KR20100128260A - 블랭크 마스크 기판, 블랭크 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기판, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 바이너리 블랭크 마스크 또는 투명 기판, 위상반전막, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 위상반전 블랭크 마스크에 있어서, 상기 투명 기판은 합성석영유리로 이루어지며 두께가 6.3 mm 이상, 크기가 152×152 ± 0.2 mm이고 특히, 에칭 또는 보호 효과를 가지는 기능성 첨가제가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용하여 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하로 제조되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 및 이를 이용한 블랭크 마스크에 관한 것이다.

Description

블랭크 마스크 기판, 블랭크 마스크 및 그의 제조 방법{Substrate for Blank Mask, Blank Mask and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 반도체 제조에 있어 리소그래피 (Lithography) 공정에서 사용되는 포토마스크 (Photomask)의 핵심 원재료인 블랭크 마스크 (Blank mask) 및 블랭크 마스크 기판에 관한 것으로, 더 구체적으로 블랭크 마스크 기판의 평탄도(Flatness) 및 표면 거칠기 (Surface Roughness)를 우수하게 하여 고품질의 블랭크 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상세하게는 투명 기판의 표면을 에칭 또는 보호하는 효과를 가진 기능성 첨가제가 함유된 연마 슬러리를 Multi Step 연마 공정에 적용하여 성능이 우수한 블랭크 마스크 기판 및 블랭크 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제작의 핵심 기술인 리소그래피 (Lithography)에 사용되는 핵심 부품소재인 포토마스크는 블랭크 마스크에 e-beam 등을 이용하는 리소그래피 공정으로 패턴을 형성하여 제조된다. 포토마스크의 성능은 블랭크 마스크의 성능에 의해 결정되고 블랭크 마스크의 성능은 블랭크 마스크를 구성하는 투명 기판, 위상반전막, 금속막 및 레지스트막과 같은 구성 요소의 특성에 의해 결정된다. 특히, 투명 기판이 블랭크 마스크의 기판으로 적용되기 위해서는 단파장에서 높은 투과율, 낮은 열팽창계수, 우수한 평탄도 및 표면 거칠기 등의 특성을 가져야 하는데 이런 특성들은 투명 기판의 가공 기술에 의해 결정된다. 따라서, 랩핑 (Lapping), 폴리싱 (Polishing)과 같은 기판 가공 기술이 점차 핵심 기술로써 부각되고 있다. 최근 VLSI 디바이스의 고밀도, 고정밀도의 발전에 따라 블랭크 마스크용 기판과 같은 전자 디바이스용 6인치 투명 기판은 마스크 패턴이 형성되는 132×132 mm 유효영역 이상에서 더욱 더 우수한 평탄도 및 표면 거칠기가 요구되고 있으며, 현재는 도 1에 보는 바와 같이, 한정된 기판 면적 내에 더 많은 패턴을 형성하기 위해 150×150 mm의 유효영역(10)으로 확대되고 있는 추세이다. 투명 기판의 우수한 평탄도의 획득은 반도체 공정에서 웨이퍼 전사 시에 초점심도 (Depth of Focus, DOF)의 마진 (Margin)을 확보할 수 있고 투명 기판의 우수한 표면 거칠기의 획득은 점차 단파장화 되는 노광파장에서 빛의 산란을 최소화하여 반도체 공정에서 웨이퍼 전사 시 명암비 (Contrast)를 극대화할 수 있는 장점을 가진다. 이를 위해 블랭크 마스크용 투명 기판의 가공 기술에 있어 평탄도 및 표면 거칠기를 향상시키기 위해 정밀 랩핑 및 폴리싱 공정이 제안되었다. 랩핑 및 폴리싱 공정은 합성석영유리 기판을 상·하정반 사이에 두고 연마입자를 포함하고 있는 슬러리를 공급하면서 적당한 압력을 가하여 합성석영유리와 정반 및 폴리싱 패드에 상대운동을 시키면서 합성석영유리를 수 ~ 수백 ㎛ 제거하여 우수한 평탄도와 표면 거칠기를 제어하는 공정이다. 투명 기판의 평탄도는 랩핑 공정에서 랩핑 정반의 평탄도가 그대로 전사되는 원리를 가지며 슬러리, 정반 특성 및 랩핑 장비의 공정 조건의 최적화를 통해 우수한 평탄도를 획득할 수 있다. 표면 거칠기는 슬러리, 폴리싱 패드 및 폴리싱 장비의 공정 조건의 최적화를 통해 최소 2단계 이상의 폴리싱 공정에 의해 결정된다. 연마 입자는 슬러리 내에 포함되며 장비에서 가해지는 압력을 합성석영유리에 전달하여 연마가 일어나게 하는 역할을 하며 연마 입자 종류, 크기 및 함량은 연마 공정의 목적에 따라 다르게 적용된다. 일반적으로 랩핑 공정에서는 효율적인 합성석영유리의 Removal을 위해 주로 경도가 큰 알루미나 (Al2O3), 탄화규소 (SiC) 및 지르코니아 (ZrO2) 등을 사용하며 폴리싱 공정에서는 표면 거칠기를 확보하기 위해 상대적으로 경도가 낮고 구형의 형상을 가지는 산화세륨 (CeO2), 콜로리달 실리카 (SiO2)를 사용한다. 또한 랩핑 정반의 경우 정반 재질, Groove 형상 그리고 폴리싱 패드의 경우 경도, 밀도, 압축률, 탄성회복률 등에 따라 연마 특성이 달라진다. 따라서, 현재 랩핑, 폴리싱 공정에서는 상기와 같은 물리적인 연마입자, 정반, 폴리싱 패드의 특성에 의해 합성석영유리의 평탄도와 표면 거칠기를 조절하기 때문에 공정의 재현성 및 효율성 측면에서 한계를 보이고 있다. 그러므로 더욱 더 우수한 평탄도 및 표면 거칠기를 가지는 블랭크 마스크용 투명 기판을 제조하기 위해서는 효율적이고 정밀한 투명 기판의 가공이 필요하다. 따라서, 슬러리, 정반, 폴리싱 패드 및 공정 최적화 이외에도 산화제 및 기능성 첨가제와 같은 화학적인 요소의 추가로 복합적인 연마가 이루어지는 Chemical Mechanical Planarization (CMP) 공정의 도입이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 확대된 150×150 mm의 유효영역에서 우수한 평탄도 및 표면 거칠기를 가지는 블랭크 마스크용 기판의 제조 방법을 제공하는Multi Step에 걸친 연마 단계와 그 단계에서 각각의 기능성 첨가제가 첨가된 다른 조성의 연마 슬러리를 이용해 우수한 블랭크 마스크 기판 및 블랭크 마스크를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제들를 달성하기 위하여, 본 발명은 블랭크 마스크를 제공한다. 이 블랭크 마스크는 투명 기판, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 블랭크 마스크에 있어서, 상기 투명 기판은 두께가 6.3 mm 이상, 크기가 152×152 ±0.2 mm이며 특히, 에칭 또는 보호 효과를 가지는 기능성 첨가제가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용하여 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하로 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 블랭크 마스크를 제공한다. 