KR20070013212A - 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의제조방법 및 마스크의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서, 상기 연마포를 부착시킨 정반은, 정반(1)의 연마포 부착면에 홈을 가지고, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 소정의 형태로 형성되어 이루어진 정반과, 상기 정반(1)의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포(2)로 구성되며, 이 「연마포를 부착시킨 소정의 정반」(3)을 이용하여, 마스크 블랭크용 기판(4)을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
Description
도 1은 본 발명의 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 갖는 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」의 일 형태를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 「정반 위에 형성되는 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 일 형태를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 다른 형태를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 또 다른 형태를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 「정반 위에 형성되는 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 다른 형태를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 일 형성방법을 설 명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 갖는 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」을 평면에서 본(平面視)) 레이아웃 형상 등을 설명하기 위한 모식도로서, 도 7의 (1)은 평면도이고, 도 7의 (2)는 도 7의 (1)의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 홈을 평면에서 바라 본 레이아웃 형상의 다른 양태를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 사용된 편면(片面) 연마장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에서 사용된 양면(兩面) 연마장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 소형 마스크 블랭크용 기판의 연마 모양을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 12는 대형 마스크 블랭크용 기판의 연마 모양을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 13은 대형 마스크 블랭크용 기판을, 홈을 갖는 연마포에 의해 연마하는 것을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 14는 대형 마스크 블랭크용 기판을, 홈을 갖는 연마포에 의해 연마할 때의 연마포의 모양을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 15는 대형 마스크 블랭크용 기판을, 정반의 상면 및 오목 홈 혹은 정반의 상면 및 V홈을 따라 연마포를 부착시켜 이루어진 정반을 이용하여, 실험한 모양을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
본 발명은, 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법, 및 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 대형 마스크 블랭크용 기판의 제조에 적합한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법 및 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
현재, 반도체 집적회로장치를 제조할 때에, 배선 기타 영역의 형성 프로세스에서 포토리소그래피 기술이 적용되고 있다. 상기 포토리소그래피 공정에서, 노광용 원판으로서 사용되는 포토마스크는, 투명기판 상에 패터닝된 차광막이 형성되어 있으며, 차광막 패턴이 노광장치를 통해 반도체 웨이퍼 상에 전사되어, 반도체 집적회로장치가 제조된다. 포토마스크는 통상적으로 투명기판 상에 차광막이 형성된 마스크 블랭크로 만들어지는데, 투명기판 상에 결함(흠집이나 이물질 등)이 있으면 패터닝의 결함을 일으키며, 더욱이 최근 패턴의 미세화에 대한 요청으로부터 평탄성이 높고, 평활성이 높은 기판이 요구되고 있다.
상술한 바와 같이 마스크 블랭크에 사용되는 투명기판은, 평탄성이 높고 평활성이 높으며, 더욱이 흠집 등의 결함이 없는 것으로 완성시키기 위해, 통상적으로, 래핑공정, 연마(폴리싱)공정이 복수 단계에 걸쳐 이루어진다. 래핑공정은, 가 공 왜곡층을 균일화시키고, 판두께의 치수를 소정의 판두께 치수로 조정하여, 평탄도를 좋게 할 목적으로 이루어진다. 또한, 연마공정은, 래핑공정에 의해 얻어진 평탄도를 유지· 향상시키면서, 기판표면의 평활성을 더욱 향상시킬 목적, 및 기판표면에 부착되어 있는 파티클을 제거하는 것을 목적으로 하여 행해진다. 연마공정에서는, 단계적으로 연마 지립의 입자직경을 작게 하면서 복수 단계에 걸쳐 연마가공이 이루어진다. 예컨대, 평균 입자직경이 0.3 ~ 3㎛인 산화 세륨의 연마 지립에 의한 연마를 실시한 후, 평균 입자직경이 300nm 이하인 콜로이달 실리카에 의한 연마 지립에 의한 정밀 연마가 이루어진다(일본 특허공개공보 제2002-127000호)
마스크 블랭크용 기판의 연마(폴리싱) 공정은, 도 11에 나타낸 바와 같이 정반(1) 위에 부착된 연마포(硏磨布)(2) 위에 연마액(11)을 공급하고, 「연마포를 부착시킨 정반」(3′)과, 기판(4)을 양자 사이에 일정 하중을 가한 상태에서 양자를 상대적으로 이동시켜 행한다. 이 때, 기판이 IC 제조용 포토마스크 등에 이용되는 소형 마스크 블랭크용 유리기판이라면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 기판진행방향의 기판 외주측으로부터 연마포 위에 공급된 연마액(11)은 연마포에 충분히 함침되는 동시에 여분의 연마액(11')이 연마포(2) 위에 모인 상태의 연마포의 부위와 기판(4)을, 일정 하중하에서 도시한 바와 같이 상대적으로 이동시킴으로써, 기판(4)과 연마포(2)의 접촉면 사이의 전체면에 연마액의 극히 얇은 층(11")이 개재된 상태에서 연마가 이루어진다.
이에 반해, 기판이 액정표시장치(박막 트랜지스터 : TFT 등)나 컬러필터(CF) 제조용 마스크 등에 이용되는 대형 마스크 블랭크용 유리기판(330mm × 450mm 이 상)이라면, 연마효율을 중시한 조건하(주로 하중이 큰 조건하)에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 기판진행방향의 기판 외주측(A)으로부터 공급된 연마액(11)은, 기판(4)이 대면적·대중량이기 때문에, 연마액의 공급측(A)과는 반대측(기판의 진행방향과는 반대측; B)에서, 연마포에 함침된 연마액의 감소, 기판표면과 연마포 면과의 접촉면 사이에 개재되는 연마액의 극히 얇은 층(11")의 액량(층두께)이 감소하는 경우가 있으며, 더욱이 기판이 대형화된 경우에는 기판표면과 연마포 면과의 접촉면 사이에 개재하는 연마액의 극히 얇은 층(11")이 소멸되는(도중에 액이 없어지는) 경우가 있었다. 이들 현상으로 인해, 액정제조용 마스크나 CF 제조용 마스크 등에 이용되는 대형 마스크 블랭크용 기판을 연마할 때에는 다음과 같은 폐해가 발생한다.
(1) 기판과 연마포와의 접촉저항이 커지며, 그 결과 연마저항이 매우 커진다.
(2) 가공하는 기판의 크기가 크기 때문에, 항상 신선한 연마액이 기판과 연마포와의 접촉면 사이에 전체적으로 공급되지 않으면, 연마액이 발열, 응착(凝着)되어, 기판에 흠집을 부여하거나, 또 연마액의 불균형에 기인한 연마속도 불균형에 의해 원하는 평탄도를 얻을 수 없다.
(3) 액정제조용 마스크나 CF 제조용 마스크 등에 이용되는 대형 유리의 마스크 블랭크용 기판은 330mm × 450mm 이상으로 크기가 큰 것에 비해 두께가 8 ~ 15mm로 얇기 때문에, 어느 정도 휨이 허용되어, 연마가공시에 연마포에 강하게 흡착된다. 이로 인해, 충분한 연마액이 기판과 연마포와의 접촉면 사이에 공급되지 않으면, 마찰저항이 크고, 연마장치의 회전구동시스템에 커다란 부하가 생겨 장치 전체에 진동을 일으키고, 이 진동은 기판표면에 흠집을 발생시키는 원인이 되어, 최악의 경우에는 기판 그 자체의 파손을 초래한다.
(4) 연마종료 후, 기판이 정반에 부착된 연마포에 강하게 흡착되어, 분리 시 커다란 힘을 요한다.
이들 폐해를 회피하기 위해, 액정제조용 마스크나 CF 제조용 마스크 등에 이용되는 대형 마스크 블랭크용 유리기판의 연마는, 종래 하중을 낮게 하여 연마를 실시하였다. 이로 인해, 연마속도가 느려지기 때문에 연마시간이 길고, 연마효율이 매우 나빠질 수밖에 없었다.
본 발명의 목적은, 상기 대형 기판의 연마에 관한 과제를 해결하는 데 있다.
