KR100591602B1 - 포토마스크 블랭크용 기판, 포토마스크 블랭크 및포토마스크 - Google Patents

Abstract

한 변의 길이가 6인치 이상인 사각형인 포토마스크 블랭크 기판에서, 길이방향 양단에서 2mm의 에지부를 제외하고, 기판 상면의 외주연을 따라 한 쌍의 대향 변의 각각의 내측으로 2 내지 10mm 뻗는 한 쌍의 띠 형상 영역을 갖고, 한 쌍의 띠 형상 영역의 각각은 기판의 외주를 향해 하향경사지고, 상기 띠 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 띠 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이다. 기판은 웨이퍼 노광시 양호한 평탄도를 나타내었다.

포토마스크, 블랭크, 기판, 웨이퍼, 노광

Description

포토마스크 블랭크용 기판, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크{Photomask Blank Substrate, Photomask Blank and Photomask}

도 1은 기판 상면에 띠형상 영역, 사각 링형상 영역 및 패턴 형상 영역을 나타내는 도면.

도 2는 표면에 대한 최소 자승 평면 및 최소 자승 평면으로부터의 높이를 설명하는 단면도.

도 3은 기판의 상면 형상 에 대한 몇몇 예를 나타내는 단면도.

도 4는 실시예에 이용되는 편면 연마장치의 개략단면도.

도 5a는 실시예 1에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 5b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 6a는 실시예 2에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 6b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 7a는 실시예 3에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 7b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 8a는 실시예 4에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 8b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 9a는 실시예 5에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 9b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 10a는 실시예 6에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 10b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 11a는 실시예 7에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 11b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 12a는 비교예 1에서 획득된 연마 중간품상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도이고, 도 12b는 상기 연마 중간품을 더욱 연마하여 획득된 포토마스크 블랭크용 기판상의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 13a, 13b 및 13c는 각각, 실시예 8에 사용되는 포토마스크 블랭크용 기판, 이로부터 제작된 포토마스크, 및 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 진공 척물림 된 포토마스크의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 14a, 14b 및 14c는 각각, 실시예 9에 사용되는 포토마스크 블랭크용 기판, 이로부터 제작된 포토마스크, 및 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 진공 척물림 된 포토마스크의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

도 15a, 15b 및 15c는 각각, 비교예 2에 사용되는 포토마스크 블랭크용 기판, 이로부터 제작된 포토마스크, 및 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 진공 척물림 된 포토마스크의 주 표면 영역의 형상을 나타내는 개략사시도.

발명의 분야

본 발명은 포토마스크가 반도체 디바이스 및 그 관련 제품의 제조시 연관된 포토리소그래피 공정에서의 사용을 위해 제작될 수 있는 포토마스크 블랭크용 기판에 관한 것이다. 또한 이를 이용한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크에 관한 것이다.

종래 기술

반도체 디바이스가 더욱 고집적화됨에 따라, 포토리소그래피 공정에서의 미세화에 대한 요구가 증대되고 있다. 이미, 이 디바이스에 대한 설계룰이 0.11㎛ 까지 미세화되었고 패턴은 10nm 이하의 정밀도를 요구한다. 이러한 경향은 반도체 제조에 채용된 포토리소그래피 공정의 정밀도에 과한 다수의 기술적 과제가 생기게 되었다.

그러한 과제중의 하나는 리소그래피에 사용된 포토마스크의 평탄도에 관한 것이다. 포토마스크의 평탄도는 패터닝 단계에서 고정밀도를 달성하기 위한 중요한 요소이다. 미세화에 따라 레지스트에 의해 허용되는 초점깊이는 더욱 작아지고, 초점 시프트의 원인으로서 기판의 평탄도를 무시할 수 없게 되었다.

리소그래피에서 초점 시프트를 감소시키기 위해, 원화로서의 역할을 하는 마스크 패턴은 노광 패턴이 웨이퍼 노광 동안 허용오차 범위내에서 주어진 위치와 선폭으로 기입될 수 있도록 충분한 정밀도로 위치되어야 한다. 그러므로, 패터닝된 마스킨 막 또는 위상 시프트 막과 같은 성막된 막은 예외적 평탄도의 기판상에 이상적으로 형성되어야 한다. 그러나, 포토마스크가 웨이퍼 노광 시스템에 장착되는 경우, JP-A 2003-50458호에 개시된 방식으로 진공 척으로 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 포토마스크를 유지시키는 것은 포토마스크의 클램핑된 부분의 표면형상에 좌우되어, 포토마스크의 전체 표면 형상을 상당히 변형시킬 수 있다.

포토마스크는 포토마스크 블랭크를 제작하기 위해, 마스킹 막, 반투명 막 또는 위상 시프트 막과 같은 막 또는 그들의 조합을 투명 기판에 성막시킴으로써 제조된다. 그후 레지스트가, 리소그래피 공정처리되는 레지스트 막을 형성하기 위해 포토마스크 블랭크상에 도포된다. 에칭 마스크로서 처리된 레지스트 막을 사용하여, 마스크 패턴이 형성된다. 레지스트 막은 최종적으로 박리된다.

포토마스크는 이렇게 긴 가공공정을 통해 얻어진다. 이 공정에서 시작물질로서 사용된 투명 기판은 합성수정의 인고트로부터 슬라이스를 절단함에 의해 준비되고, 이 슬라이스의 표면을 연마한다. 지금까지, 이 표면 연마 동작은 편평면을 제공하기 위해 표면 결함 감소의 의도로 또는 기판표면의 휨을 최소화하는 의도로만 행해져 왔다. 그러므로, 웨이퍼 기판상에 기입된 패턴에 더욱 미세화를 달성하기 위해 포토마스크 기판의 표면 형상 즉, 진공 척에 유지될 포토마스크의 표면의 형상을 수정하는 방식에 관해 지금껏 알려진 것이 없다. 양호한 수율로 원하는 표면 형상을 갖는 기판이 제조될 수 있도록 하기 위해 그러한 표면 형상을 형성하는 데에 사용될 수 있는 방법의 종류에 관해 또는 기판으로부터 생기는 포토마스크 결함 또는 기판 자체에 관한 결함의 형성을 억제시키는 방법에 관해 알려진 것이 아무 것도 없다.

발명의 요약

따라서 본 발명의 하나의 목적은 웨이퍼 기판상에 고정밀도로 미세화된 패턴을 노광시키는 데에 사용될 수 있는 포토마스크를 제공할 수 있는 포토마스크 블랭크용 기판, 및 이로부터 제작될 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공하는 것이다.

본 발명자는 사각형인 포토마스크 블랭크 기판이, 웨이퍼 노광 시간에서 사용하는 동안 양호한 패턴 표면을 제작된 포토마스크에 부여하기 위해 그 상면에 특정 형상이 구비되고 각각의 변이 적어도 6인치인 길이를 갖는다는 것을 알았다. 포토마스크 블랭크를 산출하기 위해 그러한 기판을 사용하여, 블랭크를 포토마스크내에 공정처리하고 진공척등으로 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 최종 포토마스크를 유지시킴으로써, 패터닝된 표면은 최소 휨을 갖는 고 편평상태로 배치되고, 마스크 패턴을 소정 위치에 정밀하게 정렬시킬 수 있게 하고, 또한 매우 정밀한 노광 패턴이 양호한 위치 및 선폭 정밀도로 웨이퍼에 기입되어질 수 있게 한다.

