KR100716860B1 - 사진석판 방법, 사진석판 마스크 블랭크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 248㎚ 영역 및 193㎚ 영역의 파장을 이용하는 DUV 투사 석판인쇄 시스템과 같이, 300㎚ 이하의 심자외선 광파장(DUV)을 이용하는 광학 사진석판 시스템에 사용하기 위한 광학 사진석판 마스크 블랭크, 사진석판 포토마스크, 및 광학 투사 석판인쇄 방법을 제공한다. 본 발명은 저복굴절성 마스크 블랭크 및 포토마스크를 이용하여 석판인쇄 광의 분근모드 분산을 억제함으로써 석판인쇄 패턴의 개선된 형성을 제공한다.

석판인쇄, 마스크, 블랭크, 자외선, 분극모드 분산.

Description

사진석판 방법, 사진석판 마스크 블랭크 및 그 제조방법{PHOTOLITHOGRAPHY METHOD, PHOTOLITHOGRAPHY MASK BLANKS, AND METHOD OF MAKING}

본 출원은 사진석판 방법, 사진석판 마스크 블랭크 및 그 제조방법이란 명칭으로 리차드 에스. 프리에스트리, 다니엘 알. 셈포린스키 및 씨. 찰스 유에 의해 1999년 11월 15일자로 출원된 미국 가출원 제60/165,625호를 우선권 주장한다.

본 발명은 광투사 석판인쇄 방법 및 사진석판 포토마스크에 관한 것으로, 특히 248㎚ 영역 및 193㎚ 영역 이내의 파장을 이용하는 DUV 투사 석판인쇄 시스템과 같이 300㎚ 이하의 심자외선광(DUV)을 이용하는 광 사진석판 시스템에서 사용하기 위한 광 사진석판 마스크 블랭크에 관한 것이다.

300㎚ 이하의 심자외선 광파장을 이용하는 투사 광 사진석판 방법/시스템은 더 작은 크기를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 248㎚ 및 193㎚ 파장 영역 이내의 심자외선 파장을 이용하는 이러한 방법/시스템은 크기가 작은 집적회로의 제조를 개선할 수 있는 잠재력을 갖지만, 집적회로의 대규모 대량생산에 있어서 심자외선의 채용 및 상업적 이용은 부진했다. 반도체 산업에 의한 DUV의 발전이 부진한 이유는 경제적으로 제조할 수 있는 고품질의 광학 성능을 가진 포토마스크 블랭크가 부족하기 때문이다. 집적회로의 제조에 사용되는 ArF 엑시머 레이저 방출 스펙트럼 과 같은 193㎚ 영역과 KrF 엑시머 레이저의 방출 스펙트럼 DUV 윈도우와 같은 248㎚ 영역에서의 심자외선 사진석판술을 위해, 유리한 광학 특성과 화학적 내구력을 갖고 경제적으로 제조되어 포토마스크에 사용될 수 있는 마스크 블랭크가 필요하다.

포토마스크는 일반적으로 매우 얇고 시스템을 투사하는 집적회로 패턴용 기판을 제공한다는 점에서 독특한 역할을 하기 때문에, 이러한 사진석판 방법/시스템에 사용되는 포토마스크 블랭크는 렌즈와 미러 같은 다른 시스템 광소자와는 다르다. 제조될 집적회로 패턴이 포토마스크 블랭크 상에 형성됨으로써, 포토마스크 블랭크상의 패턴 이미지가 석판인쇄 시스템으로 투사되어 집적회로 반도체 웨이퍼의 표면상에 인쇄될 수 있다. 포토마스크 블랭크는 뒤틀림과 수축을 피하기 위해 크기 안정성에 대한 엄격한 조건을 만족시켜야만 하며, 매우 미세한 집적회로 패턴을 형성하고 패턴의 변형을 방지하기 위해 요구되는 고도의 정밀도를 보장하기 위해 고투과성과 같은 광학 성능을 만족시켜야만 한다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하고, 심자외선 파장을 가진 집적회로의 제조를 개선하기 위해 사용될 수 있는 고성능 마스크 및 고품질 포토마스크 블랭크를 경제적으로 제조하기 위한 수단을 제공한다.

본 발명의 특징중 하나는 0.25미크론 이하의 최소 배선폭을 가진 패턴을 형성하기 위한 사진석판 방법 및 시스템이다. 사진석판 방법은 파장이 300㎚ 이하인 자외선 광선(λ)을 생성하고 조사하기 위한 조명 서브시스템을 제공하는 단계와, 2 ㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절성을 가진 SiO₂ 글라스 웨이퍼와 함께 사진석판 패턴 형상을 가진 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 포함하는 투과성 사진석판 마스크를 구비한 마스크 서브시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 투사 광학기 서브시스템과 광민감성 인쇄 서브시스템을 제공하는 단계, 상기 서브시스템들을 정렬하는 단계, 및 상기 마스크에 자외선 광선(λ)을 조사하여 저복굴절성 글라스 웨이퍼 마스크의 패턴 형상이 광민감성 인쇄 매체에 투사되도록 하는 단계를 더 포함하며, 상기 자외선 광선(λ)의 분극모드분산은 억제된다.

다른 특징으로서, 본 발명은 2㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절성을 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼를 포함하는 마스크와 함께 0.25미크론 이하의 최소 배선폭을 가진 패턴을 형성하기 위한 300㎚ 이하의 자외선 사진석판 마스크를 포함한다. 바람직하게, 글라스 웨이퍼는 1ppm보다 작은 염소농도를 갖는다. 바람직하게, 상기 글라스 기판 웨이퍼는 248㎚에서 99.5%/㎝ 이상의 내부 투과율을 갖고, 193㎚에서 99%/㎝ 이상의 내부 투과율을 가지며, 248㎚ 및 193㎚에서 1% 미만의 투과 편차를 갖고, 50ppm이하의 균질도(Δn)를 갖는다.

다른 특징으로서, 본 발명은 최대 길이(L)를 가진 석판인쇄 글라스 웨이퍼 포토마스크 블랭크 제조방법을 포함한다. 상기 방법은 프레폼 디스크 직경(D)과 그 직경보다 작은 프레폼 디스크 높이(H)를 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 직경(D)은 프레폼 디스크 x축과 프레폼 디스크 y축에 의해 한정되는 평면상에 놓이고, 상기 x축과 y축은 디스크 높이(H)와 수 직이며, 디스크 높이(H)는 프레폼 디스크 z축과 일직선상에 있다. 상기 방법은 바람직하게는 1㎛ 이상의 직경을 가진 봉입체가 없는 프레폼 디스크내의 영역을 확인하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 포토마스크 블랭크 프레폼 x축을 가진 포토마스크 블랭크 프레폼을 제공하기 위해 프레폼 디스크로부터 상기 영역을 제거할 때 프레폼 디스크의 x축, y축 및 z축을 유지하는 단계를 더 포함하되, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 x축은 프레폼 디스크 x축과 일직선상에 있고, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 y축은 프레폼 디스크 y축과 일직선상에 있으며, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 z축은 프레폼 디스크 z축과 일직선상에 있다. 상기 방법은 포토마스크 블랭크 프레폼을 최대 길이(L)를 가진 석판인쇄 포토마스크 블랭크로 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명은 300㎚ 이하 자외선 석판인쇄 광 분극모드 분산을 억제하는 한편 투과된 자외선 석판인쇄 광의 분극모드 분산을 억제하는 석판인쇄 패턴 생성용 사진석판 마스크 블랭크를 더 포함한다. 분극모드 분산을 억제하는 본 발명에 따른 마스크 블랭크는 최대 길이(L), 두께(T), 마스크 블랭크 x축, 마스크 블랭크 y축 및 마스크 블랭크 z축을 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 포함한다. 상기 길이(L)는 마스크 블랭크 x축과 마스크 블랭크 y축에 의해 한정되는 평면상에 놓이며, 상기 두께(T)는 마스크 블랭크 x축과 마스크 블랭크 y축에 의해 한정되는 평면에 대해 수직이며 마스크 블랭크 z축과 평행하다. 상기 마스크 블랭크는 마스크 블랭크 x축을 따라 제 1 굴절율(n_x), 마스크 블랭크 y축을 따라 제 2 굴절율(n_y)을 갖 고, ｜n_x-n_y｜≤1ppm이다. 바람직하게, 상기 마스크 블랭크는 그 표면에서 매우 일정한 DUV투과성을 갖는다.

