マスクブランク用基板セットおよびマスクブランクセット
【課題】高いフォトマスクの重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクに好適な基板セットを提供すること。
【解決手段】本発明の基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対してフィティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とする。
【解決手段】本発明の基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対してフィティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるフォトマスク用のマスクブランク用基板やマスクブランクセットに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造プロセスのフォトリソグラフィプロセスにおいて、フォトマスクが用いられている。半導体デバイスの微細化が進むにつれて、このフォトリソグラフィプロセスでの微細化に対する要求が高まっている。特に、微細化に対応するためにArF露光光(193nm)を使用する露光装置の高NA化が進み、さらに液浸露光技術が導入されることによってさらなる高NA化が進んできている。このような微細化の要求、および高NA化に対応するために、フォトマスクの平坦度を高くすることが求められる。すなわち、パターン線幅の微細化が進むことによって、平坦度に起因する転写パターンの位置ずれの許容される量が小さくなったこと、また、高NA化が進むに従い、リソグラフィ工程での焦点裕度が少なくなったことから、マスク基板の、特にパターンを形成する側の主表面(以下、この側の主表面を単に主表面または基板主表面という。)の平坦度がより重要になってきている。
【0003】
一方、このフォトマスクは、露光装置のマスクステージに真空チャックによりチャックされると、マスクステージや真空チャックとの相性により、チャック時に大きく変形することがある。すなわち、従来、チャック前のフォトマスクの平坦度で製品管理を行っているので、チャック前に良品であっても、マスクステージや真空チャックとの相性によっては、露光装置のマスクステージにチャックしたときに、フォトマスクの平坦度が大きく悪化する場合がある。特に、主表面の形状の対称性が比較的低く、捩れた形状の傾向になる基板においては、その傾向が顕著であった。このため、フォトマスクを真空チャックにチャックしたときの平坦度を考慮する必要が生じてきている。従来、露光装置のマスクステージにチャックした後の平坦度が良好なマスク基板を選択するための方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−50458号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体製造プロセスにおいては、半導体デバイスの回路パターンを有する積層構造を形成する際、各層でフォトリソグラフィ工程を行う。回路パターンは、下層と上層との間においても配線を形成する必要があるため、各層のパターンの重ね合わせ精度は重要である。特に、近年のパターンの微細化・高密度化により、半導体デバイスの積層構造を形成する際に使用されるフォトマスクのセットには、高い重ね合わせ精度が要求されている。
【0005】
このようなフォトマスクのセットにおいて、各フォトマスクでパターンを高い位置精度で形成できたとしても、各フォトマスクにおける両基板の主表面形状が異なっていると、露光装置に真空チャックしたときの基板変形の傾向が異なってしまう。さらに、それに起因し、基板上のパターンの位置ずれについても異なった傾向を示すため、2枚のフォトマスクの重ね合わせ精度が悪化してしまう。このため、半導体デバイスの回路パターンを有する積層構造を形成する際に使用されるフォトマスクセットで用いる基板セットについては、パターンを形成する側の主表面形状が近似した形状を持つことが望ましい。
【0006】
一方、近年、パターンの微細化および高密度化が飛躍的に進んできており、1つのマスクに微細であり高密度なパターンを形成することに限界が生じ始めている。このリソグラフィ技術の問題点を解決する手段の1つとして、ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術が開発されている。ダブルパターニング/ダブル露光技術は、いずれも、1つの微細・高密度パターンを2つの比較的疎なパターン(第1のパターン、第2のパターン)となるように分割し、その2つのパターンがそれぞれ形成されたフォトマスク(第1のフォトマスク、第2のフォトマスク)を作製するところまでは同じである。
【0007】
ダブルパターニング技術の場合は、まず、半導体デバイスの最表層上に塗布された第1のレジスト膜に対して、第1のフォトマスクを用いて第1のパターンを転写する露光工程および現像工程を行い、第1のパターンを第1のレジスト膜に転写する(第1のレジストパターン形成)。次に、第1のレジスト膜パターンをエッチングマスクとして最表層をドライエッチングし、最表層に第1のパターンを転写する。次に、第1のレジストパターンを剥離し、最表層上に第2のレジスト膜を塗布する。次に、第2のフォトマスクを用いて第2のパターンを第2のレジスト膜に転写する露光工程および現像工程を行い、第2のパターンを第2のレジスト膜に転写する(第2のレジストパターン形成)。次に、第2のレジスト膜パターンをエッチングマスクとして最表層をドライエッチングし、最表層に第2のパターンを転写する。これらの工程を行うことにより、半導体デバイスの最表層に第1のパターンと第2のパターンが合成された微細・高密度パターンを転写することができる。
【0008】
一方、ダブル露光技術の場合は、半導体デバイスの最表層上に塗布されたレジスト膜に対して、第1のフォトマスクで第1のパターンを転写する露光工程を行い、さらに第2のフォトマスクで第2のパターンを転写する露光工程を行うという、同じレジスト膜に対して2回露光を行う。この工程後のレジスト膜に現像処理を行うことで、レジスト膜に第1のパターンと第2のパターンが合成された微細・高密度パターンを転写することができる。その後の半導体デバイスの最表層への微細・高密度パターンの転写は従来通りの工程で行う。
【0009】
ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術のいずれの技術においても、使用される2枚セットのフォトマスクで露光転写される第1のパターンと第2のパターンの重ね合わせ精度が、半導体デバイスのパターン転写精度に大きく影響する(重ね合わせの精度が低いと、半導体デバイスに形成される導電線幅が大きく変動したり、断線状態や短絡状態になってしまう等、半導体デバイスとして致命的な問題となる。)。フォトマスク上にパターンを非常に高い位置精度で形成できたとしても、セットの2枚のフォトマスクにおける各基板の主表面形状が異なっていると、露光装置に真空チャックしたときの基板変形の傾向が異なってしまう。さらに、それに起因し、基板上のパターンの位置ずれについても異なった傾向を示すため、2枚のフォトマスクの重ね合わせ精度が大幅に悪化してしまう。このため、ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術において使用される2枚セットのフォトマスクで用いる基板セットについては、パターンを形成する側の主表面形状が近似した形状を持つことが望ましい。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高いフォトマスクの重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクに好適な基板セットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のマスクブランク用基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる各基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、基板セットに含まれる基板は、互いに形状が近似したものであるので、高い重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクに好適なものである。このため、これらの基板を用いて得られたフォトマスクを用いることにより、高い重ね合わせ精度でパターニングを行うことが可能となる。
【0013】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、前記複数枚セットで用いられる基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状である基準主表面を有する仮想基板であることが好ましい。
【0014】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、特定の実在基板であることが好ましい。
【0015】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、前記基準主表面の形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域で、球面形状である仮想基板であることが好ましい。
【0016】
本発明のマスクブランクセットは、上記のマスクブランク用基板セットを用い、前記複数枚セットの各基板の前記主表面上に転写パターンを形成するための遮光膜を成膜して製造したマスクブランクをセットにすることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明のマスクブランク用基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィティングを行ったときの差が40nm以下である。
【0018】
これにより、本発明の基板セットを用い、半導体デバイスの回路パターンの積層構造を形成する際の各層のフォトリソグラフィ工程で使用される複数枚のフォトマスクのセットを作製した場合、あるいは、DP/DE技術に用いる2枚以上のフォトマスクのセットを作製した場合、各フォトマスクで露光装置にチャックしたときに生じる基板変形がほぼ同様の傾向を示し、基板上のパターンの位置ずれもほぼ同様の傾向を示すため、各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を大幅に向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明のマスクブランク用基板セットでは、マスクブランク用基板セットを基に作製されたフォトマスクセットの各フォトマスクが、マスクステージにチャックされていないときの主表面が非常に高い平坦度を有する基板を製造することを重要視するよりも、各フォトマスクが露光装置のマスクステージにチャックされたときの基板変形が同様の傾向を示すようにし、フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を向上させることを重要視している。
【0020】
フォトマスクが露光装置のマスクステージにチャックされたときの基板の形状変化について解析したところ、次のことが判明した。通常、露光装置は、フォトマスクをマスクステージにチャックする際、フォトマスクの対向する2つの端面側の主表面をチャックエリアとしている。
【0021】
研磨装置で主表面を研磨された基板は、その研磨の性質上、基本的に中央が高く、端面側は低い断面形状になる傾向が強く、このような主表面形状の基板から作製されたフォトマスクも同様の表面形状となり、露光装置のマスクステージにチャックされる場合が多い。図1にそのような形状のフォトマスクを露光装置のチャックステージ(マスクステージのフォトマスクの表面が直接接触してチャックする部分)に載置したときの平面図である。また、図2(a)は、フォトマスクがチャックステージにチャックされる前の状態における、図1に示すA方向(チャックステージの短辺方向)から見た側面図である。また、図2(b)は、同じくフォトマスクがチャックステージにチャックされる前の状態における、図1に示すB方向(チャックステージの長辺方向)から見た側面図である。図2(a)から分かるように、フォトマスクの表面形状に起因して、チャックステージの短辺側において、フォトマスクの両方の端面側が浮いた状態となっている。図2(b)から分かるように、フォトマスクの表面形状に起因して、チャックステージの長辺側において、フォトマスクの両方の端面側が浮いた状態となっている。
【0022】
このような載置状態において、フォトマスクをチャックステージにチャックすると、図3(a),(b)に示すように、吸着により、浮いているフォトマスクの4方の端面側が引っ張られることから、4つの端面方向から上方に2次の成分に変形する作用を有する力が加わる。つまり、基板には、主表面が4つの端面側のチャックエリアから中央に向かって上方に凸形状となる2次曲面(球面形状)に変形させられる力が加わる傾向がある。
【0023】
図4は、本発明を適用した基板を露光装置のマスクステージに、チャックする前(吸着前)とチャックした後(吸着後)の基板の形状を示す図であり、図4(a)は、吸着前の基板の形状を示す図であり、図4(b)は、吸着後の基板の形状を示す図である。図4(a)から分かるように、基板主表面の4隅の部分がチャックエリアの主表面の高さよりも若干高くなっており、また、中央部に向って徐々に高くなるようになっている。すなわち、吸着前の基板においては、略円状の等高線を示している。吸着後の基板においては、図4(b)から分かるように、略矩形状の等高線を示しており、132mm角内における等高線の数も少なく、間隔も広い。つまり、チャック後の基板主表面の形状は、チャック前に比べて大幅に平坦度が良くなっている。
【0024】
これらの傾向を考慮し、本発明のマスクブランク用基板セットでは、まず、基準基板として、その主表面形状が、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であり、基準基板の142mm角内の領域で少なくとも0.3μm以下の形状であるものとしている。そして、その基準基板の基準主表面形状に対し、実際に所定の研磨を行って製造した基板の薄膜を設ける側の主表面のその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、その差が40nm以下であるものであり、その中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下であるものを合格品のマスクブランク用基板とし、それを複数枚用意してマスクブランク用基板セットとしている。このマスクブランク用基板を基に、作製された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときでも高い平坦度を有し、かつ各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができる。