이 블래크 마스크는 투명 기판, 위상반전막, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 블랭크 마스크에 있어서, 상기 투명 기판은 두께가 6.3 mm 이상, 크기가 152×152 ±0.2 mm이며 특히, 에칭 또는 보호 효과를 가지는 기능성 첨가제가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용하여 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 알루미나 (Al2O3), 산화세륨 (CeO2), 콜로이달 실리카 (SiO2), 탄화규소 (SiC) 중 선택된 1종의 연마입자와 기타 첨가제를 포함하는 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 알루미나 (Al2O3), 산화세륨 (CeO2) 1 ~ 30 wt% 내지 콜로이달 실리카 (SiO2), 탄화규소 (SiC) 1 ~ 50 wt%의 연마입자 함유량을 가지는 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 과산화수소 (H2O2), 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7), 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7), 질산 (HNO3) 및 수산화칼륨 (KOH)을 선택적으로 함유한 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 과산화수소 (H2O2) 0.1 ~ 5 wt%, 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7) 내지 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7) 0.01 ~ 1 몰을 선택적으로 함유한 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 질산 (HNO3) 내지 수산화칼륨 (KOH) 중 어느 하나 이상을 더 포함한 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 알루미나 (Al2O3) 내지 탄화규소 (SiC) 내지 산화세륨 (CeO2)은 0.5 ~ 5 ㎛, 실리카 (SiO2)는 20 ~ 200 nm 크기의 연마입자가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기 블랭크 마스크들은 합성석영유리를 pH 4.0 이상 12.0 이하로 조절된 슬러리를 연마 공정에 적용해 제조할 수 있다.
상기의 구성에서 어느 하나에 기재된 블랭크 마스크는, 상기 블랭크 마스크용 기판 상에 위상반전막, 금속막, 레지스트막 중 어느 하나 이상의 막이 형성된 것이다.
상기의 구성에서 어느 하나에 기재된 블랭크 마스크의 제조방법은 상기 연마 슬러리, 패드 또는 첨가제를 이용하여 기판을 연마하는 공정을 포함한다.
상기의 구성에서 어느 하나에 기재된 블랭크 마스크의 제조방법은, 상기 블랭크 마스크용 기판을 준비하는 공정과, 상기 블랭크 마스크용 기판 상에 위상반전막, 금속막 또는 레지스트막 중 어느 하나 이상의 막을 형성하는 공정을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 투명 기판을 에칭 또는 보호하는 효과를 가지는 기능성 첨가제가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용하여 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하인 블랭크 마스크용 투명 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 블랭크 마스크용 투명 기판을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 투명 기판의 평탄도를 의미하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 마스크를 형상화한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 형상화한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
앞서 설명된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Slicing, Grinding, Chamfer 가공이 완료된 합성석영유리를 각각 2 단계의 랩핑 및 폴리싱 공정과 기판 세정의 과정을 통해 투명 기판을 형성하고 투명 기판 상에 위상반전막, 금속막 형성, 레지스트막이 순차적으로 적층되는 블랭크 마스크에 있어서, 투명 기판 제조 시 기능성 첨가제를 첨가한 연마 슬러리를 이용해 투명 기판의 연마 공정을 통해 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하의 우수한 블랭크 마스크 기판으로 제조하고 이를 이용하여 우수한 블랭크 마스크를 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 블랭크 마스크용 투명 기판의 제조 방법의 경우,
a1) 합성석영유리 기판을 준비하는 단계,
b1) 상기 a1) 단계에서 형성된 합성석영유리를 랩핑하는 단계,
c1) 상기 b1) 단계에서 형성된 합성석영유리를 폴리싱하는 단계,
d1) 상기 c1) 단계에서 형성된 투명 기판을 세정하는 단계를 포함하여 블랭크 마스크용 투명 기판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조된 투명 기판을 이용하여 제조되는 바이너리 (Binary) 블랭크 마스크는,
a2) 상기 d1) 단계에서 형성된 투명 기판을 준비하는 단계,
b2) 상기 투명 기판 위에 금속막을 형성하는 단계,
C2) 상기 금속막 위에 레지스트 (Resist) 막을 형성하여 바이너리 블랭크 마스크의 제조 방법에 의해 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명에 의한 블랭크 마스크 제조 방법이 위상반전 (Phase Shift) 블랭크 마스크 제조 공정에 사용되는 경우,
a3) 상기 d1) 단계에서 형성된 투명 기판을 준비하는 단계,
b3) 상기 a3) 단계에서 준비된 투명 기판 위에 위상반전막을 형성하는 단계,
c3) 상기 b3) 단계에서 형성된 위상반전막 위에 금속막을 형성하는 단계,
d3) 상기 c3) 단계에서 형성된 금속막 위에 레지스트막을 형성하여 위상반전(Phase Shift) 블랭크 마스크를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 a1) 단계에 있어서, 투명 기판은 소다라임, 천연 석영 또는 합성석영유리로 이루어지며, 석영 잉곳 (Ingot)으로부터 Slicing된 모재로 두께가 6.3 mm 이상이며, 크기가 152×152 ±0.2 mm인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에 있어서, 랩핑 공정은 2 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. 1 단계로 랩핑 공정을 진행하는 경우, 공정 효율성을 고려하여 큰 크기의 연마입자를 사용하여 높은 압력 하에 랩핑 공정을 진행한다. 그렇게 되면 목표 두께 감소량은 쉽게 달성할 수 있지만 기판 표면에서 깊이 방향으로 생성되는 Crack을 포함하는 Damage가 발생하고 잔류응력 (Residual Stress)에 의해 기판 결함으로 발전할 수 있다. 또한 양호한 표면 상태를 얻기 어렵다. 표면 상태가 우수하지 못하면 상대적으로 1차 폴리싱 공정의 시간이 더욱 더 증가하기 때문에 생산성을 저하시키는 결과를 가져온다. 따라서, 목표 두께 정확도를 달성하면서 동시에 기판 결함을 최소화하기 위해서는 랩핑 공정을 2 단계로 나누어 진행하는 것이 바람직하다.
