는 면(이면)을 노광 장치의 마스크 스테이지에 흡착시켜 보유 지지하게 되므로, 이면의 표면 형상에 따라 패턴이 있는 면(표면)의 표면 형상이 변형되어, 결과로서 패턴이 있는 면(표면)의 평탄도가 변화되어 버린다. 그 때문에, 노광용 마스크의 유리 기판의 표리 각 면의 노광 시의 흡착 전의 평탄도뿐만 아니라, 노광용 마스크의 유리 기판의 표면의 노광 시의 흡착 후의 평탄도도 중요하다.

노광용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 흡착시켜 보유 지지한 상태에서의 평탄도에 관해서는, 예를 들어 국제 공개 제2016/098452호(특허문헌 1)에는, 표리 양쪽 주표면에 대하여 종래의 양면 연마와 국소 가공을 실시한 기판을 사용하여 제작된 반사형 마스크를, 노광 장치에 척하여 노광 전사를 행하였을 때에 높은 전사 정밀도를 얻기 위해서는, 정전 척되어 있을 때의 기판의 표측 주표면의 형상을, 노광 장치의 파면 보정 기능으로 보정 가능한 제르니케 다항식으로 정의 가능한 형상(가상 표면 형상)에 가깝게 하면, 기판이 표측 주표면의 형상의 변화에 영향을 주는 판 두께 변동을 갖고 있어도, 노광 장치의 파면 보정 기능으로 보정이 쉬운 경향의 판 두께 변동으로 할 수 있어, 그러한 기판을 갖는 전사용 마스크가, 전사 패턴을 전사 대상물에 대하여 고정밀도로 노광 전사할 수 있는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 제2003-050458호 공보(특허문헌 2)에는, 노광 장치의 마스크 스테이지에 마스크 기판을 척하였을 때, 척 후의 평탄도가 나빠지는 것이, 제품 수율 저하의 큰 요인이 되는 것을 개시하고, 이것을 개선하는 방법으로서, 복수의 마스크 기판의 각각에 대하여, 주면의 표면 형상을 나타내는 제1 정보와, 노광 장치의 마스크 스테이지에 척하기 전후의 상기 주면의 평탄도를 나타내는 제2 정보를 취득하는 공정과, 상기 각 마스크 기판과 그 상기 제1 정보와 상기 제2 정보의 대응 관계를 작성하는 공정과, 작성한 대응 관계 중에서, 원하는 평탄도를 나타내는 제2 정보를 선택하고, 이 선택한 제2 정보와 상기 대응 관계에 있는 제1 정보가 나타내는 표면 형상과 동일한 표면 형상을 갖는 마스크 기판을, 상기 복수의 마스크 기판과는 별도로 준비하는 공정과, 이 준비한 마스크 기판 상에 원하는 패턴을 형성하는 공정을 갖는 노광 마스크의 제조 방법이 기재되어 있으며, 이에 의해, 평탄도의 악화에 기인하는 제품 수율의 저하를 억제할 수 있는 것이 기재되어 있다.

국제 공개 제2016/098452호 일본 특허 공개 제2003-050458호 공보 일본 특허 공개 제2010-194705호 공보

국제 공개 제2016/098452호에 기재된 방법은, 노광 장치로의 흡착 시의 표측 주표면과 이측 주표면의 합성 평면을 산출하는 과정과, 이것을 제르니케 다항식으로 피팅한 형상으로부터, 광학 보정 후의 표면 형상을 예상하는 과정으로 구성되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 직경 104mm의 원형 영역 내의 평탄도를 규정하고 있으며, 실제로 노광에 사용되는 영역(한 변이 132mm인 정사각형)보다 좁아 불충분하다. 또한, 일반적으로, 주표면의 외주를 향할수록 평탄도가 악화되기 쉬운 것이 알려져 있으며, 그 점에서, 이 방법으로는 고품질의 마스크 블랭크스용 유리 기판은 얻어지지 않는다. 또한, 합성 평면을 산출하는 과정에서 산출되는 노광 시의 표면 형상이, 표측 주표면과 이측 주표면의 단순한 합이며, 현실의 표면 형상과 괴리될 가능성이 높아, 광학 보정 후의 표면 형상을 예상하는 과정에서, 높은 예측 정밀도가 얻어지지 않는다.

또한, 일본 특허 공개 제2003-050458호 공보에 기재된 방법에서는, 기판의 척 위치에 따라 평탄도에 방향성을 가진 차가 생기는 것이 개시되어 있지만, 현재, EUVL에 요구되고 있는 기술 수준에 있어서는, 더 고도의 평탄도의 제어가 필요하며, 이 평탄도의 관리로는 불충분하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 노광용 마스크를 사용한 노광, 특히 EUVL에 의한 노광에 있어서, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 광학 보정을 적용하지 않은 형상으로 하여, 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공하는 마스크 블랭크스용 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면에 대하여, 소정의 산출 영역을 설정하고, 산출 영역 내에서 제1 영역면 및 제2 영역면을 잘라내고, 제1 영역면 및 제2 영역면의 최소 제곱 평면을 산출하여, 각각의 최소 제곱 평면으로부터의 제1 영역면 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고, 산출 영역에 기초하여 설정되는 기준 평면 상의 각각의 위치에서, 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 제2 영역면의 높이 맵을 면 대칭 이동시킨 반전 높이 맵의 높이를 더하여 얻어지는 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때, 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 마스크 블랭크스용 기판이, 노광용 마스크를 사용한 노광, 특히 EUVL에 의한 노광에 있어서, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공하는 것을 알아냈다.

또한, 본 발명자들은, 이러한 마스크 블랭크스용 기판을, 국소 가공 공정과, 국소 가공 공정에 이은 마무리 연마 공정을 포함하는 제조 방법에 있어서, 국소 가공 공정 후에, 마무리 연마 공정 전의 주표면의 형상에 대하여, 미리 파악된 주표면의 형상의 변화를 적용하여, 마무리 연마 공정 후의 주표면의 형상을 예측하고, 예측된 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 형상인지 여부를 평가함으로써, 확실하게 또한 생산성 높게 제조할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은, 이하의 마스크 블랭크스용 기판 및 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법을 제공한다.