따라서, 제1 실시예에서, 본 발명은 사각형이고 각각의 변이 적어도 6인치인 포토마스크 블랭크용 기판을 제공하며, 이것은 마스크 패턴이 각각의 단부에서 길이방향으로 2mm 에지부를 제외하곤 형성되어야 할 기판 상면의 외주연을 따라 한 쌍의 대향 변의 각각의 내부에 2 내지 10mm 뻗는 한 쌍의 띠 형상 영역을 갖고, 여기서 각각의 띠 형상 영역은 기판의 외주를 향해 하향으로 경사지고, 기판 상면상의 띠 형상 영역을 위한 최소 자승평면으로부터 띠 형상 영역까지의 높이에 대한 최대 및 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하 이다.

제2 실시예에서, 본 발명은 사각형이고 각각의 변이 적어도 6인치인 포토마스크 블랭크용 기판을 제공하며, 이것은 마스크 패턴이 형성되어야 할 기판의 상면의 외주연을 따라 각각의 변의 내부에 2 내지 10mm 뻗는 사각 링형상 영역을 갖고, 여기서 사각 링형상 영역은 기판의 외주를 향해 하향으로 경사지고, 기판 상부 면상의 사각 링형상 영역을 위한 최소 자승평면으로부터 사각 링형상 영역까지의 높이에 대한 최대 및 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이다.

제3 실시예에서, 본 발명은 사각형이고 각각의 변이 적어도 6인치인 포토마스크 블랭크용 기판을 제공하며, 이것은 마스크 패턴이 형성되어야 할 기판의 상면의 외주연을 따라 각각의 변의 내부에 2 내지 10mm 뻗는 사각 링형상 영역을 갖고, 여기서 기판 상면상의 사각 링형상 영역을 위한 최소 자승평면은 기준 평면으로 간주되고, 기준 평면을 가로지르기 위해 기판의 중앙에 중심을 갖는 원이 기준 평면상에 그려지고, 기준 평면을 통하는 원호부에서 취했을 때, 기준 평면으로부터 사각 링형상 영역까지의 높이에 대한 최대 및 최소값간의 차이는 0.3㎛ 이하이다.

바람직하게 제3 실시예에서, 기판 상부 면상의 사각 링형상 영역을 위한 최소 자승평면으로부터 사각 링형상 영역까지의 높이에 대한 최대 및 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이다.

바람직하게 모든 실시예에서, 주 표면을 위한 최소 자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대 및 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이고, 주 표면 영역은 기판 상부 면상의 사각 링형상 영역과 사각 링형상 영역의 내주부의 내측에 위치된 패터닝 영역으로 이루어 진다.

추가 관점에서, 본 발명은 상부에 형성된 기판을 포함하는 포토마스크 블랭크와 단일층 또는 다층으로 기판상에 성막된 위상 시프트 막 및/또는 노광에 대한 차광특성을 갖는 막을 제공한다.

또한 본 발명은 포토마스크 블랭크의 막이 패터닝되는 포토마스크를 포함한다.

본 발명의 기판은 포토마스크로서 사용될 때 즉, 웨이퍼 노광시에 양호한 표면 평탄도를 나타낸다. 이러한 기판으로부터 획득된 포토마스크 블랭크로부터 제조된 포토마스크가 진공척등으로 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지에 유지되는 경우, 기판 표면은 최소한의 휨이 생긴다. 그러므로, 포토마스크는 고 평탄도를 갖는다. 마스크 패턴은 소정 위치에 정밀하게 정렬되기 때문에, 미세화된 노광 패턴은 양호한 위치 및 선폭 정밀도로 웨이퍼에 기입될 수 있고, 이렇게하여 포토리소그래피에서 소형의 양호한 패턴 기하학적 특징을 위한 요구조건을 완전히 충족시킨다.

발명의 상세한 설명

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판이 설명된다.

제1 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판은 사각형이고 각 변이 적어도 6인치인 길이를 갖는다. 기판은 마스크 패턴이 형성되는 상면을 갖는다. 한 쌍의 띠형상 영역은 그 길이방향에서 각각의 단부에서 2mm 에지부를 제외하고, 기판 상면의 외주연을 따라 한 쌍의 대향 변 내측에 각각 2 내지 10mm 뻗는다. 띠형상 영역의 각각은 기판의 외주를 향해 하향 경사진다. 기판 상면상의 띠형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 띠형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하 이다.

본원에 사용된 용어 "띠형상 영역"은 기판이 포토마스크 블랭크 또는 포토마스크로 렌더링되는(rendered) 경우 형성되는 막 패턴, 또는 차광특성을 갖는 막으로서 적합한 막이 있는 기판 상면(1)을 도시하는 도 1a의 설명과 함께 하기에 설명된다. 도면에서, 한 쌍의 띠형상 영역(2)은 그 길이방향에서 양단부에 2mm 에지부를 제외하고 기판 상면(1)의 외주연을 따라 한 쌍의 대향 변의 각각의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 이들 띠형상 영역은 상기한 형상 및 값에 의해 특징지워진 형상 및 높이를 갖는다. 막 패턴(마스크 패턴)은 띠형상 영역(2)사이에 위치된 패터닝 영역(4)에 형성되고 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측 10mm에서 시작한다. 포토마스크가 이러한 기판을 사용하여 제조되고 포토마스크가 진공척으로 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에서 한 쌍의 대향변 가까이에 유지되는 경우, 진공척 물림되는 위치는 이들 띠형상 영역내에 위치된다. 그러므로, 이들 띠형상 영역의 형상은 웨이퍼 노광 동안 기판의 전체 상면의 형상, 즉, 마스크 패턴이 형성되는 기판의 전체 상면의 형상을 좌우한다. 즉, 위치 및 선폭에 대한 패턴의 정확한 노광은 특히 패터닝 영역에서 기판 상면이 패턴 노광 시간에, 마스크 패턴을 경사지게하지 않고 노광에 평행하게 배치될 수 있는 형상을 가질 것을 필요로 한다. 따라서, 제1 실시예는 기판의 전체 상면의 형상을 특히 패터닝 영역의 형상을 지배하는 띠형상 영역의 형상 및 높이를 최적화하려는 의도이다.

여기서, 띠형상 영역은 그 길이방향에서 양단부에 2mm 에지부를 제외하고 기판의 상면의 외주연을 따라 한 쌍의 대향 변의 각각의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 띠형상 영역이 상기한 특정 형상 및 값을 충족시킨다면, 마찬가지로 진공 척 물림되는 위치(기판 유지 위치)에서 상기한 형상 및 값 범위를 충족시키고, 평탄도가 포토마스크 사용시에 달성되어질 수 있게 한다. 대안으로, 상기한 형상 및 값은 적어도 진공 척 물림되는 위치 또는 기판 유지 위치에 충족되는 것도 허용될 수 있다.