본 발명자는, 연마포에 홈을 형성하여, 상기 대형 기판 연마에 관한 과제해결을 시도하였다. 구체적으로는, 도 13에 나타낸 바와 같이 시판되는 평면에서 봤을 때 각종 패턴의 홈이 있는 연마포(2; 예컨대, 가로세로 격자형상 홈, 홈 폭 2mm, 홈 피치 30mm, 홈 깊이 1.5mm)를 정반(1)에 부착시켜, 연마포(2)의 홈(2a)을 통해 면적이 큰 기판(4)의 하면으로부터 홈(2a)에 모인 연마액(도시생략)의 공급을 시도하였으나, 기대되는 효과는 얻어지지 않았다. 구체적으로는 도 13에 나타낸 바와 같은, 연마액(11)의 공급측(A)과는 반대측(B)에서, 멀리서 봤을 때(물러나서 봤을 때) 연마포 위의 연마액이 부족하거나 연마액이 없어진 것이 확인되어, 정반구동 모터의 전류값 상승이나, 장치 전체에 진동이 발생하는 등, 여전히 연마저항 이 크고, 연마효율이 좋다고는 말할 수 없는 상황이며, 따라서 연마효율을 추구할 수 없는 상황이었다.
그 원인을 구명(究明)한 바, 대형 기판 특유의 요인, 즉 기판이 대면적·대중량이기 때문에, (1) 도 13에 나타낸 바와 같이 연마시에 연마포(2)의 홈(2a)이 찌그러져, 연마시에 홈의 단면형상을 유지할 수 없는 점, (2) 연마시에 연마포(2)의 홈(2a)이 찌그러지기 때문에, 홈의 용적이 작아지고, 홈 내의 연마액 량을 확보하기 어려운 점, (3) 연마포의 두께는 소정의 연마품질(평탄성·경면(鏡面) 정밀도) 및 연마 효율면에서 소정의 탄성(유연성)을 갖는 두께(통상 1 ~ 2mm)로 한정되기 때문에, 홈의 깊이(액량)에 한계가 있는 점이 주된 원인으로 생각되었다. 따라서, 홈의 폭이나, 홈의 깊이, 홈의 피치(홈사이의 간격), 홈의 수 등을 늘려, 연마포 위에 있는 홈 전체에 저장되는 연마액량을 증가시키는 것(홈 용적의 합계량을 늘리는 것)을 시도하였다. 또한, 홈을 평면에서 봤을 때 패턴의 변경(예컨대, 소용돌이 형상 홈이 있는 연마포의 적용)을 시도하였다. 이들의 결과, 개선효과는 보이기는 하지만, 여전히 연마저항이 크고, 연마효율이 좋다고는 할 수 없는 상황을 해소하기까지에는 이르지 않았다. 이러한 원인은 홈이 있는 연마포에서는 가공도중에서 홈에 갈라진 금이 생기기 때문이라는 점, 연마포 두께의 제약 및 연마포의 내구성 상의 제약으로부터 홈의 용적의 합계량을 늘리는 것에는 한계가 있는 점, 등이 주된 원인으로 생각되었다. 더욱이, 연마포 위의 홈의 폭이나, 홈의 깊이, 홈의 피치, 홈의 수 등을 늘릴 경우, 연마포의 내구성이 떨어지며, 단시간밖에 사용할 수 없기 때문에 실용성이 부족한 점도 판명되었다.
따라서, 정반에 단면이 직사각형상인 오목 홈을 형성하고, 상기 정반 상면 및 정반 오목 홈을 따라 연마포를 부착시켜 이루어진 정반을 이용하여 실험을 실시한 바, 면적이 큰 기판의 연마에 관하여 어느 정도 연마저항 저감효과 및 연마효율 향상효과를 얻을 수 있음을 해명하였다.
그리고, 연구를 더 계속한 결과, 도 15의 (1)에 나타낸 바와 같이, 정반(1)의 상면 및 오목 홈을 따라 연마포(2)를 부착시켜 이루어진 정반(3)이나, 도 15의 (2)에 나타낸, 정반(1)의 상면 및 단면이 V자 형상인 홈을 따라 연마포(2)를 부착시켜 이루어진 정반(3)을 이용한 실험에서는, 홈(3a)의 형상이 유지되고, 홈(3a)에 의한 연마액 공급작용이 이루어지지만, 홈(3a)의 모서리부(엣지)에서 개재 슬러리를 긁어내는 작용(제거하는 작용)이 더욱 강하게 작용하기 때문에, 일정한 효과는 있지만 생각한 만큼 효과가 향상되지 않음을 해명하였다.
따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 단면에서 볼 때 홈의 개구 둘레부에 R(소정의 곡률 반경)을 가지고 이루어진 홈, 즉 개구 둘레부가 둥그스름해지는 형태의 홈(이하‘R 홈’이라 함)을 정반에 형성하고, 상기 정반(1)의 상면 및 R 홈을 따라 연마포(2)를 부착시켜 이루어진 정반(3)을 이용하여 실험한 바, 면적이 큰 기판의 연마에 관하여, 연마효율을 중시한 조건하(주로 하중이 큰 조건하)에서, 도 15에 나타낸 양태에 비해, 연마저항의 저감효과가 높으며, 따라서 연마효율의 향상효과가 높은 점, 그 결과 생산성의 향상을 실현할 수 있는 점을 구명하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
그 이유는, 정반(1)의 상면 및 R 홈을 따라 부착된 연마포(2)는, 정반 R 홈 에서 하측으로부터 유지되어 있기(뒷받침되어 있기) 때문에, R 홈이 변형되기 어려우며, 홈 내에 소정의 액량을 확보하기 쉬운 점, 게다가 정반 위의 R 홈의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정의 R 홈」(3a)은, 기판표면으로부터 연마액(개재 슬러리)을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이 그다지 없으며, 반대로 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는 작용이나 기판표면에 연마액을 효과적으로 부착시키는 작용이 강하게 이루어지기 때문이라고 생각된다. 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용은, 정반 회전에 따른 원심력으로 소정 R 홈의 R 부와 기판표면과의 사이에 형성되는 스페이스(3a′)에 모인 연마액의 작용(스페이스의 형태에 따른 작용, 기판표면과 연마액과의 접촉면적이 커지는 작용 등), 연마포의 연마액을 함침하는 작용, 연마포의 탄성작용 등이 작용하기 때문이 아닐까라고 생각된다. 즉, 본 발명은 정반 위의 소정 홈의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태를, 기판표면으로부터 연마액을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이 적고, 반대로 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용이 전자(前者)의 작용에 대해 보다 크게 작용하는 단면형상(형태)으로 한 것이다.
또, 연마포 자체에 형성된 단면이 직사각형상인 오목 홈에서의 개구 둘레부에 R(곡률 반경)을 가지게 하는 것은 기술적으로 어려워 제작하기 곤란하다. 또한, 연마포 자체에 형성된 단면이 직사각형상인 오목 홈에서의 개구 둘레부에 R을 부여하였다고 하더라도, 상술한 바와 같이 홈이 찌그러지는, 홈이 변형되는 등의 이유로부터 충분한 효과는 그다지 기대할 수 없다고 생각된다. 단, 도 14에 나타 낸 연마포 자체에 형성된 단면이 직사각형상인 오목 홈에 비하면, R을 가지게 한 만큼의 작용은 본원과 마찬가지로 발휘되는 것으로 생각된다.
본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다.
(구성 1)
연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지고, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 곡선형상 또는 곡면형상으로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며,
상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 2)
연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을, 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블 랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 소정의 형태로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며, 또한
「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태를, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 개구 둘레부의 형태에 의해 생기는 작용 중, 기판표면으로부터 연마액을 제거하는 작용에 대해, 기판표면에 연마액을 부착시키는 작용이 상대적으로 커지는 형태로 한 정반으로서,
상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에 저장된 연마액 및 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용을 이용하면서 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 3)
상기 정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태는, 단면방향에서 볼 때 곡선형상, 곡면형상 또는 경사형상인 것을 특징으로 하는 구성 2에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 4)
연마포를 부착시킨 정반 위에 마스크 블랭크용 기판을 올려놓고, 상기 마스크 블랭크용 기판에 대해 상기 정반으로부터 일정 하중을 가한 상태에서, 상기 정반과 상기 마스크 블랭크용 기판을 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 상기 연마포와 상기 마스크 블랭크와의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부가 둥그스름해지는 형태로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 5)
구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법을 이용하여, 표시장치 제조용의 마스크 블랭크용 대형 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 6)
상기 연마를 수행하는 공정은, 상기 마스크 블랭크용 기판의 표면이 원하는 평탄도와 원하는 평활도가 얻어지도록 복수의 연마공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 7)
상기 복수의 연마공정은, 상기 마스크 블랭크용 기판을, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 홈 형상을 갖는 상(上)정반과 하(下)정반에 의해 끼우고, 상기 마스크 블랭크용 기판과 상기 상정반, 상기 하정반이 상대적으로 이동함으로써, 상기 마스크 블랭크용 기판의 양쪽 표면을 양면 연마하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 8)
상기 복수의 연마공정 동안에, 상기 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도를 측정하는 평탄도 측정공정을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 9)
상기 평탄도 측정공정에 의해 얻어진 측정결과에 기초하여 상기 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도가 원하는 평탄도가 되도록, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 편면 연마에 의해 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
(구성 10)
구성 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 표면에, 마스크 패턴이 되는 마스크 패턴용 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법.