1. 한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 6.35mm인 마스크 블랭크스용 기판으로서,

(1) 상기 기판을, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면을 대략 연직 방향을 따라 배치하여, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 중앙부의, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역을 설정하고,

(2) 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제1 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제1 영역면으로 하고,

(3) 상기 산출 영역의 정사각통의 중심축 상의 임의의 1점인 기준점을 지나고, 상기 중심축에 직교하는 연직면을 기준 평면으로서 설정하고, 상기 기준점을 지나고, 상기 산출 영역의 정사각통과 상기 연직면의 교선인 정사각형의 4변 중 어느 한 변에 평행인 회전축을 설정하여, 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태로부터, 상기 회전축을 따라, 상기 기판을 180도 회전시켜, 상기 제2 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제2 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제2 영역면으로 하고,

(4) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하고,

(5) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면을, 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고,

(6) 상기 제2 영역면의 높이 맵을, 상기 회전축을 지나고, 상기 회전의 90도 방향을 따른 수직면을 기준으로 하여 대칭 이동시켜 제2 영역면의 반전 높이 맵으로 하고,

(7) 상기 기준 평면 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 상기 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 상기 제2 영역면의 반전 높이 맵의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 해당 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때,

해당 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판.

2. 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 마스크 블랭크스용 기판.

3. 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 마스크 블랭크스용 기판.

4. 한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 6.35mm인 마스크 블랭크스용 기판을 제조하는 방법으로서,

상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽에 대한 국소 가공 공정과, 해당 국소 가공 공정에 이은 마무리 연마 공정을 포함하고,

상기 국소 가공 공정이,

(A) 제1 주표면 및 제2 주표면의 마무리 연마 공정 전후의 표면의 형상의 변화를 파악하는 공정과,

(B) 제1 주표면 및 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽을 국소 가공하는 공정과,

(C) (B) 공정 후의 제1 주표면의 형상 및 제2 주표면의 형상을, 마무리 연마 공정 전의 표면의 형상으로서 측정하는 공정과,

(D) (C) 공정에서 얻어진 마무리 연마 공정 전의 표면의 형상에 대하여, (A) 공정에서 파악한 표면의 형상의 변화를 적용하여, 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 예측하는 공정과,

(E) (D) 공정에서 예측된 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상인지 여부를 평가하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법.

5. 상기 (E) 공정에 있어서의 상기 소정의 평탄도를 충족하는 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이,

해당 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 형상인 것을 특징으로 하는 4에 기재된 제조 방법.

6. 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 5에 기재된 제조 방법.

7. 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 5에 기재된 제조 방법.

8. (E) 공정에 있어서 (D) 공정에서 예측된 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이, 상기 소정의 평탄도를 충족하는 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이 아닌 경우, 상기 (A) 공정 내지 (E) 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 4 내지 7 중 어느 것에 기재된 제조 방법.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판은, 노광용 마스크를 사용한 노광, 특히 EUVL에 의한 노광에 있어서, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법에 따르면, 마무리 연마 공정 후의 주표면의 형상을 예측하여 국소 가공함으로써, 노광용 마스크를 사용한 노광, 특히 EUVL에 의한 노광에 있어서, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공하는 마스크 블랭크스용 기판을, 확실하게 또한 생산성 높게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 양태를 설명하기 위한 도면이며, (A)는 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면을 연직 방향을 따라 배치한 상태의 측면도, (B)는 (A)에 있어서 우측에 위치하는 제1 주표면의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 양태를 설명하기 위한 도면이며, (A)는 180도 회전 후의 마스크 블랭크스용 기판의 측면도, (B)는 회전 후의 (A)에 있어서 우측에 위치하는 제2 주표면의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 양태를 설명하기 위한 도면이며, (A) 내지 (C)는 각각 제1 영역면의 높이 맵, 제2 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 반전 높이 맵이다.
도 4는 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 양태를 설명하기 위한 도면이며, 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 반전 높이 맵으로부터 얻어진 산출면(산출 높이의 맵)이다.
도 5는 실시예 1(기판 1-1)에 있어서의, 2회째의 국소 가공 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상, 파악된 주표면의 형상의 변화를 적용하여 예측한 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상, 및 마무리 연마 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판은, 한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 6.35mm이다. 이 사이즈의 기판은, 소위 6025 기판이라고 칭해지며, 한 변이 6인치×6인치인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 0.25인치인 기판이다.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 재료는, 종래 사용되고 있는 재료를 사용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 미세 패턴의 묘화에는 고에너지의 노광광에 노출되기 때문에, 고온 하에서의 치수 안정성이 매우 높은 3 내지 10질량％로 TiO₂를 함유하는 TiO₂ 도프 석영 유리가 적합하게 사용된다. 마스크 블랭크스용 기판의 원료 기판은, 통상법에 따라 합성, 성형, 가공된 것을 사용할 수 있다.

마스크 블랭크스용 기판에는, 높은 평탄도가 요구되고 있다. 이것은, 평탄도가 높을수록, 목적대로의 노광이 달성되기 쉬워지기 때문이며, 평탄도가 보다 높은 기판이 미세 패턴의 묘화에 적합한 마스크 블랭크스용 기판이라고 할 수 있다.

마스크 블랭크스용 기판에는, 노광용 마스크로 하였을 때에 노광 패턴(배선 패턴 등)이 형성되는 제1 주표면과, 노광 패턴이 형성되지 않는 제2 주표면이 있으며, 제2 주표면이 노광기에 흡착되어 보유 지지된다. 제2 주표면은 흡착면을 따르도록 변형되기 때문에, 그것에 수반하여 노광에 사용되는 제1 주표면의 형상도 변형된다. 이전의 요구 레벨에서는, 노광기의 흡착에 의한 평탄도의 악화는 어느 정도 허용되었으며, 제2 주표면의 평탄도가 제1 주표면의 평탄도보다 1자리 정도 커도 문제 없는 경우가 많았다. 그 때문에, 2개의 주표면 중 한쪽 면의 평탄도가 커져 버리는 양면 동시 연마에 의해, 2개의 주표면을 연마하여, 평탄도가 큰 쪽을 제2 주표면으로 하는 것이 주류였다.

