KR20200036754A

KR20200036754A - 포토마스크 기판의 제조 방법, 포토마스크 기판, 포토마스크의 제조 방법, 및 포토마스크

Info

Publication number: KR20200036754A
Application number: KR1020190116134A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 미야자끼
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-04-07
Also published as: JP2020056815A; CN110967919A; TW202032263A

Abstract

포토마스크의 결함의 발생을 저감시켜 포토마스크 제조의 생산 효율이나 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
투명 기판(1) 상에 차광막(3)을 갖고, 적어도 상기 차광막(3)을 패터닝함으로써, 투광부와 차광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법이며, 차광막(3)은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는 상층(3b)과 하층(3a)을 포함하고, 투명 기판(1) 상에 하층(3a)을 형성하는 공정과, 하층(3a)의 표면에 대하여 제1 이물 제거 처리를 실시하는 공정과, 하층(3a) 상에 상층(3b)을 형성하는 공정을 갖는, 포토마스크 기판의 제조 방법.

Description

포토마스크 기판의 제조 방법, 포토마스크 기판, 포토마스크의 제조 방법, 및 포토마스크{PHOTOMASK SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD, PHOTOMASK SUBSTRATE, PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, AND PHOTOMASK}

본 발명은 포토마스크 기판의 제조 방법, 및 그것에 의한 포토마스크 기판에 관한 것이며, 특히 표시 장치 제조용 포토마스크의 결함 저감에 특히 유리한 포토마스크 기판에 관한 것이다.

본 발명은 또한 포토마스크의 제조 방법, 및 포토마스크에 관한 것이다.

포토마스크 기판의 처리 기술, 특히 포토마스크에 생기는 결함의 저감에 관해서는 이하와 같은 개시가 있다.

특허문헌 1에는, 반사 방지층을 상층에 갖는 차광막의 광학 농도가 3.0 이상이었다고 하더라도, 반사 방지층에 도입된 이물이 탈락함으로써 반사 방지층에 핀 홀이 생겨 차광막의 광학 농도를 국소적으로 저하시켜 버린다는 문제가 있음이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는 이 문제를 해결하기 위하여, 반사 방지층을 제외한 차광부의 광학 농도가 3.0 이상으로 되도록 차광막의 막 소재와 막 두께를 설정하고 있다.

특허문헌 2에는, 크롬막에 생긴 핀 홀 등의 수정을 행하면 제조 비용이 높아진다는 문제가 있기 때문에, 마스크 결함 수정 공정을 생략할 수 있는 포토마스크의 제조 방법이 기재되어 있다. 이것에 의하면, 블랭크 마스크의 결함 검사를 행하여, 크롬막에 존재하는 핀 홀 결함을 찾아내어 그 위치와 크기를 결함 좌표 데이터로서 기록하고, 마스크의 실패턴 좌표 데이터에 중첩되지 않도록 상대 좌표 위치를 어긋나게 하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 3에는, 마스크 패턴에 발생한 백색 결함을 수정하는 방법이며, 처리실 내에 도입한 원료 가스를, 해당 백색 결함부 근방에 존재하는 근접장 광에 의하여 분해하여, 해당 백색 결함부에 박막을 형성하는 것에 의한 수정 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-3152호 공보 일본 특허 공개 평10-186635호 공보 일본 특허 공개 제2011-186394호 공보

포토마스크의 제조를 행하기 위해서는, 투명 기판 상에 적어도 하나의 광학막을 형성한 포토마스크 기판(예를 들어 포토마스크 블랭크)에 대하여 포토리소그래피를 적용하여 원하는 패턴을 형성하는 공정을 행한다.

특허문헌 1에 기재된 방법에 의하면, 차광막 상에 반사 방지층을 형성할 때, 반사 방지층 중에 도입된 이물의 탈락에 의하여 반사 방지층의 표면에 오목부가 생기더라도 충분한 광학 농도를 얻을 수 있다는 이점이 있다. 그러나 포토마스크의 광학막의 막 두께가 0.5㎛ 미만, 보다 전형적으로는 0.1㎛ 미만(반사 방지층을 포함하는 차광막이면 50 내지 200㎚ 정도)인 데에 비해, 반사 방지층의 성막 중에 생기는 이물의 사이즈는, 후술하는 발생 원인에 관계되어 상기 광학막의 막 두께보다 상당히 큰 것이 많으며， 1㎛를 초과하는 것도 적지 않다.

이 때문에, 이러한 이물이 막 중에 도입되어 포토마스크 제조 공정에 있어서 또는 포토마스크 사용 공정에 있어서 탈락하면, 가령 차광막의 광학 농도 OD를 상기와 같이 조정하더라도, 결락 결함(백색 결함)으로 될 위험성을 효과적으로 저감시킬 수는 없다.

특허문헌 2에 기재된 방법에 의하면, 결함이 생기더라도 수정 공정을 생략할 수 있는 이점이 있다. 그러나 이 방법을 적용할 수 있는지의 여부는, 결함의 수나 위치와 함께, 제조하고자 하는 포토마스크의 패턴 디자인에 좌우된다. 특히 기판 사이즈가 크고(주 표면의 1변이 300 내지 2000㎜ 정도), 다수의 패널 패턴을 밀하게 배치하는 표시 장치 제조용 포토마스크에 이 방법을 적용하여 결함 대책으로 하는 데에는 한계가 있다.