상기 b1) 단계에 있어서, 랩핑 공정에서 사용되는 연마입자는 알루미나 (Al2O3)를 주성분으로 하고 연마입자의 크기는 4 ~ 20 ㎛인 것을 특징으로 한다. 연마입자의 크기가 4 ㎛ 이하이면 공정 시간이 길어짐에 따라 생산성이 저하되고 20 ㎛ 이상이면 합성석영유리 표면에서 깊이 방향으로 생성되는 Crack을 포함하는 Damage가 다수 발생하고 양호한 표면 상태를 얻기 어렵고 또한 목표 두께 정확도 조절도 어렵게 된다. 따라서, 랩핑 공정에서 사용되는 연마입자의 크기는 4 ~ 20 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1차 폴리싱 공정에서 사용되는 슬러리는 산화세륨 연마입자, 과산화수소 (H2O2) 및 기능성 첨가제인 몰리브덴산암모늄((NH4)2Mo2O7)을 함유하고 pH는 질산 (HNO3) 또는 수산화칼륨 (KOH)으로 조절하여 전체 조성물을 100 wt%로 맞추는 것을 특징으로 한다. 그리고 2차 폴리싱 공정에서 사용되는 슬러리는 콜로이달 실리카 연마입자,　과산화수소(H2O2) 및 기능성 첨가제인 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7)을 함유하고 pH는 질산 (HNO3) 또는 수산화칼륨 (KOH)으로 조절하여 전체 조성물을 100 wt%로 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1차 폴리싱 공정에 사용된 산화세륨 연마입자의 함량은 1 ~ 30 wt%인 것을 특징으로 한다. 연마 슬러리 내의 산화세륨 연마입자의　함량이 1 wt% 이하이면 슬러리에 의해 합성석영유리에 도달하는 연마입자의 양이 감소하여 균일한 연마가 150x150 mm 유효영역에서 어렵게 되고 연마입자의 함량이 30 wt% 이상이면 연마입자의 응집 등의 문제로 슬러리의 분산성이 저하되고 점도가 증가하여 150x150 mm 유효영역에서 블랭크 마스크용 기판으로 사용되었을 경우 기판 표면에 원하지 않은 스크래치 (Scratch) 또는 칩 (Chip)과 같은 표면 결함을 발생시킬 수 있다. 따라서, 산화세륨 연마입자의 함량은 1 ~ 30 wt%인 것이 바람직하다. 또한 2차 폴리싱 공정에서는 1차 폴리싱 공정으로 확보된 투명 기판의 150x150 mm 유효영역의 평탄도 및 표면 거칠기를 유지 또는 향상시키는 목적으로 2차 폴리싱을 실시하며, 2차 연마 슬러리에 사용되는 실리카 연마입자의 함량은 1 ~ 50 wt%인 것을 특징으로 한다. 연마 슬러리 내의 실리카 연마입자의　함량이 1 wt% 이하이면 균일한 연마가 불가능하고 연마입자의 함량이 50 wt% 이상이면 슬러리 점도의 증가에 의한 연마입자의 응집 등의 문제로 슬러리의 분산성을 저하시켜 기판 표면에 원하지 않은 스크래치 (Scratch) 또는 칩 (Chip)과 같은 결함을 발생시킬 수 있다. 2차 폴리싱 공정에 사용되는 연마입자의 크기는 산화세륨 연마입자의 크기보다 훨씬 작은 크기이므로 150x150 mm 유효영역의 균일한 연마를 위해서는 연마입자의 함량을 1차 폴리싱 공정보다 더 많은 양을 첨가해야 한다. 따라서, 실리카 연마입자의 함량은 1 ~ 50 wt%인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1차 폴리싱 공정에 사용된 산화세륨 연마입자의 크기는 0.5 ~ 5 ㎛인 것을 특징으로 한다. 연마입자는 폴리싱 장비에서 가해지는 압력을 연마패드를 통해 전달받아 물리적으로 합성석영유리를 제거하는 역할을 하고 연마입자의 크기가 5 ㎛ 이상이면 양호한 표면 거칠기를 확보할 수 없어 별도의 폴리싱 공정이 추가되어야 하므로 생산성을 저하시키는 결과를 가져온다. 그리고 산화세륨 연마입자의 크기가 0.5 ㎛ 이하이면 목표 표면 거칠기는 쉽게 달성할 수 있지만 합성석영유리의 목표 두께 감소량을 달성하기 위한 공정 시간이 증가함에 따라 또한, 생산성을 저하시키는 결과를 가져온다. 따라서, 1차 폴리싱 공정에서 산화세륨 연마입자의 크기는 0.5 ~ 5 ㎛인 것이 바람직하다. 그리고 2차 폴리싱 공정에서 사용되는 콜로이달 실리카 (SiO2) 연마입자의 크기는 20 ~ 200 nm인 것을 특징으로 한다. 1차 폴리싱 공정에서 확보된 표면 거칠기의 향상을 위해 산화세륨 보다 크기가 작은 연마입자를 사용하며 크기가 20 nm 이하이면 공정 시간의 증가로 인해 공정의 효율성이 저하되고 200 nm 이상이면 표면 거칠기를 확보하기 어려워지는 결과를 가져온다. 따라서, 2차 폴리싱 공정에서 콜로이달 실리카 연마입자의 크기는 20 ~ 200 nm인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정에서 산화제로 사용된 과산화수소는 0.1 ~ 5 wt%를 첨가하는 것을 특징으로 한다. 