각각의 띠형상 영역은 전체적으로 기판의 외주를 향해 하향 경사진 형상을 갖는다. 그러나, 띠형상 영역사이에 위치된 패터닝 영역은 임의의 특정 제한에 종속되지 않고, 편평형, 볼록형 또는 오목형등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.

기판의 상면상의 띠형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 띠형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하 이고 바람직하게는 0.3 ㎛이하 이다.

[제2 실시예]

본 발명의 제2 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판이 설명된다.

제2 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판은 사각형이고 각 변이 적어도 6인치인 길이를 갖는다. 기판은 마스크 패턴이 형성되는 상면을 갖는다. 사각 링 형상 영역은 기판 상면의 외주연을 따라 각각의 변 내측에 2 내지 10mm 뻗는다. 사각 링형상 영역은 기판의 외주를 향해 하향 경사진다. 기판 상면상의 사각 링형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 사각 링 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하 이다.

본원에 사용된 용어 "사각 링 형상 영역"은 기판이 포토마스크 블랭크 또는 포토마스크로 렌더링되는 경우 형성되는 막 패턴, 또는 차광특성을 갖는 막으로서 적합한 막이 있는 기판 상면(1)을 도시하는 도 1b의 설명과 함께 하기에 설명된다. 도면에서, 사각 링 형상 영역(3)은 기판 상면의 외주연을 형성하는 각각의 변의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 사각 링 형상 영역(3)은 상기한 형상 및 값에 의해 특징지워진 형상 및 높이를 갖는다. 막 패턴(마스크 패턴)은 사각 링형상 영역(3)의 내주부내에 위치된 패터닝 영역(4)에 형성되고 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측10mm에서 시작한다. 이 기판이 포토마스크를 사용하여 제조되고 최종 포토마스크가 진공척으로 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 유지되거나, 그 전체 직경을 따라 기판의 외주연부 가까이에 유지되거나, 기판의 수평측변과 수직측변이 상호변경가능한 상태로 한 쌍의 대향변에만 가까이에 유지되는 경우, 진공척 물림되는 위치는 이 사각 링 형상 영역내에 포함된다. 그러므로, 사각 링 형상 영역의 형상은 웨이퍼 노광 동안 기판의 전체 상면의 형상, 즉, 마스크 패턴이 형성되는 기판의 전체 상면의 형상을 좌우한다. 즉, 위치 및 선폭에 대한 패턴의 정확한 노광은 특히 패터닝 영역에서 기판 상면이 패턴 노광 시간에, 마스크 패턴을 경사지게하지 않고 노광에 평행하게 배치될 수 있는 형상을 가질 것을 필요로 한다. 따라서, 제2 실시예는 기판의 전체 상면의 형상을, 특히 패터닝 영역의 형상을 지배하는 사각 링 형상 영역의 형상 및 높이를 최적화하려는 의도이다.

여기서, 사각 링 형상 영역은 기판의 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 사각 링 형상 영역이 상기한 특정 형상 및 값을 충족시킨다면, 마찬가지로 진공 척 물림되는 위치에서 상기한 형상 및 값 범위를 충족시키고, 평탄도가 포토마스크 사용시에 달성되어질 수 있게 한다. 대안으로, 상기한 형상 및 값은 적어도 진공 척 물림되는 위치 또는 기판 유지 위치에 충족되는 것도 허용될 수 있다.

이 사각형상 영역은 전체적으로 기판의 외주를 향해 하향 경사진 형상을 갖는다. 그러나, 사각 링형상 영역 내부에 위치된 패터닝 영역은 임의의 특정 제한에 종속되지 않고, 편평형, 볼록형 또는 오목형등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.

사각 링 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 사각 링 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이고 바람직하게는 0.3㎛이하이다.

제2 실시예에서, 기판상면상의 사각링 형상 영역과 사각링 형상 영역의 내부에 위치된 패터닝 영역으로 이루어진, 주 표면 영역을 위한 최소자승평면으로부터 주 표면 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이고 바람직하게는 0.3㎛이하이다.

[제1 실시예 및 제2 실시예의 공통 사항]

도 2a 및 2b에 예시된 바와 같이, 최소자승평면(21)은 오목 및 볼록 영역을 갖는 면 또는 오목면 또는 볼록면과 같은 비수평면(22)을 산술적으로 평면 근사시키는 최소자승법을 사용하여 획득된 가상평면을 말한다. 본 명세서에서 각각의 영역의 높이는 기판의 상면상의 각각 영역을 위한 최소자승평면에 대해 주어진다. 그러나 편리를 위해, 상기한 전체 주표면 영역을 위한 최소자승평면은 각각의 개별 영역을 위한 기준면으로서 사용될 수 있다. 이 최소자승평면(21)으로부터 비수평면(22)까지의 높이는 최소자승평면(21)에 대해 수직으로 취했을 때의 높이이다. 도 2에서, h₁은 높이의 최대값을 나타내고 최소자승평면(21) 상측에 위치한 양수이고, h₂는 높이의 최소값을 나타내고 최소자승평면(21) 하측에 위치한 음수이다. 최대값( h₁)과 최소값(h₂)간의 차이는 h₁ 및 h₂에 대한 각각의 절대값의 합과 동일한 값이다.

패터닝 영역 최소자승평면으로부터 패터닝 영역까지의 높이에 대한 최소값과 최대값간의 차이는 바람직하게는 0.5㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이고, 가장 바람직하게는 0.2㎛ 이하이지만, 어떠한 특정한 제한도 패터닝 영역에 부과되지 않는다.

[제3 실시예]

본 발명의 제3 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판이 설명된다.

제3 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판은 사각형이고 각 변이 적어도 6인치인 길이를 갖는다. 기판은 마스크 패턴이 형성되는 상면을 갖는다. 사각 링 형상 영역은 기판 상면의 외주연을 따라 각각의 변 내측에 2 내지 10mm 뻗는다. 기판 상면상의 사각 링형상 영역에 대한 최소자승평면이 기준면으로 고려되고 기판의 중앙에 중심점을 갖는 원이 기준면을 횡단하기 위해 기준면에 그려지는 경우, 기준면을 통과하는 원호부에서 취했을 때, 기준면으로부터 사각 링 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.3㎛ 이하 이다.

