KR100968697B1 - 그레이 톤 마스크 블랭크 및 그레이 톤 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

투광성 기판 표면에 있는 리세스 결함(recessed defect)을 수정하여 전사 패턴 결함이나 마스크 패턴 결함의 발생을 방지하는 마스크 블랭크용 투광성 기판, 마스크 블랭크 및 노광용 마스크의 제조방법, 그리고 노광용 마스크의 결함수정방법을 제공한다. 투광성 기판(1)상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴(2)이 형성된 노광용 마스크에서, 마스크 패턴(2)이 형성되어 있지 않은 기판 표면(1a)에 있는 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함(3)의 주변부분을 바늘형상부재(4)로 제거하여 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소하도록 수정한다. 또한, 이러한 리세스 결함의 수정을, 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용의 박막을 형성하기 이전의 단계에서 실시한다. 리세스 결함을 수정한 투광성 기판을 사용하여 마스크 블랭크, 노광용 마스크를 제조한다.

Description

그레이 톤 마스크 블랭크 및 그레이 톤 마스크의 제조방법{GRAY TONE MASK BLANK AND PRODUCTION METHOD FOR GRAY TONE MASK}

본 발명은, 반도체장치의 제조 등에 사용되는 노광용 마스크에 형성된 결함을 수정하는 노광용 마스크의 결함수정방법, 및 상기 결함수정방법에 따른 결함수정공정을 갖는 노광용 마스크의 제조방법, 노광용 마스크의 원판인 마스크 블랭크용 투광성 기판에 형성된 결함을 수정하는 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법, 상기 마스크 블랭크용 투광성 기판을 사용한 마스크 블랭크의 제조방법 및 노광용 마스크의 제조방법, 그리고 노광용 마스크를 사용하여 반도체장치 또는 액정표시장치를 제조하는 반도체장치 또는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

노광용 마스크의 제조에서는, 투광성 기판상에 형성된 마스크 패턴이 설계대로 형성되어 있는지의 여부를 검사한다. 이렇게 하여, 가령 제거되어서는 안 될 마스크 패턴이 되는 막이 제거된 핀홀 결함(백결함; 白缺陷)이나, 에칭부족으로 인해 막의 일부가 제거되지 않고 남아 있는 에칭부족 결함(흑결함; 黑缺陷)을 검출한다. 이와 같은 핀홀 결함이나, 에칭부족으로 인한 결함이 검출되었을 경우에는 이를 수정한다.

상기 백결함의 수정에는, 예컨대 FIB(Focussed Ion Beam: 집속 이온빔) 보조증착법이나 레이저 CVD법에 의해, 탄소막 등을 핀홀에 퇴적시키는 등의 방법이 있다. 또한, 상기 흑결함의 수정에는, 예컨대 FIB나 레이저광 조사에 의해 불필요한 부분을 제거하는 등의 방법이 있다.

또한, 최근에는 유리기판상에 형성된 돌기형상의 결함에 대해, 촉침식 형상측정기나 주사 프로브 현미경의 선단이 뾰족한 미소 프로브에 의해 돌기형상의 결함을 물리적으로 제거하는 포토마스크의 결함수정방법이 제안된 바 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본특허공보 제3251665호

특허문헌 2 : 일본특허공개공보 제2003-43669호

상술한 바와 같이, 종래의 노광용 마스크의 결함수정방법에 따르면, 막의 흑결함이나 백결함, 유리기판 등의 투광성 기판상에 형성된 돌기형상의 결함에 대해서는, 결함수정이 가능하였으나, 투광성 기판 표면에 형성된 흠집 등의 오목한 형상의 결함(이하, ‘리세스 결함(recessed defect)’이라 칭함)에 대해서는, 광학적, 화학적 및 물리적으로 적정한 특성을 가진 보충가능한 물질이 존재하지 않아, 리세스 결함을 보충함에 따른 수정은 불가능하여, 종래에는 리세스 결함을 수정할 방법이 없었다.

투광성 기판 표면에 형성된 흠집 등의 리세스 결함은, 노광 광의 산란으로 인한 투과광량의 손실과 마찬가지로, 리세스 결함과, 리세스 결함의 주변부분에 의해 투과된 노광 광의 간섭효과에 의해 투과광량의 저하를 일으키며, 그 결과 피전사체에서 전사 패턴 결함이 된다. 따라서, 종래에는 노광용 마스크의 결함검사에서 투광성 기판 표면에 리세스 결함이 발견되면, 수정이 불가능하다고 하여 노광용 마스크로서 불량품으로 인식되었다.

또한, 마스크 블랭크의 단계, 즉 표면이 경면(鏡面) 연마된 투광성 기판의 표면에 흠집 등의 리세스 결함이 존재하면, 예를 들어 습식에칭에 의한 마스크 패턴의 형성시에, 상기 리세스 결함이 마스크 패턴의 경계에 위치하고 있는(즉, 리세스 결함이 마스크 패턴이 형성되는 영역으로부터 형성되지 않은 영역에 걸쳐 존재하고 있는) 경우에는, 상기 리세스 결함에 침투된 에칭액이 또한 마스크 패턴을 형성하고 있는 박막을 침식함으로써 패턴 형상이 악화되고, 흠결(마스크 패턴의 일부가 결여된 상태) 등의 마스크 패턴 결함을 일으키는 문제가 발생한다. 예컨대, 액정표시장치 등의 제조시에 사용되는 대형 포토마스크의 경우, 마스크 패턴을 형성할 때의 에칭은 습식에칭에 의해 이루어지는 것이 주류를 이루기 때문에, 상술한 마스크 패턴 결함의 발생을 방지하는 것은 중요한 과제이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 첫째, 투광성 기판 표면에 존재하는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 수정하여 전사 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있거나, 혹은 상술한 에칭액의 침투로 인한 마스크 패턴 결함을 일으키는 리세스 결함 을 수정하여 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법, 및 이러한 투광성 기판을 사용한 마스크 블랭크 및 노광용 마스크의 제조방법을 제공하는 것이고, 둘째, 투광성 기판 표면에 형성된 리세스 결함을 수정하여 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함을 방지할 수 있는 노광용 마스크의 결함수정방법, 및 이러한 결함수정방법에 따른 결함수정공정을 갖는 노광용 마스크의 제조방법을 제공하는 것이며, 셋째, 이러한 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 반도체기판상에 미세 패턴을 패턴 결함 없이 형성할 수 있는 반도체장치의 제조방법, 혹은 액정표시장치용 기판상에 미세 패턴을 패턴 결함 없이 형성할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다.

(구성 1) 노광용 마스크의 원판인 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법으로서, 투광성 기판 표면의 전사 패턴이 되는 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내에 존재하는, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 오목한 형상의 결함부를 특정하고, 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함이 되지 않도록, 특정된 상기 결함부의 주변부분을 제거하여, 상기 기판 표면과 상기 결함부의 깊이와의 단차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법이다.

구성 1에 따르면, 투광성 기판 표면에 존재하는, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 특정하고, 특정된 리세스 결함의 주변부분을 파내서 제거하여, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 가령 리세스 결함과 상기 리세스 결함의 주변부분의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투광성 기판이 얻어진다. 또한, 이와 같이 마스크 블랭크를 제작하는 단계, 구체적으로는 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크를 제작한 단계에서 리세스 결함을 수정하지 않아도 된다.

(구성 2) 노광용 마스크의 원판인 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법으로서, 투광성 기판 표면의 전사 패턴이 되는 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내에 존재하는, 습식에칭에 의해 마스크 패턴을 형성할 때 에칭액의 침투로 인한 마스크 패턴 결함을 일으킬 정도의 깊이를 가진 오목한 형상의 결함부를 특정하고, 마스크 패턴 결함이 되지 않도록, 특정된 상기 결함부의 주변부분을 제거하여, 상기 기판 표면과 상기 결함부의 깊이와의 단차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법이다.

구성 2에 따르면, 투광성 기판 표면에 존재하는, 습식에칭에 의해 마스크 패턴을 형성할 때 에칭액의 침투로 인한 마스크 패턴 결함을 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 특정하고, 특정된 리세스 결함의 주변부분을 파내서 제거하여, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투광성 기판이 얻어진다 또한, 이와 같이 마스크 블랭크를 제작하는 단계, 구체적으로는 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 마스크 패턴 결함을 일으키는 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크를 제작한 단계에서 상기 마스크 패턴의 결함을 수정하지 않아도 된다.

(구성 3) 상기 결함부의 주변부분의 기판 표면에 바늘형상부재를 접촉시켜 파냄으로써 상기 결함부의 주변부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법이다.

구성 3에 따르면, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시키는 수단으로서, 바늘형상부재를 이용함으로써, 기판재료를 파내는 영역이나 깊이를 고정밀하게 물리적으로 제거할 수 있다.

(구성 4) 상기 결함부의 주변부분의 기판 표면에, 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체를 접촉시켜 파냄으로써 상기 결함부의 주변부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법이다.

구성 4에 따르면, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시키는 수단으로서, 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체를 이용함으로써, 기판재료의 비교적 넓은 영역을 파내서 물리적으로 제거하기가 용이하기 때문에, 예컨대 대형 마스크 블랭크용 투광성 기판의 리세스 결함을 수정하는 데 적합하다.

(구성 5) 상기 결함부의 주변부분의 기판 표면을 제거한 후의 상기 결함부로부터 기판 표면에 이르는 각 단차의 깊이가 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이임을 특징으로 하는 구성 1, 3 또는 4에 기재된 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법이다.

구성 5에 따르면, 리세스 결함의 주변부분의 기판 표면을 제거한 후의 리세스 결함으로부터 기판 표면에 이르는 각 단차의 깊이를 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이로 함으로써, 전사 패턴의 선폭의 변동을 10% 이내로 억제할 수 있어 전사 패턴 결함을 방지할 수 있다.

