KR20120121332A - Polishing device and substrate for mask blank and mask blank - Google Patents

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강긍원
이종화
양철규
이재환
김세훈
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주식회사 에스앤에스텍
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Abstract

PURPOSE: A polishing device, a substrate for a mask blank, and the mask blank are provided to produce an excellent quality by preventing abrasive grains from agglomerating and being solidified. CONSTITUTION: An upper plate(210) is rotatably arranged. A bottom plate(230) is rotatably arranged while facing the upper plate. A polishing device(200) supplies an abrasive between the upper plate and the bottom plate. An agglomeration preventing layer prevents agglomeration of the abrasive. The agglomeration preventing layer is formed in a partial area which is contacted with the abrasive.

Description

연마장치와 이를 통해 제조된 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크{Polishing device and substrate for mask blank and mask blank}Polishing device and substrate for mask blank manufactured through the same

본 발명은 마스크 블랭크용 기판을 연마하는 연마장치와, 이를 통해 제조된 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a mask blank substrate, and a mask blank substrate and a mask blank produced therefrom.

반도체 소자 제작의 핵심 기술인 리소그래피 공정에 사용되는 핵심 부품소재인 포토마스크는 마스크 블랭크를 e-Beam 등을 통한 방법으로 패턴을 형성하여 제조된다. The photomask, a key component material used in the lithography process, which is a core technology of semiconductor device fabrication, is manufactured by forming a pattern by mask blank using e-Beam.

포토마스크의 성능은 마스크 블랭크의 성능에 의해 결정되고, 마스크 블랭크의 성능은 마스크 블랭크 기판의 성능에 따라 좌우될 수 있기 때문에 마스크 기판의 가공 기술 및 방법이 중요한 핵심 기술로 여겨지고 있다. Since the performance of the photomask is determined by the performance of the mask blank, and the performance of the mask blank may depend on the performance of the mask blank substrate, the processing technique and method of the mask substrate is considered an important core technology.

최근 들어 반도체 회로의 고밀도, 고정밀도에 따라 마스크 블랭크용 기판과 같은 전자 디바이스용 6인치 투명 기판은 더욱 더 우수한 결함 수준이 요구되고 있다.Recently, due to the high density and high precision of semiconductor circuits, 6-inch transparent substrates for electronic devices such as mask blank substrates are required to have even higher defect levels.

한편, 투명 기판의 표면 결함은 종래 365 nm 이상의 긴 파장의 빛을 이용한 리소그래피에서는 웨이퍼 전사 시 패턴에 미치는 영향이 크게 문제되지 않았다. 하지만 근래에 반도체 제조를 위한 리소그래피에서는 해상도(Resolution) 향상을 위해 248nm의 KrF, 193nm의 ArF, 157nm의 F2 및 13.5nm의 EUV 등으로 노광 파장의 단파장화가 이루어지고 있는 추세이다. On the other hand, the surface defects of the transparent substrate are not significantly affected by the pattern during wafer transfer in lithography using long wavelengths of light of 365 nm or more. However, in recent years, lithography for semiconductor manufacturing has been shortening the wavelength of exposure to KrF at 248 nm, ArF at 193 nm, F2 at 157 nm and EUV at 13.5 nm to improve resolution.

그런데, 이와 같이 단파장으로 노광할 때에는 마스크 기판 상의 작은 파티클(Particle) 또는 결함이 전사 패턴에 영향을 미쳐 Critical Dimension(CD) Error 등을 비롯한 마스크 결함으로 발전할 수 있다. 그리고 위상반전(Phase Shift) 포토마스크의 경우 기존에 설계된 위상반전, 투과율(Transmittance) 등에 영향을 주어 마스크 결함을 유발시킨다. 따라서, 기판의 결함 및 Particle 제어가 기판의 가공 기술에서 중요한 기술로 자리잡고 있다. However, when exposing at a short wavelength as described above, small particles or defects on the mask substrate may affect the transfer pattern, thereby developing into mask defects including Critical Dimension (CD) Error. In the case of a phase shift photomask, a mask defect is caused by affecting a previously designed phase inversion and transmittance. Therefore, defects and particle control of the substrate have become an important technology in the processing technology of the substrate.

한편, 마스크 블랭크용 기판의 연마 공정에서 요구되는 높은 결함 수준에 대응하기 위해서, 보다 미세한 연마입자를 이용한 연마공정이 행해지는데 미세한 연마입자를 사용하더라도 일정 수준 이상의 결함이 기판에 발생하게 된다. 이는, 연마장치의 구성에 있어서 상정반, 하정반, 선 기어 및 인터널 기어, 장치를 감싸고 있는 연마액(슬러리) 회수부 등에 연마입자가 응집되어 고화되며, 고화된 연마입자가 비산하여 기판의 결함이 생성되기 때문이다.On the other hand, in order to cope with the high defect level required in the polishing process of the mask blank substrate, a polishing process using finer abrasive grains is performed, and even fine grains cause defects on the substrate. In the construction of the polishing apparatus, the abrasive grains are agglomerated and solidified in the upper plate, the lower plate, the sun gear and the internal gear, and the polishing liquid (slurry) recovery unit enclosing the device. This is because a defect is generated.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 연마장치의 빈번한 Cleaning이 요구된다. 하지만, 이미 고화된 연마입자는 제거가 용이하지 못할 뿐만 아니라, Cleaning에 상당한 시간을 투자해야 하며 이는 공정 중단을 야기시켜 생산성 저하를 초래한다는 문제가 있다.Therefore, frequent cleaning of the polishing apparatus is required to solve this problem. However, the already solidified abrasive particles are not only easy to remove, but also have to invest considerable time in cleaning, which causes a process interruption and thus a productivity decrease.

