KR102158900B1 - 포토마스크 기판, 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 포토마스크 기판의 제조 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

세정 공정에서 이물을 발생시킬 가능성을 최대한 저감시켜, 포토마스크 블랭크나 포토마스크 제조 공정에서의 결함 발생의 리스크를 억제하는 것이 가능한 포토마스크 기판을 제공한다.
전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 투명 재료로 이루어지는 포토마스크 기판으로서, 전사용 패턴을 형성하기 위한 제1 주 표면, 그 이면측에 있는 제2 주 표면, 이들 주 표면에 수직인 단부면을 갖는다. 제1 주 표면의 단부 근방에 경사 영역이 형성되고, 당해 경사 영역은, 제1 모따기면과, 제1 주 표면과 제1 모따기면 사이에 형성된 제1 곡면을 갖는다. 제1 모따기면은, 제1 주 표면에 대한 경사각이 50도 이하이고, 또한 평면을 갖는다. 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은 0.3＜r1을 만족시키고, 제1 곡면 및 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)가 0.05㎛ 미만이다.

Description

포토마스크 기판, 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 포토마스크 기판의 제조 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 {PHOTOMASK SUBSTRATE, PHOTOMASK BLANK, PHOTOMASK, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK SUBSTRATE, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 포토마스크 기판에 관한 것이며, 또한 그것을 사용한 포토마스크 블랭크, 포토마스크에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 표시 장치 제조용 포토마스크 기판으로서 유리한 기판에 관한 것이다.

전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 기판은, 주로, 합성 석영 유리 등의 투명 재료로 이루어지고, 사각형의 주 표면을 갖는 기판을, 연마 등에 의해 가공하여 제조된다. 기판의 표리 2개의 주 표면 중 어느 하나에는, 전사용 패턴이 형성된다. 전사용 패턴은, 얻고자 하는 디바이스의 설계에 기초하여 형성되고, 소자나 배선에 대응하는 미세한 패턴을 포함한다. 이 전사용 패턴의 CD(Critical Dimension) 정밀도나, 좌표 정밀도가 엄격하게 요구되므로, 기판의 주 표면은 정밀한 연마에 의해, 평탄하고 또한 평활하게 가공된다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 표면 및 이면으로 이루어지는 주 표면과, 판 두께 방향으로 형성되는 단부면과, 단부면과 표면 및 이면 사이에 형성되는 모따기면을 갖는 투광성 포토마스크용 기판에 있어서, 단부면 및 모따기면은, 표면 조도(Ra)가 0.03∼0.3㎛의 조면인 포토마스크용 기판이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 표리 2개의 주 표면과, 4개의 단부면으로 구성되는 마스크 블랭크용 기판에 있어서, 단부면에, 2개의 코너부측 영역과, 그 2개의 코너부측 영역 사이에 끼이는 중앙측 영역을 형성하고, 코너부측 영역의 단부면을 표면 조도(Ra) 0.5㎚ 이하의 경면으로 하고, 중앙측 영역을 조면으로 한 기판이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-300566호 공보 국제 공개 제2010/092937호

액정이나 유기 EL을 적용한 것 등, 표시 장치(플랫 패널 디스플레이: FPD)의 제조에 있어서는, 얻고자 하는 디바이스의 설계에 기초한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크가 많이 이용된다. 디바이스로서, 텔레비전이나 모니터 외에도, 특히 스마트폰이나 태블릿 단말기 등에 탑재되어 있는 표시 장치에는, 밝기 전력 절약, 동작 속도가 빠를 뿐만 아니라, 고해상도, 광시야각 등의 높은 화질이 요구된다. 이로 인해, 상술한 용도로 사용되는 포토마스크가 갖는 패턴에 대해, 고밀도화, 고집적화의 요구가 발생하는 동향에 있고, 이용하는 포토마스크의 패턴은 종래에 없는 만큼 미세화에의 요망이 강하다. 또한, 이러한 동향과 함께, 포토마스크 기판에 대한 품질 요구가 높아지고 있으므로, CD(Critical Dimension) 정밀도나 좌표 정밀도와 함께, 결함의 제어, 즉, 무결함화에 대해서도 엄격한 사양이 요구된다.

포토마스크 기판에는, 주로 표리 2개의 주 표면과, 4개의 단부면을 갖는 투명 기판이 사용된다. 투명 기판의 대부분은, 석영 유리 등, 포토마스크의 노광에 사용하는 광에 대해 높은 투과율을 갖는, 투명한 재료를 사용하여 제조된다. 전사용 패턴이 형성되는 주 표면은, 경면 연마가 실시되어, 소정의 평활도(예를 들어, Ra값으로 0.2㎚ 이하 등)를 갖는 것으로 한다.

한편, 포토마스크 기판의 단부면에 대해서는, 주 표면과는 상이한 기준으로 가공되어 왔다. 특히, 표시 장치용 포토마스크 기판은, 상대적으로 사이즈가 크고(예를 들어, 1변이 300∼1500㎜, 두께가 5∼13㎜ 정도), 중량도 크다. 이러한 대형 기판을 핸들링할 때, 사람의 손에 의해 보유 지지하는 경우, 기판 단부가 지나치게 평활하면, 기판이 손과의 사이에서 미끄러져 낙하할 위험이 있다. 그리고, 이것을 방지하기 위해서는, 기판 단부면은 조면인 쪽이 낫다고 하는 지견이 종래부터 있었다.

또한, 이들 대형 기판의 핸들링을 사람의 손에 의존하지 않고, 자동적으로 취급하는 장치를 사용하는 경우라도, 장치 내에서의 기판의 검지를 광학적으로 행하는 경우가 있었다. 즉, 기판의 어느 하나의 단부면에 광을 조사하고, 반사광이나 투과광을 센서에 의해 수광하여, 기판의 위치를 검지하는 경우, 기판의 단부면이 경면인 것보다, 조면인 쪽이, 검지 성능이 높다고 하는 상황도 지적되는 경우가 있었다.

이러한 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서, 패턴의 미세화나, 선 폭이나 결함 유무의 요구 사양이 엄격해짐에 따라서, 포토마스크 기판 단부면의 품질을 새롭게 검토할 필요가 발생하고 있다. 예를 들어, 연마 공정에서 발생하여, 기판 단부면에 부착된 연마제나 유리 칩 등이 세정 시에 주 표면으로 돌아들어가, 주 표면을 손상시키는 경우가 있다. 또한, 이 연마제나 유리 칩이 세정 시에 완전히 제거되지 않고, 세정 후에 박리되어, 기판 주 표면에 부착되거나, 기판 주 표면 상에 형성된 박막이나 레지스트막에 부착되거나 하여, 패턴 형성 정밀도에 지장을 주는 것과 같은 문제가 포토마스크 제조의 수율을 저하시키는 리스크를 낳고 있다. 또한, 포토마스크의 보관이나 세정 시에, 기판 단부면과 지그가 접촉함으로써, 기판이나 지그로부터의 발진이 발생한다는 문제도, 형성하고자 하는 패턴의 미세화와 함께, 보다 절실하고 또한 심각해질 가능성이 있다. 이들 문제는, 금후 필요해지는 패턴의 미세화나, 생산성의 면에서, 근간이 되는 사양에 영향을 미쳐, 금후의 우선 과제인 것에 본 발명자는 주목하였다.

