KR20080093443A - 마스크 블랭크 및 포토마스크 - Google Patents

Abstract

FPD용 대형 마스크에서의 프로세스(레지스트 도포 방법이나 에칭 방법, 세정 방법 등)에 적합한 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공한다. 투광성 기판 위에, 차광성막, 및 투과량을 조정하는 기능을 갖는 반투광성막 중의 적어도 한쪽을 갖는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크로서, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하인 것을 특징으로 한다.

투광성 기판, 마스크 블랭크, 차광성막, 반투광성막, 포토마스크

Description

마스크 블랭크 및 포토마스크 {MASK BLANK AND PHOTOMASK}

본 발명은, 마스크 블랭크 및 포토마스크에 관한 것으로, 특히, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크(포토마스크용의 블랭크), 이러한 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크(전사 마스크) 등에 관한 것이다.

최근, 대형 FPD용 마스크의 분야에서, 반투광성 영역(소위 그레이톤부)을 갖는 그레이톤 마스크를 이용하여 마스크 매수를 삭감하는 시도가 이루어지고 있다(비특허 문헌 1).

여기에서, 그레이톤 마스크는, 도 4의 (1) 및 도 5의 (1)에 도시하는 바와 같이, 투명 기판 위에, 차광부(1)와, 투과부(2)와, 반투광성 영역인 그레이톤부(3)를 갖는다. 그레이톤부(3)는, 투과량을 조정하는 기능을 가지며, 예를 들면, 도 4의 (1)에 도시하는 바와 같이 그레이톤 마스크용 반투광성막(하프 투광성막)(3a')을 형성한 영역, 혹은, 도 5의 (1)에 도시하는 바와 같이 그레이톤 패턴(그레이톤 마스크를 사용하는 대형 FPD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴(3a) 및 미세 투과부(3b))을 형성한 영역으로서, 이들 영역을 투과하는 광의 투과량을 저감하고 이 영역에 의한 조사량을 저감하여, 이러한 영역에 대응하는 포토레지스트의 현상 후의 막 감소된 막 두께를 원하는 값으로 제어하는 것을 목적으로 하여 형성 된다.

대형 그레이톤 마스크를, 미러 프로젝션 방식이나, 렌즈를 사용한 렌즈 프로젝션 방식의 대형 노광 장치에 탑재하여 사용하는 경우, 그레이톤부(3)를 통과한 노광광은 전체로서 노광량이 부족해지기 때문에, 이 그레이톤부(3)를 통하여 노광한 포지티브형 포토레지스트는 막 두께가 얇아질 뿐 기판 위에 남는다. 즉, 레지스트는 노광량의 차이에 의해 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분과 그레이톤부(3)에 대응하는 부분에서 현상액에 대한 용해성에 차가 생기기 때문에, 현상 후의 레지스트 형상은, 도 4의 (2) 및 도 5의 (2)에 도시하는 바와 같이, 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분(1')이 예를 들면 약 1 ㎛, 그레이톤부(3)에 대응하는 부분(3')이 예를 들면 약 0.4∼0.5 ㎛, 투과부(2)에 대응하는 부분은 레지스트가 없는 부분(2')으로 된다. 그리고, 레지스트가 없는 부분(2')에서 피가공 기판의 제1 에칭을 행하여, 그레이톤부(3)에 대응하는 얇은 부분(3')의 레지스트를 애싱 등에 의해 제거하고 이 부분에서 제2 에칭을 행함으로써, 1매의 마스크로 종래의 마스크 2매분의 공정을 행하여, 마스크 매수를 삭감한다.

[비특허 문헌 1] 월간 FPD Intelligence, p. 31-35, 1999년 5월

그런데, 마이크로프로세서, 반도체 메모리, 시스템 LSI 등의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 LSI용 마스크는, 최대라도 6인치각 정도로 상대적으로 소형으로서, 스테퍼(쇼트-스텝 노광) 방식에 의한 축소 투영 노광 장치에 탑재되어 사용되는 경우가 많다.

또한, LSI용 마스크를 제조하기 위한 소형 마스크 블랭크에서는, 소형 마스크 블랭크에 대한 도포 정밀도, 양산성, 코스트 등을 종합적으로 감안하여, 스핀 코팅에 의해 레지스트가 도포된다.

또한, LSI용 마스크를 제조하기 위한 소형 마스크 블랭크에서는, 높은 에칭 정밀도가 필요하기 때문에, 드라이 에칭에 의해 마스크 블랭크 위에 형성된 박막의 패터닝이 실시된다.

