JP2000330263A - フォトマスク用合成石英ガラス基板及びその製造方法 - Google Patents
フォトマスク用合成石英ガラス基板及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 中心部に比較して外周部の水酸基含有量
が高い合成石英ガラス部材をアニール処理することによ
り得られる合成石英ガラスからなることを特徴とするフ
ォトマスク用合成石英ガラス基板。上記フォトマスク用
合成石英ガラス基板は、中心部に比較して外周部の水酸
基含有量が高い合成石英ガラス部材をアニール処理した
後、局部的に特性が変化している外周部分を研削除去
後、板状に切断し、次いで面取り後の基板をエッチング
することにより製造できる。 【効果】 本発明の合成石英ガラス基板は、複屈折が極
めて少なく、フォトマスクとして、特に反射光学系の露
光装置を使用した場合においてもウェーハ上での露光光
強度を均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得ら
れ、パターニング精度向上を図ることができ、フォトマ
スクとして幅広く使用することができる。本発明の製造
方法によれば、上記合成石英ガラス基板を工業的に有利
に製造することができる。
が高い合成石英ガラス部材をアニール処理することによ
り得られる合成石英ガラスからなることを特徴とするフ
ォトマスク用合成石英ガラス基板。上記フォトマスク用
合成石英ガラス基板は、中心部に比較して外周部の水酸
基含有量が高い合成石英ガラス部材をアニール処理した
後、局部的に特性が変化している外周部分を研削除去
後、板状に切断し、次いで面取り後の基板をエッチング
することにより製造できる。 【効果】 本発明の合成石英ガラス基板は、複屈折が極
めて少なく、フォトマスクとして、特に反射光学系の露
光装置を使用した場合においてもウェーハ上での露光光
強度を均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得ら
れ、パターニング精度向上を図ることができ、フォトマ
スクとして幅広く使用することができる。本発明の製造
方法によれば、上記合成石英ガラス基板を工業的に有利
に製造することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の複屈折が少
なく、フォトマスクとして反射光学系の露光装置に使用
した場合においても、ウェーハ上での露光光強度を均一
にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得られ、パター
ニング精度向上を図ることができるフォトマスク用合成
石英ガラス基板及びその製造方法に関する。
なく、フォトマスクとして反射光学系の露光装置に使用
した場合においても、ウェーハ上での露光光強度を均一
にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得られ、パター
ニング精度向上を図ることができるフォトマスク用合成
石英ガラス基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通常の
光リソグラフィー用の露光装置は、大別して透過光学系
で構成されているものと反射光学系で構成されているも
のとがある。
光リソグラフィー用の露光装置は、大別して透過光学系
で構成されているものと反射光学系で構成されているも
のとがある。
【０００３】合成石英ガラス基板中を透過する非偏光平
面波は、ガラス中に熱的又は力学的な応力が存在した場
合に生じる複屈折により、互いに直交した２種の平面偏
光波に分かれる。この２つの平面偏光波は、ガラス中を
異なった速度で伝播するためにガラス透過後は２種類の
平面偏光波で位相が異なり、楕円偏光となる。この基板
透過光が反射光学系のミラーで反射されると、２種類の
平面偏光波が異なる電磁ベクトルを持つことからミラー
面での反射率に差を生ずる。このため、基板内で複屈折
にバラツキがある場合は、反射光の光強度にバラツキが
生じることとなってしまう。
面波は、ガラス中に熱的又は力学的な応力が存在した場
合に生じる複屈折により、互いに直交した２種の平面偏
光波に分かれる。この２つの平面偏光波は、ガラス中を
異なった速度で伝播するためにガラス透過後は２種類の
平面偏光波で位相が異なり、楕円偏光となる。この基板
透過光が反射光学系のミラーで反射されると、２種類の
平面偏光波が異なる電磁ベクトルを持つことからミラー
面での反射率に差を生ずる。このため、基板内で複屈折
にバラツキがある場合は、反射光の光強度にバラツキが
生じることとなってしまう。
【０００４】更に、凹面ミラーを反射に使用する場合
は、光反射率が光入射角度の影響を受けるため凹面ミラ
ー各部位での反射率が変動し、この現象が更に拡大され
る。
は、光反射率が光入射角度の影響を受けるため凹面ミラ
ー各部位での反射率が変動し、この現象が更に拡大され
る。
【０００５】従って、反射光学系を採用した露光装置で
は、フォトマスクに複屈折が大きい合成石英ガラス基板
を使用すると、ウェーハ上での光強度にバラツキを生ず
るという現象が現れる。それ故、このような反射光学系
の露光装置を使用する場合、シリコンウェーハ上に塗布
されたレジストの感光性は、面内でバラツキを生じ、均
一なパターニングができず、パターニングの線幅が細く
なるにつれ大きな問題となってしまう。
は、フォトマスクに複屈折が大きい合成石英ガラス基板
を使用すると、ウェーハ上での光強度にバラツキを生ず
るという現象が現れる。それ故、このような反射光学系
の露光装置を使用する場合、シリコンウェーハ上に塗布
されたレジストの感光性は、面内でバラツキを生じ、均
一なパターニングができず、パターニングの線幅が細く
なるにつれ大きな問題となってしまう。
【０００６】また、透過光学系の露光装置においても、
上記した反射光学系に比べれば影響は小さいものの、や
はり複屈折による光強度のバラツキが発生しており、微
細パターン露光に影響が懸念されている。
上記した反射光学系に比べれば影響は小さいものの、や
はり複屈折による光強度のバラツキが発生しており、微
細パターン露光に影響が懸念されている。
【０００７】一方、ガラス中の複屈折は素材中の残留応