본 발명의 여타 특장점이 하기된 실시예에 개시되어 있으며, 그중 일부를 당업자는 실시예로부터 용이하게 알 수 있으며, 또는 첨부도면 뿐만 아니라 청구범위 및 하기된 실시예를 포함하여 개시된 본 발명을 실시함으로써 이해할 수 있을 것이다.

전술한 개략적 설명과 하기된 상세한 설명은 모두 본 발명의 예일 뿐이며, 청구된 본 발명의 특징 및 특성을 이해하기 위한 개관을 제공하기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 첨부도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하고 있으며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리와 작용을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이며,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 집적회로(IC) 석판인쇄 패턴을 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이며,

도 7은 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이고,

도 8은 본 발명의 실시예를 도시한 사시도이며,

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이고,

도 10은 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이며,

도 11은 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이고,

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 측면도로서, 본 발명의 방법을 도시한 도면이며,

도 13은 본 발명의 방법을 도시한 도면이고,

도 14는 마스크 블랭크의 표면을 따라 마스크 블랭크의 두께를 통과하는 193㎚ 투과 그래프이다.

이하, 첨부도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 글라스 웨이퍼 석판인쇄 포토마스크 블랭크의 예시적 실시예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있으며, 전체를 참조번호 20으로 표시하였다.

본 발명에 따르면, 석판인쇄 패턴을 형성하기 위한 본 발명의 사진석판 방법은 300㎚ 이하의 자외선 광선(λ)을 생성하고 조사하기 위한 조명 서브시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 사진석판 패턴 형상(24)을 가진 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)를 포함하는 투과성 사진석판 마스크(22)와 마스크 스테이지를 구비한 마스크 서브시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 632.8㎚에서 측정했을 때, 글라스 웨이퍼(20)는 5㎚/㎝ 미만의 복굴절율을 가지며, 바람직 하게는 2㎚/㎝이하의 글라스 복굴절율을 갖는다. 바람직하게, 글라스 웨이퍼(20)는 1㎚/㎝ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율을 갖는다. 바람직하게, 글라스 웨이퍼(20)는 부분 담금질되지 않은 글라스 부재이며, 바람직하게 이는 그 글라스 웨이퍼 블랭크의 물리적 형태로 담금질되지 않았다. 상기 방법은 투사 광학기 서브시스템을 제공하는 단계와, 광민감성 인쇄매체(26)를 포함하는 λ광민감성 인쇄 서브시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 도 2, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 조명 서브시스템, 마스크 서브시스템, 투사 광학기 서브시스템 및 광민감성 인쇄 서브시스템을 정렬시키는 단계와, 글라스 웨이퍼(20)를 통과하는 광선(λ)으로 상기 마스크(22)를 조사함으로써 저복굴절성 SiO₂ 글라스 웨이퍼 마스크(22)의 사진석판 패턴 형상 IC가 매체(26)상에 투사되도록 하는 단계를 더 포함한다. 저복굴절성 글라스 웨이퍼(20)를 이용함으로써, 광선(λ)의 분극모드 분산을 억제하고, 사진석판 시스템 및 방법에서 투과되는 패턴 형상정보의 일체성이 유지된다. 도 3은 글라스 웨이퍼(20)상의 사진석판 패턴 형상 IC와 마스크(22)를 도시한 도면이다. 광선(λ)이 최소의 분극모드 분산 및 변형을 가진 글라스 웨이퍼(20)를 통과하고, 투사 광학기를 통과하며, IC 패턴이 도 5에 도시된 것과 같은 집적회로 웨이퍼 매체(26)에 투사됨으로써, 도 4에 도시된 것과 같은 사진석판 IC 패턴이 마스크(22)로부터 형성된다. 본 발명에 따른 사진석판 방법은 SiO₂ 글라스를 통하여 300㎚ 미만의 파장을 가진 UV 광양자 형상으로 사진석판 패턴 형상을 투과시키는 단계를 포함하되, 광선(λ) 사진석판 광의 분극모드 분산은 억제된다. 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 UV광선(λ)을 생성하는 엑시머 레이저(28)를 제공하는 단계를 포함하며, λ는 도 6에 도시된 바와 같은 193㎚의 레이저 방출파장을 포함한다. 다른 바람직한 실시예에서, UV광선(λ)을 생성하는 엑시머 레이저(28)가 제공되며, λ는 도 7에 도시된 바와 같은 248㎚의 레이저 방출파장을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 마스크는 분극에 기초한 광선(λ)의 분산을 억제하는 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 포함한다. 본 발명은 석판인쇄 광선(λ)의 분극모드 분산을 억제함으로써 석판인쇄 패턴을 형성하는 방법을 포함한다.

바람직한 방법에서, 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)를 제공하는 단계는 본질적으로 실리콘과 산소로 구성된 글라스 웨이퍼(20)를 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)를 제공하는 단계는 1ppm 미만의 염소 농도를 가진 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하되, 더 바람직하는 염소를 포함하지 않고 본질적으로 Si와 O로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)는 글라스 부분 글라스 웨이퍼(20)가 그 글라스 웨이퍼의 물리적 형태로 담금질되지 않았다는 점에서 담금질되지 않은 글라스 부재이다. 글라스 웨이퍼(20)의 저복굴절성이 글라스 웨이퍼(20)를 담금질하는 것에 의해 구현되지 않는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 상기 글라스는 글라스 웨이퍼 글라스 피스보다 더 크고 이와는 다른 프레폼 물리적 상태로 담금질되며, 바람직하게 상기 글라스는 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크로서 담금질되며, 담금질되는 글라스 프레폼의 물리적 크기는 글라스 웨이퍼(20) 보다 상당히 크다(더 큰 체적 및 더 큰 길이; 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 3배, 더욱 바람직하게는 적어도 4배). 저복굴절성을 구현하기 위해 피스 담금질이 사용되지 않을 때 바람직한 글라스 웨이퍼(20)가 제공된다.

바람직한 실시예에서, 글라스 웨이퍼(20)를 제공하는 단계는 50ppm이하의 광학적 균질도(Δn)와 웨이퍼의 표면에서 1.5% 이하의 투과 편차로 웨이퍼를 투과하는 일정한 λ투과성을 가진 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 글라스 웨이퍼(20)의 표면에서 λ투과 편차는 1% 이하이다.