일반적으로, 주 표면에 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 공정 중, 검사 공정으로 보내기 전에 세정을 행하여, 전사를 저해하는 이물을 제거한다. 또한, 검사에 의해, 이물이 확인되면, 다시 세정이 실시된다. 한편, 검사에 의해 이물이 없는 것을 확인할 수 있었던 경우에는, 필요에 따라서 보호용 펠리클을 접착하고, 포장하여 출하한다.

또한, 상기 세정에 있어서, 이물의 대부분은 제거되지만, 본 발명자의 검토에 의하면, 0.5∼1.5㎛ 정도의 미세한 이물의 잔류가 관측되고, 이로 인해 세정을 반복해도 완전히 제거하는 것은 곤란한 상황이 확인되었다. 이들 이물은, 기판의 주연 근방에 많이 분포되어 있는 경향이 보였다. 종래의 포토마스크 사양에 있어서는 문제가 되는 경우가 적은, 미소 사이즈의 이물이지만, 금후의 가일층의 패턴 미세화에 의해 문제가 될 우려가 있다.

본 발명자의 상세한 검토에 의하면, 이러한 미소 이물 중에는, 주 표면에 패턴을 형성한 후에 행하여지는 세정 공정에서 발생하고 있는 것이 포함되고, 이로 인해, 세정 횟수를 거듭해도 완전하게는 제거되지 않는 것을 알 수 있었다. 그리고 상기 이물의 분석에 의해, 미소 이물이, 세정 장치 내에서 기판 표면에 접촉하여, 물리 세정 효율을 높이는 접촉 지그(예를 들어 스펀지, 브러시 등)의 구성 성분을 포함하는 경우가 있는 점이 명백해졌다.

포토마스크의 세정 공정, 특히 표시 장치 제조용 포토마스크의 세정에 있어서는, 액류나 진동에 의한 세정 작용 외에도, 접촉 지그를 직접, 포토마스크 주 표면에 접촉시키는 것이 행해진다. 그 이유는, 박리한 레지스트나 에칭제를 완전히 제거하는 데 유효하기 때문이다.

특히, 표시 장치 제조용 포토마스크는, 그 패턴 형성 공정에서 주로 습식 에칭을 적용한다. 이때, 전사용 패턴을 형성하는 Cr계의 막을 에칭하기 위해, 질산제2세륨암모늄액을 사용하지만, 이 세륨의 석출물이 잔류, 고착하는 경우가 있다. 이 석출물은, 접촉 지그에 의해 효과적으로 제거하는 것이 유리한 것이다.

또한, 표시 장치 제조용 포토마스크의 주 표면은, 대부분의 경우 직사각형이므로, 스핀 세정 장치 내에서 수평하게 보유 지지하여 회전하면, 긴 변 방향과 짧은 변 방향은 세정 효율이 상이하고, 주 표면 전체를 균일하게 세정하기 위해서는, 접촉 지그를 보조적으로 사용하는 것이 효과적이다. 이로 인해, 예를 들어 반도체 장치 제조용 포토마스크에 있어서는 반드시 사용되는 것은 아닌 접촉 지그를, 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서는, 사용하는 경우가 많다.

즉, 포토마스크의 제조 공정의 최종 단계로서의 세정에 있어서, 연마제 등 외부로부터의 이물의 부착, 반입을 방지할 수 있었다고 해도, 세정 장치 내에서, 접촉 지그를 사용하는 것에 의한 새로운 이물이 발생할 가능성이 존재하고, 이것을 방지하지 않으면, 특히 미세 패턴을 구비하는 포토마스크의 생산에 지장을 초래할 가능성이 우려되었다.

본 발명자는, 이러한 상황에 비추어, 포토마스크 기판 자체가, 세정 공정에서 이물을 발생시킬 가능성을 최대한 저감시켜, 이 포토마스크 기판을 사용한 포토마스크 블랭크나 포토마스크 제조 공정에서의 결함 발생의 리스크를 억제하기 위해, 예의 검토하여, 본 발명을 완성시킨 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 포토마스크 기판 자체가, 세정 공정에서 이물을 발생시킬 가능성을 최대한 저감시켜, 이 포토마스크 기판을 사용한 포토마스크 블랭크나 포토마스크 제조 공정에서의 결함 발생의 리스크를 억제하는 포토마스크 기판을 제공하는 것이며, 나아가서는 이 포토마스크 기판을 사용함으로써 세정 공정에서의 이물 발생의 리스크를 저감시킬 수 있고, 이에 의해 포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 발생을 저감시켜, 생산의 효율화와 수율의 향상이 가능해지는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 구성을 갖는 발명을 제공한다.

(구성 1)

전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한, 투명 재료로 이루어지는 포토마스크 기판으로서,

상기 전사용 패턴을 형성하기 위한 제1 주 표면과, 상기 제1 주 표면의 이면측에 있는 제2 주 표면과, 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 갖고,

상기 제1 주 표면의 단부 근방에, 상기 제1 주 표면과 평행한 면에의 투영 폭이 d0(㎜)인 경사 영역이 형성되고,

상기 경사 영역은, 제1 모따기면과, 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에 형성된 제1 곡면을 포함하고,

상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 50도 이하이고, 상기 투영 폭이 d1(㎜)인 평면을 갖고,

상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은,

0.3＜r1

을 만족시키고, 또한,

상기 제1 곡면 및 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)가, 0.05㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판.

(구성 2)

상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 대략 45도이고, 또한 상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은,

0.3＜r1＜d0

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토마스크 기판.

(구성 3)

상기 포토마스크 기판의 판 두께를 T(㎜)로 할 때, 상기 투영 폭 d1(㎜)은,

0＜d1＜(1/3)×T

를 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크 기판.

(구성 4)

상기 단부면의 표면 조도(Ra)가, 0.05㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 기판.

(구성 5)

상기 포토마스크 기판은, 표시 장치 제조용 포토마스크 기판인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 기판.

(구성 6)

구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 기판의 상기 제1 주 표면에 광학막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.

(구성 7)

구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 기판의 상기 제1 주 표면에 전사용 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.

(구성 8)

전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법으로서,

투명 재료로 이루어지고, 서로 반대측의 2개의 제1 주 표면 및 제2 주 표면, 및 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 구비하는 판 형상의 투명 기판을 준비하는 공정과,

상기 투명 기판의 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면에 랩핑을 실시하여, 소정의 평탄도를 얻는 공정과,

상기 투명 기판의 상기 단부면을 연마하여, 소정의 평활도를 얻는 공정과,

상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면의 각각과, 상기 단부면 사이에, 각각 제1 모따기면 및 제2 모따기면을 형성함과 함께, 적어도 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에, 곡률 반경 r1(㎜)의 볼록 곡면을 연속적으로 형성하고, 형성한 제1 곡면과 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 공정과,

상기 2개의 주 표면 중 적어도 제1 주 표면에 대해, 표면 조도(Ra)가 0.05㎚ 미만이 되도록 정밀 연마를 실시하는 공정을 포함하고,

상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 대략 45도이고, 또한 상기 곡률 반경 r1(㎜)은,

0.3＜r1

을 만족시키는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판의 제조 방법.

(구성 9)

상기 단부면의 연마 시에, 상기 단부면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 포토마스크 기판의 제조 방법.