【0025】
基準基板は、その基準主表面をマスクブランク用基板セットで用いられる各基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状とした仮想の基板としてもよい。マスクブランク用基板セットで用いられる各基板は、その薄膜を設ける側の主表面の形状が中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μmであるという条件を満たしており、既にある程度の高い平坦度を有していることから、これらの基板の主表面形状を平均した形状は、高い平坦度を有することになる。
【0026】
基準基板は、特定の実在基板としてもよい。前記の通り、マスクブランク用基板セットで用いられる基板は、その薄膜を設ける側の主表面の形状が中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μmであるという条件を満たしており、既にある程度の高い平坦度を有している。この特定の実在基板の薄膜を設ける側の主表面形状を基準主表面形状とし、その中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下である主表面形状を有する基板を集めてマスクブランク用基板セットとすると、これを基に作成された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときに高い平坦度を有し、かつ各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができる。
【0027】
基準基板は、その基準主表面がその中央部を含む132mm角内の領域で球面形状であり、かつ平坦度が0.3μm以下である仮想基板としてもよい。このような基準基板を用いたフォトマスクを露光装置にチャックした後の基準主表面の形状をシミュレーションしたところ、基準主表面の平坦度は0.08μm以下となる。この基準主表面形状に対して、その中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、その差が40nm以下であるものであるものを集めてこれをマスクブランク用基板セットとすると、これを基に作成された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときの各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができ、かつ、転写パターンが形成される領域である132角内の領域でDRAM ハーフピッチ(hp)32nm世代のフォトマスクで求められる平坦度を確実に満たすことができる。
【0028】
研磨後の実際の基板(実基板)の主表面における132mm角内の領域に対し、基準主表面をフィッティングするときには、132mm角内領域の境界部分で基準主表面が実基板の主表面よりも少なくとも高くなるような高さ位置関係でフィッティングすることが好ましい。より好ましくは、132mm角内領域の境界部分で基準主表面が実基板の主表面に極力一致する高さ関係で行うことが好ましい。
【0029】
なお、ここでいう基準主表面の球面形状とは、完全な球面の部分形状に限定されるわけではない。研磨工程で用いられる研磨装置の特性による研磨後における実基板の断面形状の傾向や、その実基板が使用される露光装置のマスクステージにおけるチャックの吸着力によっては、基板のある一対の端面側の方が、直交するもう一対の端面側よりも強く変形させる力が加わる傾向が強くなる場合がある。このような場合においては、基準主表面の形状は、楕円球面形状であってもよい。
【0030】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係るマスクブランク用基板セットに用いられるマスクブランク用基板を説明するための図であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるY1−Y1線に沿う断面図であり,(c)は(a)におけるXY1−XY1線に沿う断面図である。なお、図5(b)に示す形状は、(a)におけるX1−X1線に沿う断面図における形状とほぼ同じであり、図5(c)に示す形状は、(a)におけるXY2−XY2線に沿う断面図における形状とほぼ同じである。図5(a)に示すマスクブランク用基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面が、中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下、かつ、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状である。図5(a)において、マスクブランク用基板の一辺の長さをLs(A=152mm)とし、142mm角内の領域の一辺の長さをLb(B=142mm)とし、132mm角内の領域の一辺の長さをLp(C=132mm)としている。なお、142mm角内の領域における平坦度とは、図5(b)や図5(c)に示すように、その領域内でマスクブランク用基板1の最も高い部分と、最も低い部分の領域の差Hが最大の部分のことをいう。
【0031】
また、このマスクブランク用基板は、前記主表面の形状に対して、所定の基準基板の基準主表面をフィッティングしたときの差が40nm以下である。基準基板には、前記の通り、種々の条件のものが適用可能であるが、ここでは、その基準主表面の形状が、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であり、基準基板の132mm角内の領域において球面形状であるものを適用する。さらに詳しくは、基準主表面の形状がその中央部を含む132mm角内の領域の平坦度が0.3μm以下である基板のことをいい、好ましくは、132mm角内の領域の平坦度が0.2μm以下である基板がよい。また、特に、様々なチャック方式の露光装置に共通して使用できるマスクブランク用基板を得るための基準基板には、基準主表面が真球の球面で定義される形状であることが好ましい。
【0032】
図6は、図5(c)に示すマスクブランク用基板1の部分拡大断面図を示す。基準主表面3は、基準基板の主表面形状であり、主表面2にフィッティングしたときの状態となっている。そして、主表面2の中央部を含む132mm角内の領域(図5中のLpで示された領域)で基準主表面3とフィッティングしたときの差が、D1,D2である。D1は、基板主表面2が基準主表面3よりも上方にある部分のうちの最大の差(絶対値)であり、D2は、基板主表面2が仮想基準主表面3よりも下方にある部分のうちの最大の差(絶対値)である。そして、この差D1,D2のうち、大きい方の差が40nm以下となっている。
【0033】
すなわち、特定の基準基板の転写パターンを形成する薄膜を設ける側の基準主表面に対して132mm角内の領域でフィティングを行ったときの差がそれぞれ40nm以下である複数枚の基板を組み合わせたものを本発明の基板セットという。このような基板セットに含まれるマスクブランク用基板は、形状が近似したものであるので、これを用いて得られたフォトマスクセットは、高い重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクセットに好適なものとなる。このため、これらの基板を用いて得られたフォトマスクセットを用いることにより、高い重ね合わせ精度でパターニングを行うことが可能となる。
【0034】
なお、マスクブランク用基板の形状や高さの差は、TTV(板厚ばらつき)を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で測定することにより上記のようにして求めた。この波長シフト干渉計は、マスクブランク用基板の被測定面および裏面からそれぞれ反射した反射光と測定機基準面(前方基準面)との干渉縞から、被測定面の高さの差を位相差として算出し、各干渉縞の周波数の違いを検出し、マスクブランク用基板の被測定面および裏面からそれぞれ反射した反射光による測定機基準面(前方基準面)との干渉縞を分離し、被測定面の凹凸形状を測定するものである。
【0035】
本発明において、マスクブランク用基板としては、ガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、マスクブランクとして用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。また、EUVマスクブランクス用ガラス基板の場合は、露光時の熱による被転写パターンの歪みを抑えるために、約0±1.0×10−7/℃の範囲内、より好ましくは約0±0.3×10−7/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するガラス材料が使用される。さらに、EUV用マスクブランクは、ガラス基板上に多数の膜が形成されるため、膜応力による変形を抑制できる剛性の高いガラス材料が使用される。特に、65GPa以上の高いヤング率を有するガラス材料が好ましい。例えば、SiO2−TiO2系ガラス、合成石英ガラスなどのアモルファスガラスや、β−石英固溶体を析出した結晶化ガラスが用いられる。
【0036】
このようなマスクブランクス用基板は、例えば、粗研磨工程、精密研磨工程および超精密研磨工程を経て製造することができる。
【0037】
製造する基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、主表面の中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下となることを最低限目指して研磨加工される。さらに、基準基板の基準主表面の形状が予め設定されている場合においては、その基準主表面の中央部を含む132mm角内の領域での形状にフィットすることを目指して研磨加工される。
【0038】
特に、基準基板の基準主表面の形状を球面形状とする場合においては、製造する基板の主表面の形状が、例えば、球面の場合は、x2+y2+z2=r2(r:曲率半径)で定義される曲面に近づけるように各研磨工程で調整する。なお、132mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下となる基準主表面の曲面形状とは、その曲率半径rが概ね14,500,000mm以上のものであり、132mm角内の領域で平坦度が0.2μm以下となる基準主表面の曲面形状とは、その曲率半径rが概ね21,720,000mm以上のものである。
【0039】
このようなマスクブランク用基板の上記凸形状を有する主表面上に少なくとも遮光膜を形成することによりマスクブランクとすることができる。この遮光膜を構成する材料としては、クロム又はモリブデンシリサイドを挙げることができる。また、フォトマスクの用途や構成により、その他の膜、反射防止膜や半透過膜などを適宜形成しても良い。反射防止膜の材料としては、MoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCNなどを用いることが好ましく、半透過膜の材料としては、CrO、CrONなどを用いることが好ましい。
【0040】
遮光膜はスパッタリング法により成膜することができる。スパッタリング装置としては、DCマグネトロンスパッタ装置やRFマグネトロンスパッタ装置などを用いることができる。マスクブランク用基板への遮光性膜のスパッタリングの際に、基板を回転させ、かつ、スパッタターゲットを基板の回転軸から所定角度傾斜させた位置にターゲットを配置して成膜することが好ましい。このような成膜法により、遮光膜の面内のばらつきを小さくし、均一に形成することができる。
【0041】
基板を回転させ、かつ、スパッタターゲットを基板の回転軸から所定角度傾斜させた位置にターゲットを配置して成膜する場合においては、位相角および透過率の面内の分布は、基板とターゲットの位置関係によっても変化する。ターゲットと基板の位置関係について、図7を用いて説明する。オフセット距離(基板の中心軸と、ターゲットの中心を通りかつ前記基板の中心軸と平行な直線との間の距離)は、位相角および透過率の分布を確保すべき面積によって調整される。一般には分布を確保すべき面積が大きい場合に、必要なオフセット距離は大きくなる。本実施例の形態においては、132mm角内の基板内で位相角分布±2°以内および透過率分布±4%以内を実現するために、オフセット距離は200mmから350mm程度が必要であり、好ましいオフセット距離は240mmから280mmである。ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、オフセット距離により最適範囲が変化するが、132mm角内の基板内で位相角分布±2°以内および透過率分布±4%以内を実現するために、ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、200mmから380mm程度が必要であり、好ましいT/Sは210mmから300mmである。ターゲット傾斜角は成膜速度に影響し、大きな成膜速度を得るために、ターゲット傾斜角は、0°から45°が適当であり、好ましいターゲット傾斜角は10°から30°である。
【0042】
上述した少なくとも遮光膜をフォトリソグラフィおよびエッチングによりパターニングを行って転写パターンを設けることによりフォトマスクを製造することができる。なお、エッチングのエッチャントについては、被エッチング膜の材料に応じて適宜変更する。
【0043】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、以下の実施例においては、基板セットがマスクブランク用基板(ガラス基板)である場合について説明する。
【0044】
(実施例1)
この実施例1で製造するマスクブランク用基板の形状については、その転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状を、その中央部を含む142mm角内の領域において、平坦度が0.3μmとなる形状とすることを目指して研磨加工される。具体的には、以下の各研磨工程を経て、製造される。
【0045】
合成石英ガラス基板に対してラッピング加工およびチャンファリング加工を施したガラス基板に対して、以下の研磨条件で粗研磨工程を行った。粗研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間等の研磨条件は、適宜調整して行った。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径2μm〜3μm)+水
