KR100779956B1 - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

대형이면서 미세한 패터닝이 요구되는 블랭크를 취급함에 있어서, 파티클의 발생을 방지할 수 있도록 한다. 투광성 기판(1)의 주표면상에 있어서 주연(1S)을 제외한 부분에만 차광막(2)이 형성되고, 해당 주연부(1S)가 차광막(2)의 미성막영역으로 되어 이루어진 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 투광성 기판(1)의 사이즈가, 한 변이 300 밀리미터 이상인 동시에, 상기 막이 형성되지 않은 영역(S)의 폭이 3 밀리미터 이상이며, 상기 차광막(2)이 레이저 묘화를 이용하여 패터닝되도록 한 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크를 제공한다.

포토마스크 블랭크, 포토마스크, 패터닝, 파티클, 차광막, 주연부, 레이저 묘화

Description

포토마스크 블랭크 및 포토마스크 제조방법 { Photomask blank and manufacturing process of photomask }

본 발명은, 포토리소그래피기술에 있어서 패턴의 전사에 사용되는 포토마스크와, 그것의 소재 원판인 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.

포토마스크는, 먼저 석영유리 등을 정밀연마해서 투광성 기판을 얻고(연마공정), 얻어진 투광성 기판의 주표면에 스패터링 등에 의해, 예를 들면 크롬을 주성분으로 하는 차광막을 형성하고(성막공정), 형성된 차광막 상에 레지스트막을 도포하고(도포공정), 도포된 레지스트막을 선택적으로 노광하여(노광공정), 노광된 레지스트막을 현상하는 동시에, 에칭을 행하여 차광막을 패터닝하는(에칭공정) 것에 의해 제작된다. 여기에서, 상기 막형성 공정을 거쳐 얻어지는 포토마스크의 중간 생성물, 즉 소재 원판을 포토마스크 블랭크로 부르고 있다.

그런데, 포토마스크로 하던지, 포토마스크 블랭크로 하던지, 그것을 공정 사이에서 운반할 때 등은, 투광성 기판의 외주부나 측면부가 파지되기 때문에, 그것의 파지 영역이 되는 부분에 형성된 차광막이 벗겨지기 쉽다고 하는 문제가 있다. 차광막이 벗겨진 경우, 그것의 박리물이 파티클로서 차광막 패턴에 부착하여 버리 면, 해당 패턴에 차광막 남음 등의 결함이 생기게 되고, 또한 그것의 박리물을 제거하기 위해서는 마스크 또는 블랭크의 세정 회수의 증가를 피할 수 없다.

그래서, 포토마스크의 외주부에 차광막이 형성되지 않도록 함으로써, 핸들링시에 발생하는 차광막의 박리물(파티클)을 저감하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1, 2 참조). 이들 기술은, 실리콘 웨이퍼 등을 처리 대상으로 하는 리소그래피 기술에서 사용되는 포토마스크에 적용될 수 있다.

한편, 상기한 기술은, 노광공정에서 전자선 묘화를 이용하여 미세한 마스크 패턴이 형성되는 블랭크에 대해서는 적용되지 않고 있다. 이것은, 특히 미세한 패턴을 묘화하는 경우에는, 상기 노광공정에서 전자선 묘화가 행해지지만, 전자선을 이용하여 미세한 패턴을 묘화함에 있어서는, 해당 전자선에 의한 기판의 챠지업을 방지하기 위해 블랭크의 외주부에서도 도전성을 갖는 차광막으로 도전을 잡을(도통 핀을 세울) 필요가 있기 때문이다.

예를 들면, 액정 디스플레이 등의 표시장치의 제조에 사용할 수 있는 포토마스크에서는, 해당 표시장치의 고선명화 등에 따라, 패턴의 미세화가 요구되고 있어, 이러한 포토마스크의 제조과정에서는, 상기 노광공정에서 전자묘화가 행해지고 있는 것이 현실이다.