(구성 10)

구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 포토마스크 블랭크에, 소정의 레지스트 패턴을 형성하고, 에칭을 실시함으로써, 전사용 패턴을 형성하는 공정과,

전사용 패턴이 형성된 상기 포토마스크 기판에 대해, 접촉 지그를 사용한 세정을 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.

(구성 11)

구성 7에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,

노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 형성된 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.

본 발명의 포토마스크 기판에 의하면, 포토마스크 기판 자체가, 세정 공정에서 이물을 발생시킬 가능성을 최대한 저감시켜, 이 포토마스크 기판을 사용한 포토마스크 블랭크나 포토마스크 제조 공정에서의 결함 발생의 리스크를 억제하는 것이 가능하다. 본 발명의 포토마스크 기판은, 특히 표시 장치 제조용 포토마스크 기판으로서 유리하다.

또한, 본 발명의 포토마스크 블랭크 및 포토마스크에 의하면, 상기 본 발명의 포토마스크 기판을 사용함으로써 세정 공정에서의 이물 발생의 리스크를 저감시킬 수 있고, 이에 의해 포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 발생을 저감시켜, 생산의 효율화와 수율의 향상이 가능하다.

도 1의 (a)는 종래의 포토마스크 기판의 전체 사시도, (b)는 그 단부의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크 기판의 단부의 단면도이다.
도 3은 스핀 세정 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)는 종래의 포토마스크 기판과 접촉 지그의 접촉 상태를 도시하는 도면, (b)는 본 발명의 포토마스크 기판과 접촉 지그의 접촉 상태를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 포토마스크 기판의 단부면 가공에 사용하는 가공 지그의 정면도, (b)는 그 측면도이다.
도 6의 (a), (b), (c)는 각각 포토마스크 기판의 모따기면 및 곡면의 가공 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 있어서의 청정도 평가 시험 결과를 나타내는 맵이다.
도 8은 비교예 1에 있어서의 청정도 평가 시험 결과를 나타내는 맵이다.
도 9는 비교예 2에 있어서의 청정도 평가 시험 결과를 나타내는 맵이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 상세하게 설명한다.

[포토마스크 기판]

이하, 본 발명의 포토마스크 기판의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1의 (a)는, 종래의 포토마스크 기판(이하, 간략화하여 단순히 「기판」이라고도 함)의 전체 사시도, (b)는 그 단부의 단면도이다.

이 포토마스크 기판(1)은, 표리 2개의 주 표면(제1 주 표면(1a), 제2 주 표면(1b))을 갖고, 제1 주 표면(1a)을 전사용 패턴 형성면으로 한다. 또한, 이들 2개의 주 표면에 수직인 단부면(T면)을 갖고 있다. 또한, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 표리 2개의 주 표면(1a, 1b)과 단부면(T면) 사이에, 각각 모따기면(C1면, C2면)이 형성되어 있다.

또한, 제1 주 표면(1a)과 C1면 사이에 능선부 L1이 형성되어 있다. 마찬가지로, C1면과 T면 사이에 능선부 L2, T면과 C2면 사이에 능선부 L3, C2면과 제2 주 표면(1b) 사이에 능선부 L4가 각각 형성되어 있다.

전술한 바와 같이, 이 종래의 포토마스크 기판(1)을 사용하여, 그 제1 주 표면(1a)에, 원하는 전사용 패턴을 형성한 후, 세정 공정을 실시하고, 이물의 검사를 행한 바, 패턴면에 이물의 부착이 확인되어, 세정 횟수를 증가시켜도, 여전히 잔존하는 이물이 있는 것이 판명되었다.

표시 장치 제조용 포토마스크 기판의 세정에 사용되는 스핀 세정 장치의 개요를, 도 3에 예시한다. 여기서는, 기판(10)을, 스핀 세정 장치 내에 수평하게 세트한 상태에서, 고속으로 회전시키는 모습을, 상방으로부터 본 도면이다. 기판(10)의 회전과 함께, 세정액(산, 알칼리, 오존수 등을 사용할 수 있음) 또는 순수를 공급한다. 그리고, 도시하는 바와 같이, 접촉 지그(여기서는 세정 스펀지를 예시함)(20)를, 길이 방향의 중심축을 회전축으로 하여 회전시키면서, 기판(10)의 주 표면에 접촉시킨다.

세정 스펀지 등의 접촉 지그(20)는, 기판(10)의 주 표면 전체를 효율적으로 세정하기 위해 유용한 사이즈를 갖는 것이 요망된다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(10)의 회전에 의해, 접촉 지그(20)와의 접촉이, 기판(10)의 주 표면 전체에 확보되도록, 기판 대각 길이 이상의 길이를 갖는 지그 형상으로 하여, 효율적으로 주 표면 전체를 세정할 수 있도록 한다. 또한, 기판(10)의 피세정면 전체와의 접촉을 확실하게 행하여, 물리 세정의 효과를 얻기 위한 접촉압이 실시된다.

단, 이때의, 지그 사이즈, 지그의 표면 형상이나 소재, 탄성, 회전 속도 및 접촉압에 따라서, 접촉 지그(20)가 주 표면 주연을 가로지를 때(도 3 중의 파선 원 내의 영역)에는, 상당한 충격을 수반하는 충돌이 반복되게 된다.

이때의 모습을 도 4의 (a)에 도시한다. 도 4의 (a)는, 종래의 포토마스크 기판(1)과 접촉 지그(20)의 접촉 상태를 도시하고 있다. 이 충격에 의해, 접촉 지그(20)의 일부가 마모, 이탈하고, 미세 이물이 되어 포토마스크 기판(1)에 부착되는 리스크가 발생한다. 특히, 도 1의 (b)의 기판 주 표면(1a)과 C1면의 경계를 이루는 능선부 L1에는, 큰 충격이 발생하는 것을 이해할 수 있다.

이 접촉 지그(20)가 기판 주 표면 주연을 가로지를 때의 충격을 제로로 하는 것은 불가능하고, 또한 소정의 세정 효과를 높이기 위해서는 접촉 지그(20)의 강성이나 탄성을 낮추는 것에는 제약이 있지만, 본 발명자의 검토에 의하면, 기판 주 표면의 주연 형상을 고안함으로써 유의한 효과를 얻을 수 있는 것이 발견되었다.

즉, 본 발명에 관한 포토마스크 기판은, 이하의 구성을 구비하는 것이다.

전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한, 투명 재료로 이루어지는 포토마스크 기판으로서,

상기 전사용 패턴을 형성하기 위한 제1 주 표면과, 상기 제1 주 표면의 이면측에 있는 제2 주 표면과, 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 갖고,

상기 제1 주 표면의 단부 근방에, 상기 제1 주 표면과 평행한 면에의 투영 폭이 d0(㎜)인 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역은, 제1 모따기면과, 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에 형성된 제1 곡면을 포함하고,

상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 50도 이하이고, 상기 투영 폭이 d1(㎜)인 평면을 갖고,

상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은, 0.3＜r1을 만족시키고, 또한,

상기 제1 곡면 및 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)가, 0.05㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판.

도 2에, 본 발명의 포토마스크 기판의 단부 단면을 도시한다.