이에 대하여, FPD(플랫 패널 디스플레이)용 대형 마스크는, 330 mm×450 mm 내지 1220 mm×1400 mm로 상대적으로 대형으로서, 미러 프로젝션(스캐닝 노광 방식에 의한, 등배 투영 노광) 방식이나 렌즈를 사용한 렌즈 프로젝션 방식의 노광 장치에 탑재되어 사용되는 경우가 많다.

또한, FPD용 대형 마스크를 제조하기 위한 대형 마스크 블랭크에서는, 대형 마스크 블랭크에 대한 도포 정밀도, 수율 등을 종합적으로 감안하여, 레지스트액을 도포할 표면을 하향으로 되도록 유지한 기판에 대하여, 모관 형상의 노즐에 의해 모세관 현상을 이용해서 상승한 레지스트액을 노즐 선단을 기판에 대하여 주사함으로써, 기판 위에 레지스트가 도포된다.

또한, FPD용 대형 마스크를 제조하기 위한 대형 마스크 블랭크에서는, LSI용 마스크와 같은 높은 에칭 정밀도를 중시하기보다도, 오히려 코스트면 및 스루풋을 중시하여 에칭액을 이용한 웨트 에칭에 의해 마스크 블랭크 위에 형성된 박막의 패터닝이 실시된다.

이상과 같이, FPD용 대형 마스크 블랭크 및 마스크에서는, 마스크 사이즈의 상위 등에 기초하여, LSI용 마스크와는 다른 프로세스(레지스트 도포 방법이나 에칭 방법, 세정 방법 등)가 적용되며, 이들 프로세스를 FPD용 대형 마스크 블랭크 및 마스크에 적용한 경우에 기판이 대형인 것에 기인하여 생기는 문제에 대하여 검토할 필요가 있다고 할 수 있다.

본원의 제1 목적은, FPD용 대형 마스크에서의 프로세스(레지스트 도포 방법이나 에칭 방법 및 세정 방법 등)에 적합한 마스크 블랭크 및 포토마스크를 안출하는 데 있다.

또한, 본원의 제2 목적은, FPD 디바이스의 표시 불균일이 원인으로 되는 포토마스크에서의 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)을 억제한 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공하는 데 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적하에, 본 발명자는, FPD용 대형 마스크 블랭크 및 FPD용 대형 포토마스크에 관하여, 예의 연구, 개발을 행하였다.

그 결과, FPD용 대형 마스크 블랭크 위에 형성된 막(차광성막이나 반투광성막) 위에 레지스트를 도포할 때에, 이들 차광성막이나 반투광성막이 하향으로 되도록 유지한 기판에 대하여, 모관 형상의 노즐에 의해 모세관 현상을 이용해서 상승한 레지스트액을 노즐 선단을 기판에 대하여 주사함으로써, 기판 위에 레지스트를 도포하는 타입의 레지스트 도포 장치(이하, CAP 코터 장치라고 함)를 이용하여 레지스트 도포하는 경우, 차광성막이나 반투광성막의 그레인 사이즈가 크고 이에 기초하는 막의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기)가 크면, 이하의 문제가 있는 것이 판명되었다. 또한, 이하의 문제는, LSI용 소형 마스크 블랭크 및 마스크에서는 현재화되기 어렵다. 이것은, LSI용에서는 프로세스(레지스트 도포 방법이나 에칭 방법 및 세정 방법 등)가 서로 다른 것, 기판이 대형인 것에 기인하여 생기는 문제가 현재화되기 어렵기 때문이다.

(1) 차광성막이나 반투광성막의 표면 거칠기 Rq가 크면, 막면에의 레지스트의 도포 상태에 변동이 발생한다. 예를 들면, 차광성막이나 반투광성막의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기)가 크면, 레지스트와 막과의 표면 장력이나 습윤성 등의 변동이 발생하여, 면내에서 균일한 도포 상태가 얻어지지 않고, 대면적에 균일한 도포 상태로 레지스트막이 형성되지 않는다.

또한, 이들은, 기판 사이즈가 커짐에 따라서 더욱 조장된다. 이것은 레지스트 도포 장치가 대형화되는 것에 수반하여 장치면의 요인에 의해 도포 상태에 변동이 발생하고, 이것과 차광성막이나 반투광성막의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기)가 큰 것에 의해, 막면에의 레지스트의 도포 상태의 변동이 조장되기 때문이다.

(2) 대형 기판의 세정은 소형 기판에 비하여 원래 어렵다. 이 외에 FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 차광성막이나 반투광성막의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기)가 크면, 세정 후에 세정에 사용하는 약액인 용제 등의 세정제가 대면적 내에 부분적으로 남기 쉬워, 레지스트와 기판과의 밀착을 방해한다.

(3) 차광성막이나 반투광성막의 그레인 사이즈가 크고 이에 기초하는 막의 표면 거칠기 Rmax가 크면, 막에 에칭액이 스며들기 쉽다.