특허문헌 1: 일본국 특개소 60-194446호 공보(제 2페이지, 도 1)

특허문헌 2: 일본국 특공평 3-34050호 공보(제 2-3페이지, 도 2)

(발명의 개시)

그러나, 액정 디스플레이 등의 표시장치의 제조에 사용되는 포토마스크는, 최근, 패턴의 고정밀도화가 진행되는 한편으로, 표시 화면의 대면적화에 따라 대형화되는 경향이 있어, 대형의 마스크일수록, 두껍고 무거워지기 때문에, 박리물의 발생의 문제가 심각하다. 즉, 대형의 마스크는, 이것을 취급할 때에, 그것의 외주부를 끼우는 치구를 사용하여 확실하게 유지되는 경우가 있지만, 마스크가 무거울수록, 치구와의 접촉부, 즉 외주부에 걸리는 하중도 크므로, 그 부분의 차광막이 벗겨지기 쉬워진다.

또한, 기판의 주표면 뿐만 아니라, 기판의 측면부를 경면연마함으로써, 막형성시에 측면부로 돌아들어가 형성된 차광막의 부착력이 증가하여, 차광막의 박리가 저감되는 것이 고려되어, 반도체 제조용의 포토마스크에서는, 기판의 측면부의 경면연마가 실용화되고 있다. 그렇지만, 표시장치용 등의 대형의 마스크에서는, 노광 장치(마스크 얼라이너)에서의 포토마스크의 검출을 측면부에서 행하는 예가 있어, 기판의 측면부가 경면이면 반사광을 검출할 수 없다고 하는 문제가 있는 것과, 기판을 취급할 때에 맨손으로 기판의 측면부를 잡을 때에, 기판의 중량이 무겁기(약 1kg∼15kg) 때문에, 기판의 측면부가 경면이면 미끄러져 낙하할 위험성이 늘어난다고 하는 문제가 있기 때문에, 측면부는 조면인 것이 필요하게 되고 있다. 그 때문에, 대형의 포토마스크에 있어서는, 측면부의 차광막이 더욱 더 벗겨지기 쉬운 상황에 있다.

이상과 같이 박리물의 발생의 문제는, 최근에 요구되는 고정밀도의 패턴이 형성되는 대형의 블랭크에 있어서 특히 심각하다.

따라서, 본 발명은, 대형이면서 미세한 마스크 패턴이 형성되는 블랭크 또는 그것을 이용하여 제조된 포토마스크를 취급함에 있어서, 박리물 등의 파티클의 발생을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 투광성 기판의 주표면 상에 있어서 주연을 제외하는 부분에만 차광막이 형성되고, 해당 주연부가 차광막의 막이 형성되지 않은 영역(미성막영역)으로 되어 이루어진 레이저묘화용 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 투광성 기판의 사이즈가, 한 변이 300[mm] 이상인 동시에, 상기 미성막영역의 폭이 3[mm] 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크가 제공된다.

본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 상기 차광막이, 레이저 묘화를 이용하여 패터닝되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 상기 투광성 기판의 측면부의 표면 거칠기(Ra)가 0.05∼0.3㎛의 조면인 것에 대해, 특히 효과적이다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크도 제공된다.

도 1은, 실시예에 따른 포토마스크 블랭크를 모식적으로 나타낸 도면으로, 도 1a는 평면도, 도 1b는 단면도이다.

도 2는, 실시예에 따른 포토마스크 블랭크의 주연부를 모식적으로 나타낸 확대도이다.

1: 투광성 기판 1S: 투광성 기판의 주연부

1T: 투광성 기판의 단부면 1C: 투광성 기판의 면따기부

2: 차광막

도 1은, 실시예에 따른 포토마스크 블랭크를 나타낸 것이다. 이 포토마스크 블랭크는, 투광성 기판(1)의 주표면 상에서 주연(1S)을 제외한 부분에만 차광막(2)이 형성되고, 해당 주연부(1S)가 차광막(2)의 미성막영역이 되어 이루어진 것이다.