특허문헌 3에 기재된 방법에 의하면, 포토마스크 패턴에 생긴 결함을 수정하기 위하여 먼저, 러프한 스캔을 행하여 수정 영역을 가지정하고, 다음으로, 수정해야 할 백색 결함의 위치 정보를 정확히 취득한다. 그리고 결함 수정을 위한 원료 가스를 처리실 내에 도입하고 백색 결함 위치에 레이저광 등의 광을 조사하면, 근접장 광에 의하여 원료 가스가 분해되어 백색 결함 위치에 막이 형성된다.

일반적으로 포토마스크 패턴에는 결함이 생기는 것을 피할 수 없으며, 결함 수정을 행하기 위해서는, 결함의 위치나 사이즈를 특정하는 패턴 결함 검사 공정이 필요해진다. 이 패턴 결함 검사 공정은, 포토마스크의 전사 영역 전체를 검사 장치에 의하여 주사하면서, 형성된 패턴의 투과상 또는 반사상을 정상적인 패턴과 비교함으로써 결함 위치나 형상, 사이즈를 특정하는 것이다. 요사이의 표시 장치 제조용 패턴의 고정밀화에 수반하여 패턴 결함 검사의 기술의 난도가 높아져 다대한 시간과 공정 수를 요하지만, 패턴 결함 검사 공정은 포토마스크 제조에 불가결한 공정으로 인식되어 왔다.

본 발명은 포토마스크의 결함의 발생을 저감시켜 포토마스크 제조의 생산 효율이나 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 투명 기판 상에 차광막을 갖고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 투광부와 차광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법이며, 상기 차광막은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는 상층과 하층을 포함하고, 상기 투명 기판 상에 상기 하층을 형성하는 공정과, 상기 하층의 표면에 대하여 제1 이물 제거 처리를 실시하는 공정과, 상기 하층 상에 상기 상층을 형성하는 공정을 갖는, 포토마스크 기판의 제조 방법이 제공된다.

상기 상층을 형성하는 공정 후, 제2 이물 제거 처리를 실시하는 공정을 행하는 것이 바람직하다.

상기 차광막은 상기 상층 상에 반사 방지층을 더 갖는 것으로 해도 된다.

상기 상층과 상기 하층은, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 차광막의 막 두께는 200㎚ 이하인 것이 바람직하다.

상기 차광막의 상측 또는 하측에 부가막 및 부가막 패턴 중 어느 한쪽을 가져도 된다.

상기 상층과 상기 하층은 모두, Cr을 포함하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 투명 기판 상에 차광막이 형성되고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 차광부와 투광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하기 위한 포토마스크 기판에 있어서, 상기 차광막은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함하는 상층과 하층을 포함하고, 상기 상층 및 상기 하층은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖고, 상기 차광막은, 상기 하층에 생긴 0.5 내지 10㎛의 결손부가 상기 상층에 덮인 하층 결손부를 갖고, 상기 차광막의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상인, 포토마스크 기판을 포함한다.

상기 상층에 0.5 내지 10㎛의 결손이 생긴 상층 결손부를 갖고 있어도 된다.

상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 적어도 상기 차광막이 형성되어 이루어지고, 상기 상층 상에 반사 방지층을 갖도록 해도 된다.

본 발명은, 상기에 기재된 포토마스크 기판의 제조 방법에 의하여 제조된 포토마스크 기판을 준비하는 공정과, 상기 차광막에 패터닝을 실시하는 공정을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법을 포함한다.

본 발명은, 상기에 기재된 포토마스크 기판을 준비하는 공정과, 상기 차광막에 패터닝을 실시하는 공정을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 투명 기판 상에 차광막이 형성되고, 적어도 상기 차광막이 패터닝되어 형성된, 차광부와 투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크에 있어서, 상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 상기 차광막이 형성되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고, 상기 차광막은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 상층 및 하층을 포함하고, 상기 상층 및 상기 하층은, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함함과 함께, 각각 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖고, 상기 차광막은, 상기 하층에 생긴 0.5 내지 10㎛의 치수의 결손부가 상기 상층에 덮인 하층 결손부를 갖고, 상기 차광부의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상인, 포토마스크이다.

본 발명에 의하면, 포토마스크 패턴을 형성하기 전의 포토마스크 기판을 실질적으로 무결함으로 함으로써 포토마스크의 결함의 발생을 저감시켜 포토마스크 제조의 생산 효율이나 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1의 (a)는 포토마스크의 제조 공정의 일례를 도시하는 참고도로서의 흐름도이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 포토마스크의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 포토마스크 제조 공정에 있어서 결락 결함이 발생하는 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 포토마스크 기판의 제조 방법의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 포토마스크 기판의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 의한 포토마스크 기판을 이용하여 제조한 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 단면도이다.

본 발명자가 포토마스크 결함의 종류나 그 발생 원인을 정밀히 조사한 바, 포토마스크 기판을 구성하는 차광막을 실질적으로 무결함으로 형성함으로써 포토마스크의 제조 공정을 보다 단축화하여 생산 효율을 향상시킬 수 있음을 알아내었다.

그래서 본 발명자는, 포토마스크에 생기는 결함을 저감시켜 포토마스크의 생산 효율과 품질을 향상시키고자 예의 검토하여 본 발명을 완성하였다.

