과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 노광 마스크 기판 제조 방법, 노광 마스크 제조 방법 및 반도체 장치 제조 방법은 이하와 같이 구성되어 있다.
본 발명의 노광 마스크 기판 제조 방법은, 기판과 상기 기판 상에 형성한 차광막으로 이루어지는 노광 마스크 기판의 제조 방법에 있어서, 차광막을 형성하기 전의 적어도 하나의 기판의 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 이 제1 측정 공정의 결과로부터 상기 기판을 노광 장치에 척킹하였을 때 상기 기판의 평탄도를 예측하는 제1 예측 공정과, 이 제1 예측 공정의 결과로부터 소정의 평탄도를 갖는 상기 기판을 선택하는 선택 공정과, 이 선택 공정에서 선택된 상기 기판에 대한 예측 공정이고, 상기 기판에 차광막을 형성한 후 상기 기판의 원하는 평탄도를 예측하는 제2 예측 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 기판에 차광막을 형성하는 막 형성 공정과, 이 막 형성 공정에서 차광막이 형성된 상기 기판의 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과와 상기 제2 예측 공정의 결과를 비교하여, 상기 차광막이 형성된 기판이 상기 원하는 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판정하는 판정 공정을 갖는다.
본 발명의 노광 마스크 기판 제조 방법은, 기판과 상기 기판 상에 형성한 차광막으로 이루어지는 노광 마스크 기판의 제조 방법에 있어서, 차광막을 형성하기 전의 적어도 하나의 기판의 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 이 제1 측정 공정의 결과로부터 상기 기판을 노광 장치에 척킹하였을 때 상기 기판의 평탄도를 예측하는 제1 예측 공정과, 이 제1 예측 공정의 결과로부터 제1 소정의 평탄도를 갖는 상기 기판을 선택하는 제1 선택 공정과, 이 제1 선택 공정에서 선택된 상기 기판에 차광막을 형성하는 막 형성 공정과, 이 막 형성 공정에서 차광막이 형성된 상기 기판의 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과로부터 상기 차광막을 형성한 후의 상기 기판을 상기 노광 장치에 척킹하였을 때 상기 기판의 평탄도를 예측하는 제2 예측 공정과, 이 제2 예측 공정의 결과로부터 제2 소정의 평탄도를 갖는 상기 기판을 선택하는 제2 선택 공정을 갖는다.
본 발명의 노광 마스크 제조 방법은, 상기 노광 마스크 기판 제조 방법에 의해 노광 마스크를 제조한다.
본 발명의 반도체 장치 제조 방법은, 상기 노광 마스크 기판 제조 방법에 의해 제조된 노광 마스크를 노광 장치에 척킹하는 공정과, 상기 노광 마스크 상에 형성된 반도체 소자의 형성에 이용하는 패턴을 조명 광학계에 의해 조명하고, 상기 패턴 상을 소정의 기판 상에 전사시키는 공정을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태의 개요는, Cr 및 하프톤(HT)막으로 이루어지는 차광체막을 형성하기 전 석영 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 석영 기판 상에 차광체막을 형성한 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능한 차광체막 형성 후의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 공정과, 실제로 차광체막을 석영 기판 상에 형성한 후에 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과와 시뮬레이션의 결과를 비교하여, 원하는 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 공정을 포함한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 노광 마스크 기판(마스크 블랭크) 제조 공정을 도시하는 흐름도이다. 이하, 도1과 후술하는 표 1, 표 2를 기초로 제1 실시 형태의 노광 마스크 기판 제조 공정에 대해 설명한다.
표 1은 10매의 석영 기판(유리 기판)(A 내지 J)의 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다. 각 석영 기판은 6 인치 사각형(152 ㎜ 사각형)으로 두께가 약 6 ㎜이다.