(구성 6) 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법에 의해 얻어진 투광성 기판 표면상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법이다.

구성 6에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하나 마스크 패턴 결함을 일으키는 기판 표면의 리세스 결함을 없앤 마스크 블랭크가 얻어진다. 또한, 이와 같이 마스크 블랭크를 제작하는 단계에서 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크의 단계에서 리세스 결함을 수정하지 않아도 된다.

(구성 7) 구성 6에 기재된 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 상기 마스크 패턴 형성용 박막을 패터닝하여, 투광성 기판상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법이다.

구성 7에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하나 마스크 패턴 결함을 일으키는 기판 표면의 리세스 결함을 없앤 마스크 블랭크를 사용하여 노광용 마스크를 제조함으로써, 전사 패턴 결함이나 마스크 패턴 결함이 발생하지 않는 노광용 마스크가 얻어진다.

(구성 8) 투광성 기판상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴이 형성되고, 상기 마스크 패턴이 형성되어 있지 않은 상기 기판 표면에, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 갖는 오목한 형상의 결함부를 가진 노광용 마스크의 결함수정방법으로서, 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함이 되지 않도록, 상기 결함부의 주변부분을 제거하여 상기 기판 표면과 상기 결함부의 깊이와의 단차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 결함수정방법이다.

구성 8에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함의 주변부분을 파내서 제거하고, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 가령 리세스 결함과 상기 리세스 결함의 주변부분의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 이와 같이 기판 표면에 대한 리세스 결함의 깊이의 단차를 감소시킨 노광용 마스크를 사용하여 피전사체에 패턴을 전사할 경우에는 전사 패턴 결함이 발생하지 않는다.

(구성 9) 상기 결함부의 주변부분의 기판 표면에 바늘형상부재를 접촉시켜 파냄으로써 상기 결함부의 주변부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 노광용 마스크의 결함수정방법이다.

구성 9에 따르면, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시키는 수단으로서, 바늘형상부재를 이용함으로써, 기판재료를 파내는 영역이나 깊이를 고정밀하게 물리적으로 제거할 수 있다.

(구성 10) 상기 결함부의 주변부분의 기판 표면을 제거한 후의 상기 결함부로부터 기판 표면에 이르는 각 단차의 깊이가 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5 % 이하가 되는 깊이인 것을 특징으로 하는 구성 8 또는 9에 기재된 노광용 마스크의 결함수정방법이다.

구성 10에 따르면, 리세스 결함의 주변부분의 기판 표면을 제거한 후의 리세스 결함으로부터 기판 표면에 이르는 각 단차의 깊이를 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이로 함으로써, 전사 패턴의 선폭의 변동을 10% 이내로 억제할 수 있어, 전사 패턴 결함을 방지할 수 있다.

(구성 11) 상기 노광용 마스크는, 반도체 디자인 룰로 65nm 대응 노광용 마스크 또는 45nm 대응 노광용 마스크인 것을 특징으로 하는 구성 8 내지 10 중 어느 하나에 기재된 노광용 마스크의 결함수정방법이다.

구성 11에 따르면, 본 발명의 결함수정방법은 반도체 디자인 룰로 65nm 대응 노광용 마스크, 또는 45nm 대응 노광용 마스크에 적합하다.

(구성 12) 노광용 마스크의 결함을 검사하여, 투과광량의 저하에 의한 전사 패턴 결함의 원인이 되는 기판 표면에 형성된 오목한 형상의 결함부를 특정하는 공정과, 구성 8 내지 11 중 어느 하나에 기재된 결함수정방법에 따라 상기 결함부를 수정하는 결함수정공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법이다.

구성 12에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 특정하고, 상기 특정된 리세스 결함의 주변부분을 파내서 제거하여, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 예를 들어 리세스 결함과 상기 리세스 결함의 주변부분의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 억제할 수 있어, 피전사체에 패턴을 전사하는 경우라도 전사 패턴 결함이 없는 노광용 마스크가 얻어진다.

(구성 13) 구성 7 또는 12에 기재된 노광용 마스크의 제조방법에 의해 얻어진 노광용 마스크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 반도체기판상에 미세 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법이다.

구성 13에 따르면, 본 발명에 의해 얻어지는 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 반도체기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 반도체장치를 제조할 수 있다.

(구성 14) 구성 7에 기재된 노광용 마스크의 제조방법에 의해 얻어진 노광용 마스크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 액정표시장치용 기판상에 미세 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이다.

구성 14에 따르면, 본 발명에 의해 얻어지는 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 액정표시장치용 기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 액정표시장치를 제조할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 따르면, 투광성 기판 표면에 존재하는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 수정하여 전사 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있거나, 혹은 상술한 에칭액의 침투로 인한 마스크 패턴 결함을 일으키는 리세스 결함을 수정하여 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투광성 기판을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 투광성 기판을 사용한 리세스 결함이 없는 마스크 블랭크, 및 상기 마스크 블랭크를 이용한 전사 패턴 결함이나 마스크 패턴 결함이 발생하지 않는 노광용 마스크를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 투광성 기판 표면에 형성된 리세스 결함을 수정하여 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함을 방지할 수 있는 노광용 마스크의 결함수정방법을 제공할 수 있으며, 이러한 결함수정방법에 의해 리세스 결함이 없는 노광용 마스크를 얻을 수 있다.

또한, 이러한 리세스 결함이 없는 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 반도체기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 반도체장치, 혹은 액정표시장치용 기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 액정표시장치를 얻을 수 있다.

도 1은 투광성 기판 표면에 리세스 결함을 가진 노광용 마스크의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 노광용 마스크의 결함수정방법의 일실시형태를 설명하는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수정을 실시한 리세스 결함의 확대 단면도이다.

도 4는 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 경우의 영역을 설명하는 평면도 이다.

도 5는 본 발명에 따른 노광용 마스크의 결함수정방법의 다른 실시형태를 설명하는 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 투광성 기판 2 : 마스크 패턴

3 : 리세스 결함 4 : 바늘형상부재

이하, 본 발명을 실시형태에 따라 상세히 설명한다.

[실시형태 1]

우선, 본 발명의 실시형태 1로서, 노광용 마스크의 결함수정방법, 및 상기 결함수정방법을 적용한 노광용 마스크의 제조방법에 대해 설명한다.

일반적으로, 유리기판 등과 같은 투광성 기판의 표면에 형성된 흠집 등의 리세스 결함은, 이러한 리세스 결함이 없는 정상부분과 비교했을 때, 투과광량의 저하가 6％ 이상이 되면 포토마스크로서의 전사특성에 악영향이 나타나기 때문에 불량 결함으로 판정된다. 상기 리세스 결함에 의한 투과광량 저하의 원인으로는, 리세스 결함 부분에서의 노광 광의 산란으로 인한 투과광량의 손실과, 리세스 결함과 리세스 결함의 주변부분의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 일어나는 투과광량의 저하를 고려할 수 있는데, 포토마스크로서의 전사특성에 영향을 미치는 것은, 후자인 노광 광의 간섭효과에 의한 투과광량의 저하가 지배적인 경우가 많다. 이 때문에, 상기 노광 광의 간섭효과에 주목하여, 투과광량의 저하의 개선에 대해 검토하였다.

노광 광의 간섭효과에 의한 투과광량의 저하는 다음 식과 같이 모델화할 수 있다.

즉, 노광 광의 간섭을 파동의 식으로 나타내면,

sin(x)+sin(x-a)=2cos(a/2)sin((a/2)-x) (1)식

여기서, a는 리세스 결함 부분에 의한 위상의 변화를 나타내며,

a=2πd(n-1)/λ (2)식

으로 표시되어, 리세스 결함의 깊이(d)를 반영하고 있다. 또, n은 유리기판의 굴절률이며, λ는 노광 광의 파장이다.

따라서, 포토마스크의 전사특성에는 문제가 없다고 여겨지는 투과광량의 저하가 5％가 되는 경우의 리세스 결함의 깊이를 구하면, 상기 (1)식으로부터 정상부분과의 진폭의 2승의 비를 취하면 되므로,

cos2(a/2)=0.95

를 만족하는 a로서, a=0.451라디안이 된다.

상기 a를 만족시키는 리세스 결함의 깊이(d)는, 노광 광 파장 λ=193nm(ArF 엑시머 레이저)으로 하고, 유리기판 굴절률 n=1.5로 하면, 상기 (2)식에 의해 27.7nm가 된다.

이에 따라, 상기 노광 광 파장, 유리기판 굴절률의 조건이라면, 깊이가 27nm인 리세스 결함이 있더라도, 포토마스크로서의 전사특성상 문제없이 사용할 수 있게 된다.

따라서, 기판 표면에 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함이 있더라도, 리세스 결함의 주변부분을 파내서 제거하고, 파낸 후의 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 소정값(예컨대, 27nm)까지 감소시킴으로써, 리세스 결함과 리세스 결함의 주변부분의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 전사 패턴 결함이 되지 않도록 억제시킬 수 있다. 이와 같이 기판 표면에 대한 리세스 결함의 깊이의 단차를 감소시킨 노광용 마스크는 피전사체에 패턴을 전사하는 경우라도 전사 패턴 결함은 발생하지 않는다.

즉, 본 발명에 따른 노광용 마스크의 결함수정방법은, 투광성 기판상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴이 형성되고, 이 마스크 패턴이 형성되어 있지 않은 상기 기판 표면에, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 갖는 노광용 마스크에 있어서, 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴결함이 되지 않도록, 상기 리세스 결함의 주변부분을 제거하여 상기 기판 표면과 상기 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시키는 것에 따른 결함수정방법이다.