研磨パッド:硬質ポリシャ(ウレタンパッド)
【0046】
次いで、粗研磨後のガラス基板に対して、以下の研磨条件で精密研磨工程を行った。精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。この精密研磨工程後のガラス基板の転写パターンを形成する側の主表面形状は、4隅が凸になるように諸条件を調整して研磨を行う。これは、次の超精密研磨工程では、基板主表面の4隅が優先的に研磨されてしまう特性があるためであり、これにより、4隅の縁ダレを抑制することができ、基板主表面の142mm角内における平坦度を0.3μm以下とすることができる。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径1μm)+水
研磨パッド:軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0047】
次いで、精密研磨後のガラス基板に対して、以下の研磨条件で超精密研磨工程を行った。超精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間などの研磨条件は、適宜調整して行った。この超精密研磨工程では、基板形状が方形であることに起因して4隅が優先的に研磨されやすい特性を有している。基板主表面の表面粗さを所定の粗さ0.4nm以下となるようにしつつ、基板主表面の142mm角内における平坦度が0.3μmよりも大きくならないように、研磨条件を設定している。このようにして本発明に係るガラス基板(152.4mm×152.4mm×6.35mm)を作製した。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径100nm)+水
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0048】
このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の100枚について、平均の主表面形状を算出し、これを基準基板の基準主表面の形状に決定した。さらにそのガラス基板100枚について、決定した基準主表面形状と、その中央部を含む132mm角内の領域で、それぞれフィティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0049】
次いで、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成した。具体的には、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=24:29:12:35)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.7kWで、裏面反射防止層としてCrOCN膜を39nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,NO,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:NO:He=27:18:55)とし、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を1.7kWで、遮光層としてCrON膜を17nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.8kWで、表面反射防止層としてCrOCN膜を14nmの膜厚に成膜した。このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0050】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、それぞれにDP技術を用い、DRAM hp32nm世代に該当する1つの微細・高密度な転写パターンを2つの比較的疎なパターンに分けられた2つの転写パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0051】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、それぞれにDE技術を用い、DRAM hp32nm世代に該当する1つの微細・高密度な転写パターンを2つの比較的疎なパターンに分けられた2つの転写パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を十分に満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0052】
さらに、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0053】
(実施例2)
実施例1と同様に、精密研磨および超精密研磨工程を行って複数のガラス基板を得た。このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の中から、基準基板の主表面形状(球面であり、曲率半径r=14,508,150mm、132mm角内の領域において、平坦度が0.3μmとなる曲面形状。)とその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0054】
次いで実施例1と同様に、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成し、このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0055】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0056】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0057】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0058】
(実施例3)
実施例1と同様に、精密研磨および超精密研磨工程を行って複数のガラス基板を得た。このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の中から、基準基板の主表面形状(球面であり、r=21,762,225mm,132mm角の領域において、平坦度が0.2μmとなる曲面形状。)とその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0059】
図8に、製造したガラス基板のうちの1枚について、波長シフト干渉計で測定した基板主表面の形状を等高線図で示す。また、図9に、そのガラス基板の両対角線(図8のXYR1−XYR1線、およびXYR2−XYR2線)における各主表面形状を示す。測定の結果、このガラス基板の142mm角内における平坦度は、0.19μmであり、132mm角内における平坦度も、0.18μmであり、求める平坦度0.2μm以下を満たすものであった。図10に、基準基板の132mm角内においてフィッティングを行う基準主表面の形状を等高線図で示す。また、図11に、図8に示すガラス基板に対し、132mm角内で図10の基準主表面をフィティングしたときの一断面形状を示す。図12に、このフィッティングを行ったときの、ガラス基板の主表面と、理想基準主表面形状との差を示す。なお、図12に示す差であるが、フィッティングをおこなったときに、基準基板の高さがガラス基板の主表面の高さよりも高くなる部分をプラスの数値で表し、逆にガラス基板の主表面の高さのほうが高くなる部分をマイナスの数値で表している。
【0060】
図12の結果を見ると、フィティング差は、プラスの数値では、0.0075μm(7.5nm)、マイナスの数値では、−0.0067μm(6.7nm)と良好な結果であった。また、132mm角内全体においても、フィティング差は、最大でも0.011(11nm)で、40nm以下であり、このガラス基板は、高精度の合格品であることがわかる。
【0061】
次いで実施例1と同様に、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成し、このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0062】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0063】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0064】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0065】
(実施例4)
実施例1において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。具体的には、スパッタターゲットとしてMoとSiの混合ターゲット(原子%比Mo:Si=10:90)を用い、Ar,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:N2:He=5:49:46)とし、ガス圧0.3Pa、DC電源の電力を2.8kWで、位相シフト膜としてMoSiN膜を69nmの膜厚に成膜した。次に、位相シフト膜が成膜された基板を250℃で5分間加熱処理(アニール処理)した。
【0066】
次に、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。具体的には、最初に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=22:39:6:33)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.7kWで、裏面反射防止層としてCrOCN膜を30nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,N2の混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:N2=83:17)とし、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を1.7kWで、遮光層としてCrN膜を4nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.8kWで、表面反射防止層としてCrOCN膜を14nmの膜厚に成膜した。この条件で成膜された裏面反射防止層、遮光層および表面反射防止層は、遮光膜全体で低応力であり、また、位相シフト膜も低応力であり、基板の形状変化を最小限に抑制できた。
【0067】
次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0068】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0069】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0070】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0071】
(実施例5)
実施例2において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例4と同一構造の位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0072】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0073】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0074】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0075】
(実施例6)
実施例3において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例4と同一構造の位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0076】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0077】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0078】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0079】
(実施例7)
実施例1において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、遮光膜として、MoSiON膜(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)、MoSiON膜(反射防止層)を形成した。具体的には、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を7nmの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、Arをスパッタリングガス圧0.1Paとし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデンおよびシリコンからなる膜(MoSi膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を35nmの膜厚で形成し、次いで、Mo:Si=4:96(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約4:96)を10nmの膜厚で形成した。遮光性膜10の合計膜厚は52nmとした。この条件で成膜された裏面反射防止層、遮光層および表面反射防止層は、遮光膜全体で低応力であり、基板の形状変化を最小限に抑制できた。
【0080】
次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0081】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0082】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0083】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0084】
(実施例8)