투광성 기판(1)은, 노광광에 대해 실질적으로 투명한 기판이다. 이 투광성 기판(1)은, 평면에서 볼 때 사각형 형상 또는 정방형 형상을 이루고 있으며, 그것의 사이즈는 한 변이 300[mm] 이상, 즉 사각형 형상 또는 정방형 형상의 4변 중에서, 적어도 대향하는 2변이 300[mm] 이상이다. 한편, 각 변이 300[mm] 이상, 즉 사각형 형상 또는 정방형 형상의 4변 중에서, 4변 모두가 300[mm] 이상의 더욱 더 대형도 포토마스크에 대해 더욱 효과적이다. 이와 같은 대형의 포토마스크는, 예를 들면 액정표시장치 등의 제조에 사용하는데 적합하다. 구체적으로는, 투광성 기판(1)의 사이즈로서는, 330 ×450[mm], 390 ×610[mm], 500×750[mm], 520×800[mm], 또는 그 이상으로 할 수 있다.

더구나, 투광성 기판(1)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 포토마스크와 같이 높은 평탄도가 요구되는 고정밀도 마스크용의 기판이나 사이즈가 큰 기판은, 두꺼워지는 경향이 있다. 일 실시예에서는, 투광성 기판(1)의 두께를 5∼15[mm]로 한다.

또한, 투광성 기판(1)의 주표면 상에서 미성막영역(1S)의 폭 A(도 2 참조)는 3[mm] 이상이며, 바람직하게는 5[mm]이지만, 그 이상이어도 된다. 단, 미성막영역(1S)의 폭 A는, 해당 미성막영역(1S)이, 이 블랭크를 이용하여 제조되는 포토마스크의 소위 묘화 보증영역과 겹치지 않는 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 묘화 보증영역이 투광성 기판(1)의 주연 단부면으로부터 10[mm]를 제외한 에어리어인 경우에는, 미성막영역(1S)의 폭 A는 10[mm] 이하로 하는 것이 바람직하다.

한편, 일 실시예에서는, 미성막영역(1S)의 폭 A를 5±1[mm]로 한다.

차광막(2)은, 노광광을 실질적으로 차광하는 것으로, 예를 들면 크롬 등의 금속을 사용하여 구성할 수 있다. 한편, 이 차광막은 반사방지층이나 반투광층 등을 포함하는 다층 구조 또는 연속층 구조를 갖는 것이어도 되며, 그 경우는 그들 전체의 층을 가리켜 차광막(2)으로 한다. 이 차광막(2)은, 레이저 묘화장치에 의한 패턴 묘화를 사용하여 패터닝된다. 즉, 이 포토마스크 블랭크는, 레이저 묘화용의 것이다.

이하, 이 포토마스크 블랭크의 제조방법과, 해당 블랭크를 사용한 포토마스크의 제조방법에 관해 설명한다.

[연마공정]

우선, 석영유리 등을 정밀연마한 후, 모따기를 행하여, 가로 300[mm] 이상, 세로 300[mm] 이상의 평면에서 볼 때 사각 지름의 투광성 기판(1)을 얻는다. 여기에서, 투광성 기판(1)의 측면부(단부면(IT) 및 면따기부(1C))는 특히 정밀연마할 필요가 없고, 거칠어도 된다.(도 2 참조). 단부면(1T) 및 면따기부(1C)는 거칠어도, 이들 부분에는 차광막(2)을 형성하지 않기 때문에, 해당 차광막(2)이 박리하여 마스크 패턴면에 부착되는 문제는 생기지 않는다. 더구나, 핸들링할 때에 미끄러지기 어려움을 고려하면, 기판의 측면부, 특히 단부면은, 표면 거칠기(Ra)가 0.05㎛ 이상의 조면인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 가장 바람직하게는 0.15㎛ 이상이다. 또한, 기판의 측면부가 너무 거칠면, 홈에 잠재적으로 매립된 파티클이 세정시 등에 발생하여 버린다고 하는 문제도 있다. 이 점을 고려하면, 기판의 측면부, 특히 단부면은, 표면 거칠기(Ra)가 0.3㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.25㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 표면 거칠기(Ra)가 0.05∼0.3㎛인 측면부를 얻기 위해서는, 연마방법을 제어함으로써 행할 수 있으며, 예를 들면 다이아툴(소정의 조도의 다이아몬드 입자가 매립된 휠 형태의 연마 숫돌)에 있어서, #700∼#2400의 입도의 다이아툴을 사용한 연마에 의해 얻을 수 있다.