석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 148 ㎜ 사각형 영역 형상 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
척킹 시뮬레이션의 평탄도 132 ㎜ 사각형 영역 |
A |
凸 |
0.3 |
0.1 |
B |
凸 |
0.2 |
0.2 |
C |
凸 |
0.2 |
0.1 |
D |
凸 |
0.3 |
0.0 |
E |
凸 |
0.1 |
0.2 |
F |
凸 |
0.2 |
0.1 |
G |
凹, NG |
|
|
H |
凸 |
0.2 |
0.2 |
I |
凸 |
0.3 |
0.4, NG |
J |
凸 |
0.5, NG |
|
우선, 스텝 S101에서 각 석영 기판(A 내지 J)에 있어서의 148 ㎜ 사각형 영역의 주요면 형상의 평탄도를 측정하였다. 평탄도 측정기에는 Tropel사의 UltraFlat을 이용하였다. 다음에, 스텝 S102에서 평탄도를 측정한 10매의 석영 기판(A 내지 J) 중, 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 볼록 형상(마스크 중앙부가 마스크 주변부보다도 높음)을 이루는 9매의 석영 기판(A 내지 F, H 내지 J)을 선택하고, 또한 그 중에서 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하의 8매의 석영 기판(A 내지 F, H, I)을 선택하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 8매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹(진공 척킹)하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 석영 기판은, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어졌다고 해도 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
다음에, 스텝 S103에서 이 8매의 석영 기판(A 내지 F, H, I)에 대해, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 예측 결과로부터, 스텝 S104에서 8매의 석영 기판 중 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 7매(A 내지 F, H)를 선택하였다.
표 2는 선택된 7매의 석영 기판(A 내지 F, H)에 있어서의 차광체막 형성 후 평탄도의 예측 및 측정 결과를 나타내고 있다.
차광체가 달린 석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
시뮬레이션에 의해 예측한 기판 주요면 평탄도의 상한 148 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
시뮬레이션에 의해 예측한 기판 주요면 평탄도의 상한과의 정합성 148 ㎜ 사각형 영역 평탄도와 합격 여부 판정 |
A |
0.4 |
0.3 |
0.4 |
B |
0.5 |
0.2 |
0.4 |
C |
0.3 |
0.2 |
0.5, NG |
D |
0.4 |
0.4, NG |
|
E |
0.4 |
0.1 |
0.2 |
F |
0.3 |
0.2 |
0.3 |
G |
|
|
|
H |
0.4 |
0.2 |
0.5, NG |
I |
|
|
|
J |
|
|
|
또한, 스텝 S105에서 이 7매의 각 석영 기판(A 내지 F, H)에 대해, 차광체막 형성 후의 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도의 상한을 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 상한은 석영 기판에 차광체막을 형성하고, 마스크 스테이지에 척킹한 후의 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하이기 위한 조건을 나타내고 있다. 즉, 이 상한 이하가 차광체막 형성 후 기판의 원하는 평탄도이다.
다음에, 스텝 S106에서 전술한 7매의 석영 기판(A 내지 F, H)에 대해, 기판 주요면에 MoSiON으로 이루어지는 HT막을 막 형성하고, 그 위에 Cr막을 막 형성하여스텝 S107에서 각 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도를 측정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S108에서 7매의 석영 기판(A 내지 F, H) 중, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 6매의 석영 기판(A 내지 C, E, F, H)을 선택하였다.
또한, 스텝 S109에서 이 6매의 석영 기판(A 내지 C, E, F, H)에 대해, 그 막 형성 후 평탄도의 측정 결과와 상기 시뮬레이션에 의한 예측 결과를 비교하고, 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 전술한 시뮬레이션에 의해 얻은 상한 이내인지 여부를 판정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S110에서 6매의 석영 기판(A 내지 C, E, F, H) 중, 상기 상한 이내인 4매의 석영 기판(A, B, E, F)을 선택하였다. 이 4매의 석영 기판은 그 주요면 평탄도가 전술한 시뮬레이션에 의해 얻은 상한 이내에 있고, 척킹 후에 원하는 평탄도를 얻는 것이 가능하다고 생각된다.
그 후, 스텝 S111에서 이 4매의 석영 기판(A, B, E, F) 상에 전자빔 노광용 레지스트를 도포하고, 각 석영 기판을 노광 마스크 기판으로서 준비하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 6매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어지는 석영 기판이라도 노광 장치에 척킹하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 것은, 노광 장치에 척킹한 후에 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
계속해서, 노광 마스크의 제조 공정을 실시하였다. 우선, 상술한 4매의 노광 마스크 기판에 대해, 전자빔 묘화 장치(NFT제 EBM4000)에 의해 개구율이 다른 4종류의 패턴을 각각 묘화한 후, 베이킹(baking)ㆍ현상을 행하였다. 다음에, 반응성 이온 에칭(RIE) 장치(UNAXIS사제 VLR-G3)에 의해 Cr막 및 HT막을 에칭하고, 또한 남은 레지스트를 제거하였다. 계속해서, HT막 상의 Cr막을 습윤 에칭에 의해 제거하여 개구율이 다른 4매의 HT 마스크를 형성하였다. 이들, 4매의 노광 마스크의 개구율은 각각 5 %, 40 %, 70 %, 95 %가 되어 있다.