実施例2において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例7と同一構造の裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0085】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0086】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0087】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0088】
(実施例9)
実施例3において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例7と同一構造の裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0089】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0090】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0091】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0092】
(実施例10)
実施例2において、超精密研磨工程および超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。最初に、このガラス基板の主表面の平坦度を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で測定した(測定領域:基板中心と同心の142mm角内の領域)。次に、その実測値を基に、まず、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲になっているかを検証する。平坦度が0.3μmを超えている場合には、最も低い箇所から見て、0.3μmを超える高さの領域を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。次に、基板主表面の実測値を基に、基板主表面の132mm角内の領域に対して、基準基板の基準曲面に対してフィッティングを行う。この場合では、132mm角内の領域の基板主表面に対して、基準曲面が所定の許容される最大のフィティング差(40nm)よりも上方の高さに位置しないようにフィッティングさせる。そして、フィッティングさせた基準曲面に対し、基板主表面が所定の許容される最大のフィティング差(40nm)よりも上方に位置する箇所を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。この段階で、局所加工の必要がないと判断された基板については、本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品となる。
【0093】
次に、局所加工が必要とされ、その領域が特定されたガラス基板に対し、MRF加工法による局所加工を行う。MRF加工法とは、磁性流体中に含有させた研磨砥粒を、磁場援用により、基板と接触させ、接触部分の滞留時間を制御することにより、局所的に研磨加工を行う方法である。この研磨加工では、凸部位の凸度が大きいほど、研磨砥粒による接触部分の滞留時間を長くする。また、凸部位の凸度が小さいほど、研磨砥粒による接触部分の滞留時間を短くして制御する。
【0094】
図13は、MRF加工法による加工状態を説明する概略図であり、(a)は正面方向断面図を、(b)は側面方向断面図を示している。同図において、MRF加工法によれば、鉄(図示せず)を含む磁性流体41中に含有させた研磨砥粒(図示せず)を、磁場援用により、被加工物であるマスクブランクス用基板1に高速で接触させるとともに、接触部分の滞留時間を制御することにより、局所的に研磨加工している。すなわち、回転自在に支持された円盤状の電磁石6に、磁性流体41と研磨スラリー42の混合液(磁性研磨スラリー4)を投入して、その先端を局所加工の研磨スポット5とし、除去すべき凸部分13を研磨スポット5に接触させている。このようにすると、円盤上の磁場に沿って磁性研磨スラリー4が、基板1側に研磨スラリー42が多く分布し、電磁石3側に磁性流体41が多く分布する、ほぼ二層状態をなして流れる。この状態の一部分を局所的に研磨加工する研磨スポット5とし、基板1の表面と接触させることにより、凸部分13を局所的に研磨し数十nmの平坦度に制御する。
【0095】
このMRF加工法は、従来の研磨方法と異なり、常に研磨スポット5が流動しているため、加工工具の磨耗や形状変化による加工精度の劣化がなく、さらに、基板1を高荷重で押圧する必要がないので、表面変位層における潜傷やキズが少ないといったメリットがある。また、MRF加工法は、研磨スポット5を接触させながら基板1を移動させる際、所定領域ごとに設定された加工取り代(必要加工量)に応じて基板1の移動速度を制御することにより、容易に除去量を調節することができる。
【0096】
磁性流体41に混合する研磨スラリー42は、微細な研磨粒子を液体に分散させたものが用いられる。研磨粒子は、例えば、炭化珪素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカなどであり、被加工物の材質や加工表面粗さなどに応じて適宜選択される。これらの研磨粒子は、水、酸性溶液、アルカリ性溶液などの液体中に分散されて研磨スラリー42となり、磁性流体41に混合される。
【0097】
マスクブランク用基板1の主表面と、仮想基準主表面とのフィッティングを行った結果、MRF加工法による局所研磨加工が必要と判断された箇所について、算出された必要加工量だけ局所研磨加工を行った。次に、局所研磨加工を行った主表面は表面荒れが発生しているので、短時間だけ両面研磨装置を用いて両面研磨を行った。両面研磨は以下の研磨条件で行った。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間等の研磨条件は、適宜調整して行った。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径70nm)
+アルカリ水溶液(NaOH、pH11)
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0098】
その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。さらに、仮想基準主表面とフィッティングしたときの差が40nm以下のもの、すなわち本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品は、100枚中100枚であり、極めて高い歩留まりで製造することができた。
【0099】
また、得られたガラス基板に対し、実施例2、実施例5、実施例8と同様の手順でマスクブランク用基板セット、マスクブランクセット、フォトマスクセットを得て、検証を行ったが、各実施例でそれぞれ検証結果と同様の結果となり、高い歩留まりでかつ、各実施例と同様の効果が得られることが確認できた。
【0100】
(実施例11)
実施例3において、超精密研磨工程および超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、実施例10と同様に、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。ここでは、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲となるようにするのはもちろん、132mm角内の領域で平坦度が0.2μm以下の範囲になるように局所加工を行った。その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。さらに、仮想基準主表面とフィッティングしたときの差が40nm以下のもの、すなわち本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品は、100枚中100枚であり、極めて高い歩留まりで製造することができた。
【0101】
また、得られたガラス基板に対し、実施例3、実施例6、実施例9と同様の手順でマスクブランク用基板セット、マスクブランクセット、フォトマスクセットを得て、検証を行ったが、各実施例でそれぞれ検証結果と同様の結果となり、高い歩留まりでかつ、各実施例と同様の効果が得られることが確認できた。
【0102】
このように、本発明の基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対してフィティングを行ったときの差が40nm以下である。これにより、本発明の基板セットを用い、半導体デバイスの回路パターンの積層構造を形成する際の各層のフォトリソグラフィ工程で使用される複数枚のフォトマスクのセットを作製した場合、あるいは、DP/DE技術に用いる2枚以上のフォトマスクのセットを作製した場合、各フォトマスクで露光装置にチャックしたときに生じる基板変形がほぼ同様の傾向を示し、基板上のパターンの位置ずれもほぼ同様の傾向を示すため、各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を大幅に向上することができる。
【0103】
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】フォトマスクを露光装置のチャックステージに載置したときにおける基板主方面方向の平面図である。
【図2】フォトマスクをチャックステージにチャックする前のフォトマスクの形状を示す図であり、(a)は図1のA方向から見た側面図であり、(b)は図1のB方向から見た側面図である。
【図3】フォトマスクをチャックステージにチャックした後のフォトマスクの形状を示す図であり、(a)は図1のA方向から見た側面図であり、(b)は図1のB方向から見た側面図である。
【図4】本発明を適用した基板の主表面形状を示す等高線図であり、(a)は露光装置のチャックステージにチャック前の基板の主表面形状を示す等高線図であり、(b)は露光装置のチャックステージにチャック後の基板の主表面形状を示す等高線図である。
【図5(a)】本発明の実施の形態に係るマスクブランクス用基板の主表面方向の平面図である。
【図5(b)】図5(a)におけるY1−Y1に沿う断面図である。
【図5(c)】図5(a)におけるXY1−XY1に沿う断面図である。
【図6】図5に示すマスクブランク用基板の部分拡大断面を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態に係るマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す図である。
【図8】実施例3で製造したガラス基板の主表面形状を示す等高線図である。
【図9】図8に示すガラス基板におけるXYR1−XYR1線に沿う断面の主表面形状、およびXYR2−XYR2線に沿う断面の主表面形状を示す図である。
【図10】基準主表面の形状の等高線図である。
【図11】図8に示すガラス基板に図10に示す基準主表面をフィティングした図である。
【図12】図11においてフィティングを行ったとこのフィッティング差に関する図である。
【図13】実施例10のMRF加工法による加工状態を説明する概略図であり、(a)は正面方向断面図を示し、(b)は側面方向断面図を示す。
【符号の説明】
【0105】
1 マスクブランク用基板
2 主表面
3 基準主表面
4 磁性研磨スラリー
5 研磨スポット
6 電磁石
13 凸部分
41 磁性流体
42 研磨スラリー
【技術分野】
【0001】
本発明は、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるフォトマスク用のマスクブランク用基板やマスクブランクセットに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造プロセスのフォトリソグラフィプロセスにおいて、フォトマスクが用いられている。半導体デバイスの微細化が進むにつれて、このフォトリソグラフィプロセスでの微細化に対する要求が高まっている。特に、微細化に対応するためにArF露光光(193nm)を使用する露光装置の高NA化が進み、さらに液浸露光技術が導入されることによってさらなる高NA化が進んできている。このような微細化の要求、および高NA化に対応するために、フォトマスクの平坦度を高くすることが求められる。すなわち、パターン線幅の微細化が進むことによって、平坦度に起因する転写パターンの位置ずれの許容される量が小さくなったこと、また、高NA化が進むに従い、リソグラフィ工程での焦点裕度が少なくなったことから、マスク基板の、特にパターンを形成する側の主表面(以下、この側の主表面を単に主表面または基板主表面という。)の平坦度がより重要になってきている。
【0003】
一方、このフォトマスクは、露光装置のマスクステージに真空チャックによりチャックされると、マスクステージや真空チャックとの相性により、チャック時に大きく変形することがある。すなわち、従来、チャック前のフォトマスクの平坦度で製品管理を行っているので、チャック前に良品であっても、マスクステージや真空チャックとの相性によっては、露光装置のマスクステージにチャックしたときに、フォトマスクの平坦度が大きく悪化する場合がある。特に、主表面の形状の対称性が比較的低く、捩れた形状の傾向になる基板においては、その傾向が顕著であった。このため、フォトマスクを真空チャックにチャックしたときの平坦度を考慮する必要が生じてきている。従来、露光装置のマスクステージにチャックした後の平坦度が良好なマスク基板を選択するための方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−50458号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体製造プロセスにおいては、半導体デバイスの回路パターンを有する積層構造を形成する際、各層でフォトリソグラフィ工程を行う。回路パターンは、下層と上層との間においても配線を形成する必要があるため、各層のパターンの重ね合わせ精度は重要である。特に、近年のパターンの微細化・高密度化により、半導体デバイスの積層構造を形成する際に使用されるフォトマスクのセットには、高い重ね合わせ精度が要求されている。
【0005】
このようなフォトマスクのセットにおいて、各フォトマスクでパターンを高い位置精度で形成できたとしても、各フォトマスクにおける両基板の主表面形状が異なっていると、露光装置に真空チャックしたときの基板変形の傾向が異なってしまう。さらに、それに起因し、基板上のパターンの位置ずれについても異なった傾向を示すため、2枚のフォトマスクの重ね合わせ精度が悪化してしまう。このため、半導体デバイスの回路パターンを有する積層構造を形成する際に使用されるフォトマスクセットで用いる基板セットについては、パターンを形成する側の主表面形状が近似した形状を持つことが望ましい。
【0006】