그러나, 근년에는, 극미세의 패턴을 실현하기 위해, 2개의 주표면의 양면에 대하여, 동일한 정도의 평탄도가 필요해지고 있으며, 그를 위해 2개의 주표면의 각각의 면을 별도로 가공하는 국소 가공 기술이 제안되어 있다. 또한, 2개의 주표면의 양면이 고평탄이라도, 제2 주표면의 형상에 따라서는, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 충분한 평탄도가 얻어지지 않는 것을 알 수 있으며, 극미세의 패턴을 실현하기 위한 최첨단품에서는, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때, 높은 평탄도가 얻어지는 것이 중요해지고 있다.

마스크 블랭크스용 기판으로부터 마스크 블랭크스를 거쳐 노광용 마스크로 하고, 노광용 마스크를 노광기에 흡착에 의해 보유 지지하였을 때의 주표면의 형상의 평가는 매우 중요하지만, 일반적으로 이것을 직접 측정하기는 곤란하다. 그 때문에, 노광용 마스크를 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때의 주표면의 형상을 추정하는 것, 예를 들어 일반적인 레이저 간섭계로 측정한 주표면의 형상으로부터 근사적으로 산출하는 일이 이루어지고 있다. 그러나, 종래, 노광에 필요한 영역에 있어서, 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때의 평탄도를 정확하게 파악하는 것은 불가능하며, 그 때문에, 노광용 마스크를 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때, 충분한 평탄도를 부여하는 마스크 블랭크스용 기판은 얻어지지 않았다.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판은, 기판의 중심을 기준으로 한 138mm×138mm의 정사각형의 내측으로서, 기판의 두께 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역 내에 위치하는 2개의 주표면의 각 표면 형상을 중첩하여 얻어지는 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하이다. 구체적으로는, 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판은,

(1) 기판을, 제1 주표면 및 제2 주표면을 대략 연직 방향을 따라 배치하여, 제1 주표면 및 제2 주표면의 중앙부의, 제1 주표면 및 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역을 설정하고,

(2) 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 제1 주표면으로부터 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제1 영역면으로 하고,

(3) 산출 영역의 정사각통의 중심축 상의 임의의 1점인 기준점을 지나고, 중심축에 직교하는 연직면을 기준 평면으로서 설정하고, 기준점을 지나고, 산출 영역인 정사각통과 연직면의 교선인 정사각형의 4변 중 어느 한 변에 평행인 회전축을 설정하여, 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태로부터, 회전축을 따라, 기판을 180도 회전시켜, 제2 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 제2 주표면으로부터 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제2 영역면으로 하고,

(4) 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하고,

(5) 제1 영역면 및 제2 영역면을, 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고,

(6) 제2 영역면의 높이 맵을, (3)에 있어서의 회전축을 지나고, (3)에 있어서의 회전의 90도 방향을 따른 수직면을 기준으로 하여 대칭 이동시켜 제2 영역면의 반전 높이 맵으로 하고,

(7) 기준 평면 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 제2 영역면의 반전 높이 맵의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때,

산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하로 되어 있다.

상기 (1) 내지 (7)에 대하여, 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 양태를 설명하기 위한 도 1 내지 4를 참조하여 구체적으로 설명한다. 우선, 도 1 중, (A)는 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면을 연직 방향을 따라 배치한 상태의 측면도, (B)는 (A)에 있어서 우측에 위치하는 제1 주표면의 정면도이다. (1)에서는, 도 1의 (A)에 도시되는 바와 같이, 기판(500)의 한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면(1) 및 제2 주표면(2)을 대략 연직 방향을 따라 배치하여, 제1 주표면(1) 및 제2 주표면(2)의 중앙부의, 제1 주표면(1) 및 제2 주표면(2)의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역(C)을 설정한다.

다음에, (2)에서는, 도 1의 (B)에 도시되는 바와 같이, 제1 주표면(1)에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 제1 주표면(1)으로부터 산출 영역(C) 내의 부분을 잘라내어, 제1 영역면(11)으로 한다. 여기서, 편의상, 제1 주표면(1)에는, 볼록 부분(11a)이 존재하고, 또한 제2 주표면(2)에도, 후술하는 도 2의 (B)에 도시되는 바와 같이, 볼록 부분(21a)이 존재하고 있는 것으로 한다.

다음에, (3)에서는, 도 1의 (A) 및 (B)에 도시되는 바와 같이, 산출 영역(C)의 정사각통의 중심축(CA) 상의 임의의 1점인 기준점(P)을 지나고, 중심축(CA)에 직교하는 연직면을 기준 평면(S)(여기서, 기준 평면(S)은 도면의 깊이 방향으로 연장되는 면이다.)으로서 설정하고, 기준점(P)을 지나고, 산출 영역(C)의 정사각통과 연직면의 교선인 정사각형의 4변 중 어느 한 변에 평행인 회전축(RA)을 설정한다. 그리고, 제1 주표면(1)에 정면으로 대향하고 있는 상태로부터, 회전축(RA)을 따라(회전축(RA)을 중심으로 하여), 기판(500)을 180도 회전시킨다.

한편, 도 2 중, (A)는 180도 회전 후의 마스크 블랭크스용 기판의 측면도, (B)는 회전 후의 (A)에 있어서 우측에 위치하는 제2 주표면의 정면도이다. 기판(500)의 회전 후에는, 도 2의 (B)에 도시되는 바와 같이, 제2 주표면(2)에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 제2 주표면(2)으로부터 산출 영역(C) 내의 부분을 잘라내어, 제2 영역면(21)으로 한다.