다음에, 각 노광 마스크에 대해, 웨이퍼 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹한 상태에서 평탄도를 측정하였다. 그 결과, 어떤 노광 마스터도 척킹 후의 평탄도가 0.3 ㎛ 이하가 되어 목표로 하는 값을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 반도체 장치 제조에 있어서의 리소그래피 공정에 있어서 충분한 초점 심도를 얻는 것이 가능해지고, 반도체 장치 제조의 수율을 각별히 향상시킬 수 있게 되었다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태의 개요는, Cr 및 하프톤(HT)막으로 이루어지는 차광체막을 형성하기 전 석영 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 석영 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 제1 시뮬레이션 공정과, 이 제1 시뮬레이션 공정의 결과로부터 석영 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 공정과, 이 판단 공정에서 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능하다고 판명된 석영 기판에 차광체막을 형성하는 차광체막 형성 공정과, 이 차광체막이 달린 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과로부터 차광체막이 달린 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 제2 시뮬레이션 공정과, 이 제2 시뮬레이션 공정의 결과로부터 차광체막이 달린 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 판단 공정을 포함한다.
도2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 노광 마스크 기판 제조 공정을 도시하는 흐름도이다. 이하, 도2와 후술하는 표 3, 표 4를 기초로 제2 실시 형태의 노광 마스크 기판 제조 공정에 대해 설명한다.
표 3은 10매의 석영 기판(K 내지 T)의 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다. 각 석영 기판은 6 인치 사각형(152 ㎜ 사각형)으로 두께가 약 6 ㎜이다.
석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 148 ㎜ 사각형 영역 형상 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
척킹 시뮬레이션의 평탄도 132 ㎜ 사각형 영역 |
K |
凸 |
0.3 |
0.1 |
L |
凸 |
0.2 |
0.2 |
M |
凹, NG |
|
|
N |
凸 |
0.3 |
0.0 |
O |
凸 |
0.5, NG |
|
P |
凸 |
0.2 |
0.1 |
Q |
凸 |
0.2 |
0.4, NG |
R |
凸 |
0.2 |
0.2 |
S |
凸 |
0.3 |
0.4, NG |
T |
凸 |
0.2 |
0.1 |
우선, 스텝 S201에서 각 석영 기판(K 내지 T)에 있어서의 148 ㎜ 사각형 영역의 주요면 형상의 평탄도를 측정하였다. 평탄도 측정기에는 Tropel사의U1traFIat을 이용하였다. 다음에, 스텝 S202에서 평탄도를 측정한 10매의 석영 기판(K 내지 T) 중, 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 볼록 형상(마스크 중앙부가 마스크 주변부보다도 높음)을 이루는 9매의 석영 기판(K, L, N 내지 T)을 선택하고, 또한 그 속에서 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하의 8매의 석영 기판(K, L, N, P 내지 T)을 선택하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 8매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹(진공 척킹)하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 석영 기판은, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어졌다고 해도 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
다음에, 스텝 S203에서 이 8매의 석영 기판(K, L, N, P 내지 T)에 대해, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 예측 결과로부터, 스텝 S204에서 8매의 석영 기판 중 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 6매(K, L, N, P, R, T)를 선택하였다.
표 4는 선택된 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T)에 있어서의 차광체막 형성 후 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다.
차광체가 달린 석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
척킹 시뮬레이션의 평탄도 132 ㎜ 사각형 영역 |
K |
0.2 |
0.3 |
L |
0.3 |
0.2 |
M |
|
|
N |
0.4 |
|
O |
|
|
P |
0.3 |
0.4, NG |
Q |
|
|
R |
0.2 |
0.5, NG |
S |
|
|
T |
0.1 |
0.1 |
다음에, 스텝 S205에서 전술한 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T)에 대해, 기판 주요면에 MoSiON으로 이루어지는 HT막을 막 형성하고, 그 위에 Cr막을 막 형성하여 스텝 S206에서 각 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도를 측정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S207에서 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T) 중, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T)을 선택하였다.