본 발명의 포토마스크 기판(10)은, 투명 재료를 판 형상 기판으로 가공한 것으로 이루어진다. 본 발명의 포토마스크 기판(10)의 사이즈에 특별히 제한은 없지만, 표시 장치 제조용 포토마스크 기판으로서는, 바람직하게는 기판 주 표면(10A, 10B)의 사이즈는, 1변(짧은 변)이 300㎜ 이상인 정사각형 또는 직사각형이며, 판 두께 T는, 5∼13㎜ 정도이다.

본 발명의 포토마스크 기판(10)에 사용되는 투명 재료는, 합성 석영 등, 포토마스크를 사용할 때에 사용하는 노광광으로 하는 광(예를 들어, 파장 365∼436㎚)에 대해 실질적으로 투명한 것을 적용한다. 여기서 말하는 실질적으로 투명이라 함은, 투과율 80％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상이다.

본 실시 형태(도 2)의 설명에서는, 상면의 제1 주 표면(10A)을 전사용 패턴 형성면으로 하고, 제1 주 표면(10A)의 이면측을 제2 주 표면(10B)으로 한다. 이들 2개의 주 표면과 수직으로 단부면(T면)이 있다.

또한, 제1 주 표면(10A)의 단부 근방에, 당해 제1 주 표면(10A)과 평행한 면에의 투영 폭(이하, 단순히 「투영 폭」이라고도 함)이 d0(㎜)인 경사 영역이 형성되어 있다. 즉, 제1 주 표면(10A)과 단부면(T면) 사이에, 경사 영역이 개재되고, 그 경계가 이하에 설명하는 바와 같이 연속적으로 연결되는 형상으로 되어 있다. 따라서, 도 2로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서는, 제1 주 표면(10A)의 외주에, 종래의 포토마스크 기판(1)에 있는 능선부 L1(도 1의 (b))이 없다.

이 경사 영역은, 제1 주 표면(10A)과 소정의 각도(φ)를 이루는 평면으로 이루어지는 제1 모따기면(C1면)을 포함하고, 또한 제1 주 표면(10A)과 제1 모따기면(C1면) 사이에 볼록 곡면(제1 곡면: R1면)을 포함한다.

본 발명에 있어서는, 이 제1 곡면(R1면)의 곡률 반경 r1(㎜)은 0.3＜r1이다. 곡률 반경 r1이 작으면, 상기한 접촉 지그(세정 지그)와 접촉할 때의 충격을 저감시키는 효과가 충분히 얻어지지 않아, 이물의 발생을 충분히 억제할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는, 상기한 바와 같이, 제1 곡면(R1면)의 곡률 반경 r1(㎜)은 0.3＜r1로 하고 있다. 제1 곡면(R1면)의 단면은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 반경 r1, 중심각 θ1의 부채형의 호에 상당한다. 또한, 상기한 점에 대해서는, 후술하는 실시예에 있어서도 설명한다.

도 4의 (b)는, 본 발명의 포토마스크 기판(10)과 접촉 지그(20)의 접촉 상태를 도시하고 있다. 본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서는, 종래, 능선을 형성하고 있었던 주 표면의 에지가 소정 형상의 곡면으로 되어, 접촉 지그(20)가 접촉해도, 지그 재료의 충격에 의한 단열을 저감시켜, 미세 이물의 발생을 억제할 수 있는 것을 이해할 수 있다.

또한, 곡률 반경 r1이 지나치게 크면, 평면으로서의 C1면을 형성할 수 없다. 즉, 도 2로 되돌아가, 평면으로서의 제1 모따기면(C1면)은, 주 표면(10A)과 평행한 면에의 투영 폭을 d1(㎜)로 할 때, d1＞0이다.

또한, 제1 모따기면(C1면)은, 상기 제1 주 표면(10A)에 대한 경사각(φ)이 50도 이하이지만, 바람직하게는 30∼50도이다. 이 각도가 50도를 초과하여 지나치게 커지면, 세정 시에 상기한 접촉 지그와 기판 단부 근방의 접촉에 의한 충격이 커지기 쉬우므로, 발진의 리스크가 발생한다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 경사각 φ는, 대략 45도이다. 여기서 말하는 대략 45도라 함은, 45도±2도를 의미한다. 또한, 보다 바람직하게는, 45도±1도이다.

이와 같이 C1면의 제1 주 표면(10A)에 대한 경사각이 대략 45도인 것은, 기판을 케이스에 수납할 때, 또는 포토마스크 제조 공정 내의 이동 시에, 기판을 클램프 등으로 고정하는 경우의 피 보유 지지면으로서 적합하게 기능한다. 평면으로서의 C1면이 없으면, 상기한 면에 의한 보유 지지를 할 수 없어, 선 접촉이 되므로, 미끄럼 마찰에 의한 발진이나, 기판 탈락, 파손의 원인이 되는 경우가 있다. 또한, 이 각도가 45도임으로써, 고정 지그의 힘이, 주 표면과 평행한 방향 및 수직인 방향에 대해 균등하게 작용하므로, 안정적으로 고정할 수 있다.

또한, 바람직한 C1면의 폭은, 0.1∼1.0㎜ 정도이다. 따라서, 상기 제1 주 표면(10A)에 대한 경사각이 45도이면, 상기 투영 폭 d1은, 0.07∼0.70㎜ 정도가 된다.

또한, 도 2에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서는, 제1 모따기면(C1면)과 단부면(T면)의 사이에도, 볼록 곡면인 제2 곡면(R2면)을 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, R2면의 곡률 반경을 r2로 한다. r2는, r1과 동등해도 되고, 상이해도 된다. 바람직하게는, r1＝r2로 할 수 있다. R2면의 단면은, 반경 r2, 중심각 θ2의 부채형의 호에 상당한다.

단, 이와 같이 C1면의 양단부에 2개의 볼록 곡면(R1면, R2면)을 형성한 경우에 있어서도, d1＞0을 만족시킨다. 즉, 평면으로서의 C1면이 존재하도록 설계할 필요가 있다.

또한, 본 발명의 효과가 유효하게 발휘되기 위해서는, 상기 모따기면, 상기 곡면의 표면 조도(Ra)를 적절한 범위로 가공할 필요가 있다. Ra는 산술 평균 조도로 표현한 표면 조도이다. 컷오프값 λc는 0.25㎜로 할 수 있다.

본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서는, 상기 제1 곡면(R1면) 및 상기 제1 모따기면(C1면)의 표면 조도(Ra)가, 모두 0.05㎛ 미만이다. 그리고, 보다 바람직하게는, 이들 면의 표면 조도(Ra)를 모두 0.03㎛ 미만으로 한다.

기판의 연마 공정이나 포토마스크 제조 공정에 있어서, 기판 단부면이 이물을 담지해 버릴 확률은, Ra를 0.05㎛ 미만으로 함으로써 저감시킬 수 있고, 0.03㎛ 미만으로 함으로써, 거의 해소할 수 있는 것을, 본 발명자의 검토에 의해 알 수 있었다.

또한, 상기 제1 곡면(R1면) 및 상기 제1 모따기면(C1면)의 표면 조도(Ra)값의 하한은, 0.01㎚로 할 수 있다. 주 표면의 1변이 300㎜ 이상인, 대 사이즈의 표시 장치 제조용 포토마스크 기판에 있어서는, 생산 효율을 고려하면, 상기 Ra는, 0.003㎛ 이상 0.03㎛ 미만의 범위가 보다 바람직하다.