본 발명의 목적은 연마장치에 연마입자가 응집 및 고화되는 것이 방지되도록 구조가 개선된 연마장치 및 이를 통해 제조된 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a polishing apparatus having a structure improved to prevent agglomeration and solidification of abrasive particles in the polishing apparatus, and a substrate and mask blank for a mask blank produced therefrom.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연마장치는 회전 가능하게 설치되는 상정반과, 상기 상정반과 마주보며 회전가능하게 설치되는 하정반을 가지며, 상기 상정반과 상기 하정반 사이에 배치되는 기판으로 슬러리를 공급하면서 상기 기판을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 슬러리와 접촉되는 영역 중 적어도 일부의 영역에는 상기 연마액의 응집을 방지하는 응집방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the polishing apparatus according to the present invention has a top plate that is rotatably installed, and a bottom plate that is rotatably installed facing the top plate, and a slurry disposed between the top plate and the bottom plate. In the polishing apparatus for polishing the substrate while supplying a metal, an anti-agglomeration layer for preventing agglomeration of the polishing liquid is formed in at least a portion of the region in contact with the slurry.

본 발명에 따르면, 상기 상정반의 중심부에 설치되는 선기어와, 상기 하정반의 둘레에 설치되는 인터널기어와, 상기 기판의 연마과정에 이용된 후 배출되는 슬러리를 회수하는 슬러리 회수부를 더 구비하며, 상기 응집방지층은 상기 선기어와, 상기 인터널기어와, 상기 슬러리 회수부에 형성되는 것이 바람직하다.According to the present invention, the sun gear is installed in the center of the upper plate, the inner gear is installed around the lower plate, and the slurry recovery unit for recovering the slurry discharged after being used in the polishing process of the substrate, The anti-agglomeration layer is preferably formed in the sun gear, the internal gear and the slurry recovery part.

또한, 본 발명에 따르면 상기 응집방지층은 소수성 물질을 포함하며, 상기 소수성 물질은, 글리신(Glycine), 발린(Valine), 아이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 트립토판(Tryptophan), 프롤린(Proline), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Lalanine) 중 1개 이상의 물질을 포함하거나, 알킬기(Alkyl Group) 또는 벤젠기(Benzene Group)를 포함하는 물질 중 1개 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the anti-agglomeration layer comprises a hydrophobic material, the hydrophobic material, glycine (Glycine), valine (Valine), isoleucine (Isoleucine), leucine (Leucine), phenylalanine (Phenylalanine), tryptophan (Tryptophan ), Proline, Methionine, Alanine, or one or more of the materials containing an alkyl group (Alkyl Group or Benzene group) desirable.

본 발명에 따르면, 상기 응집방지층이 형성된 영역의 상기 연마액에 대한 접촉각(Contact Angle)이 30° 이상인 것이 바람직하다.According to the present invention, the contact angle of the polishing liquid in the region where the anti-agglomeration layer is formed is preferably 30 ° or more.

본 발명에 따른 마스크 블랭크용 기판은 표면에 존재하는 0.1μm 크기 이상의 결함의 개수가 2개 미만인 것을 특징으로 한다.The mask blank substrate according to the present invention is characterized in that the number of defects of 0.1 μm or more present on the surface is less than two.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 연마장치에 연마입자가 응집 및 고화되는 것이 방지되므로, 우수한 품질의 마스크 블랭크용 기판 및 마스크 블랭크를 제조할 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, since the abrasive particles are prevented from being aggregated and solidified in the polishing apparatus, it is possible to manufacture a mask blank substrate and a mask blank of excellent quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연마장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 최종 연마 공정 후 기판의 표면 거칠기를 측정한 위치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 마스크 블랭크의 개략적인 구성도이다.
도 5는 위상반전막이 형성되어 있는 마스크 블랭크의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic partial cutaway perspective view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the polishing apparatus shown in FIG. 1.
3 is a plan view showing a position where the surface roughness of the substrate is measured after the final polishing process.
4 is a schematic configuration diagram of a mask blank.
5 is a schematic configuration diagram of a mask blank on which a phase inversion film is formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연마장치에 관하여 설명한다.Hereinafter, a polishing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마장치의 개략적인 부분 절개 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 연마장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic partial cutaway perspective view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the polishing apparatus shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 연마장치(200)는 상정반(210)과, 하정반(230)과, 선기어(220)와, 인터널기어(240)와, 노즐(도면 미도시)과, 연마액 회수부(250)를 포함한다.1 and 2, the polishing apparatus 200 according to the present embodiment includes an upper plate 210, a lower plate 230, a sun gear 220, an internal gear 240, and a nozzle ( Not shown) and the polishing liquid recovery part 250.