또한, 스텝 S208에서 이 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T)에 대해, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 예측 결과로부터, 스텝 S209에서 5매의 석영 기판 중 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 3매(K, L, T)를 선택하였다.
그 후, 스텝 S210에서 이 3매의 석영 기판(K, L, T) 상에 전자빔 노광용 레지스트를 도포하고, 각 석영 기판을 노광 마스크 기판으로서 준비하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 5매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어지는 석영 기판이라도 노광 장치에 척킹하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 것은, 노광 장치에 척킹한 후에 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
계속해서, 노광 마스크의 제조 공정을 실시하였다. 우선, 상술한 3매의 노광 마스크 기판에 대해, 전자빔 묘화 장치(NFT제 EBM4000)에 의해 개구율이 다른 3 종류의 패턴을 각각 묘화한 후, 베이킹ㆍ현상을 행하였다. 다음에, 반응성 이온 에칭(RIE) 장치(UNAXIS사제 VLR-G3)에 의해 Cr막 및 HT막을 에칭하고, 또한 남은 레지스트를 제거하였다. 계속해서, HT막 상의 Cr막을 습윤 에칭에 의해 제거하여 개구율이 다른 3매의 HT 마스크를 형성하였다. 이들, 3매의 노광 마스크의 개구율은 각각 5 %, 50 %, 95 %가 되어 있다.
다음에, 각 노광 마스크에 대해, 웨이퍼 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹한 상태에서 평탄도를 측정하였다. 그 결과, 어떤 노광 마스크도 척킹 후의 평탄도가 0.3 ㎛ 이하가 되어 목표로 하는 값을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 반도체 장치 제조에 있어서의 리소그래피 공정에 있어서 충분한 초점 심도를 얻는 것이 가능해지고, 반도체 장치 제조의 수율을 각별히 향상시킬 수 있게 되었다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태의 개요는, Cr 및 하프톤(HT)막으로 이루어지는 차광체막을 형성하기 전 석영 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 원하는 피복율의 범위에서 석영 기판 상에 차광체막을 형성한 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능한 차광체막 형성 후의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 공정과, 실제로 차광체막을 석영 기판 상에 형성한 후에 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과와 시뮬레이션의 결과를 비교하여, 원하는 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 공정을 포함한다.
도3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노광 마스크 기판 제조 공정을 도시하는 흐름도이다. 이하, 도3과 후술하는 표 5, 표 6을 기초로 제3 실시 형태의 노광 마스크 기판 제조 공정에 대해 설명한다.
표 5는 10매의 석영 기판(A 내지 J)의 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다. 각 석영 기판은 6 인치 사각형(152 ㎜ 사각형)으로 두께가 약 6 ㎜이다.
석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 148 ㎜ 사각형 영역 형상 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
A |
凸 |
0.3 |
B |
凸 |
0.2 |
C |
凸 |
0.2 |
D |
凸 |
0.3 |
E |
凸 |
0.1 |
F |
凸 |
0.2 |
G |
凸 |
0.3 |
H |
凸 |
0.2 |
I |
凸 |
0.3 |
J |
凸 |
0.5, NG |
우선, 스텝 S301에서 각 석영 기판(A 내지 J)에 있어서의 148 ㎜ 사각형 영역의 주요면 형상의 평탄도를 측정하였다. 평탄도 측정기로는, Tropel사의UltraFlat을 이용하였다. 다음에, 스텝 S302에서 평탄도를 측정한 10매의 석영 기판(A 내지 J) 중, 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 볼록 형상(마스크 중앙부가 마스크 주변부보다도 높음)을 이루는 10매의 석영 기판(A 내지 J)을 선택하고, 또한 그 속에서 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하의 9매의 석영 기판(A 내지 I)을 선택하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 9매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹(진공 척킹)하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 석영 기판은, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어졌다고 해도 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
표 6은 선택된 9매의 석영 기판(A 내지 I)에 있어서의 차광체막 형성 후 평탄도의 예측 및 측정 결과를 나타내고 있다.