본원에 사용된 용어 "사각 링 형상 영역"은 기판이 포토마스크 블랭크 또는 포토마스크로 렌더링되는 경우 형성되는 막 패턴, 또는 차광특성을 갖는 막으로서 적합한 막이 있는 기판 상면(1)을 도시하는 도 1b의 설명과 함께 하기에 설명된다. 도면에서, 사각 링 형상 영역(3)은 기판 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 사각 링 형상 영역(3)은 상기한 형상 및 값에 의해 특징지워진 형상 및 높이를 갖는다. 막 패턴(마스크 패턴)은 사각 링형상 영역(3)의 내주부내에 위치된 패터닝 영역(4)에 형성되고 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측10mm에서 시작한다. 이 기판이 포토마스크를 사용하여 제조되고 최종 포토마스크가 진공척으로 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지상에 유지되거나, 그 전체 직경을 따라 기판의 외주연부 가까이에 유지되거나, 기판의 수평측변과 수직측변이 상호변경가능한 상태로 한 쌍의 대향변에만 가까이에 유지되는 경우, 진공척 물림되는 위치는 이 사각 링 형상 영역내에 포함된다. 그러므로, 사각 링 형상 영역의 형상은 웨이퍼 노광 동안 기판의 전체 상면의 형상, 즉, 마스크 패턴이 형성되는 기판의 전체 상면의 형상을 좌우한다. 즉, 위치 및 선폭에 대한 패턴의 정확한 노광은 특히 패터닝 영역에서 기판 상면이 패턴 노광 시간에, 마스크 패턴을 경사지게하지 않고 노광에 평행하게 배치될 수 있는 형상을 가질 것을 필요로 한다. 따라서, 제3 실시예는 기판의 전체 상면의 형상을 특히 패터닝 영역의 형상을 지배하는 사각 링 형상 영역의 형상 및 높이를 최적화하려는 의도이다.

여기서, 사각 링 형상 영역은 기판의 상면의 외주연부를 형성하는 각각의 변의 내측에 2 mm 내지 10 mm 뻗는다. 사각 링 형상 영역이 상기한 특정 형상 및 값을 충족시킨다면, 마찬가지로 진공 척 물림되는 위치에서 상기한 형상 및 값 범위를 충족시키고, 평탄도가 포토마스크 사용시에 달성되어질 수 있게 한다. 대안으로, 상기한 형상 및 값은 적어도 진공 척 물림되는 위치 또는 기판 유지 위치에 충족되는 것도 허용될 수 있다.

바람직하게 이 사각형상 영역은 전체적으로 기판의 외주를 향해 하향 경사진 형상을 갖는다. 그러나, 사각 링형상 영역 내부에 위치된 패터닝 영역은 임의의 특정 제한에 한정되지 않고, 편평형, 볼록형 또는 오목형등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.

제3 실시예에서, 기판상면상의 사각링 형상 영역에 대한 최소자승평면은 기준면으로서 고려된다. 기판의 중앙에 중심점을 갖는 원은 기준면을 횡단하기 위해 기준면상에 그려진다. 기준면을 통과하는 원호부에서 취했을 때, 기준면으로부터 사각 링 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.3㎛ 이하이 고, 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다.

제3 실시예의 포토마스크 블랭크용 기판을 위한 "최소자승평면"의 정의는 제1 및 제2 실시예에서와 동일하다.

제3 실시예에서, 기판의 중앙에 중심점을 갖는 원은 사각링 형상 영역을 위한 최소자승평면에 해당하는 기준면상에 그려진다. 사각링 형상 영역은 상기한 범위 및 폭을 갖는 영역이므로, 기판의 중앙에 중심점을 갖는 원의 원주가 전부 사각링 형상 영역을 위한 최소자승평면과 중첩하지는 않지만, 그 일부 원호형상 세그먼트는 최소자승평면과 중첩한다. 따라서, 기준면으로부터 사각 링 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값은, 상기한 바와 같이, 기준면을 통과하는 원호부에서만 측정되고, 그들간의 차이가 계산된다. 제3 실시예의 기판은 기준면상에 그려진 임의의 원의 원호부에서, 기준면으로부터 사각 링 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 0.3㎛ 이하인 형상을 갖는다. 즉, 이상적인 상황(최대값과 최소값간의 차이가 0㎛)에서, 사각 링 형상 영역은 절단된 원추의 주위평면상에서 발견되는 바와 같은 왜곡없는 형상을 갖는다. 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 상기한 바와 같이 이상적으로는 0㎛일 지라도, 최대 0.3㎛ 의 차이는 사용동안 포토마스크의 평탄도로서 허용가능하다. 약 0.01㎛ 이상의 차이가 제조효율을 위해 바람직하다.

제3 실시예에서, 사각 링 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 사각 링 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이 즉, 전체 사각 링 형상 영역에 대해 취했을 때의 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하 특히 0.3㎛ 이하가 바람직하다. 패터닝 영역을 위한 최소자승평면으로부터 패터닝 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 또한, 기판 상면상의 사각 링 형상 영역과 사각 링 형상 영역의 내주연 내측에 위치된 패터닝 영역으로 이루어진 주표면 영역을 위한 최소자승평면으로부터 주표면 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하, 특히 0.3㎛ 이하가 바람직하다.

[제1 실시예 내지 제3 실시예의 공통사항]

제1 내지 제3 실시예의 모든 포토마스크 블랭크용 기판에 대해, 기판 상면상의 띠 형상 영역, 사각링 형상 영역 및 패터닝 영역의 형상, 및 최소자승평면에 관한 그들의 높이는 평탄도 테스터와 같은 장치를 이용하여 측정되고 분석될 수 있다.

띠 형상 영역 및 사각링 형상 영역에 대한 완전한 형상 및 높이 측정은 원하는 형상을 획득하기 위해 요구된다. 지금껏, 마스크를 제조하는 경우, 기판 휨에 관한 측정은 패턴이 형성되는 곳의 구역에서 행해져왔다. 그러나, 적절한 측정은 척물림 구역을 포함하는 사각링 형상 영역 또는 띠 형상 영역상에서 행해지지않았기 때문에, 척물림 후 기판의 형상에서의 변화를 예측하는 것이 불가능하다. 그러므로, 척물림 후 기판의 형상에서의 변화를 예측하기 위해 기판의 상면상에서의 사각링 형상 영역 또는 띠 형상 영역을 측정하는 경우, 다음과 같은 조건하에서 이들 측정이 행해지는 것이 유리하다.

(1) 기판 형상이 측정되는 구역: 상기 사각링 형상 영역 또는 띠 형상 영역은 위치정보와 함께 측정된다. 부적절한 위치정보는 형상을 정확히 예측하지 못하게 할 수 있다.

(2) 측정 간격: 0.05 내지 0.35mm. 지나치게 넓은 측정 간격은 형상에 대한 충분히 양호한 예측을 달성하지 못하게 한다. 반면에, 지나치게 좁은 측정 간격은 측정을 지나치게 성가시게 한다.

(3) 측정 정밀도(오차): 0.01 내지 0.1㎛. 지나치게 큰 측정 오차는 형상에 대한 충분히 양호한 예측을 달성하지 못하게 한다. 반면에, 지나치게 작은 측정 오차는 측정을 지나치게 성가시게 하여 효율이 저하된다.

측정은 광간섭의 사용을 포함한다. 표면의 형상 및 높이는 표면에 대한 기준평면을 기초로하여 측정되기 때문에, 기준평면은 충분한 정밀도를 가져야 한다(예를들어, 0.02㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛ 이하의 오차).