도 1은, 투광성 기판 표면에 리세스 결함을 가진 노광용 마스크의 단면도이다. 투광성 기판(1)상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴(2)이 형성되고, 이 마스크 패턴(2)이 형성되어 있지 않은 상기 기판 표면(1a)에는 리세스 결함(3)을 갖는다. 투광성 기판(1)의 재료는, 예컨대 합성석영유리, 무알칼리유리, 소다석회유리, 알루미노실리케이트유리, 혹은 저(低)팽창유리 등의 유리 재료이다. 상기 리세스 결함(3)은, 전사 패턴결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함이기 때문에, 본 발명의 결함수정방법에 따른 수정을 실시할 필요가 있다.

도 2는, 본 발명에 따른 노광용 마스크의 결함수정방법의 일실시형태를 설명하는 단면도이다.

즉, 상기 도면의 (a)에 나타낸 바와 같이, 리세스 결함(3)에 의한 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함이 되지 않도록, 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거한다. 예를 들면, 상기 리세스 결함(3)의 주변부분의 기판 표면(1a)에 촉침(觸針)식 형상 측정기나 주사(走査) 프로브 현미경의 선단이 뾰족한 미소(微小) 프로브와 같은 바늘형상부재(4)를 접촉시켜 기판 표면(1a)을 파냄으로써, 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거할 수 있다. 이와 같이, 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거하여 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시키는 수단으로서, 바늘형상부재(4)를 이용함으로써, 기판재료를 파내는 영역이나 깊이를 고정밀하게 물리적으로 제거할 수 있다.

이와 같이 하여, 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거함으로써, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거한 후의 기판 표면(3a)과 리세스 결함(3)의 깊이와의 단차를 감소시킬 수 있다. 또한, 동시에 기판 표면(1a)에 대한 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거한 후의 기판 표면(3a)의 깊이에 대해서도, 기판 표면(1a)에 대한 수정전의 리세스 결함(3)의 깊이보다 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 결함수정방법에서는, 수정후의 리세스 결함(3)으로부터 기판 표면(1a)에 이르는 각 단차의 깊이가 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이인 것이 바람직하다. 도 3은, 본 발명에 따른 수정을 실시한 리세스 결함(3)의 확대 단면도이다. 본 실시형태에 서는, 기판 표면(1a)에 대한 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거한 후의 기판 표면(3a)의 깊이(d1), 및 리세스 결함(3)의 주변부분을 제거한 후의 기판 표면(3a)에 대한 리세스 결함(3)의 깊이(d2)를 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 포토마스크의 전사특성상 문제가 없다고 여겨지는 5% 이하가 되는 깊이로 함으로써, 전사 패턴의 선폭의 변동을 10% 이내로 억제할 수 있어, 전사 패턴 결함을 방지할 수 있다.

또한, 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 경우의 영역은, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 리세스 결함(3)의 전체를 포함하는 직사각형상의 영역이다. 상술한 바와 같은 미소 프로브 등을 사용할 경우에는, 일반적으로 평면에서 봤을 때에 직사각형상으로 제거하기가 비교적 용이하기 때문이지만, 물론 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 경우의 영역의 크기나 형상은 이것에 한정되는 것은 아니다. 요컨대, 리세스 결함의 전체를 포함하는 영역일 수도 있고, 가령 리세스 결함(3)의 주변부분을 리세스 결함(3)과 대략 동일한 형상으로 제거할 수도 있다.

본 발명의 노광용 마스크의 결함수정방법에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함의 주변부분을 예를 들어 파내서 제거하고, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 리세스 결함에서의 노광 광의 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 이와 같이 기판 표면에 대한 리세스 결함의 깊이를 감소시켜 투과광량의 저하를 억제할 수 있도록 수정한 노광용 마스크를 사용하여 피전사체에 패턴을 전사할 경우에는 전사 패턴 결함은 발생하지 않는다.

도 5는, 본 발명에 따른 노광용 마스크의 결함수정방법의 다른 실시형태를 설명하는 단면도이다.

본 실시형태는 리세스 결함의 깊이가 더욱 깊을 경우의 수정방법이다. 즉, 깊이가 깊은 리세스 결함이 존재하더라도, 이 리세스 결함의 주변부분을 몇단계로 파내어 각 단차가 노광 광의 간섭효과를 억제할 수 있는 정도의 깊이를 가진 계단형상으로 제거함으로써, 리세스 결함을 수정할 수 있다. 도 5에 나타낸 실시형태의 경우, 우선 제 1 단계로서 리세스 결함(3)의 주변부분의 넓은 영역을 바늘형상부재(4)를 이용하여 파내서 제거하고(동 도면의 (b) 참조), 계속해서 제 2 단계로서, 제 1 단계보다 영역을 좁혀서 마찬가지로 제거한다(동 도면의 (c) 참조). 이와 같이 하여, 제 1 단계에서 파낸 기판 표면(3a)과, 제 2 단계에서 파낸 기판 표면(3b)이 계단형상으로 형성된다. 이 경우에도 수정후의 리세스 결함(3)으로부터 기판 표면(1a)에 이르는 각 단차의 깊이가 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 기판 표면에 형성된 깊이가 깊은 리세스 결함이더라도, 이러한 리세스 결함의 주변부분을 몇단계의 계단형상으로 제거함으로써, 리세스 결함을 수정할 수 있어, 투과광량의 저하를 억제할 수 있다.

또, 상기한 실시형태에서는 리세스 결함의 주변을 제거한 영역은 대략 평면(제거하는 깊이가 균일)으로 되어 있지만, 노광 광의 간섭효과를 억제할 수 있는 한에 있어서는, 계단형상이더라도 각 단에 경사를 갖게 할 수 있다.

또한, 상기의 실시형태에서는 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 수단으로서, 선단의 뾰족한 미소 프로브와 같은 바늘형상부재를 이용하여 유리 등의 기판재료를 파내어 물리적으로 제거하는 방법을 설명하였는데, 이에 한정되지 않으며, 가령 FIB(Focussed Ion Beam: 집속 이온빔) 조사에 의해 리세스 결함의 주변 기판재료를 제거할 수도 있다.

또한, 본 발명은 반도체 디자인 룰(하프피치)로 65nm 대응 노광용 마스크나 45nm 노광용 마스크에서의 결함수정에 적합하다. 예를 들면, 반도체 디자인 룰로 65nm 대응 노광용 마스크의 경우, 패턴전사의 노광 광으로서 ArF 엑시머 레이저(파장: 193nm)가 일반적으로 이용되는데, 기판 표면에 깊이가 28nm 정도인 리세스 결함이 있더라도 전사 패턴 결함이 될 수 있다. 또한, 45nm 대응 노광용 마스크의 경우, 패턴전사의 노광 광으로서, ArF 엑시머 레이저의 액침(液浸)노광이나, F2 엑시머 레이저(파장: 157nm)가 이용되는데, 상술한 (1), (2)식에 의해 전사 패턴 결함의 원인이 되는 리세스 결함의 깊이를 구할 수 있다. 이와 같은 것으로부터, 본 발명의 결함수정방법은 반도체 디자인 룰로 65nm 대응 노광용 마스크 또는 45nm 대응 노광용 마스크에 적합하다.

또한, 본 발명은 바이너리 마스크(binary mask)에 한정되지 않고, 하프톤 위상 시프트 마스크, 레벤손 위상 시프트 마스크, 크롬리스 위상 시프트 마스크 등의 투과형 마스크에서의 리세스 결함에 대해서도 수정가능하다.

또한, 액정표시장치, 예컨대 박막 트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)에서는, 박막 트랜지스터 기판(이하, 「TFT 기판」이라 함)이 사용되고 있는데, 이 TFT 기판의 제조에는 투광성 기판상에 차광부, 투광부 및 반투광부로 이루어진 패턴을 가진 노광용 포토마스크('그레이 톤 마스크'라고도 불림)가 이용되고 있다. 최근 액정표시장치의 대화면화에 따라, 그 제조에 사용되는 포토마스크도 대형화가 부득이하게 되어 있으며, 예컨대 액정표시장치용의 대형 기판의 경우, 크기가 330mm×450mm ~ 1400mm×1600mm 정도인 것이 사용되고 있다. 이러한 대형 기판을 이용하여 제작되는 액정표시장치용의 대형 포토마스크는 제조비용도 매우 고가이기 때문에, 포토마스크의 단계에서 리세스 결함이 발견되었을 경우에는 그 리세스 결함을 수정할 수 있는 본 발명이 매우 적합하다.

다음으로, 본 발명의 결함수정방법을 적용한 노광용 마스크의 제조방법에 대해 설명한다.

노광용 마스크는, 일반적으로는 유리기판 등의 투광성 기판상에 마스크 패턴이 되는 막을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여, 레지스트막 도포, 패턴묘화(노광), 현상, 에칭, 잔존 레지스트 패턴을 제거하는 등의 각 공정을 실시함으로써 얻을 수 있다. 본 발명의 노광용 마스크의 제조방법은, 얻어진 노광용 마스크의 결함을 검사하여, 투과광량의 저하에 의한 전사 패턴 결함의 원인이 되는 기판 표면에 형성된 리세스 결함을 특정하는 공정과, 본 발명에 따른 결함수정방법에 따라 상기 리세스 결함을 수정하는 결함수정공정을 가진다. 여기서, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 특정하는 방법으로서는, 예컨대 얻어진 노광용 마스크에 대해, 그 전사특성을 평가장치(예컨대, 마이크로리소그래피·시뮬레이션·마이크로스코프(Microlithography Simulation Microscops) 등)를 이용하여 평가하여, 투과광량의 저하를 나타내는 결함부분을 특정하는 방법이 있다. 더욱이, 원자간힘현미경에 의해, 그 결함부분을 상세히 해석함으로써, 리세스 결함의 크기, 깊이 등을 더욱 정확하게 확인하는 것이 가능하다.