상기 (1), (2), (3)의 복합 요인에 의해, 이하의 것이 더욱 판명되었다.

(i) 상기의 복합 요인에 의해, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 웨트 에칭에 의해, 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)이 생기기 쉬운 것이 판명되었다. 그리고, 이 까칠함은, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 장치에서 표시 불균일의 원인으로 된다.

(ii) 상기의 복합 요인에 의해, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 쉬운 것이 판명되었다. 이 때문에, 균일한 패턴 선폭을 얻는 데에 유리하다고는 할 수 없는 것이 판명되었다.

(iii) 상기의 복합 요인에 의해, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 차세대의 규격인 1 ㎛ 이하의 그레이톤 패턴(대형 FPD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴 및 미세 투과부로 이루어지는 패턴)을 형성하고자 했을 때에, 0.1 ㎛ 초과의 까칠함이 발생하여 문제로 된다. 전술한 바와 마찬가지로, 이 까칠함은, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 장치에서 표시 불균일의 원인으로 된다.

(iv) 상기의 복합 요인에 의해, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 차광막과 그 위에 형성한 반투광성막이나, 반투광성막과 그 위에 형성한 차광막에서의 반투광성막이나 차광막의 에칭을 행할 때에, 패턴 형상의 제어를 하기 쉽게 하기 위해 에칭액을 얇게 하는 경우가 있는데, 이러한 경우에 있어서, 반투광성막이나 차광막의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기)가 크면, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 쉬운 것이 판명되었다.

그리고, 본 발명자들은, 상기 과제 해결을 위해서는, 주로, 상기 차광성막 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq를 2.0 nm 이하로 하는 것이 유효한 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 방법은, 이하의 구성을 갖는다.

<구성 1>

투광성 기판 위에, 차광성막, 및 투과량을 조정하는 기능을 갖는 반투광성막 중의 적어도 한쪽을 갖는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크로서,

상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하인 것을 특징으로 하는, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

또한, 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq란, 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 제곱을 평균한 값의 평방근을 말한다.

<구성 2>

상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 레지스트 도포 장치에 의해 상기 막면 위에 레지스트가 도포되는 막이고, 또한,

상기 레지스트 도포 장치는, 레지스트액을 도포할 표면을 하향으로 되도록 유지한 기판에 대하여, 모관 형상의 노즐에 의해 모세관 현상을 이용해서 상승한 레지스트액을 노즐 선단을 기판에 대하여 주사시킴으로써, 레지스트를 도포하는 장치인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

<구성 3>

상기 차광성막, 및 상기 반투광성막의 막 표면의 최대 높이 Rmax가 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

<구성 4>

상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 에칭액으로 웨트 에칭되는 막인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

<구성 5>

상기 차광성막은, 질화 크롬계 기초막과 그 위에 형성된 탄화 크롬계 차광막과 그 위에 형성된 산질화 크롬계 반사 방지막으로 구성되는 막인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

<구성 6>

상기 반투광성막은, 크롬 질화막계의 반투광성막, 또는 MoSi계의 반투광성막인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.

<구성 7>

구성 1 내지 6에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, FPD용 대형 마스크에서의 프로세스(레지스트 도포 방법이나 에칭 방법, 세정 방법 등)에 적합한 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

또한, FPD 디바이스의 표시 불균일의 원인으로 되는 포토마스크에서의 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)을 억제한 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하인 것을 특징으로 한다(구성 1).

본 발명에서는, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하이며, 이에 의해 레지스트 도포 장치에 의한 대면적에의 레지스트 도포에 적합한 표면 상태를 갖는다.

본 발명에서는, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, CAP 코터 장치에 의해 상기 막면 위에 레지스트가 도포되는 막인 경우에 특히 유익하다(구성 2). 또한, 본 발명에서는, 상기 CAP 코터 장치는, 레지스트액을 도포할 표면을 하향으로 되도록 유지한 기판에 대하여, 모관 형상의 노즐에 의해 모세관 현상을 이용해서 상승한 레지스트액을 노즐 선단을 기판에 대하여 주사시킴으로써, 레지스트를 도포하는 장치(예를 들면 도 3 참조)인 경우에 특히 유익하다(구성 2). 이것은, 이들 경우에, 본 발명의 적용 효과(전술한 (i)∼(iv)의 과제 해결 효과 등)가 현저하게 발현되기 때문이다.

