KR101350714B1 - 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법과 마스크 블랭크용 기판과 마스크 블랭크 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판의 연마 방법과 마스크 블랭크용 기판과 마스크 블랭크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스크 블랭크용 기판이 우수한 표면 거칠기 및 결함 수준을 가지도록 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법은 반도체 디바이스 제조에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법으로서, 연마 입자가 함유된 슬러리를 기판으로 공급하면서 기판을 연마하는 연마 공정과, 연마 공정 후에 기판으로 공급되는 슬러리의 농도를 단계적 또는 연속적으로 낮추어가면서 기판을 연마하는 린스 공정을 포함한다.

Description

마스크 블랭크용 기판의 연마 방법과 마스크 블랭크용 기판과 마스크 블랭크{Method for polishing substrate for mask blank and substrate for mask blank and mask blank}
본 발명은 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법, 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크에 관한 것으로서, 특히 반도체 디바이스를 제조하는데 이용되는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법, 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크에 관한 것이다.
반도체 소자 제작의 핵심 기술인 리소그래피 공정에 사용되는 핵심 부품소재인 포토마스크는 마스크 블랭크를 e-Beam 등을 통한 방법으로 패턴을 형성하여 제조된다.
포토마스크의 성능은 마스크 블랭크의 성능에 의해 결정되고, 마스크 블랭크의 성능은 마스크 블랭크 기판의 성능에 따라 좌우될 수 있기 때문에 마스크 기판의 가공 기술 및 방법이 중요한 핵심 기술로 여겨지고 있다.
최근 반도체 회로의 고밀도, 고정밀도에 따라 마스크 블랭크용 기판과 같은 전자 디바이스용 6인치 투명 기판은 더욱 더 우수한 결함 및 표면 거칠기 특성이 요구되고 있다.
투명 기판의 표면 결함은 종래 365 nm 이상의 긴 파장의 빛을 이용한 리소그래피에서는 웨이퍼 전사 시 패턴에 미치는 영향이 크게 문제되지 않았다. 하지만 근래에 반도체 제조를 위한 리소그래피에서는 해상도(Resolution) 향상을 위해 248 nm의 KrF, 193 nm의 ArF 및 13.5 nm의 EUV 등으로 노광 파장의 단파장화가 이루어지고 있는 추세이다. 이와 같은 노광 파장의 단파장화는 마스크 기판 상의 작은 파티클(Particle) 또는 결함이 전사 패턴에 영향을 미쳐 Critical Dimension (CD) Error 등을 비롯한 마스크 결함으로 발전할 수 있다. 그리고 위상반전 (Phase Shift) 포토마스크의 경우 기존에 설계된 위상반전, 투과율 (Transmittance) 등에 영향을 주어 마스크 결함을 유발시킨다.
따라서 이는 마스크의 품질을 저하시키는 요인으로 작용하기 때문에 기판의 결함 및 Particle 제어가 기판의 가공 기술에서 중요한 기술로 자리잡고 있다. 또한 점차 단파장화 되는 노광 파장에서 빛의 산란을 최소화하여 반도체 공정에서 웨이퍼 전사 시 명암비 (Contrast)를 향상시키기 위해서는 기판의 표면 거칠기 특성이 우수해야 한다.
상기와 같은 마스크 블랭크용 기판의 특성은 복수의 연마 공정 특히, 복수의 연마 공정에서 만족시킬 수 있다. 수 A 이하의 표면 거칠기를 획득하기 위해서는 최종 연마 단계에서 수십 nm 크기의 콜로이달 실리카 연마입자를 사용하고 있다. 하지만 콜로이달 실리카는 최종 연마 단계에서 기판 표면에 볼록 결함을 유발시키는 요인으로 작용하고 있다. 볼록 결함은 주로 슬러리 내에 함유된 실리카 입자 또는 불순물 등이 기판 표면에 견고하게 부착하여 형성된다. 이렇게 형성된 볼록 결함들은 수 A 이하의 표면 거칠기를 달성하기 위한 장애 요소가 되기 때문에 반드시 볼록 결함이 제어되어야만 한다.