본 발명의 노광용 마스크의 제조방법에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 결함검사장치 등에 의해 특정하고, 이어서 이와 같이 하여 특정된 리세스 결함의 주변부분을 파내어 제거하며, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 리세스 결함에서의 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하를 억제할 수 있고, 피전사체에 패턴을 전사하는 경우라도 전사 패턴 결함을 방지할 수 있는 노광용 마스크를 얻을 수 있다.

본 발명의 노광용 마스크의 제조방법에서는, 상기 결함수정공정후에 노광용 마스크의 표면을 세정하는 세정공정을 갖는 것이 적합하다. 상기 결함수정공정후, 노광용 마스크의 표면을 세정함으로써, 리세스 결함의 주변부분을 파냈을 때에 발생된 잔재를 제거하여 부착물로 인한 전사 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있다.

상기 세정공정은 미립자를 포함하는 냉각유체를 이용하여 세정하는 것이 적합하다. 이 경우의 미립자를 포함하는 냉각유체로서는, 예컨대 바람직하게는 드라이아이스를 들 수 있다. 냉각유체에 포함되는 미립자에 의해 리세스 결함의 주변부분을 파냈을 때에 발생된 잔재를 제거하는 세정방법을 채용함으로써, 투광성 기판 표면에 대한 손상도 적고, 또한 잔재를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 세정공정은 투광성 기판상에 형성된 마스크 패턴에 대해서는 불 용성이고, 투광성 기판에 대해서는 용해되는 용매를 이용하여 세정하는 것도 적합하다. 이와 같은 용매로서는, 바람직하게 플루오르화 수소산, 수산화나트륨 등을 포함하는 유리 에칭 용액을 들 수 있다. 예를 들어, 유리에칭 용액을 세정에 이용함으로써, 리세스 결함의 주변부분을 파냈을 때에 발생된 잔재를 확실히 제거할 수 있다.

또, 상기 결함수정공정에 있어서, 발생된 잔재를 예컨대 파내는 데 사용한 바늘형상부재를 이용하여, 가능하면 제거부분으로부터 주변으로 이동시켜 둠으로써, 이후의 세정이 용이해지고, 잔재가 기판상에 잔존하는 일 없이 확실히 제거할 수 있다.

[실시형태 2]

다음으로, 본 발명의 실시형태 2로서, 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법, 상기 투광성 기판을 이용한 마스크 블랭크 및 노광용 마스크의 제조방법에 대해 설명한다.

상술한 실시형태 1에서는, 노광용 마스크의 단계에서 결함검사에 의해 발견된 리세스 결함을 수정하는 경우에 대해 설명하였으나, 노광용 마스크의 단계에서 발견되는 리세스 결함의 대부분은, 마스크 제작에 사용된 마스크 블랭크의 투광성 기판 표면에 원래 존재하고 있는 것으로 생각되기 때문에, 본 실시형태 2에서는 노광용 마스크를 제조할 때의 원판인 마스크 블랭크를 제작하는 단계에서, 투광성 기판 표면에 존재하는 리세스 결함을 수정하여, 이 수정을 실시하여 리세스 결함을 없앤 투광성 기판을 사용하여 마스크 블랭크를 제작하고, 또한 상기 마스크 블랭크를 이용하여 노광용 마스크를 제작하는 경우에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법에서는, 투광성 기판 표면의 전사 패턴이 되는 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내에 존재하는, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 특정하고, 투과광량의 저하를 억제시켜 전사 패턴 결함이 되지 않도록, 특정된 리세스 결함의 주변부분을 제거하여 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킴으로써, 리세스 결함을 수정한 마스크 블랭크용 투광성 기판을 제조한다.

구체적으로는, 표면이 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 투광성 기판 표면에 존재하는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 결함검사장치 등에 의해 특정하고, 상기 특정된 리세스 결함에 대해 상술한 방법에 따라 리세스 결함을 수정한다. 즉, 특정된 리세스 결함의 주변부분을 바늘형상부재 등에 의해 투과광량의 저하를 일으키지 않는 정도의 깊이가 되도록 제거한다.

이와 같이, 마스크 블랭크를 제작하는 단계, 구체적으로는 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크를 제작한 단계에서 리세스 결함을 수정하지 않아도 된다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이전에도 설명하였으나, 마스크 블랭크의 단계에서, 투광성 기판의 표면에 흠집 등의 리세스 결함이 존재하면, 예를 들어 습식에칭에 의한 마스크 패턴 의 형성시에, 상기 리세스 결함이 마스크 패턴의 경계에 위치하고 있을(즉, 리세스 결함이 마스크 패턴이 형성되는 영역으로부터 형성되지 않은 영역에 걸쳐 존재하고 있음) 경우에는, 상기 리세스 결함에 침투된 에칭액이 마스크 패턴을 형성하고 있는 박막을 더욱 침식함으로써 패턴 형상이 악화되고, 흠결(마스크 패턴의 일부가 결여된 상태) 등의 마스크 패턴 결함을 일으킨다. 따라서, 본 실시형태에서는 노광용 마스크를 제조하기 위한 마스크 패턴을 형성할 때의 에칭이 습식에칭에 의해 이루어지는 경우에는, 표면이 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 투광성 기판 표면에 존재하는, 에칭액의 침투로 인한 마스크 패턴 결함을 일으킬 정도의 깊이를 가진 리세스 결함을 결함검사장치 등에 의해 특정하고, 상기 특정된 리세스 결함에 대해 그 주변부분을 마스크 패턴 결함을 일으키지 않는 정도의 깊이가 되도록 제거하여, 기판 표면과 리세스 결함의 깊이와의 단차를 감소시킨다. 이와 같은 리세스 결함 수정에 의해, 상기 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 마스크 블랭크용 투광성 기판을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이, 마스크 블랭크를 제작하는 단계, 구체적으로는 경면연마된 투광성 기판상에 마스크 패턴 형성용 박막을 형성하기 이전의 단계에서, 마스크 패턴 결함을 일으키는 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크를 제작한 단계에서 상술한 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있으며, 리세스 결함을 수정하지 않았을 경우에 발생할 마스크 패턴 결함을 수정하지 않아도 된다는 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 상술한 액정표시장치 등의 제조시에 사용되는 대형 포토마스크의 경우, 마스크 패턴을 형성할 때의 에칭은 습식에칭에 의해 이루어지는 것이 주류를 이루기 때문에, 상술한 마스크 패턴 결함의 발생을 방지할 수 있는 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법은 특히 적절하다.

본 실시형태에 있어서도, 리세스 결함을 수정하는 방법에 대한 상세한 설명은, 상술한 실시형태 1에서 설명한 바와 동일하며, 가령 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하를 일으키는 리세스 결함을 수정할 경우, 수정후의 리세스 결함으로부터 기판 표면에 이르는 각 단차의 깊이가 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 5% 이하가 되는 깊이인 것이 바람직하다. 리세스 결함의 주변부분을 제거한 후의 기판 표면에 대한 리세스 결함의 깊이를 각각, 노광 광의 투과로 인한 간섭효과에 의해 발생되는 투과광량의 저하가 포토마스크의 전사특성상 문제가 없다고 여겨지는 5% 이하가 되는 깊이로 함으로써, 전사 패턴의 선폭의 변동을 10% 이내로 억제할 수 있어, 전사 패턴 결함을 방지할 수 있다. 또한, 어느 정도의 깊이를 가진 리세스 결함이 전사 패턴 결함의 원인이 되는지는, 노광용 마스크를 이용하여 패턴을 전사하는 경우의 노광 광의 파장에 따라 다르며, 구체적으로는 상술한 (1), (2)식에 의해 전사 패턴 결함의 원인이 되는 리세스 결함의 깊이를 구할 수 있다.

또한, 액정표시장치의 제조에 사용되는 대형 마스크와 같이, 노광용 마스크를 제조할 때의 마스크 패턴을 형성하기 위한 에칭이 습식에칭에 의해 이루어지는 경우에는, 투광성 기판 표면에 존재하는, 상술한 에칭액의 침투로 인해 마스크 패턴 결함을 일으키는 리세스 결함에 대해서도 수정할 필요가 있다. 어느 정도의 깊 이나 크기의 리세스 결함이 에칭액의 침투로 인해 마스크 패턴 결함을 일으킬지는, 기판재료의 종류, 에칭액의 종류, 오버에칭량이나, 마스크 패턴의 형상, 마스크 패턴과 리세스 결함의 위치관계 등에 따라서도 다르기 때문에, 일률적이라고는 할 수 없으나, 대개 크기(폭)가 0.05㎛ 이상이고 깊이가 0.01㎛ 이상인 리세스 결함은, 흠결 등의 패턴 결함을 일으킬 가능성이 높기 때문에, 수정하는 것이 바람직하다.

리세스 결함의 주변부분을 제거하는 수단으로서, 상술한 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 선단이 뾰족한 미소 프로브와 같은 바늘형상부재를 이용하여 유리 등의 기판재료를 파내어 물리적으로 제거하는 방법이나, FIB(Focussed Ion Beam: 집속 이온빔) 조사에 의해 리세스 결함 주변의 기판재료를 제거하는 방법을 본 실시형태에서도 적용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 수단으로서, 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체를 기판재료에 접촉시켜 깎아냄으로써 물리적으로 제거하는 방법을 적용할 수도 있다. 이와 같은 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체를 이용함으로써, 기판재료의 비교적 넓은 영역을 깎아내어 효율적으로 제거하기가 용이하기 때문에, 예컨대 대형 마스크 블랭크용의 투광성 기판의 리세스 결함을 수정하는 데 적합하다. 또한, 이와 같은 동결체를 이용함으로써, 리세스 결함의 수정중에 발생되는 잔재가 동결체에 혼입되는 것을 방지할 수 있어, 새로운 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 효과도 있다.