다음에, (4)에서는, 제1 영역면(11) 및 제2 영역면(21)의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하고, (5)에서는, 제1 영역면(11) 및 제2 영역면(21)을, 제1 영역면(11) 및 제2 영역면(21)의 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한, 도 3의 (A)에 도시되는 바와 같은 제1 영역면의 높이 맵(111), 및 도 3의 (B)에 도시되는 바와 같은 제2 영역면의 높이 맵(211)으로 변환한다. 또한, (6)에서는, 제2 영역면의 높이 맵(211)을, 도 3의 (B)에 도시되는, (3)에 있어서의 회전축(RA)을 지나고, (3)에 있어서의 회전의 90도 방향을 따른 수직면(V)(여기서, 수직면(V)은 도면의 깊이 방향으로 연장되는 면이다.)을 기준으로 하여 대칭 이동시켜, 도 3의 (C)에 도시되는 바와 같은 제2 영역면의 반전 높이 맵(211R)으로 한다. 또한, 도 3의 (C)에 도시되는, 제2 영역면의 반전 높이 맵(211R)은, 높이 맵(211)을 대칭 이동시켜 얻어지기 때문에, 반전 높이 맵(211R)에 있어서의 21aR은, 높이 방향으로는 반전되어 있지 않고, 21a와 마찬가지로 볼록부로 되어 있다.

다음에, (7)에서는, 도 3의 (A)에 도시되는 제1 영역면의 높이 맵(111)과, 도 3의 (C)에 도시되는 제2 영역면의 반전 높이 맵(211R)을 중첩하고, 도 1의 (A)에 도시되는 기준 평면(S) 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 제1 영역면의 높이 맵(111)의 높이와, 제2 영역면의 반전 높이 맵(211R)의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 얻어진 산출 높이의 맵을, 도 4에 도시되는 바와 같은 산출면(3)으로 한다. 그리고, 이 산출면(3)의 평탄도를 평가한다.

노광용 마스크의 기판(마스크 블랭크스용 기판)이 노광기에 흡착되어 보유 지지되면, 그 흡착면의 표면 형상에 따라 주표면의 평탄도가 변화한다. 6025 기판에 있어서, 제2 주표면의 중앙부의, 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 내측은, 제2 주표면 중, 노광기에 실제로 흡착되는 영역이며, 제1 주표면 및 제2 주표면의 중앙부의, 제1 주표면 및 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역에 있어서 제1 주표면과 제2 주표면의 형상의 합, 즉 미흡착 상태의 제1 주표면 및 제2 주표면에 있어서의 제1 영역면과 제2 영역면의 합을 취함으로써, 노광용 마스크가, 노광기에 흡착되어 보유 지지된 상태의 제1 주표면의 형상을 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

포토마스크 블랭크스용 기판의 주표면의 형상의 측정에는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용할 수 있다. 레이저 간섭계로 측정할 수 있는 형상은, 기판의 주표면의 높이 맵의 미가공(生) 데이터이며, 이 경우, 그 높이의 기준은, 측정 시에 기판을 적재하는 다이가 된다. 본 발명에서는, 이 기판의 주표면의 높이 맵에 대하여, 당해 주표면의 최소 제곱 평면(면 또는 높이 맵의 최소 제곱 평면)을 산출하고, 그 최소 제곱 평면을 기준으로 한 높이 맵으로 보정함으로써, 기판을 적재하는 다이의 형상의 영향을 제거한다. 이와 같이 보정한 높이 맵 중, 제2 영역면의 높이 맵으로부터, (3)에 있어서의 회전축을 지나고, (3)에 있어서의 회전의 90도 방향을 따른 면을 기준으로 하여 대칭 이동시켜 얻어지는 제2 영역면의 반전 높이 맵에서는, 높이 방향의 정부는 변하지 않지만, (3)에 있어서의 회전축과 직교하는 방향의 양측이 반전된다. 또한, 평탄도(TIR)란, 대상면(제1 영역면, 제2 영역면, 산출면 등의 면)의 최소 제곱 평면을 산출하고, 최소 제곱 평면과 대상면의 차분을 산출하였을 때의, 그 차분의 소정의 영역 내에서의 최고값(최고 높이)과 최저값(최저 높이)의 차이다.

산출면의 평탄도(TIR)는 100nm 이하이며, 50nm 이하인 것이 바람직하고, 30nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 경우에는, 마스크 블랭크스용 기판으로부터 마스크 블랭크스를 거쳐 얻은 노광용 마스크를 사용한 노광에 있어서, 전사 정밀도가 양호한 노광을 실현할 수 있다. 한편, 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm보다 크면, 양호한 노광을 실현할 수 없다.

또한, 산출면을 얻을 때, 제2 주표면의 형상 중, 제1 주표면의 형상에 기여하는 파장 성분과 기여하지 않는 파장 성분을 분리함으로써, 노광용 마스크가 노광기에 흡착되어 보유 지지된 상태의 제1 주표면의 형상을 보다 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

제2 주표면의 형상 중, 단파장 성분일수록, 제1 주표면의 형상의 변화에 대한 영향이 작은 점에서, 예를 들어 상술한 (5)에 있어서, 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵을 적용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 가우시안 필터로, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 더욱 바람직하게는 10mm 이하의 파장 성분을 완화하여 얻어진 높이 맵을 적용하는 것이 바람직하다.

가우시안 필터란, 면의 미소 영역 내의 평활화를 면 전체에 걸쳐 실시하는 평활화 처리이다. Xmm의 가우시안 필터란, 어떤 측정점의 주위 Xmm×Xmm에 착안하여, 가우스 분포 함수를 사용하여 멀어질수록 가중치가 작아지도록, 하기 식

에 기초하여, 레이트를 계산하는 필터이다. 본 발명에서는, 바람직하게는 20mm×20mm, 보다 바람직하게는 15mm×15mm, 더욱 바람직하게는 10mm×10mm의 가우시안 필터를 사용함으로써, 노광용 마스크가 노광기에 흡착되어 보유 지지된 상태의 제1 주표면의 형상에 대한 영향이 작은, 제2 주표면에 있어서의 수mm 피치의 형상을 감쇠할 수 있다.