이들 표면 조도를 상기 범위로 제어함으로써, 접촉 지그와의 접촉에 의한 이물 발생의 확률을 보다 낮추는 것이 가능해져, 상술한 제1 곡면(R1면) 및 제1 모따기면(C1면)의 형상에 의해 이물 발생이 억제되는 작용 효과를, 한층 더 현저하게 할 수 있다.

본 발명의 포토마스크 기판의 바람직한 실시 형태의 일례는, 상기 제1 모따기면(C1면)이, 상기 제1 주 표면(10A)에 대해 대략 45도의 경사각을 갖고, 또한 상기 제1 곡면(R1면)의 곡률 반경 r1(㎜)이, 0.3＜r1＜d0을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판이다.

또한, 본 발명의 포토마스크 기판이, 제1 주 표면(10A)의 단부 근방에 투영 폭 d0의 경사 영역을 갖는 것은, 투명 재료의 주 표면의 외연 근방에는 패턴을 형성할 수 없는 것을 의미한다. 따라서, 포토마스크 기판에 형성하려고 하는 전사용 패턴이나, 그 밖에 마크 패턴(묘화 시, 노광 시, 또는 유통 과정에서 참조하는 마크 패턴을 포함함)이 배치되지 않는 폭으로서, d0을 결정할 필요가 있다.

또한, 상기 경사 영역이 지나치게 크면, 기판 단부면(T면)의 폭이 작아진다. 기판의 T면을 맞닿게 하여 위치 결정을 행하는 장치(묘화기나 검사기 등)에의 적용성을 고려하면, d0이 지나치게 크지 않은 것이 요망된다.

본 발명에 있어서는, 0＜d0＜(1/3)×T인 것이 바람직하다. 여기서 T는, 포토마스크 기판(10)의 판 두께(㎜)이다.

또한, 본 발명에 있어서, d0(㎜)은, 바람직하게는 3㎜ 이하, 보다 바람직하게는 2㎜ 이하, 더욱 바람직하게는, 1㎜ 이하이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기한 투영 폭 d1(㎜)에 관해서도, 0＜d1＜(1/3)×T인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는, d1(㎜)은, 3㎜ 이하, 보다 바람직하게는 2㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎜ 이하이다.

또한, d0과 d1의 비율로서는, d0×0.3＜d1＜d0×0.9인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서, 상기 단부면(T면)의 표면 조도(Ra)에 대해서도, 0.05㎛ 미만인 것이 바람직하다.

이것은, 상술한 제1 곡면(R1면) 및 제1 모따기면(C1면)의 표면 조도와 마찬가지로, 포토마스크 기판, 포토마스크의 제조, 및 반송의 과정에서의 발진이나 이물 담지의 리스크를 저감시키기 위해 유효하며, 보다 바람직하게는 0.03㎛ 미만으로 한다. 또한, 상기 단부면의 Ra값의 하한은, 0.01㎚로 할 수 있다. 주 표면의 1변이 300㎜ 이상인, 대 사이즈의 표시 장치 제조용 포토마스크 기판에 있어서는, 생산 효율을 고려하면, 단부면의 Ra는 0.003㎛ 이상 0.03㎛ 미만이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서는, 제2 주 표면(10B)의 단부 근방에 있어서도, 경사 영역을 형성하여, 모따기면(C2면)을 갖는 것이 바람직하다. C2면의, 주 표면(10B)에 대한 경사각은, 상술한 제1 주 표면(10A)측의 C1면의 제1 주 표면(10A)에 대한 경사각과 동일해도 되고, 상이해도 된다. 단, 포토마스크를 보유 지지할 때의 안정성을 고려하여, C1면과 마찬가지로, 즉, 주 표면(10B)에 대한 경사각을 50도 이하, 보다 바람직하게는 대략 45도로 하는 것이 요망된다.

또한, 제2 주 표면(10B)측에 있어서도, C2면과 단부면(T면)의 사이, 및 C2면과 제2 주 표면(10B)의 사이에, 볼록 곡면(각각 제3 곡면(R3면), 제4 곡면(R4면))을 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다(도 2를 참조).

그리고 상기 R3면, R4면의 곡률 반경(각각 r3, r4)에는 특별히 제한은 없지만, 상술한 제1 주 표면(10A)측과 대칭으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 포토마스크 기판(10)에 있어서, 보다 바람직하게는 상기 C2면, R3면 및 R4면에 있어서도, 표면 조도(Ra)를, 0.05㎛ 미만으로 하고, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 미만으로 하면 된다. 또한, Ra값의 하한은 0.01㎚로 할 수 있다. 주 표면의 1변이 300㎜ 이상인, 대 사이즈의 표시 장치 제조용 포토마스크 기판에 있어서는, 생산 효율을 고려하면, 상기 Ra는, 0.003㎛ 이상 0.03㎛ 미만이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 전사용 패턴을 형성하는, 상기 제1 주 표면(10A)의 표면 조도(Ra)를, 0.5㎚ 미만, 바람직하게는 0.01∼0.02㎚로 하는 것이 적합하다. 또한, 가공상의 효율에서 보면, 제2 주 표면(10B)의 표면 조도(Ra)도 제1 주 표면(10A)과 동등한 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 포토마스크 기판은, 전사용 패턴으로서, 표시 장치 제조용의 것을 구비하는 표시 장치 제조용 포토마스크에 적합하게 적용된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크 기판에 의하면, 포토마스크 기판 자체가, 세정 공정에서 이물을 발생시킬 가능성을 최대한 저감시켜, 이 포토마스크 기판을 사용한 포토마스크 블랭크나 포토마스크 제조 공정에서의 결함 발생의 리스크를 억제하는 것이 가능하다. 본 발명의 포토마스크 기판은, 특히 표시 장치 제조용 포토마스크 기판으로서 유리하다.

[포토마스크 기판의 제조 방법]

본 발명은, 이상 설명한 포토마스크 기판의 제조 방법도 제공한다. 본 발명에 관한 포토마스크 기판의 제조 방법은, 이하의 특징을 구비한다.

전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법으로서,

투명 재료로 이루어지고, 서로 반대측의 2개의 제1 주 표면 및 제2 주 표면, 및 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 구비하는 판 형상의 투명 기판을 준비하는 공정과,

상기 투명 기판의 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면에 랩핑을 실시하여, 소정의 평탄도를 얻는 공정과,

상기 투명 기판의 상기 단부면을 연마하여, 소정의 평활도를 얻는 공정과,

상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면의 각각과, 상기 단부면 사이에, 각각 제1 모따기면 및 제2 모따기면을 형성함과 함께, 적어도 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에, 곡률 반경 r1(㎜)의 볼록 곡면을 연속적으로 형성하고, 형성한 제1 곡면과 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 공정과,

상기 2개의 주 표면 중 적어도 제1 주 표면에 대해, 표면 조도(Ra)가 0.05㎚ 미만이 되도록 정밀 연마를 실시하는 공정을 포함하고,

상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 대략 45도이고, 또한 상기 곡률 반경 r1(㎜)은, 0.3＜r1을 만족시키는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판의 제조 방법.

