KR20110127044A - 포토마스크용 투명 기판 및 포토마스크 블랭크 - Google Patents

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안성용
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Abstract

본 발명은 금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서, 상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 상기 투명 기판의 면적이 5000㎠ 이하이고, 상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 10% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이미 사용된 투명 기판을 두 번 이상 재연마하여 다시 사용함으로써 포토마스크 제조 원가를 절감할 수 있다.

Description

포토마스크용 투명 기판 및 포토마스크 블랭크{SUBSTRATE FOR PHOTOMASK AND PHOTOMASK BLANK}
본 발명은 포토마스크용 투명 기판 및 포토마스크 블랭크에 관한 것으로서, 특히 한 변이 300㎜ 이상인 대형 포토마스크용 투명 기판 및 그 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
일반적으로 포토마스크 블랭크는 각종 반도체 및 액정 표시 장치(LCD) 등의 FPD(Flat Panel Display) 장치 제조에 사용되는 포토마스크의 원재료로서, 투명 기판 위에 얇은 금속막 등이 한 층 이상 적층된 것이다. 이러한 포토마스크 블랭크로부터 금속막을 패터닝하여 포토마스크가 제조된다.
일반적으로 포토마스크는 반도체 제조용 포토마스크와 FPD 제조용 포토마스크로 나뉘고, 투명 기판도 이와 마찬가지로 분류된다. 반도체 제조용 포토마스크를 위한 투명 기판, 이른바 소형 투명 기판은 현재 가로×세로가 152㎜×152㎜이고 두께가 6.35㎜인 것이 대부분이다. 반면, FPD 제조용 포토마스크를 위한 투명 기판, 이른바 대형 투명 기판은 한변이 300㎜ 이상이고 두께가 5㎜ 이상인 다양한 규격의 기판이 사용된다.
투명 기판은 그 크기 뿐만 아니라 광학적 또는 물리적 조건도 엄격하게 요구된다. 예를 들면, 투과율, 평탄도, 표면 거칠기, 열 팽창 계수, 등이 그것이다. 이러한 규격이 엄격하게 요구되는 이유는 노광 공정에서 피전사체에 미세 패턴을 형성하기 위한 노광 조건에 정밀하게 맞춰져야 하기 때문이다.
포토마스크는 노광 공정에서 노광 장치 내에 수평으로 유지(4변 지지 또는 2변 지지)되어, 포토마스크의 자중에 의해 휨 변형이 발생하고, 이러한 변형은 투명 기판의 크기가 클 수록, 두께가 얇을 수록 커진다. 종래 투명 기판의 두께 허용 범위는 기준 두께의 ±0.2㎜ 이내로 요구되었다.
그런데, 소형 투명 기판의 경우, 앞서 말한 바와 같이 가로×세로가 152㎜×152㎜이고 두께가 6.35㎜인 것으로 동일하지만, 대형 투명 기판은 한변이 300㎜ 이상이고 두께가 5㎜ 이상인 다양한 규격의 기판이 사용되기 때문에, 두께 허용 범위를 기준 두께의 ±0.2㎜로 일괄적으로 제한하는 것은 문제가 있을 수 있다.
예를 들어, 가로×세로가 800㎜×920㎜이고 두께가 8㎜인 투명 기판과 가로×세로는 동일하고 두께가 10㎜인 투명 기판의 휨량은 서로 다를 수밖에 없다. 또한, 가로×세로가 508㎜×650㎜인 투명 기판보다 390㎜×610㎜인 투명 기판이 크기가 더 작지만, 가로 길이와 세로 길이의 비율이 커서 휨량이 더 크다. 이처럼, 서로 다른 크기와 두께를 갖는 투명 기판은 그 크기와 두께에 따라 두께 허용 범위를 정하는 것이 바람직하다.
더구나, 대형 투명 기판은 소형 투명 기판에 비해 매우 고가여서, 이미 사용된 포토마스크로부터 재연마를 통해 투명 기판을 재사용하여 원가를 절감하는 것이 필요한데, 투명 기판의 두께 허용 범위를 투명 기판의 크기에 상관없이 일괄적으로 ±0.2㎜로 정하여 놓으면, 투명 기판을 재사용할 수 없게되거나, 한번 더 사용한다하더라도 두번 째 재사용은 불가능하다.
따라서, 대형 투명 기판 두께 허용 범위를 일괄적으로 규정하는 것보다는, 투명 기판의 크기별로 노광 조건을 벗어나지 않는 범위를 찾아서 각각 규정되어야 하는 것이 필요하다.
본 발명의 발명자들은 대형 투명 기판의 두께 허용 범위가 0.2㎜를 초과하더라도, 즉 재연마되어 제거된 두께가 0.2㎜를 초과하더라도, 투명 기판의 크기에 따라 소정의 두께 범위까지는 기존 노광 조건을 벗어나지 않는다는 것을 실험을 통해 알게 되었다.
