(57)【要約】 【課題】熱変形を抑制できるマスク基板を提供する。【解決手段】マスク基板は、マスクパターンが形成される石英ガラスを主成分とする。マスク基板は、２０℃以上１００℃以下における熱膨張係数をＣ、波長３６５ｎｍの光に対する透過率をＴ、Ａｌ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｃｕ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｆｅ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｎａ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びＫ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラスの熱膨張係数をＣ０としたとき、Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０、且つ、Ｔ  ≧  ０．９、の条件を満足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンが形成される石英ガラスを主成分とするマスク基板であって、
２０℃以上１００℃以下における熱膨張係数をＣ、
波長３６５ｎｍの光に対する透過率をＴ、
Ａｌ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｃｕ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｆｅ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｎａ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びＫ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラスの熱膨張係数をＣ０としたとき、
Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０、且つ、
Ｔ  ≧  ０．９、
の条件を満足するマスク基板。
【請求項２】
チタニアがドープされている請求項１記載のマスク基板。
【請求項３】
石英ガラスを主成分とするマスク基板と、前記マスク基板上に形成された遮光膜とを含むマスクブランクスであって、
２０℃以上１００℃以下における前記マスク基板の熱膨張係数をＣ、
波長３６５ｎｍの光に対する前記マスク基板の透過率をＴ、
Ａｌ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｃｕ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｆｅ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｎａ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びＫ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラスの熱膨張係数をＣ０としたとき、
Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０、且つ、
Ｔ  ≧  ０．９、
の条件を満足するマスクブランクス。
【請求項４】
請求項１又は２記載のマスク基板にマスクパターンが形成されたフォトマスクを露光光で照明することと、
前記フォトマスクからの露光光で感光基板を露光することと、を含む露光方法。
【請求項５】
請求項４記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク基板、マスクブランクス、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程において、フォトマスクを露光光で照明し、そのフォトマスクからの露光光で感光基板を露光する露光処理が行われる。例えば下記特許文献に開示されているように、フォトマスクは、光透過性のマスク基板と、そのマスク基板上に形成されたマスクパターンとを有する。マスクパターンは、マスクブランクスに例えばレーザ光を照射して形成される。
【特許文献１】特開２００８−１１６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、フォトリソグラフィ技術を用いてフラットパネルディスプレイを製造する場合、そのフラットパネルディスプレイの大型化の要求に伴い、マスク基板も大型化する必要がある。大型化されたマスク基板に例えば光を照射した場合、マスク基板の熱変形量が大きくなってしまう可能性がある。その結果、感光基板に形成されるデバイスパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。
【０００４】
本発明の態様は、熱変形を抑制できるマスク基板を提供することを目的とする。また本発明の態様は、熱変形を抑制できるマスクブランクスを提供することを目的とする。また本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法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】
【０００５】
本発明の第１の態様に従えば、マスクパターンが形成される石英ガラスを主成分とするマスク基板であって、２０℃以上１００℃以下における熱膨張係数をＣ、波長３６５ｎｍの光に対する透過率をＴ、Ａｌ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｃｕ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｆｅ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｎａ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びＫ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラスの熱膨張係数をＣ０としたとき、
Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０、且つ、
Ｔ  ≧  ０．９、
の条件を満足するマスク基板が提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様に従えば、石英ガラスを主成分とするマスク基板と、マスク基板上に形成された遮光膜とを含むマスクブランクスであって、２０℃以上１００℃以下におけるマスク基板の熱膨張係数をＣ、波長３６５ｎｍの光に対するマスク基板の透過率をＴ、
Ａｌ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｃｕ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｆｅ濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、Ｎａ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びＫ濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラスの熱膨張係数をＣ０としたとき、
Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０、且つ、
Ｔ  ≧  ０．９、