力に原因していることが既に知られており（石英ガラス
の世界、工業調査会）、上記のような問題を解決するた
め、合成石英ガラスブロックを徐冷点以上の温度で一定
時間保持した後、歪み点以下まで温度を徐々に下げてい
くアニール処理を実施し（ガラスハンドブック、朝倉書
店）、熱残留応力を低減した後、スライス、面取り、研
摩し、合成石英ガラス基板を取得するという方法が一般
的に行われている。
力に原因していることが既に知られており（石英ガラス
の世界、工業調査会）、上記のような問題を解決するた
め、合成石英ガラスブロックを徐冷点以上の温度で一定
時間保持した後、歪み点以下まで温度を徐々に下げてい
くアニール処理を実施し（ガラスハンドブック、朝倉書
店）、熱残留応力を低減した後、スライス、面取り、研
摩し、合成石英ガラス基板を取得するという方法が一般
的に行われている。
【０００８】しかしながら、これらの方法を採用して
も、出来上がったフォトマスク用合成石英ガラス基板の
複屈折が、最も大きいところで約２０ｎｍ／ｃｍと大き
いばかりでなく、フォトマスク基板内での複屈折のバラ
ツキも大きくなってしまう。このため、この合成石英ガ
ラス基板をフォトマスクとして使用しても、特に反射光
学系の露光装置においてはウェーハ面上での光強度むら
が発生し、線幅の一定した微細回路を描くことができな
いのが現状であった。
も、出来上がったフォトマスク用合成石英ガラス基板の
複屈折が、最も大きいところで約２０ｎｍ／ｃｍと大き
いばかりでなく、フォトマスク基板内での複屈折のバラ
ツキも大きくなってしまう。このため、この合成石英ガ
ラス基板をフォトマスクとして使用しても、特に反射光
学系の露光装置においてはウェーハ面上での光強度むら
が発生し、線幅の一定した微細回路を描くことができな
いのが現状であった。
【０００９】従って、より複屈折の少ないフォトマスク
用として有用な合成石英ガラス基板の開発が望まれる。
用として有用な合成石英ガラス基板の開発が望まれる。
【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、複屈折が少なく、フォトマスクとして使用した場
合、ウェーハ上での露光光強度を均一にでき、ウェーハ
面内で均一な光強度が得られ、高いパターニング精度を
達成できるフォトマスク用合成石英ガラス基板及びその
製造方法を提供することを目的とする。
で、複屈折が少なく、フォトマスクとして使用した場
合、ウェーハ上での露光光強度を均一にでき、ウェーハ
面内で均一な光強度が得られ、高いパターニング精度を
達成できるフォトマスク用合成石英ガラス基板及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、
フォトマスク用合成石英ガラス基板を水酸基の含有量が
中心部より外周部が高い石英ガラス部材をアニール処理
することにより得られる合成石英ガラスで形成するこ
と、更に必要に応じて、前記のように石英ガラス部材を
アニール処理後、アニール処理により局部的に特性が変
化している外周部分を研削除去後、板状に切断し、次い
で面取り後の基板をエッチングすることにより、複屈折
が低減されて、２ｎｍ／ｃｍ以下の複屈折とすることが
でき、フォトマスクとして特に反射光学系の露光装置に
使用した場合においても、ウェーハ上での露光光強度を
均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得られ、パ
ターニング精度向上を図ることができることを知見し、
本発明をなすに至ったものである。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、
フォトマスク用合成石英ガラス基板を水酸基の含有量が
中心部より外周部が高い石英ガラス部材をアニール処理
することにより得られる合成石英ガラスで形成するこ
と、更に必要に応じて、前記のように石英ガラス部材を
アニール処理後、アニール処理により局部的に特性が変
化している外周部分を研削除去後、板状に切断し、次い
で面取り後の基板をエッチングすることにより、複屈折
が低減されて、２ｎｍ／ｃｍ以下の複屈折とすることが
でき、フォトマスクとして特に反射光学系の露光装置に
使用した場合においても、ウェーハ上での露光光強度を
均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が得られ、パ
ターニング精度向上を図ることができることを知見し、
本発明をなすに至ったものである。
【００１２】従って、本発明は、（１）中心部に比較し
て外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材をア
ニール処理することにより得られる合成石英ガラスから
なることを特徴とするフォトマスク用合成石英ガラス基
板、（２）合成石英ガラスの複屈折が２ｎｍ／ｃｍ以下
である上記フォトマスク用合成石英ガラス基板、（３）
中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成石英
ガラス部材をアニール処理した後、板状に切断する上記
合成石英ガラス基板の製造方法、（４）中心部に比較し
て外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材をア
ニール処理した後、局部的に特性が変化している外周部
分を研削除去後、板状に切断し、次いで面取り後の基板
をエッチングする上記合成石英ガラス基板の製造方法を
提供する。
て外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材をア
ニール処理することにより得られる合成石英ガラスから
なることを特徴とするフォトマスク用合成石英ガラス基
板、（２）合成石英ガラスの複屈折が２ｎｍ／ｃｍ以下
である上記フォトマスク用合成石英ガラス基板、（３）
中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成石英
ガラス部材をアニール処理した後、板状に切断する上記
合成石英ガラス基板の製造方法、（４）中心部に比較し
て外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材をア