따라서, 본 발명은 한 변이 300㎜ 이상인 대형 투명 기판으로부터 이미 포토마스크로 제조된 것을 재연마하여 투명 기판의 기존 두께 허용 범위를 벗어나더라도, 이로부터 제조된 포토마스크가 기존 두께 허용 범위를 만족하는 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크와 비교하여 제조 공정 및 노광 공정에 있어 동일한 포토마스크용 투명 기판 및 이 투명 기판을 이용하여 제조된 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다.
[구성 1]
금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서, 상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 상기 투명 기판의 면적이 5000㎠ 이하이고, 상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
[구성 2]
금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서, 상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 상기 투명 기판의 면적이 5000㎠를 초과하고, 상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
[구성 3]
금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서, 상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜를 초과하고, 상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
[구성 4]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 기판의 가로 길이 및 세로 길이가 300㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
[구성 5]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크용 투명 기판 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 금속막이 형성된 포토마스크 블랭크.
본 발명에 따르면, 이미 포토마스크로 제조된 것을 재연마하여 투명 기판의 두께 허용 범위를 벗어나더라도, 이로부터 제조된 포토마스크가 기존 두께 허용 범위 내의 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크와 비교하여, 제조 공정에 차이가 없고, 피전사체에 노광 공정을 실시할 때에도 기존의 노광 조건을 크게 벗어나지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 대형 투명 기판의 가로×세로 크기에 따라 기존 노광 조건을 벗어나지 않는 투명 기판의 두께 허용 범위를 얻을 수 있다.
이와 같이, 이미 사용된 투명 기판을 두 번 이상 재연마하여 다시 사용함으로써 포토마스크 제조 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 포토마스크용 투명 기판 및 그 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
본 발명의 포토마스크용 투명 기판은 한 변이 300㎜ 이상이고 두께가 5㎜ 이상인 소위 대형 투명 기판으로서, 가로×세로 길이 및 두께는 다양하다. 이러한 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크 블랭크와 이 포토마스크 블랭크로부터 제조된 포토마스크는 플랫 패널 디스플레이(FPD)를 제조하는데 이용된다.
포토마스크 블랭크는 투명 기판 상에 차광막 등의 일종 이상의 금속이 포함되어 있는 금속막이 성막되고, 이 금속막을 패터닝하기 위한 레지스트막이 금속막 상에 코팅되어 있을 수 있다.
포토마스크는 포토마스크 블랭크로부터 금속막을 패터닝하여 전사 패턴이 형성되어 있는 것이다. 본 발명은 포토마스크로부터 전사 패턴을 제거하고 투명 기판을 재연마한 후 재사용되는 투명 기판을 제시한다. 본 발명에서 금속막을 제거하고 재연마하는 방법은 종래 공지된 여러 방법을 사용할 수 있다. 금속막의 제거는 금속의 종류에 따른 제거액에 침지시켜 제거하는 방법을 사용할 수 있고, 재연마는 연마 툴로 표면을 가공하는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서 재연마된 투명 기판의 다른 광학적 또는 물리적 조건들, 예를 들면, 투과율, 평탄도, 표면 거칠기, 열 팽창 계수 등은 연마되기 전의 투명 기판에 요구되는 조건을 만족하도록 제조된다.
본 발명은 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차와 면적에 따라 그 두께의 허용 범위를 비율로 정의하고, 그 허용 범위는 각 투명 기판의 두께에 따라 정의한다.
본 발명의 발명자들은 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 투명 기판의 면적이 5000㎠ 이하이면 투명 기판의 두께를 기준 두께의 10%까지 감소시키더라도 기존 투명 기판과 제조 공정 상의 차이가 없고, 기존 노광 조건에도 벗어나지 않는다는 것을 실험을 통해 알게 되었다.
또한, 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 투명 기판의 면적이 5000㎠를 초과하면 투명 기판의 두께를 기준 두께의 5%까지 감소시키는 것과, 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜를 초과하거나 가로 길이와 세로 길이의 비가 1.5 이상이면, 투명 기판의 면적에 관계없이 투명 기판의 두께가 기준 두께의 5%까지 감소시켜도 마찬가지의 결과를 얻었다.
동일한 면적이더라도 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜를 초과하면 그 차가 200㎜ 이하인 투명 기판에 비해 세로 길이에 대한 가로 길이의 비율이 커서 포토마스크를 노광 장치 내에 수평 유지할 때 자중에 의한 휨량이 커진다. 또한, 가로 길이와 세로 길이의 비가 같더라도 투명 기판의 면적이 5000㎠를 초과하면 자중에 의한 휨량이 커진다. 가로 길이와 세로 길이의 비가 1.5 이상이면 면적에 상관없이 기준 두께의 5%까지만 연마되어야 기존 노광 조건을 만족시킬 수 있다.
본 발명의 포토마스크용 투명 기판은 기존 두께 허용 범위를 만족하는 투명 기판과 비교하여, 포토마스크로의 제조 공정과 조건이 동일하고, 검사·수정 공정 등에서도 기존과 거의 동일한 공정으로 실시할 수 있다. 또한, 본 발명의 투명 기판으로부터 제조된 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 실시하는 경우, 기존의 노광 공정에서 노광 장치의 허용되는 변동 범위 내에서 크게 벗어나지 않고 실시할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 설명한다.