이하에 있어서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 포토마스크 기판의 처리 기술 등에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 실시 형태에서는, 투명 기판 상에 적어도 차광막이 형성된 포토마스크 기판이며, 차광막의 결락 결함 또는 잠재적인 결락 결함(포토마스크 제조 공정이나 그 후의 포토마스크의 핸들링의 과정에서 결락 결함으로 되는 것)을 소실시킨 포토마스크 기판을 제조하는 방법 등에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

또한 본 명세서에 있어서 포토마스크 기판이란, 투명 기판 상에 직접 또는 간접적으로 적어도 차광막이 형성된 것이며, 소위 포토마스크 블랭크를 포함한다. 해당 차광막은, 패턴이 미형성된 막이다. 포토마스크 기판은, 해당 차광막 위 혹은 아래에 다른 막(광학막, 기능막 등), 또는 막 패턴을 포함하는 것이어도 된다.

포토마스크 기판을 이용한 포토마스크의 제조에는 주로 이하의 참고예로서의 공정을 적용할 수 있다(도 1의 (a) 참조).

Ⅰ. 전공정

(1) 광학막의 성막 공정

도 2도 참조하여 스텝 S1에 있어서 투명 기판(1) 상에 광학막으로서 차광막(3)을 성막한다.

투명 기판(1)은, 포토마스크 기판으로 하기 위한 판재이며, 투명 재료를 포함하고, 표리가 소정의 평탄도, 평활도로 되도록 가공된 것을 이용한다. 투명 재료로서는 석영(SiO₂)이 바람직하다. 예를 들어 합성 석영이 적합하게 이용된다.

투명 기판(1)의 한쪽 주 표면에 차광막(3)을 형성한다. 차광막(3)이 형성되는 면을 제1 주 표면이라 하고 그 반대측의 주 표면을 제2 주 표면이라 한다. 차광막(3)은, 소정의 물리적, 화학적 물성을 갖는 막 재료를 포함하며, 스퍼터링법 등의 공지된 성막 수단을 적용하여 원하는 막 두께로 형성한다.

또한 필요에 따라, 성막 품질을 확인하기 위하여 광학막(여기서는 차광막(3)이라 함)의 결함 검사를 행한다. 예를 들어 포토마스크 기판(포토마스크 블랭크) 제품으로서의 사양이 존재할 때, 이를 만족시키는지의 여부를 출하 전에 확인하는 경우 등이다.

(2) 세정(도포 전 세정) 공정 1

스텝 S2에 있어서, 상기에서 얻어진, 차광막(3)을 구비한 포토마스크 기판의 세정을 행하여 이물(11)을 제거함과 함께 표면을 청정하게 하여, 레지스트의 밀착성을 방해하는 오염을 제거한다.

(3) 레지스트 도포 공정

스텝 S3에 있어서, 예를 들어 레지스트 코터를 이용하여 상기 포토마스크 기판 상에 레지스트를 도포하여 원하는 두께(예를 들어 500 내지 1000㎚)의 레지스트막을 형성한다. 레지스트 재료로서는 포지티브형 포토레지스트 또는 네가티브형 포토레지스트를 모두 이용할 수 있지만, 표시 장치 제조용의 포토마스크 기판에는 포지티브형 포토레지스트가 적합하게 이용된다. 이 레지스트 도포 공정에 의하여, 레지스트막을 갖는 포토마스크 기판이 제작된다.

(4) 묘화 공정

스텝 S4에 있어서 상기 레지스트막에 대하여 묘화 장치를 이용하여, 원하는 패턴 데이터에 기초하는 묘화를 행한다. 묘화에는 전자 빔, 또는 레이저 빔 등의 에너지 빔이 이용되지만, 표시 장치 제조용 포토마스크를 제조할 때는 레이저 묘화 장치를 이용하는 것이 적합하다.

(5) 현상·에칭 공정

스텝 S5에 있어서 상기 레지스트막을 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고 상기 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 차광막(3)에 에칭을 실시한다. 에칭 방법으로서는 습식 에칭법, 건식 에칭법을 들 수 있지만, 표시 장치 제조용의 포토마스크의 제조에는 습식 에칭법이 적합하게 적용된다. 이 현상·에칭 공정에 의하여 차광막 패턴이 형성된다. 후술하는 바와 같이, 불필요하게 된 레지스트 패턴은 세정 공정 2(스텝 S6)에 있어서 박리제에 의하여 제거한다.

또한 해당 차광막 패턴은 최종적으로, 단독으로 포토마스크의 전사용 패턴을 구성할 수 있다. 또는 다른 막 혹은 다른 막 패턴과 함께 포토마스크의 전사용 패턴을 구성할 수 있다.

Ⅱ. 후속 공정

(6) 세정 공정 2

스텝 S6에 있어서, 제1 주 표면에 차광막 패턴이 형성된 포토마스크 기판의 레지스트 패턴을 박리하고, 이어서, 세정을 행하여 이물을 제거한다. 레지스트 박리제에 의하여 다 제거할 수 없었던, 미세한 레지스트 잔사나 차광막(3)의 에칭제(차광막이 Cr계 막이면 Cr용 에칭제(Cerium Ammonium Nitrate 등))의 가수분해에 의하여 생긴 잔사 등의 오염을 제거하고, 이 이후에 행하는 패턴 결함 검사에 있어서의 결함의 검출이나, 그 위치 등의 정보를 얻기 위하여 필요한 청정도를 얻는다.