또한, 본 발명에서는, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막의 막 표면의 최대 높이 Rmax가 10 nm 이하인 것을 특징으로 한다(구성 3). 이와 같이, 차광성막이나 반투광성막의 그레인 사이즈가 작고 이에 기초하는 막의 표면 거칠기 Rmax가 10 nm 이하인 것에 의해, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 웨트 에칭에 의해, 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)이 생기기 어려워짐과 함께, FPD용 대형 마스크 블랭크에서는, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 어려워지고, 이 때문에, 균일한 패턴 선폭을 얻는 데 유리하게 된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 에칭액으로 웨트 에칭되는 막인 경우에 유익하다(구성 4). 이러한 경우에, 본 발명의 적용 효과(전술한 (i)∼(iv)의 과제 해결 효과 등)가 현저하게 발현되기 때문이다.

본 발명에서는, 차광성막이나 반투광성막의 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 2.0 nm 이하, 나아가 1.5 nm 이하, 나아가 1.0 nm 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 적용 효과를 증장하는 작용이 확인되기 때문이다.

본 발명에서는, 차광성막이나 반투광성막의 막의 표면 거칠기 Rmax는, 10 nm 이하, 나아가 7.5 nm 이하, 나아가 5 nm 이하인 것이 바람직하다. 이들 경우에, 본 발명의 적용 효과를 조장하는 작용이 확인되기 때문이다.

또한, 전술한 표면 거칠기 Rq, Rmax는, 임의의 일정 영역 내의 면에서 측정하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 AFM(원자간력 현미경)으로 측정한다. 표면 거칠기 Rq, Rmax에 대해서는, 5 ㎛×5 ㎛를 측정 영역으로 하여 평가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 차광성막 및 반투광성막의 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하인 요건 및 기타 상기한 요건을 만족하는 막은, 이들 요건을 만족할 가능성이 있다고 생각되는(이들 요건을 만족하기에 적합한) 막 재료를 선택한 후에, 또한 막 조성의 조정, 제조 조건, 제조 장치 등의 선정 및 제어, 이들에 의한 막질의 제어 등에 의해 이들 요건을 만족하는 것이 가능한 것을 확인하여 얻어진다.

이러한 상황하에, 본 발명에 따른 상기 요건을 만족하는 막은, 예를 들면 스퍼터링법에 의해 형성된 결정성을 갖는 막(결정화된 막)에서, 미소한 그레인(입자: grain)이 집합하여 형성된 클러스터(2차 입자)에 의한 요철을 제어함으로써 얻어진다.

또한, 각종 막 재료에 대하여 검토한 결과, 이하의 것을 알 수 있었다.

(i) 차광성막 자체 또는 차광성막의 일부를 구성하는 층이, 크롬 산화막계 막(예를 들면 CrO막 등)이면, 막 내에 O를 함유하기 때문에(막 내의 O가 많기 때문에), 결정 입경(그레인 사이즈)이 Cr에 비하여 커진다.

또한, 차광막의 기초막이 크롬 산화막계 막이면, 차광막이 Cr이어도 기초막이 반영되기 때문에 Cr 차광막의 결정 입경(그레인 사이즈)이 커진다.

(ii) 크롬 질화막(예를 들면 CrN, CrCN, CrON)에서는, 결정 입경(그레인 사이즈)이 Cr에 비하여 작아진다.

(iii) CrON에 비하여, CrN, CrCN에서는, 막 내에 O를 함유하지 않기 때문에, 결정 입경(그레인 사이즈)이 작아진다.

(iv) 크롬 질화막계 반투광성막(예를 들면 CrN, CrCN 등)이나, MoSi계의 그레이톤 마스크용 반투광성막에 대해서도, Cr 반투광성막에 비하여, 결정 입경(그레인 사이즈)이 작아진다.

또한, 상기 요건을 만족할 수 있는 MoSi계 반투광성막으로서는, 예를 들면, MoSi₄, MoSi₂ 등의 몰리브덴 실리사이드나, 이들 몰리브덴 실리사이드에 산소, 질소, 탄소 중의 적어도 어느 하나를 함유하는 재료 등의 반투광성막이 적합한 것이 판명되었다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서는, 투광성 기판 위에, 적어도 차광성막을 갖는 양태가 포함된다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 투광성 기판(10) 위에 투광성막(12)을 형성하고, 여기에 패터닝을 실시하여, 그레이톤 패턴(12a)과 통상의 차광성막 패턴(12b)을 형성하여 이루어지는 양태가 포함된다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서, 차광성막의 재료로서는, 예를 들면, 크롬이나, 크롬의 질화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 불화물, 그들을 적어도 하나 함유하는 재료가 바람직하다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서, 차광성막의 재료로서는, 예를 들면, 질화 크롬계 기초막과 그 위에 형성된 탄화 크롬계 차광성막과 그 위에 형성된 산질화 크롬계 반사 방지막으로 구성되는 막인 것이 특히 바람직하다(구성 5).