상기 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체에 대해서는, 본 출원인이 이전에 출원한 일본특허출원 제2004-242628호의 명세서에 상세히 기재되어 있는데, 예컨대 콜로이달실리카, 산화세륨 등의 연마제를 초순수(超純水), 가스용해수 등의 용매에 현탁시킨 연마액(연마제 농도: 예컨대, 0.05~20wt%)을 원하는 형상의 내냉각제(耐冷却製) 성형몰드에 유입시켜, 액체질소 등을 이용하여 동결시킴으로써 얻을 수 있다. 이러한 동결체의 형상, 크기 등은 임의이며, 예컨대 전체 형상이 원기둥, 타원기둥 혹은 각기둥 등의 기둥형상, 전체 형상이 원뿔, 각뿔형상 혹은 구형상, 또는 기둥형상의 선단부분이 원뿔 혹은 각뿔형상, 또는 반구형상 등, 요컨대 본 발명의 리세스 결함을 수정하는 데 적합한 형상, 크기로 하면 된다. 동결전의 연마액을 유입시키는 성형몰드의 형상, 크기에 따라 동결체의 형상, 크기를 바꿀 수 있다. 또한, 라우터(router)와 같은 회전지그의 선단에 상기 동결체를 부착시켜 사용할 수도 있다.

또한, 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 수단으로서, 부분적으로 에칭액을 부여하여 기판재료를 에칭에 의해 제거하는 방법을 적용할 수도 있다. 이러한 방법도 기판재료의 비교적 넓은 영역을 제거하는 방향으로 가고 있다.

또, 상술한 동결체를 이용하는 방법이나, 부분적으로 에칭을 실시하는 방법은, 상술한 실시형태 1의 노광용 마스크 단계에서의 리세스 결함을 수정하는 데도 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 리세스 결함의 수정시에 발생된 잔재를 투광성 기판 표면으로부터 제거하기 위해, 예컨대 상술한 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 세정공정을 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 마스크 블랭크용 투광성 기판의 제조방법에 의해 얻어진 투 광성 기판 표면상에 마스크 패턴 형성용 박막을 공지된 막형성방법(예컨대, 스퍼터법, 화학기상성장(CVD)법 등)을 이용하여 형성함으로써 마스크 블랭크가 얻어진다. 여기서, 마스크 패턴 형성용 박막은, 예컨대, 크롬막 등의 차광막, 몰리브덴실리사이드(MoSi)막, MoSiN막 등의 위상 시프트막, 차광막과 반사방지막의 적층막, 위상 시프트막과 차광막의 적층막 등이다.

본 발명의 마스크 블랭크의 제조방법에 따르면, 전사 패턴 결함이 되는 투과광량의 저하나 마스크 패턴 결함을 일으키는 기판 표면의 리세스 결함을 없앤 마스크 블랭크가 얻어진다. 또한, 이와 같이 마스크 블랭크를 제작하는 단계에서 리세스 결함을 없앨 수 있기 때문에, 노광용 마스크의 단계에서의 리세스 결함이나 마스크 패턴 결함을 수정하지 않아도 된다.

또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크의 마스크 패턴 형성용 박막을 패터닝하여, 투광성 기판상에 전사 패턴이 되는 마스크 패턴을 형성함으로써 노광용 마스크가 얻어진다. 즉, 투광성 기판상에 마스크 패턴이 되는 박막을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여, 레지스트막 도포, 패턴묘화(노광), 현상, 에칭, 잔존 레지스트 패턴의 제거 등 각 공정을 실시함으로써 노광용 마스크를 얻을 수 있다.

전사 패턴 결함이나 마스크 패턴 결함의 원인이 되는 기판 표면의 리세스 결함을 미리 수정하여 없앤 마스크 블랭크를 사용하여 노광용 마스크를 제조하기 때문에, 전사 패턴 결함이나 마스크 패턴 결함이 발생하지 않는 노광용 마스크를 얻을 수 있다.

[실시형태 3]

본 발명의 노광용 마스크의 제조방법에 의해 얻어진 노광용 마스크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 반도체기판상에 미세 패턴을 형성함으로써, 반도체장치를 제조할 수 있다.

본 발명에 의해 얻어지는 노광용 마스크는, 전사 패턴 결함이나 흠결 등의 마스크 패턴 결함이 되지 않도록 리세스 결함을 수정하기 때문에, 본 발명에 의해 얻어진 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 반도체기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 반도체장치를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광용 마스크의 제조방법에 의해 얻어진 노광용 마스크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 액정표시장치용 기판상에 미세패턴을 형성함으로써, 액정표시장치를 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 얻어지는 노광용 마스크를 사용한 리소그래피기술에 의해, 액정표시장치용 기판상에 패턴 결함이 없는 미세 패턴이 형성된 액정표시장치를 제조할 수 있다.

(실시예)

이하, 실시예에 따라 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠으나, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또, 이하의 실시예 1 및 실시예 2는 상술한 실시형태 1에 대응하는 실시예이다.

(실시예 1)

표면이 정밀연마된 합성석영유리기판(크기 152mm×152mm×6.35mm)상에 크롬 으로 이루어진 차광성막을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여, 반도체 디자인 룰로 65nm 대응 노광용 마스크를 다음과 같이 제작하였다.

우선, 상기 마스크 블랭크상에 전자선용 레지스트를 도포하여 베이킹한다. 다음으로, 전자선 묘화기를 이용하여 묘화(描畵)하고, 이것을 현상하여 소정의 레지스트 패턴을 형성한다. 또, 묘화패턴은 0.5㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴으로 하였다.

다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 크롬 차광성막을 에칭하고, 유리기판상에 크롬 차광성막의 마스크 패턴을 형성하였다.

열농(熱濃) 황산을 이용하여, 차광성막 패턴 상에 남은 레지스트 패턴을 제거함으로써 포토마스크를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 노광용 마스크에 대해, 그 전사특성을 마이크로리소그래피·시뮬레이션·마이크로스코프(Microlithography Simulation Microscops) AIMS193(Carl Zeiss사 제품)를 이용하여 평가하였더니, 11％의 투과광량의 저하를 나타내는 결함부분이 존재하였다. 원자간힘현미경으로 결함부분을 상세하게 해석한 결과, 유리기판 표면의 리세스 결함인 것이 확인되었다. 이 리세스 결함의 가장 깊은 곳은 60nm에 달하고 있었다. 또, 이 경우 상술한 노광 광의 간섭효과에 의한 투과광량 저하의 모델식((1)식 및 (2)식)에 기초하는 투과광량 저하의 계산값은 22％가 되지만, 상기 리세스 결함의 폭은 70nm이며, 예컨대 노광 광파장 193nm(ArF 엑시머 레이저)의 절반 정도이기 때문에, 리세스 결함의 전체가 아니라 부분적으로 간섭효과가 발생하며, 그 때문에 투과광량 저하의 실측값과 계산값에서는 차이가 발생하고 있다고 생각된다.

그래서, 상기 리세스 결함의 주변부분을 포토마스크 수정장치 RAVE(RAVE사 제품)를 이용하여, 리세스 결함을 포함하는 750nm×460nm의 영역을 20nm의 깊이로 파내어 제거하였다. 또, 이 때 발생한 잔재를 마찬가지로 상기 포토마스크 수정장치를 이용하여 주위로 이동시켰다.

계속해서, 세정재(洗淨材)로서 드라이아이스를 사용하여 세정장치 에코스노우(RAVE사 제품)로 마스크 표면의 국소 부분을 세정하였다.

세정 후, 다시 노광용 마스크의 전사특성을 상기 AIMS193을 이용하여 평가하였더니, 상기한 바와 같이 수정을 실시한 리세스 결함의 부분은, 투과광량의 저하가 5％로 노광용 마스크의 전사특성에 문제가 없는 레벨로 개선되었다. 또한, 이와 같이 리세스 결함을 수정한 노광용 마스크를 이용하여 웨이퍼상에 노광시켰을 때의, 웨이퍼상의 위치에 대한 이미지 강도의 변화를 나타내는 이미지 강도 프로파일로부터, 전사 패턴의 선폭의 변동은 10％ 이내로 억제된 것을 확인하였다. 또한, 이때의 노광조건은, 조명형태를 2/3 도우넛 형태(고리형상 띠)로 하고, 노광파장을 193nm(ArF 엑시머 레이저), 개구수를 0.85, 간섭도(coherence factor)를 0.85로 하였다.

이상과 같이, 본 발명의 결함수정방법에 의해 종래에는 불가능하다고 여겨졌던 유리기판 표면의 리세스 결함을 수정할 수 있었다.

(실시예 2)

실시예 1과 마찬가지로 제작한 다른 노광용 마스크에 대해, 그 전사특성을 실시예 1과 마찬가지로 마이크로리소그래피 시뮬레이션 마이크로스코프(Microlithography Simulation Microscops) AIMS193(Carl Zeiss사 제품)을 이용하여 평가하였더니, 15％의 투과광량의 저하를 나타내는 결함부분이 존재하였다. 원자간힘현미경으로 결함부분을 상세하게 해석한 결과, 유리기판 표면의 리세스 결함인 것이 확인되었다. 이 리세스 결함의 가장 깊은 곳은 80nm에 달하고 있었다. 또, 이러한 경우, 상술한 노광 광의 간섭효과에 의한 투과광량 저하의 모델식((1)식 및 (2)식)에 기초하는 투과광량 저하의 계산값은 37％가 되지만, 상기 리세스 결함의 폭은 70nm로 예컨대 노광 광파장 193nm(ArF 엑시머 레이저)의 절반 정도이기 때문에, 리세스 결함의 전체가 아니라 부분적으로 간섭효과가 발생하고 있으며, 이 때문에 투과광량 저하의 실측값과 계산값에서는 차가 발생하는 것으로 생각된다.