ニール処理した後、局部的に特性が変化している外周部
分を研削除去後、板状に切断し、次いで面取り後の基板
をエッチングする上記合成石英ガラス基板の製造方法を
提供する。
【００１３】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明のフォトマスク用合成石英ガラス基板は、中
心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガ
ラス部材をアニール処理することにより得られる合成石
英ガラスからなるものである。
と、本発明のフォトマスク用合成石英ガラス基板は、中
心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガ
ラス部材をアニール処理することにより得られる合成石
英ガラスからなるものである。
【００１４】本発明において、原料となる中心部に比較
して外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材
は、中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高けれ
ば、両部分の水酸基含有量の割合は特に限定されるもの
ではないが、中心部の水酸基含有量は、通常４００〜６
００ｐｐｍ、特に４００〜５００ｐｐｍであることが好
ましく、また、合成石英ガラス部材の中心部と外周部と
の水酸基含有量の差△ＯＨ（中心部の水酸基含有量−外
周部の水酸基含有量）は、−１５０〜−３００ｐｐｍ、
特に−１００〜−２００ｐｐｍであることが好ましい。
なお、上記水酸基含有量は、赤外分光光度計で水酸基の
吸収を測定することにより得ることができる。
して外周部の水酸基含有量が高い合成石英ガラス部材
は、中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高けれ
ば、両部分の水酸基含有量の割合は特に限定されるもの
ではないが、中心部の水酸基含有量は、通常４００〜６
００ｐｐｍ、特に４００〜５００ｐｐｍであることが好
ましく、また、合成石英ガラス部材の中心部と外周部と
の水酸基含有量の差△ＯＨ（中心部の水酸基含有量−外
周部の水酸基含有量）は、−１５０〜−３００ｐｐｍ、
特に−１００〜−２００ｐｐｍであることが好ましい。
なお、上記水酸基含有量は、赤外分光光度計で水酸基の
吸収を測定することにより得ることができる。
【００１５】更に、本発明の基板を構成する合成石英ガ
ラスは、このような合成石英ガラス部材をアニール処理
することにより得られる合成石英ガラスであるが、その
複屈折は２ｎｍ／ｃｍ以下、特に１ｎｍ／ｃｍ以下の範
囲であることが好ましい。複屈折が大きすぎると、反射
光学系のフォトマスクとして使用した場合、ウェーハ面
上での露光光量差が大きくなり、レジスト感光に差が生
ずるため微細パターン形成ができなくなる場合がある。
ラスは、このような合成石英ガラス部材をアニール処理
することにより得られる合成石英ガラスであるが、その
複屈折は２ｎｍ／ｃｍ以下、特に１ｎｍ／ｃｍ以下の範
囲であることが好ましい。複屈折が大きすぎると、反射
光学系のフォトマスクとして使用した場合、ウェーハ面
上での露光光量差が大きくなり、レジスト感光に差が生
ずるため微細パターン形成ができなくなる場合がある。
【００１６】このような本発明の合成石英ガラス基板
は、中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成
石英ガラス部材をアニール処理した後、板状に切断する
ことにより製造できる。
は、中心部に比較して外周部の水酸基含有量が高い合成
石英ガラス部材をアニール処理した後、板状に切断する
ことにより製造できる。
【００１７】ここで、原料の合成石英ガラス部材は、通
常の合成石英ガラスと同様に四塩化珪素、アルコキシシ
ラン等のシラン化合物から酸水素火炎で火炎酸化あるい
は加水分解するなどして製造でき、具体的には、化学的
に合成したケイ素化合物を原料として高温酸化あるいは
加水分解により連続的に石英ガラス塊を製造する直接
法、化学的に合成したケイ素化合物を原料として高温酸
化あるいは加水分解によりスートと呼ばれる微細な二酸
化ケイ素の煤の集合体を作製し、これをガラス化する間
接法、ゾルゲル反応によりシリカゲルを製造し、高温で
焼結・ガラス化させるゾルゲル法などを採用できる。
常の合成石英ガラスと同様に四塩化珪素、アルコキシシ
ラン等のシラン化合物から酸水素火炎で火炎酸化あるい
は加水分解するなどして製造でき、具体的には、化学的
に合成したケイ素化合物を原料として高温酸化あるいは
加水分解により連続的に石英ガラス塊を製造する直接
法、化学的に合成したケイ素化合物を原料として高温酸
化あるいは加水分解によりスートと呼ばれる微細な二酸
化ケイ素の煤の集合体を作製し、これをガラス化する間
接法、ゾルゲル反応によりシリカゲルを製造し、高温で
焼結・ガラス化させるゾルゲル法などを採用できる。
【００１８】本発明では、このような合成石英ガラス部
材から、中央部に比べて外周部の水酸基含有量が高い合
成石英ガラス部材を所望の基板形状になるよう合成石英
ガラス部材から切り出し、又は熱間成型するなどして合
成石英ガラスのブロックとすることが好ましい。この際
の合成石英ガラスのブロック形状は、角状であっても、
円柱状であってもよい。
材から、中央部に比べて外周部の水酸基含有量が高い合
成石英ガラス部材を所望の基板形状になるよう合成石英
ガラス部材から切り出し、又は熱間成型するなどして合
成石英ガラスのブロックとすることが好ましい。この際
の合成石英ガラスのブロック形状は、角状であっても、
円柱状であってもよい。
【００１９】次に、本発明では、この合成石英ガラスブ
ロックをアニール処理する。アニール処理は、電気炉中
で例えば歪み点以上の温度、好ましくは１１５０〜１３
００℃で０．５〜２時間程保持し、徐冷点以下、好まし
くは９００〜１１５０℃まで０．５〜２℃／時間の速度
で冷却することにより行なうことができる。
ロックをアニール処理する。アニール処理は、電気炉中
で例えば歪み点以上の温度、好ましくは１１５０〜１３
００℃で０．５〜２時間程保持し、徐冷点以下、好まし
くは９００〜１１５０℃まで０．５〜２℃／時間の速度