따라서 상기의 볼록 결함을 제어하기 위하여 슬러리를 산성화하는 방법이 소개되고 있다. 하지만 이런 슬러리의 산성화는 스테인리스 재질의 연마 장비의 유지 및 관리에 어려움을 주고 작업자에게 위험 요소로서 작용해 그 한계를 지니고 있다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 우수한 표면 거칠기 및 결함 수준을 가지는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법은 반도체 디바이스 제조에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법으로서, 연마 입자가 함유된 슬러리를 기판으로 공급하면서 기판을 연마하는 연마 공정과, 상기 연마 공정 후에, 상기 기판으로 공급되는 슬러리의 농도를 단계적 또는 연속적으로 낮추어가면서 상기 기판을 연마하는 린스 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 상기 슬러리의 농도가 30wt%에서 단계적 또는 연속적으로 낮아지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 린스 공정은 초순수 또는 초순수와 계면 활성제의 혼합물을 공급하여 상기 슬러리의 농도를 낮추는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 연마 패드를 이용하여 수행되며, 상기 연마 패드는 베이스층과, 상기 베이스층의 상측에 형성되고 복수의 미세 돌기를 가지는 냅층을 가지되, 상기 미세 돌기의 길이는 600㎛ 이상이고, 상기 미세 돌기의 평균 입경은 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 상정반, 하정반, 인터널 기어 및 선 기어가 독립적으로 회전하는 연마 장치를 이용하여 수행되고, 상기 상정반과 상기 하정반을 20rpm 이하로 회전되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법은 연마 입자가 함유된 슬러리를 기판으로 공급하면서 기판을 연마하는 연마 공정과, 상기 연마 공정 후에, 상기 기판으로 초순수를 포함하는 물질을 공급하면서 상기 기판을 연마하는 린스 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 초순수와 계면 활성제를 포함하는 물질로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 연마 패드를 이용하여 수행되며, 상기 연마 패드는 베이스층과, 상기 베이스층의 상측에 형성되고 복수의 미세 돌기를 가지는 냅층을 가지되, 상기 미세 돌기의 길이는 600㎛ 이상이고, 상기 미세 돌기의 평균 입경은 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 린스 공정은 상정반, 하정반, 인터널 기어 및 선 기어가 독립적으로 회전하는 연마 장치를 이용하여 수행되고, 상기 상정반과 상기 하정반을 20rpm 이하로 회전되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판은 상기 기판 표면에 크기가 0.1 ㎛ 이상인 결함의 개수가 2개 미만인 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 따르면 마스크 블랭크용 기판의 최종 연마 단계에서 연마 입자가 함유된 슬러리의 농도가 단계적 또는 연속적으로 낮아지는 린스 연마를 통해 기판 표면에 0.1 ㎛ 이상의 결함이 없고 표면 거칠기가 2Å 이하인 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 최종 연마 단계의 린스 연마 공정에 의해 슬러리의 농도가 연속적으로 감소하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 최종 연마 단계의 린스 연마 후 기판의 표면 거칠기를 측정한 위치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에서 최종 연마 단계의 린스 연마 공정에서 사용된 초연질 패드를 형상화한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 마스크 블랭크를 형상화한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 위상반전 마스크 블랭크를 형상화한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법과, 이 방법을 통해 제조된 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크에 관하여 설명한다.
본 실시예에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법은 연마 공정과 린스 공정을 포함한다.
먼저, 기판에 관해 설명하면 기판은 투명 기판으로 소다라임, 천연석영 또는 합성석영유리로 이루어지며, 석영 잉곳 (Ingot)으로부터 슬라이싱된 모재로 두께가 6.5 mm 이상이며, 크기가 152×152 ±0.2 mm이다.
연마 공정은 랩핑(Lapping) 공정과 폴리싱(Polishing) 공정을 포함할 수있고 각각의 공정은 복수의 단계로 이루어질 수 있다. 단일 단계로 랩핑 공정을 진행하는 경우 공정 효율성을 고려하여 큰 크기의 연마 입자를 사용하여 높은 압력 하에 랩핑 공정을 진행한다. 그렇게 되면 빠른 시간 내에 두께를 감소시킬 수 있지만 정확한 두께 조절이 어려워지고 기판 표면에서 깊이 방향으로 생성되는 크랙(Crack)을 포함하는 데미지(Damage) 층이 발생하고 양호한 표면 거칠기를 얻을 수 없다. 표면 거칠기가 나쁘면 연마 공정의 시간이 더욱 더 증가하기 때문에 생산성 저하의 문제점을 가진다. 따라서 목표 두께 정확도를 달성하면서 결함을 감소시키는 동시에 양호한 표면 거칠기를 가지기 위해서는 랩핑 공정을 복수의 단계로 진행하는 것이 바람직하다.