또한, 제2 주표면의 형상 중, 단파장 성분일수록, 제1 주표면의 형상의 변화에 대한 영향이 작은 점에서, 예를 들어 상술한 (5)에 있어서, 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항, 보다 바람직하게는 제21차까지의 항, 더욱 바람직하게는 제36차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵을 적용하는 것이 바람직하다. 르장드르 다항식은, 마스크 블랭크스용 기판의 제2 주표면의 형상 중, 제1 주표면의 형상의 변화에 대한 영향이 큰 장파장 성분을 양호하게 피팅할 수 있는 다항식이며, 적어도 제15차까지의 항에 의한 피팅을 실시함으로써, 노광용 마스크가 노광기에 흡착되어 보유 지지된 상태의 제1 주표면의 형상을 충분히 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

한편, 산출면을 얻을 때, 제2 주표면의 형상 중, 제1 주표면의 형상에 기여하는 방향 성분과 기여하지 않는 방향 성분을 분리함으로써도, 노광용 마스크가 노광기에 흡착되어 보유 지지된 상태의 제1 주표면의 형상을 보다 높은 정밀도로 파악할 수 있다. 제2 주표면의 형상 중, 노광기에 의한 흡착의 보유 지지 영역의 장축에 수직인 성분일수록, 제1 주표면의 형상의 변화에 대한 영향이 작은 점에서, 예를 들어 상술한 (5)에 있어서, 제2 영역면의 높이 맵을, 제2 영역면의 높이 맵 중, 노광기에 의한 흡착의 보유 지지 영역의 장축에 수직인 성분을 제외한 높이 맵으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 제조 공정을 설명한다.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법은, 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽에 대한 국소 가공 공정과, 국소 가공 공정에 이은 마무리 연마 공정을 포함한다.

마스크 블랭크스용 기판의 제조에 있어서는, 국소 가공 공정 전에, 유리 잉곳으로부터 마스크 블랭크스용 기판의 형상으로 잘라내고, 다음에 외형 가공이나 단부면, 주표면을 조연마한다. 이들 각 공정의 연마는, 몇 단계로 구성되는 경우가 많으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 10 내지 100nm의 산화세륨이나 실리카 나노 입자의 수용액이 연마제로서 사용된다.

다음에, 주표면의 형상을 조절하는 국소 가공이 실시되는데, 국소 가공 공정에서는, 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽에 대하여, 상대적으로 볼록한 부분을 선택적으로 제거하는 가공이 실시된다. 이 공정에 있어서는, 소정의 형상이 얻어질 때까지 가공을 반복할 수 있다. 국소 가공에는, 자기 점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing: MRF) 등의 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 일반적으로 국소 가공만으로 얻어지는 표면의 결함 레벨은, 특히 최첨단품에 적합한 마스크 블랭크스용 기판에서는 충분하지 않은 경우가 있기 때문에, 국소 가공 공정에 이어서, 마무리 연마 공정이 실시된다.

본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법은, 국소 가공 공정이,

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

국소 가공만으로 얻어지는 표면의 형상은, 평탄하지 않으며, 통상 그 후에 실시되는 마무리 연마 공정에 있어서의 표면의 형상의 변화를 제거하는 형상(일반적으로 가운데 볼록 형상(주표면의 중앙부가 돌출된 형상)이나, 가운데 오목 형상(주표면의 중앙부가 패인 형상) 등)을 하고 있으며, 국소 가공만으로 얻어진 표면의 형상의 평탄도(TIR)를 평가해도, 최종적으로 얻어지는 마스크 블랭크스용 기판의 주표면의 형상의 평가 결과와는 괴리된 평가로밖에 되지 않는다. 국소 가공 공정 후에, 소정의 연마 조건에서 실시되는 마무리 연마 공정에서 생기는 주표면의 형상의 변화에는 재현성이 있어, 소정의 연마 조건에서의 마무리 연마 후의 주표면의 형상의 변화를 파악하고, 이것을 국소 가공 후의 주표면의 형상에 적용하여, 소정의 연마 조건에서 실시한 마무리 연마 공정 후의 표면의 형상을 예측함으로써, 마무리 연마 전에, 국소 가공의 단계에서, 마무리 연마 후에 얻어지는 표면의 형상을 평가하여, 마무리 연마에 의해 얻어진 주표면의 형상의 양부를 평가할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법에서는, 상기 (A) 내지 (E) 공정을 포함하는 국소 가공 공정에 의해, 마스크 블랭크스용 기판을 제조하는 것이 바람직하다.

(A) 공정에 있어서, 제1 주표면 및 제2 주표면의, 국소 가공 공정 후의 표면에 대한, 마무리 연마 공정 후의 표면의 형상의 변화를 파악하는데, 이 변화는, 예를 들어 국소 가공을 실시한 마스크 블랭크스용 기판으로부터, 주표면이 마찬가지의 형상을 갖는 다른 마스크 블랭크스용 기판을 선택하고, 이 다른 마스크 블랭크스용 기판에, 소정의 마무리 연마를 실시하여 얻어진 주표면의 형상으로부터 파악할 수 있다. 또한, 이 형상의 변화의 파악은 시뮬레이션에 의해 추정할 수도 있다. 이 경우, 다른 마스크 블랭크스용 기판으로서는, 주표면의 형상이, 국소 가공 공정에 있어서의 목표 형상인 가운데 오목 형상인 것, 주표면의 평탄도(TIR) 300nm 미만인 것 등이 적합하다. 또한, (A) 공정은, (B) 공정 후여도 되고, (C) 공정 후여도 된다.