그래서, 상기 리세스 결함의 주변부분을, 포토마스크 수정장치 RAVE(RAVE사 제품)를 이용하여, 리세스 결함을 포함하는 1000nm×460nm의 영역을, 20nm의 깊이로 파내어 제거하였다. 또한 그 내측을, 리세스 결함을 포함하는 250nm×460nm의 영역을 20nm의 깊이로 파내어 제거하였다. 이와 같이, 본 실시예에서는 리세스 결함의 주변부분을 2단계로 파내어 제거하였다. 또, 이 때 발생한 잔재를 마찬가지로 상기 포토마스크 수정장치를 이용하여 주위로 이동시켰다.

계속해서, 세정재로서 드라이아이스를 사용하여, 세정장치 에코스노우(RAVE사 제품)로 마스크 표면의 국소부분을 세정하였다.

세정후, 다시 노광용 마스크의 전사특성을 상기 AIMS193을 이용하여 평가하였더니, 상기한 바와 같이 수정한 리세스 결함의 부분은, 투과광량의 저하가 5％로 노광용 마스크의 전사특성에 문제가 없는 레벨로 개선되었다. 또한, 이와 같이 리세스 결함을 수정한 본 실시예의 노광용 마스크를 이용하여 웨이퍼상에 노광시켰을 때의, 웨이퍼상의 위치에 대한 이미지(상(像)) 강도의 변화를 나타내는 이미지 강도 프로파일로부터, 전사 패턴의 선폭의 변동은 10％ 이내로 억제된 것을 확인하였다. 또한, 이 때의 노광조건은 실시예 1과 마찬가지로 하였다.

이상과 같이, 본 발명의 결함수정방법에 의해 종래에는 불가능하다고 여겨졌던 유리기판 표면의 리세스 결함을 수정할 수 있었다. 특히, 본 실시예에서는 깊이가 깊은 리세스 결함이 있더라도, 리세스 결함의 주변부분을 몇단계로 파내어 각 단차가 노광 광의 간섭효과를 억제할 수 있는 정도의 깊이를 가진 계단형상으로 제거함으로써, 리세스 결함을 수정할 수 있었다.

또, 이상의 실시예에서는 나타내지 않았으나, 상술한 바와 동일한 수정방법에 의해, 예컨대, 하프톤 위상 시프트 마스크, 레벤손 위상 시프트마스크, 크롬리스 위상 시프트 마스크 등의 투과형 마스크에서의 리세스 결함에 대해서도 수정가능하다. 또한, 이상의 실시예에서는, 리세스 결함의 주변부분을 프로브와 같은 끝이 뾰족한 바늘형상부재를 이용하여 제거하는 경우를 나타내었는데, 이에 한정하지 않고, 예컨대 FIB(집속 이온빔) 조사에 의해 리세스 결함의 주변부분을 제거하는 것도 가능하다.

또한, 이상의 실시예에서는 결함수정후의 세정으로서, 미립자를 포함하는 냉각유체인 드라이아이스를 사용하여 세정한 예만 들었는데, 이에 한정하지 않고, 투광성 기판상에 형성된 마스크 패턴에 대해서는 녹지 않으며, 투광성 기판에 대해서는 용해되는 용매를 세정액으로서 이용하여 세정할 수도 있다.

이하의 실시예는 상술한 실시형태 2에 대응하는 실시예이다.

(실시예 3)

이하, 포토마스크(바이너리 마스크)에 사용되는 마스크 블랭크용 유리기판의 제조방법, 포토마스크 블랭크의 제조방법, 및 포토마스크(노광용 마스크)의 제조방법에 대해서 설명한다.

표면이 정밀연마된 합성석영유리기판(크기 152mm×152mm, 두께 6.35mm)의 메인 표면을 결함검사장치를 이용하여 결함을 검사하였다. 또, 상기 결함검사장치는, 본 발명자가 이전에 제안한 일본특허공보 제3422935호에 기재된 결함검사장치(투광성 물질의 불균일 검사장치)를 사용하였다. 상기 결함검사장치는 유리기판과 같은 투광성 물질내에 레이저광을 도입하여, 투광성 물질에 표면의 흠집과 같은 불균일한 부분이 없으면, 투광성 물질내에 도입된 레이저광은 표면에서 전체 반사를 반복하여 투광성 물질내에 광이 가두어져, 실질적으로 외부로 누출되지는 않지만, 투광성 물질에 불균일한 부분이 있으면, 전(全)반사 조건이 만족되지 않아 투광성 물질 표면으로부터 광이 누출되므로, 그 누출된 광을 검출함으로써 투광성 물질의 결함(불균일한 부분)을 검사하는 것이다.

그 결과, 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내(132mm×132mm)에, 깊이가 60nm인 리세스 결함과, 깊이가 80nm인 리세스 결함을 발견하였다. 또, 이 2개의 리세스 결함의 위치는, 합성석영유리기판에 형성된 기준마크를 기준점으로 하여 정확한 위치좌표를 특정할 수 있도록 되어 있다.

상술한 합성석영유리기판을 사용하여 포토마스크를 제작하였을 때에, 상술한 2개의 리세스 결함이 마스크 패턴에 숨겨지는 경우에는 문제가 되지 않지만, 리세스 결함이 마스크 패턴간의 투광부에 위치하고 있을 경우에는, 상술한 바와 같이 노광 광의 간섭효과에 의해 각각 22％, 37％의 투과광량의 저하를 일으키게 된다.

그래서, 상술한 2개의 리세스 결함에 대해, 포토마스크 수정장치 RAVE(RAVE사 제품)를 이용하여 다음과 같이 수정하였다.

즉, 깊이가 60mm인 리세스 결함에 대해서는, 리세스 결함을 포함하는 750nm×460nm의 영역을 20nm의 깊이까지 파내어 제거하였다. 또한, 깊이가 80nm인 리세스 결함에 대해서는, 리세스 결함을 포함하는 1000nm×460nm의 영역을 20nm의 깊이까지 파내어 제거하고, 또 그 내측을, 리세스 결함을 포함하는 250nm×460nm의 영역을 20nm의 깊이까지 파내어 제거하였다. 또, 이 때 발생한 잔재를 상술한 실시예와 마찬가지로 상기 포토마스크 수정장치를 이용하여 주위로 이동시킨 후에, 이어서, 세정재로서 드라이아이스를 사용하여 세정장치 에코스노우(RAVE사 제품)로 기판 표면의 국소세정을 행하였다.

다음으로, 리세스 결함을 수정한 기판 표면에 크롬으로 이루어진 차광성막을 형성한 포토마스크 블랭크를 제작하였다.

이어서, 상기 포토마스크 블랭크 상에 전자선용 레지스트를 도포하여, 베이킹을 실시한 후, 전자선 묘화기를 이용하여 소정의 패턴을 묘화하고, 이것을 현상하여 소정의 레지스트 패턴을 형성하였다. 묘화패턴은 0.5㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴으로 하였다. 또, 상술한 결함수정의 평가를 목적으로 하여, 상술한 2개의 리세스 결함이 포토마스크를 제작하였을 때에 마스크 패턴간의 투광부에 위치하도 록 설정하였다.

다음으로, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 크롬 차광성막을 에칭하고, 유리기판 상에 크롬 차광성막의 마스크 패턴을 형성하였다.

열농황산을 이용하여, 차광성막 패턴상에 남은 레지스트 패턴을 제거함으로써 포토마스크를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 포토마스크(노광용 마스크)의 전사특성을 상기 AIMS193을 이용하여 평가하였더니, 상기한 바와 같이 수정한 리세스 결함의 부분은, 투과광량의 저하가 5％로 포토마스크의 전사특성의 문제가 없는 레벨로 개선되었다. 또한, 이와 같이 리세스 결함을 수정한 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 노광시켰을 때의 웨이퍼상의 위치에 대한 이미지 강도의 변화를 나타내는 이미지 강도 프로파일로부터, 전사 패턴의 선폭의 변동은 10％ 이내로 억제된 것을 확인하였다. 또, 이 때의 노광조건은 조명형태를 2/3 도우넛 형태로 하고, 노광파장을 193nm(ArF 엑시머 레이저), 개구수를 0.85, 간섭도를 0.85로 하였다.

(실시예 4)

이하, 액정표시장치 제조용 대형 마스크에 사용되는 마스크 블랭크용 유리기판의 제조방법, 포토마스크 블랭크의 제조방법, 및 그레이 톤 마스크(노광용 마스크)의 제조방법에 대해 설명한다.

표면이 정밀연마된 합성석영유리기판(크기 330mm×450mm, 두께 10mm)의 메인 표면을 실시예 3에서 사용한 결함검사장치를 이용하여 결함을 검사하였다. 그 결과, 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내에, 크기가 2㎛이고 깊이가 0.18㎛인 리세스 결함을 발견하였다. 또, 리세스 결함의 위치는 합성석영유리기판에 형성된 기준마크를 기준점으로 하여 정확한 위치좌표를 특정할 수 있도록 되어 있다.

상술한 합성석영유리기판을 사용하여 그레이 톤 마스크를 제작하였을 때, 상술한 리세스 결함이 마스크 패턴의 경계에 위치하는 경우에는, 다음에 실시되는 습식에칭에 의해 마스크 패턴을 형성할 때에, 리세스 결함에 에칭액이 침투됨으로써 흠결 등의 패턴결함을 일으키게 된다.