一方、近年、パターンの微細化および高密度化が飛躍的に進んできており、1つのマスクに微細であり高密度なパターンを形成することに限界が生じ始めている。このリソグラフィ技術の問題点を解決する手段の1つとして、ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術が開発されている。ダブルパターニング/ダブル露光技術は、いずれも、1つの微細・高密度パターンを2つの比較的疎なパターン(第1のパターン、第2のパターン)となるように分割し、その2つのパターンがそれぞれ形成されたフォトマスク(第1のフォトマスク、第2のフォトマスク)を作製するところまでは同じである。
【0007】
ダブルパターニング技術の場合は、まず、半導体デバイスの最表層上に塗布された第1のレジスト膜に対して、第1のフォトマスクを用いて第1のパターンを転写する露光工程および現像工程を行い、第1のパターンを第1のレジスト膜に転写する(第1のレジストパターン形成)。次に、第1のレジスト膜パターンをエッチングマスクとして最表層をドライエッチングし、最表層に第1のパターンを転写する。次に、第1のレジストパターンを剥離し、最表層上に第2のレジスト膜を塗布する。次に、第2のフォトマスクを用いて第2のパターンを第2のレジスト膜に転写する露光工程および現像工程を行い、第2のパターンを第2のレジスト膜に転写する(第2のレジストパターン形成)。次に、第2のレジスト膜パターンをエッチングマスクとして最表層をドライエッチングし、最表層に第2のパターンを転写する。これらの工程を行うことにより、半導体デバイスの最表層に第1のパターンと第2のパターンが合成された微細・高密度パターンを転写することができる。
【0008】
一方、ダブル露光技術の場合は、半導体デバイスの最表層上に塗布されたレジスト膜に対して、第1のフォトマスクで第1のパターンを転写する露光工程を行い、さらに第2のフォトマスクで第2のパターンを転写する露光工程を行うという、同じレジスト膜に対して2回露光を行う。この工程後のレジスト膜に現像処理を行うことで、レジスト膜に第1のパターンと第2のパターンが合成された微細・高密度パターンを転写することができる。その後の半導体デバイスの最表層への微細・高密度パターンの転写は従来通りの工程で行う。
【0009】
ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術のいずれの技術においても、使用される2枚セットのフォトマスクで露光転写される第1のパターンと第2のパターンの重ね合わせ精度が、半導体デバイスのパターン転写精度に大きく影響する(重ね合わせの精度が低いと、半導体デバイスに形成される導電線幅が大きく変動したり、断線状態や短絡状態になってしまう等、半導体デバイスとして致命的な問題となる。)。フォトマスク上にパターンを非常に高い位置精度で形成できたとしても、セットの2枚のフォトマスクにおける各基板の主表面形状が異なっていると、露光装置に真空チャックしたときの基板変形の傾向が異なってしまう。さらに、それに起因し、基板上のパターンの位置ずれについても異なった傾向を示すため、2枚のフォトマスクの重ね合わせ精度が大幅に悪化してしまう。このため、ダブルパターニング/ダブル露光(DP/DE)技術において使用される2枚セットのフォトマスクで用いる基板セットについては、パターンを形成する側の主表面形状が近似した形状を持つことが望ましい。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高いフォトマスクの重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクに好適な基板セットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のマスクブランク用基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる各基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、基板セットに含まれる基板は、互いに形状が近似したものであるので、高い重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクに好適なものである。このため、これらの基板を用いて得られたフォトマスクを用いることにより、高い重ね合わせ精度でパターニングを行うことが可能となる。
【0013】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、前記複数枚セットで用いられる基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状である基準主表面を有する仮想基板であることが好ましい。
【0014】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、特定の実在基板であることが好ましい。
【0015】
本発明のマスクブランク用基板セットにおいては、前記基準基板は、前記基準主表面の形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域で、球面形状である仮想基板であることが好ましい。
【0016】
本発明のマスクブランクセットは、上記のマスクブランク用基板セットを用い、前記複数枚セットの各基板の前記主表面上に転写パターンを形成するための遮光膜を成膜して製造したマスクブランクをセットにすることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明のマスクブランク用基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィティングを行ったときの差が40nm以下である。
【0018】
これにより、本発明の基板セットを用い、半導体デバイスの回路パターンの積層構造を形成する際の各層のフォトリソグラフィ工程で使用される複数枚のフォトマスクのセットを作製した場合、あるいは、DP/DE技術に用いる2枚以上のフォトマスクのセットを作製した場合、各フォトマスクで露光装置にチャックしたときに生じる基板変形がほぼ同様の傾向を示し、基板上のパターンの位置ずれもほぼ同様の傾向を示すため、各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を大幅に向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明のマスクブランク用基板セットでは、マスクブランク用基板セットを基に作製されたフォトマスクセットの各フォトマスクが、マスクステージにチャックされていないときの主表面が非常に高い平坦度を有する基板を製造することを重要視するよりも、各フォトマスクが露光装置のマスクステージにチャックされたときの基板変形が同様の傾向を示すようにし、フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を向上させることを重要視している。
【0020】
フォトマスクが露光装置のマスクステージにチャックされたときの基板の形状変化について解析したところ、次のことが判明した。通常、露光装置は、フォトマスクをマスクステージにチャックする際、フォトマスクの対向する2つの端面側の主表面をチャックエリアとしている。
【0021】
研磨装置で主表面を研磨された基板は、その研磨の性質上、基本的に中央が高く、端面側は低い断面形状になる傾向が強く、このような主表面形状の基板から作製されたフォトマスクも同様の表面形状となり、露光装置のマスクステージにチャックされる場合が多い。図1にそのような形状のフォトマスクを露光装置のチャックステージ(マスクステージのフォトマスクの表面が直接接触してチャックする部分)に載置したときの平面図である。また、図2(a)は、フォトマスクがチャックステージにチャックされる前の状態における、図1に示すA方向(チャックステージの短辺方向)から見た側面図である。また、図2(b)は、同じくフォトマスクがチャックステージにチャックされる前の状態における、図1に示すB方向(チャックステージの長辺方向)から見た側面図である。図2(a)から分かるように、フォトマスクの表面形状に起因して、チャックステージの短辺側において、フォトマスクの両方の端面側が浮いた状態となっている。図2(b)から分かるように、フォトマスクの表面形状に起因して、チャックステージの長辺側において、フォトマスクの両方の端面側が浮いた状態となっている。
【0022】
このような載置状態において、フォトマスクをチャックステージにチャックすると、図3(a),(b)に示すように、吸着により、浮いているフォトマスクの4方の端面側が引っ張られることから、4つの端面方向から上方に2次の成分に変形する作用を有する力が加わる。つまり、基板には、主表面が4つの端面側のチャックエリアから中央に向かって上方に凸形状となる2次曲面(球面形状)に変形させられる力が加わる傾向がある。
【0023】
図4は、本発明を適用した基板を露光装置のマスクステージに、チャックする前(吸着前)とチャックした後(吸着後)の基板の形状を示す図であり、図4(a)は、吸着前の基板の形状を示す図であり、図4(b)は、吸着後の基板の形状を示す図である。図4(a)から分かるように、基板主表面の4隅の部分がチャックエリアの主表面の高さよりも若干高くなっており、また、中央部に向って徐々に高くなるようになっている。すなわち、吸着前の基板においては、略円状の等高線を示している。吸着後の基板においては、図4(b)から分かるように、略矩形状の等高線を示しており、132mm角内における等高線の数も少なく、間隔も広い。つまり、チャック後の基板主表面の形状は、チャック前に比べて大幅に平坦度が良くなっている。
【0024】
これらの傾向を考慮し、本発明のマスクブランク用基板セットでは、まず、基準基板として、その主表面形状が、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であり、基準基板の142mm角内の領域で少なくとも0.3μm以下の形状であるものとしている。そして、その基準基板の基準主表面形状に対し、実際に所定の研磨を行って製造した基板の薄膜を設ける側の主表面のその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、その差が40nm以下であるものであり、その中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下であるものを合格品のマスクブランク用基板とし、それを複数枚用意してマスクブランク用基板セットとしている。このマスクブランク用基板を基に、作製された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときでも高い平坦度を有し、かつ各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができる。
【0025】
基準基板は、その基準主表面をマスクブランク用基板セットで用いられる各基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状とした仮想の基板としてもよい。マスクブランク用基板セットで用いられる各基板は、その薄膜を設ける側の主表面の形状が中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μmであるという条件を満たしており、既にある程度の高い平坦度を有していることから、これらの基板の主表面形状を平均した形状は、高い平坦度を有することになる。
【0026】
基準基板は、特定の実在基板としてもよい。前記の通り、マスクブランク用基板セットで用いられる基板は、その薄膜を設ける側の主表面の形状が中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μmであるという条件を満たしており、既にある程度の高い平坦度を有している。この特定の実在基板の薄膜を設ける側の主表面形状を基準主表面形状とし、その中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下である主表面形状を有する基板を集めてマスクブランク用基板セットとすると、これを基に作成された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときに高い平坦度を有し、かつ各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができる。
【0027】
基準基板は、その基準主表面がその中央部を含む132mm角内の領域で球面形状であり、かつ平坦度が0.3μm以下である仮想基板としてもよい。このような基準基板を用いたフォトマスクを露光装置にチャックした後の基準主表面の形状をシミュレーションしたところ、基準主表面の平坦度は0.08μm以下となる。この基準主表面形状に対して、その中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、その差が40nm以下であるものであるものを集めてこれをマスクブランク用基板セットとすると、これを基に作成された各フォトマスクは、露光装置にチャックしたときの各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度も高くすることができ、かつ、転写パターンが形成される領域である132角内の領域でDRAM ハーフピッチ(hp)32nm世代のフォトマスクで求められる平坦度を確実に満たすことができる。
【0028】
研磨後の実際の基板(実基板)の主表面における132mm角内の領域に対し、基準主表面をフィッティングするときには、132mm角内領域の境界部分で基準主表面が実基板の主表面よりも少なくとも高くなるような高さ位置関係でフィッティングすることが好ましい。より好ましくは、132mm角内領域の境界部分で基準主表面が実基板の主表面に極力一致する高さ関係で行うことが好ましい。
【0029】
なお、ここでいう基準主表面の球面形状とは、完全な球面の部分形状に限定されるわけではない。研磨工程で用いられる研磨装置の特性による研磨後における実基板の断面形状の傾向や、その実基板が使用される露光装置のマスクステージにおけるチャックの吸着力によっては、基板のある一対の端面側の方が、直交するもう一対の端面側よりも強く変形させる力が加わる傾向が強くなる場合がある。このような場合においては、基準主表面の形状は、楕円球面形状であってもよい。