で冷却することにより行なうことができる。
【００２０】ここで、本発明において上記合成石英ガラ
ス部材の中心部の水酸基含有量と外周部の水酸基含有量
との差ΔＯＨ（中心部の水酸基含有量−外周部の水酸基
含有量）の値がプラスの場合には、合成石英ガラス外周
部における水酸基の含有量が低く、マイナスの場合に
は、合成石英ガラス外周部におけ水酸基の含有量が高い
ことを表すが、このΔＯＨの値とアニール処理後の合成
石英ガラスの複屈折とは下記のような関係がある。
ス部材の中心部の水酸基含有量と外周部の水酸基含有量
との差ΔＯＨ（中心部の水酸基含有量−外周部の水酸基
含有量）の値がプラスの場合には、合成石英ガラス外周
部における水酸基の含有量が低く、マイナスの場合に
は、合成石英ガラス外周部におけ水酸基の含有量が高い
ことを表すが、このΔＯＨの値とアニール処理後の合成
石英ガラスの複屈折とは下記のような関係がある。
【００２１】即ち、後述する実験例の結果から明らかな
ように、この合成石英ガラス部材のΔＯＨの値が０から
プラスに転じる付近、つまり合成石英ブロック中央部の
水酸基含有量が合成石英ブロック外周部の水酸基含有量
より大きくなる付近から、アニール処理後の合成石英ブ
ロックの複屈折が急激に大きくなる。一方、ΔＯＨの値
がマイナスの場合、つまり合成石英ブロック外周部の水
酸基含有量が合成石英ブロック中央部より大きくなる
程、合成石英ガラスのブロック内の複屈折は小さくな
る。これは一般的に合成石英ガラス基板の熱特性である
歪み点や徐冷点が、水酸基の含有量が多い場合には低く
なり、水酸基の含有量が少ない場合には高くなることに
起因していると考えられる。
ように、この合成石英ガラス部材のΔＯＨの値が０から
プラスに転じる付近、つまり合成石英ブロック中央部の
水酸基含有量が合成石英ブロック外周部の水酸基含有量
より大きくなる付近から、アニール処理後の合成石英ブ
ロックの複屈折が急激に大きくなる。一方、ΔＯＨの値
がマイナスの場合、つまり合成石英ブロック外周部の水
酸基含有量が合成石英ブロック中央部より大きくなる
程、合成石英ガラスのブロック内の複屈折は小さくな
る。これは一般的に合成石英ガラス基板の熱特性である
歪み点や徐冷点が、水酸基の含有量が多い場合には低く
なり、水酸基の含有量が少ない場合には高くなることに
起因していると考えられる。
【００２２】上記現象は、アニール処理における温度冷
却過程で合成石英ガラス部材の中央部分の水酸基含有量
が外周部分より低い場合には、まず中央部分の合成石英
ガラス素材の粘性が高くなり、ある温度で歪み緩和のた
めの分子移動が固定されるが、外周部分は水酸基含有量
が高いことにより中央部分より粘性が高く、歪み緩和の
ための分子移動が可能な状態と考えられる。更に、温度
を下げていくと、合成石英ガラスのブロック中央部分は
温度低下のため収縮を始めるが、ブロック外周部分は中
央部分の収縮による応力を分子が移動して緩和する方向
に働く。ここで、分子移動が起こるとは、合成石英ガラ
ス自体の密度変化が起こることをも意味している。つま
り、合成石英ガラスのブロック外周部分は外力に拘束さ
れることなく分子移動が可能である。
却過程で合成石英ガラス部材の中央部分の水酸基含有量
が外周部分より低い場合には、まず中央部分の合成石英
ガラス素材の粘性が高くなり、ある温度で歪み緩和のた
めの分子移動が固定されるが、外周部分は水酸基含有量
が高いことにより中央部分より粘性が高く、歪み緩和の
ための分子移動が可能な状態と考えられる。更に、温度
を下げていくと、合成石英ガラスのブロック中央部分は
温度低下のため収縮を始めるが、ブロック外周部分は中
央部分の収縮による応力を分子が移動して緩和する方向
に働く。ここで、分子移動が起こるとは、合成石英ガラ
ス自体の密度変化が起こることをも意味している。つま
り、合成石英ガラスのブロック外周部分は外力に拘束さ
れることなく分子移動が可能である。
【００２３】逆に、合成石英ガラスのブロック外周部の
水酸基含有量が中央部分に比べ低い場合、冷却過程にお
いてはじめに分子移動が拘束されるのは基板外周部分と
なる。つまり、ブロック内部は密閉された容器の中に入
れられたと同じ状態となっている。この状態では、ブロ
ック中央部分は外力に拘束されながら分子移動をせざる
を得ない状態となり、前記応力に比べ大きな応力を発生
し、このためアニール処理後の合成石英ガラスの複屈折
が大きくなると考えられる。
水酸基含有量が中央部分に比べ低い場合、冷却過程にお
いてはじめに分子移動が拘束されるのは基板外周部分と
なる。つまり、ブロック内部は密閉された容器の中に入
れられたと同じ状態となっている。この状態では、ブロ
ック中央部分は外力に拘束されながら分子移動をせざる
を得ない状態となり、前記応力に比べ大きな応力を発生
し、このためアニール処理後の合成石英ガラスの複屈折
が大きくなると考えられる。
【００２４】更に、本発明において、アニール処理後の
合成石英ブロックは、常法により、例えば内周刃切断等
により合成石英ブロックを所望の板状に切断し、遊離砥
粒によるラップ又は研削を行って、酸化セリウム、コロ
イダルシリカ等の研摩剤で表面研摩するなどして、フォ
トマスク用合成石英ガラス基板とすることができる。
合成石英ブロックは、常法により、例えば内周刃切断等
により合成石英ブロックを所望の板状に切断し、遊離砥
粒によるラップ又は研削を行って、酸化セリウム、コロ
イダルシリカ等の研摩剤で表面研摩するなどして、フォ
トマスク用合成石英ガラス基板とすることができる。
【００２５】本発明では、更に好ましくは、上記のよう
にアニール処理後の合成石英ガラスにおいて、アニール
処理により局部的に特性が変化している外周部分を研削
除去し、次いで、面取り後の基板を１μｍ以上エッチン
グすることが好ましく、これにより一層低複屈折の合成
石英ガラス基板を製造することができる。
にアニール処理後の合成石英ガラスにおいて、アニール
処理により局部的に特性が変化している外周部分を研削
除去し、次いで、面取り後の基板を１μｍ以上エッチン
グすることが好ましく、これにより一層低複屈折の合成
石英ガラス基板を製造することができる。
【００２６】即ち、アニール処理後の合成石英ブロック
は、合成石英ブロックの最外周部で複屈折が非常に大き
くなっていることが観察される場合があり、これは、合