の条件を満足するマスクブランクスが提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様のマスク基板にマスクパターンが形成されたフォトマスクを露光光で照明することと、フォトマスクからの露光光で感光基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
【０００８】
本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マスク基板の熱変形を抑制できる。また本発明によれば、マスクブランクスの熱変形を抑制できる。また本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るフォトマスクＭの一例を示す側断面図である。図１において、フォトマスクＭは、マスク基板１と、マスク基板１上に形成された遮光膜２と、遮光膜２上に形成された反射防止膜３とを備えている。遮光膜２及び反射防止膜３は、マスク基板１上においてパターン化されており、マスクパターンＭＰを形成する。本実施形態のフォトマスクＭは、透過型マスクである。
【００１２】
マスク基板１は、石英ガラスを主成分とする。本実施形態において、マスク基板１には、チタニア（ＴｉＯ２：酸化チタン）がドープされている。すなわち、本実施形態において、マスク基板１は、所謂、チタニアドープ石英ガラスである。
【００１３】
本実施形態において、マスク基板１の熱膨張係数Ｃは小さい。本実施形態において、２０℃以上１００℃以下における、既存の石英ガラス基板の熱膨張係数をＣ０としたとき、本実施形態のマスク基板１の熱膨張係数Ｃは、熱膨張係数Ｃ０の６０％以下である。すなわち、本実施形態のマスク基板１は、２０℃以上１００℃以下において、
Ｃ  ≦  ０．６Ｃ０…  （１）
の条件を満足する。
【００１４】
既存の石英ガラス基板とは、不純物濃度が所定値より小さい石英ガラス基板を指す。本実施形態において、既存の石英ガラス基板は、アルミニウム（Ａｌ）濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、銅（Ｃｕ）濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、鉄（Ｆｅ）濃度が０．１〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、ナトリウム（Ｎａ）濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下、及びカリウム（Ｋ）濃度が０．０５〔ｗｔ・ｐｐｍ〕以下である石英ガラス基板を指す。なお、これらの不純物濃度は、原子吸光分析、ＩＣＰ発光、ＩＣＰ質量分析装置にて定量解析した結果の値である。
【００１５】
マスク基板１の熱膨張係数Ｃは、熱膨張係数Ｃ０の５０％以下であることが望ましい。一例として、既存の石英ガラス基板の熱膨張係数Ｃ０は、約５．０×１０−７／℃であり、本実施形態に係るマスク基板１の熱膨張係数Ｃは、約２．５×１０−７／℃である。
【００１６】
また、本実施形態において、波長３６５ｎｍの光（ｉ線）に対するマスク基板１の透過率Ｔは９０％以上である。すなわち、本実施形態のマスク基板１は、波長３６５ｎｍの光に対して、
Ｔ  ≧  ０．９  …  （２）
の条件を満足する。
【００１７】
このように、本実施形態においては、所望の透過率Ｔを維持しつつ、熱膨張係数Ｃが十分に小さいマスク基板１が提供される。
【００１８】
次に、本実施形態に係るフォトマスクＭの製造方法の一例について説明する。図２は、本実施形態に係るフォトマスクＭの製造方法の一例を説明するための模式図である。まず、マスクパターンＭＰが形成される前の、マスク基板１上に遮光膜と反射防止膜とが形成された、所謂、マスクブランクスＭｂが用意される。マスクブランクスＭｂが用意された後、そのマスクブランクスＭｂとレーザ光射出部１００とを対向させた状態で、レーザ光射出部１００よりレーザ光が射出される。本実施形態において、レーザ光射出部１００より射出されたレーザ光とマスクブランクスＭｂとがＸＹ方向に相対的に移動される。これにより、マスク基板１上にマスクパターンＭＰが形成（描画）され、フォトマスクＭが形成される。なお、マスクブランクスＭｂにおいて、反射防止膜が省略されてもよい。
【００１９】
図３は、レーザ光の照射によりマスクパターンが形成された後のフォトマスクＭの一例を示す平面図である。また、図３において、レーザ光が照射される前のマスクブランクスＭｂの一例が点線で示されている。図３に示すように、本実施形態のフォトマスクＭ（マスク基板１）は、ＸＹ平面内において矩形（長方形）である。フォトマスクＭの中央には、マスクパターンＭＰが形成されたパターン形成領域ＭＫが配置され、パターン形成領域ＭＫの周囲の少なくとも一部に、アライメントマークＡＭが配置される。
【００２０】
マスクブランクスＭｂにレーザ光を照射することによって、マスク基板１が熱変形する可能性がある。本実施形態においては、マスク基板１の熱膨張係数Ｃが、上述の（１）式の条件を満足するので、レーザ光の照射前に対する照射後のマスク基板１の熱変形量Ｄは十分に小さい。なお、本実施形態において、熱変形量Ｄは、マスク基板１の最外周（エッジ）の変位量である。
【００２１】
本実施形態においては、マスク基板１の熱膨張係数Ｃが、既存の石英ガラス基板の熱膨張係数Ｃ０の６０％以下（望ましくは５０％以下）なので、熱変形量Ｄを所定の目標値以下に抑えることができる。例えば、既存の石英ガラス基板に対して、本実施形態のマスク基板１の対角線のサイズが例えば２倍になったとしても、熱変形量Ｄを所定の目標値以下に抑えることができる。
【００２２】
図４は、フォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を感光基板Ｐに投影する露光装置ＥＸの一例を示す模式図である。図４において、露光装置ＥＸは、フォトマスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１１と、感光基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ１２と、マスクステージ１１及び基板ステージ１２の位置情報を計測するレーザ干渉計１３Ａ、１３Ｂを含む干渉計システム１３と、フォトマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明システムＩＳと、露光光ＥＬで照明されたフォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を感光基板Ｐに投影する投影システムＰＳとを備えている。
【００２３】
本実施形態において、感光基板Ｐは、大型のガラスプレートを含み、その感光基板Ｐの一辺のサイズは、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、感光基板Ｐの基材として、一辺が約３０００ｍｍの矩形のガラスプレートを用いる。本実施形態においては、感光基板Ｐに基づいて、フラットパネルディスプレイが製造される。
【００２４】
本実施形態において、投影システムＰＳは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有する。照明システムＩＳは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応する複数の照明モジュールを有する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、フォトマスクＭと感光基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、フォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を感光基板Ｐに投影する。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、所謂、マルチレンズ型スキャン露光装置である。