(구성 11)
구성 10에 기재된 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크에서의 상기 마스크 패턴용 박막을 패터닝하여, 상기 마스크 블랭크용 기판의 표면에 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조방법.
(구성 12)
연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을, 양자 사이에 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키는 수단과, 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하는 수단을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 연마공정에서 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조장치로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 소정의 형태로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조장치.
(구성 13)
상기 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 직접적으로 연마액을 공급하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 12에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조장치.
(구성 14)
상기 연마포를 부착시킨 정반은, 정반의 연마포 부착 평면에 연마포를 우선 평면형상으로 부착시키고, 이어서 정반 위의 홈의 상부에 펼쳐진 연마포의 부분을 그 상부로부터 홈 내부로 밀어붙여, 홈의 내면을 따라 연마포를 부착시킨 것을 특징으로 하는 구성 12 또는 13에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조장치.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법은, 연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지고, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 곡선형상 또는 곡면형상으로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며,
상기 연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반을 이용하여, 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 한다(구성 1).
또한, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조방법은, 연마포를 부착시킨 정반 위에 마스크 블랭크용 기판을 올려놓고, 상기 마스크 블랭크용 기판에 대해 상기 정반으로부터 일정 하중을 가한 상태에서, 상기 정반과 상기 마스크 블랭크용 기판을 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 상기 연마포와 상기 마스크 블랭크 와의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부가 둥그스름해지는 형태로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 한다(구성 4).
또한, 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 제조장치는, 연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을 양자 사이에 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키는 수단과, 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하는 수단을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 연마공정에서 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조장치로서,
상기 연마포를 부착시킨 정반은,
정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 곡선형상 또는 곡면형상으로 형성되어 이루어진 정반과,
상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되는 것을 특징으로 한다(구성 5).
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 정반은 정반의 연마포 부착면에 홈을 갖는다. 이 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 소정의 형태로 형 성되어 이루어진다. 소정의 형태란, 단면방향에서 볼 때, 둥그스름해지는 형상, 즉 곡선형상, 곡면형상, 또는 경사형상이다(구성 1 ~ 4).
예컨대, 본 발명에서는 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이, 정반(1)의 연마포 부착면(1b)에 홈(1a)을 가지며, 상기 홈(1a)의 단면형상은 적어도 정반(1)의 연마포 부착평면(1b)과 홈(1a)의 측면(1c)이 교차하는 부위(C)에서, 단면방향에서 봤을 때, 둥그스름해지는 형상, 즉 곡선형상, 곡면형상, 또는 경사형상으로 형성되어 이루어진다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 연마포는 상기 정반의 연마포 부착평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라(적어도 개구 둘레부를 따라, 통상 홈의 내면 전체면을 따라) 부착된다. 이에 따라, 「정반 위에 형성된 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성된 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」이 형성된다. 이때, 연마포는 상기 정반의 연마포 부착평면 및 상기 홈의 내면을 따라 이면측으로부터 일체적으로 지지된다. 그리고, 정반과 상기 정반에 부착된 연마포가 일체가 되어 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 갖는 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」이 구성된다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 「정반 위에 형성되는 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」 및 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태는, 가장 단순하게는 적어도 홈의 개구 둘레부에 R(소정의 곡률)을 가지게 한 홈이다(도 1 참조).
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 「정반 위에 형성되는 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」 및 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이, 단면방향에서 봤을 때 홈의 개구 둘레부 부근(D)에서 정반의 연마포 부착평면(1b) 또는 이것에 연마포(2)를 부착시켜 이루어진 평면(2b)으로부터 정반(1)의 두께방향으로 완만히 경사지는(움푹 패이는) 단면형상이 바람직하다. 즉, 홈(3a)의 개구 둘레부 부근과, 이것과 접하는 기판(4)표면과의 사이에, 단면이 대략 쐐기형상인 공간(E)이 형성되는 단면형상이 바람직하다(도 3). 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 단면을 대략 쐐기형상인 공간(E)에, 정반회전에 따른 원심력의 작용에 의해 연마액(11)이 도시한 바와 같이 괴인다. 이렇게 괴인 연마액(11)과 기판(4)의 표면과의 접촉면적은 단면이 대략 쐐기형상인 공간(E)이 형성되지 않은 경우에 비해 커진다. 또한, 이 단면이 대략 쐐기형상인 공간(E)은, 기판(4)의 표면과 연마포(2)와의 접촉면(선)을 향해 폭이 좁아져 있다. 이들의 작용에 의해 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용이 강하게 작용하는 것으로 생각된다. 또한, 이 단면이 대략 쐐기형상인 공간(E)은, 기판표면에 달라붙게 한(부착시킨) 연마액(개재(介在) 슬러리)을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이 매우 적은 것으로 생각된다.
이와 같이, 본 발명에서는 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태를, 기판표면으로부터 연마액을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이 적고, 반대로 기판표 면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용이 강하게 작용하는 단면형상(형태)으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 기판을 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태를, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 개구 둘레부의 형태에 의해 생기는 2개의 작용 중, 기판표면으로부터 연마액을 제거하는 작용에 대해, 기판표면에 연마액을 부착시키는 작용이 상대적으로 커지는 형태로 하는 것이 바람직하다(구성 2). 이에 따라, 연마저항의 저감효과가 매우 높으며, 따라서 연마효율의 향상효과가 매우 높고, 그 결과 생산성의 비약적 향상을 실현할 수 있다.
또, 도 3에 나타낸 바와 같은 양태의 응용으로서, 도 4에 나타낸 양태, 즉 홈의 개구 둘레부 부근(D)에서, 정반의 연마포 부착평면(1b) 또는 이것에 연마포(2)를 부착시켜 이루어진 평면(2b)으로부터 정반(1)의 두께방향에 완만하면서 직선적으로 경사지는 경사형상의 양태라도 된다. 이 경우, 정반의 연마포 부착평면(1b)과, 홈의 개구 둘레부 부근(D)에서의 홈의 측면(1c)이 이루는 각(α)은 120° 이상, 나아가서는 150°이상으로 하는 것이 상술한 작용을 효과적으로 발휘시키는 관점에서 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 홈에서의 개구 둘레부 이외의 부위(바닥부나 바닥부 부근의 측면이나 개구 부근을 제외한 측면)의 형상(형태)은 특별히 제한되지 않으나, 원심력에 의한 연마액 공급작용, 연마포 부착의 용이함 등을 고려하면, 곡선형상(곡면형상)이 바람직하다.
본 발명에서 홈의 형태는 폭방향 단면에서 볼 때 좌우 대칭으로 하는 것이 정반의 운동궤적 등의 관점에서 바람직하다.
본 발명에서 홈의 형태는 홈의 길이방향을 따라, 균일하거나 또는 대략 균일한 폭방향 단면을 갖는 형태로 할 수 있으며, 또한, 홈의 길이방향을 따라 폭방향 단면이 다른 형태로 할 수도 있다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에서, 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」은, 홈 폭 : 10 ~ 50mm, 홈 깊이 : 1 ~ 10mm 정도가 좋다.
연마포의 두께는 소정의 연마품질(평탄성·경면 정밀도) 및 연마효율을 만족시킬 수 있는 두께로서, 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 크게 손상시키지 않고, 홈의 내면을 따라 연마포를 확실하고 용이하게 부착시킬 수 있는 두께가 좋다.