(7) 패턴 결함 검사 공정

스텝 S7에 있어서, 스텝 S6까지의 공정에서 형성된 포토마스크 패턴에 대하여 광학 수단을 주사하여, 패턴에 생긴 결함의 유무, 생긴 결함의 종류, 및 결함 발생 위치나 크기 등에 관한 정보를 취득한다.

(8) 수정 공정

스텝 S8에 있어서, 스텝 S7에서 검출된 결함이 수정 가능한 것이면 이를 수정한다. 예를 들어 결함에 대한 수정 수단으로서는 CVD 레이저 장치, 또는 집속 이온 빔 장치에 의하여 패턴의 잉여물을 제거하고, 및/또는 패턴의 결락 부분에 수정막을 퇴적한다.

(9) 세정 공정 3

스텝 S9에 있어서, 패턴을 구비하는 포토마스크를 다시 세정한다.

(10) 이물 검사 공정

스텝 S10에 있어서 이물 검사 공정을 행하여, 패턴면에 이물이 없음을 확인한다.

(11) 펠리클 첩부 공정

스텝 S11에 있어서, 펠리클(Pellicle)을 필요로 하는 포토마스크에 대해서는 패턴 형성면(제1 주 표면)에 펠리클을 첩부한다.

(12) 이물 검사 공정

스텝 S12에 있어서 펠리클 상으로부터 이물 검사를 더 행한다. 여기서 만일 이물이 발견되면, 펠리클 상으로부터의 에너지선(예를 들어 레이저광) 조사 등으로 이물의 제거를 행하는 것이 가능하다.

이상의 공정에 의하여 포토마스크를 제조할 수 있다.

그런데 포토마스크에 생기는 결함은 주로 이하의 2가지로 분류된다.

제1 결함인 결락 결함은, 전사용 패턴에 있어서, 차광막(3)이, 잔존해야 하는 위치의 차광막(3)이 결락되는 등의 이유로 광 투과율이 소정값을 초과해 버리는 결함이며, 백색 결함이라고도 한다.

또한 제2 결함인 잉여 결함은, 투명 기판 상 또는 이미 형성된 전사용 패턴 상에 불필요한 차광막이 잔존하거나 또는 이물이 부착되거나 하여 광 투과율이 소정값보다 낮아지는(0을 포함함) 결함이며, 흑색 결함이라고도 한다.

이들 결함 중, 잉여 결함은, 불필요한 잔존 막이나 이물에 레이저 등의 에너지를 조사하여 승화시키는 등의 수단으로 제거하여 수정한다. 한편, 결락 결함에 대해서는, 결함 부분에 수정막(차광막과는 상이한 소재를 포함함)을 퇴적하여 정상적인 차광막 패턴과 마찬가지로 기능시키는 수정을 행한다. 그러나 펠리클 첩부 후에는 수정이 곤란한 등, 공정에 대한 부담이 크다.

또한 포토마스크의 제조에 있어서 생기는 결함의 다수는 결락 결함이며, 결락 결함의 대부분은 차광막 등의 성막 공정에 기인하는 것이 본 발명자의 검토에 의하여 밝혀졌다.

따라서 결락 결함의 수정 부하를 저감시킬 수 있으면 포토마스크 제조 공정의 효율화가 가능해진다고 할 수 있다.

도 2는, 결락 결함이 발생하는 원인을 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 포토마스크 기판을 제조하기 위하여, 유리 등의 투명 재료를 포함하는 투명 기판(1)을 준비한다. 상기한 바와 같이 투명 기판(1)의 재료로서는 석영(SiO₂)이 바람직하며, 합성 석영이 적합하게 이용된다.

도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 성막 장치를 이용하여 차광막(3)을 성막한다. 차광막(3)은, 그 표면에 반사 방지층(5)을 구비한 것으로 해도 된다.

성막 공정은, 막 두께의 중앙값, 변동 모두 세심하게 관리된 상태에서 행해진다. 그러나 이때, 막에 이물이 혼입될 가능성이 있다.

예를 들어 성막 장치(스퍼터 장치 등)의 진공 챔버의 내측에 퇴적(부착)된 막 재료가 어느 정도 성장하면, 자중이나 막 응력에 의하여 탈리하여 이물로 되어 성막 중의 투명 기판 상에 낙하, 부착되는 일이 있다. 이는 막 중 이물(11)로서 포토마스크 기판에 머문다.

도 2의 (c)에는, 차광막(3), 반사 방지층(5)의 적층 중에 이물(막 중 이물(11))이 그 후의 어느 과정에서 탈락하여 결락 결함(15)이 생긴 상태를 도시한다.

또한 이와 같이 진공 챔버 내에서 발생하는 이물의 사이즈는, 많은 경우, 0.5 내지 10㎛ 정도이다. 막이 성장함에 따라 장치 내벽 등으로부터의 이물의 탈리가 생기기 쉽기 때문에, 사이즈가 1㎛를 초과하는 것이 드물지 않다.

차광막(3)의 막 두께는 200㎚를 초과하지 않는(바람직하게는 50 내지 200㎚) 것이 바람직하다. 차광막(3)의 막 두께가 지나치게 크면 패터닝(특히 습식 에칭)의 정밀도가 열화되기 쉽다. 예를 들어 차광막(3)의 에칭 단면이 경사져서, 미세한 패턴을 정교하게 형성하지 못한다는 위험성이 생긴다. 특히 CD(패턴 폭)가 2㎛ 이하인 홀 패턴, 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴 등, 난도가 높은 패턴에 있어서는 차광막의 막 두께에 제한이 생긴다.