【0030】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係るマスクブランク用基板セットに用いられるマスクブランク用基板を説明するための図であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるY1−Y1線に沿う断面図であり,(c)は(a)におけるXY1−XY1線に沿う断面図である。なお、図5(b)に示す形状は、(a)におけるX1−X1線に沿う断面図における形状とほぼ同じであり、図5(c)に示す形状は、(a)におけるXY2−XY2線に沿う断面図における形状とほぼ同じである。図5(a)に示すマスクブランク用基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面が、中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下、かつ、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状である。図5(a)において、マスクブランク用基板の一辺の長さをLs(A=152mm)とし、142mm角内の領域の一辺の長さをLb(B=142mm)とし、132mm角内の領域の一辺の長さをLp(C=132mm)としている。なお、142mm角内の領域における平坦度とは、図5(b)や図5(c)に示すように、その領域内でマスクブランク用基板1の最も高い部分と、最も低い部分の領域の差Hが最大の部分のことをいう。
【0031】
また、このマスクブランク用基板は、前記主表面の形状に対して、所定の基準基板の基準主表面をフィッティングしたときの差が40nm以下である。基準基板には、前記の通り、種々の条件のものが適用可能であるが、ここでは、その基準主表面の形状が、中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であり、基準基板の132mm角内の領域において球面形状であるものを適用する。さらに詳しくは、基準主表面の形状がその中央部を含む132mm角内の領域の平坦度が0.3μm以下である基板のことをいい、好ましくは、132mm角内の領域の平坦度が0.2μm以下である基板がよい。また、特に、様々なチャック方式の露光装置に共通して使用できるマスクブランク用基板を得るための基準基板には、基準主表面が真球の球面で定義される形状であることが好ましい。
【0032】
図6は、図5(c)に示すマスクブランク用基板1の部分拡大断面図を示す。基準主表面3は、基準基板の主表面形状であり、主表面2にフィッティングしたときの状態となっている。そして、主表面2の中央部を含む132mm角内の領域(図5中のLpで示された領域)で基準主表面3とフィッティングしたときの差が、D1,D2である。D1は、基板主表面2が基準主表面3よりも上方にある部分のうちの最大の差(絶対値)であり、D2は、基板主表面2が仮想基準主表面3よりも下方にある部分のうちの最大の差(絶対値)である。そして、この差D1,D2のうち、大きい方の差が40nm以下となっている。
【0033】
すなわち、特定の基準基板の転写パターンを形成する薄膜を設ける側の基準主表面に対して132mm角内の領域でフィティングを行ったときの差がそれぞれ40nm以下である複数枚の基板を組み合わせたものを本発明の基板セットという。このような基板セットに含まれるマスクブランク用基板は、形状が近似したものであるので、これを用いて得られたフォトマスクセットは、高い重ね合わせ精度を要求されるフォトマスクセットに好適なものとなる。このため、これらの基板を用いて得られたフォトマスクセットを用いることにより、高い重ね合わせ精度でパターニングを行うことが可能となる。
【0034】
なお、マスクブランク用基板の形状や高さの差は、TTV(板厚ばらつき)を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で測定することにより上記のようにして求めた。この波長シフト干渉計は、マスクブランク用基板の被測定面および裏面からそれぞれ反射した反射光と測定機基準面(前方基準面)との干渉縞から、被測定面の高さの差を位相差として算出し、各干渉縞の周波数の違いを検出し、マスクブランク用基板の被測定面および裏面からそれぞれ反射した反射光による測定機基準面(前方基準面)との干渉縞を分離し、被測定面の凹凸形状を測定するものである。
【0035】
本発明において、マスクブランク用基板としては、ガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、マスクブランクとして用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。また、EUVマスクブランクス用ガラス基板の場合は、露光時の熱による被転写パターンの歪みを抑えるために、約0±1.0×10−7/℃の範囲内、より好ましくは約0±0.3×10−7/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するガラス材料が使用される。さらに、EUV用マスクブランクは、ガラス基板上に多数の膜が形成されるため、膜応力による変形を抑制できる剛性の高いガラス材料が使用される。特に、65GPa以上の高いヤング率を有するガラス材料が好ましい。例えば、SiO2−TiO2系ガラス、合成石英ガラスなどのアモルファスガラスや、β−石英固溶体を析出した結晶化ガラスが用いられる。
【0036】
このようなマスクブランクス用基板は、例えば、粗研磨工程、精密研磨工程および超精密研磨工程を経て製造することができる。
【0037】
製造する基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、主表面の中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下となることを最低限目指して研磨加工される。さらに、基準基板の基準主表面の形状が予め設定されている場合においては、その基準主表面の中央部を含む132mm角内の領域での形状にフィットすることを目指して研磨加工される。
【0038】
特に、基準基板の基準主表面の形状を球面形状とする場合においては、製造する基板の主表面の形状が、例えば、球面の場合は、x2+y2+z2=r2(r:曲率半径)で定義される曲面に近づけるように各研磨工程で調整する。なお、132mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下となる基準主表面の曲面形状とは、その曲率半径rが概ね14,500,000mm以上のものであり、132mm角内の領域で平坦度が0.2μm以下となる基準主表面の曲面形状とは、その曲率半径rが概ね21,720,000mm以上のものである。
【0039】
このようなマスクブランク用基板の上記凸形状を有する主表面上に少なくとも遮光膜を形成することによりマスクブランクとすることができる。この遮光膜を構成する材料としては、クロム又はモリブデンシリサイドを挙げることができる。また、フォトマスクの用途や構成により、その他の膜、反射防止膜や半透過膜などを適宜形成しても良い。反射防止膜の材料としては、MoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCNなどを用いることが好ましく、半透過膜の材料としては、CrO、CrONなどを用いることが好ましい。
【0040】
遮光膜はスパッタリング法により成膜することができる。スパッタリング装置としては、DCマグネトロンスパッタ装置やRFマグネトロンスパッタ装置などを用いることができる。マスクブランク用基板への遮光性膜のスパッタリングの際に、基板を回転させ、かつ、スパッタターゲットを基板の回転軸から所定角度傾斜させた位置にターゲットを配置して成膜することが好ましい。このような成膜法により、遮光膜の面内のばらつきを小さくし、均一に形成することができる。
【0041】
基板を回転させ、かつ、スパッタターゲットを基板の回転軸から所定角度傾斜させた位置にターゲットを配置して成膜する場合においては、位相角および透過率の面内の分布は、基板とターゲットの位置関係によっても変化する。ターゲットと基板の位置関係について、図7を用いて説明する。オフセット距離(基板の中心軸と、ターゲットの中心を通りかつ前記基板の中心軸と平行な直線との間の距離)は、位相角および透過率の分布を確保すべき面積によって調整される。一般には分布を確保すべき面積が大きい場合に、必要なオフセット距離は大きくなる。本実施例の形態においては、132mm角内の基板内で位相角分布±2°以内および透過率分布±4%以内を実現するために、オフセット距離は200mmから350mm程度が必要であり、好ましいオフセット距離は240mmから280mmである。ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、オフセット距離により最適範囲が変化するが、132mm角内の基板内で位相角分布±2°以内および透過率分布±4%以内を実現するために、ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、200mmから380mm程度が必要であり、好ましいT/Sは210mmから300mmである。ターゲット傾斜角は成膜速度に影響し、大きな成膜速度を得るために、ターゲット傾斜角は、0°から45°が適当であり、好ましいターゲット傾斜角は10°から30°である。
【0042】
上述した少なくとも遮光膜をフォトリソグラフィおよびエッチングによりパターニングを行って転写パターンを設けることによりフォトマスクを製造することができる。なお、エッチングのエッチャントについては、被エッチング膜の材料に応じて適宜変更する。
【0043】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、以下の実施例においては、基板セットがマスクブランク用基板(ガラス基板)である場合について説明する。
【0044】
(実施例1)
この実施例1で製造するマスクブランク用基板の形状については、その転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状を、その中央部を含む142mm角内の領域において、平坦度が0.3μmとなる形状とすることを目指して研磨加工される。具体的には、以下の各研磨工程を経て、製造される。
【0045】
合成石英ガラス基板に対してラッピング加工およびチャンファリング加工を施したガラス基板に対して、以下の研磨条件で粗研磨工程を行った。粗研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間等の研磨条件は、適宜調整して行った。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径2μm〜3μm)+水
研磨パッド:硬質ポリシャ(ウレタンパッド)
【0046】
次いで、粗研磨後のガラス基板に対して、以下の研磨条件で精密研磨工程を行った。精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。この精密研磨工程後のガラス基板の転写パターンを形成する側の主表面形状は、4隅が凸になるように諸条件を調整して研磨を行う。これは、次の超精密研磨工程では、基板主表面の4隅が優先的に研磨されてしまう特性があるためであり、これにより、4隅の縁ダレを抑制することができ、基板主表面の142mm角内における平坦度を0.3μm以下とすることができる。
研磨液:酸化セリウム(平均粒径1μm)+水
研磨パッド:軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0047】
次いで、精密研磨後のガラス基板に対して、以下の研磨条件で超精密研磨工程を行った。超精密研磨工程後、ガラス基板に付着した研磨砥粒を除去するためにガラス基板を超音波洗浄した。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間などの研磨条件は、適宜調整して行った。この超精密研磨工程では、基板形状が方形であることに起因して4隅が優先的に研磨されやすい特性を有している。基板主表面の表面粗さを所定の粗さ0.4nm以下となるようにしつつ、基板主表面の142mm角内における平坦度が0.3μmよりも大きくならないように、研磨条件を設定している。このようにして本発明に係るガラス基板(152.4mm×152.4mm×6.35mm)を作製した。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径100nm)+水
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0048】
このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の100枚について、平均の主表面形状を算出し、これを基準基板の基準主表面の形状に決定した。さらにそのガラス基板100枚について、決定した基準主表面形状と、その中央部を含む132mm角内の領域で、それぞれフィティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0049】
次いで、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成した。具体的には、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=24:29:12:35)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.7kWで、裏面反射防止層としてCrOCN膜を39nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,NO,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:NO:He=27:18:55)とし、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を1.7kWで、遮光層としてCrON膜を17nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.8kWで、表面反射防止層としてCrOCN膜を14nmの膜厚に成膜した。このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0050】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、それぞれにDP技術を用い、DRAM hp32nm世代に該当する1つの微細・高密度な転写パターンを2つの比較的疎なパターンに分けられた2つの転写パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0051】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、それぞれにDE技術を用い、DRAM hp32nm世代に該当する1つの微細・高密度な転写パターンを2つの比較的疎なパターンに分けられた2つの転写パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を十分に満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0052】