홈의 단면형상의 더욱 바람직한 구체예는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 홈의 개구 둘레부에서의 곡면(1c)과 홈의 바닥부의 곡면(d)으로 적어도 구성되는 곡면(R의 방향이 다른 3개 이상의 곡면으로 구성되는 곡면) 등이 예시된다. 여기서, 홈의 개구 둘레부에서의 곡면(1c)의 곡률반경(R)은 3 ~ 20mm, 홈의 바닥부의 곡면(1d)의 곡률반경(R′)은 10 ~ 50mm, 홈 깊이(h)는 1 ~ 10mm, 홈 폭(w)은 10 ~ 50mm가 바람직하다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 상술한 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」의 제작방법은, 예컨대 도 6의 (1)에 나타낸 바와 같이, 소정의 단면형상의 홈(1a)을 (연마) 정반(1)의 연마포 부착면에 제작하고, 평평한 곳에 서 우선 정반(1)의 연마포 부착 평면에, 정반과 대략 크기가 동일하며 두께가 균일한 1장의 연마포를 올려놓고, 연마포 전체면에 부착된 양면 테이프를 통해, 정반(1)의 연마포 부착 평면에 연마포(2)를 평면형상으로 부착시킨다. 이어서, 도 6의 (1)에 나타낸 바와 같이, 정반 위의 홈의 상부에 펼쳐진 연마포의 부분을, 그 상부로부터 홈내부로 눌러 붙여, 도 6의 (2)에 나타낸 바와 같이, 연마포의 신장·탄성작용 및 양면테이프의 부착작용을 이용하여 홈의 내면을 따라 붙인다(구성 7). 홈의 상부에 펼쳐진 연마포의 부분을 움푹하게 하고, 또 연마포를 홈의 내면형태를 따라 홈 전체면에 부착시키기 위해서는, 곡면부를 갖는 지그(30)를 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 홈의 단면형상(프로파일) 전체가 완만한 곡선으로 구성되어 있으면, 연마포의 부착이 용이해진다. 내구성의 면으로부터는, 1장의 연마포를 정반에 부착하는 것이 바람직하다. 곡면부를 갖는 지그로서는, 예컨대 골프볼 등을 이용할 수 있다.
연마포의 부착은 연마포를 정반의 상면 및 홈에 맞추어 차례대로 붙여 가며, 양쪽을 접합시키는 것도 가능하다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 「정반 위에 형성되는 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」 및 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 평면에서 본 레이아웃 형상(평면에서 본 디자인)은, 다음과 같은 이유에서 중요하다.
(1) 홈의 용적의 합계량(홈의 길이·홈의 깊이·홈의 수(평면에서 볼 때 비홈부분과 홈부분과의 면적비율) 등에 비례)에 관계한다.
(2) 연마액을 정반 위의 홈에 충분한 양 유지(확보)하는 기능과 관계한다.
(3) 정반 회전에 따른 원심력의 작용에 의해 홈으로부터 흘러나오는 연마액과의 관계에서, 연마액을 정반 위의 홈에 충분한 양 유지(확보)하는 기능과 관계한다.
본 발명에서는 홈의 평면에서 본 레이아웃 형상(평면에서 본 디자인)은, 다음과 같은 항목을 모두 충분히 발휘할 수 있는 형태인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 홈의 구체적인 평면에서 본 레이아웃 형상으로서는, 후술하는 도 9 및 도 10에 나타낸 마스크 블랭크용 대형 기판의 폴리싱 공정에서 사용되는 편면 연마장치 및 양면 연마장치에서의 기판 및 정반의 운동궤적과의 상호 작용의 관점으로부터, 도 7의 (1)에 나타낸 소용돌이 형상(정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상)이 특히 바람직하다. 또, 양면 연마장치에서는 상하 정반의 양쪽에 본 발명에 따른 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 하정반의 홈을 도 7에 나타낸 바와 같은 소용돌이로 했을 경우, 상정반의 홈은 반전시킨 소용돌이(거울상(鏡像) 관계에 있는 소용돌이)로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 홈의 다른 구체적인 평면에서 본 레이아웃 형상으로서는, 도 8에 나타낸, 평면에서 봤을 때 원호형상의 홈(3a)을, 정반 중심부로부터 정반 원주 가장자리부에 걸쳐 복수, 방사 형상으로 레이아웃한 양태를 들 수 있다.
이들 예에 나타낸 바와 같이, 정반 회전작용에 의해, 기판이 설치된 정반 위에 공급된 연마액을, 홈내에 끌어들이는 것과 같은 평면에서 본 디자인이 바람직하다.
또, 평행사변형 격자(grid)나 정방형 격자 등의 평면에서 본 레이아웃 형상은, 정반의 회전작용(원심력)에 의해, 홈 내의 연마액이 유출되기 쉽다. 또한, 이들 평면에서 본 레이아웃 형상에서는 기판의 운동궤적과의 상호작용을 얻기 어려우며, 홈의 작용효과(연마저항억제, 흠집 방지 등)가 저감된다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에서는, 홈의 폭을 바꿀 수 있다. 예컨대, 소용돌이 홈의 경우, 정반 외주일수록 원심력의 작용으로 액량이 적어지기 때문에, 소용돌이 홈에서의 중심부의 홈을 두껍게 하는 것(정반의 중심으로부터 외주를 향해 선폭을 작게 하는 것)에 의해, 전체적으로 외주에서의 홈에도 연마액의 공급량이 커지기 때문에 유효하다.
본 발명에서는, 홈의 깊이에 고저 차(差)를 두는 것도 가능하다.
본 발명에서, 연마액을 공급하는 수단으로서는, (1) 연마포를 부착시킨 정반 위에 연마액을 공급하는 수단, (2) 적어도 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 연마액을 직접적으로 공급하는 수단(구성 13) 등을 들 수 있다. 이들 연마액 공급수단은, 한쪽을 단독으로 또는 양쪽을 모두 사용하는 것이 가능한데, 양쪽을 모두 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 연마포를 부착시킨 정반 위에 연마액을 공급하는 수단을 주로 하고, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 연마액을 직접적으로 공급하는 수단을 보조적으로 이용하는 것이 바람직하다.
또, 연마포를 부착시킨 정반 위에 연마액을 공급하는 수단에 의해, 간접적으로 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에 연마액을 공급하는 것이 가능하다. 또한, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 연마액을 직접적으로 공급하는 수단에 의해, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」으로부터 연마액을 유출시켜, 간접적으로 연마포를 부착시킨 정반 위에 연마액을 공급하는 것이 가능하다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 있어서, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 연마액을 직접적으로 공급하는 수단으로서는, 홈의 평면에서 본 레이아웃 형상을 도 7의 (1)에 나타낸, 소용돌이 형상(정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상)으로 했을 경우에는, 도 7의 (1) 및 (2)에 나타낸 바와 같이, 정반 중심으로부터, 소용돌이 형상 홈(3a)의 중심측의 단부에, 연마액 공급로(14)를 통해, 연마액을 공급하는 것이 바람직하다. 양면 연마장치에서의 상정반에 대해서도 마찬가지이며, 상하 정반에 형성된 양쪽의 홈에 각각 연마액을 공급하는 것이 바람직하다.
「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에만 연마액을 직접적으로 공급하는 수단으로서는, 홈의 평면에서 본 레이아웃 형상을 예컨대 도 8에 나타낸 양태와 같이, 복수의 홈으로 분단된 형태로 했을 경우에는, 예컨대, 복수의 홈으로 분단된 각 홈의 바닥부 등에 연마액 공급구멍을 형성하여 이것과 연통된 연마액 공급로를 통해 연마액을 공급하는 것 등에 의해, 각 홈으로만 연마액을 직접 공급할 수 있다. 소용돌이 형상의 홈에 대해서도, 홈의 임의의 위치의 홈의 바닥부 등에 연마액 공급구멍을 형성하여 이것과 연통된 연마액 공급로를 통해 연마액을 공급하는 것 등에 의해, 1부분 이상의 복수 부분으로부터 연마액을 홈에 직접 공급할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서는, 홈의 단면형상, 홈 깊이, 홈 폭이나, 홈의 평면 에서 본 레이아웃 형상, 및 홈으로의 연마액의 직접적인 공급, 정반 위로의 연마액 공급, 이들 각 연마액 공급량, 정반회전수, 기판회전수 등의 복합 작용에 의해, 다음과 같은 사항을 달성할 수 있는 것이 바람직하다.
(1) 정반 회전시(연마중)에, 홈 중 일부에서 연마액이 떨어진 상태 또는 연마액 공급작용이 손실되는 액량이 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
(2) 정반 회전시(연마중)에, 복수의 홈 중 일부의 홈이나, 홈에서의 각 부위에서 정반 회전작용 및 중력작용(수위의 상위를 없애는 방향으로 이루어지는 작용)에 의해, 연마액을 홈의 전체에, 시간 경과에 상관없이 평균적으로 일정 이상의 수위(대략 절반 이상)에 있도록 하는 것이 바람직하다.
(3) 대형 기판과 연마포와의 접촉면에, 복수 홈이 개재하여, 신선한 연마액을 여기저기에서 공급할 수 있도록 하는 것(예컨대 도 1)이 바람직하다.
(4) 대형 기판과 연마포와의 접촉면에 상시 홈이 개재된 상태에서 연마되도록 하는 것(도 1 참조)이 바람직하다.