成石英ブロックの外周面付近の水酸基がアニール処理に
おける熱処理により、下記の反応が生じて水分子として
合成石英ブロックの外部に放出された結果、局部的に合
成石英ブロックの特性が変化しているためと考えられ
る。 Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ−ＯＨ→Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2Ｏ
は、合成石英ブロックの最外周部で複屈折が非常に大き
くなっていることが観察される場合があり、これは、合
成石英ブロックの外周面付近の水酸基がアニール処理に
おける熱処理により、下記の反応が生じて水分子として
合成石英ブロックの外部に放出された結果、局部的に合
成石英ブロックの特性が変化しているためと考えられ
る。 Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ−ＯＨ→Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2Ｏ
【００２７】このため、本発明では、上記反応の影響を
受ける外周面を研削除去することが好ましい。研削除去
する範囲は、歩留まり及び必要とする複屈折の値などに
より適宜調整することが好ましいが、外周面を好ましく
は内方に３ｍｍ以上の範囲で研削除去することで、合成
石英ブロック全体においてより低複屈折のものを得るこ
とができる。外周面の研削除去範囲が小さすぎると、前
述のように合成石英ブロック表面付近の影響を除くこと
ができない場合がある。
受ける外周面を研削除去することが好ましい。研削除去
する範囲は、歩留まり及び必要とする複屈折の値などに
より適宜調整することが好ましいが、外周面を好ましく
は内方に３ｍｍ以上の範囲で研削除去することで、合成
石英ブロック全体においてより低複屈折のものを得るこ
とができる。外周面の研削除去範囲が小さすぎると、前
述のように合成石英ブロック表面付近の影響を除くこと
ができない場合がある。
【００２８】更に、本発明では、上記方法で製造された
石英ブロックを研摩剤で表面研摩した後、通常と同様の
方法で内周刃切断機等により切断後、基板端面を面取り
と呼ばれる研削処理を行って基板に仕上げることができ
るが、この過程で基板端面加工時の残留加工応力に基づ
く機械的応力歪みが合成石英ガラス基板内部に発生して
複屈折を発生させてしまう場合がある。これは、一般的
にフォトマスク用の石英基板を加工する際に、上記のよ
うに行われる研削処理（面取り）による加工残留応力に
より複屈折が生じてしまうことが原因と考えられる。
石英ブロックを研摩剤で表面研摩した後、通常と同様の
方法で内周刃切断機等により切断後、基板端面を面取り
と呼ばれる研削処理を行って基板に仕上げることができ
るが、この過程で基板端面加工時の残留加工応力に基づ
く機械的応力歪みが合成石英ガラス基板内部に発生して
複屈折を発生させてしまう場合がある。これは、一般的
にフォトマスク用の石英基板を加工する際に、上記のよ
うに行われる研削処理（面取り）による加工残留応力に
より複屈折が生じてしまうことが原因と考えられる。
【００２９】一般的にこれらの加工残留応力は、応力層
を研摩することで大部分除去可能であり、通常、フォト
マスク用基板の端面部分も研摩され、鏡面とするが、こ
の場合、研摩取り代等のバラツキにより加工残留応力が
残っている場合もある。このため、低複屈折基板を安定
して得るための加工条件は、面取り後の基板をフッ化水
素酸（ＨＦ）等のエッチング剤により厚さ１μｍ以上、
好ましくは１〜３μｍ、特に１〜２μｍエッチングした
後に鏡面研摩することが好ましく、これにより加工残留
応力を除去でき、安定して低複屈折基板を取得すること
ができる。エッチング量が少なすぎると加工残留応力が
完全に除去できない場合があり、また、エッチング量が
多すぎても効果に差がなく、効率が悪くなる場合があ
る。
を研摩することで大部分除去可能であり、通常、フォト
マスク用基板の端面部分も研摩され、鏡面とするが、こ
の場合、研摩取り代等のバラツキにより加工残留応力が
残っている場合もある。このため、低複屈折基板を安定
して得るための加工条件は、面取り後の基板をフッ化水
素酸（ＨＦ）等のエッチング剤により厚さ１μｍ以上、
好ましくは１〜３μｍ、特に１〜２μｍエッチングした
後に鏡面研摩することが好ましく、これにより加工残留
応力を除去でき、安定して低複屈折基板を取得すること
ができる。エッチング量が少なすぎると加工残留応力が
完全に除去できない場合があり、また、エッチング量が
多すぎても効果に差がなく、効率が悪くなる場合があ
る。
【００３０】このようにして得られる本発明の合成石英
ガラス基板は、フォトマスクとして透過光学系、反射光
学系で構成されている光リソグラフィー用の露光装置に
使用することができ、特にフォトマスクとして反射光学
系の露光装置に好適に使用できる。
ガラス基板は、フォトマスクとして透過光学系、反射光
学系で構成されている光リソグラフィー用の露光装置に
使用することができ、特にフォトマスクとして反射光学
系の露光装置に好適に使用できる。
【００３１】
【実施例】以下、実験例、実施例及び比較例を示し、本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
【００３２】［実験例１］下記方法で合成石英ガラス部
材の水酸基含有量とこれをアニール処理後の合成石英ガ
ラスの複屈折との関係を検討した。 実験方法：１５８ｍｍ×１５８ｍｍ×２００ｍｍの合成
石英ガラスのブロックをアニール処理した後、１５２ｍ
ｍ×１５２ｍｍ×２００ｍｍとなるようにブロック外周
面を研削除去し、スライス、面取りして、基板端面部分
をＨＦにて１μｍエッチングした後、研摩して厚み６．
４ｍｍのフォトマスク用合成石英ガラス基板とした場合
の合成石英ガラスブロックのΔＯＨ（中央部の水酸基含
有量−外周部の水酸基含有量）と基板の複屈折の最大値
とを下記方法で測定した。結果を図１に示す。 ΔＯＨの測定方法：合成石英ガラスブロック内の中央部
及び外周部から１０ｍｍ厚さのサンプルを切り出し、赤
外分光光度計で水酸基の吸収を調べ、中央部の水酸基含