바람직한 실시예에서, 글라스 웨이퍼(20)를 제공하는 단계는 248㎚에서 99.5%/㎝ 이상의 내부 투과율을 갖고, 193㎚에서 99%/㎝ 이상의 내부 투과율을 가진 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 더 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 99.5%/㎝ 이상의 248㎚ 내부 투과율, 99%/㎝ 이상의 193㎚ 내부 투과율, 1㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율, 1ppm 미만의 염소농도, 1% 이하의 248㎚ 투과편차, 1% 이하의 193㎚ 투과편차, 및 5ppm이하의 균질도(Δn)를 가진 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 SiO₂ 글라스는 염소가 없고 균질한 Si 및 O 조성물의 개선된 투과성, 투과 규일성 및 저복굴절성을 갖기 때문에, SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)는 유리한 광학 특성과 아울러 유리한 글라스 화학성을 가지며, 이는 마스 크(22)의 개선된 제조 및 석판인쇄에서의 사용을 가능하게 한다. 이러한 글라스 웨이퍼(20)는 경제적으로 제조가능한 경우, 유해한 분극에 기초한 분산문제를 최소화하기 위해 사용된다. 바람직한 방법에서, 마스크 서브시스템을 제공하고 사진석판 마스크(22)를 자외선 광선(λ)으로 조사하는 단계는 글라스 웨이퍼를 통한 자외선 광선(λ)의 분극모드 분산을 억제하는 단계를 포함하되, 상기 글라스 웨이퍼는 632.8㎚에서 측정된 글라스 복굴절율이 5㎚/㎝ 미만이다. 바람직하게, 분극분산은 억제되며, 글라스 웨이퍼 복굴절율은 2㎚/㎝ 이하, 더 바람직하게는 1㎚/㎝ 이하, 가장 바람직하게는 0.5㎚/㎝ 이하이다.

다른 특징으로서, 본 발명은 0.25미크론 이하의 최소 배선폭을 가진 패턴을 형성하기 위한 300㎚ 이하 자외선 사진석판 마스크를 포함한다. 상기 마스크는 632.8㎚에서 측정했을 때 2㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율을 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼를 포함한다. 바람직하게, 상기 마스크는 1ppm 미만의 염소농도를 갖는다. 바람직하게, 상기 마스크는 248㎚에서 99.5%/㎝ 이상의 내부 투과율을 갖고, 193㎚에서 99%/㎝ 이상의 내부 투과율을 가지며, 248㎚ 및 193㎚에서 1% 이하의 투과 편차를 갖고, 50ppm이하의 균질도(Δn)를 갖는다.

바람직한 실시예에서, 상기 마스크 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 95℃의 5% NaOH 수용액에 침지되어 약 6시간동안 노출되었을 때 0.453㎎/㎠이하의 화학적 내구성 중량손실을 갖는다. 바람직하게, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼는 95℃의 탈이온화된 H₂O에 침지되어 약 24시간동안 노 출되었을 때 0.015㎎/㎠이하, 25℃의 10% HF 수용액에 침지되어 약 20분동안 노출되었을 때 0.230㎎/㎠이하, 95℃의 5% HCl 수용액에 침지되어 약 24시간동안 노출되었을 때 0.010㎎/㎠이하, 및 95℃의 5% NaOH 수용액에 침지되어 약 6시간동안 노출되었을 때 0.46㎎/㎠이하의 화학적 내구성 중량손실을 갖는다. 이러한 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 유리하고 경제적인 마스크처리를 제공하는 화학적 저항성을 갖는다. 바람직하게, 이와 같이 유리한 화학적 저항성은 용융 실리카 SiO₂ 글라스가 할로겐이 없고 1ppm 미만의 염소농도를 갖도록 보장함으로써 구현된다. 바람직하게, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 본질적으로 실리콘과 산소로 구성되며, 가장 바람직하게는 할로겐이 없다. 바람직하게, 할로겐이 없은 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 Cl 및 F가 없으며, 1ppm 미만의 염소농도를 갖는다. 바람직하게, 웨이퍼(20)는 1ppm 미만의 F농도를 갖는다. 바람직하게, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 중량부로 1500ppm 미만의 OH를 함유하며, 더 바람직하게는 1000ppm 미만의 OH를 함유한다. 바람직하게, 본질적으로 Si와 O로 구성된 웨이퍼(20)는 500 내지 1000ppm, 더 바람직하게는 800 내지 1000ppm의 OH 함량을 갖는다. 500 내지 1000ppm의 OH에 부가하여, 바람직하게, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 OH 이외의 1000ppb 미만의 불순물을 함유한다. 더 바람직하게, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 800 내지 1000ppm의 OH와, OH 이외의 100 내지 1000ppb의 불순물을 함유한다. 바람직한 300㎚ 이하 UV 포토마스크는 OH농도가 200ppm 미만으로 변하는 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼를 갖고, 더 바람직하게, 글라스 웨이퍼에서 OH의 편차는 100ppm 미만이다. 바람직하게, 글라스 웨이퍼는 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)로부터 형성되며, OH의 편차는 200ppm 미만, 가장 바람직하게는 100ppm 이하이다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 중량부로 0.5ppm 미만의 Cl을 포함하며, 가장 바람직하게, 임의의 추적 오염 Cl 이온이 글라스 기판 웨이퍼 전체에 대체로 균일하게 분포된다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 중량부로 1ppm 미만의 Na를 포함하며, 바람직하게, 임의의 추적 오염 Na 이온이 글라스 기판 웨이퍼 전체에 대체로 균일하게 분포된다. 바람직하게, 상기 글라스는 중량부로 0.5ppm이하의 S를 갖는다. 본질적으로 Si 및 O로 구성된 바람직한 용융 실리카 SiO₂ 글라스에 부가하여, 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 중량부로 1500ppm 미만의 OH, 0.05ppm 이하의 Li, 0.35ppm 이하의 B, 0.1ppm 이하의 F, 3.3ppm 이하의 Na, 0.2ppm 이하의 Mg, 0.3ppm 이하의 Al, 0.15ppm 이하의 P, 0.5ppm 이하의 S, 0.45ppm 이하의 Cl, 2.5ppm 이하의 K, 1.5ppm 이하의 Ca, 0.15ppm 이하의 Ti, 0.04ppm 이하의 V, 0.5ppm 이하의 Cr, 0.02ppm 이하의 Mn, 1.3ppm 이하의 Fe, 0.02ppm 이하의 Co, 0.06ppm 이하의 Ni, 0.01ppm 이하의 Cu, 0.5ppm 이하의 Zn, 0.1ppm 이하의 Ga, 0.5ppm 이하의 Ge, 0.05ppm 이하의 Zr, 0.15ppm 이하의 Mo, 0.1ppm 이하의 Sn, 0.1ppm 이하의 Sb, 0.1ppm 이하의 Pb, 및 0.05ppm 이하의 Bi를 함유하는 것이 바람 직하다. 이러한 추적 오염물의 정도는 글로우 방전 질량 분광기와 스퍼터된 중성 질량 분광기 등에 의해 측정될 수 있으며, 글라스는 아르곤내에서의 저압 방전의 음극을 형성하고, 작은 슬릿을 통해 양이온이 추출되어 고해상 질량 분광기로 가속된다. 마스크 웨이퍼(20) 샘플의 스퍼터된 중성 질량 분광기-글로우 방전 질량 분광기는 용융 실리카 SiO₂ 글라스 샘플이 낮은 수준의 오염물, 즉 중량부로 0.05ppm 이하의 Li, 0.32ppm 이하의 B, 0.1ppm 이하의 F, 3.3ppm 이하의 Na, 0.17ppm 이하의 Mg, 0.27ppm 이하의 Al, 0.13ppm 이하의 P, 0.5ppm 이하의 S, 0.45ppm 이하의 Cl, 2.5ppm 이하의 K, 1.5ppm 이하의 Ca, 0.12ppm 이하의 Ti, 0.0035ppm 이하의 V, 0.5ppm 이하의 Cr, 0.0015ppm 이하의 Mn, 1.3ppm 이하의 Fe, 0.011ppm 이하의 Co, 0.059ppm 이하의 Ni, 0.010ppm 이하의 Cu, 0.5ppm 이하의 Zn, 0.1ppm 이하의 Ga, 0.5ppm 이하의 Ge, 0.05ppm 이하의 Zr, 0.15ppm 이하의 Mo, 0.1ppm 이하의 Sn, 0.1ppm 이하의 Sb, 0.1ppm 이하의 Pb, 및 0.05ppm 이하의 Bi를 갖는 것으로 나타났다.