이 경우, 차광막(3)의 막 두께에 비해 이물의 사이즈가 크기 때문에, 이물의 일부가 막 중에 묻혀 있지만 다른 일부는 막 표면으로부터 노출되는 일이 많다. 이들이 포토마스크 제조 공정의 어느 단계에서, 또는 제조 후의 포토마스크의 핸들링의 과정에서 차광막(3)로부터 탈락하면, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 차광막(3)에 핀 홀이 생겨 버린다. 그리고 포토마스크의 결락 결함(15)으로서 현재화된다.

그런데 가령, 차광막(3)을 성막한 포토마스크용 투명 기판(1)에 있어서, 차광막(3)에 결락 결함(잠재적인 것을 포함함)(15)이 존재하지 않으면, 포토마스크에 생기는 결락 결함의 발생은 거의 억제될 것으로 생각된다. 이 경우, 도 1의 (a)에 도시하는 마스크 제조 공정을 단축할 수 있다. 왜냐하면, 도 1의 (a)에 있어서의 패턴 결함 검사, 수정, 및 세정 3이라는 3개의 공정을 불필요하게 할 수 있을 가능성이 있기 때문이다.

그래서 본 발명자는, 투명 기판(1) 상에 차광막(3)이 형성되고 이 차광막(3)에 패터닝을 실시하기 전의 상태에 있어서, 해당 차광막(3)의 결락 결함을 저감시켜 0에 가깝게 하는 방법을 검토하였다.

즉, 본 발명의 포토마스크 기판의 제조 방법은, 투명 기판 상에 차광막을 갖고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 투광부와 차광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법이다.

그리고 상기 차광막은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는 상층과 하층을 포함하고, 상기 포토마스크 기판의 제조 방법은, 상기 투명 기판 상에 직접 또는 간접적으로 하층을 형성하는 공정과, 상기 하층의 표면에 대하여 이물 제거 처리를 실시하는 공정과, 상기 하층 상에 직접 또는 간접적으로 상기 상층을 형성하는 공정을 갖는다.

이하, 도 1의 (b)와 도 3을 참조하여 본 실시 형태에 의한 포토마스크 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(1) 투명 기판에 대한 하층의 형성

스텝 S1에 있어서 투명 기판(1)을 준비하고(도 3의 (a) 참조), 하층(3a)을 성막한다. 투명 기판(1)의 재료는 도 1의 (a)의 경우와 마찬가지이다.

즉, 상기 투명 기판(1)의 한쪽 주 표면에 하층(3a)을 형성한다. 이 하층(3a)은, 후술하는 상층(3b)과 함께 차광막(3)을 구성하는 막이다.

하층(3a)은, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는다. 바람직하게는 광학 농도 OD가 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 광학 농도 OD가 2.5 이상이다. 이 광학 농도 OD를 만족시키도록 하층(3a)의 막 재료와 막 두께를 결정하고, 이들을 성막 조건에 반영시킨다.

하층(3a)의 재료는, 소정의 막 두께에 의하여 상기 광학 농도 OD의 값을 충족시키는 것이며, 예를 들어 크롬(Cr)을 함유하는 것, 또는 전이 금속과 Si(규소)를 함유하는 것이 예시된다.

하층(3a)의 재료는, 예를 들어 Cr 또는 그의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)을 들 수 있다. 또는 하층(3a)의 재료는, Ta(탄탈륨), Mo(몰리브덴), Ti(티타늄) 중 적어도 하나와 Si를 포함하는 재료를 들 수 있으며, 또는 이들 재료의 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 혹은 산화질화탄화물을 포함하는 재료를 포함하는 것을 이용할 수 있다.

더 구체적으로는, 하층(3a)의 재료는 몰리브덴실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴실리사이드 산화질화물(MoSiON), 몰리브덴실리사이드 산화물(MoSiO), 산화질화실리콘(SiON), 티타늄 산화질화물(TiON) 등을 들 수 있다.

하층(3a)은, 습식 에칭이 가능한 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 하층(3a)의 막 두께는, 예를 들어 5㎚ 이상 190㎚ 이하로 할 수 있다.

또한 하층(3a)의 성막 공정에 있어서, 하층(3a)의 막 중에 이물(11)이 혼입되는 일이 있다(도 3의 (b) 참조).

(2) 이물 제거 처리

스텝 S1 내지 2에 나타낸 바와 같이 본 실시 형태에서는, 이물(11)이 혼입된 상태의 포토마스크 기판에 대하여 이물 제거 처리를 실시한다.

이물 제거 처리란, 피세정 표면(여기서는 하층(3a)의 표면)에 대하여 기계적인 힘을 가하면서 행하는 세정 처리이며, 소위 물리 세정을 수반하는 세정이다. 구체적으로는, 세정액(물 또는 약액)(31)을 이용하면서 세정 도구(21)(브러시, 스펀지 등)나 액류(초음파에 의한 것이나 제트류, 샤워, 버블링을 이용하는 것 등)에 의하여 피세정면에 기계적인 힘을 가하여 행하는 세정이다. 이것에 의하여, 잠재적으로 결락 결함의 요인으로 되는 막 중 이물이 탈락하도록 촉진하여 결함의 현재화를 촉진할 수 있다.