(5) 본 발명에서는, 연마개시로부터 종료까지의 사이, 연마포와 대형 기판의 전체면과의 사이에 슬러리의 박층을 상시 개재시키는 상태에서 연마할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법은, 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용을 이용하면서 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다(구성 2). 또한, 본 발명방법은 「연마포 로 덮여져 이루어진 소정 홈」에 저장된(유지된) 연마액의 작용을 이용하면서 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다(구성 2).
또한, 본 발명의 제조방법은 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용, 즉 기판표면으로부터 연마액을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이, 상술한 다른 형태(도 13, 도 15 등)에 비해 감소하는 작용을 이용하면서 연마를 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
또한, 본 발명의 제조방법은 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용, 즉 기판표면으로부터 연마액을 긁어내는(제거하는 작용) 작용이, 상술한 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용에 대해 상대적으로 작아지는 작용을 이용하면서 연마를 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
또한, 본 발명의 제조방법은, 「정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈」의 형태를 반영하여 형성되는 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에서의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용, 즉 상술한 기판표면에 연마액을 달라붙게 하는(부착시키는) 작용이, 상술한 다른 형태(도 13, 도 15 등)에 비해 강하다는 작용을 이용하면서 연마를 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 제조방법은, 상기 각 작용에 의해 연마하는(연마개시로부터 연마종료시까지) 동안, 연마액을 기판표면에 효과적으로 부착시키는 작용, 즉 대형 기판의 연마시의 커다란 연마저항을 작게 해주어 보다 높은 하중으로 효율적으로 연마하였다는 본원 발명의 목적, 과제를 충분히 달성할 수 있는 양의 연마액을 기판표면에 공급하는 작용을 이용하면서 연마를 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법이다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치에 따르면, 다음과 같은 작용효과를 얻을 수 있다.
(1) 연마저항을 저감할 수 있으며, 연마속도(가공효율)를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 대형 기판의 연마시의 커다란 연마저항이 작아지도록 개선하여 보다 높은 하중으로 효율적으로 연마하고자 하는 본원 발명의 목적, 과제를 충분히 달성할 수 있다.
(2) 가공후, 기판이 연마포에 흡착되는 면적을 감소시키는 것, 흡착을 억제하는 연마액(슬러리)이나 물 등의 유체를 기판과 연마포와의 사이에 다량으로 공급할 수 있기 때문에 분리하기 쉬워진다.
(3) 연마저항을 감소시켜, 기계진동을 억제한 가공이 가능하다.
(4) 연마면의 발열을 억제하여, 순간적인 연마제의 응고를 억제하고, 흠집 발생 방지를 도모할 수 있다.
(5) 기판의 연마면에 접촉되어 있는 연마포 위의 연마액이 부족하거나 연마액이 없어지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 기판면 내에서의 연마속도 편차가 억 제되어, 평탄도가 높은 기판을 얻을 수 있다.
(6) 상술한 본 발명의 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」에서는, 사용시간에 비례하여 연마포의 두께가 감소하더라도, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태가 유지되기 때문에, 연마포 교환까지 연마저항이 적고 보다 높은 가중으로 효율적으로 연마한다는 과제를 달성, 유지할 수 있다. 또한, 연마포의 교환만으로 몇 번이라도 사용할 수 있다. 또한, 값비싼 시판되는 홈이 있는 연마포의 사용이 불필요하다.
또한, 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」에서는, 연마포의 두께 이상의 홈을 형성할 수 있다. 이에 반해, 연마포 자체에 홈을 형성하는 종래기술에서는 연마포의 두께 이상의 홈을 연마포에 형성하는 것은 불가능하다. 이와 같이, 본 발명의 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」에서는, 홈 설계의 자유도가 증가한다.
(7) 기판의 대형화에 따라, 기판이 연마포에 흡착하는 흡착력이 커지는 경향이 있다.
본 발명에서는, 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 형태가 유지되고, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에 의해 공기 또는 연마액 또는 물 등, 기판과 연마포를 부착시킨 정반과의 밀착을 제거하는 작용을 갖는 유체가 빠져나갈 수단이 확보되고, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」의 부분에서 흡착되지 않는 영역이 확보되기 때문에, 정반에 부착된 연마포로부터 기판을 분리하기 쉬어진다. 이에 반해, 연마포 자체에 홈을 형성하는 종래기술에서는, 연마포 자체에 형성된 홈이 찌그러져, 흡반(吸盤)과 같은 작용을 나타내는 경우가 있기 때문에, 정반에 부착된 연마포로부터 쉽게 기판을 분리하는 효과는 적다.
본 발명에서는, 예컨대 상정반에 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 형성한 경우, 상정반에 부착된 연마포로부터 기판을 분리하기 쉽게 되는 작용이 있다. 마찬가지로, 하정반에 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 형성한 경우, 하정반에 부착된 연마포로부터 기판을 분리하기 쉽게 되는 작용이 있다.
본 발명에서는, 예컨대 홈의 평면에서 본 레이아웃 형상이 도 7에 나타내는, 소용돌이형상(정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상)이라면, 대형 기판을 올려놓더라도, 홈 전체가 기판으로 덮여지는 경우가 없어, 공기가 빠져나갈 구멍이 충분히 확보되기 때문에, 상하 정반으로부터 기판을 분리하기 쉬워진다.
본 발명의 제조방법 및 제조장치는, 상술한 작용 효과로부터 명백한 바와 같이, 특히 액정표시장치(TFT 등)나 컬러필터(CF) 등의 표시장치(예컨대, 표시패널 부품) 제조용의 대형 마스크 블랭크용 기판을 제조하는 데 특히 적합하다(구성 5). 대형 마스크 블랭크용 기판으로서는, 대형 마스크 블랭크용 유리기판 이외에, 대형 마스크 블랭크용 투명기판이 포함된다.
본 발명에서 정반에 부착된 연마포로부터 기판을 분리하기 쉬운 작용(방법)은, 상기 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」에 의해 발휘되는 기판을 분리하기 쉬운 작용에 덧붙여, 홈이나 정반 위에 공급하는 연마액 공급량을 조정함으로써 조정할 수 있다.
기판이 더욱 대형화되어 상대적으로 연마액량이 불충분해지는 경우 등에 있 어서는, 상기의 방법에 덧붙여, 하기 (1) ~ (6)에 나타낸, 정반의 부상박리(浮上剝離)에 의한 기판의 분리 용이화 방법(일본국 특허공개공보 제2002-127000호)과의 협동을 도모하는 것이 기판을 분리하기 쉽게 하는 방법으로서 유효하다.
(1) 도 10에 나타낸 기판 캐리어(21)에 의해 유지된 기판(20)을, 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」으로 이루어진 상하 정반(22, 23)에 끼워 유지하고, 상하정반(22, 23)을 기판(20)의 피가공면과 수직인 축(a)으로 각각 회전시키는 동시에, 기판 캐리어(21)를 기판(20)의 피가공면과 수직인 축(b)으로 회전시킴으로써, 기판(20)에 대해 양면 연마가공을 실시하는 기판연마방법에 있어서, 기판(20)의 연마가공이 종료하고, 상하정반(22, 23)의 회전이 정지하기 전에, 상정반(22)을 기판(20)의 두께보다 작은 범위에서 소정량을 상승시킨다.
상기한 바와 같이, 상정반(22)을 기판(20)의 두께보다 작은 범위에서 소정량을 상승시킴으로써, 기판(20)이 가지고 있는 자중(自重)으로 상정반(22)과 기판(20)을 박리하는 작용이 이루어진다.
(2) 상기 기판연마방법에 있어서, 상기 소정량은 기판(20)의 두께에 대해 1/4 ~ 3/4으로 한다.
이에 따라, 상정반(22)의 상승량이 적어 기판(20)과 접촉하기 쉬워지는 일이 없으며, 또한 상정반(22)의 상승량이 지나치게 커서 캐리어(21)가 회전하고 있을 때에 기판(20)이 튀어나가는 일이 없다.
(3) 상기 기판연마방법에 있어서, 상정반(22)이 상승하기 전에, 상정반(22)과 하정반(23)의 회전수를 다르게 함으로써, 기판(20)에 작용하는 하정반(23)측의 마찰저항을 상정반측(22)의 마찰저항보다 크게 한다.
이와 같이, 기판(20)에 작용하는 하정반(23) 측의 마찰저항을, 상정반측(22)의 마찰저항보다 크게 하고 있기 때문에, 하정반(23)에 기판(20)을 부착시키고 있지만, 상정반(22)과 기판(20)이 부착하는 것을 방지하고 있다.
(4) 상기 기판연마방법에 있어서, 상정반(22)이 상승하기 전에, 상정반(22)의 회전수를 하정반(23)의 회전수보다 크게 한다.