여기서 「상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에, 곡률 반경 r1(㎜)의 볼록 곡면을 연속적으로 형성」이라 함은, 볼록 곡면이, 제1 주 표면 및 제1 모따기면과 서로 연속면을 형성하도록 이루어져 있는 것을 말한다. 포토마스크 기판은, 석영 유리 등의 투명 재료를, 원하는 주 표면 사이즈와 두께를 갖도록 가공하여 사용한다. 구체적으로는, 이하의 공정을 적용할 수 있다.

A. 랩핑: 투명 재료로 이루어지는 판재를 래핑하여, 판 두께 및 양 주 표면의 평탄도를 소정 범위로 한다.

B. 단부면 가공: 단부면에 연마용 브러시 등을 접촉시켜, 기판 단부면을 경면화한다.

C. 주 표면의 제1 연마: 주 표면의 정밀 연마를 행한다. 연마제로서 산화세륨 등을 사용할 수 있다.

D. 주 표면의 최종 연마: 주 표면을 원하는 표면 조도(예를 들어 Ra로 0.05㎚ 미만, 바람직하게는 Ra가 0.02㎚ 이하)로 하기 위한 최종 연마를 행한다. 예를 들어, 연마제로서 콜로이달 실리카 등을 적용할 수 있다.

본 발명의 포토마스크 기판의 제조 방법에서는, 상기 B의 단부면 가공의 공정 중에 있어서, 단부면(T면)의 경면화와 함께, 모따기면(C면) 및 곡면(R면)을 형성한다.

예를 들어, 도 5에 예시하는 가공 지그(30)를 고속으로 회전시키면서, 기판의 단부에 접촉시키고, 가공 지그(30)의 다이아몬드 휠면(32, 33)에 접촉시켜 가공함으로써, 제1 주 표면 및 제2 주 표면 각각과 단부면 사이에 모따기면(C1면, C2면)을 형성한다(도 6의 (a) 참조). 또한, C1면, C2면의 형성 각도는, 상기한 바와 같이 미리 설정하여 가공 지그의 가공면 형상을 결정한다.

다음으로, 제1 주 표면측의 곡면(R1면 및 R2면)을 형성한다. 가공 방법은, 예를 들어 도 6의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 선단에 탄성 연마포(40)나 탄성 연마 브러시(50)를 부착한 연마 지그를 사용하여, 이들을 연마면과 수직인 축을 중심으로 회전시키면서, 또한 지그의 연마면의 회전 중심의 궤적이, 소정의 곡률 반경의 원호에 근사되는 곡선을 그리도록 연마 지그를 운동시켜 행할 수 있다.

상기 제1 주 표면측의 곡면(R1면 및 R2면)과 마찬가지로, 제2 주 표면측의 단부에도, 상기와 마찬가지의 방법으로, 곡면(R3면 및 R4면)을 형성하는 가공을 실시할 수 있다.

본 발명의 포토마스크 기판의 제조 방법에 의해 얻어지는 포토마스크 기판은, 형성한 상기 제1 곡면(R1면)과 상기 제1 모따기면(C1면)의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하고, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 미만으로 하는 것이 좋다. 또한, 상기 제1 모따기면은, 제1 주 표면(10A)에 대한 경사각이 대략 45도인 경우, 상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은, 0.3＜r1을 만족시키는 것으로 한다. 또한, 2개의 주 표면 중 적어도 제1 주 표면은, 표면 조도(Ra)가 0.05㎚ 미만이 되도록 정밀 연마를 실시하는 것으로 한다.

또한, 상기 단부면의 연마 시에, 단부면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 미만으로 하는 것이 좋다.

[포토마스크 블랭크]

본 발명은, 투명 재료만으로 이루어지는 상기 포토마스크 기판 외에, 상기 본 발명의 포토마스크 기판을 갖는 포토마스크 블랭크를 제공한다.

즉, 본 발명의 포토마스크 블랭크는, 상술한 포토마스크 기판의 주 표면에 광학막이 형성되어 있는 포토마스크 블랭크이다.

구체적으로는, 상기 본 발명의 포토마스크 기판(10)의 한쪽의 주 표면(상술한 실시 형태에서는 제1 주 표면(10A))에, 차광막, 반투광막 등의 광학막을 형성한 것으로, 또한 에칭 스토퍼막, 전하 조정막 등의 기능성 막을 구비하고 있어도 된다. 또한, 차광막의 표면측에 반사 방지층을 구비해도 되고, 포토마스크 기판에 직접 접촉하는 막에는, 이면 반사를 저감시키는 층을 형성해도 된다.

상기 광학막 등의 성막 수단으로서는, 스퍼터법 등의 공지의 수단을 사용할 수 있다. 또한, 막 소재에 제약은 없지만, 예를 들어 Cr이나 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등) 외에, Mo, W, Ta, Zr의 마찬가지의 화합물 등을 들 수 있다.

포토마스크 블랭크의 표면에는, 또한 레지스트(예를 들어, 포지티브형 또는 네가티브형 포토레지스트)막 등, 패턴 형성에 필요한 막이 형성되어 있어도 된다.

또한, 포토마스크 블랭크 주 표면의 경사 영역 근방에는, 형성된 막질이나 방향을 나타내는 마크 패턴을 형성해도 된다.

본 발명의 포토마스크 블랭크는, 상기 본 발명의 포토마스크 기판을 사용함으로써, 상술한 접촉 지그를 사용한 세정 공정에서의 이물 발생의 리스크를 저감시킬 수 있고, 이에 의해 포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 발생을 저감시켜, 생산의 효율화와 수율의 향상이 가능하다.

[포토마스크]

또한 본 발명은, 상기 포토마스크 기판의 주 표면 상에, 광학막 등을 패터닝하여 형성한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 제공한다. 즉, 본 발명의 포토마스크는, 상기 포토마스크 기판의 주 표면(상술한 실시 형태에서는 제1 주 표면(10A))에 전사용 패턴이 형성되어 있는 포토마스크이다.

이러한 포토마스크는, 다음과 같은 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.

즉, 상술한 포토마스크 기판을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 이 포토마스크 블랭크에, 소정의 레지스트 패턴을 형성하고, 에칭을 실시함으로써, 전사용 패턴을 형성하는 공정과, 전사용 패턴이 형성된 상기 포토마스크 기판에 대해, 접촉 지그를 사용한 세정을 실시하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조 방법이다.

구체적으로는, 상기 포토마스크 블랭크를 사용하여, 묘화 장치에 의해, 원하는 패턴 데이터에 기초하는 묘화를 행한다. 묘화 수단은 레이저를 사용해도 되고, 전자 빔을 사용해도 된다.

현상을 행하여 형성된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 상기 광학막 등의 막에 에칭을 실시한다. 표시 장치 제조용 포토마스크로서는, 습식 에칭이 적합하게 사용되지만, 건식 에칭을 적용해도 상관없다.

표시 장치 제조용 포토마스크의 제조에 있어서는, 필요에 따라서, 성막 및 에칭을 복수 회 행하여, 원하는 전사용 패턴을 기판의 제1 주 표면에 형성하도록 해도 된다.

또한, 포토마스크는 제품으로서 출하하기 전에, 세정을 행하고, 검사에 의해 최종적인 품질을 확인한다. 그리고, 펠리클을 필요로 하는 제품에는, 펠리클을 부착하여 포장한다.

검사에 의해, 무언가의 불량이나 결함이 발견된 경우에는, 상류측의 공정으로 되돌아간다. 특히, 전사용 패턴에 이물이 검출된 경우에는, 재세정을 행한다.