또한 연마 공정에서 표면 거칠기를 향상시키기 위해서는 복수의 단계로 공정을 진행할 수 있다. 기판의 표면 거칠기는 사용하는 슬러리, 연마 패드의 특성에 따라 결정된다. 따라서 생산성, 목표 두께 및 표면 거칠기를 달성하기 위해서는 슬러리와 연마 패드가 다른 복수의 연마 공정으로 연마를 진행하는 것이 바람직하다.
연마 공정에서 사용되는 슬러리는 산화세륨 (CeO2) 또는 콜로이달 실리카 (SiO2) 연마 입자가 포함된 슬러리인 것이 바람직하다. 표면 거칠기를 향상시키기 위해서는 최종 단계의 연마 공정으로 진행될수록 연마 입자의 경도가 낮고 평균 입경이 작은 것이 바람직하다. 연마 입자들은 구형의 형상을 가지기 때문에 표면 거칠기 향상에 효과적이다.
슬러리의 산화세륨 및 콜로이달 실리카 연마 입자의 함량은 10 내지 30 wt%인 것이 바람직하다. 슬러리 내의 콜로이달 실리카 연마입자의 함량이 10 wt% 미만이면 슬러리에 의해 투명 기판에 도달하는 연마 입자의 양이 부족하여 기판의 연마 균일성이 저하된다. 또한 연마 입자의 함량이 30 wt%를 초과하면 연마 균일성이 확보되지만 슬러리 탱크 내에 용해되지 않는 연마 입자가 다수 낭비되어 비용이 증가하는 단점이 있다.
산화세륨 연마 입자의 크기는 0.5 내지 3 ㎛ 인 것이 바람직하다. 산화세륨 연마 입자의 크기가 3 ㎛를 초과하면 목표 두께는 빠른 시간 내에 도달할 수 있지만 표면 거칠기를 향상시키기 위한 다음 차례의 연마 공정 시간이 증가하여 공정 효율성을 저하시킨다. 그리고 산화세륨 연마 입자의 크기가 0.5 ㎛ 미만이면 더 많은 시간 동안 연마 공정이 진행되어야 하기 때문에 이 또한 공정 효율성 측면에서 손실을 가져온다. 그리고 긴 공정 시간으로 합성석영유리 표면에서 스크래치와 같은 결함이 발생될 확률이 증가한다.
콜로이달 실리카 연마 입자의 크기는 20 내지 120 nm인 것이 바람직하다. 연마 입자는 연마 공정에서 장비에서 가해지는 압력을 연마 패드로부터 전달받아 물리적으로 합성석영유리의 두께 감소를 일어나게 하면서 동시에 표면 거칠기를 향상시키는 역할을 한다. 연마입자의 크기가 120 nm를 초과하면 2 A 이하의 표면 거칠기를 확보하기 어렵고 콜로이달 실리카의 크기가 20 nm 미만이면 더 많은 시간 동안 연마 공정이 진행되어야 하기 때문에 공정 효율성 측면에서 손실을 가져온다.