그래서, 상술한 리세스 결함에 대해, 연마제를 포함한 연마액을 동결(凍結)시킨 동결체를 접촉시켜, 리세스 결함을 포함하는 10mm×10mm의 영역을 0.05㎛, 5mm×5mm의 영역을 0.1㎛, 3mm×3mm의 영역을 0.15㎛의 깊이까지 파내어 제거하였다. 또한, 상기 동결체는 콜로이달실리카를 초(超)순수에 현탁(懸濁)시킨 연마액(연마제 농도 10wt％)을 내냉각제 성형몰드에 유입시켜, 액체질소를 이용하여 동결시킴으로써 얻었다. 이 동결체의 형상은, 전체 형상이 원기둥형상이며 그 선단부분이 원뿔형상인 것으로 하였다. 그 후, 발생한 잔재를 세정에 의해 제거하였다.

다음으로, 리세스 결함을 수정한 유리기판의 표면에, 크롬 타겟을 이용하여 Ar가스분위기중에서 스퍼터링함으로써, 크롬막의 차광막을 형성하여 마스크 블랭크를 제작하였다. 크롬막의 차광막은 노광 광원을 i선(파장 365nm)으로 했을 때의 광학농도가 3 이상으로 되도록 막두께를 설정하여 형성하였다.

다음으로, 크롬막상에 레이저 묘화용 포지티브타입 레지스트막을 형성하고, 소정의 패턴묘화, 현상을 실시하여, 레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 레지스트 패턴은, 반투광부를 형성하는 영역 및 투광부를 형성하는 영역을 노출시켜, 차광부를 형성하는 영역에만 레지스트가 잔존하고 있다.

다음으로, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 질산 제 2 세륨 암모늄과 과산소(過酸素)염을 포함하는 에칭액을 이용하여 습식에칭하여 크롬막을 패터닝하고, 차광부에 대응하는 차광막 패턴을 형성하였다. 반투광부 및 투광부에 대응하는 영역에서는, 상기 크롬막의 에칭에 의해 베이스(下地)의 유리기판이 노출된 상태이다. 잔존하는 레지스트 패턴은 농황산을 이용하여 제거하였다.

다음으로, 이상과 같이 하여 얻어진 유리기판상에 차광막 패턴을 갖는 기판 상의 전체면에 반투광막을 형성하였다. 반투광막은 크롬타겟을 이용하여, Ar과 질소의 혼합가스분위기 중에서 스퍼터링함으로써 형성하였다. 형성된 질화크롬막에 포함되는 크롬과 질소의 비율은 1:4(Cr:N)이다. 또한, 반투광막은 노광 광원을 i선으로 하였을 때의 투과율이 50％가 되도록 막두께를 설정하여 형성하였다.

다시 전체면에 상기 포지티브타입 레지스트막을 형성하여, 2번째의 묘화를 실시하였다. 묘화한 후, 이것을 현상하고 투광부에 대응하는 영역을 노출시켜, 차광부 및 반투광부에 레지스트가 잔존하는 레지스트 패턴을 형성하였다.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 투광부가 되는 영역의 반투광막을 습식에칭에 의해 제거하였다. 이 경우의 에칭액은, 상술한 크롬막의 습식에칭에 이용된 에칭액을 또한 순수(純水)로 적당하게 희석시킨 것을 사용하였다. 잔존하는 레지스트 패턴은, 산소 애싱(ashing)에 의해 제거하였다.

이상와 같이 하여, 합성석영유리기판이 노출된 투광부와, 반투광막 패턴으로 이루어진 그레이톤부(반투광부)와, 차광막 패턴상에 반투광막 패턴이 형성된 차광부가 형성된 그레이 톤 마스크를 제작하였다.

얻어진 그레이 톤 마스크의 결함을 검사하였더니, 상술한 리세스 결함이 있었던 부분에는 흠결 등의 패턴 결함은 확인되지 않고, 패턴형상은 양호하였다.

(실시예 5-A)

이하, 액정표시장치 제조용 대형 마스크에 사용되는 마스크 블랭크용 유리기판의 제조방법, 포토마스크 블랭크의 제조방법, 및 그레이 톤 마스크(노광용 마스크)의 제조방법에 대해 설명한다.

표면이 정밀연마된 합성석영유리기판(크기 330mm×450mm, 두께 10mm)의 표면을 상기 결함검사장치를 이용하여 결함을 검사하였다. 그 결과, 마스크 패턴이 형성되는 마스크 패턴 형성영역내에, 크기가 2㎛이고 깊이가 0.18㎛인 리세스 결함을 발견하였다.

또, 리세스 결함의 위치는, 합성석영유리기판에 형성된 기준마크를 기준점으로 하여 정확한 위치좌표를 특정할 수 있도록 되어 있다.

상술한 합성석영유리기판을 이용하여 그레이 톤 마스크를 제작하였을 때, 상술한 리세스 결함이 마스크 패턴의 경계에 위치하는 경우에는, 다음에 실시되는 에칭에 의해 마스크 패턴을 형성할 때, 리세스 결함에 애칭액이 침투됨으로써 흠결 등의 패턴결함을 일으키게 된다.

그래서, 상술한 리세스 결함에 대해, 실시예 4와 동일한 연마제를 포함한 연마액을 동결시킨 동결체를 접촉시켜 리세스 결함을 포함하는 10mm×10mm의 영역을 0.05㎛, 5mm×5mm의 영역을 0.1㎛, 3mm×3mm의 영역을 0.15㎛의 깊이에서 파내어 제거하였다. 그 후, 발생한 잔재를 세정에 의해 제거하였다.

다음으로, 몰리브덴실리사이드타겟(몰리브덴 함유량이 20몰％, 실리콘 함유량이 80몰％)을 이용하여, Ar 가스분위기중에서 스퍼터링함으로써, 합성석영유리기판 표면에 몰리브덴실리사이드막(MoSi막)의 반투광막을, 노광 광원을 i선(노광파장 365nm)으로 하였을 때의 투과율이 50％가 되도록 막두께를 설정하여 형성하였다. 또, 형성된 몰리브덴실리사이드막에 포함되는 몰리브덴과 실리콘의 비율은 1:4이다. 다음으로, 크롬타겟을 이용하여 Ar가스와 질소가스의 혼합가스분위기중에서 스퍼터링함으로써, 몰리브덴실리사이드막상에 질화크롬막(CrN막)과, 또한 Ar가스와 일산화질소가스의 혼합가스분위기중에서 스퍼터링함으로써, 산화질화크롬막(CrON막)을 적층시켜, 표면에 반사방지기능을 갖게 한 차광막을 형성하였다. 또, 상기 차광막의 막두께는, 노광 광원을 i선으로 했을 때의 광학농도가 3 이상이 되도록 막두께를 설정하여 형성하고 포토마스크 블랭크를 얻었다.

다음으로, 차광막상에 레이저 묘화용 포지티브타입 레지스트막을 형성하고, 소정의 패턴묘화, 현상을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하였다.

다음으로, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막을 질산 제 2 세륨암모늄과 과산소염을 포함하는 에칭용액을 이용하여 습식에칭하여 차광막을 패터닝하고, 반투광막상에 패턴형상의 차광막을 형성하였다.

다음으로, 상기 패턴형상의 차광막을 마스크로 하고, 반투광막을 드라이 에칭하여 반투광막을 패터닝하여, 패턴형상의 반투광막을 형성하였다.

다음으로, 패턴형상의 차광막상에 형성되어 있는 레지스트막을, 레지스트 박리액으로 제거하였다.

다음으로, 패턴형상의 차광막상에 다시 레지스트막을 형성하여, 소정의 패턴묘화, 현상을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하였다.

다음으로, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막을 질산 제 2 세륨암모늄과 과산소염을 포함하는 에칭용액을 이용하여 습식에칭하여 차광막을 패터닝하고, 일부 영역의 반투광막을 노출시켜 그레이톤부를 형성시켰다.

마지막으로, 패턴형상의 차광막상에 형성되어 있는 레지스트막을 레지스트 박리액으로 제거하고, 합성석영유리기판이 노출된 투광부와, 반투광막 패턴으로 이루어진 투과율이 50％인 그레이톤부와, 반투광막 패턴상에 차광막 패턴이 형성된 투과율이 거의 0％인 차광부가 형성된 그레이 톤 마스크를 제작하였다.

얻어진 그레이 톤 마스크의 패턴결함을 검사하였더니, 몰리브덴실리사이드로 이루어진 반투광막 패턴, 및 질화크롬막과 산화질화크롬막의 적층막으로 이루어진 차광막 패턴의 막 벗겨짐도 없고, 패턴형상도 양호하였다.

(실시예 5-B)

상술한 실시예 5-A에서의 반투광막을, Ar가스와 N₂가스의 혼합가스분위기중에서 스퍼터링하여, 몰리브덴실리사이드질화막(MoSiN막)으로 한 것 이외에는 실시예 5-A와 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크, 그레이 톤 마스크를 제작하였다. 또, 형성된 몰리브덴실리사이드막에 포함되는 몰리브덴과 실리콘의 비율은 1:4이 다.

얻어진 그레이 톤 마스크의 패턴결함을 검사하였더니, 몰리브덴실리사이드질화물로 이루어진 반투광막 패턴, 및 질화크롬막과 산화질화크롬막의 적층막으로 이루어진 차광막 패턴의 막 벗겨짐도 없고, 패턴형상도 양호하였다.

(실시예 5-C)

상술한 실시예 5-A에서의 반투광막을, 몰리브덴실리사이드타겟(몰리브덴 함유량이 33몰％, 실리콘 함유량이 67％)을 이용하여, Ar가스 분위기중에서 스퍼터링하여, 몰리브덴실리사이드막(MoSi₂막)으로 한 것 이외에는 실시예 5-A와 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크, 그레이 톤 마스크를 제작하였다. 또, 형성된 몰리브덴실리사이드막에 포함되는 몰리브덴과 실리콘의 비율은 1:2이다.