바람직한 실시예에서, 사진석판 마스크의 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 ㎤당 3×10¹⁷ 미만의 H₂ 분자를 포함한다. 더 바람직하게, 용융 실리카 SiO₂ 웨이퍼(20)는 약 0.5×10¹⁷ 내지 3×10¹⁷ H₂/㎤의 분자량을 함유하고, 가장 바람직하게는, 1×10¹⁷ 내지 2.5×10¹⁷ H₂/㎤의 분자량을 함유한다.

바람직한 실시예에서, 사진석판 마스크 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 약 1050℃±50℃의 가상온도를 갖고, 더 바람직하게는, 1050 내지 1060℃ 범위의 가상온도를 갖는다.

바람직한 실시예에서, 상기 마스크 웨이퍼(20)는 웨이퍼 두께(T)를 통하여 248㎚ 및 193㎚에서 측정된 높은 외부 투과율을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 바람직하게 적어도 6.35㎜의 웨이퍼 두께(T), 더 바람직하게는 적어도 9㎜의 웨이퍼 두께에 대해 적어도 92%의 248㎚에서 측정된 외부 투과율을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 바람직하게 적어도 6.35㎜의 웨이퍼 두께(T), 더 바람직하게는 적어도 9㎜의 웨이퍼 두께에 대해 적어도 90%의 193㎚에서 측정된 외부 투과율을 갖는다. 두께가 6.35㎜인 웨이퍼(20)의 바람직한 실시예에서, 193㎚에서 측정된 외부 투과율은 적어도 90.3%이다. 두께가 9㎜인 웨이퍼(20)의 다른 실시예에서, 193㎚에서 측정된 외부 투과율은 적어도 90%이다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 248㎚에서 약 1.50860, 193㎚에서 1.56084의 절대 굴절율을 갖는다. 바람직하게, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼(20)는 약 1 미크론 이상의 크기를 가진 봉입체가 없다. 1㎛이상의 봉입체가 없기 때문에, 마스크(22)에 바람직한 광학성능을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 글라스 기판 웨이퍼(20)는 1㎚/㎝이하, 더 바람직하게는 0.5㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율 을 갖는다. 이와 같이 저복굴절성 글라스 기판 웨이퍼는 글라스를 통과하는 석판인쇄 광선(λ)의 분극모드 분산을 억제한다.

본 발명은 최대 길이(L)를 가진 석판인쇄 포토마스크 블랭크 제조방법을 포함하되, 상기 방법은 프레폼 디스크 직경(D)과 그 직경보다 작은 프레폼 디스크 높이(H)를 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크를 제공하는 단계를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)는 높이(H)와 직경(D)을 갖고, 상기 직경(D)은 프레폼 디스크 x축과 프레폼 디스크 y축에 의해 한정되는 평면상에 놓이고, 상기 x축과 y축은 프레폼 디스크 높이(H)와 수직이다. 디스크 높이(H)는 프레폼 디스크 z축과 일직선상에 있다. 도 9a 내지 도 9c의 측면도에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 프레폼 디스크(32)내의 무봉입체 영역(34)을 확인하는 단계를 포함하되, 프레폼 디스크 무봉입체 영역(34)은 1㎛ 이상의 직경을 가진 봉입체가 없는 글라스를 포함한다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 포토마스크 블랭크 프레폼 x축을 가진 포토마스크 블랭크 프레폼(36)을 제공하기 위해 프레폼 디스크(32)로부터 상기 무봉입체 영역(34)을 제거할 때 프레폼 디스크의 x축, y축 및 z축을 유지하는 단계를 포함하되, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 x축은 프레폼 디스크 x축과 일직선상에 있고, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 y축은 프레폼 디스크 y축과 일직선상에 있으며, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 z축은 프레폼 디스크 z축과 일직선상에 있다. 도 9b, 도 9c 및 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 포토마스크 블랭크 프레폼(36)을 최대 길이(L)를 가진 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)로 성형하는 단계를 포함한다. 본 발명의 바람직한 방법에서, 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)는 두께(T), 석판인쇄 포토마스크 블랭크 x축, 석판인쇄 포토마스크 블랭크 y축 및 석판인쇄 포토마스크 블랭크 z축을 갖되, 상기 석판인쇄 포토마스크 블랭크 x축과 석판인쇄 포토마스크 블랭크 y축은 포토마스크 블랭크 프레폼 x축과 포토마스크 블랭크 프레폼 y축과 일직선상에 있다. 상기 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)의 최대길이(L)는 포토마스크 블랭크 x축과 포토마스크 블랭크 y축에 의해 한정되는 평면(xy)상에 놓이며, 상기 석판인쇄 포토마스크 블랭크 두께(T)는 석판인쇄 포토마스크 블랭크 z축과 일직선상에 있으며, 포토마스크 x축 및 y축과 수직하고, 두께(T)는 길이(L)보다 작다. 바람직하게, 상기 T는 L보다 더 작으며, 더 바람직하게 10T＜L이다.

본 발명의 방법에 따르면, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼(32)은 평평한 형상을 갖고, 바람직하게는 평평한 디스크 형상에 대비하여 xy평면의 저부 크기보다 z축 방향으로 높이가 더 큰 원주형상을 갖는다. 평평한 기하학적 형상에 대비하여 높이가 큰 기하학적 형상을 가진 프레폼은 개선된 석판인쇄 성능을 제공하는 저복굴절성을 포함한 균일한 광학특성을 가진 바람직한 포토마스크 블랭크를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계는 최대 직경(D)을 가진 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 직경은 높이(H)보다 크거나 높이의 2배와 동일하고(D는 2H이상), 더 바람직하게 D는 3H이상이며, 가장 바람직하게 D는 4H이상이다.