본 발명의 포토마스크 블랭크용 기판은 합성석영과 같은 적절한 재질로 될 수 있다. 통상적으로는 한 변의 길이가 적어도 6인치(적어도 152mm) 바람직하게는 6인치(152mm)인 길이를 갖는 사각형 바람직하게는 정방형 기판이다. 기판은 임의의 특정 제한사항에 좌우되지 않지만, 웨이퍼 노광 동안 기판의 중량과 그 취급가능성등과의 연관성을 이유로 12 인치 이하의 최대 크기를 갖는 것이 바람직하다. 기판은 임의의 특정 제한사항에 좌우되지 않지만, 바람직하게는 3 내지 10mm의 두께를 갖는다.

기판의 방향을 확인하기 위한 마크는 때때로 기판상에 형성된다. 이 유형의 마크는 기판의 후면(바닥면)에 위치된다. 그러나, 이러한 마크가 상면에 배치되는 경우, 마크의 구역은 본 발명에 따른 기판 형상에 대한 고려사항에서 배제되어야 한다.

포토마스크 블랭크를 산출하기 위해 상기 형상의 사각링 형상 영역 또는 띠 형상 영역을 갖춘 포토마스크 블랭크용 기판의 사용에 의해, 그리고 포토마스크를 제작하기 위해 최종 포토마스크 블랭크의 사용에 의해, 웨이퍼 노광 시스템에서 척물림되어 있을 때 패터닝 영역 변형을 거의 겪지 않는 양호한 수율의 마스크를 제조할 수 있다.

상기한 바와 같은 포토마스크 블랭크용 기판은 예로서 하기의 방법으로 제작된다.

처음에, 기판 원판을 특정한 중간 형상을 부여하기 위해 초기 연마 단계에 두고 그후 최종 연마 단계가 행해지게 한다. 기판이 원하는 중간 형상을 갖는 스테이지를 통과하지 않는다면, 양호한 수율로 원하는 최종 형상의 기판을 획득하는 것이 곤란하다.

여기서, 채용된 연마기술의 조합에 좌우되어, 두 개의 상이한 원하는 중간품이 획득되고, 따라서 두 처리공정이 사용된다. 하기에 제조방법 1로 참조된 한 처리공정에서, 기판은 기판의 중심부로부터 재료를 고속으로 제거하는 조건하에서 연마되고, 그후 기판의 주연부로부터 재료를 고속으로 제거하는 조건하에서 연마된다. 하기에 제조방법 2로 참조된 다른 처리공정에서, 기판은 기판의 주연부로부터 재질을 고속으로 제거하는 조건하에서 연마되고, 그후 기판의 중심부로부터 재료를 고속으로 제거하는 조건하에서 연마된다.

기판 제조방법에서, 초기 연마는 양면 연마 처리동작이다. 이 연마 공정에서 사용된 연마 장치는 이미 존재하는 유형의 양면 연마장치일 수 있다. 이러한 장치는 원료기판의 양면을 동시에 연마하기 위해 상부 정반 및 하부 정반을 사용한다.

종래기술에서, 연마는 기판의 형상 특히 상기 띠 형상 영역 또는 사각 링 형상 영역의 형상 및 높이를 제어하기 위해 수행되어 왔고, 따라서 연마 스테이지는 임의 특정 제어에 좌우되지 않는다. 결과적으로, 최종 기판의 상면상의 띠 형상 영역 또는 사각 형상 영역의 표면 형상에 실질적인 변형이 있어왔다.

이와 대조적으로, 본 발명에 따라 기판이 제조되는 경우, 연마는 제조방법 1의 경우 기판의 중심부로부터 고속으로 제거되는 조건하에서 수행되고 제조방법 2의 경우 기판의 주연부로부터 고속으로 제거되는 조건하에서 수행된다. 상세히는, 연마는 약 1 내지 200 rpm의 속도로 행해지는 것이 바람직하다. 최종 연마된 중간품에서, 연마된 중간품상의 패터닝 영역 또는 사각 링 형상 영역의 형상 및 높이는 상기한 바의 방법(즉, 장치 및 측정 조건)에 의해 측정되고 분석될 수 있다.

아래에 제조방법 1 및 2가 각각 설명된다.

[제조방법 1]

처음에, 기판 상면(연마면)이 하기의 중간 형상 1 및 2에 대한 조건을 충족하는 연마된 중간품이 초기 연마에 의해 준비된다. 연마된 중간품은 상이한 연마 조건하에서 최종 연마된다. 이렇게하여 특정 형상을 갖는 기판이 획득된다.

(중간 형상 1)

이것은 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 1.5㎛ 이하이고 바람직하게는 1.0㎛ 이하이며, 사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 상향 경사진 형상이다.

(중간 형상 2)

이것은 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 1.5㎛ 이하이고 바람직하게는 1.0㎛ 이하이며, 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역의 4코너(정점)까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이(그 차이는 때때로 "CIR"이라 한다)가 0.5㎛ 이하이고 바람직하게는 0.3㎛ 이하이며, 사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 상향 경사진 형상이다.

사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 상향 경사진 기판 상면 형상의 예는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판 상면의 중심부에서의 패터닝 영역이 편평형이고 패터닝 영역(4)의 외주연부로부터 연속하는 사각 링 형상 영역(3)이 상향 만곡을 위해 경사진 형상을 포함하고; 도 3b에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(4)으로부터 사각 링 형상 영역(3)으로 뻗는 오목면을 갖는 형상(즉, 주 표면 영역이 오목면을 형성하는 형상)이다. 도 3에서, 부재번호 5는 주 표면 영역을 가리킨다.

이러한 중간 형상을 갖는 연마된 중간품은 그후 추가 연마되고, 이 동작은 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마 장치를 이용하여 행해질 수 있다. 도 4는 기판(11), 하부판(12) 및 상부 링(13)을 도시한다. 제조방법 1에서, 본 발명의 특정 형상은, 연마면과 대향한 기판의 면상에 작용하는 감소된 압력으로, 마스크 패턴이 형성되어야 할 중간품의 면을 연마하고 편면 연마 장치에 연마된 중간품을 유지시키므로서 더욱 효과적으로 형성될 수 있다. 더욱이, 연마 장치에서, 오목판에 대한 연마가 기판이 획득되어야 할 더욱 양호한 형상이 될 수 있게 할 지라도, 편평판이 바닥판으로서 사용될 수 있다. 기판의 상면상의 사각 링 형상 영역의 외주연부는 외측면상에서 모따기된다.

[제조방법 2]

처음에, 기판 상면(연마면)이 하기의 중간 형상 3 및 4에 대한 조건을 충족하는 연마된 중간품이 초기 연마에 의해 준비된다. 연마된 중간품은 상이한 연마 조건하에서 최종 연마된다. 이렇게하여 특정 형상을 갖는 기판이 획득된다.

(중간 형상 3)

이것은 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 1.5㎛ 이하이고, 바람직하게는 1.0㎛ 이하이며, 사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 하향 경사진 형상이다.

(중간 형상 4)

이것은 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이가 1.5㎛ 이하이고, 바람직하게는 1.0㎛ 이하이며, 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역의 4코너(정점)까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이(CIR)가 0.5㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.3㎛ 이하이며, 사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 하향 경사진 형상이다.