실시예에서는 현행 사용되는 한 변이 300㎜ 이상인 대형 투명 기판을 사용한 포토마스크로부터 금속막을 제거하고 재연마하여, 기존 노광 조건을 벗어나지 않는 범위까지 투명 기판의 두께를 찾는 실험을 진행하였다.
아래 표 1은 본 실시예에서 사용된 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이 및 두께에 따른 가로 길이와 세로 길이의 차, 그 길이의 비율, 및 면적을 나타낸 것이다.
세로 길이
(a)[㎜]		 가로 길이
(b)[㎜]		 기준 두께
(d)[㎜]		 길이 차이
(a-b)[㎜]		 길이 비율
(b/a)		 면적
(a×b)[㎠]
Example 1 330 450 5 120 1.36 1,485
Example 2 390 610 6 220 1.56 2,379
Example 3 420 520 5 100 1.24 2,184
Example 4 450 550 5 100 1.22 2,475
Example 5 460 570 5 110 1.24 2,622
Example 6 508 650 5 142 1.28 3,302
Example 7 500 750 8 250 1.50 3,750
Example 8 520 610 10 90 1.17 3,172
Example 9 520 800 10 280 1.54 4,160
Example 10 620 720 8 100 1.16 4,464
Example 11 650 750 8 100 1.15 4,875
Example 12 700 800 8 100 1.14 5,600
Example 13 700 1100 10 400 1.57 7,700
Example 14 800 920 8 120 1.15 7,360
Example 15 800 920 10 120 1.15 7,360
Example 16 800 960 8 160 1.20 7,680
Example 17 850 1000 10 150 1.18 8,500
Example 18 850 1200 10 350 1.41 10,200
Example 19 850 1400 10 550 1.65 11,900
Example 20 1220 1400 13 180 1.15 17,080
상기 표 1에 기재된 각 투명 기판을 0.1㎜ 단위로 연마해 가면서, 연마된 투명 기판으로부터 포토마스크로 제조하고, 검사 및 수정 공정을 거쳐 이 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 진행하여 기존의 제조 공정과 노광 공정을 벗어나지 않는지를 평가하고, 기존 제조 공정과 노광 조건을 벗어나지 않는 최소 두께를 구하였다. 그 결과는 아래 표 2와 같다.
기준 두께
(d)[㎜]		 연마 후 두께
(d')[㎜]		 연마된 두께
(d-d')[㎜]		 비율
(d'/d)
Example 1 5 4.50 0.50 90%
Example 2 6 5.70 0.30 95%
Example 3 5 4.50 0.50 90%
Example 4 5 4.50 0.50 90%
Example 5 5 4.50 0.50 90%
Example 6 5 4.50 0.50 90%
Example 7 8 7.60 0.40 95%
Example 8 10 9.00 1.00 90%
Example 9 10 9.50 0.50 95%
Example 10 8 7.20 0.80 90%
Example 11 8 7.20 0.80 90%
Example 12 8 7.60 0.40 95%
Example 13 10 9.50 0.50 95%
Example 14 8 7.60 0.40 95%
Example 15 10 9.50 0.50 95%
Example 16 8 7.60 0.40 95%
Example 17 10 9.50 0.50 95%
Example 18 10 9.50 0.50 95%
Example 19 10 9.50 0.50 95%
Example 20 13 12.35 0.65 95%
상기 표 2의 결과로부터 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 투명 기판의 면적이 5000㎠ 이하인 경우, 투명 기판의 기준 두께 대비 90%까지는 기존 포토마스크 제조 공정과 노광 조건을 벗어나지 않음을 알 수 있었다.
또한, 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 투명 기판의 면적이 5000㎠를 초과하는 경우, 투명 기판의 기준 두께 대비 95%까지는 기존 포토마스크 제조 공정과 노광 조건을 벗어나지 않음을 알 수 있었다.
또한, 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜를 초과하는 경우, 또는 세로 길이에 대한 가로 길이의 비율이 1.5 이상인 경우, 기판의 면적에 상관없이, 투명 기판의 기준 두께 대비 95%까지는 기존 포토마스크 제조 공정과 노광 조건을 벗어나지 않음을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서,
    상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 상기 투명 기판의 면적이 5000㎠ 이하이고,
    상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
  2. 금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서,
    상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜ 이하이면서, 상기 투명 기판의 면적이 5000㎠를 초과하고,
    상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
  3. 금속막 패턴이 형성되어 있는 포토마스크로부터, 상기 금속막 패턴을 제거하고 재연마하여 형성된 포토마스크용 투명 기판으로서,
    상기 투명 기판의 가로 길이와 세로 길이의 차가 200㎜를 초과하고,
    상기 투명 기판이 재연마되어 제거된 두께는 0.2㎜보다 크고 상기 투명 기판의 기준 두께의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 가로 길이 및 세로 길이가 300㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 투명 기판.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크용 투명 기판 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 금속막이 형성된 포토마스크 블랭크.
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