이로써, 기판(20)에 작용하는 하정반(23) 측의 마찰력을 상정반(22)측의 마찰력보다 크게 할 수 있다.
(5) 상기 기판연마방법에 있어서, 하정반(23)의 회전수에 대한 상정반(22)의 회전수의 비율을 1 : 4 이상으로 한다.
이에 따라, 상정반으로부터 기판의 박리가 성공할 확률을 나타내는 박리성공율을 높일 수 있다.
(6) 상기 기판연마방법에 있어서, 하정반(23)의 회전수에 대한 상정반(22)의 회전수의 비율을 1 : 4 ~ 7로 한다.
이에 따라, 박리성공율을 저하시키지 않고, 게다가 거칠기 제어 컨트롤을 하기 어려워지는 등의 걱정도 없다.
본 발명에서, 연마포(폴리싱 패드)로서는, 예컨대, 인공피혁, 발포 우레탄, 불포화 폴리에스테르 섬유 등을 들 수 있다. 연마포에는 기층(基層)과 발포수지층을 구비하는 연마포가 포함된다.
연마액으로서는, 연마입자와 물과의 현탁액(슬러리) 등이 바람직하다.
또, 연마입자로서 산화세륨(CeO2)을 사용하는 연마공정(예컨대, 후술하는 제 1 폴리싱공정)에서는 연마입자에 기인한 연마저항이 콜로이달실리카(SiO2)를 사용하는 연마공정(예컨대, 후술하는 제 3 폴리싱 공정)에 비해 크기 때문에, 본 발명의 효과가 크다.
또, 본 발명의 「연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈」을 갖는 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」의 작용, 원리는 면적이 큰 기판 이외에도 응용할 수 있다. 단, 소형 전자디바이스용 기판(마스크 블랭크스용 기판, 액정 디스플레이용 기판, 정보기록매체용 기판 등)의 경우, 현상황에서는 홈이 없는 연마포를 이용하여 연마를 실시하고 있으며, 도 11을 이용하여 설명한 바와 같이 연마저항이 커진다는 과제는 발생되어 있지 않다.
또한, 본 발명의 제조방법은, 마스크 블랭크용 기판의 표면이 원하는 평탄도와 원하는 평활도가 얻어지도록 복수의 연마공정을 거쳐 마스크 블랭크용 기판을 제조하는(구성 6) 것이 효율적이고 마스크 블랭크용 기판이 얻어지는 점에서 바람직하다. 또한, 더욱이 복수의 연마공정은 마스크 블랭크용 기판을, 연마포를 부착시킨 소정의 홈형상을 갖는 상정반과 하정반에 의해 끼우고, 마스크 블랭크용 기판과 상정반, 하정반이 상대적으로 이동함으로써, 마스크 블랭크용 기판의 양쪽 표면을 양면 연마하여 마스크 블랭크용 기판을 제조하는(구성 7) 것이 바람직하다. 또한, 복수의 연마공정 동안에, 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도를 측정하여(구성 8), 평탄도의 측정에 의해 얻어진 측정결과에 기초하여, 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도가 원하는 평탄도가 되도록, 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 편면 연마에 의해 마스크 블랭크용 기판을 제조하는(구성 9) 것이 효율적이고, 높은 수율로 마스크 블랭크용 기판을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조방법은, 상기한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 표면에, 마스크 패턴이 되는 마스크 패턴용 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다(구성 10). 이와 같이 제작된 마스크 블랭크는, 평탄성을 높게 유지하면서, 결함이 없는 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 본 발명의 마스크 블랭크로서는 마스크 블랭크용 기판 위에 차광성막이 형성된 마스크 블랭크나, 반투광성막과 차광성막을 마스크 블랭크용 기판 위에 순서부동(不同)으로 형성된 그레이톤 마스크 블랭크 등을 들 수 있다. 또한, 차광성막의 상층에는 반사방지기능을 갖는 반사방지막을 겸비하여도 상관없다.
차광성막의 재료로서는, 크롬, 크롬의 산화물, 크롬의 질화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 산화탄화물, 크롬의 산화질화탄화물, 크롬의 질화탄화물, 크롬의 플루오르화물, 이들을 적어도 하나 포함하는 재료가 바람직하다. 차광성막은 단층이든 복수층이든 상관없다. 차광성막의 재료로서 크롬을 포함하는 재료를 사용할 경우, 차광성막을 구성하는 모든 층에 질소를 포함하는 재료가 막응력 저감의 면에서 바람직하다. 또한, 차광성막으로서는, 크롬을 포함하는 재료로 한정되지 않는다. 차광성막의 재료로서는 Mo와 Si로 구성되는 MoSi계 재료에 한정되지 않으며, 금속 및 실리콘(MSi, M : Mo, Ni, W, Zr, Ti, Ta, Cr 등의 천이금속), 산화질화된 금속 및 실리콘(MSiON), 산화탄화된 금속 및 실리콘(MSiCO), 산화질화탄화된 금속 및 실리콘(MSiCON), 산화된 금속 및 실리콘(MSiO), 질화된 금속 및 실리콘(MSiN) 등을 사용해도 된다.
반투광성막의 재료로서는, 마스크를 제작할 때에 사용하는 에천트에 대해, 상술한 차광성막과 에칭 선택성을 갖는 재료가 바람직하다. 차광성막의 재료가 크롬을 포함하는 재료일 경우, 반투광성막의 재료는 Mo와 Si로 구성되는 MoSi계 재료에 한정되지 않으며, 금속 및 실리콘(MSi, M : Mo, Ni, W, Zr, Ti, Ta, Cr 등의 천이금속), 산화질화된 금속 및 실리콘(MSiON), 산화탄화된 금속 및 실리콘(MSiCO), 산화질화탄화된 금속 및 실리콘(MSiCON), 산화된 금속 및 실리콘(MSiO), 질화된 금속 및 실리콘(MSiN) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 마스크의 제조방법은, 상술한 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크에서의 마스크 패턴용 박막을 패터닝하여, 마스크 블랭크용 기판의 표면에 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다(구성 11). 이와 같이 제작된 마스크는, 마스크 패턴의 위치 정밀도가 양호하며, 패턴의 결함도 없는 마스크가 얻어진다.
바람직한
실시예의
설명
(실시예)
다음으로, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
(실시예 1)
마스크 블랭크용 기판의 제조공정은, (1) 거친 래핑공정, (2) 형상가공공정, (3) 정밀 래핑공정, (4) 제 1 폴리싱공정, (5) 제 2 폴리싱공정, (6) 제 3 폴리싱공정, (7) 세정공정, (8) 평가공정의 각 공정을 갖는다. 이하, 각 공정에 대해 상 세히 설명한다.
(1) 거친 래핑공정
우선, 합성석영유리로 이루어진 시트유리로부터 연삭지석으로 잘라내어, 직사각형상의 대형 마스크 블랭크용 기판(330mm × 450mm 이상 : 800mm × 920mm, 두께 10mm)을 얻었다.
이어서, 마스크 블랭크용 기판에 래핑공정을 실시하였다. 상기 래핑공정은, 치수 정밀도 및 형상 정밀도의 향상을 목적으로 하고 있다. 래핑공정은 양면 래핑장치를 이용하여 실시하고, 지립의 입도를 #400으로 행하였다. 상세하게는, 입도가 #400인 알루미나 지립을 이용하여, 하중(L)을 100㎏ 정도로 설정하고, 캐리어에 수납한 마스크 블랭크용 기판의 양면을 소정의 정밀도로 마무리하였다.
(2) 형상가공공정
다음으로, 외주 단면도 연삭하여 외형치수를 조정한 후, 외주 단면 및 내주면에 소정의 모따기가공을 실시하였다.
(3) 정밀 래핑가공
다음으로, 지립의 입도를 #1000으로 바꾸어 마스크 불랭크용 기판표면을 래핑함으로써, 마스크 불랭크용 기판의 양면을 소정의 정밀도로 마무리하였다. 상기 정밀 래핑공정을 마친 마스크 불랭크용 기판을 중성세제, 물의 각 세정조에 차례대로 침지하여 세정하였다.