이 이유는, 이러한 구성의 막(탄화 크롬계 차광성막의 기초층으로서 그레인 사이즈가 작은 CrN, 반사 방지막으로서 그레인 사이즈가 작은 CrNO막으로 한 구성의 막)은, 다른 구성의 막에 비하여, 막 조성의 조정, 제조 조건, 제조 장치 등의 선정 및 제어, 이들에 의한 막질의 제어 등에 의해 상기 요건을 만족하기 쉽기 때문이다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서는, 적어도, 그레이톤 마스크용 반투광성막과 차광성막을 투광성 기판 위에 순부동으로 갖는 양태가 포함된다. 즉, 반투광성막과는 별개로, 노광 파장을 차단할 목적으로, 차광성막을 형성하는 양태가 포함된다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 2의 (1)에 도시하는 바와 같이, 투광성 기판(10) 위에 그레이톤 마스크용 반투광성막(11)과 차광성막(12)을 이 순서대로 형성하고, 이들 막의 패터닝을 실시하여, 그레이톤 마스크용 반투광성막 패턴과 차광성막 패턴을 형성하여 이루어지는 반투광성막 하부 배치 타입이나, 도 2의 (2)에 도시하는 바와 같이, 투광성 기판 위에 차광성막과 그레이톤 마스크용 반투광성막을 이 순서대로 형성하고, 이들 막의 패터닝을 실시하여, 차광성막 패턴과 그레이톤 마스크용 반투광성막 패턴을 형성하여 이루어지는 반투광성막 상부 배치 타입 등을 들 수 있다.

여기에서, 광반투과막의 재료로서는, Mo와 Si로 구성되는 MoSi계 재료에 한정되지 않고, 금속 및 실리콘(MSi, M:Mo, Ni, W, Zr, Ti, Cr 등의 천이 금속), 산화 질화된 금속 및 실리콘(MSiON), 산화 탄화된 금속 및 실리콘(MSiCO), 산화 질화 탄화된 금속 및 실리콘(MSiCON), 산화된 금속 및 실리콘(MSiO), 질화된 금속 및 실리콘(MSiN) 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크에서, 상기 그레이톤 마스크용 반투광성막은, 상기 요건을 만족하기 위해 제작된 크롬 질화막계 반투광성막, 혹은, MoSi계 투광성막인 것이 바람직하다(구성 6).

이들 이유는, 이들 재료는, 다른 재료에 비하여, 막 조성의 조정, 제조 조건, 제조 장치 등의 선정 및 제어, 이들에 의한 막질의 제어 등에 의해 상기 요건을 만족하기 쉽기 때문이다.

또한, 크롬 질화막계의 그레이톤 마스크용 반투광성막은, 도 2의 (2)에 나타내는 반투광성막 상부 배치 타입에 적합하다. 또한, MoSi계의 그레이톤 마스크용 반투광성막은, 도 2의 (1)에 나타내는 반투광성막 하부 배치 타입에 적합하다.

또한, 차광성막의 재료로서는, 예를 들면, 광반투과막의 에칭 특성과 다른 재료가 좋으며, 반투광성막을 구성하는 금속이 몰리브덴인 경우, 크롬이나, 크롬의 질화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 불화물, 그들을 적어도 1개 함유하는 재료가 바람직하다. 마찬가지로, 반투광성막이 크롬 질화막계 재료로 구성되는 경우, 크롬이나, 크롬의 탄화물, 크롬의 불화물, 그들을 적어도 1개 함유하는 재료가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 투광성 기판으로서는, 합성 석영, 소다라임 글래스, 무알칼리 글래스 등의 기판을 들 수 있다.

본 발명에서, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크로서는, LCD(액정 디스플레이), 플라즈마 디스플레이, 유기 EL(일렉트로 루미네센스) 디스플레이 등의 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 마스크를 들 수 있다.

여기에서, LCD 제조용 마스크에는, LCD의 제조에 필요한 모든 마스크가 포함되며, 예를 들면, TFT(박막 트랜지스터), 특히 TFT 채널부나 컨택트 홀부, 저온 폴리실리콘 TFT, 컬러 필터, 반사판(블랙 매트릭스) 등을 형성하기 위한 마스크가 포함된다. 다른 표시 디바이스 제조용 마스크에는, 유기 EL(일렉트로 루미네센스) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 제조에 필요한 모든 마스크가 포함된다.

본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크는, 상기 본 발명에 따른 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크를 이용하여 제조되고, 웨트 에칭에 의해 마스크 블랭크 위에 형성된 박막의 패터닝을 실시하여, 마스크 패턴을 형성하여 제조된다(구성 7).