(B) 공정에 있어서는, 제1 주표면 및 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽을 국소 가공하는데, 국소 가공은, 국소 가공 전후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상과, 마무리 연마 공정 후의 표면의 형상의 변화를 고려하여, 제1 주표면 및 제2 주표면이, 소정의 형상으로 되도록 국소 가공에 있어서의 소정의 가공 조건을 설정한다. 구체적으로는, 예를 들어 제2 주표면이 볼록형인 경우, 노광용 마스크를 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때, 제1 주표면이 평탄해지기 위해서는, 제1 주표면은 오목형인 것이 바람직하고, 제2 주표면이 오목형인 경우, 노광용 마스크를 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때, 제1 주표면이 평탄해지기 위해서는, 제1 주표면은 볼록형인 것이 바람직하다. 한편, 마무리 연마에 의해, 형상이 볼록하게 되는 변화를 하는 경우, 이 변화를 고려하여, 제1 주표면은, 이 변화를 상쇄하는 형상(예를 들어, 낮은 볼록형이나 오목형)인 것이 바람직하고, 마무리 연마에 의해, 형상이 오목하게 되는 변화를 하는 경우, 이 변화를 고려하여, 제1 주표면은, 이 변화를 상쇄하는 형상(예를 들어, 얕은 오목형이나 볼록형)인 것이 바람직하다.

(C) 공정에 있어서, (B) 공정 후, 즉 실제로 국소 가공한 후의 제1 주표면의 형상 및 제2 주표면의 형상을, 마무리 연마 공정 전의 표면의 형상으로서 측정하는데, 이 측정에는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용할 수 있다. 또한, 국소 가공 전에도, 제1 주표면의 형상 및 제2 주표면의 형상이 적절하게 측정되는데, 이 측정에도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용할 수 있다.

(D) 공정에서는, (C) 공정에서 얻어진 주표면의 형상에 대하여, (A) 공정에서 파악한 주표면의 형상의 변화를 적용하여, 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 예측하는데, (A) 공정에서 파악한 주표면의 형상의 변화는, (C) 공정에서 얻어진 국소 가공 후의 주표면의 형상에 따라 형상의 변화가 선택된다. 여기서는, 예를 들어 제1 주표면 및 제2 주표면의, 국소 가공 공정 후의 주표면의 형상을, 각각 S11a 및 S11b라 하고, 소정의 마무리 연마를 실시하였을 때의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상의 변화를 측정하여, 각각 SΔa 및 SΔb라 하였을 때, 하기 식 (a) 및 식 (b)

S11a+SΔa=S12a (a)

S11b+SΔb=S12b (b)

에 의해, 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면의 형상(S12a) 및 제2 주표면의 형상(S12b)을 예측할 수 있다.

(E) 공정에서는, (D) 공정에서 예측된 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상인지 여부를 평가한다. 이 평가 방법으로서는, 주표면의 형상의 측정과, 그 수치 해석으로 구성되는 방법을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어 (E) 공정에 있어서의 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을,

산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 형상으로서 평가할 수 있다. 이와 같이 하면, 마스크 블랭크스용 기판으로부터 마스크 블랭크스를 거쳐 얻은 노광용 마스크를 사용한 노광 시의 노광용 마스크의 평탄성을, 마스크 블랭크스용 기판의 단계에서, 매우 높은 정밀도로 예측할 수 있고, 또한 노광용 마스크를 사용한 노광 시의 노광용 마스크의 평탄도를 예측할 수 있다.

이 경우에는, 전술한 제1 주표면의 형상(S12a) 및 제2 주표면의 형상(S12b)으로부터, 상기 (5)에 있어서, 하기 식 (c)

S12a+S12b=S13 (c)

에 나타내는 바와 같이, 제1 주표면의 형상과 제2 주표면의 형상을 적산함으로써 산출면(S13)을 얻을 수 있다. 그리고, 얻어진 산출면의 평탄도(TIR)로부터, 마무리 연마 후에 최종적으로 얻어지는 마스크 블랭크스용 기판의 평탄도(TIR)를 예측할 수 있다.

(E) 공정에 있어서 (D) 공정에서 예측된 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상인 경우에는, 마무리 연마 공정으로 이행할 수 있다. 한편, (E) 공정에 있어서 (D) 공정에서 예측된 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이 아닌 경우에는, (A) 공정 내지 (E) 공정을 반복할 수 있다.

마무리 연마 후에 최종적으로 얻어진 마스크 블랭크스용 기판의 제1 주표면의 형상 및 제2 주표면의 형상도 적절하게 측정할 수 있으며, 이 측정에도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용할 수 있다. 또한, 그 결과로부터, 마무리 연마 후에 최종적으로 얻어진 마스크 블랭크스용 기판의 평탄도(TIR)를 평가할 수도 있다.

국소 가공 후의 마스크 블랭크스용 기판의 표면은, 결함이나 조도의 점에서, 표면 상태가 충분하지 않은 경우가 많으며, 그것들을 개선하기 위해, 국소 가공 후에는 마무리 연마가 실시된다. 마무리 연마는, 예를 들어 부드러운 연마 클로스와, 미세한 콜로이달 실리카로 구성된 연마 슬러리를 사용하여, 예를 들어 양면 동시 연마로 실시할 수 있다. 마무리 연마의 연마 조건에 대해서는, 통상법에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 스웨이드 타입의 연질 폴리셔와, 평균 입경 10 내지 100nm의 콜로이달 실리카 지립의 수용액을 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 내지 3]

SiO₂와 TiO₂(TiO₂ 농도 약 7질량％)로 형성된 유리 기판(제1 주표면 및 제2 주표면의 한 변이 152mm×152mm인 크기의 정사각형, 두께 6.35mm) 10매를 준비하였다. 유리 기판의 단부면(주표면이 아닌 4개의 면)을 모따기 가공 및 연삭 가공하고, 또한 산화세륨 지립을 포함하는 연마액으로 조연마 처리 및 정밀 연마하였다. 그 후, 실시예 1에서는 유리 기판 10매(기판 1-1 내지 기판 1-10), 실시예 2에서는 유리 기판 10매(기판 2-1 내지 기판 2-10), 실시예 3에서는 유리 기판 10매(기판 3-1 내지 기판 3-10)를, 스웨이드 타입의 연질 폴리셔를 적용한 양면 연마 장치의 캐리어에 세트하고, 콜로이달 실리카 지립의 연마액을 사용하여, 제1 주표면 및 제2 주표면을 초정밀 연마하였다.

초정밀 연마 후, KOH를 포함하는 세정액으로 세정하여 실리카 나노 입자를 제거하고, 건조 후, 표면 형상 측정 장치(UltraFlat, Tropel사제)로 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 측정하였다. 그 후, 얻어진 주표면의 형상에 기초하여, 다음에 실시하는 국소 가공의 가공 조건을 결정하였다.