사각 링 형상 영역이 기판의 외주를 향해 하향 경사진 기판 상면 형상의 예는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판 상면의 중심부에서의 패터닝 영역이 편평형이고 패터닝 영역의 외주연으로부터 연속하는 사각 링 형상 영역이 하향 만곡을 위해 경사진 형상을 포함하고; 도 3d에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역으로부터 사각 링 형상 영역으로 뻗는 볼록면을 갖는 형상(즉, 주 표면 영역이 볼록면을 형성하는 형상)이다.

제조방법 2에서, 본 발명의 특정 형상은, 연마면과 대향한 기판의 면상에 작용하는 압력으로, 마스크 패턴이 형성되어야 할 중간품의 면을 연마하고 도 4에 도시된 편면 연마 장치에 연마된 중간품을 유지시키므로서 더욱 효과적으로 형성될 수 있다. 더욱이, 연마 장치에서, 볼록 정반에 대한 연마가 기판이 획득되어야 할 더욱 양호한 형상이 될 수 있게 할 지라도, 편평판이 바닥판으로서 사용될 수 있다. 기판의 상면상의 사각 링 형상 영역의 외주연부는 외측면상에서 모따기된다.

상기한 바와 같은 동작을 통한 두 스테이지에서의 연마에 의해, 기판의 상면상의 주어진 위치에서 특정 형상을 갖는 기판은 양호한 수율로 제조될 수 있다.

연마된 중간품의 패터닝 영역에서, 패터닝 영역 최소자승평면으로부터 패터닝 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.3㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 더욱이, 패터닝 영역은 편평 형상, 오목 형상, 또는 볼록 형상을 포함하는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다.

마스킹 막 또는 위상 시프트 막과 같은 차광특성을 갖는 막은 포토마스크의 의도된 사용에 따라 적절하게 선택되고, 포토마스크 블랭크를 부여하기 위해 최종 기판상에 형성된다. 하프톤(halftone) 위상 시프트 막과 같은 위상 시프트 막 및 마스킹 막은 일반적으로 스퍼터링 공정에 의해 형성된다. 본 발명에서, "차광특성을 갖는 막"은 하프톤 위상 시프트 막과 같은, 노광의 통로를 실질적으로 차단하는 막을 포함한다.

이진(binary) 마스크를 위한 포토마스크 불랭크의 제조에서, 적절한 재료로 된 층은 본 발명의 기판상의 마스킹 막으로서 성막된다. 이 목적을 위해 적절한 재료의 예는 금속 크롬; 산화 크롬, 질화 크롬, 산화 질화 크롬 및 산화 질화 탄화 크롬등의 크롬 화합물; 및 몰리브덴 실리사이드, 티타늄 실리사이드 및 지르코늄 실리사이드와 같은 금속 실리사이드 화합물 및, 그 산화물, 질화물, 산화질화물 및 산화질화탄화물을 포함한다. 이 마스킹 막은, 반반사(anti-reflection) 성능을 부여하기 위해, 조성 경사(composition gradient)가 구비된 컴포넌트가 있는 재료를 사용하여 또는, 상이한 굴절율을 갖는 두 개 이상의 층을 이용하여 형성된다. 이들 막에서의 응력은 낮은 것이 바람직하다.

하프톤 위상 시프트 마스크를 위한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조에서, 본 발명의 방법으로 산출된 기판은, 광이 포토레지스트를 실질적으로 감광하지 않는 정도로 노광광을 감쇠시키는 하프톤 위상 시프트 막이 형성되어 있고, 또한 기판은 광을 180°위상 시프트시키는 능력을 갖는다. 사용될 수 있는 그러한 재료의 예는 금속 크롬; 산화 크롬, 질화 크롬, 산화 질화 크롬 및 산화 질화 탄화 크롬등의 크롬 화합물; 및 몰리브덴 실리사이드, 티타늄 실리사이드 및 지르코늄 실리사이드와 같은 금속 실리사이드 화합물 및, 그 산화물, 질화물, 산화질화물 및 산화질화탄화물; 및 질화 실리콘 및 산화 실리콘을 포함한다.

하프톤 위상 시프트 막은 단일층 또는 다층 막일 수 있다. 그러나, 화학적 세척과 같은 포스트-패터닝 동작에 내성 및 가공 용이성을 제공하기 위해, 표면측과 기판측상의 조성 및 재료가 상이한 다층 막을 사용하거나, 조성 경사를 갖는 막을 사용하는 것이 바람직하다. 마스킹 막의 경우에서와 같이, 막 응력을 최소화하기 위해 선택되어야 할 하프톤 위상 시프트 막을 형성하는 재료의 조합이 바람직하다.

또한, 상기한 마스킹 막은 하프톤 위상 시프트 막의 상부에 형성된다. 노광이 포토레지스트-코팅된 웨이퍼상의 상이한 위치에서 행해지면, 감광을 방지하기 위해 투과율이 낮아져 있는 하프톤 위상 시프트 막의 주연부가 오버래핑 노광될 수 있다. 결과적으로, 오버랩 영역은 복수 회(times) 노광되고 감광되어 지므로, 이것을 방지할 필요가 있다. 이를 위해, 마스크 패턴이 기입되지 않은 곳에 하프톤 위상 시프트 막의 주연부상에 마스킹 막을 성막시키는 것이 바람직하다. 따라서 동작의 전체 순서 관점에서, 마스킹 막이 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크 제조의 스테이지에서 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 이 유형의 마스크를 획득하기 위해, 마스킹 막은 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 동안 하프톤 위상 시프트 막과 함께 성막된다. 더욱이, 위상 시프트 마스크는 레벤손 타입(Levenson type) 위상 시프트 마스크의 경우에 행해 진 바와 같이, 고투과성 위상 시프트 막을 기판상에 성막시킴으로써 형성될 수 있다. 필요하다면, 전기적 도전 막 및 에칭 스토퍼 막은 상기 막중 임의의 것에 대해 성막될 수 있다.

본 발명의 기판상에 성막된 막은, 임의의 특정 제한사항에 종속되진 않지만, 기판에 의해 막 휨의 양으로서 표현되는 경우, 막 응력은 바람직하게는 0.5㎛이하이고 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이고, 가장 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 큰 막 응력에서, 기판 변형은, 원하는 평탄도가 달성되지 못하게 하는, 포토마스크 위의 막에 의한 커버리지 범위(패터닝 영역)에 좌우되어 더욱 열화될 수 있다.

마스킹 막과 같은 막이 기판상에 형성되는 경우, 막에 의한 응력은 기판을 변형시킨다. 이러한 막 응력에 의한 기판 변형은 주로 기판의 휨에 영향을 미치고, 그것은 주로 기판의 상면의 형상을 변경시킨다. 그러므로, 기판 상면의 형상을 결정할 때, 예측에 의해, 웨이퍼 노광 시스템의 척에 의해 유지될 때 포토마스크의 형상, 형성되어야 할 막의 응력 및 마스킹 막의 성막 이전에 기판 스테이지에서, 마스크 제조는 양호한 수율로 행해질 수 있다.