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10 mm 두께, 사이즈 850 mm×1200 mm) 위에, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 기초막, 차광막 및 반사 방지막(기초막, 차광막 및 반사 방지막을 적층한 막을 차광성막이라고 함)의 성막을 행하였다. 성막은, 대형 인라인 스퍼터링 장치 내에 연속하여 배치된 각 스페이스(스퍼터링 실)에 Cr 타겟을 각각 배치하고, 우선 Ar과 N₂ 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrN막(글래스에 대한 부착력 증강을 목적으로 한 기초막)을 150 옹스트롬, 다음으로 Ar과 CH₄ 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrC막(차광막)을 620 옹스트롬, 다음으로 Ar과 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrON막(막면 반사 방지막)을 250 옹스트롬 연속 성막하여, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다. 또한, 각 막은 각각 조성 경사막이었다.

상기 마스크 블랭크에 대하여, 막 표면의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기), Rmax(최대 높이)를 각각 측정하였다.

또한, 「표면 거칠기 Rq, Rmax」는, 표면 5 ㎛ 평방의 사각형 영역에 대한 원자간력 현미경(AFM)에 의한 표면 형상 측정 결과를 이용하였다.

상기 측정 결과, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 0.9 nm 이하(0.822 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 최대 거칠기 Rmax는 10 nm 이하(8.769 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 복수매(기판간: 50매)에 대하여 면내(균등 9개소)에 대하여 마찬가지로 조사한 바, 이들 Rq, Rmax의 값은 모두 상기 Rq, Rmax의 값(Rq: 0.9 nm 이하, Rmax: 10 nm 이하)의 범위 내에 있고, 본 발명에 따른 Rq, Rmax의 규격값(Rq: 2.0 nm 이하, Rmax: 10 nm 이하)의 범위 내에 있는 것이 확인되었다.

상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 세정 처리(순수, 상온)한 후, 도 3에 나타내는 CAP 코터 장치를 이용하여 레지스트를 도포하고, 현상에 의해 레 지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 3층 구조의 막을 일체적으로 웨트 에칭으로 패터닝하여, 5 ㎛ 폭의 통상 패턴(12b) 및 1 ㎛ 폭의 그레이톤 패턴(대형 FPD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴 및 미세 투과부로 이루어지는 패턴)(12a)을 갖는 FPD용 대형 마스크를 제작하였다(도 1 참조). 또한, 전술한 레지스트를 도포 조건은, 레지스트 평균 막 두께가 1 ㎛로 되도록, 노즐과 기판 표면과의 간격, 노즐의 폭, 노즐의 주사 속도 등을 설정하여 행하였다.

주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 바, 어느 쪽의 마스크 패턴에 대해서도, 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)은 0.1 ㎛ 미만이었다.

또한, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 어려워, 균일한 패턴 선폭이 얻어지기 쉬운 것을 확인하였다.

<비교예 1>

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10 mm 두께, 사이즈 850 mm×1200 mm) 위에, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 기초막, 차광성막 및 반사 방지막의 성막을 행하였다. 성막은, 대형 인라인 스퍼터링 장치 내에 연속하여 배치된 각 스페이스(스퍼터링실)에 Cr 타겟을 각각 배치하고, 우선 Ar과 CO₂ 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrO막(글래스면 반사 방지막)을 300 옹스트롬, 다음으로 Ar를 스퍼터링 가스로 하여 Cr막(차광성막)을 950 옹스트롬, 다음으로 Ar과 CO₂ 가스를 스퍼터 링 가스로 하여 CrO막(막면 반사 방지막)을 300 옹스트롬 연속 성막하여, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

상기 마스크 블랭크에 대하여, 막 표면의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기), Rmax(최대 높이)를 각각 측정하였다. 또한, 이들 측정은, 실시예 1과 동일한 방법 및 조건에서 행하였다.

상기 측정 결과, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 2.0 nm 초과(2.109 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 최대 거칠기 Rmax는 10 nm 초과(14.132 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 복수매(기판간: 50매)에 대하여 면내(균등 9개소)에 대하여 마찬가지로 조사한 바, 이들 Rq, Rmax의 값은 모두 상기 Rq, Rmax의 규격값(Rq: 2.0 nm 이하, Rmax: 10 nm 이하)의 범위 외인 것이 확인되었다.

상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 세정 처리 후(약액, 조건 등은 실시예 1과 동일함), 도 3에 나타내는 CAP 코터 장치를 이용하여 레지스트를 도포하고(도포 조건은, 실시예 1과 동일함), 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 3층 구조의 막을 일체적으로 웨트 에칭으로 패터닝하여, 5 ㎛ 폭의 통상 패턴(12b) 및 1 ㎛ 폭의 그레이톤 패턴(12a)을 갖는 FPD용 대형 마스크를 제작하였다(도 1 참조).