연마 공정에 사용되는 슬러리는 0.5 내지 5 wt%의 계면 활성제를 포함할 수 있다. 슬러리 분산제로 첨가되는 유기산은 슬러리 내에서 연마 입자의 분산성을 개선시켜 연마 입자가 응집되거나 슬러리 탱크 아래에 침전되는 현상을 방지하여 연마의 균일도를 향상시키는 역할을 한다. 분산제가 0.5 wt% 미만으로 첨가되면 연마 입자의 분산력이 약하고, 5 wt%를 초과하여 첨가되면 분산성은 향상되지만 합성 석영 유리 표면과 연마 입자 간의 마찰력을 감소시켜 연마 패드에 의해서만 연마되어 연마 효율이 낮아진다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판의 연마방법은 연마 공정 후에 초순수를 이용한 린스 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 린스 공정을 수행하는 첫 번째 방법은 연마 공정의 최종 단계에서 슬러리 공급을 중단하고, 초순수 및/또는 계면 활성제를 공급하여 수행하는 것이다. 그러면, 기판에 공급되는 슬러리의 농도(보다 정확하게는, 기판에 잔존하는 슬러리의 농도이다. 다만, 기판의 입장에서는 일정시간동안은 지속적으로 슬러리에 노출되는 바, 기판으로 공급되는 슬러리의 농도라 하였다)는 도 1에 도시된 바와 같이 초순수의 공급에 따라 연속적으로 점차 낮아지게 되고, 종국에는 슬러리가 없이 초순수만으로 수행된다. 한편, 도 1과 달리 단계적(예를 들어, 계단식)으로 슬러리의 농도가 낮아질 수도 있다.
본 발명의 린스 공정을 수행하는 두 번째 방법은 연마 공정을 종료하고 연마 장치를 이용하여 슬러리 없이 초순수 및/또는 계면 활성제만으로 수행하는 것이다. 린스 공정에서 사용되는 연마 장치는 폴리싱 공정에서 사용된 것일 수도 있고, 다른 연마 장치일 수도 있다.
린스 공정은 연마 패드를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 바와 같이 린스 공정에서 사용되는 연마 패드(10)는 베이스층(11)과 냅층을 가진다. 냅층에는 복수의 미세 돌기(12)가 마련되어 있으며, 이 미세 돌기(12)의 길이는 600㎛ 이상인 것이 바람직하다. 냅층의 두께(즉, 미세 돌기의 길이)가 600 ㎛ 미만이면 연마 패드의 탄성회복률이 떨어져 표면 거칠기 확보가 어렵고 잔존하는 연마 입자에 의해 기판에 스크래치와 같은 오목 결함을 유발할 수 있다.
연마 패드의 압축률은 3 % 이상,　탄성회복률은 65 % 이상인 것이 바람직하다. 3 % 이상의 압축률을 가지는 패드는 연마 압력이 실리카 입자에 부과될 때 입자를 둘러싸는 냅층이 탄성적으로 변형하여 연마 압력을 분산 및 흡수하여 기판 표면에 발생할 수 있는 오목 형상의 결점 형성을 억제시킬 수 있다. 또한 65 % 이상의 높은 탄성회복률을 가지는 패드는 냅층이 용이하게 압축 및 회복될 수 있어 큰 실리카 입자들이 냅층에 남아 있지 않게 만들어 오목 형상 결점을 억제시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 미세 돌기(12)의 평균 입경은 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 미세 돌기의 평균 입경이 30 ㎛를 초과하면 린스 공정에서 기판 표면에 부착된 콜로이달 실리카 연마 입자 및 기타 불순물을 제거하는 효율이 낮아진다.
폴리싱 공정의 초기 단계에서 사용되는 연마 패드는 홈이 있거나 홈이 없는 것일 수 있다. 홈은 다양한 형태가 될 수 있다. 예를 들면 Pitch 25 mm, Width 4 mm, Depth 0.5 mm 형태의 홈이 적용될 수 있다. 연마 패드의 홈은 연마 공정 시 슬러리의 유동성을 향상시켜 투명 기판의 연마 효율성을 증가시키는 역할을 한다. 홈의 크기와 사용은 선택적으로 연마 공정에 맞게 적용될 수 있다.
반면, 린스 공정에서 사용되는 연마 패드는 홈이 없는 것이 바람직하다. 최종 연마 단계에서 홈이 있는 연마 패드를 사용하면 홈의 에지 부분에서 결함이 발생하는 확률이 증가한다.
린스 공정의 연마 공정 압력은 150 g/cm2 이하인 것이 바람직하다. 공정 압력이 150 g/cm2 를 초과하면 과도한 압력에 따라 합성석영유리 기판에 스크래치 또는 Crack 등의 결함이 발생할 수 있고 투명 기판의 두께를 제어하기 어렵다.