과산화수소는 슬러리 내에서 분해되어 OH 이온 또는 Radical들을 형성하여 상대적으로 단차가 높은 기판 표면을 에칭시키는 작용을 한다. 특히, 생성되는 OH Radical은 과산화수소 보다 더욱 더 강력한 산화제로서 사용되고 있다. 과산화수소의 산화전위 (Oxidation Potential, V)가 1.8 V이지만 Hydroxyl Radical은 2.8 V 정도로 가장 산화전위가 높은 Fluorine의 산화전위 3.0 V과 대등한 산화전위를 가진다. 또한 과산화수소의 함량이 많을수록 슬러리 내에서 분해되는 OH 이온 또는 Radical들이 많아져 합성석영유리의 에칭 속도 및 양이 증가하지만 5 wt% 이상의 과산화수소를 첨가하면 과도한 에칭 작용에 의해 목표 두께 감소량을 조절하기 힘들어져 공정의 재현성이 떨어지는 단점을 가진다. 그리고 과산화수소가 0.1 wt% 이하로 첨가되면 합성석영유리 표면의 에칭 작용이 거의 영향을 미치지 못해 공정의 효율성이 떨어지는 결과를 가져온다. 따라서, 슬러리에 첨가되는 과산화수소의 함량은 0.1 ~ 5 wt%인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1차 폴리싱 공정에서 기능성 첨가제로 사용된 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7)은 0.01 ~ 1 몰을 함유하는 것을 특징으로 한다. 몰리브덴산암모늄은 과산화수소 (H2O2)의 분해를 촉진시키는 기능성 첨가제로 첨가된다. 연마 슬러리 내의 몰리브덴산암모늄이 첨가되면 몰리브덴 이온이 과산화수소와의 촉매반응에 의해서 과산화수소의 분해율을 향상시켜 더 많은 OH Radical의 생성을 촉진한다. 이렇게 형성된 OH Radical은 합성석영유리 표면의 에칭 작용을 증가시켜 공정 시간의 단축 등의 효과로 인해 연마 효율성을 향상시킨다. 따라서, 몰리브덴산암모늄과 과산화수소는 동시에 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴산암모늄이 0.01 몰 이하로 첨가되면 표면의 에칭 작용을 기대할 수 없고 1몰 이상이 첨가되면 몰리브덴산암모늄의 에칭 작용이 극대화되어 표면 거칠기가 저하되고 공정의 재현성이 떨어진다. 따라서, 기능성 첨가제인 몰리브덴산암모늄의 함량은 0.01 ~ 1 몰 인 것이 바람직하다. 그리고 2차 폴리싱 공정에서 기능성 촉매제로 첨가되는 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7)은 0.01 ~ 1 몰을 첨가하는 것을 특징으로 한다. 중크롬산암모늄은 슬러리 내에서 금속 이온 또는 금속산화물 형태로 합성석영유리 표면에 흡착되어 광역적으로 합성석영유리의 표면을 보호하는 수 nm 두께의 보호층을 형성하기 때문에 연마 진행 시에 균일하고, 정밀한 연마를 가능하게 된다. 중크롬산암모늄을 1몰 이상 첨가하게 되면 합성석영유리 표면에 생성되는 보호층의 두께가 두꺼워져 연마의 효율성이 저하되고 0.01 몰 이하로 첨가하면 보호층의 두께가 너무 얇아져 기능성 촉매제로서의 역할을 상실하게 된다. 따라서, 2차 폴리싱 슬러리에 첨가되는 중크롬산암모늄의 함량은 0.01 ~ 1 몰 인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정에서 연마 슬러리의 전체적인 pH는 질산 (HNO3) 또는 수산화칼륨 (KOH)을 이용해 pH 4 ~ 12로 조절하는 것을 특징으로 한다. 특히, 수산화칼륨 (KOH)과 같은 무기 알칼리는 합성석영유리 에칭 효과를 지니고 있어 시너지 효과를 보이는 장점을 가지고 있다. 따라서, 슬러리의 pH는 수산화칼륨 (KOH)으로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정의 압력은 50 ~ 150 g/cm2인 것을 특징으로 한다. 압력이 50 g/cm2 이하이면 폴리싱의 효율성이 떨어지고 150 g/cm2 보다 큰 압력에서 폴리싱 공정이 진행되면 합성석영유리 기판에 스크래치 또는 Crack 등의 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 1, 2차 폴리싱 공정의 압력은 50 ~ 150 g/cm2인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정에 있어 폴리싱 장비의 하정반 회전속도는 20 ~ 40 RPM인 것을 특징으로 한다. 회전속도가 20 RPM 이하이면 단위 시간 동안 연마패드 상에서 마찰하며 이동하는 합성석영유리의 이동거리가 감소하기 때문에 공정의 효율성이 저하되는 결과를 초래하고 회전속도가 40 RPM 이상이면 목표 두께 정확성을 제어하기 어렵고 공급되는 연마 슬러리가 충분한 시간 동안 합성석영유리와 마찰을 일으키지 못하고 배출되는 단점이 있다. 