상기 방법의 바람직한 실시예에서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계는 고순도 Si함유 피드스톡을 제공하는 단계, 상기 고순도 Si함유 피드스톡을 전환위치로 전달하는 단계, 전달된 피드스톡을 SiO₂ 수트로 전환시키는 단계, 상기 SiO₂ 수트를 수평으로 배치되어 회전하는 내열 수집컵에 적층시키는 단계, 상기 수트 적층과 동시에 SiO₂ 수트를 고순도 용융 SiO₂ 글라스 본체로 소결시키는 단계, 상기 고순도 용융 SiO₂ 글라스 본체를 상기 수집컵으로 지지하는 단계, 및 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제공하기 위해 상기 글라스 본체를 담금질하는 단계를 포함한다. 도 10 및 도 11은 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제조 및 제공하는 방법을 도시한 도면이다. 바람직한 실시예에서, 상기 고순도 Si함유 피드스톡은 증기형태로 도관(38)을 통해 전환위치로 전달되며, 전환로(42)에서 버너의 전환화염(40)은 Si함유 피드스톡을 SiO₂ 수트(44)로 전환시키고, 상기 수트는 수평으로 배치되어 회전하는 수집컵(46)에 적층되어 고순도 용융 SiO₂ 글라스 본체(48)로 소결된다. 바람직하게, 상기 전환로(42)는 지르콘으로 제조된 내열성 본체로 구성되며, 30ppm 이하의 나트륨 오염물을 갖는다. 컵(46)을 포함하는 로(42)는 바람직하게 소결된 다공성 지르콘으로 구성되고, 이는 오염물이 없으며 바람직하게는 글라스를 성형하기 전에 할로겐 함유 세척/오염물 제거 분위기로 하소하는 등 오염물을 제거함으로써 얻어진다. 바람직한 저오염 지 르콘 내화물이 다니엘 셈포린스키와 라타 스와로프의 1995년 3월 7일자 미국특허 제5,395,413호와, 파브릭 등의 1997년 8월 28일자 PCT 공개번호 제WO97/30933호 순수 용융 실리카 로에 개시되어 있다. 회전하는 컵(46)은 수평으로(xy평면과 평행하고, z축과 수직하게) 배치되며, 바람직하게, 회전컵(46)과 함께, 상기 컵(46)은 xy 진동 이동패턴을 가진 x-y 진동 테이블을 이용하여 xy평면에서 움직인다. 도 11에 도시된 바와 같이, 일정한 글라스 본체(48)가 생성되도록, 로(42) 내부의 분위기 및 가스흐름의 변화를 최소화하고 억제하는 것이 바람직하다. 바람직한 로가 폴 슈머혼의 1999년 9월 4일자 미국특허 제5,951,730호에 개시되어 있다. 로(42) 내부온도는 수트(44)가 적층될 때 글라스 본체(48)로 소결되도록 고온으로 유지되며, 바람직하게, 글라스 본체(48)와 로(42)의 작동온도는 적어도 1500℃이고, 더 바람직하게는 적어도 1600℃이며, 가장 바람직하게는 적어도 1650℃이다.

이와 같이 높은 온도와 함께, 글라스 본체가 바람직한 실시예의 컵(46)으로 흐를 수 있도록 하기 위해 도 11에 도시된 바와 같은 경사진 측벽이 구성되며, 이는 도 10과 같이 경사가 급하지 않고 글라스의 유리한 이동 및 흐름을 조장한다. 바람직한 수집컵 수용기가 존 맥슨의 1997년 12월 16일자 미국특허 제5,698,484호에 개시되어 있다. 바람직하게, 수평으로 배치된 수집컵(46)은 수집컵 높이(CCH)와 수집컵 직경(CCD)을 갖고, CCH는 H보다 크고, CCD는 D보다 크다. 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계는 글라스 본체(48)의 비외주연 부분으로부터 포토마스크 블랭크가 시작되지 않도록, 글라스 본체(48)의 외주연, 특히 컵(16)과 접촉하는 글라스 본체(48)의 외주연을 제거하는 단계를 포함한다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 글라스 본체(48)는 수집컵(46) 내부에 수용된다. 유동가능한 물리적 형태의 글라스를 수용함과 아울러, 수집컵(46)은 주변환경의 영향 및 변화로부터 글라스 본체를 보호하며, 가장 바람직하게, 컵(46)이 내열성 물질로 제조됨으로써 글라스 본체로부터의 열손실을 억제하고, 특히 글라스 본체(48)와 컵(46) 상부의 로 전환위치(42)에 위치된 열원 버너와 같은 보조열원과 버너(40) 화염에 의해 글라스 본체(48) 상부에 발생되는 열로 글라스 본체(48)의 측부 및 하부로부터의 열손실을 저감시킨다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 컵(46)에 수트(44)를 연속적으로 적층함과 동시에 SiO₂ 수트를 소결시키는 단계를 포함함으로써, 용융 SiO₂ 글라스 본체를 형성하며 형성되는 본체의 온도를 적어도 1500℃로 유지한다. 바람직하게, 생성된 글라스 본체(48)는 소결에 필요한 온도(소결온도)로 유지되며, 전체 글라스 본체의 온도는 대체로 균일하다. 바람직하게, 이 온도는 제조과정에서 글라스 본체(48)로부터의 열손실을 최소화함으로써 유지된다. 평평한 디스크 형상과 함께 D가 2H보다 큰 용융 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크는 글라스 본체(48)의 표면으로부터 열손실을 최소화하는데 도움이 된다. 바람직하게, 절연성 수용컵 내부에 이와 같이 평평한 디스크 형상의 본체를 형성함으로써, 본체(48)의 측부와 열원에 대향하는 본체의 측부를 통한 열손실을 최소화한다(본체(48)의 저부는 로(42) 상부의 열원과 대향한다), 이와 같이 평평한 디스크 형상은 긴 원주에 기초한 형상과 비교할 때 저부 및 측부를 통한 열손실을 유리하게 억제한다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, SiO₂ 수트(44)는 버너(40)의 전환 화염으로부터 하류 적층경로를 따라 컵(46)으로 이동하는 것이 바람직하며, 회전하는 컵(46)은 수트(44)의 하류 적층경로에 대체로 수직한 회전 평면에서 회전하게 된다. 상기 컵(46)의 회전평면은 프레폼 디스크 x축과 프레폼 디스크 y축에 의해 한정되는 평면과 평행하다. xy평면에 평행한 회전평면에서의 회전운동과 아울러, 컵(46)은 존 맥슨의 1997년 12월 9일자 용융 실리카 글라스 제조방법에서의 보울 진동패턴, 미국특허 제5,696,038호에 개시된 것과 같은 진동회전을 이용하여 xy평행 평면에서 진동운동으로 움직인다.

바람직한 실시예에서, 글라스 본체(48)의 성형이 완료되고 수트(44)의 생성 및 적층이 종료된 후, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)는 로(42) 내부에서 담금질된다. 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)의 바람직한 제조방법에서, 상기 글라스는 프레폼 디스크(32)로부터 제거된 후 담금질되지 않으며, 포토마스크 블랭크 프레폼(36)과 개별 블랭크(20)는 담금질되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 글라스에 존재하는 임의의 복굴절성은 프레폼 디스크(32)와 본체(48)의 큰 물리적 크기에서 저감되며, 프레폼 디스크 후의 처리과정중에 저감되지 않음으로써, 최종 포토마스크 블랭크는 2㎚/㎝ 미만의 글라스 복굴절율을가진 저복굴절성 포토마스크 블랭크이다. 바람직하게, 포토마스크 블랭크의 저복굴절성은 프레폼 디스크(32) 상태에서 또는 그 이전상태에서 글라스를 담금질함으로써 구현되며, 그 이후에는 담금질되지 않는다. 선택적 실시예에서, 포토마스크 블랭크 프레폼(36)은 디스크(32) 로부터 제거된 후 담금질되며, 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)는 담금질되지 않지만, 2㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율을 갖는다. 바람직하게, 상기 방법은 연화된 글라스 온도에서 글라스를 물리적으로 변형, 가공 및 혼합하지 않는다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 상기 SiO₂ 생성 피드스톡은 무할리드이며, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼(32)을 제공하는 단계는 고순도 무할리드 Si함유 실록산 피드스톡을 제공하는 단계, 상기 실록산 피드스톡을 전환위치(42)로 전달하는 단계, 전달된 실록산을 SiO₂ 수트(44)로 전환시키는 단계, 상기 SiO₂ 수트를 적층시키는 단계, 및 그와 동시에 SiO₂ 수트를 용융 SiO₂ 글라스 본체로 소결시키는 단계를 포함한다. 폴리메틸 실록산, 바람직하게 사이클릭 폴리메틸 실록산, 가장 바람직하게 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 헥사메틸사이클로트리실록산(D₃,D₄,D₅)과 같은 실록산 피드스톡은 Si 원자의 다량 함유, 열발생능, 수트 적층효율을 저하시키는 생성물에 의한 비교적 적은 희박가스 생성, 할리드 및 염소의 부재 때문에 고순도 Si함유 피드스톡으로서 바람직하다. 이러한 무할리드 실록산 피드스톡을 전환하는데 사용되는 바람직한 버너가 1999년 9월 17일자 코닝사의 PCT특허출원번호 (대리인 관리번호 CGW-247PCT), 루라 볼 등의 용융 실리카 글라스의 보울 제조용 버너에 기재되어 있다. 옥타메틸사이클로테트라실록산이 가장 바람직한 실록산 피드스톡이다.