차광체가 달린 석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
시뮬레이션에 의해 예측한 기판 주요면 평탄도의 범위(피복율 50 내지 100 %) 148 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
시뮬레이션에 의해 예측한 기판 주요면 평탄도와의 정합성 |
A |
0.2 ~ 0.4 |
0.3 |
OK |
B |
0.1 ~ 0.3 |
0.2 |
OK |
C |
0.1 ~ 0.3 |
0.2 |
OK |
D |
0.2 ~ 0.4 |
0.5 |
NG |
E |
0 ~ 0.2 |
0.1 |
OK |
F |
0.1 ~ 0.3 |
0.2 |
OK |
G |
0.2 ~ 0.4 |
0.4 |
OK |
H |
0.1 ~ 0.3 |
0.2 |
OK |
I |
0.2 ~ 0.4 |
-0.1 |
NG |
J |
|
|
|
또한, 스텝 S303에서 이 9매의 석영 기판(A 내지 I)에 대해, 기판 주요면에 차광체막을 형성한 후의 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도의 범위를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 범위는 석영 기판에 차광체막을 피복율 50 % 내지 100 %의 범위로 형성하고, 마스크 스테이지에 척킹한 후의 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하이기 위한 조건을 나타내고 있다. 즉, 이 범위가 차광체막 형성 후 기판의 원하는 평탄도이다.
다음에, 스텝 S304에서 전술한 9매의 석영 기판(A 내지 I)에 대해, 기판 주요면에 MoSiON으로 이루어지는 HT막을 막 형성하고, 그 위에 Cr막을 막 형성하여 스텝 S305에서 각 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도를 측정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S306에서 9매의 석영 기판(A 내지 I) 중, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 9매의 석영 기판(A 내지 I)을 선택하였다.
또한, 스텝 S307에서 이 9매의 석영 기판(A 내지 I)에 대해, 그 막 형성 후 평탄도의 측정 결과와 상기 시뮬레이션에 의한 예측 결과를 비교하고, 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 전술한 시뮬레이션에 의해 얻은 범위 내인지 여부를 판정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S310에서 9매의 석영 기판(A 내지 I) 중, 상기 범위 내인 7매의 석영 기판(A 내지 C, E 내지 H)을 선택하였다. 이 7매의 석영 기판은 그 주요면 평탄도가 전술한 시뮬레이션에 의해 얻은 범위 내에 있고, 척킹 후에 원하는 평탄도를 얻는 것이 가능하다고 생각된다.
그 후, 스텝 S311에서 이 7매의 석영 기판(A 내지 C, E 내지 H) 상에 전자빔 노광용 레지스트를 도포하고, 각 석영 기판을 노광 마스크 기판으로서 준비하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎚ 각 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 9매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어지는 석영 기판이라도 노광 장치에 척킹하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 것은, 노광 장치에 척킹한 후 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
계속해서, 노광 마스크의 제조 공정을 실시하였다. 우선, 상술한 7매의 노광 마스크 기판 중 3매에 대해, 전자빔 묘화 장치(NFT제 EBM4000)에 의해 개구율이 다른 4 종류의 패턴을 각각 묘화한 후, 베이킹ㆍ현상을 행하였다. 다음에, 반응성 이온 에칭(RIE) 장치(UNAXIS사제 VLR-G3)에 의해 Cr막 및 HT막을 에칭하고, 또한 남은 레지스트를 제거하였다. 계속해서, HT막 상의 Cr막을 습윤 에칭에 의해 제거하여 개구율이 다른 3매의 HT 마스크를 형성하였다. 이들, 3매의 노광 마스크의 차광체 피복율은 각각 50 %, 70 %, 95 %가 되어 있다.
다음에, 각 노광 마스크에 대해, 웨이퍼 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹한 상태에서 평탄도를 측정하였다. 그 결과, 어떤 노광 마스크도 척킹 후의 평탄도가 0.3 ㎛ 이하가 되어 목표로 하는 값을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 반도체 장치 제조에 있어서의 리소그래피 공정에 있어서 충분한 초점 심도를 얻는 것이 가능해지고, 반도체 장치 제조의 수율을 각별히 향상시킬 수 있게 되었다.