따라서, 1, 2차 폴리싱 공정의 하정반의 회전속도는 20 ~ 40 RPM인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정에 있어 인터널 (Internal) 기어와 선 (Sun) 기어의 RPM 비율은 9 : 1인 것을 특징으로 한다. RPM 비율을 9 : 5 또는 9 : 7 이면 합성석영유리의 회전 궤적에서 국부적인 차이를 발생해 균일도 특성이 저하된다. RPM 비율이 9 : 7에 가까워 질수록 Edge 부분과 Center 부분의 Removal Rate 차이가 커지게 된다. 그러므로 RPM 비율을 9 : 1로 연마를 진행하면 투명 기판을 지지하는 Carrier의 자전 속도가 최대로 증가되기 때문에 연마 효율성 및 균일도가 향상된다. 따라서, 1, 2차 폴리싱 장비에서 Internal 기어와 Sun 기어의 RPM 비율은 9 : 1인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정에 있어 슬러리의 공급량은 3 ~ 10 L/min인 것을 특징으로 한다. 슬러리의 공급량은 연마입자의 유동성에 영향을 미치기 때문에 충분하고 균일하게 연마입자의 합성석영유리로의 도달을 위해서는 슬러리 공급량이 3 ~ 10 L/min인 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1차 폴리싱 공정에 사용된 연마패드는 다공성 세륨패드인 것을 특징으로 한다. 1차 폴리싱 공정에서는 상대적으로 2차 이상의 폴리싱 공정 보다 큰 Removal Rate가 요구되므로 경도가 큰 세륨패드를 사용하는 것이 바람직하다. 2차 폴리싱 공정에 사용된 패드는 연질 패드인 SUBA #400 ~ 800인 것을 특징으로 한다. 연마패드는 종류에 따라 합성석영유리의 Removal되는 양과 표면 상태를 결정한다. #400 이하의 연마패드를 사용하면 상대적으로 높은 압축률과 탄성회복률 및 낮은 경도 특성 때문에 공정 시간이 늘어나 연마 효율성이 저하되는 결과를 가져온다. 그리고 #800 이상의 연마패드를 사용하면 낮은 압축률과 탄성회복률 및 높은 경도 특성 때문에 목표 표면 거칠기를 달성하기 어렵다. 따라서, 2차 폴리싱 공정에서는 연마패드로써 연질의 SUBA #400 ~ 800인 패드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정은 온도가 20 ~ 30°C, 습도가 40% 이상이 되는 환경에서 진행되는 것을 특징으로 한다. 폴리싱 공정 시 온도 및 습도가 높을수록 기판의 Material Removal Rate (MRR)를 증가시켜 효율적인 연마가 가능하게 된다. 하지만 일정한 MRR을 유지하기 위해서 적정 온도 및 습도 구간의 설정을 좁히는 것이 바람직하다.
상기 c1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정을 진행하기 전에 연마패드의 Dressing, Brushing 작업을 10 ~ 50분 동안 진행하는 것을 특징으로 한다. 지속적인 폴리싱 공정은 연마패드의 Glazing 현상 등을 유발해 패드의 성능을 저하시켜 Removal Rate의 현저한 감소를 일으키는데 다이아몬드 Dressing 작업을 통해 패드의 성능을 회복시킬 수 있다. 그리고 Dressing 작업 후 패드의 기공 부분에 쌓인 이물질 등은 Brushing 작업으로 제거할 수 있다. 폴리싱 공정에서 결함의 발생과 Removal Rate와 직접적인 관계가 있으므로 폴리싱 공정의 단위 횟수 및 패드의 상태에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 d1) 단계에 있어서, 1, 2차 폴리싱 공정 이후 투명 기판의 세정은 1회 또는 2회 이상의 세정 공정으로 구분되어 진행되며 1차 세정은 알칼리 용액이 첨가된 것을 특징으로 한다. 세정의 순서는 초순수 린스, Detergent를 이용해 2 ~ 5분 간 Scrub, 초순수 린스, Standard Cleaning 1 (SC-1, NH4OH : H2O2 : H2O = 1 : 1 : 5, 23°C) 용액에서 Scrub, 초순수 린스 순으로 진행된다. Detergent를 이용한 Scrub은 투명 기판 표면에 존재하는 콜로이달 실리카 연마입자를 제거하는 것이 목적이다. SC-1 세정에서 암모니아수 (NH4OH)는 합성 석영유리인 투명 기판의 표면을 에칭하고 과산화수소 (H2O2)는 투명 기판 표면의 오염 물질을 직접적으로 Dissolution 시키는 역할을 한다. 따라서, 1, 2차 Polishing 공정 후 1차 세정으로 알칼리 용액이 포함된 세정 방법을 이용해 세정하는 것이 바람직하다. 그리고 실리카 계열의 물질을 제거하는데 효과적인 불산 (HF) 용액을 목적에 맞게 적용할 수 있다.