(4) 제 1 폴리싱공정
다음으로, 폴리싱공정을 실시하였다. 상기 폴리싱공정은, 상술한 래핑공정 에서 잔류된 흠집이나 왜곡을 제거하는 것을 목적으로 하며, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치를 이용하여 실시하였다. 상세하게는, 하정반으로서 도 7에 나타낸 정반중심을 중심으로 한 소용돌이 형상의 홈(정반 중심으로부터 시계방향의 소용돌이 홈)이 형성되어 이루어진 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」(3)을 이용하여, 도 7의 (1) 및 (2)에 나타낸 바와 같이, 하정반 중심으로부터 소용돌이의 중심측의 단부에 연마액 공급로(14)를 통해 연마액을 공급하였다. 마찬가지로, 상정반으로서, 정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상의 홈(정반 중심으로부터 반시계방향의 소용돌이 홈)가 형성되어 이루어진 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」을 이용하여, 상정반 중심으로부터 소용돌이 중심측의 단부에 연마액 공급로를 통해, 연마액을 공급하였다. 또한, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치에서는, 상하정반(22, 23)의 회전축(a)과 기판(20)의 회전축(b)의 거리는, 기판(20)이 회전축(b)을 축으로 하여 회전한 경우라 하더라도 기판(20)의 어느 부분도 회전축(a)의 부분을 통과하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 도 10에 나타낸 장치에서는 이러한 것을 적용하였다.
정반에 형성되는 홈의 단면형상의 형태는 도 5에 나타낸 형태로 하고, 홈의 개구 둘레부에서의 곡면(1c)의 R : 10mm, 홈의 바닥부의 곡면(1d)의 R’: 25mm, 홈의 깊이(h) :1.5mm, 홈 폭(w) : 20mm로 하였다. 연마포의 두께는 2mm로 하였다.
폴리셔로서 경질 폴리셔를 이용하여, 다음과 같은 연마조건으로 실시하였다.
연마액 : 산화세륨(평균 입자직경 2 ~ 3㎛) 지립에 물을 첨가한 유리(遊離)지립
연마포 : 연질 폴리셔(스웨이드 타입), 두께 2mm
홈에만 직접적으로 공급하는 연마액량 : 5ℓ/min
정반 위에 공급하는 연마액량 : 2ℓ/min
상정반 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 시계방향으로 회전)
하정반 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
캐리어(마스크 블랭크용 기판) 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
하중(부압(付壓)) : 80 ~ 100g/㎠
연마시간 : 30 ~ 100분
제거량 : 35 ~ 75㎛
상기 폴리싱 공정을 마친 마스크 블랭크용 기판을 중성세제, 순수(純水), 순수, IPA, IPA(증기건조)의 각 세정조에 차례대로 침지하여 세정하였다. 또, 각 세정조에는 초음파를 인가하였다. 또한, 이 세정공정은, 다음의 제 2 폴리싱공정에서 사용할 연마액이 동일한 것일 경우에는 생략할 수도 있다.
(5) 제 2 폴리싱공정
다음으로, 도 9에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 편면 연마장치를 이용하여, 제 2 폴리싱공정을 실시하였다.
상세하게는, 도 7에 나타낸 정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상의 홈(정반 중심으로부터 시계방향의 소용돌이 홈)이 형성되어 이루어진 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」(3)을 이용하여, 도 7의 (1) 및 (2)에 나타낸 바와 같 이, 하정반 중심으로부터 소용돌이의 중심측의 단부에 연마액 공급로(14)를 통해 연마액을 공급하였다. 또, 도 9에 나타낸 대형 마스크 불랭크용 편면 연마장치에서는, 하정반(23)의 회전축(a)과 기판(20)의 회전축(b)과의 거리는, 기판(20)이 회전축(b)을 축으로 하여 회전한 경우라 하더라도, 기판(20)의 어느 부분도 회전축(a)의 부분을 통과하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 도 9에 나타낸 장치에서는 이러한 것을 적용하였다.
정반에 형성되는 홈의 단면형상의 형태는 도 5에 나타낸 형태로 하고, 홈의 개구 둘레부에서의 곡면(1c)의 곡률 반경(R) : 10mm, 홈의 바닥부의 곡면(1d)의 곡률 반경(R') : 25mm, 홈의 깊이(h) : 1.5mm, 홈 폭(w) : 20mm로 하였다. 연마포의 두께는 2mm로 하였다.
폴리셔로서 초연질 폴리셔를 이용하여, 다음과 같은 연마조건으로 실시하였다.
연마액 : 콜로이달 실리카(평균 입자직경 50 ~ 80nm) 지립에 물을 첨가한 유리지립
연마포 : 초연질 폴리셔(스웨이드 타입), 두께 2mm
홈에만 직접적으로 공급하는 연마액량 : 5ℓ/min
정반 위에 공급하는 연마액량 : 2ℓ/min
하정반 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
캐리어(마스크 블랭크용 기판) 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
하중(부압) : 80 ~ 100g/㎠
연마시간 : 30 ~ 50분
제거량 : 35 ~ 45㎛
(6) 제 3 폴리싱공정(경면 연마가공공정)
다음으로, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치를 이용하여, 폴리셔로서 경질 폴리셔로부터 연질 폴리셔로 바꾸어 제 3 폴리싱공정(경면연마 가공공정 ; 파이널 폴리싱)을 실시하였다.
상세하게는, 하정반으로서, 도 7에 나타낸 정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상의 홈(정반 중심으로부터 시계방향의 소용돌이 홈)이 형성되어 이루어진 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」(3)을 이용하여, 도 7의 (1) 및 (2)에 나타낸 바와 같이, 하정반 중심으로부터 소용돌이의 중심측의 단부에 연마액 공급로(14)를 통해 연마액을 공급하였다. 마찬가지로, 상정반으로서, 정반 중심을 중심으로 한 소용돌이 형상의 홈(정반 중심으로부터 반시계방향의 소용돌이 홈)이 형성되어 이루어진 「연마포를 부착시켜 이루어진 소정의 정반」을 이용하여, 상정반 중심으로부터 소용돌이 중심측의 단부에 연마액 공급로를 통해 연마액을 공급하였다. 또, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치에서는, 상하정반(22, 23)의 회전축(a)과 기판(20)의 회전축(b)과의 거리는, 기판(20)이 회전축(b)을 축으로 하여 회전한 경우라 하더라도, 기판(20)의 어느 부분도 회전축(a)의 부분을 통과하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 도 10에 나타낸 장치에서는 이러한 것을 적용하였다.
정반에 형성되는 홈의 단면형상의 형태는 도 5에 나타낸 형태로 하고, 홈의 개구 둘레부에서의 곡면(1c)의 곡률 반경(R) : 10mm, 홈의 바닥부의 곡면(1d)의 곡률 반경(R') : 25mm, 홈의 깊이(h) : 1.5mm, 홈 폭(w) : 20mm로 하였다. 연마포의 두께는 2mm로 하였다.
폴리셔로서 초연질 폴리셔를 이용하여, 다음과 같은 연마조건으로 실시하였다.
연마액 : 콜로이달 실리카(평균 입자직경 50 ~ 80nm) 지립에 물을 첨가한 유리지립
연마포 : 초연질 폴리셔(스웨이드 타입), 두께 2mm
홈에만 직접적으로 공급하는 연마액량 : 5ℓ/min
정반 위에 공급하는 연마액량 : 2ℓ/min
상정반 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 시계방향으로 회전)
하정반 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
캐리어(마스크 블랭크용 기판) 회전수 : 1 ~ 50rpm(장치 상면에서 봤을 때 반시계방향으로 회전)
하중(부압) : 80 ~ 100g/㎠
연마시간 : 30 ~ 50분
제거량 : 35 ~ 45㎛
(7) 세정공정
상기 제 3 폴리싱공정을 마친 마스크 블랭크용 기판을 알칼리(NaOH), 황산에 차례대로 침지시켜 세정을 실시하였다. 또, 각 세정조에는 초음파를 인가하였다. 또한, 중성세제, 순수, 순수, IPA, IPA(증기건조)의 각 세정조에 차례대로 침지하여 세정하였다.
(8) 평가공정
이렇게 하여 얻어진 마스크 블랭크용 기판은 높은 평탄성(11㎛), 높은 평활성을 가지며, 또한 흠집 등의 결함이 없는 것으로 완성할 수 있었다.
또한, 제 1 ~ 제 3 폴리싱 공정에서, 대형 기판의 연마시의 큰 연마저항이 작아지도록 개선하여 보다 높은 하중으로 효율적으로 연마하고자 하는 본원 발명의 목적, 과제를 충분히 달성할 수 있었다. 또한, 이들 공정에서, 높은 하중으로 대형 기판을 연마하였는데, 장치 각부 및 장치 전체에 진동은 전혀 발생하지 않았다. 또한, 이들 공정에서, 상하 소정의 정반으로부터 기판을 용이하게 분리할 수 있었다.