さらに、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0053】
(実施例2)
実施例1と同様に、精密研磨および超精密研磨工程を行って複数のガラス基板を得た。このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の中から、基準基板の主表面形状(球面であり、曲率半径r=14,508,150mm、132mm角内の領域において、平坦度が0.3μmとなる曲面形状。)とその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0054】
次いで実施例1と同様に、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成し、このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0055】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0056】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0057】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0058】
(実施例3)
実施例1と同様に、精密研磨および超精密研磨工程を行って複数のガラス基板を得た。このようにして得られた複数のガラス基板の形状について、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で求めた。複数のガラス基板のうち、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が、その中央部を含む142mm角の領域において0.3μm以下であるものを選定した。次に、その選定された複数のガラス基板の中から、基準基板の主表面形状(球面であり、r=21,762,225mm,132mm角の領域において、平坦度が0.2μmとなる曲面形状。)とその中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行い、差が40nm以下であるものを選定した。さらに選定された複数のガラス基板の中から10枚選択して、マスクブランク用基板セット(基板セット)とした。
【0059】
図8に、製造したガラス基板のうちの1枚について、波長シフト干渉計で測定した基板主表面の形状を等高線図で示す。また、図9に、そのガラス基板の両対角線(図8のXYR1−XYR1線、およびXYR2−XYR2線)における各主表面形状を示す。測定の結果、このガラス基板の142mm角内における平坦度は、0.19μmであり、132mm角内における平坦度も、0.18μmであり、求める平坦度0.2μm以下を満たすものであった。図10に、基準基板の132mm角内においてフィッティングを行う基準主表面の形状を等高線図で示す。また、図11に、図8に示すガラス基板に対し、132mm角内で図10の基準主表面をフィティングしたときの一断面形状を示す。図12に、このフィッティングを行ったときの、ガラス基板の主表面と、理想基準主表面形状との差を示す。なお、図12に示す差であるが、フィッティングをおこなったときに、基準基板の高さがガラス基板の主表面の高さよりも高くなる部分をプラスの数値で表し、逆にガラス基板の主表面の高さのほうが高くなる部分をマイナスの数値で表している。
【0060】
図12の結果を見ると、フィティング差は、プラスの数値では、0.0075μm(7.5nm)、マイナスの数値では、−0.0067μm(6.7nm)と良好な結果であった。また、132mm角内全体においても、フィティング差は、最大でも0.011(11nm)で、40nm以下であり、このガラス基板は、高精度の合格品であることがわかる。
【0061】
次いで実施例1と同様に、上記基板セットの各ガラス基板上に、それぞれ裏面反射防止層、遮光層、表面反射防止層からなる遮光膜(転写パターンを形成する薄膜)をその順で形成し、このようにして、10枚のマスクブランクを作製し、検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0062】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0063】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0064】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0065】
(実施例4)
実施例1において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。具体的には、スパッタターゲットとしてMoとSiの混合ターゲット(原子%比Mo:Si=10:90)を用い、Ar,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:N2:He=5:49:46)とし、ガス圧0.3Pa、DC電源の電力を2.8kWで、位相シフト膜としてMoSiN膜を69nmの膜厚に成膜した。次に、位相シフト膜が成膜された基板を250℃で5分間加熱処理(アニール処理)した。
【0066】
次に、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。具体的には、最初に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=22:39:6:33)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.7kWで、裏面反射防止層としてCrOCN膜を30nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,N2の混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:N2=83:17)とし、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を1.7kWで、遮光層としてCrN膜を4nmの膜厚に成膜した。次に、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、Ar,CO2,N2,Heの混合ガスをスパッタリングガス(ガス流量比Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)とし、ガス圧0.2Pa、DC電源の電力を1.8kWで、表面反射防止層としてCrOCN膜を14nmの膜厚に成膜した。この条件で成膜された裏面反射防止層、遮光層および表面反射防止層は、遮光膜全体で低応力であり、また、位相シフト膜も低応力であり、基板の形状変化を最小限に抑制できた。
【0067】
次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0068】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0069】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0070】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0071】
(実施例5)
実施例2において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例4と同一構造の位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0072】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0073】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0074】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0075】
(実施例6)
実施例3において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例4と同一構造の位相シフト膜と、裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0076】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0077】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0078】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0079】
(実施例7)
実施例1において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、遮光膜として、MoSiON膜(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)、MoSiON膜(反射防止層)を形成した。具体的には、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を7nmの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、Arをスパッタリングガス圧0.1Paとし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデンおよびシリコンからなる膜(MoSi膜:膜中のMoとSiの原子%比は約21:79)を35nmの膜厚で形成し、次いで、Mo:Si=4:96(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比Ar:NO:N2:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(MoSiON膜:膜中のMoとSiの原子%比は約4:96)を10nmの膜厚で形成した。遮光性膜10の合計膜厚は52nmとした。この条件で成膜された裏面反射防止層、遮光層および表面反射防止層は、遮光膜全体で低応力であり、基板の形状変化を最小限に抑制できた。
【0080】
次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0081】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0082】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例1と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0083】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0084】
(実施例8)
実施例2において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例7と同一構造の裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0085】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0086】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例2と同様にDRAM hp32nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp32nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0087】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0088】
(実施例9)
実施例3において作製された各マスクブランク用基板セットについて、各ガラス基板上に、実施例7と同一構造の裏面反射防止層、遮光層、および表面反射防止層からなる遮光膜を形成した。次いで実施例1と同様、作製されたマスクブランクについて、それぞれ検査装置M1350によって欠陥検査を行い、合格となったマスクブランクの中から5枚を選択し、これをマスクブランクセットとした。
【0089】
このようにして得られたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDP用フォトマスクセットを作製した。各DP用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDP用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDP用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線がなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0090】
また、同様に製造されたマスクブランクセットの中から、2枚のマスクブランクを抜き出し、実施例3と同様にDRAM hp22nm世代に該当するDE用フォトマスクセットを作製した。各DE用フォトマスクについて、マスク検査機で検査したところ、DRAM hp22nm世代のDE用フォトマスクに求められる条件を満たしていた。さらに、このDE用フォトマスクセットを用いて、露光装置で転写対象物(ウェハ等のレジスト膜)に対してパターン転写を行ったところ、重ね合わせ精度不足に起因する転写対象物の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0091】
また、同様に製造されたマスクブランクセットのマスクブランクのそれぞれに、DRAM hp45nm世代に該当する半導体デバイスの積層構造の各回路パターンを、それぞれ所定の工程によって各マスクブランクの遮光膜に形成してフォトマスクセットを作製した。このフォトマスクセットを用いて、半導体デバイスの各回路パターン形成時において、露光装置でウェハ上のレジスト膜に各フォトマスクを使用して、積層構造を転写したところ、各積層構造の重ね合わせ精度不足に起因する上下層間の配線短絡や断線はなく、高い重ね合わせ精度を有していることが検証できた。
【0092】
(実施例10)