상기 d1) 단계에 있어서, 2차 이상의 세정은 투명 기판 표면의 유기물 및 Particle 제거를 목적으로 하고 Sulfuric Acid Peroxide Mixture (SPM, H2SO4 : H2O2 = 1 : 10, 85°C) 세정 방법이 적용된 것을 특징으로 한다. 세정 순서는 SPM, Hot QDR (Hot Quick Dump Rinse), QDR, Megasonic, Spin Dry 순으로 진행된다. SPM 공정은 표면의 유기물 및 Particle을 제거하고 Hot QDR은 표면에 잔류하는 황산잔류물을 제거하는 목적으로 시행하고 투명 기판의 열충격으로 부터 보호하기 위해 60 ~ 70°C에서 진행한다. 그리고 다시 한 번의 Rinse 공정과 Nozzle Type의 Megasonic 발생 장치를 이용해 잔여 Particle을 제거하고 300 ~ 1500 RPM의 Spin Dry를 통해 최종적으로 투명 기판을 건조시킨다. 상기 각 단계에서 세정 공정은 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 a2) 및 a3) 단계에서, 투명 기판은 석영 또는 합성석영유리 등으로 이루어지며, 리소그래피 광원인 i-line (365 nm) 및 더욱 더 단파장을 가지는 단색광의 노광파장에 대해 적어도 85% 이상의 투과율 (Transmittance)을 가지고 두께가 6.3 ±0.1 mm, 크기가 152×152 ±0.2 mm인 기판을 특징으로 한다.
상기 b3) 단계에서, 위상반전막은 금속을 모체로 하여 활성 및 불활성 가스가 도입된 진공 챔버 내에서 스퍼터링 (Sputtering)에 의해 형성된 것으로서, 코발트 (Co), 크롬 (Cr), 탄탈륨 (Ta), 텅스텐 (W), 몰리브덴(Mo), 바나듐 (V), 팔라듐 (Pd), 티타늄 (Ti), 니오븀 (Nb), 아연 (Zn), 하프늄 (Hf), 게르마늄 (Ge), 알루미늄 (Al), 플래티늄 (Pt), 망간 (Mn), 철 (Fe) 및 실리콘 (Si)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 박막인 것을 특징으로 하며, 상기 불활성 가스는 아르곤 (Ar), 헬륨 (He), 네온 (Ne), 크립톤 (Kr) 및 크세논 (Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 사용하고, 활성 가스는 산소 (O2), 질소 (N2), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소 (CO2), 아산화질소 (N2O), 산화질소 (NO), 이산화질소 (NO2), 암모니아 (NH3) 및 메탄 (CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 가스를 사용한다. 그리고 상기 위상반전막의 모체가 규화몰리브덴 (MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴 (MoSiN), 산화규화몰리브덴 (MoSiO), 탄화규화몰리브덴 (MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴 (MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴 (MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴 (MoSiON) 및 탄화산화질화규화몰리브덴 (MoSiCON) 성분 중 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 b2) 및 c3) 단계에서, 금속막은 금속의 모체가 크롬이며 크롬 (Cr), 탄화크롬 (CrC), 질화크롬 (CrN), 산화크롬 (CrO), 탄화질화크롬 (CrCN), 탄화산화크롬 (CrCO), 산화질화크롬 (CrON), 탄화산화질화크롬 (CrCON) 중의 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 b2) 및 c3) 단계에서, 금속막은 MoSi 기반의 차광막 / MoSi 기반의 반사방지막 / Cr 기반의 하드마스크 (Hardmask)의 3층막으로 구성되고 차광막의 모체가 규화몰리브덴　 (MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴 (MoSiN), 산화규화몰리브덴 (MoSiO) 및 탄화규화몰리브덴 (MoSiC) 중의 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 구성되고 반사방지막의 모체가 규화몰리브덴 (MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴 (MoSiN), 산화규화몰리브덴 (MoSiO), 탄화규화몰리브덴 (MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴 (MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴 (MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴 (MoSiON) 및 탄화산화질화규화몰리브덴 (MoSiCON) 중의 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 구성되고 하드마스크의 모체가 크롬 (Cr) 조합인 경우 크롬 (Cr), 탄화크롬 (CrC), 질화크롬 (CrN), 산화크롬 (CrO), 탄화질화크롬 (CrCN), 탄화산화크롬 (CrCO), 산화질화크롬 (CrON), 탄화산화질화크롬 (CrCON) 성분 중 어느 하나 이상을 포함하는 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 c2) 및 d3) 단계에서, 스핀 코팅 (Spin Coating) 방법으로 상기 단계에서 금속막 위에 레지스트를 도포하는 공정이다. 레지스트막은 화학증폭형 레지스트이고 두께가 4000 Å 이하인 것을 특징으로 한다.
[실시예]
(실시예 1 및 비교예 1)
본 실시예 1은 기능성 첨가제가 포함된 슬러리를 Multi Step의 폴리싱 공정에 적용해 블랭크 마스크용 기판을 제조한 실시예이다.
먼저 도 1을 참조하여 150x150 mm 유효영역(10)의 1차 연마 공정에 있어서, 탈이온수에 1.0 ㎛ 크기의 산화세륨 (CeO2) 연마입자 7 wt%, 과산화수소 (H2O2) 1 wt%, 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7) 0.02 몰을 첨가하고 pH를 4로 조절하여 합계 중량이 100 wt%가 되도록 한 후 30분간 고속 교반시켜 1차 연마 슬러리를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 연마 슬러리를 표 1의 조건으로 70 분간 연마한 후 연마에 의해 발생한 투과율, 평탄도, 표면 거칠기 변화를 측정하였다.