본 발명의 포토마스크에 의하면, 상술한 본 발명의 포토마스크 기판을 사용함으로써, 전술한 접촉 지그를 사용한 세정 공정에서의 이물 발생의 리스크를 저감시킬 수 있으므로, 포토마스크의 결함 발생을 저감시켜, 생산의 효율화와 수율의 향상이 가능하다.

본 발명의 포토마스크 기판을 적용하는 포토마스크의 종류나 용도에 특별히 한정은 없다. 이른바 바이너리 마스크 외에, 차광부와 투광부 외에 중간조를 갖는 다계조 포토마스크, 노광광을 일부 투과함과 함께 광의 위상을 소정량 시프트시키는 위상 시프터를 구비한 위상 시프트 마스크 등, 다양한 구조나 용도를 갖는, 표시 장치 제조용 포토마스크에 널리 적용할 수 있다.

또한, 위상 시프터를 형성할 목적 등에서, 기판 주 표면에 소정 깊이의 오목 부를 형성한 포토마스크에 있어서도, 본 발명의 포토마스크 기판을 사용한 경우에는, 세정 효율과, 이물 억제의 효과에 있어서, 종래의 기판에 대해 우수한 효과가 얻어진다.

특히, 본 발명의 포토마스크는, 종래 이상으로 미세한 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 것에 있어서, 그 효과가 현저하다. 예를 들어, CD(Critical Dimension)가 2㎛ 이하, 특히 0.5∼2.0㎛보다 미세한 것으로서는, 0.5∼1.5㎛의 패턴 폭을 갖는 것에, 특히 유리하다. 이들 고정밀도 포토마스크에 있어서는, 결함의 사양이 엄격하여, 허용되는 이물의 사이즈가 매우 작기 때문이다. 예를 들어, 상기 사이즈의 직경을 갖는 홀 패턴에 있어서는, 이물의 존재가, 디바이스의 동작에 치명적 영향을 미치므로, 이러한 용도의 포토마스크에는, 본 발명의 효과가 현저하다고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토마스크는, 콘택트 홀을 포함하는 레이어에 적합하다.

또한, 전사용 패턴의 일부만을 형성한 포토마스크 중간체도, 포토마스크로 하고, 본 발명에 포함되는 것으로 한다.

또한, 포토마스크의 주 표면에 있어서, 경사 영역 근방의, 전사용 패턴 영역 외에는, 노광용 얼라인먼트 마크 외에, 묘화 시에 사용한 얼라인먼트 마크, 제품을 특정하는 마크 등의 마크 패턴이 형성되어 있어도 된다.

[표시 장치의 제조 방법]

본 발명은, 상기 포토마스크를 적용한 표시 장치의 제조 방법도 제공한다.

즉, 본 발명에 관한 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 형성된 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명의 포토마스크에 대해서는 상술한 바와 같다.

본 발명의 포토마스크를 노광하는 수단으로서의 노광 장치로서는, 이른바 FPD(Flat Panel Display)용, 또는 LCD(액정(Liquid Crystal Display))용으로서 알려지는 것이며, 다양한 규격, 사이즈의 것을 탑재 가능한 것이 있다. 예를 들어, 이러한 노광 장치는, i선, h선 및 g선 중 어느 하나, 또는 전부를 포함하는 광을 노광광으로 한, 등배 노광을 행하는 것이 있고, 소정의 광학계(NA0.08∼0.15 정도)를 구비한 프로젝션 노광 타입과, 근접 노광을 행하는 프록시미티 노광 타입이 있다.

상술한 바와 같이, 결함의 발생을 저감시킨 본 발명의 포토마스크를 사용하여, 미세 패턴의 고정밀도 전사를 실현할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명을 구체적 실시예에 기초하여 설명한다. 또한, 비교예에 대해서도 아울러 설명한다.

석영 유리로 이루어지고, 주 표면의 사이즈가 800×920㎜, 두께가 10㎜인 투명 기판을 준비하였다. 이들 단부면 근방을 각각 가공하여, 포토마스크 기판으로 하고, 이 포토마스크 기판을 사용하여, 이하와 같이 또한 포토마스크를 형성하여, 그 기능을 확인하였다.

또한, 형성할 예정인 전사용 패턴 및 마크 패턴에 영향을 미치지 않는 폭 d0으로서, 0.8㎜로 하였다.

(비교예 1)

상기 포토마스크 기판의 제1 주 표면(전사용 패턴 형성면), 및 제2 주 표면의 단부로부터 상기 투영 폭 d0 내의 영역을, 45도의 각도로 연마 제거하여, 모따기면인 C1면 및 C2면을 형성하였다. 가공에는, 도 5에 도시하는 가공 지그를 사용하였다. 단, 본 비교예에서는, 곡면(R면)에 대해서는 형성하지 않는 것으로 하였다(즉, 도 1의 (b)의 단면 형상). 여기서, 제1 주 표면 및 제2 주 표면의 표면 조도는, Ra를 0.05㎚ 미만으로 하고, 상기 모따기면 및 단부면은 경면화하지 않고, Ra는 0.13㎛로 하였다.

(비교예 2)

상기 포토마스크 기판의 제1 주 표면 및 제2 주 표면의 단부로부터 상기 투영 폭 d0의 영역에, 모따기면(C1면 및 C2면) 및 곡면(R1면∼R4면)을 갖는, 경사 영역을 표리 대칭으로 형성하였다. 즉, 상기 비교예 1과 마찬가지의 장치를 사용하여, 45도의 각도를 갖는 C1면 및 C2면의 가공을 행하고, 또한 C1면 및 C2면 각각에 대해, 인접하는 주 표면측 및 단부면(T면)측의 양 사이드에 볼록 곡면을 형성하여, 주 표면 및 단부면과 연속되도록 가공하였다. 곡면 가공은, 도 6의 (b), (c)에 도시하는 가공 지그를 사용하였다. 이 4개의 볼록 곡면을, 제1 주 표면측으로부터 차례로, R1면, R2면, R3면, R4면으로 하였다(도 2 참조). 여기서, R1면∼R4면의 볼록 곡면은, 곡률 반경 0.23㎜로 하였다. 또한, 제1 주 표면 및 제2 주 표면의 표면 조도는, Ra로 0.05㎚ 미만으로 하고, 상기 모따기면(C1면 및 C2면), 볼록 곡면(R1면∼R4면) 및 단부면(T면)의 Ra는, 모두 0.02㎛로 하였다.

(실시예)

상기 비교예 2와 마찬가지의 순서로 가공을 행하였다. 단, R1면∼R4면의 곡률 반경을, 0.38㎛가 되도록 가공하였다. 이것 이외에는, 비교예 2와 마찬가지인 형상을 갖는 기판을 형성하였다. C1면의 폭은, 0.42㎜이고, d1의 폭은, 0.3㎜였다.

이들 실시예 및 비교예 1, 2의 3개의 샘플 기판을 사용하여, 스퍼터법에 의해 Cr계 차광막을 제1 주 표면에 성막하고, 또한 포지티브형 포토레지스트막을 도포 형성한 포토마스크 블랭크를 제작하였다. 그리고, 원하는 디자인 데이터에 의해, 레이저 묘화기를 사용하여, 마스크 패턴을 묘화한 후, 현상 공정을 거쳐, 레지스트 패턴을 형성하였다. 또한, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄액을 사용하여, 차광막의 습식 에칭을 실시한 후, 레지스트 패턴을 박리 제거하였다.