본 제3 실시 형태에서는, 원하는 차광체 피복율이 50 % 내지 100 %인 경우를 나타내었지만, 0 % 내지 50 % 등 0 %의 차광체 피복율이 포함되는 경우는, 우선 차광체 형성 전 석영 기판의 평탄도 측정 결과로부터 웨이퍼 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 석영 기판의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하고, 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 원하는 평탄도가 되는 석영 기판을 선택하여 그 석영 기판에 대해 차광체막을 형성하는 것도 가능하다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태의 개요는, Cr 및 하프톤(HT)막으로 이루어지는 차광체막을 형성하기 전 석영 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제1 측정 공정과, 석영 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 제1 시뮬레이션 공정과, 이 제1의 시뮬레이션 공정의 결과로부터 석영 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 공정과, 이 판단 공정에서 원하는 주요면 평탄도를 얻는 것이 가능하다고 판명된 석영 기판에 차광체막을 형성하는 차광체막 형성 공정과, 이 차광체막이 달린 기판의 주요면 평탄도를 측정하는 제2 측정 공정과, 이 제2 측정 공정의 결과로부터 원하는 차광체 피복율 범위의 차광체막이 달린 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때의 주요면 평탄도를 시뮬레이션하는 제2 시뮬레이션 공정과, 이 제2 시뮬레이션 공정의 결과로부터 차광체막이 달린 석영 기판을 노광 장치의 마스크 스테이지에 척킹하였을 때에 원하는 주요면 평탄도를얻는 것이 가능한지 여부를 판단하는 판단 공정을 포함한다.
도4는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 노광 마스크 기판 제조 공정을 도시하는 흐름도이다. 이하, 도2와 후술하는 표 7, 표 8을 기초로 제2 실시 형태의 노광 마스크 기판 제조 공정에 대해 설명한다.
표 7은 10매의 석영 기판(K 내지 T)의 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다. 각 석영 기판은 6인치 사각형(152 ㎜ 사각형)으로 두께가 약 6 ㎜이다.
석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 148 ㎜ 사각형 영역 형상 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
척킹 시뮬레이션의 평탄도 132 ㎜ 사각형 영역 |
K |
凸 |
0.3 |
0.1 |
L |
凸 |
0.2 |
0.2 |
M |
凹, NG |
|
|
N |
凸 |
0.3 |
0.0 |
O |
凸 |
0.5, NG |
|
P |
凸 |
0.2 |
0.1 |
Q |
凸 |
0.2 |
0.4, NG |
R |
凸 |
0.2 |
0.2 |
S |
凸 |
0.3 |
0.4, NG |
T |
凸 |
0.2 |
0.1 |
우선, 스텝 S401에서 각 석영 기판(K 내지 T)에 있어서의 148 ㎜ 사각형 영역의 주요면 형상의 평탄도를 측정하였다. 평탄도 측정기에는 Tropel사의 UltraFlat을 이용하였다. 다음에, 스텝 S402에서 평탄도를 측정한 10매의 석영 기판(K 내지 T) 중, 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 볼록 형상(마스크 중앙부가 마스크 주변부보다도 높음)을 이루는 9매의 석영 기판(K, L, N 내지 T)을 선택하고, 또한 그 속에서 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛이하의 8매의 석영 기판(K, L, N, P 내지 T)을 선택하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 8매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹(진공 척킹)하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 석영 기판은, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어졌다고 해도 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
다음에, 스텝 S403에서 이 8매의 석영 기판(K, L, N, P 내지 T)에 대해, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 예측 결과로부터, 스텝 S404에서 8매의 석영 기판 중 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 6매(K, L, N, P, R, T)를 선택하였다.
표 8은 선택된 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T)에 있어서의 차광체막 형성 후 평탄도의 측정 및 예측 결과를 나타내고 있다.
차광체가 달린 석영 기판의 평탄도(단위 : ㎛)
기판 |
마스크 주요면 측정 데이터 132 ㎜ 사각형 영역 평탄도 |
척킹 시뮬레이션의 평탄도(차광체 피복율 0 % 내지 50 %) 132 ㎜ 사각형 영역 |
K |
0.2 |
0.2 ~ 0.3 |
L |
0.3 |
0.2 ~ 0.3 |
M |
|
|
N |
0.4 |
|
O |
|
|
P |
0.3 |
0.2 ~ 0.3 |
Q |
|
|
R |
0.2 |
0.2 |
S |
|
|
T |
0.1 |
0.1 ~ 0.2 |
다음에, 스텝 S405에서 전술한 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T)에 대해, 기판 주요면에 MoSiON으로 이루어지는 HT막을 막 형성하고, 그 위에 Cr막을 막 형성하여 스텝 S406에서 각 기판 주요면 148 ㎜ 사각형 영역의 평탄도를 측정하였다. 그 결과로부터, 스텝 S407에서 6매의 석영 기판(K, L, N, P, R, T) 중, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T)을 선택하였다.