길이(L)가 긴 석판인쇄 포토마스크 블랭크의 제조에 있어서, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계는 직경(D)을 가진 프레폼 디스크(32)를 제공하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 D는 최대 길이(L)의 2배보다 더 크다. 바람직하게, D는 3L이상이고, 더 바람직하게는 4L이상이며, 가장 바람직하게는 5L이상이다. 더 큰 글라스 프레폼 본체로부터 포토마스크 블랭크를 제조함으로써, 상기 포토마스크 블랭크는 저복굴절성을 포함하여 유리한 광학 및 석판인쇄 특성을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 디스크 직경(D)과 석판인쇄 포토마스크 블랭크 길이(L)의 관계는 12L≥D≥4L이며, 더 바람직하게는 10L≥D≥5L이고, 포토마스크 블랭크 길이(L)는 프레폼 디스크 직경(D)과 평행하며, 포토마스크 블랭크 두께(T)는 프레폼 디스크 높이(H)에 평행하게 위치된다. 도 9a 내지 도 9c는 이러한 디스크 높이(H)와 포토마스크 블랭크 두께(T)의 정렬을 도시한 도면이다.

포토마스크 블랭크 프레폼(36)을 석판인쇄 포토마스크 블랭크(20)로 형성하는 단계는 프레폼(26)으로부터 다수개의 포토마스크 블랭크를 절단하는 단계, 및 절단된 포토마스크 블랭크를 연마하는 단계를 포함한다. 본 발명은 포토마스크 블랭크(20)상에 석판인쇄 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토마스크 블랭크를 통해 파장이 300㎚ 이하인 광선을 투과시키는 단계를 더 포함한다.

프레폼(32)을 포토마스크 블랭크(20)로 제조하기 위한 선택적 방법이 도 12a 내지 도 12c에 도시되어 있다. 도 12a 내지 도 12c에 도시된 바와 같이, 포토마스크 블랭크(20)는 길이(L)에 수직한 두께(T)를 갖고, 두께(T)는 프레폼(32) 디스크 높이(H)에 수직하다.

본 발명은 사진석판 마스크 블랭크가 석판인쇄 패턴을 생성하는 것을 억제함과 아울러 투과된 자외선 석판인쇄 광의 분극모드 분산을 억제하는 300이하 자외선 석판인쇄 광 분극모드 분산을 포함한다. 마스크 블랭크를 억제하는 분극모드 분산은 최대 길이(L), 두께(T), 마스크 블랭크 x축, 마스크 블랭크 y축 및 마스크 블랭크 z축을 가진 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼(20)를 포함한다. 상기 길이(L)는 마스크 블랭크 x축과 마스크 블랭크 y축에 의해 한정되는 평면상에 놓이며, 상기 두께(T)는 x축, y축 평면(xy평면)에 수직한다. 상기 두께(T)는 마스크 블랭크 z축과 평행하다. 상기 마스크 블랭크(20)는 마스크 블랭크 x축을 따라 x축 방향으로 제 1 굴절율(n_x), 마스크 블랭크 y축을 따라 y축 방향으로 제 2 굴절율(n_y)을 갖고, ｜n_x-n_y｜≤1ppm이다. 바람직하게, 상기 마스크를 통한 193㎚ 및 248㎚ 투과율은 마스크 블랭크(20)의 표면(xy평면)에서 균일하다.

바람직한 실시에에서, 마스크 블랭크(20)는 마스크 블랭크 x축을 따라 x축 방향으로 최대 193nm 투과율(trans_193xmax)과 최소 193nm 투과율(trans_193xmin)로 마스크를 통해 균일한 투과율을 가지며, (trans_193xmax-trans_193xmin)≤1%이다. 또한, 마스크를 통한 투과율을 균일하며, 마스크 블랭크 y축을 따라 y축 방향으로 최대 193nm 투과율(trans_193ymax)과 최소 193nm 투과율(trans_193ymin)을 갖고, (trans_193ymax-trans_193ymin)≤1%이다. 마스크의 xy 평면에서 관찰된 마스크 블랭크(20) 의 두께를 통과하는 193nm 석판인쇄 광의 유리한 균일 투과율은 1%이하의 투과편차로서 xy평면에서의 최대 및 최소 투과율간의 최소차에 의해 구현된다. 193nm 광의 균일한 투과율과 아울러, 바람직하게, 마스크 블랭크(20)는 그 표면에서 마스크 두께를 통한 균일한 248nm 파장 투과율을 갖는다. 마스크 블랭크(20)는 마스크 블랭크 x축을 따라 최대 248nm 투과율(trans_248xmax) 및 최소 248nm 투과율(trans_248xmin)과, 마스크 블랭크 y축을 따라 최대 248nm 투과율(trans_248ymax) 및 최소 248nm 투과율(trans_248ymin)을 갖고, (trans_248xmax-trans_248xmin)≤1%이며, (trans _248ymax-trans_248ymin)≤1%이다. 또한, 상기 최대값과 최소값의 차이는 ｜trans_248xmax-trans_248ymax｜≤1%이며, ｜trans_248xmin-trans_248ymin｜≤1%이다. 상기 마스크 블랭크의 xy평면 표면에서 관찰할 때 z축 방향으로 마스크 두께(T)를 통한 균일한 248nm 및 193nm 투과율은 사진석판 방법/시스템의 사용시 개선된 광학 성능을 제공한다. xy 평면에서 관찰되고 표시되는 균일한 투과율은 IC패턴이 투사 광학기에 균일하게 투사되도록 보장하며, 광민감성 웨이퍼상에 IC패턴의 개선된 193nm/248nm 파장 노출을 구현하게 된다. 매우 큰 프레폼(32)으로부터 마스크 블랭크(20)를 제조하기 위한 바람직한 방법은 균일한 193nm 및 248nm 투과율과 최소의 굴절율차를 가진 저복굴절성을 포함하는 광학성능의 균일성을 가진 마스크 블랭크를 구현하는 의외의 결과를 가져온다. 또한, 마스크 블랭크 자체의 균일성 뿐만 아니라, 마스크 블랭크로부터 마스크 블랭크 피스까지 성능의 균일성도 얻는 장점이 있다.

바람직하게, 분극모드 분산을 억제하는 사진석판 마스크 블랭크(20)는 1미크론 이상의 크기를 가진 봉입체가 없다. 바람직하게, 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼 마스크 블랭크(20)는 본질적으로 Si와 O로 구성된다. 바람직하게, 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 1ppm이하의 염소를 함유하며, 1500ppm이하의 OH를 함유하고, 3×10¹⁷ H₂/㎤의 수소를 함유한다. 바람직하게, 상기 글라스의 OH농도는 100ppm이하로 변화하며, 글라스에 Cl 수준의 임의의 추적이 존재하면, 상기 Cl 농도는 0.5ppm이하로 변화되고, 가장 바람직하게, 상기 글라스는 0.5ppm이하의 염소농도를 갖는다. 바람직하게, 상기 글라스는 낮은 설퍼 오염물 수준을 갖고, S농도는 0.5ppm 이하이다. 용융 실리카 SiO₂ 글라스의 낮은 오염물 수준은 마스크 블랭크의 유리한 광학 성능을 보장하며, 유리한 화하적 물리적 특성을 제공한다. 바람직하게, 마스크 블랭크(20)는 95℃의 5% NaOH 수용액에 침지되어 6시간동안 노출되었을 때 0.453㎎/㎠이하의 화학적 내구성 중량손실을 갖는다.