有量−外周部の水酸基含有量を求めた。 複屈折の測定方法：複屈折は、複屈折計（ユニオプト社
製 型式ＡＢＲ―１０Ａ）で全面を測定し、合成石英ガ
ラス基板内の最大値を基板の複屈折とした。
材の水酸基含有量とこれをアニール処理後の合成石英ガ
ラスの複屈折との関係を検討した。 実験方法：１５８ｍｍ×１５８ｍｍ×２００ｍｍの合成
石英ガラスのブロックをアニール処理した後、１５２ｍ
ｍ×１５２ｍｍ×２００ｍｍとなるようにブロック外周
面を研削除去し、スライス、面取りして、基板端面部分
をＨＦにて１μｍエッチングした後、研摩して厚み６．
４ｍｍのフォトマスク用合成石英ガラス基板とした場合
の合成石英ガラスブロックのΔＯＨ（中央部の水酸基含
有量−外周部の水酸基含有量）と基板の複屈折の最大値
とを下記方法で測定した。結果を図１に示す。 ΔＯＨの測定方法：合成石英ガラスブロック内の中央部
及び外周部から１０ｍｍ厚さのサンプルを切り出し、赤
外分光光度計で水酸基の吸収を調べ、中央部の水酸基含
有量−外周部の水酸基含有量を求めた。 複屈折の測定方法：複屈折は、複屈折計（ユニオプト社
製 型式ＡＢＲ―１０Ａ）で全面を測定し、合成石英ガ
ラス基板内の最大値を基板の複屈折とした。
【００３３】図１の結果より、ΔＯＨの値が０からプラ
スに転じる付近、つまり合成石英ブロック中央部の水酸
基含有量が合成石英ブロック外周部の水酸基含有量より
大きくなる付近から、アニール処理後の合成石英ガラス
の複屈折が急激に大きくなることがわかった。一方、Δ
ＯＨの値がマイナスの場合、つまり合成石英ブロック外
周部の水酸基含有量が合成石英ブロック中央部より大き
くなる程、アニール処理後の合成石英ガラスの複屈折が
小さくなることがわかった。
スに転じる付近、つまり合成石英ブロック中央部の水酸
基含有量が合成石英ブロック外周部の水酸基含有量より
大きくなる付近から、アニール処理後の合成石英ガラス
の複屈折が急激に大きくなることがわかった。一方、Δ
ＯＨの値がマイナスの場合、つまり合成石英ブロック外
周部の水酸基含有量が合成石英ブロック中央部より大き
くなる程、アニール処理後の合成石英ガラスの複屈折が
小さくなることがわかった。
【００３４】［実施例１］四塩化珪素を酸水素火炎中で
加水分解してターゲット上に付着成長させた合成石英を
使用して、１５８ｍｍ×１５８ｍｍ×２３０ｍｍ（ΔＯ
Ｈの値：−２００ｐｐｍ）の合成石英ブロックを作製
し、使用した。
加水分解してターゲット上に付着成長させた合成石英を
使用して、１５８ｍｍ×１５８ｍｍ×２３０ｍｍ（ΔＯ
Ｈの値：−２００ｐｐｍ）の合成石英ブロックを作製
し、使用した。
【００３５】なお、合成石英ブロック内のΔＯＨ（中央
部の水酸基含有量−外周部の水酸基含有量）の値は、ブ
ロック上下及び中央部より１０ｍｍ厚さのサンプルを切
り出し、複屈折測定器でアニール処理前の複屈折と赤外
分光光度計で水酸基の吸収を調べて求めた。
部の水酸基含有量−外周部の水酸基含有量）の値は、ブ
ロック上下及び中央部より１０ｍｍ厚さのサンプルを切
り出し、複屈折測定器でアニール処理前の複屈折と赤外
分光光度計で水酸基の吸収を調べて求めた。
【００３６】サンプル取得後の残ったブロック（１５８
ｍｍ×１５８ｍｍ×１００ｍｍ）２個のうち、一方をカ
ンタル炉に入れて、最高温度１３００℃で２時間保持し
た後、徐冷速度を１℃／時間、徐冷下限温度を９００℃
とし、アニール処理した。
ｍｍ×１５８ｍｍ×１００ｍｍ）２個のうち、一方をカ
ンタル炉に入れて、最高温度１３００℃で２時間保持し
た後、徐冷速度を１℃／時間、徐冷下限温度を９００℃
とし、アニール処理した。
【００３７】アニール処理後、合成石英ブロックの外周
面をダイヤモンドホイルにて片側３ｍｍずつ研削除去し
て１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×１００ｍｍのブロックとし
た。このブロックは内周刃式切断機で７ｍｍ厚に切断
し、ダイヤモンドホイル＃６００にて面取りを行った。
その後、端面を１０重量％のフッ化水素酸で１μｍエッ
チング処理後、全面を酸化セリウムで鏡面に仕上げ、１
５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍの合成石英ガラス
基板とした。
面をダイヤモンドホイルにて片側３ｍｍずつ研削除去し
て１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×１００ｍｍのブロックとし
た。このブロックは内周刃式切断機で７ｍｍ厚に切断
し、ダイヤモンドホイル＃６００にて面取りを行った。
その後、端面を１０重量％のフッ化水素酸で１μｍエッ
チング処理後、全面を酸化セリウムで鏡面に仕上げ、１
５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍの合成石英ガラス
基板とした。
【００３８】得られた合成石英ガラス基板を複屈折計
（ユニオプト社製 型式ＡＢＲ―１０Ａ）でその全面に
ついて測定し、合成石英基板内の最大値を基板の複屈折
として求めた。
（ユニオプト社製 型式ＡＢＲ―１０Ａ）でその全面に
ついて測定し、合成石英基板内の最大値を基板の複屈折
として求めた。
【００３９】［実施例２］合成石英ガラスブロックとし
てΔＯＨが−１０ｐｐｍのものを使用した以外は実施例
１と同様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求
めた。
てΔＯＨが−１０ｐｐｍのものを使用した以外は実施例
１と同様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求
めた。
【００４０】［実施例３］アニール処理前の合成石英ブ
ロックの寸法を１６２ｍｍ×１６２ｍｍ×２３０ｍｍと
し、アニール処理後の合成石英ブロック外周面を５ｍｍ
研削した以外は、実施例１と同様に行い、合成石英ガラ
ス基板を得、複屈折を求めた。
ロックの寸法を１６２ｍｍ×１６２ｍｍ×２３０ｍｍと
し、アニール処理後の合成石英ブロック外周面を５ｍｍ
研削した以外は、実施例１と同様に行い、合成石英ガラ
ス基板を得、複屈折を求めた。
【００４１】［実施例４］端面を１０重量％のフッ化水
素酸で２μｍエッチングした以外は、実施例１と同様に