다음에, 결정한 가공 조건에 기초하여, 국소 가공 장치에서 유리 기판의 양면을 국소 가공하였다. 국소 가공 장치는, 일본 특허 공개 제2010-194705호 공보(특허문헌 3)에 기재되어 있는 국소 가공 장치를 사용하였다. 이 장치를 사용한 국소 가공은, 미세한 연마 툴의 이동 속도를 제어하면서, 기판 전면을 연마하는 것으로, 상대적으로 볼록하게 되어 있는 부분에서 연마 툴을 느리게 이동, 상대적으로 오목하게 되어 있는 부분에서 연마 툴을 빠르게 이동시킴으로써, 목표의 형상을 얻을 수 있다. 국소 가공 장치의 가공 툴에는 양모 펠트 버프, 연마 슬러리에는 실리카 나노 입자(AJ-3540, 닛산 가가쿠 가부시키가이샤제)에 미량의 소포제(신에쓰 실리콘 KS-537, 신에쓰 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 혼화한 것을 사용하였다. 국소 가공 후의 유리 기판은 KOH를 포함하는 세정액으로 세정하여 실리카 나노 입자를 제거하고, 건조 후, 표면 형상 측정 장치(UltraFlat, Tropel사제)로 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 측정하였다.

여기서, 국소 가공 후의 표면에 대한, 마무리 연마 후의 주표면의 형상의 변화를 파악하기 위해, 다른 유리 기판을 사용하여, 마찬가지로 국소 가공까지 실시하고, 또한 후술하는 마무리 연마와 마찬가지의 마무리 연마를 실시하여, 국소 가공 후의 표면에 대한, 마무리 연마 후의 주표면의 형상의 변화를 평가하였다. 다음에, 유리 기판에 대하여, 국소 가공 후의 유리 기판의 주표면의 형상에, 파악된 주표면의 형상의 변화를 적용하여, 마무리 연마 후의 표면의 형상을 예측하였다. 이 예에서는 1회째의 국소 가공 후의 표면에 대하여, 마무리 연마 후의 표면의 형상을 예측한 후, 유리 기판 10매 중 어느 것에 있어서도, 2회째의 국소 가공을 실시하고, 2회째의 국소 가공 후의 표면에 대해서도, 마무리 연마 공정 후의 표면의 형상을 예측하였다.

다음에, 실측된 국소 연마 후의 표면의 형상과, 예측된 마무리 연마 후의 표면의 형상에 대하여, 유리 기판의 주표면의 형상을, 이하의 방법으로 평탄도(TIR)로서 평가하였다. 즉,

(7) 기준 평면 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 제2 영역면의 반전 높이 맵의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때의, 산출면의 평탄도(TIR)를 구하였다. 실시예 1에서는, 제2 영역의 표면을 잘라낸 면을 그대로 제2 영역면으로 하고, 실시예 2에서는, (5)에 있어서, 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵을 적용하고, 실시예 3에서는, (5)에 있어서, 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵을 적용하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 기판 1-1에 대하여, 2회째의 국소 가공 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상(국소 가공 오름 형상), 및 파악된 주표면의 형상의 변화를 적용하여 예측한 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상(예상 형상)을 도 5에 도시한다. 이 경우에는, 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면의 형상이 볼록 형상인 점에서, 기판 1-1에서는, 제1 주표면의 형상이 국소 가공 후에 오목형으로 되도록 국소 가공하는 것이 바람직하며, 기판 1-1에서는 그렇게 국소 가공을 실시하였다.

또한, 유리 기판의 주표면의 형상의 측정에서는, 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상은, 모두 측정기를 제1 주표면 및 제2 주표면에 정면으로 대향시켜, 유리 기판의 외측으로부터 측정된다.

그 결과, 유리 기판 중 어느 것에 있어서도, 2회째의 국소 가공 후의 표면에 대한, 예측된 마무리 연마 후의 주표면의 형상의 평탄도(TIR)가 100nm 이하였으므로, 마무리 연마를 실시하였다.

마무리 연마는 2단계로 실시하였다. 우선, 국소 가공에서 발생한 흠집을 제거하기 위해, 유리 기판 10매를, 스웨이드 타입의 연질 폴리셔를 적용한 양면 연마 장치의 캐리어에 세트하고, 콜로이달 실리카 지립의 연마액을 사용하여, 제1 주표면 및 제2 주표면을 초정밀 연마하고, 초정밀 연마 후, KOH를 포함하는 세정액으로 세정하여 실리카 나노 입자를 제거하였다. 다음에, 유리 기판 10매를, 스웨이드 타입의 연질 폴리셔를 적용한 양면 연마 장치의 캐리어에 세트하고, 콜로이달 실리카 지립의 연마액을 사용하여, 초정밀 연마와는 다른 조건에서, 제1 주표면 및 제2 주표면을 최종 연마하였다. 최종 연마 후의 유리 기판은, KOH를 포함하는 세정액으로 세정하여 실리카 나노 입자를 제거하고, 건조 후, 표면 형상 측정 장치(UltraFlat, Tropel사제)로 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 측정하였다.

다음에, 마무리 연마 후의 표면의 형상에 대하여, 유리 기판의 주표면의 형상을, 상기 평탄도(TIR)로서 평가하는 방법과 마찬가지의 방법으로, 평탄도(TIR)로서 평가하였다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 기판 1-1에 대하여, 마무리 연마 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상(마무리 가공 후 형상)을 도 5에 도시한다.

이상의 결과로부터, 파악된 주표면의 형상의 변화를 적용하여 예측한 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상의 평탄도(TIR)와, 마무리 연마 후의 실제의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상의 평탄도(TIR)에 큰 차는 없어, 국소 가공 후에 예측한 평탄도(TIR)를 국소 가공 후의 주표면의 형상의 가부 판정에 적용할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 예에서 얻어진 포토마스크 블랭크스용 기판은, 마무리 연마 후의 평탄도(TIR)가 모두 50nm 전후인 점에서, 노광용 마스크를 사용한 노광, 특히 EUVL에 의한 노광에 있어서, 노광기에 흡착시켜 보유 지지하였을 때에 기판의 주표면이 고평탄의 형상으로 되는 노광용 마스크를 제공하는 마스크 블랭크스용 기판으로서 양호하게 사용할 수 있다.