린스 공정에서 상정반과 하정반의 회전 속도는 20 rpm 이하인 것이 바람직하다. 상정반과 하정반의 회전 속도가 20 rpm을 초과하면 스크래치와 같은 결함의 생성 확률이 증가하고 결함의 크기도 증가한다.
린스 공정에서 인터널 (Internal) 기어와 선 (Sun) 기어의 rpm 비율은 1 : 1 초과 ~ 1 : 2 인 것이 바람직하다. rpm 비율이 1 : 2를 초과하면 연마 패드의 에지 부분과 중앙 부분에서 단위 시간 동안 이동 거리의 차이가 커져 연마 균일도가 나빠진다. 또한 인터널 기어와 선 기어의 rpm 비율이 1 : 1인 경우 기판의 평탄도가 나빠진다.
랩핑 공정과 폴리싱 공정에서 슬러리의 공급량은 1 ~ 5 L/min인 것이바람직하다. 슬러리의 공급량은 연마 입자의 유동성 즉, 기판의 연마 균일도에 영향을 미치기 때문에 충분한 연마 입자의 투명기판으로의 도달을 위해 1 ~ 5 L/min인 것이 바람직하다.
연마 공정에서 표면 거칠기 향상을 위해 사용되는 콜로이달 실리카 연마 입자가 포함된 연마 슬러리는 기판 표면에 볼록 결함을 유발시키는 원인이 된다. 특히 볼록 결함은 실리카 입자가 기판 표면에 견고하게 부착되어 형성되며 이는 이후의 스크럽 및 기타 세정 방법으로도 제거가 어렵다. 따라서 린스 공정은 연마 패드의 부드럽고 미세한 돌기를 이용하여 물리적으로 실리카 연마 입자를 제거하는 것이 바람직하다. 또한 실리카 연마 입자를 제거하기 위해서는 연마 장치에 슬러리의 공급을 중단시키고 초순수 및/또는 계면 활성제를 공급하여 슬러리의 농도가 단계적 또는 연속적으로 감소하도록 하거나, 슬러리가 없이 초순수 및/또는 계면 활성제 만으로 린스 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
린스 공정은 연마 슬러리의 농도가 30 내지 0 wt% 구간에서 단계적 또는 연속적으로 감소하도록 하여 진행하는 것이 바람직하다. 연마 공정 후에 연마 패드 및 슬러리 공급 라인에 잔존하는 슬러리를 점차적으로 제거하여 오직 연마 패드의 물리적인 힘에 의해서만 연마하는 것이 볼록 결함을 제거하는데 효과적인 방법이다.
린스 공정에서 초순수만을 이용하면 기판과 연마 패드의 마찰력이 증가하여 잔존하는 연마 입자에 의해 스크래치 발생률이 증가하기 때문에 마찰력을 감소시키는 계면 활성제를 초순수와 함께 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 린스 공정 후 제조된 기판은 표면 거칠기가 2 A 이하, 바람직하게는 1.84 A 이하이고, 기판 표면에 0.1 ㎛ 크기 이상의 결함이 2개 미만이다.
특히, 표면 거칠기 Ra의 경우 2 A 이하의 값을 가지고 기판 내에서 최소 5 Point 측정 시 Ra 값이 모두 2 A 이내이다. 이것은 기판의 앞면과 뒷면 모두에 유효하다.
본 발명에 따라 제조된 기판으로부터 포토마스크 블랭크를 제조하고, 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조한다. 포토마스크 블랭크는 기판 상에 하나 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막을 성막하고, 금속막 상에 레지스트막을 코팅하여 제조된다. 금속막은 스퍼터링법에 의해 성막될 수 있고, 레지스트막은 스핀 코팅법에 의해 성막될 수 있다. 금속막은 기능에 따라 차광막, 위상 반전막, 반투광막, 식각중지막, 하드마스크막 등이 될 수 있고,
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
본 실시예 1은 상기의 최종 연마 단계에서 린스 연마 공정을 적용하여 마스크 블랭크 기판을 제조한 실시예이다.