그리고 1차 연마와 같이 150x150 mm 유효영역(10)의 2차 연마 공정에 있어서, 슬러리는 탈이온수에 80 nm 크기의 콜로이달 실리카 (SiO2) 24 wt%, 과산화수소 (H2O2) 1 wt%, 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7) 0.04 몰을 첨가하고 pH 10으로 조절하여 합계 중량이 100이 되도록 한 후 30분간 고속 교반시켜 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 2차 연마 슬러리를 표 1의 조건으로 30 분간 연마한 후 연마에 의해 발생한 투과율, 평탄도, 표면 거칠기 변화를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
공정 조건 1차 Polishing 2차 Polishing
연마 슬러리 산화 세륨 1.0 ㎛ Colloidal Silica 80 nm
연마 패드 다공성 세륨패드 SUBA #600 pad
회전속도 25 RPM 20 RPM
압력 108 g/cm2 75 g/cm2
슬러리 유속 5 L/min 5 L/min
공정 시간 70 min 30 min
반면 비교예는 상기 1, 2차 연마를 위해 제조된 슬러리의 구성 성분 중에서 기능성 첨가제인 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7)과 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7)을 첨가하지 않은 슬러리로 상기 표 1에 제시된 연마 조건으로 동일하게 폴리싱 공정을 진행하였다.
이때, 폴리싱 공정이 진행된 후 투과율, 평탄도, 표면 거칠기의 평가를 위해 합성 석영유리의 두께 측정은 LS-7000 레이저 마이크로미터 (KEYENC사)를 사용하여 측정하고 150x150 mm 유효영역(10) 내에서　n&k Analyzer를 이용하여 193nm 파장에서 49 포인트(A)에서 투과율을 측정하여 평균값을 산출하였고, 표면 거칠기 또한 SPM (Veeco 사) 장비를 사용하여 150x150 mm 유효영역(10) 내에서　 49 포인트(A)에 걸쳐 측정하여 평균값을 산출하였다. 그리고 평탄도는 Flatmaster 200 장비를 이용하여 측정하였다.
여기서 Total Indicated Reading (TIR, ㎛)은 도 2를 참조하여 합성석영유리의 단면에 가상의 선을 그은 상태에서 단차가 가장 높은 부분의 높이와 가장 낮은 부분의 높이의 절대값의 합을 의미한다. TIR 값이 작을수록 평탄도가 우수하다고 표현할 수 있다.
슬러리 조성 실시예 1 비교예 1
1차 폴리싱 2차 폴리싱 1차 폴리싱 2차 폴리싱
Abrasive Particle (wt%) CeO2 (7) SiO2 (24) CeO2 (7) SiO2 (24)
Oxidizer (wt%) H2O2 (1) H2O2 (1) H2O2 (1) H2O2 (1)
Catalyst (Mole) (NH4)2Mo2O7
(0.02)		 (NH4)2Cr2O7
(0.04)		 - -
pH 4 10 4 10
평가항목 유효영역 1차 폴리싱 후 2차 폴리싱 후 1차 폴리싱 후 2차 폴리싱 후
Transmittance (%) at 193 nm 150×150 mm 88.5 91.7 87.2 89.3
TIR (㎛) 0.77 0.68 1.12 0.98
Ra (nm) 0.494 0.185 0.525 0.287
상기 표 2에 의하면 연마 입자, 산화제의 함량 및 pH를 일정하게 유지시키고 기능성 첨가제로 첨가된 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7) 및 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7)의 첨가 유무에 따른 투과율, 표면 거칠기 및 평탄도를 측정하여 블랭크 마스크용 기판으로 적용될 수 있는 가능성을 판단하였다. 상기 표2에 나타낸 기능성 첨가제를 첨가하지 않은 슬러리로 폴리싱을 진행한 경우 블랭크 마스크 기판으로 사용되기에는 부족한 결과를 확인할 수 있다. 그리고 합성석영유리 표면의 에칭 효과를 볼 수 있는 몰리브덴산암모늄과 표면에 금속 이온 또는 금속산화물의 흡착으로 인해 보호층을 형성하여 정밀한 폴리싱을 가능하게 만드는 중크롬산암모늄을 첨가한 경우 91.7 %의 높은 투과율, 0.68 μm의 고평탄도, 0.185 nmRa의 우수한 표면 거칠기 값을 얻을 수 있었다. 따라서, 상기의 실시예를 통해 기능성 첨가제가 첨가된 연마 슬러리를 연마 공정에 적용해 우수한 품질을 가지는 블랭크 마스크 기판을 제조할 수 있었다.
(실시예 2 및 비교예 2)
한편 상기의 기능성 첨가제가 첨가된 연마 공정에 의해 제조된 투명 기판을 이용하여 다양한 종류의 블랭크 마스크가 제조될 수 있는데, 예를 들어, 도 3에서 보는 바와 같이, 투명 기판(1) 상에 금속막(5), 레지스트막(6)이 순차적으로 형성된 바이너리 블랭크 마스크 또는 도 4에서 보는 바와 같이, 투명 기판(1)상에 위상반전막(2), 금속막(5), 레지스트막(6)이 순차적으로 형성된 위상반전 블랭크 마스크 등이 제조될 수 있다.
본 실시예 2 및 비교예 2는 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 투명 기판을 이용하여 위상반전 블랭크 마스크를 제조하고 포토마스크로서의 성능을 평가하였다.
우선 도 4를 참조하여, 투명 기판(1) 위에 MoSiN의 조성을 가지는 위상반전막(2)을 형성하였다. 이때 위상반전막은 DC 마그네트론 스퍼터링을 통해 형성되었으며 스퍼터링 타겟은 Mo : Si가 20 : 80 at%의 조성을 가지고 두께가 6 mm인 타겟이 사용되었다. 그리고 이때 스퍼터링 가스는 아르곤이 3 ~ 7 sccm, 질소가 1 ~ 19 sccm, Power는 0.9 ~ 1.5 kw, 압력은 0.07 Pa을 적용하여 상기 위상반전막은 스퍼터링 가스 유량과 Power를 변경하면서 연속적으로 조성이 변화되는 연속막으로 형성하였다. 그리고 스퍼터링 시 기판의 열처리 온도는 180 ℃를 적용하였다.