본 발명은 유리한 광학적, 화학적 및 물리적 특성을 포함한 다양한 특성이 조합된 고성능 용융 실리카 300㎚ 이하 석판인쇄 마스크 블랭크를 포함한다. 바람직하게, 마스크 블랭크(20)와 블랭크의 용융 실리카 SiO₂ 글라스 물질 특성의 유리한 조합은 블랭크 제조에 사용되는 제조방법에서 나타난다. 재증류된 고순도 옥타메틸사이클로테트라실록산 피드스톡, 전환로(42), 컵(46)과 글라스 본체(48)의 회전 및 진동, 프레폼 디스크(32)의 상대적으로 큰 형상과 크기는 마스크 블랭크(20) 에 193nm 및 248nm 투과율, 유도흡수 및 복굴절성에 대한 저항, 광학적 균일성, 저복굴절성, 저감쇠 및 우수한 화학적 가공 내구성을 포함하는 특성의 유리한 조합을 제공한다. 마스크 블랭크(20)는 193nm 및 248nm 투과율과 광선 손상 저항과 아울러, 우수한 광학적, 화학적 및 물리적 특성의 선택 범위가 조합된 바람직하게 낮은 복굴절 범위를 갖는다. 복굴절성은 2개의 직교축간의 일정량의 굴절율 차이이다. 투명한 복굴절 매체를 통해 z방향으로 전파하는 선형적으로 편광된 광빔은 그 전기장이 x방향으로 편광되면 속도(v_x)로 전파하게 된다. 상기 빔이 동일한 광경로를 따라 조사되고, 그 전기장이 y방향으로 편광되면, 속도(v_y)로 전파하게 된다. 두 방향간의 속도차이는 두 방향간의 굴절율 차이 때문이다. x축을 따른 편광은 빔이 굴절율(n_x)을 갖도록 하고, y축을 따른 편광은 빔이 굴절율(n_y)을 갖도록 한다. 복굴절율은 n_x와 n_y간의 차이, n_x-n_y이다. 포토마스크와 같은 광소자에서, 복굴절율은 빔의 편광을 최적상태로부터 변화시킬 수 있으며, 그 후, 국소적인 조명의 불균일성을 유발하는 것과 같이 시스템 성능을 저하시킬 수 있다. 선형으로 편광된 빔을 사용하며 편광에 민감한 광소자를 포함하는 석판인쇄 스텝퍼 시스템과 같은 구조에 있어서, 이러한 역효과는 특히 위험하다. 최저 0.25㎚/㎝까지 복굴절율을 측정할 수 있는 시스템(632.8㎚ 광)을 사용하여 다양한 포토마스크 블랭크 기판을 분석하게 된다. 이러한 분석은 광학 특성 자동측정 시스템이란 명칭으로 리차드 프레스트리가 출원한 미국특허출원(대리인 관리번호 Priestley-1)에 개시된 것과 같은 시스템을 이용하여 이루어질 수 있다 분석결과, 상용가능한 포토마스크 블랭크 기판은 통 상적으로 5 내지 20㎚/㎝ 범위의 복굴절율을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 본 발명에 따른 마스크 블랭크(20)는 바람직하게 5㎚/㎝ 이하의 복굴절율, 가장 바람직하게 2㎚/㎝ 이하의 복굴절율을 갖는다. 상기 바람직한 마스크 블랭크(20)는 1ppm 이하의 염소농도를 가지며, 무클로린 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 유리한 화학적 내구성, 저복굴절율 및 균일한 투과율과 아울러, 광선 손상 저항을 제공한다. 상기 무클로린 용융 실리카 SiO₂ 글라스의 개선된 화학적 내구성은 연마과정, 특히 화학적/기계적 연마과정중에 서브표면에 대한 저항, 개선된 표면 가공능 및 물질 에칭율면에서 마스크 블랭크(20)의 장점이다.

바람직한 마스크 블랭크(20)는 1.5% 이하, 더 바람직하게는 1% 이하의 193nm 및 248nm DUV 투과편차를 갖고, 5ppm 이하, 가장 바람직하게는 1ppm 이하의 균질도(Δn)를 갖는다. 바람직하게, 본 발명에 따른 마스크 블랭크(20) 제조방법은, 특히 상대적으로 작은 크기의 마스크 블랭크(20)와 비교할 때, 상대적으로 큰 프레폼(32)을 사용함으로써 이와 같이 높은 투과 균일성과 균질도를 구현한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 프레폼 디스크(32)는 약 3 내지 5피트(0.91 내지 1.5m)와 같은 20인치(50㎝) 이상의 직경(D)과, 약 6 내지 10인치(15 내지 25㎝)의 높이(H)를 갖고, 그 프레폼 디스크로 제조된 마스크 블랭크(20)는 약 10인치×10인치(25㎝×25㎝), 약 9인치×9인치(22.8㎝×22.8㎝) 및 약 6인치×6인치(15㎝×15㎝)와 같은 12인치(30㎝)보다 큰 최대 직경(L)과, 약 ¼인치(0.63㎝)의 두께(T)를 갖는다. 상기 대형의 프레폼 디스크(32)로부터 수개의 마스크 블랭크(20)가 절단될 수 있으며, 큰 프레폼 디스크 크기는, 특히 포토마스크 기판의 크기에 가까운 프레폼 크기를 가진 소형의 프레폼 컬럼으로부터 제조되어 상용가능한 포토마스크 기판에 비해 개선된 투과 균일성과 균질성을 제공한다. 도 13은 바람직한 마스크 블랭크(20) 제조방법의 과정을 도시한 도면이다. 프레폼 디스크(32)는 컵(46)의 진동/회전과 하류로 진행하는 전환화염에 의해 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 제조된다. 포토마스크 블랭크 프레폼(36)의 위치는 프레폼 디스크(32)상이며, 바람직하게 디스크(32)의 중심은 피한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 포토마스크 블랭크 프레폼(35)의 위치는 눈으로 찾아낼 수 있는 봉입체를 피하도록 교차된다. 프레폼 디스크(32)내의 탐지가능한 봉입체를 검사하지 않고 행열형태로 정렬된 비교차 체커 보드가 사용될 수 있으며, 봉입체를 포함한 글라스는 후처리시 제거된다. 포토마스크 블랭크 프레폼(36)의 위치가 결정된 후, 상기 포토마스크 블랭크 프레폼 블록(36)은 프레폼 디스크(32)로부터 절단된다. 대표적인 포토마스크 블랭크 프레폼 블록(36)은 약 6½인치×6½인치(16.5㎝×16.5㎝)의 사각형 저부와, 약 5 내지 6인치(12㎝ 내지 15㎝)의 높이를 갖는다. 절단된 블록(36)은 글라스 내부의 검사 및 맵핑이 가능하도록 2개의 측면이 연마된다. 상기 내부는 크기가 1미크론이 넘는 봉입체를 확인, 표시 및 맵핑하기 위해 2개의 대향하는 연마면에 광을 투과시킴으로써 3개의 연마된 측면을 통해 검사되며, 전술한 1미크론은 글라스 내부 체적일 수 있다. 바람직하게, 차후 제거를 위해 봉입체의 위치를 표시 및 맵핑할 수 있도록, 제 3 연마면을 통해 관찰된 봉입체와 함께, 봉입체를 확인하기 위해 블록(36)의 체적을 통과하 는 검사 레이저 광빔(HeNe 스캔 빔)(101)을 스캔하는데 광학측정시스템이 사용될 수 있다. 광학 특성 자동측정 시스템이란 명칭으로 리차드 프레스트리가 출원한 미국특허출원(대리인 관리번호 Priestley-1)에 개시된 것과 같은 시스템 및 방법이 사용될 수 있다. 그 후, 블록(36)은 블랭크 슬라브로 절단되어지되, 상기 슬라브는 확인된 봉입체가 제거되도록 절단된다. 봉입체는 절단되며, 절단된 블랭크 슬라브는 약 0.4 내지 0.5인치(1 내지 1.3㎝)의 두께를 갖는다. 그 후, 절단된 블랭크 슬라브는 화학적-기계적 가공, 평탄랩, 평판 평탄 가공 및 엣지 연마에 의해 선가공됨으로써 선가공된 마스크 블랭크를 제공하며, 상기 블랭크는 광빔 스캐닝 광학측정시스템으로 복굴절율이 측정될 수 있다. 상기 선가공된 마스크 블랭크의 복굴절율이 측정된다. 선택적 실시예에서, 상기 글라스의 복굴절율은 봉입체 검사에서 이루어진 바와 같이 블록 형태로 측정될 수 있다. 복굴절율 측정을 위해 광학 특성 자동측정 시스템이란 명칭으로 리차드 프레스트리가 출원한 미국특허출원(대리인 관리번호 Priestley-1)에 개시된 것과 같은 시스템 및 방법이 사용될 수 있다. 그후, 선가공된 마스크 블랭크는 최종 가공됨으로써 완성된 마스크 블랭크(20)를 제공하게 된다. 바람직하게, 상기 최종 가공은 5Å 이하의 연마 및 평탄도로 미세연마하는 화학적 기계적 연마, 세척 및 마스크(22)로의 팩키지를 포함한다.