【００２５】
本実施形態において、投影システムＰＳは、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を７つ有し、照明システムＬＳは、照明モジュールを７つ有する。なお、投影システムＰＳが、投影光学系を１１個有し、照明システムＩＳが、照明モジュールを１１個有してもよい。感光基板Ｐの露光時、マスクステージ１１及び基板ステージ１２は、フォトマスクＭ及び感光基板Ｐを、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動する。本実施形態においては、感光基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、フォトマスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。感光基板Ｐが投影システムＰＳの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対してＸ軸方向に移動するとともに、その感光基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明システムＩＳの照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してフォトマスクＭがＸ軸方向に移動しつつ、投影システムＰＳを介してフォトマスクＭからの露光光ＥＬが基板Ｐに照射される。これにより、フォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像が感光基板Ｐに投影され、感光基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。
【００２６】
照明システムＩＳは、所定の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明システムＩＳは、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に配置されたフォトマスクＭの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。本実施形態において、照明システムＩＳは、異なる７つの照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれを露光光ＥＬで照明する。本実施形態においては、照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬとして、水銀ランプから射出される輝線のうち、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いる。なお、露光光ＥＬとして、水銀ランプから射出される輝線のうち、ｇ線、ｈ線等を用いてもよい。
【００２７】
マスクステージ１１は、フォトマスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動可能である。本実施形態において、マスクステージ１１は、フォトマスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。
【００２８】
投影システムＰＳは、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に露光光ＥＬを照射する。投影光学システムＰＳは、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された感光基板Ｐの少なくとも一部に、フォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態において、投影システムＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のそれぞれにパターンの像を投影する。
【００２９】
基板ステージ１２は、感光基板Ｐを保持した状態で、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して移動可能である。本実施形態において、基板ステージ１２は、感光基板Ｐを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３０】
フォトマスクＭに露光光ＥＬを照射することによって、マスク基板１が熱変形する可能性がある。本実施形態においては、マスク基板１の熱膨張係数Ｃが、上述の（１）式の条件を満足するので、フォトマスクＭの熱変形を抑制することができる。したがって、例えば感光基板Ｐ上におけるパターンの重ね合わせ精度の低下を抑制でき、感光基板Ｐに所望のデバイスパターンを形成することができる。また、本実施形態においては、マスク基板１の透過率Ｔが、上述の（２）式の条件を満足するので、露光光ＥＬの照度（強度）の低下を抑制することができる。したがって、所望の照度（光強度）の露光光ＥＬで感光基板Ｐを良好に露光できる。
【００３１】
なお、上述の実施形態の感光基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００３２】
なお、上述の実施形態においては、露光装置ＥＸが、フォトマスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してフォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を感光基板Ｐに投影するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）である場合を例にして説明したが、フォトマスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でフォトマスクＭのマスクパターンＭＰの像を一括投影し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【００３３】
露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はフラットパネルディスプレイ製造用の露光装置に限られず、感光基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００３４】
上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００３５】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図５に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００３６】
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るフォトマスクの一例を示す側断面図である。
【図２】本実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係るフォトマスクの一例を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係る露光装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図５】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１…マスク基板、２…遮光膜、３…反射防止膜、ＥＬ…露光光、Ｍ…フォトマスク、ＭＰ…マスクパターン、Ｐ…感光基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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