더구나, 모따기부(1C)의 폭 B(도 2 참조)는, 예를 들면 0.3[mm]∼1.3[mm]로 할 수 있다.

[성막공정]

이어서, 얻어진 투광성 기판(1)의 주표면 상에서 주연부(1S)를 제외한 영역에만 차광막(2)을 형성한다. 여기에서 말하는 주연부(1S)란, 전술한 단부면(1T) 및 면따기부(1C)를 포함하는 영역이다.

차광막(2)의 형성에는, 스패터링을 사용할 수 있다. 스패터링은, 도시하지 않는 프레임 형태의 지지구에 의해 미성막영역(1S)을 마스킹한 상태에서, 해당 투광성 기판(1)을 지지한 상태로 행하면 된다. 이에 따라, 투광성 기판(1)의 주표면에 있어서 프레임 형태의 지지구에 의해 마스킹된 영역에는, 스패터 타깃의 입자가 부착되지 않기 때문에, 그 영역을 미성막영역(1S)으로 할 수 있다. 이때, 투광성 기판(1)을 그것의 성막면(주표면)이 아래쪽을 향하도록 지지함으로써, 해당 성막면에 파티클이 부착되는 문제를 저감할 수 있다.

또한, 해당 프레임 형태의 지지구로서 도전성을 갖는 것을 사용함으로써, 해당 프레임 형태의 지지구에 있어서 스패터 성막시의 어스를 잡아, 이상방전을 방지할 수 있다. 여기에서 미성막영역(1S)의 폭 A를 3[mm] 이상으로 하고 있기 때문에, 이것과 대응시켜 프레임 형태의 지지구의 폭을 3[mm] 이상으로 할 수 있다. 따라서, 스패터링시에 충분한 어스를 확보할 수 있기 때문에, 이상방전을 확실하게 회피할 수 있고, 그 결과 수율을 향상할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

이상의 공정을 거쳐, 실시예에 따른 포토마스크 블랭크가 완성된다.

[도포공정]

이이서, 형성된 차광막(2) 상에 레지스트를 스핀코트법 등에 의해 도포한다. 여기에서 사용되는 레지스트는, 레이저 묘화용의 레지스트이며, 구체적으로는, 나가세산교사제의 NPR3510PG 등을 들 수 있다.

[노광공정]

이어서, 도포된 레지스트막을 베이크한 후, 레이저 묘화에 의해 선택적으로 노광한다. 이때 레이저 묘화는, 전자선 묘화와 같이 진공중에서 행할 필요가 없고, 대기중에서 행할 수 있으므로, 대규모의 장치를 사용하지 않아도 완료한다고 하는 이점이 있다. 더구나, 여기에서 사용하는 레이저 묘화장치로서는, 구체적으로는, MICRONIC사제의 LRS 등을 들 수 있다.

[에칭공정]

이어서, 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고, 해당 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막(2)을 에칭함으로써, 차광막 패턴을 형성한다. 그리고, 해당 레지스트 패턴을 제거하고, 그런 다음, 소정의 세정을 시행해서 실시예에 따른 포토마스크가 완성된다.