주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 바, 어느 쪽의 마스크 패턴에 대해서도, 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)은 0.1 ㎛ 초과이었다.

또한, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 쉬워, 균 일한 패턴 선폭이 얻어지기 어려운 것을 확인하였다.

또한, CrO막(글래스면 반사 방지막)을 형성하지 않은 것 이외에는, 상기 비교예 1과 마찬가지로 하여 제작한 막(기판/Cr막/CrO막)에 관해서도, 상기 비교예 1과 마찬가지의 결과인 것을 확인하였다.

<참고예>

전술한 비교예 1에서의 기초막의 막 두께를 80 옹스트롬으로 한 것 이외는 비교예 1과 마찬가지로 하여 FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

상기 마스크 블랭크에 대하여, 막 표면의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기), Rmax(최대 높이)를 각각 측정하였다. 또한, 이들 측정은, 비교예 1과 동일한 방법 및 조건에서 행하였다.

상기 측정 결과, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 1.2 nm 이하(1.197 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 최대 거칠기 Rmax는 10 nm 초과(11.412 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 복수매(기판간: 50매)에 대하여 면내(균등 9개소)에 대하여 마찬가지로 조사한 바, 상기 Rq의 값은 상기 Rq의 규격값(Rq: 2.0 nm 이하)의 범위 내이었지만, 상기 Rmax의 값은 상기 Rmax의 규격값(Rmax: 10 nm 이하)의 범위 외인 것이 확인되었다.

전술한 비교예 1과 마찬가지로 하여 FPD용 대형 마스크를 제작한 바, 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)은 0.1 ㎛ 초과이었다. 또한, 에칭 불균일에 의한 패턴 선폭은, 거의 실시예 1과 동일한 정도이었다.

<실시예 2>

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10 mm 두께, 사이즈 850 mm×1200 mm) 위에, 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 차광성막을 형성하고, 그 후, 차광성막 위에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 차광성막의 패터닝을 행하여, 차광성막 패턴을 글래스 기판 위에 형성하였다. 다음으로, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 그레이톤 마스크용 반투광성막의 성막을 더 행하였다. 구체적으로는, Cr 타겟을 이용하여, Ar과 N₂ 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrN 반투광성막을, 노광 광원의 파장에 대한 투과율이 40 ％로 되는 막 두께로 형성하여, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

상기 마스크 블랭크에 대하여, 그레이톤 마스크용 반투광성막의 막 표면의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기), Rmax(최대 높이)를 각각 측정하였다. 또한, 이들 측정은, 실시예 1과 동일한 방법 및 조건에서 행하였다.

상기 측정 결과, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 0.7 nm 이하(0.613 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 최대 거칠기 Rmax는 6 nm 이하(5.392 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 복수매(기판간: 50매)에 대하여 면내(균등 9개소)에 대하여 마찬가지로 조사한 바, 이들 Rq, Rmax의 값은 상기 Rq, Rmax의 값(Rq: 0.7 nm 이하, Rmax: 6 nm 이하)의 범위 내에 있고, 본 발명에 따른 Rq, Rmax의 규격값(Rq: 2.0 nm 이하, Rmax: 10 nm 이하)의 범위 내에 있는 것이 확인되었다.

상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 세정 처리 후(약액, 조건 등은 실시예 1과 동일함), 레지스트를 도포하고, 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하 고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, CrN 반투광성막을 농도를 얇게 한 에칭액을 이용하여 웨트 에칭으로 패터닝하여, 도 2의 (2)에 도시하는 바와 같은 반투광성막 상부 배치 타입의, 차광성막 패턴 및 CrN 반투광성막 패턴을 갖는 FPD용 대형 마스크를 제작하였다.

주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 바, 차광성막 패턴 및 CrN 반투광성막 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)은 모두 0.1 ㎛ 미만이었다.

또한, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 어려워, 균일한 패턴 선폭이 얻어지기 쉬운 것을 확인하였다.

<실시예 3>

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10 mm 두께, 사이즈 850 mm×1200 mm) 위에, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 그레이톤 마스크용 반투광성막의 성막을 행하였다. 구체적으로는, Mo:Si=20:80(원자％비)의 타겟을 이용하고, Ar과 N₂를 스퍼터링 가스로 하여, 몰리브덴 및 실리콘의 질화막으로 이루어지는 그레이톤 마스크용 반투광성막(MoSi₄N)을, 노광 광원의 파장에 대한 투과율이 40 ％로 되는 막 두께로 형성하여, 마스크 블랭크를 제작하였다.