먼저, 6.85 mm의 두께를 가지는 합성석영유리를 준비하여, 복수의 랩핑 및 2 단계의 폴리싱 공정을 통해 40 매의 투명 기판을 제조하였다. 먼저 실시예 1은 최종 단계의 폴리싱 공정에서 20 매를 콜로이달 실리카를 사용하여 공정을 종료하고 종료 후 5 분 동안 린스 공정을 연속적으로 실시하였다. 린스 공정은 폴리싱 공정의 최종 단계에서 슬러리 공급을 중단시키고 초순수와 계면 활성제를 3L/min의 양으로 공급하여 슬러리의 농도가 점차 감소되도록 하였다.
비교예 1은 콜로이달 실리카만으로 20 매를 연마하여 공정을 종료하였다. 이 후 20 매에 대한 기판의 표면 거칠기 및 결함 수준을 평가하였다. 최종 단계의 연마 슬러리는 Fujimi사의 COMPOL-80 콜로이달 실리카 연마 슬러리를 이용하였다. 이 때 연마 입자의 평균 입경은 75 nm로 측정되었다. 그리고 연마 패드는 홈이 없고 냅 층의 두께가 620 ㎛, 냅 구경의 평균 입경은 25 ㎛ 인 초연질의 스웨이드(Suede) 패드 적용하였다. 표 1의 연마 공정 조건으로 최종 단계의 연마 공정을 진행한 후 Detergent, Brush 및 SPM (Sulfuric Acid Peroxide Mixture, H2SO4 : H2O2 = 10 : 1 / 85℃) 세정을 적용하여 세정하였다. 그리고 최종적으로 세정이 완료된 40 매의 기판에 대해 표면 거칠기 및 결함 개수를 측정하여 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 표면 거칠기는 Veeco사의 Scanning Probe Microscope(SPM) 장비를 이용해 Tapping Mode로 측정하였다. 이 때 Scan Size는 1 ㎛× 1 ㎛ 이고 기판 내 5 Point에서 표면 거칠기를 측정하고 평균 Ra 값을 산출하였다. 그리고 최종 단계의 연마 공정이 종료된 후에 GM3000 Laser 검사 장비를 이용하여 결함의 개수를 측정하였다. 이 때, 모든 연마 공정은 4 Way 방식의 양면 Polishing Machine으로 진행되었다.
< 최종 단계의 연마 공정 조건 >


실시예1
비교예1

공정압력
72g/cm2
72g/cm2

Rpm
상정반 6, 하정반 18
상정반 6, 하정반 18


공정
시간
실리카 연마
30 min
30 min

린스 연마
5 min
5 min

연마 슬러리
COMPOL-80
COMPOL-80

연마 패드
스웨이드 패드
스웨이드 패드
< 린스 연마 평가 결과 >
표면 거칠기 평균 (A) 10 nm 이상 결함 ( EA )
실시예 1 비교예 1 실시예 1 비교예 1
1 1.84 1.89 0 8
2 1.76 1.87 0 12
3 1.54 2.05 0 3
4 1.65 2.11 0 7
5 1.55 1.69 0 6
6 1.54 2.22 0 8
7 1.57 1.85 0 9
8 1.66 1.97 0 3
9 1.68 2.11 0 5
10 1.77 2.28 0 15
11 1.45 1.87 0 12
12 1.25 1.88 0 6
13 1.26 1.79 0 6
14 1.34 2.14 0 2
15 1.28 2.11 0 6
16 1.57 2.36 0 4
17 1.55 2.18 0 2
18 1.65 1.96 0 8
19 1.68 1.89 0 4
20 1.77 2.31 0 11
평균 1.57 2.03 0 6.9
상기 표 2에 의하면 5분 동안 린스 연마를 실시한 실시예 1에서 표면 거칠기 평균 1.57 A과 0.1 ㎛ 이상 볼록 결함이 없는 우수한 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있었다. 반면에 린스 연마를 실시하지 않은 비교예 1에서는 기판 표면에 잔존하는 실리카 연마 입자의 영향으로 0.1 ㎛ 이상 볼록 결함 6.9 개, 표면 거칠기가 2.03 A으로 린스 연마를 실시한 실시예 1 보다 특성이 우수하지 못함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면은 투명 기판의 표면 특성을 개선할 수 있었고 우수한 품질을 가지는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.