実施例2において、超精密研磨工程および超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。最初に、このガラス基板の主表面の平坦度を、波長変調レーザーを用いた波長シフト干渉計で測定した(測定領域:基板中心と同心の142mm角内の領域)。次に、その実測値を基に、まず、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲になっているかを検証する。平坦度が0.3μmを超えている場合には、最も低い箇所から見て、0.3μmを超える高さの領域を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。次に、基板主表面の実測値を基に、基板主表面の132mm角内の領域に対して、基準基板の基準曲面に対してフィッティングを行う。この場合では、132mm角内の領域の基板主表面に対して、基準曲面が所定の許容される最大のフィティング差(40nm)よりも上方の高さに位置しないようにフィッティングさせる。そして、フィッティングさせた基準曲面に対し、基板主表面が所定の許容される最大のフィティング差(40nm)よりも上方に位置する箇所を局所加工が必要な領域として特定し、必要加工量を算出する。この段階で、局所加工の必要がないと判断された基板については、本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品となる。
【0093】
次に、局所加工が必要とされ、その領域が特定されたガラス基板に対し、MRF加工法による局所加工を行う。MRF加工法とは、磁性流体中に含有させた研磨砥粒を、磁場援用により、基板と接触させ、接触部分の滞留時間を制御することにより、局所的に研磨加工を行う方法である。この研磨加工では、凸部位の凸度が大きいほど、研磨砥粒による接触部分の滞留時間を長くする。また、凸部位の凸度が小さいほど、研磨砥粒による接触部分の滞留時間を短くして制御する。
【0094】
図13は、MRF加工法による加工状態を説明する概略図であり、(a)は正面方向断面図を、(b)は側面方向断面図を示している。同図において、MRF加工法によれば、鉄(図示せず)を含む磁性流体41中に含有させた研磨砥粒(図示せず)を、磁場援用により、被加工物であるマスクブランクス用基板1に高速で接触させるとともに、接触部分の滞留時間を制御することにより、局所的に研磨加工している。すなわち、回転自在に支持された円盤状の電磁石6に、磁性流体41と研磨スラリー42の混合液(磁性研磨スラリー4)を投入して、その先端を局所加工の研磨スポット5とし、除去すべき凸部分13を研磨スポット5に接触させている。このようにすると、円盤上の磁場に沿って磁性研磨スラリー4が、基板1側に研磨スラリー42が多く分布し、電磁石3側に磁性流体41が多く分布する、ほぼ二層状態をなして流れる。この状態の一部分を局所的に研磨加工する研磨スポット5とし、基板1の表面と接触させることにより、凸部分13を局所的に研磨し数十nmの平坦度に制御する。
【0095】
このMRF加工法は、従来の研磨方法と異なり、常に研磨スポット5が流動しているため、加工工具の磨耗や形状変化による加工精度の劣化がなく、さらに、基板1を高荷重で押圧する必要がないので、表面変位層における潜傷やキズが少ないといったメリットがある。また、MRF加工法は、研磨スポット5を接触させながら基板1を移動させる際、所定領域ごとに設定された加工取り代(必要加工量)に応じて基板1の移動速度を制御することにより、容易に除去量を調節することができる。
【0096】
磁性流体41に混合する研磨スラリー42は、微細な研磨粒子を液体に分散させたものが用いられる。研磨粒子は、例えば、炭化珪素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカなどであり、被加工物の材質や加工表面粗さなどに応じて適宜選択される。これらの研磨粒子は、水、酸性溶液、アルカリ性溶液などの液体中に分散されて研磨スラリー42となり、磁性流体41に混合される。
【0097】
マスクブランク用基板1の主表面と、仮想基準主表面とのフィッティングを行った結果、MRF加工法による局所研磨加工が必要と判断された箇所について、算出された必要加工量だけ局所研磨加工を行った。次に、局所研磨加工を行った主表面は表面荒れが発生しているので、短時間だけ両面研磨装置を用いて両面研磨を行った。両面研磨は以下の研磨条件で行った。なお、加工圧力、上下定盤の各回転数、研磨時間等の研磨条件は、適宜調整して行った。
研磨液:コロイダルシリカ(平均粒径70nm)
+アルカリ水溶液(NaOH、pH11)
研磨パッド:超軟質ポリシャ(スウェードタイプ)
【0098】
その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。さらに、仮想基準主表面とフィッティングしたときの差が40nm以下のもの、すなわち本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品は、100枚中100枚であり、極めて高い歩留まりで製造することができた。
【0099】
また、得られたガラス基板に対し、実施例2、実施例5、実施例8と同様の手順でマスクブランク用基板セット、マスクブランクセット、フォトマスクセットを得て、検証を行ったが、各実施例でそれぞれ検証結果と同様の結果となり、高い歩留まりでかつ、各実施例と同様の効果が得られることが確認できた。
【0100】
(実施例11)
実施例3において、超精密研磨工程および超音波洗浄まで行ったガラス基板に対し、実施例10と同様に、その主表面にMRF(Magneto Rheological Finishing)加工法による局所加工を行った。ここでは、基板主表面の142mm角内の領域で平坦度が0.3μm以下の範囲となるようにするのはもちろん、132mm角内の領域で平坦度が0.2μm以下の範囲になるように局所加工を行った。その結果、得られたガラス基板の形状は、転写パターンを形成する薄膜を設ける主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であった。さらに、仮想基準主表面とフィッティングしたときの差が40nm以下のもの、すなわち本発明のマスクブランク用基板として使用可能な合格品は、100枚中100枚であり、極めて高い歩留まりで製造することができた。
【0101】
また、得られたガラス基板に対し、実施例3、実施例6、実施例9と同様の手順でマスクブランク用基板セット、マスクブランクセット、フォトマスクセットを得て、検証を行ったが、各実施例でそれぞれ検証結果と同様の結果となり、高い歩留まりでかつ、各実施例と同様の効果が得られることが確認できた。
【0102】
このように、本発明の基板セットは、露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、複数枚セットで用いられる基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対してフィティングを行ったときの差が40nm以下である。これにより、本発明の基板セットを用い、半導体デバイスの回路パターンの積層構造を形成する際の各層のフォトリソグラフィ工程で使用される複数枚のフォトマスクのセットを作製した場合、あるいは、DP/DE技術に用いる2枚以上のフォトマスクのセットを作製した場合、各フォトマスクで露光装置にチャックしたときに生じる基板変形がほぼ同様の傾向を示し、基板上のパターンの位置ずれもほぼ同様の傾向を示すため、各フォトマスクの転写パターン同士の重ね合わせ精度を大幅に向上することができる。
【0103】
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】フォトマスクを露光装置のチャックステージに載置したときにおける基板主方面方向の平面図である。
【図2】フォトマスクをチャックステージにチャックする前のフォトマスクの形状を示す図であり、(a)は図1のA方向から見た側面図であり、(b)は図1のB方向から見た側面図である。
【図3】フォトマスクをチャックステージにチャックした後のフォトマスクの形状を示す図であり、(a)は図1のA方向から見た側面図であり、(b)は図1のB方向から見た側面図である。
【図4】本発明を適用した基板の主表面形状を示す等高線図であり、(a)は露光装置のチャックステージにチャック前の基板の主表面形状を示す等高線図であり、(b)は露光装置のチャックステージにチャック後の基板の主表面形状を示す等高線図である。
【図5(a)】本発明の実施の形態に係るマスクブランクス用基板の主表面方向の平面図である。
【図5(b)】図5(a)におけるY1−Y1に沿う断面図である。
【図5(c)】図5(a)におけるXY1−XY1に沿う断面図である。
【図6】図5に示すマスクブランク用基板の部分拡大断面を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態に係るマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す図である。
【図8】実施例3で製造したガラス基板の主表面形状を示す等高線図である。
【図9】図8に示すガラス基板におけるXYR1−XYR1線に沿う断面の主表面形状、およびXYR2−XYR2線に沿う断面の主表面形状を示す図である。
【図10】基準主表面の形状の等高線図である。
【図11】図8に示すガラス基板に図10に示す基準主表面をフィティングした図である。
【図12】図11においてフィティングを行ったとこのフィッティング差に関する図である。
【図13】実施例10のMRF加工法による加工状態を説明する概略図であり、(a)は正面方向断面図を示し、(b)は側面方向断面図を示す。
【符号の説明】
【0105】
1 マスクブランク用基板
2 主表面
3 基準主表面
4 磁性研磨スラリー
5 研磨スポット
6 電磁石
13 凸部分
41 磁性流体
42 研磨スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項1】
露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、前記複数枚セットで用いられる各基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とするマスクブランク用基板セット。
【請求項2】
前記基準基板は、前記複数枚セットで用いられる基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状である基準主表面を有する仮想基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項3】
前記基準基板は、特定の実在基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項4】
前記基準基板は、前記基準主表面の形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域で球面形状である仮想基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項5】
前記基準基板は、前記基準主表面形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域における平坦度が0.2μm以下となる仮想基板であることを特徴とする請求項4記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれかに記載のマスクブランク用基板セットを用い、前記複数枚セットの各基板の前記主表面上に転写パターンを形成するための薄膜を成膜して製造したマスクブランクをセットにしたことを特徴とするマスクブランクセット。
【請求項1】
露光装置のマスクステージにチャックされるフォトマスクを作製するためのマスクブランクで使用される基板を複数枚セットとしたマスクブランク用基板セットであって、前記複数枚セットで用いられる各基板は、転写パターンを形成する薄膜を設ける側の主表面の形状が中央で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなるような凸形状であり、前記主表面の中央部を含む142mm角内の領域における平坦度が0.3μm以下であり、基準基板の基準主表面に対して中央部を含む132mm角内の領域でフィッティングを行ったときの差が40nm以下であることを特徴とするマスクブランク用基板セット。
【請求項2】
前記基準基板は、前記複数枚セットで用いられる基板の薄膜を設ける側の主表面形状を平均した形状である基準主表面を有する仮想基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項3】
前記基準基板は、特定の実在基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項4】
前記基準基板は、前記基準主表面の形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域で球面形状である仮想基板であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項5】
前記基準基板は、前記基準主表面形状が、前記主表面の中央部を含む132mm角内の領域における平坦度が0.2μm以下となる仮想基板であることを特徴とする請求項4記載のマスクブランク用基板セット。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれかに記載のマスクブランク用基板セットを用い、前記複数枚セットの各基板の前記主表面上に転写パターンを形成するための薄膜を成膜して製造したマスクブランクをセットにしたことを特徴とするマスクブランクセット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図5(c)】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図5(c)】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2010−85867(P2010−85867A)
【公開日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−256800(P2008−256800)
【出願日】平成20年10月1日(2008.10.1)
【出願人】(000113263)HOYA株式会社 (3,820)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年10月1日(2008.10.1)
【出願人】(000113263)HOYA株式会社 (3,820)
【Fターム(参考)】
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