포토마스크 기판으로부터 이물을 효과적으로 탈락시키기 위해서는, 상기에 열거한 브러시, 스펀지 등의 세정 도구(21)를 피세정 표면에 대하여 물리적으로 접촉시키는 접촉 세정이 보다 바람직하다(도 3의 (c) 참조. 여기서는 세정 도구(21)로서 회전 브러시를 사용).

또한 세정 시에는 세정액(31)을 병용하는 것이 바람직하며, 그 경우에는, 사용하는 약제로서, TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)나 KOH 등의 알칼리제의 희석액, 또는 계면 활성제 등이 예시적으로 이용된다.

상기 처리에 의하여 이물(11)이 탈락하여 하층(3a)의 결손 부분(핀 홀)(15)이 생긴다(도 3의 (d) 참조). 하층(3a)이 단층이면, 결락 결함이 현재화된 상태라 할 수 있다. 이 하층(3a)의 결손 부분(15)은, 이물의 사이즈를 반영하여 0.5 내지 10㎛, 보다 구체적으로는 1 내지 10㎛ 정도이다. 또한 결함의 사이즈(여기서는 막의 결손 부분(15)의 사이즈)는, 막의 결손 영역에 직선을 중첩시켰을 때 해당 영역의 외연과 직선이 교차하는 복수의 교점 간의 거리이며, 최대로 되는 거리에 따라 파악할 수 있다.

이때, 하층의 결손 부분(15)은, 차광막으로서 필요한 광학 농도 OD 1.5의 값을 만족시키지 않는 상태로 될 가능성이 높다.

또한 본 실시 형태에서는, 이 단계에서 패턴 결함 검사나, 하층 결손 부분에 수정막을 퇴적하는 등의 결함 수정 처리는 행하지 않는다.

(3) 상층의 형성

스텝 S1-3에 있어서, 결손 부분(15)을 가진 채로의 하층(3a) 상에 상층(3b)을 형성한다(도 3의 (e) 참조). 결손 부분(15)은, 하층 결손부(3c)로서 상층(3b)에 의하여 피복된 상태로 된다.

상층(3b)도, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는다. 상층(3b)의 광학 농도 OD는 바람직하게는 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 2.5 이상이다. 상층(3b)의 광학 농도 OD도, 상기 하층(3a)과 마찬가지로 막 재료와 막 두께에 따라 상기 범위를 만족시키는 것으로 한다.

상층(3b)의 재료로서는, 하층(3a)의 재료와 마찬가지의 재료 군에서 선택할 수 있다. 상층(3b)과 하층(3a)의 성분은 동일해도 되고 상이해도 되며, 또한 그 조성도 동일해도, 상이해도 된다.

단, 포토마스크 제조 공정에서 행해지는 패터닝 시에 상층(3b)과 하층(3a)은, 동일한 에칭제(습식 에칭이면 에칭액)에 의하여 에칭되는 것이 적합하기 때문에, 상층(3b)과 하층(3a)의 에칭 특성이 공통되어 있는 것이 바람직하다.

상층(3b)과 하층(3a)은 동일한 성분을 함유하는 것이 보다 바람직하고, 또한 조성이 동일해도 된다. 예를 들어 하층(3a)이 Cr을 함유하는 경우에는, 상층(3b)도 마찬가지로 Cr을 함유하는 것이 바람직하다.

상층(3b)의 막 두께도 하층(3a)의 막 두께와 마찬가지로, 예를 들어 5㎚ 이상 190㎚ 이하로 할 수 있다.

바람직하게는, 상층(3b)을 형성한 상태의 포토마스크 기판은 이하의 것으로 할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 의한 포토마스크 기판은, 투명 기판 상에 차광막이 형성되고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 차광부와 투광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하기 위한 포토마스크 기판이며,

상기 차광막은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함하는 상층 및 하층을 포함하고,

상기 상층 및 상기 하층은 각각, 광학 농도가 1.5 이상의 차광성을 갖고,

상기 차광막은, 상기 하층에 생긴 0.5 내지 10㎛의 사이즈의 결손부가 상기 상층에 덮인 하층 결손부를 갖고,

상기 차광막의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상인 것을 특징으로 한다.

그런데 본 실시 형태의 포토마스크 기판은, 상층(3b)의 형성 후에 상층(3b) 상에 반사 방지층(5)을 더 형성한 것으로 해도 된다(도 3의 (f) 참조). 반사 방지층(5)은, 노광 시에 노광 장치 중에서 생기는 미광을 방지하고, 또한 패턴의 묘화 시에 묘화용의 레이저광의 반사에 기인하는 정재파의 발생을 억제한다.

반사 방지층(5)은, 상층(3b), 하층(3a)과 공통되는 에칭 특성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 상층(3b), 하층(3a)이 Cr을 함유하는 경우에는 반사 방지층(5)도 Cr을 함유하는 것이 바람직하다.

반사 방지층(5)의 광학 농도 OD는 1.0 정도인 막으로 할 수 있다.

또한 상층(3b)의 성막 시 또는 반사 방지층(5)의 성막 시에도 이물이 혼입되는 경우가 상정된다.

도 4는, 상층(3b)의 성막 시 또는 반사 방지층(5)의 성막 시에 이물이 혼입되는 상황을 도시하는 도면이다.

도 4의 (a)로부터 (d)까지의 공정은 도 3의 (a)로부터 (d)까지의 공정과 마찬가지이다. 따라서 도 4의 (e)로부터의 공정에 대해서만 이하에 설명한다.