막 응력은, 제조 방법과 마찬가지로, 막 유형 및 조성에 좌우되어 변동된다. 예를들어, 크롬계 막은 인장 응력을 야기하고, 반면에 MoSi계 막은 압축 응력을 야기시킨다. 막 응력에 따른 기판 상면의 변형은, 그 상면 형상 및 높이가 이미 측정된 기판상의 주어진 막을 성막시키고, 그후 성막에 뒤따르는 기판 상면의 형상 및 높이를 측정하고 분석함으로써 결정될 수 있다. 그러므로, 기판의 상면상의 다양한 위치에서의 성막 전후에 변형량에 대한 측정, 변형의 정도와 응력의 예비측정 및, 이 측정에 기초하여, 어떠한 막도 형성되지 않은 기판의 형상으로부터의 시뮬레이션을 통해, 성막에 뒤따르는 기판의 형상을 예측하고, 이 예측된 형상을 기초로 하여, 포토마스크가 노광 툴(tool)에 클램핑 되는 경우에 갖게 될 형상을 결정하는 것이 가능하다. 마스크 패턴이 포토마스크로서 형성되어 있는 경우 기판 상면상의 막(패터닝된 구역) 커버리지를 고려하여 더욱 정밀한 시뮬레이션이 가능하다. 그러므로, 적어도 마스킹 층 또는 위상 시프트 층을 포함하는, 하나 이상의 층이 포토마스크 블랭크를 형성하기 위해 포토마스크 블랭크 기판의 상면에 성막되는 공정에서, 성막된 층은 포토마스크를 형성하도록 패터닝되고, 포토마스크는 노광 툴에 장착되고, 포토마스크가 노광 툴에 장착된 경우 그 위에 막이 성막되기 이전에 기판의 상면의 형상에서의 변화를 시뮬레이팅함으로써, 포토마스크가 노광 툴에 장착된 경우 상면에 편평 형상을 부여하게 될 변화 이전에 기판 상면의 형상을 결정함으로써, 그리고, 허용가능한 기판으로서, 성막이전에 상기 상면 형상을 갖는 기판을 선택함으로써, 기판 상면의 형상 및 높이는 기판에 성막되어야 할 막의 유형과 같은 고려사항에 따라 변동하고 막에 기인하여 기판 상면의 형상이 변화하고, 이는 포토마스크의 사용시에 양호한 평탄도를 부여할 수 있는 고 수율의 기판으로 제조될 수 있게 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 기판을 사용하여 제조된 포토마스크가 웨이퍼 노광 시스템에서 척물림되었을 때, 기판은 뛰어난 평탄도를 제공한다. 그러므로 마스크 패턴을 소정 위치에 정밀하게 정렬시키는 것이 가능하고, 미세화된 노광 패턴이 위치 및 선폭의 높은 정밀도로 웨이퍼에 기입되어 질 수 있게 한다. 이러한 기판은 포토리소그래피에서 소형 패턴 기하학적 특성에 대한 필요조건을 충족하고, 특히 0.12 ㎛ 이하의 선폭, 특히 0.10 ㎛ 이하의 선폭을 갖는 초미세 패턴의 노광에 사용되는 포토마스크의 제조를 위한 포토마스크 블랭크용 기판으로서 바람직하다.

실시예

하기의 실시예는 단지 예시적인 것이고 제한적인 것이 아니다.

실시예 1

포토마스크 블랭크용 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속의 연마로 양면 연마장치로 콜로이드 실리카로 연마되고, 도 5a에 도시된 바와 같이 오목 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 상세히는, 주 표면 영역에서, 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이(그 차이는 이후엔 "주 표면 평탄도"로 칭한다)는 0.74㎛ 이었고, 주 표면 영역 최소자승평면으로부터 주 표면 영역의 4 코너부까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이(CIR)는 0.27㎛ 이었다.

여기서 그리고 하기에서, 주 표면 평탄도와 CIR은 수평 및 수직 방향에서 0.35mm의 간격으로 평탄도 테스터에 의해 획득된 높이에 대한 측정으로부터 계산되었고 그 정밀도는 0.1㎛ 이하였다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천(cloth)을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 50rpm

연마 시간 : 5분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 0.22㎛의 CIR과 0.30㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 하향 경사진 사각 링 형상 영역을 가졌다.

실시예 2

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속의 연마로 실시예 1과 마찬가지 방식으로 연마되고, 도 6a에 도시된 바와 같이 오목 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 0.88㎛ 이었고 CIR은 0.27㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 33rpm

연마 시간 : 4분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 0.14㎛의 CIR과 0.27㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 하향 경사진 사각 링 형상 영역을 갖게 되었다. 주 표면 영역은 실질적으로 동심원인 등고선을 갖게 되었다.

실시예 3

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속의 연마로 실시예 1과 마찬가지 방식으로 연마되고, 도 7a에 도시된 바와 같이 오목 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 0.88㎛ 이었고 CIR은 0.52㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 50rpm

연마 시간 : 7분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 0.41㎛의 CIR과 0.49㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 각각 하향 경사진 띠 형상 영역들을 갖게 되었다.

실시예 4

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속의 연마로 양면 연마장치로 콜로이달 실리카로 연마되고, 도 8a에 도시된 바와 같이 볼록 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 0.80㎛ 이었고 CIR은 0.22㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 33rpm

연마 시간 : 20분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 8b에 도시된 바와 같이, 0.11㎛의 CIR과 0.28㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 하향 경사진 사각 링 형상 영역을 갖게 되었다.

실시예 5

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속의 연마로 실시예 4와 마찬가지 방식으로 연마되고, 도 9a에 도시된 바와 같이 볼록 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 0.68㎛ 이었고 CIR은 0.13㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 20rpm

연마 시간 : 20분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 9b에 도시된 바와 같이, 0.16㎛의 CIR과 0.21㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 가각 약간 하향 경사진 띠 형상 영역을 갖게 되었다.

실시예 6

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속의 연마로 실시예 4와 마찬가지 방식으로 연마되고, 도 10a에 도시된 바와 같이 볼록 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 1.28㎛ 이었고 CIR은 0.52㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 103rpm

하부 정반의 회전속도: 50rpm

연마 시간 : 10분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 10b에 도시된 바와 같이, 0.37㎛의 CIR과 0.44㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 하향 경사진 사각 링 형상 영역, 및 오목 형상인 사각 링 형상 영역 내부의 패터닝 영역을 갖게 되었다.

실시예 7

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속의 연마로 실시예 4와 마찬가지 방식으로 연마되고, 도 11a에 도시된 바와 같이 볼록 형상을 구비한 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 0.91㎛ 이었고 CIR은 0.40㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 고속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 103rpm

하부 정반의 회전속도: 50rpm

연마 시간 : 10분

최종 기판(두께, 6.4mm)은, 도 11b에 도시된 바와 같이, 0.38㎛의 CIR과 0.46㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역과, 기판의 주연부를 향해 하향 경사진 띠 형상 영역을 갖게 되었다.