본 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 실시예에 관한 포토마스크 블랭크는, 레이저 묘화용으로 함으로써, 종래의 전자선 묘화에 있어서의 챠지업의 문제를 회피할 수 있기 때문에, 사이즈가, 한 변이 300[mm] 이상인 대형의 것이면서, 미성막영역(1S)의 폭 A를 3[mm] 이상으로 하여도 아무런 지장이 없다.

(2) 대형의 포토마스크 블랭크 또는 포토마스크(이하, 포토마스크 등이라 한다)는 중량도 커지므로, 반송시 등에 이것을 확실히 지지하지 않으면 안되는 바, 차광막(2)의 미성막영역(1S)의 폭 A를 3[mm] 이상으로 함으로써, 해당 포토마스크 등을, 맨손 등에 의해 단부면(1T) 및 면따기부(1C, 1C)를 파지한 상태로 반송하는 경우라도, 해당 맨손 등이 차광막(2)에 접촉해버리는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 따라서, 차광막(2)의 박리의 문제를 확실하게 방지할 수 있다.

(3) 또한, 투광성 기판(1)의 단부면(1T) 및 면따기부(1C, 1C) 뿐만 아니라, 주연부(1S)도 지지 영역으로 하는 지지구를 사용하여 해당 포토마스크 등을 반송하는 경우에도, 해당 지지 영역을 3[mm] 이상으로 충분히 확보할 수 있으므로, 차광막(2)의 박리의 문제를 확실하게 방지하면서, 대형이면서 무거운 포토마스크 등을 안정적으로 확실히 지지할 수 있다.

(4) 이상과 같이, 차광막(2)의 외주 부분의 박리를 방지하여 미소 이물질(파티클)의 발생원을 제거함으로써, 포토마스크 등의 마스크 패턴면에 이물질이 부착되어 버리는 것을 방지할 수 있기 때문에, 결함이 없는 포토마스크를 양호한 수율로 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토마스크 등은, 마스크 패턴이 특히 미세하고 엄격한 결함검사가 행해지는 것, 또한 마스크 치수가 매우 크기 때문에 결함의 발생율도 높아지는 경향이 있는 것, 예를 들면 TFT(박막 트랜지스터) 제조용의 마스크로서 사용하면 적합하다.

(5) 또한, 종래 필수적이었던 이물질을 제거하기 위한 포토마스크 등의 세정 회수를 저감할 수 있기 때문에, 해당 포토마스크 등의 제조의 직행율을 향상시킬 수 있다.

더구나, 본 실시예에서는 투광성 기판(1)으로서 사각형의 것을 예시하였지만, 해당 투광성 기판은 정방형이어도 된다.

본 발명에 따르면, 대형이면서 미세한 패턴이 요구되는 블랭크를 취급함에 있어서, 파티클의 발생을 방지할 수 있다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 액정표시장치 제조용 포토마스크의 제조방법에 있어서,

   한 변이 300㎜ 이상의 투광성 기판으로서, 주표면이 정밀 연마되고, 측면의 표면거칠기가 0.05 ∼ 0.3㎛의 조면으로 연마된 투광성 기판을 준비하고,

   연마된 상기 투광성 기판의 주표면 상에 있어서의 주연을 제외하는 부분에만 차광막을 형성한 포토마스크 블랭크를 형성하며,

   형성된 상기 차광막 상에 레지스트를 도포하고,

   상기 레지스트를 도포한 상기 포토마스크 블랭크에 레이저묘화에 의하여 선택적으로 노광하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 차광막의 형성에 있어서는, 도전성을 갖는 지지구에 의하여 상기 투광성 기판을 지지하고, 스패터성막에 의하여 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 미성막영역의 폭이 3㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 투광성 기판의 측면부를, 다이어툴에 의하여 연마하고, 표면거칠기가 0.05 ∼ 0.3㎛의 조면으로 하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 투광성 기판은, 0.3 ∼ 1.3㎜의 폭의 면따기부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
12. 제 5 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의한 포토마스크와 노광장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.

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