도 4의 (e)는, 상층(3b)에 이물(41)이 혼입된 상태를 도시하는 도면이다. 이 이물(41)은, 포토마스크의 제조의 어느 공정(예를 들어 세정 공정) 등에서 탈락하여 상층(3b)에 결손이 형성될 가능성이 있다.

그러나 상층(3b)의 결손 위치와 하층(3a)의 결손 위치가 일치할 확률은 극히 낮으며 실질적으로 0이다. 따라서 상층(3b)에 결손이 형성되어 있더라도, 차광막으로서 필요한, 광학 농도 OD 1.5 이상의 차광성은, 차광막의 전체면에 걸쳐 충족시킨다. 그리고 그 광학 농도 OD는, 바람직하게는 광학 농도 OD 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 광학 농도 OD 2.5 이상이다.

또한 차광막의 광학 농도 OD의 상한은 6.0으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 차광성을 상승시키기 위하여 막 두께가 과대(200㎚를 초과함)해져 버려 패터닝 정밀도가 열화된다는 문제를 회피할 수 있다.

그런데 도 4의 (e)에 도시하는, 본 실시 형태에 있어서의 포토마스크 기판은 그 표면에 이물(41)을 갖고 있으며, 이 이물(41)이 이 이후의 어느 공정에서 탈락하더라도, 포토마스크 기판의 결락 결함을 생기게 하지 않는 것은 상기한 바와 같다.

그러나 이물(41)을 보유한 채로 포토마스크 제조 공정(패터닝)을 행하면, 예를 들어 이물(41)이 탈락하여 패턴면에 부착되는 등의 문제가 생길 가능성이 있다.

그래서 도 4의 (f)에 도시한 바와 같이, 상층(3b)의 표면에, 상기와 마찬가지의 세정 도구(21)과 세정액(31)에 의한 이물 제거 처리를 다시 실시하여, 탈락할 가능성이 있는 이물(41)을 제거하는 것이 바람직하다. 이는, 도 1의 (b)의 스텝 S2a의 세정 1'(도포 전 세정) 공정과 동시에 행해도 된다.

또한 상층(3b), 하층(3a)에 결손을 갖는 도 4의 (g)의 포토마스크 기판은 차광막의 최상층에 반사 방지층(5)을 가져도 된다.

이 이후에, 하층(3a), 상층(3b)을 포함하는 차광막을 구비한 포토마스크 기판은,

도 1의 (a)에 있어서의,

스텝 S3의 레지스트(Resist) 도포 처리,

스텝 S4의 묘화 처리,

스텝 S5의 현상, 에칭 처리,

스텝 S6의 세정 2 처리

와 마찬가지로, 도 1의 (b)에 나타내는

스텝 S3의 레지스트 도포 처리,

스텝 S4의 묘화 처리,

스텝 S5의 현상, 에칭 처리,

스텝 S6a의 세정 2' 처리

를 실시할 수 있다.

또한 이 이후에, 도 1의 (a)에서 스텝 S6의 세정 2 후에 행한, 스텝 S7의 패턴 결함 검사를 행해도 된다.

단, 본 실시 형태의 포토마스크 기판 제조 방법에서는 이 패턴 결함 검사 처리를 생략할 수 있다. 이는, 무결함의 포토마스크 기판을 이용함으로써 결락 결함 발생의 원인을 미리 제거해 두었기 때문이다.

이어서, 스텝 S7a에 있어서 이물 검사에 의하여 이물이 없음을 확인하고, 스텝 S11에 있어서 펠리클을 첩부하고, 스텝 S12에 있어서 마지막 이물 검사를 행함으로써 포토마스크 제품이 완성된다.

또한 상기 공정에 있어서, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 차광막의 상측 또는 하측에 부가적인 막(부가막), 또는 부가막을 패터닝하여 이루어지는 부가막 패턴을 가져도 된다. 즉, 본 발명의 포토마스크 기판은, 상기 차광막의 패터닝에 의하여 이루어지는, 바이너리 마스크로 하는 것이어도 되고, 또는 부가적인 막 패턴을 더 갖는 포토마스크로 하는 것이어도 된다.

여기서 부가막이란, 차광막 이외의 광학막 또는 기능막일 수 있다. 광학막으로서는, 노광 광의 일부를 투과시키는 반투광막이 있으며, 이 중에는, 소정의 노광 광 투과율(예를 들어 3 내지 60%)이고, 노광 광의 위상 시프트양이 90도 이하인 것이 있다. 이와 같은 부가막은 다계조 포토마스크의 형성 공정에 이용된다. 또는 반투광막으로서, 상기 노광 광 투과율을 가짐과 함께, 노광 광의 위상 시프트양이 180±20도 등인 것이 예시된다. 이와 같은 부가막은 위상 시프트 마스크의 형성에 적합하게 이용된다.

기능막으로서는 도전막이나 절연막, 에칭 스토퍼막이 예시된다.

또한 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 상층과 하층 사이, 및 상층과 반사 방지층 사이에 다른 막이 개재되어도 된다. 투명 기판과 하층 사이에 다른 막이 개재되어도 된다.

또한 포토마스크 기판이란, 상술한 바와 같이 투명 기판 상에 적어도 차광막이 형성된 것이다.