1: 제1 주표면
11: 제1 영역면
11a: 볼록 부분
111: 제1 영역면의 높이 맵
2: 제2 주표면
21: 제2 영역면
21a, 21aR: 볼록 부분
211: 제2 영역면의 높이 맵
211R: 제2 영역면의 반전 높이 맵
3: 산출면
500: 기판
C: 산출 영역
CA: 중심축
P: 기준점
RA: 회전축
S: 기준 평면
V: 수직면

Claims

한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 6.35mm인 마스크 블랭크스용 기판으로서,
(1) 상기 기판을, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면을 대략 연직 방향을 따라 배치하여, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 중앙부의, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역을 설정하고,
(2) 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제1 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제1 영역면으로 하고,
(3) 상기 산출 영역의 정사각통의 중심축 상의 임의의 1점인 기준점을 지나고, 상기 중심축에 직교하는 연직면을 기준 평면으로서 설정하고, 상기 기준점을 지나고, 상기 산출 영역의 정사각통과 상기 연직면의 교선인 정사각형의 4변 중 어느 한 변에 평행인 회전축을 설정하여, 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태로부터, 상기 회전축을 따라, 상기 기판을 180도 회전시켜, 상기 제2 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제2 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제2 영역면으로 하고,
(4) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하고,
(5) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면을, 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고,
(6) 상기 제2 영역면의 높이 맵을, 상기 회전축을 지나고, 상기 회전의 90도 방향을 따른 수직면을 기준으로 하여 대칭 이동시켜 제2 영역면의 반전 높이 맵으로 하고,
(7) 상기 기준 평면 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 상기 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 상기 제2 영역면의 반전 높이 맵의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 해당 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때,
해당 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판.
제1항에 있어서, 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판.
제1항에 있어서, 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판.
한 변이 152mm×152mm인 정사각형의 제1 주표면 및 제2 주표면의 2개의 주표면을 갖고, 두께가 6.35mm인 마스크 블랭크스용 기판을 제조하는 방법으로서,
상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽에 대한 국소 가공 공정과, 해당 국소 가공 공정에 이은 마무리 연마 공정을 포함하고,
상기 국소 가공 공정이,
(A) 제1 주표면 및 제2 주표면의 마무리 연마 공정 전후의 표면의 형상의 변화를 파악하는 공정과,
(B) 제1 주표면 및 제2 주표면 중 한쪽 또는 양쪽을 국소 가공하는 공정과,
(C) (B) 공정 후의 제1 주표면의 형상 및 제2 주표면의 형상을, 마무리 연마 공정 전의 표면의 형상으로서 측정하는 공정과,
(D) (C) 공정에서 얻어진 마무리 연마 공정 전의 표면의 형상에 대하여, (A) 공정에서 파악한 표면의 형상의 변화를 적용하여, 마무리 연마 공정 후의 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상을 예측하는 공정과,
(E) (D) 공정에서 예측된 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상이, 소정의 평탄도를 충족하는 제1 주표면 및 제2 주표면의 형상인지 여부를 평가하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크스용 기판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 (E) 공정에 있어서의 상기 소정의 평탄도를 충족하는 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이,
(1) 상기 기판을, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면을 대략 연직 방향을 따라 배치하여, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 중앙부의, 상기 제1 주표면 및 제2 주표면의 4변을 따른 138mm×138mm의 정사각형의 4변을 지나고 수평 방향으로 연장되는 정사각통 형상의 산출 영역을 설정하고,
(2) 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제1 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제1 영역면으로 하고,
(3) 상기 산출 영역의 정사각통의 중심축 상의 임의의 1점인 기준점을 지나고, 상기 중심축에 직교하는 연직면을 기준 평면으로서 설정하고, 상기 기준점을 지나고, 상기 산출 영역의 정사각통과 상기 연직면의 교선인 정사각형의 4변 중 어느 한 변에 평행인 회전축을 설정하여, 상기 제1 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태로부터, 상기 회전축을 따라, 상기 기판을 180도 회전시켜, 상기 제2 주표면에 정면으로 대향하고 있는 상태에서, 상기 제2 주표면으로부터 상기 산출 영역 내의 부분을 잘라내어, 제2 영역면으로 하고,
(4) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각에 있어서 최소 제곱 평면을 산출하고,
(5) 상기 제1 영역면 및 제2 영역면을, 상기 제1 영역면 및 제2 영역면의 각각의 최소 제곱 평면 상의 각각의 위치를 기준으로 한 제1 영역면의 높이 맵 및 제2 영역면의 높이 맵으로 변환하고,
(6) 상기 제2 영역면의 높이 맵을, 상기 회전축을 지나고, 상기 회전의 90도 방향을 따른 수직면을 기준으로 하여 대칭 이동시켜 제2 영역면의 반전 높이 맵으로 하고,
(7) 상기 기준 평면 상의 각각의 위치(X 좌표, Y 좌표)에 있어서, 상기 제1 영역면의 높이 맵의 높이와, 상기 제2 영역면의 반전 높이 맵의 높이를 더하여 산출 높이(Z 좌표)의 맵을 작성하여, 해당 산출 높이의 맵을 산출면으로 하였을 때,
해당 산출면의 평탄도(TIR)가 100nm 이하인 형상인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 가우시안 필터(20mm×20mm)로 처리하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 (5)에 있어서, 상기 제2 영역면의 높이 맵으로서, 르장드르 다항식의 제15차까지의 항으로 피팅하여 얻어진 높이 맵이 적용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, (E) 공정에 있어서 (D) 공정에서 예측된 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이, 상기 소정의 평탄도를 충족하는 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면의 형상이 아닌 경우, 상기 (A) 공정 내지 (E) 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.