行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求めた。
素酸で２μｍエッチングした以外は、実施例１と同様に
行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求めた。
【００４２】［実施例５］アニール処理前の石英ブロッ
ク寸法を１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×２３０ｍｍとし、ア
ニール処理後のブロック外周面を全く研削しなかった以
外は、実施例１と同様に行い、合成石英ガラス基板を
得、複屈折を求めた。
ク寸法を１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×２３０ｍｍとし、ア
ニール処理後のブロック外周面を全く研削しなかった以
外は、実施例１と同様に行い、合成石英ガラス基板を
得、複屈折を求めた。
【００４３】［実施例６］端面を１０重量％のフッ化水
素酸で０．５μｍエッチングした以外は、実施例１と同
様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求めた。
素酸で０．５μｍエッチングした以外は、実施例１と同
様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を求めた。
【００４４】［比較例１］合成石英ガラスブロックとし
てΔＯＨが＋５０ｐｐｍのものを使用した以外は、実施
例１と同様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を
求めた。これら実施例、比較例の結果を表１に示す。
てΔＯＨが＋５０ｐｐｍのものを使用した以外は、実施
例１と同様に行い、合成石英ガラス基板を得、複屈折を
求めた。これら実施例、比較例の結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【発明の効果】本発明の合成石英ガラス基板は、複屈折
が極めて少なく、フォトマスクとして、特に反射光学系
の露光装置を使用した場合においてもウェーハ上での露
光光強度を均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が
得られ、パターニング精度向上を図ることができ、フォ
トマスクとして幅広く使用することができる。本発明の
製造方法によれば、上記合成石英ガラス基板を工業的に
有利に製造することができる。
が極めて少なく、フォトマスクとして、特に反射光学系
の露光装置を使用した場合においてもウェーハ上での露
光光強度を均一にでき、ウェーハ面内で均一な光強度が
得られ、パターニング精度向上を図ることができ、フォ
トマスクとして幅広く使用することができる。本発明の
製造方法によれば、上記合成石英ガラス基板を工業的に
有利に製造することができる。
【図１】実験例１における合成石英ガラスブロックの水
酸基含有量とアニール処理後の複屈折との関係を示すグ
ラフである。
酸基含有量とアニール処理後の複屈折との関係を示すグ
ラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年５月２６日（２０００．５．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】上記現象は、アニール処理における温度冷
却過程で合成石英ガラス部材の中央部分の水酸基含有量
が外周部分より低い場合には、まず中央部分の合成石英
ガラス素材の粘性が高くなり、ある温度で歪み緩和のた
めの分子移動が固定されるが、外周部分は水酸基含有量
が高いことにより中央部分より粘性が低く、歪み緩和の
ための分子移動が可能な状態と考えられる。更に、温度
を下げていくと、合成石英ガラスのブロック中央部分は
温度低下のため収縮を始めるが、ブロック外周部分は中
央部分の収縮による応力を分子が移動して緩和する方向
に働く。ここで、分子移動が起こるとは、合成石英ガラ
ス自体の密度変化が起こることをも意味している。つま
り、合成石英ガラスのブロック外周部分は外力に拘束さ
れることなく分子移動が可能である。
却過程で合成石英ガラス部材の中央部分の水酸基含有量
が外周部分より低い場合には、まず中央部分の合成石英
ガラス素材の粘性が高くなり、ある温度で歪み緩和のた
めの分子移動が固定されるが、外周部分は水酸基含有量
が高いことにより中央部分より粘性が低く、歪み緩和の
ための分子移動が可能な状態と考えられる。更に、温度
を下げていくと、合成石英ガラスのブロック中央部分は
温度低下のため収縮を始めるが、ブロック外周部分は中
央部分の収縮による応力を分子が移動して緩和する方向
に働く。ここで、分子移動が起こるとは、合成石英ガラ
ス自体の密度変化が起こることをも意味している。つま
り、合成石英ガラスのブロック外周部分は外力に拘束さ
れることなく分子移動が可能である。
Claims (4)
- 【請求項１】 中心部に比較して外周部の水酸基含有量
が高い合成石英ガラス部材をアニール処理することによ
り得られる合成石英ガラスからなることを特徴とするフ
ォトマスク用合成石英ガラス基板。 - 【請求項２】 合成石英ガラスの複屈折が２ｎｍ／ｃｍ
以下である請求項１記載のフォトマスク用合成石英ガラ
ス基板。 - 【請求項３】 中心部に比較して外周部の水酸基含有量
が高い合成石英ガラス部材をアニール処理した後、板状
に切断することを特徴とする請求項１又は２記載の合成
石英ガラス基板の製造方法。 - 【請求項４】 中心部に比較して外周部の水酸基含有量
が高い合成石英ガラス部材をアニール処理した後、局部
的に特性が変化している外周部分を研削除去後、板状に
切断し、次いで面取り後の基板をエッチングする請求項
３記載の合成石英ガラス基板の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14121399A JP3627907B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | フォトマスク用合成石英ガラス基板の製造方法 |