도 14는 본 발명에 의해 완성된 개선을 나타낸다. 도 14는 본 발명의 마스크 블랭크(20)의 193㎚에서 퍼센트 투과율의 3차원 맵이다. 도 14는 본 발명의 개선된 투과 균일성을 나타낸다. 마스크 블랭크(20)의 표면에서 마스크(20)의 두께를 통한 193㎚ 광의 투과율은 투과편차가 1% 이하로 균일하다.

바람직하게, 마스크 블랭크(20)는 (632.8㎚에서 측정시)5㎚/㎝ 미만, 더 바람직하게는 2㎚/㎝ 이하의 복굴절율; 1ppm 이하의 클로린 농도; 248㎚에서 ㎝당 99.5% 이상이고, 193㎚에서 ㎝당 99.0% 이상의 내부 투과율(Ti); 1.5% 이하, 가장 바람직하게는 1.0% 이하의 투과 균일도 편차를 갖는다.

당업자는 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 본 발명에 대한 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위와 그 등가물에 속하는 본 발명의 변형과 변경을 포함한다.

Claims (64)

1. 300㎚ 미만 자외선 광선(λ)을 생성하고 조사하기 위한 조명 서브시스템을 제공하는 단계;

   투과 사진석판 마스크를 구비한 마스크 서브시스템을 제공하는 단계로서, 상기 사진석판 마스크는 사진석판 패턴 형성을 가진 저복굴절성 용융 실리카 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 포함하고, 상기 SiO₂ 글라스 웨이퍼는 0.1ppm 이하의 F를 함유하며, 632.8㎚에서 측정했을 때 2㎚/㎝이하의 글라스 복굴절율을 갖고;

   투사 광학기 서브시스템을 제공하는 단계;

   광민감성 인쇄매체를 포함하는 광민감성 인쇄 서브시스템을 제공하는 단계; 및

   상기 조명 서브시스템, 마스크 서브시스템, 투사 광학기 서브시스템 및 광민감성 인쇄 서브시스템을 정렬하는 단계; 및 상기 사진석판 마스크에 자외선 광선(λ)을 조사하여 0.1ppm 이하의 F를 함유한 저복굴절성 SiO₂ 글라스 웨이퍼 마스크의 사진석판 패턴 형상이 광민감성 인쇄 매체에 투사되도록 하는 단계;를 포함하며, 상기 자외선 광선(λ)의 분극모드분산은 억제되는 것을 특징으로 하는 사진석판 패턴 형성방법.
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5. 제 1 항에 있어서, 상기 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계는 부분 담금질되지 않은 글라스인 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진석판 패턴 형성방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계는 표면과 두께를 가진 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 웨이퍼는 50ppm이하의 광학적 균질도(Δn)와 웨이퍼의 표면에서 두께를 통해 균일한 λ투과율을 가지며, 상기 웨이퍼 표면에서 λ투과 편차는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 사진석판 패턴 형성방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계는 1ppm 미만의 염소농도를 가진 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진석판 패턴 형성방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 SiO₂ 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계는 248㎚에서 99.5%/㎝ 이상의 내부 투과율과, 193㎚에서 99%/㎝ 이상의 내부 투과율을 가진 글라스 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진석판 패턴 형성방법.
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10. 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판 웨이퍼를 포함하며, 상기 글라스 웨이퍼는 2㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율, 0.1ppm 이하의 F농도, 1ppm 미만의 염소농도, 248㎚에서 99.5%/㎝ 이상의 내부 투과율, 193㎚에서 99%/㎝ 이상의 내부 투과율, 248㎚ 및 193㎚에서 1% 이하의 투과편차, 및 50ppm이하의 균질도(Δn)를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스 기판은 1㎛ 이상의 크기를 가진 봉입체가 없는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 글라스 웨이퍼는 1㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 글라스 웨이퍼는 0.5㎚/㎝ 이하의 글라스 복굴절율 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
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21. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 500 내지 1500ppm의 OH와, 1000ppb이하의 OH 이외의 불순물을 함유한 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
22. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 중량부로 0.5ppm 미만의 Cl을 함유한 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
23. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 중량부로 1ppm 미만의 Na을 함유한 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
24. 제 10 항에 있어서, 상기 용융 실리카 SiO₂ 글라스는 중량부로 1500ppm 미만의 OH, 0.05ppm 이하의 Li, 0.35ppm 이하의 B, 3.3ppm 이하의 Na, 0.2ppm 이하의 Mg, 0.3ppm 이하의 Al, 0.15ppm 이하의 P, 0.5ppm 이하의 S, 0.45ppm 이하의 Cl, 2.5ppm 이하의 K, 1.5ppm 이하의 Ca, 0.15ppm 이하의 Ti, 0.04ppm 이하의 V, 0.5ppm 이하의 Cr, 0.02ppm 이하의 Mn, 1.3ppm 이하의 Fe, 0.02ppm 이하의 Co, 0.06ppm 이하의 Ni, 0.01ppm 이하의 Cu, 0.5ppm 이하의 Zn, 0.1ppm 이하의 Ga, 0.5ppm 이하의 Ge, 0.05ppm 이하의 Zr, 0.15ppm 이하의 Mo, 0.1ppm 이하의 Sn, 0.1ppm 이하의 Sb, 0.1ppm 이하의 Pb, 및 0.05ppm 이하의 Bi를 함유한 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 300㎚ 이하 파장 자외선 사진석판 마스크.
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