또한, 얻어진 마스크 블랭크용 대형 기판상에 차광막 등을 형성하여 효율적으로 대형 마스크 블랭크를 제조할 수 있었다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에 있어서, 래핑공정을 거쳐 얻어진 마스크 블랭크용 기판에 대해, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치를 이용하여, 제 1 폴리싱공정과 동일한 조건으로 기판(20)의 양쪽 주표면을 양면 연마하였다.
양면 연마한 기판(20)의 양쪽 주표면의 평탄도를 측정하였더니, 표면이 5.3㎛, 이면이 11.4㎛이었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 도 9에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 편면 연마장치를 이용하여, 이면에 대해 제 2 폴리싱 공정을 실시하였다.
또한, 편면 연마장치의 정반에 형성되는 홈의 단면형상 및 연마포의 두께는 실시예 1과 동일한 것을 사용하여, 평탄도가 약 5㎛가 되는 연마조건(하정반 회전수, 캐리어 회전수, 하중, 연마시간)을 적당하게 설정하여 연마를 실시하였다.
기판(20) 이면의 평탄도를 측정하였더니 6.2㎛이었다.
마지막으로, 실시예 1과 마찬가지로, 도 10에 나타낸 대형 마스크 블랭크용 양면 연마장치를 이용하여, 제 2 폴리싱 공정에 의해 얻어진 기판(20)의 평탄도가 유지되거나 또는 양호해지도록, 하중을 50 ~ 85g/㎠로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 제 3 폴리싱 공정을 실시하였다.
얻어진 기판(20)의 양쪽 주표면의 평탄도를 측정하였더니, 표면이 4.7㎛, 이면이 6.2㎛로 매우 양호하였다. 또한, 표면의 평활성도 연마에 의한 자국도 없이 경면상태로 되어 있어 양호하였다. 또한, 흠집이나 크랙, 파편 등의 결함도 없고 양호하였다.
이렇게 얻어진 기판(20)의 표면에 질화크롬막, 질화탄화크롬막, 산화질화크롬막을 적층하여, 막의 깊이 방향 전체에 질소가 함유된 반사방지막이 부착된 차광막을 스퍼터링에 의해 형성하여 TFT 제조용 대형 마스크 블랭크, 및 CF 제조용 대형 마스크 블랭크를 얻었다. 얻어진 대형 마스크 블랭크는 기판(20)의 평탄도로부터 거의 변화없이 높은 평탄도를 유지하였으며, 또한, 결함도 없고 양호하였다.
상술한 대형 마스크 블랭크에서의 차광막상에 레지스트막을 형성하고, 레지 스트막에 원하는 패턴을 묘화한 후, 현상처리하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 차광막을 습식에칭액으로 습식에칭 처리하여 차광막 패턴을 형성한 후, 레지스트막을 박리시켜 TFT 제조용 마스크 및 CF 제조용 마스크를 얻었다. 이렇게 얻어진 마스크는 패턴위치 정밀도도 양호하며, 패턴결함도 없이 양호하였다.
(비교예 1 ~ 2)
실시예 1에서의 제 1 ~ 제 3 폴리싱 공정에 있어서, 정반 위에 홈이 없는 연마포를 부착시킨 정반(비교예 1), 또는 정반 위에 홈이 있는 연마포를 부착시킨 정반(비교예 2)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마를 실시하고 마스크 블랭크용 기판을 제조하였다.
이들의 경우, 제 1 ~ 제 3 폴리싱 공정에서, 도 13에서 설명한 바와 같이, 연마액(11)의 공급측(A)과는 반대측(B)에서, 멀리서 보았을 때, 연마포 위의 연마액이 부족하거나 연마액이 떨어진 것이 확인되어, 정반 구동모터의 전류값 상승이나, 장치 전체에 진동이 발생하는 등, 연마저항이 크고 연마효율이 좋다고는 할 수 없는 상황이었다.
따라서, 제 1 ~ 제 3 폴리싱 공정에 있어서, 하중을 작게 하여 연마를 실시하였다. 이로 인해, 연마속도가 느려지므로 연마시간이 길어지고, 연마효율이 실시예 1에 비해 1/5로 매우 나빠질 수밖에 없었다. 또한, 이러한 공정에 있어서, 상하의 정반으로부터 기판을 분리하는 것은 용이하지 않았다.
또한, 얻어진 마스크 블랭크용 기판은, 단면에서 봤을 때 기판 외주부로부터 기판 중심부로 갈수록 완만하게 판 두께가 두꺼워지는 경향을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 실시예 1에서는 이러한 경향은 확인할 수 없었다. 또, 비교예 1, 2에서의 마스크 블랭크용 기판의 양쪽 주표면의 평탄도를 측정하였더니, 비교예 1은 표면이 35㎛, 이면이 48㎛, 비교예 2도 표면이 37㎛, 이면이 45㎛로 TFT 제조용 마스크 블랭크용 기판의 평탄도 규격 20㎛ 이하, CF 제조용 마스크 블랭크용 기판의 평탄도 규격 30㎛ 이하의 규격에서 일탈되어 있었다.
본 발명에 따르면, 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법, 및 마스크의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 대형 마스크 블랭크용 기판의 제조에 적합한 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법 및 마스크의 제조방법을 제공할 수 있다.
Claims (11)
- 연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,상기 연마포를 부착시킨 정반은,정반의 연마포 부착면에 홈을 가지고, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부에서 곡선형상 또는 곡면형상으로 형성되어 이루어진 정반과,상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며,상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 연마포를 부착시킨 정반과, 마스크 블랭크용 기판을, 일정 하중을 가한 상태에서 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 연마포와 마스크 블랭크용 기판과의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,상기 연마포를 부착시킨 정반은,정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개 구 둘레부에서 소정의 형태로 형성되어 이루어진 정반과,상기 정반의 연마포 부착 평면 및 상기 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며, 또한정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 반영하여 형성되는 연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈에서의 개구 둘레부의 형태를, 이 연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈의 개구 둘레부의 형태에 의해 생기는 작용 중, 기판표면으로부터 연마액을 제거하는 작용에 대해, 기판표면에 연마액을 부착시키는 작용이 상대적으로 커지는 형태로 한 정반으로서,상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 상기 연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈에 저장된 연마액 및 연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈의 개구 둘레부의 형태에 의해 초래되는 작용을 이용하면서 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 정반 위의 소정의 개구 둘레부 형태를 갖는 홈의 형태를 반영하여 형성되는 연마포로 덮여져 이루어진 소정 홈에서의 개구 둘레부의 형태는, 단면방향에서 볼 때 곡선형상, 곡면형상 또는 경사형상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 연마포를 부착시킨 정반 위에 마스크 블랭크용 기판을 올려놓고, 상기 마스 크 블랭크용 기판에 대해 상기 정반으로부터 일정 하중을 가한 상태에서, 상기 정반과 상기 마스크 블랭크용 기판을 상대적으로 이동시키고, 그때 연마액을 상기 연마포와 상기 마스크 블랭크와의 접촉면 사이에 공급하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 공정을 갖는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법으로서,상기 연마포를 부착시킨 정반은,정반의 연마포 부착면에 홈을 가지며, 상기 홈의 단면형상은 적어도 홈의 개구 둘레부가 둥그스름해지는 형태로 형성되어 이루어진 정반과,상기 정반의 연마포 부착평면 및 상기 홈의 형태를 따라 부착된 연마포로 구성되며, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법을 이용하여, 표시장치 제조용의 마스크 블랭크용 대형 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 연마를 수행하는 공정은, 상기 마스크 블랭크용 기판의 표면이 원하는 평탄도와 원하는 평활도가 얻어지도록 복수의 연마공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 복수의 연마공정은, 상기 마스크 블랭크용 기판을, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 홈형상을 갖는 상정반과 하정반에 의해 끼우고, 상기 마스크 블랭크용 기판과 상기 상정반, 상기 하정반이 상대적으로 이동함으로써, 상기 마스크 블랭크용 기판의 양쪽 표면을 양면 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 복수의 연마공정 동안에, 상기 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도를 측정하는 평탄도 측정공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 평탄도 측정공정에 의해 얻어진 측정결과에 기초하여 상기 마스크 블랭크용 기판표면의 평탄도가 원하는 평탄도가 되도록, 상기 연마포를 부착시킨 소정의 정반을 이용하여, 편면 연마에 의해 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판의 표면에, 마스크 패턴이 되는 마스크 패 턴용 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조방법.
- 제 10항에 기재된 마스크 블랭크의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크에서의 상기 마스크 패턴용 박막을 패터닝하여, 상기 마스크 블랭크용 기판의 표면에 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조방법.
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