이와 같이 하여 완성한 3개의 샘플 마스크(바이너리 마스크)에 대해, 세정을 행하고, 이물의 검사를 행하였다.

세정 시에는, 도 3에 도시하는 스핀 세정 장치를 사용하고, 접촉 지그로서 세정 스펀지를 장착한 것으로 하였다. 여기서는, KOH계 세정제, 황산과 과산화수소의 혼합물을 사용하고, 순수로 린스하였다.

이들 3개의 샘플 마스크의 이물 검사(청정도 평가 시험)의 결과를 도 7∼도 9에 나타낸다. 도 7은, 실시예의 포토마스크 기판을 사용하여 제작한 포토마스크의 평가 시험 결과를 나타낸다. 도 8은, 비교예 1의 포토마스크 기판을 사용하여 제작한 포토마스크의 평가 시험 결과를, 도 9는, 비교예 2의 포토마스크 기판을 사용하여 제작한 포토마스크의 평가 시험 결과를 각각 나타낸다.

검사에 있어서는, 액정용 대형 포토마스크 패턴 결함 검사 장치를 사용하였다. 어느 샘플 마스크에 있어서도 2㎛ 이상의 이물은 존재하지 않았지만, 2㎛ 미만의 미소 이물을 검출하였으므로, 플롯(도면 중의 ◆표)하였다.

이 결과, 비교예 2는 비교예 1에 비해, 이물의 검출 수가 감소하였지만, 주로, 기판 주연 부근에 복수의 이물이 잔류하고 있었다. 이물의 분석 결과, 스펀지의 소재가 포함되는 이물이 포함되어 있었다.

한편, 비교예 2(r1＜0.3)에 비해, 제1 주 표면측의 볼록 곡면(R면)의 곡률이 완만하게 형성된(0.3＜r1) 본 발명 실시예의 포토마스크 기판에서는, 잔류 이물이 유의하게 감소하여, 효과가 확인되었다.

본 발명자의 검토에 의하면, 특히 제1 주 표면측의 제1 곡면(R1면)의 곡률이, 이물 잔류에 미치는 영향이 크고, 곡률 반경 r1이 0.3㎜를 초과하는 경우에, 대부분의 이물이 제거되었다. 이러한 경우에, 기판 단부에서 발생하는 접촉 지그의 충격이, 충분히 완화되었다고 생각된다.

포토마스크의 세정은, 레지스트 패턴 박리 후, 결함 수정 후, 및/또는 펠리클 접착 전 외에, 제품으로서 사용된 후의 세정(펠리클의 재접착 시나, 클리닝 시) 등, 복수 회의 가능성이 있으므로, 본 발명의 포토마스크 기판을 사용하는 것의 의의가 크다.

또한, 스핀 세정 시의 접촉 지그로서, 상기에서는 세정 스펀지를 사용하였지만, 본 발명의 효과가 얻어지는 한에 있어서, 스펀지에 한정되는 것은 아니며, 다른 접촉 지그를 사용할 수 있다.

이상의 실시예 및 비교예의 설명으로부터, 본 발명에 의한 현저한 효과는 명확하다.

또한, 본 발명의 범위는, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아닌 것은 물론이다.

1, 10 : 포토마스크 기판
10A, 10B : 제1, 제2 주 표면
T면 : 단부면
C1면, C2면 : 제1, 제2 모따기면
R1면∼R4면 : 제1∼제4 곡면
20 : 접촉 지그
30 : 단부면 가공 지그
40 : 탄성 연마포
50 : 탄성 연마 브러시

Claims (12)

1. 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한, 투명 재료로 이루어지는 포토마스크 기판으로서,
   상기 전사용 패턴을 형성하기 위한 제1 주 표면과, 상기 제1 주 표면의 이면측에 있는 제2 주 표면과, 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 갖고,
   상기 제1 주 표면의 단부 근방에, 상기 제1 주 표면과 평행한 면에의 투영 폭이 d0(㎜)인 경사 영역이 형성되고,
   상기 경사 영역은, 제1 모따기면과, 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에 형성된 제1 곡면을 포함하고,
   상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 50도 이하이고, 상기 투영 폭이 d1(㎜)인 평면을 갖고,
   상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은,
   0.3＜r1
   을 만족시키고, 또한,
   상기 제1 곡면 및 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)가, 0.05㎛ 미만인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 대략 45도이고, 또한 상기 제1 곡면의 곡률 반경 r1(㎜)은,
   0.3＜r1＜d0
   을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포토마스크 기판의 판 두께를 T(㎜)로 할 때, 상기 투영 폭 d1(㎜)은,
   0＜d1＜(1/3)×T
   를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단부면의 표면 조도(Ra)가, 0.05㎛ 미만인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경사 영역의 투영 폭 d0(mm)과 상기 제1 모따기면의 투영 폭 d1(mm)의 비율은, d0×0.3＜d1＜d0×0.9인 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 포토마스크 기판은, 표시 장치 제조용 포토마스크 기판인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판.
7. 포토마스크 블랭크로서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 기판의 상기 제1 주 표면에 광학막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크.
8. 포토마스크로서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 기판의 상기 제1 주 표면에 전사용 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
9. 전사용 패턴을 형성하여 포토마스크로 하기 위한 포토마스크 기판의 제조 방법으로서,
   투명 재료로 이루어지고, 서로 반대측의 2개의 제1 주 표면 및 제2 주 표면, 및 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 단부면을 구비하는 판 형상의 투명 기판을 준비하는 공정과,
   상기 투명 기판의 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면에 랩핑을 실시하여, 소정의 평탄도를 얻는 공정과,
   상기 투명 기판의 상기 단부면을 연마하여, 소정의 평활도를 얻는 공정과,
   상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면의 각각과, 상기 단부면 사이에, 각각 제1 모따기면 및 제2 모따기면을 형성함과 함께, 적어도 상기 제1 주 표면과 상기 제1 모따기면 사이에, 곡률 반경 r1(㎜)의 볼록 곡면인 제1 곡면을 연속적으로 형성하고, 형성한 상기 제1 곡면과 상기 제1 모따기면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 공정과,
   상기 2개의 주 표면 중 적어도 제1 주 표면에 대해, 표면 조도(Ra)가 0.5㎚ 미만이 되도록 정밀 연마를 실시하는 공정을 포함하고,
   상기 제1 모따기면은, 상기 제1 주 표면에 대한 경사각이 대략 45도이고, 또한 상기 곡률 반경 r1(㎜)은,
   0.3＜r1
   을 만족시키는 것으로 하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 단부면의 연마 시에, 상기 단부면의 표면 조도(Ra)를 0.05㎛ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 기판의 제조 방법.
11. 포토마스크의 제조 방법으로서,
    제7항에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 포토마스크 블랭크에, 소정의 레지스트 패턴을 형성하고, 에칭을 실시함으로써, 전사용 패턴을 형성하는 공정과,
    전사용 패턴이 형성된 상기 포토마스크 기판에 대해, 접촉 지그를 사용한 세정을 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
12. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    제8항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
    노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 형성된 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.

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