| EP00304281A EP1053979B1 (en) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Method for preparing a synthetic quartz glass substrate for use as a photomask |
| DE60015640T DE60015640T2 (de) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Verfahren zur Herstellung eines Substrats aus synthetischem Quarzglas für eine Photomaske |
| US09/576,006 US6413682B1 (en) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Synthetic quartz glass substrate for photomask and making method |
| AT00304281T ATE282011T1 (de) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Verfahren zur herstellung eines substrats aus synthetischem quarzglas für eine photomaske |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14121399A JP3627907B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | フォトマスク用合成石英ガラス基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000330263A true JP2000330263A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3627907B2 JP3627907B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=15286782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14121399A Expired - Lifetime JP3627907B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | フォトマスク用合成石英ガラス基板の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6413682B1 (ja) |
| EP (1) | EP1053979B1 (ja) |
| JP (1) | JP3627907B2 (ja) |
| AT (1) | ATE282011T1 (ja) |
| DE (1) | DE60015640T2 (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005097090A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-04-14 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 無アルカリガラス基板 |
| JP2006267997A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-10-05 | Nikon Corp | マスク基板、フォトマスク、露光方法、露光装置の管理方法、及びデバイス製造方法 |
| JP2007121413A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Toshiba Corp | フォトマスク用基板の選別方法、フォトマスク作製方法及び半導体装置製造方法 |
| JP2008070730A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Sony Corp | マスクブランクス選定方法、複屈折性指標の算出方法、リソグラフィ方法、マスクブランクス選定装置、複屈折性指標算出装置およびそのプログラム |
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| JP2015193527A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-11-05 | 信越化学工業株式会社 | 片面鏡面の合成石英ガラス基板の加工方法及び合成石英ガラス基板のセンシング方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6410192B1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-06-25 | Corning Incorporated | Photolithography method, photolithography mask blanks, and method of making |
| JP4025960B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2007-12-26 | 信越化学工業株式会社 | 角形ホトマスク基板の研磨方法、角形ホトマスク基板、ホトマスクブランクス及びホトマスク |
| WO2004001849A2 (en) | 2002-04-30 | 2003-12-31 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz-based nanoresonators and method of fabricating same |
| US7994877B1 (en) | 2008-11-10 | 2011-08-09 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same |
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