예를 들어 포토마스크 기판은, 바이너리 마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크여도 되며, 또는 투명 기판 상에 광학막 패턴이 형성되고, 또한 차광막 패턴을 형성하기 위한 차광막이 형성된 포토마스크 중간체여도 된다.

도 5는, 본 실시 형태의 포토마스크 기판을 이용하여 제조한 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 포토마스크 기판을 이용하여 제조한 포토마스크는, 투명 기판(1) 상에 형성된 차광막(3)이 패터닝되어 형성된, 차광부(61)와 투광부(63)를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크이다. 여기서 차광부(61)는, 투명 기판(1) 상에 차광막(3)이 형성되어 이루어지고, 투광부(63)는, 투명 기판(1)이 노출되어 이루어진다.

또한 차광막(3)은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 상층(3b) 및 하층(3a)을 포함한다. 상층(3b) 및 하층(3a)은, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함함과 함께, 각각 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는다.

차광부(61)에 있어서의 차광막(3)은, 하층(3a)에 혼입된 이물에 의한 결손 부분이 상층(3b)으로 덮여 있는 하층 결손부(3c)와, 상층(3b)에 혼입된 이물에 의하여 상층(3b)이 결손되고 하층(3a)만이 남은 상층 결손부(45)가 형성되어 있는 부분을 갖지만, 차광부(61)의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상을 유지할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 포토마스크 기판의 처리 기술에 의하여, 포토마스크 제조 공정에 제공되는 포토마스크 기판은 실질적으로 무결함의 상태로 된다. 포토마스크에 생기는 결락 결함의 원인의 태반은 성막 공정에 있는 점에서, 본 실시 형태에 의한 포토마스크 기판의 처리 기술에 의하여 포토마스크의 결함 수정 공정이 대폭 삭감되어 포토마스크의 생산 효율 및 수율이 향상된다.

상기 실시 형태에 있어서 도시되어 있는 구성 등에 대해서는 이들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다. 그 외에, 본 발명의 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한, 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 각 구성 요소는 임의로 취사 선택할 수 있으며, 취사 선택한 구성을 구비하는 발명도 본 발명에 포함되는 것이다.

본 발명은 포토마스크 기판의 제조 방법으로서 이용 가능하다.

1: 투명 기판
3: 차광막
3a: 하층
3b: 상층
3c: 하층 결손부
5: 반사 방지층
11, 41: 이물
15: 결손 부분
21: 세정 도구
31: 세정액
45: 상층 결손부
61: 차광부
63: 투광부

Claims

투명 기판 상에 차광막을 갖고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 투광부와 차광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법이며,
상기 차광막은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖는 상층과 하층을 포함하고,
상기 투명 기판 상에 상기 하층을 형성하는 공정과,
상기 하층의 표면에 대하여 제1 이물 제거 처리를 실시하는 공정과,
상기 하층 상에 상기 상층을 형성하는 공정
을 갖는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 상층을 형성하는 공정 후, 제2 이물 제거 처리를 실시하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차광막은 상기 상층 상에 반사 방지층을 더 갖는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상층과 상기 하층은, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함하는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차광막의 막 두께는 200㎚ 이하인, 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차광막의 상측 또는 하측에 부가막 및 부가막 패턴 중 어느 한쪽을 갖는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상층과 상기 하층은 모두, Cr을 포함하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판의 제조 방법.
투명 기판 상에 차광막이 형성되고, 적어도 상기 차광막을 패터닝함으로써, 차광부와 투광부를 포함하는 전사용 패턴을 형성하기 위한 포토마스크 기판에 있어서,
상기 차광막은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함하는 상층과 하층을 포함하고,
상기 상층 및 상기 하층은 각각, 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖고,
상기 차광막은, 상기 하층에 생긴 0.5 내지 10㎛의 결손부가 상기 상층에 덮인 하층 결손부를 갖고,
상기 차광막의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상인,
포토마스크 기판.
제8항에 있어서,
상기 상층에 0.5 내지 10㎛의 결손이 생긴 상층 결손부를 갖는, 포토마스크 기판.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 적어도 상기 차광막이 형성되어 이루어지고, 상기 상층 상에 반사 방지층을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판.
포토마스크의 제조 방법이며,
제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크 기판의 제조 방법에 의하여 제조된 포토마스크 기판을 준비하는 공정과,
상기 차광막에 패터닝을 실시하는 공정을 포함하는,
포토마스크의 제조 방법.
포토마스크의 제조 방법이며,
제8항 또는 제9항에 기재된 포토마스크 기판을 준비하는 공정과,
상기 차광막에 패터닝을 실시하는 공정을 포함하는,
포토마스크의 제조 방법.
투명 기판 상에 차광막이 형성되고, 적어도 상기 차광막이 패터닝되어 형성된, 차광부와 투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크에 있어서,
상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 상기 차광막이 형성되어 이루어지고,
상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
상기 차광막은 200㎚ 이하의 막 두께를 가짐과 함께, 상층 및 하층을 포함하고,
상기 상층 및 상기 하층은, 동일한 에칭제에 의하여 에칭되는 재료를 포함함과 함께, 각각 광학 농도 OD가 1.5 이상인 차광성을 갖고,
상기 차광막은, 상기 하층에 생긴 0.5 내지 10㎛의 치수의 결손부가 상기 상층에 덮인 하층 결손부를 갖고,
상기 차광부의 전체면에 있어서 광학 농도 OD가 1.5 이상인,
포토마스크.