비교예 1

포토마스크 블랭크를 위한 152mm(6인치) 정방형 기판원판이 부에서 양면 연마장치로 콜로이달 실리카로 연마되고, 도 12a에 도시된 바와 같이, 4 코너부중 하나가 상향으로 경사지고 나머지 3 코너부가 하향 경사진 트위스팅된 형상의 주 표면 영역을 가진 연마된 중간품을 갖게 되었다. 주 표면 평탄도는 1.72㎛ 이었고 CIR은 1.72㎛ 이었다.

연마 중간품은, 하부 정반에 부착된 연마 천을 갖는 도 4에 도시된 바와 같은 편면 연마장치로 주연부 보다 기판 표면의 중심부에서 더 저속인 연마속도로, 콜로이달 실리카로 연마되었다.

레티클-흡착 판의 회전속도: 120rpm

하부 정반의 회전속도: 50rpm

연마 시간 : 5분

최종 기판은, 도 12b에 도시된 바와 같이, 0.72㎛의 CIR과 0.72㎛의 주 표면 평탄도를 갖춘 주 표면 영역을 갖게 되었다.

실시예 8

실시예 5와 마찬가지 방식으로 산출된 포토마스크 블랭크용 기판은 도 13a에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 0.30㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 스퍼터링에 의해, 100nm 두께의 크롬 막이 포토마스크 블랭크를 형성하기 위해 기판상에 성막되었다. 레지스트 막은 그후 블랭크에 성막되었다. 레지스트 막은 리소그래피 방법으로 처리되었다. 에칭 마스크로서 가공된 레지스트 막을 이용하여, 마스크 패턴이 형성되었다. 레지스트 막은 그후 박리되었고, 도 13b에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 노광 동안 웨이퍼상에 0.1㎛의 선폭을 제공하는 선-공간 패턴을 갖고 그리고 기판의 주 표면 영역에서 94%의 패턴 커버리지(크롬에 의해 커버된 백분율)를 갖는, 포토마스크를 형성하였다. 포토마스크의 기판의 주 표면 영역은 0.26㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 포토마스크가 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지에 진공 척물림되었을 때, 그것은 도 13c에 도시된 바와 같은 만족스런 주 표면 형상을 나타내었고 0.20㎛의 주 표면 평탄도를 가졌다.

실시예 9

실시예 8과 마찬가지 방식으로 산출된 포토마스크 블랭크용 기판은 도 14a에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 0.44㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 스퍼터링에 의해, 100nm 두께의 크롬 막이 포토마스크 블랭크를 형성하기 위해 기판상에 성막되었다. 레지스트 막은 그후 블랭크에 성막되었다. 레지스트 막은 리소그래피 방법으로 처리되었다. 에칭 마스크로서 가공된 레지스트 막을 이용하여, 마스크 패턴이 형성되었다. 레지스트 막은 그후 박리되었고, 도 14b에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 노광 동안 웨이퍼상에 0.1㎛의 선폭을 제공하는 선-공간 패턴을 갖고, 그리고 기판의 주 표면 영역에서 94%의 패턴 커버리지(크롬에 의해 커버된 백분율)를 갖는, 포토마스크를 형성하였다. 포토마스크의 기판의 주 표면 영역은 0.36㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 포토마스크가 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지에 진공 척물림되었을 때, 이것은 도 14c에 도시된 바와 같은 만족스런 주 표면 형상을 나타내었고 0.35㎛의 주 표면 평탄도를 가졌다.

비교예 2

비교예 1과 마찬가지 방식으로 산출된 포토마스크 블랭크용 기판은 도 15a에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 0.57㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 스퍼터링에 의해, 100nm 두께의 크롬 막이 포토마스크 블랭크를 형성하기 위해 기판상에 성막되었다. 레지스트 막은 그후 블랭크에 성막되었다. 레지스트 막은 리소그래피 방법으로 처리되었다. 에칭 마스크로서 가공된 레지스트 막을 이용하여, 마스크 패턴이 형성되었다. 레지스트 막은 그후 박리되었고, 도 15b에 도시된 바와 같은 주 표면 형상과 노광 동안 웨이퍼상에 0.1㎛의 선폭을 제공하는 선-공간 패턴을 갖고 그리고 기판의 주 표면 영역에서 94%의 패턴 커버리지(크롬에 의해 커버된 백분율)를 갖는, 포토마스크를 형성하였다. 포토마스크의 기판의 주 표면 영역은 0.67㎛의 주 표면 평탄도를 갖게 되었다. 포토마스크가 웨이퍼 노광 시스템의 마스크 스테이지에 진공 척물림되었을 때, 이것은 도 15c에 도시된 바와 같은 만족스런 주 표면 형상을 나타내었고 0.80㎛의 주 표면 평탄도를 가졌다.

상기와 같은 구성에 의해, 웨이퍼 기판상에 고정밀도로 미세화된 패턴을 노광시키는 데에 사용될 수 있는 포토마스크를 제공할 수 있는 포토마스크 블랭크용 기판, 및 이로부터 제작될 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 한 변의 길이가 6인치 이상인 사각형이고, 그 길이방향 양단에서 2mm의 에지부를 제외하고 마스크 패턴이 형성될 기판 상면의 외주연을 따라 한 쌍의 대향하는 변의 각각의 내측으로 2 내지 10mm 뻗는 한 쌍의 띠 형상 영역을 가지며, 한 쌍의 띠 형상 영역의 각각은 기판의 외주를 향해 하향경사지고, 그리고 기판 상면의 띠 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 띠 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크용 기판.
2. 한 변의 길이가 6인치 이상인 사각형이고, 마스크 패턴이 형성될 기판 상면의 외주연을 따라 각각의 변의 내부로 2 내지 10mm 뻗는 사각 링 형상 영역을 갖고, 사각 링 형상 영역은 기판의 외주를 향해 하향경사지고, 기판 상면의 사각 링 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 사각 링 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크용 기판.
3. 한 변의 길이가 6인치 이상인 사각형이고, 마스크 패턴이 형성될 기판 상면의 외주연을 따라 각각의 변의 내부로 2 내지 10mm 뻗는 사각 링 형상 영역을 갖고, 기판 상면의 사각 링 형상 영역을 위한 최소자승평면을 기준면으로 하는 경우, 상기 기판의 중심에 중심점을 갖는 원이 상기 기준면을 횡단하도록 상기 기준면상에 그려지고, 기준면으로부터 사각 링 형상 영역까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는, 상기 기준면을 통과하는 원호부분에서 취했을 때, 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크용 기판.
4. 제 3항에 있어서, 기판 상면의 사각 링 형상 영역을 위한 최소자승평면으로부터 사각 링 형상 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크용 기판.
5. 제 1항에 있어서, 주 표면 영역을 위한 최소자승평면으로부터 주 표면 영역 자체까지의 높이에 대한 최대값과 최소값간의 차이는 0.5㎛ 이하이고, 상기 주 표면 영역은 기판 상면의 사각 링 형상 영역과 사각 링 형상 영역의 내주연의 내측에 있는 패터닝 영역으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크용 기판.
6. 제 1항의 기판에, 노광 광에 대해 차광 특성을 갖는 막 및/또는 위상 시프트 막을 단층 또는 다층으로 성막하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
7. 제 6항의 포토마스크 블랭크의 막을 패터닝하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.

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