또한, 스텝 S408에서 이 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T)에 대해, 차광체 피복율이 0 % 내지 50 %의 경우에 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹하였을 때의 평탄도를 도시하지 않은 컴퓨터로 시뮬레이션에 의해 예측하였다. 이 예측 결과로부터, 스텝 S409에서 5매의 석영 기판 중 척킹 후에 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T)을 선택하였다.
그 후, 스텝 S410에서 이 5매의 석영 기판(K, L, P, R, T) 상에 전자빔 노광용 레지스트를 도포하고, 각 석영 기판을 노광 마스크 기판으로서 준비하였다.
여기에서, 기판 주요면 중앙부 132 ㎜ 사각형 영역의 평탄도가 레인지 0.3 ㎛ 이하인 5매의 석영 기판을 우선 선택하고 있는 이유는, 노광 장치에 척킹한 후에 원하는 평탄도가 얻어지는 석영 기판이라도 노광 장치에 척킹하기 전의 평탄도가 0.3 ㎛를 초과하는 것은, 노광 장치에 척킹한 후에 마스크 패턴의 위치 왜곡이 커지기 때문이다.
계속해서, 노광 마스크의 제조 공정을 실시하였다. 우선, 상술한 5매의 노광 마스크 기판 중 3매에 대해, 전자빔 묘화 장치(NFT제 EBN4000)에 의해, 개구율이 다른 3 종류의 패턴을 각각 묘화한 후 베이킹ㆍ현상을 행하였다. 다음에, 반응성 이온 에칭(RIE) 장치(UNAXIS사제 VLR-G3)에 의해 Cr막 및 HT막을 에칭하고, 또한 남은 레지스트를 제거하였다. 계속해서, HT막 상의 Cr막을 습윤 에칭에 의해 제거하여 개구율이 다른 3매의 HT 마스크를 형성하였다. 이들, 3매의 노광 마스크의 개구율은 각각 5 %, 30 %, 50 %가 되어 있다.
다음에, 각 노광 마스크에 대해, 웨이퍼 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 척킹한 상태에서 평탄도를 측정하였다. 그 결과, 어떤 노광 마스크도 척킹 후의 평탄도가 0.3 ㎛ 이하가 되어 목표로 하는 값을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 반도체 장치 제조에 있어서의 리소그래피 공정에 있어서 충분한 초점 심도를 얻는 것이 가능해지고, 반도체 장치 제조의 수율을 각별히 향상시키는 것이 가능하게 되었다.
또한, 각 실시 형태에서 서술한 노광 마스크 기판 제조 공정에 의해 제조된 노광 마스크 기판을 이용하여 제조한 노광 마스크를 노광 장치에 척킹하고, 이 노광 마스크 상에 형성된 반도체 소자의 형성에 이용하는 패턴을 조명 광학계에 의해 조명하고, 이 패턴 상을 소정의 기판 상에 전사시킴으로써 반도체 장치를 제조할 수 있다.
이와 같이 상기 실시 형태에 따르면, 차광체를 막 형성하기 전 기판의 평탄도 계측 데이터로부터 척킹 후의 평탄도 시뮬레이션을 행하여 원하는 평탄도를 갖는 기판을 선택하고, 다음에 기판에 차광체가 막 형성된 경우에 원하는 평탄도를갖기 위한 차광체막 형성 후의 평탄도를 예측하여 실제로 기판에 차광체를 막 형성한 후에, 그 기판이 예측된 상기 평탄도를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 기판을 노광 마스크 기판으로서 이용한다. 이 방법에 의해 제작한 노광 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광함으로써, 종래부터도 각별하게 또한 확실하게 초점 여유도를 크게 하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명은 상기 실시 형태에만 한정되지 않으며, 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 차광체는 MoSiON이나 Cr에 한정되는 일 없이 Ta 화합물이나 질화 실리콘 화합물 등이라도 좋다. 또한, 기판도 석영 기판에 한정되는 일 없이 실리콘 기판 등이라도 좋고, 전자빔 노광용 마스크 기판이라도 좋다. 또한, 상기 스텝 S105 및 S303에서는 기판을 1 종류의 마스크 스테이지에 척킹하는 경우에 한정되지 않으며, 2 종류 이상의 마스크 스테이지에 척킹하는 경우에 대해서도 원하는 평탄도를 얻을 수 있게 시뮬레이션하는 것이 가능하다.