얻어진 그레이 톤 마스크의 패턴결함을 검사하였더니, 몰리브덴실리사이드(MoSi₂)로 이루어진 반투광막 패턴, 및 질화크롬막과 산화질화크롬막의 적층막으로 이루어진 차광막 패턴의 막 벗겨짐도 없고, 패턴형상도 양호하였다.

또, 상술한 실시예 5-A ~ 5-C에서는, 리세스 결함의 주변부분의 기판 표면을 제거한 합성석영유리기판을 이용하였지만, 리세스 결함이 없는 합성석영유리기판이더라도, 반투광막과 합성석영유리기판의 막 벗겨짐은 발생하지 않고, 그레이 톤 마스크에서의 패턴결함도 발생하지 않음은 말할 필요도 없다.

또한, 그레이 톤 마스크로서 사용되는 포토마스크 블랭크에 요구되는 특성으로서는, 차광막 및 반투광막, 그 중에서도 반투광막에서의 면내(面內) 광학특성(투과율)의 균일성이 요구된다. 반투광막에서의 면내 광학특성(투과율)이 균일하고, 또한, 상술한 실시예에서 거론한 바와 같이 에칭액(etchant)에 의한 에칭에 의해 그레이 톤 마스크를 제작할 때, 투광성 기판 및 차광막에 대한 반투광막의 밀착성이 양호할 필요가 있다. 이상과 같은 특성을 만족시키기 위해, 투광성 기판상에 반투광막, 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크, 그레이 톤 마스크의 형태는, 다음과 같은 구성으로 하는 것이 바람직하다.

반투광막은 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 티탄, 니켈, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속과 실리콘을 함유하는 재료로 하여, 상기 반투광막에 포함되는 상기 금속과 상기 실리콘의 비율(금속:실리콘)은 1:2 ~ 1:19로 하는 것이 바람직하다.

반투광막에 포함되는 금속과 실리콘의 비율(금속:실리콘)을, 1:2 ~ 1:19로 함으로써, 투광성 기판(특히, 유리기판)과의 밀착성이 양호해지기 때문에, 반투광막을 에칭액에 의한 에칭에 의해 패터닝할 때, 투광성 기판과의 사이에서 막의 벗겨짐을 방지할 수 있다. 만약, 투광성 기판 표면에 작은 리세스가 존재하고 있는 경라도, 투광성 기판과의 사이에서 막의 벗겨짐을 방지할 수 있다. 특히, 반투광막에 포함되는 금속과 실리콘의 비율을 1:2로 함으로써, 그 막형성에 필요한 스퍼터 타겟을 금속과 실리콘의 비율이 1:2의 화학양론적으로 안정된 조성을 사용할 수 있기 때문에, 반투광막면내의 광학특성(투과율)을 균일하게 할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 반투광막은 질소를 함유하는 재료로 하는 것이 더욱 바람직하다.

반투광막은 질소를 더욱 함유함으로써, 결정입자가 미세화되고 막응력이 감소되며 투광성 기판과의 밀착성이 더욱 향상되므로 바람직하다. 또한, 원하는 광학특성(투과율)을 얻기 위한 막두께를, 질소를 함유하지 않는 경우에 비해 두껍게 형성할 필요가 있기 때문에, 막두께의 분포차에 의한 광학특성(투과율)의 편차를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 반투광막은, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 티탄, 니켈, 알루미늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속과, 실리콘을 함유하는 재료로 하고, 상기 차광막은 상기 반투광막과 에칭특성이 다른 금속과 질소를 함유하는 재료로 하는 것이 바람직하다.

반투광막을 금속과 실리콘을 포함하는 재료로 하고, 차광막을 금속과 질소를 포함하는 재료로 함으로써, 투광성 기판(특히, 유리기판)과의 밀착성, 나아가서는 차광막과의 밀착성이 양호해지기 때문에, 반투광막을 에칭액에 의한 에칭에 의해 패터닝할 때, 투광성 기판과의 사이의 막 벗겨짐, 및 차광막과의 막 벗겨짐을 방지할 수 있다. 만약, 투광성 기판 표면에 작은 리세스가 존재하고 있는 경우라도, 투광성 기판과의 사이의 막 벗겨짐을 방지할 수 있다.

또한, 반투광막에 포함되는 금속은 몰리브덴으로 하고, 차광막은 크롬을 함유하는 재료로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 반투광막에 포함되는 금속, 실리콘, 질소의 함유량은 대형 패널생산에서 사용되는 노광파장(구체적으로는 g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), i선(파장 365nm))에 대해 원하는 투과율(10%~80％)이 얻어질 수 있도록 적당히 조절된 다.

또한, 차광막내에 포함되는 질소의 함유량은, 원하는 투과율 및 반투광막과의 밀착성을 양호하게 하기 위해, 10~80at％로 하는 것이 바람직하다. 차광막내에 포함되는 질소의 함유량이 10at％미만인 경우에는, 반투광막을 습식에칭할 때, 반투광막과의 밀착 강도가 저하되므로 바람직하지 않다. 또한, 차광막중에 포함되는 질소의 함유량이 80at％를 초과하는 경우에는, 차광막 형성중의 분위기가스에 질소가스를 많이 포함하게 되기 때문에, 스퍼터링의 비정상적인 방전(異常放電)에 의한 결함발생의 가능성이 높아지므로 바람직하지 않다.

또한, 상기 실시예 5-A, 5-B, 5-C에 나타낸 바와 같이, 차광막은 표면에 반사방지기능을 갖게 해도 된다. 이 경우, 차광막의 표면은 크롬에 산소, 질소, 플루오르 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 크롬화합물로 한다. 구체적으로는, 산화크롬, 질화크롬, 플루오르화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 등의 재료를 들 수 있다.

또한, 반투광막, 차광막의 막두께의 합계는, 광학농도가 3 이상이 되도록 적당하게 조정된다.

또한, 상술한 그레이 톤 마스크는, LCD(액정표시장치)용 그레이 톤 마스크(컬러필터나 박막 트렌지스터(TFT) 제작용 등)나 PDP(플라즈마 디스프레이 패널)용의 그레이 톤 마스크로서 실용화할 수 있다.

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16. 습식에칭이 적용되는 액정표시장치 제조용의 그레이 톤 마스크 블랭크로서,

    투광성 기판과,

    상기 투광성 기판상의 표면에 형성된 반투광막과,

    상기 반투광막상에 형성된 차광막으로 이루어지고,

    상기 반투광막은, 몰리브덴과 실리콘으로 구성되는 재료로 하며,

    상기 반투광막의 상기 몰리브덴과 상기 실리콘의 비율(몰리브덴:실리콘)은, 1:2 ~ 1:19이며, i선(파장 365nm)의 노광파장에 대한 투과율이 10% ~ 80%로 조정되어 있고,

    상기 차광막은, 크롬과 질소를 포함하는 재료로 하며, 상기 차광막에 포함되는 질소의 함유량은, 10 ~ 80at%인 것인 것을 특징으로 하는 그레이 톤 마스크 블랭크.
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22. 제 16항에 있어서,

    상기 차광막의 표면은, 산화크롬, 질화크롬, 플루오르화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬 및 산화질화탄화크롬으로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그레이 톤 마스크 블랭크.
23. 제 16항에 있어서,

    상기 반투광막과 상기 차광막의 막두께의 합계는, 광학농도 3 이상이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 그레이 톤 마스크 블랭크.
24. 제 16항, 제22항 및 제 23항 중 어느 한 항에 기재된 그레이 톤 마스크 블랭크 상에, 레지스트막을 형성하고, 반투광막에 전사하는 패턴 묘화 및 현상을 행하여 상기 차광막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 습식에칭하여 차광막을 패터닝하고, 상기 반투광막 상에 패턴 형상의 차광막을 형성하는 공정과,

    상기 패턴 형상의 차광막을 마스크로 하여, 상기 반투광막을 습식에칭하여 반투광막을 패터닝하고, 패턴 형상의 반투광막을 형성하는 공정과,

    상기 패턴 형상의 차광막 상에 형성되어 있는 레지스트막을, 레지스트 박리액으로 제거하는 공정과,

    패턴 형상의 차광막 상에 다른 레지스트 막을 형성하고, 차광막에 전사하는 패턴 묘화 및 현상을 행하여 상기 차광막 상에 다른 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 다른 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 습식에칭하여 차광막을 패터닝하고, 일부 영역의 반투광막을 노출시켜 그레이톤 부를 형성하는 공정과,

    상기 패턴 형상의 차광막 상에 형성되어 있는 다른 레지스트 막을, 레지스트 박리액으로 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 그레이 톤 마스크의 제조방법.
25. 습식에칭이 적용되는 액정표시장치 제조용의 그레이 톤 마스크로서,

    투광성 기판상에, 투광성 기판이 노출된 투광부와, 반투광막 패턴으로 이루어지는 그레이톤부, 반투광막 패턴 상에 차광막 패턴이 형성된 차광부를 각각 형성하고,

    상기 반투광막 패턴은, 몰리브덴과 실리콘으로 구성되는 재료로 하며,

    상기 반투광막 패턴의 상기 몰리브덴과 상기 실리콘의 비율(몰리브덴:실리콘)은, 1:2 ~ 1:19이며, i선(파장 365nm)의 노광파장에 대한 투과율이 10% ~ 80%로 조정되어 있고,

    상기 차광막 패턴은, 크롬과 질소를 포함하는 재료로 하며, 상기 차광막 패턴에 포함되는 질소의 함유량은, 10 ~ 80at%인 것인 것을 특징으로 하는 그레이 톤 마스크.

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