상기의 실시예 1의 기판상에 형성된 위상반전막은 두께가 870 Å, 투과율이 5.32 %, 위상반전이 178도로 양호하게 형성되었다. 그리고 비교예 1의 기판상에 형성된 위상반전막의 경우 두께가 875 Å, 투과율이 5.29 %, 177도의 위상반전이 측정되었다.
또한 상기에서 형성된 위상반전막(2) 위에 차광막(3)과 반사방지막(4)을 포함하는 금속막(5)을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하였다. 스퍼터링 타겟은 Cr 타겟을 사용하였고 순도는 99.999 % (5N), 두께는 6 mm인 타겟을 사용하였다. 그리고 이 때 스퍼터링 가스는 아르곤이 7 ~ 3 sccm, 질소가 0 ~ 6 sccm, 산화질소가 0 ~ 7 sccm, 메탄이 1.7 ~ 5.8 sccm, Power는 1 ~ 0.71 kw, 압력은 0.06 Pa을 적용하여 상기 금속막은 스퍼터링 가스 유량과 Power를 변경하면서 연속적으로 조성이 변화되는 연속막으로 형성하였다.
상기의 실시예 1의 기판상에 형성된 금속막은 두께가 726 Å이고 비교예 1의기판상에 형성된 금속막은 두께가 730 Å로 형성되었다.
또한 상기에서 형성된 금속막(5) 위에 화학증폭형레지스트(6)를 스핀코팅 방법으로 형성하였다. 상기의 실시예 1의 기판상에 형성된 레지스트막의 두께는 4003 Å이고 비교예 1의 기판상에 형성된 레지스트막의 두께는 3995 Å로 형성되었다.
상기와 같이 형성된 블랭크 마스크를 65 nm급 포토마스크로 제조하여 패턴 최소선폭 균일도를 측정한 결과 실시예 1의 기판을 사용한 실시예 2의 경우 5.0 nm의 최소선폭 균일도가 측정되었고, 비교예 1의 기판을 사용한 비교예 2의 경우 5.8 nm의 최소선폭 균일도를 보였다.
상기와 같이 형성된 포토마스크를 Wafer에 패턴을 형성하는 리소그래피 공정에 적용하여 반도체 소자를 제작하여 불량률이 낮은 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 상기의 실시예를 통해 기능성 첨가제가 첨가된 슬러리를 이용한 연마 공정을 통해 우수한 품질을 가지는 블랭크 마스크 기판 및 이를 이용해 우수한 블랭크 마스크를 제조할 수 있었다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1 : 투명 기판
2 : 위상반전막
3, 4 : 금속막
6 : 레지스트막
10 : 투명 기판 내 유효 영역(150×150 mm)
A : 유효 영역 내 투과율, 평탄도 및 표면 거칠기를 측정한 지점

Claims (12)

  1. 투명 기판, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 바이너리 블랭크 마스크 또는 투명 기판, 위상반전막, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성된 위상반전 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 투명 기판은 합성석영유리로 이루어지며 두께가 6.3 mm 이상, 크기가 152×152 ± 0.2 mm이고 특히, 에칭 또는 보호 효과를 가지는 기능성 첨가제가 함유된 슬러리를 연마 공정에 적용하여 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하로 제조되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 및 이를 이용한 블랭크 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 알루미나 (Al2O3), 산화세륨 (CeO2), 콜로이달 실리카 (SiO2), 탄화규소 (SiC) 중 선택된 1종의 연마입자와 기타 첨가제를 포함하는 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 연마 입자가 알루미나 (Al2O3), 산화세륨 (CeO2) 1 ~ 30 wt% 내지 콜로이달 실리카 (SiO2), 탄화규소 (SiC) 1 ~ 50 wt%를 선택적으로 함유하는 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 상기 연마입자 중에서 1종 이상을 포함하고 과산화수소 (H2O2), 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7), 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7), 질산 (HNO3) 및 수산화칼륨 (KOH)을 선택적으로 함유한 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 과산화수소 (H2O2) 0.1 ~ 5 wt%, 몰리브덴산암모늄 ((NH4)2Mo2O7) 내지 중크롬산암모늄 ((NH4)2Cr2O7) 0.01 ~ 1 몰을 선택적으로 함유한 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 질산 (HNO3) 내지 수산화칼륨 (KOH) 중 어느 하나 이상을 더 포함한 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 알루미나 (Al2O3) 내지 탄화규소 (SiC) 내지 산화세륨 (CeO2) 0.5 ~ 5 ㎛, 콜로이달 실리카 (SiO2) 20 ~ 200 nm 크기인 연마입자를 포함하는 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 pH 4.0 이상 12.0 이하로 조절된 슬러리를 이용한 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 블랭크 마스크는 합성석영유리를 다공성 또는 다공성 및 연질 패드를 동시에 사용하는 연마 공정에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 연마 슬러리를 이용하여 연마된 투명 기판을 적용한 블랭크 마스크.
  11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 연마 슬러리를 이용하여 연마된 투명 기판 위에, 위상반전막, 금속막 그리고 레지스트막 중 적어도 어느 하나 이상의 막이 형성된 블랭크 마스크.
  12. 반도체 제조공정에 사용되는 포토마스크 (Photomask)의 원재료인 블랭크 마스크 (Blankmask) 기판에 있어서,
    상기 기판은 합성석영유리로 이루어진 투명 기판이며, 상기 기판의 두께는　6.3 mm 이상, 크기가 152×152 ± 0.2 mm이며 특히, 투명 기판의 150×150 mm 유효영역에서 평탄도가 1.0 ㎛ 이하, 표면 거칠기가 0.5 nmRa 이하인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판.
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