본 실시예 2는 상기 실시예 1과 같이 폴리싱 공정 후 린스 공정을 진행하였다. 본 실시예 2에서는 폴리싱 공정을 마치고 난 후 폴리싱 공정에서 사용된 연마 장치가 아닌 다른 연마 장치로 기판을 옮겨서 슬러리가 없이 초순수와 계면 활성제만을 이용하여 5분간 린스 공정을 수행하였다.
20매의 기판을 연마 하고 린스 공정을 진행한 후, 표면 거칠기 및 결함 수준을 평가하였다. 평가 결과는 표 3과 같다.
< 린스 연마 평가 결과 >
표면 거칠기 평균 (A) 10 nm 이상 결함 ( EA )
실시예 2 비교예 1 실시예 2 비교예 1
1 1.58 1.89 0 8
2 1.55 1.87 0 12
3 1.82 2.05 0 3
4 1.57 2.11 0 7
5 1.59 1.69 0 6
6 1.55 2.22 0 8
7 1.66 1.85 0 9
8 1.71 1.97 0 3
9 1.76 2.11 0 5
10 1.82 2.28 0 15
11 1.79 1.87 0 12
12 1.62 1.88 0 6
13 1.33 1.79 0 6
14 1.61 2.14 0 2
15 1.34 2.11 0 6
16 1.36 2.36 0 4
17 1.34 2.18 0 2
18 1.52 1.96 0 8
19 1.32 1.89 0 4
20 1.22 2.31 0 11
평균 1.55 2.03 0 6.9
상기 표 3에 의하면 5분간 린스 연마를 실시한 실시예 2에서 표면 거칠기 평균 1.55 A과 0.1 ㎛ 크기 이상 볼록 결함이 없는 우수한 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 투명 기판
2 : 위상반전막
3 : 금속막
4 : 금속막
5 : 레지스트

Claims (14)

  1. 반도체 디바이스 제조에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법으로서,
    연마 입자가 함유된 슬러리를 기판으로 공급하면서 상기 기판을 연마하는 연마 공정과,
    상기 연마 공정 후에, 상기 기판으로 공급되는 슬러리의 농도를 단계적 또는 연속적으로 낮추어가면서 상기 기판을 연마하는 린스 공정을 포함하되,
    상기 린스 공정은 연마 패드를 이용하여 수행되며, 상기 연마 패드는 베이스층과, 상기 베이스층의 상측에 형성되고 복수의 미세 돌기를 가지는 냅층을 가지되, 상기 미세 돌기의 길이는 600㎛ 이상이고, 상기 미세 돌기의 평균 입경은 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 린스 공정에서 상기 슬러리의 농도는 30wt%에서 단계적 또는 연속적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 린스 공정에서는 초순수 또는 초순수와 계면 활성제의 혼합물을 상기 기판으로 공급하여 슬러리의 농도를 낮추는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 린스 공정은 상정반, 하정반, 인터널 기어, 및 선 기어가 독립적으로 회전하는 연마 장치를 이용하여 수행되고, 상기 상정반과 하정반은 20rpm 이하로 회전되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  6. 반도체 디바이스 제조에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법으로서,
    연마 입자가 함유된 슬러리를 기판으로 공급하면서 기판을 연마하는 연마 공정과,
    상기 연마 공정 후에, 상기 기판으로 초순수를 포함하는 물질을 공급하면서 상기 기판을 연마하는 린스 공정을 포함하되,
    상기 린스 공정은 연마 패드를 이용하여 수행되며, 상기 연마 패드는 베이스층과, 상기 베이스층의 상측에 형성되고 복수의 미세 돌기를 가지는 냅층을 가지되, 상기 미세 돌기의 길이는 600㎛ 이상이고, 상기 미세 돌기의 평균 입경은 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 린스 공정은 초순수와 계면 활성제를 포함하는 물질로 수행되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 린스 공정은 상정반, 하정반, 인터널 기어, 및 선 기어가 독립적으로 회전하는 연마 장치를 이용하여 수행되고, 상기 상정반과 하정반은 20rpm 이하로 회전되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법.
  10. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 제6항, 제7항 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 기판으로서,
    상기 기판 표면에 크기가 0.1 ㎛ 이상인 결함의 개수가 2개 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 제6항, 제7항 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 연마 방법에 의해 연마된 마스크 블랭크용 기판 상에 하나 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
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