상기 마스크 블랭크에 대하여, 그레이톤 마스크용 반투광성막의 막 표면의 표면 거칠기 Rq(제곱 평균 평방근 거칠기), Rmax(최대 높이)를 각각 측정하였다. 또한, 이들 측정은, 실시예 1과 동일한 방법 및 조건에서 행하였다.

상기 측정 결과, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq는 0.8 nm 이하(0.785 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 최대 거칠기 Rmax는 7 nm 이하(6.195 nm)인 것을 확인하였다. 또한, 복수매(기판간: 50매)에 대하여 면내(균등 9개소)에 대하여 마찬가지로 조사한 바, 이들 Rq, Rmax의 값은 상기 Rq, Rmax의 값(Rq: 0.8 nm 이하, Rmax: 7 nm 이하)의 범위 내에 있고, 본 발명에 따른 Rq, Rmax의 규격값(Rq: 2.0 nm 이하, Rmax: 10 nm 이하)의 범위 내에 있는 것이 확인되었다.

다음으로, 그레이톤 마스크용 반투광성막 위에, 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 차광성막을 형성하고, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 세정 처리 후(약액, 조건 등은 실시예 1과 동일함), 도 4에 나타내는 CAP 코터 장치를 이용하여 레지스트를 도포하고(도포 조건은, 실시예 1과 동일함), 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광성막을 웨트 에칭으로 패터닝한 후, MoSi₄N 반투광성막을 웨트 에칭으로 패터닝하여, 도 2의 (1)에 도시하는 바와 같은 반투광성막 하부 배치 타입의, 차광성막 패턴 및 MoSi₄N 반투광성막 패턴을 갖는 FPD용 대형 마스크를 제작하였다.

주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 바, 차광성막 패턴 및 MoSi₄N 반투광성막 패턴을 평면에서 보았을 때의 패턴 엣지의 요철(소위 까칠함)은 모두 0.1 ㎛ 미만이었다.

또한, 대면적 기판 내에서 웨트 에칭에 의한 에칭 불균일이 생기기 어려워, 균일한 패턴 선폭이 얻어지기 쉬운 것을 확인하였다.

전술한 실시예 1∼3, 비교예 1의 FPD용 대형 마스크를 이용하여 FPD 디바이스를 제작하고, 표시 불균일을 확인한 바, 실시예 1∼3의 FPD용 대형 마스크를 이용하여 제작한 FPD 디바이스에는 표시 불균일은 없었지만, 비교예 1의 FPD용 대형 마스크를 이용하여 제작한 FPD 디바이스에는, 그레이톤 패턴부 등의 까칠함이 원인으로 생각되는 표시 불균일이 있는 것이 확인되었다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 FPD용 대형 마스크의 양태를 설명하기 위한 도면.

도 2는 FPD용 대형 마스크의 다른 양태를 설명하기 위한 도면.

도 3은, 실시예 및 비교예에서 사용한 레지스트 도포 장치를 설명하기 위한 모식도.

도 4는 반투광성막을 갖는 그레이톤 마스크를 설명하기 위한 도면으로서, (1)은 부분 평면도, (2)는 부분 단면도.

도 5는 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴을 갖는 그레이톤 마스크를 설명하기 위한 도면으로서, (1)은 부분 평면도, (2)는 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 차광부

2: 투과부

3: 그레이톤부

3a: 미세 차광 패턴

3b: 미세 투과부

3a': 반투광성막

10: 투광성 기판

11: 반투광성막

12: 차광성막

Claims (7)

1. 투광성 기판 위에, 차광성막, 및 투과량을 조정하는 기능을 갖는 반투광성막 중의 적어도 한쪽을 갖는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크로서,

   상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 막 표면의 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 2.0 nm 이하인 것을 특징으로 하는, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 레지스트 도포 장치에 의해 상기 막면 위에 레지스트가 도포되는 막이며, 또한

   상기 레지스트 도포 장치는, 레지스트액을 도포할 표면을 하향으로 되도록 유지한 기판에 대하여, 모관 형상의 노즐에 의해 모세관 현상을 이용해서 상승한 레지스트액을 노즐 선단을 기판에 대하여 주사시킴으로써, 레지스트를 도포하는 장치인 것을 특징으로 하는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 차광성막, 및 상기 반투광성막의 막 표면의 최대 높이 Rmax가 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 차광성막, 및 상기 반투광성막은, 에칭액으로 웨트 에칭되는 막인 것을 특징으로 하는, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 차광성막은, 질화 크롬계 기초막과 그 위에 형성된 탄화 크롬계 차광막과 그 위에 형성된 산질화 크롬계 반사 방지막으로 구성되는 막인 것을 특징으로 하는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반투광성막은, 크롬 질화막계의 반투광성막, 또는 MoSi계의 반투광성막인 것을 특징으로 하는, FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 FPD 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크.

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