상정반(210)은 회전 가능하게 설치되며, 그 하면에 연마패드(212)가 부착된다. 하정반(230)은 상정반과 마주보며 회전 가능하게 설치되며, 그 상면에 연마패드(232)가 부착된다. 선기어(220)는 상정반의 중심부에 회전가능하게 설치된다. 인터널기어(240)는 하정반의 둘레(외주)에 회전 가능하게 설치된다. 노즐(도면 미도시)은 연마액(slurry)을 공급하기 위한 것으로, 상정반의 상측에 설치된다. 그리고, 상정반(210)에는 노즐을 통하여 공급된 연마액(slurry)이 하정반(230) 측으로 유입되도록 관통된 유입구(도면 미도시)가 형성되어 있으며, 기판(W)의 연마시 유입구를 통해 연마액이 공급된다. 연마액 회수부(250)는 기판의 연마에 사용된 연마액을 회수하기 위한 것으로, 이 연마액 회수부(250)는 하정반 및 인터널기어를 감싸도록 설치된다.The upper plate 210 is rotatably installed, and a polishing pad 212 is attached to the lower surface thereof. The lower surface plate 230 is rotatably installed facing the upper surface plate, and the polishing pad 232 is attached to an upper surface thereof. The sun gear 220 is rotatably installed in the center of the upper plate. The internal gear 240 is rotatably installed in the circumference (outer circumference) of the lower platen. The nozzle (not shown) is for supplying a polishing liquid and is provided above the upper plate. In addition, an inlet (not shown) is formed in the upper plate 210 so that the polishing liquid supplied through the nozzle flows into the lower plate 230, and is formed through the inlet when the substrate W is polished. Polishing liquid is supplied. The polishing liquid recovery part 250 is for recovering the polishing liquid used for polishing the substrate, and the polishing liquid recovery part 250 is provided to surround the lower platen and the internal gear.

또한, 연마장치는 상정반과 하정반 사이에 설치되고, 기판이 장착되는 캐리어(100)를 더 포함한다. 캐리어(100)는 대략 원판 형상으로 이루어지고, 선기어(220)와 인터널기어(240)에 맞물리게 놓여진다. 캐리어(100)에는 기판을 장착하기 위한 장착홀이 형성된다. 따라서, 기판은 캐리어에 장착된 상태에서 상정반의 연마패드 및 하정반의 연마패드와 그 표면이 밀착된다. 이때, 연마패드와 밀착된 기판은 상대 운동에 의한 마찰력과 연마입자와 각종 첨가물을 혼합한 연마액에 의하여 기계적, 화학적 연마가 이루어진다.In addition, the polishing apparatus further includes a carrier 100 installed between the upper and lower plates, and on which the substrate is mounted. The carrier 100 is formed in a substantially disk shape and is placed in engagement with the sun gear 220 and the internal gear 240. The carrier 100 has a mounting hole for mounting the substrate. Thus, the substrate is in close contact with the polishing pad of the upper plate and the polishing pad of the lower plate in the state of being mounted on the carrier. At this time, the substrate in close contact with the polishing pad is mechanically and chemically polished by a frictional force caused by relative motion and a polishing liquid mixed with abrasive particles and various additives.

즉, 연마장치를 작동시키면, 하정반과 상정반은 서로 방대 방향으로 회전되고, 인터널기어와 선기어도 이에 연동하여 서로 반대방향으로 회전된다. 이때, 인터널기어와 선기어의 회전에 의하여 캐리어는 자전과 공전을 하면서 연마액 및 고압의 가공 압력에 의하여 기판이 연마된다.That is, when the polishing apparatus is operated, the lower platen and the upper platen are rotated to each other in a massive direction, and the internal gear and the sun gear are also rotated in the opposite direction in association with each other. At this time, the substrate is polished by the polishing liquid and the high pressure processing pressure while the carrier rotates and rotates by the rotation of the internal gear and the sun gear.

또한, 본 실시예의 경우 상술한 연마장치에서 연마액과 접촉되는 영역 중 적어도 일부의 영역에는 소수성 물질을 포함하여 이루어진 응집방지층(도면 미도시)이 형성된다. 즉, 연마장치로 기판을 연마하는 과정 중, 연마액은 연마패드, 인터널기어, 선기어, 연마액 회수부 등과 접촉하게 되는데, 이때 연마패드를 제외한 나머지 부분 즉 인터널기어, 선기어 및 연마액 회수부에 응집방지층이 형성되는 것이 바람직하다. 응집방지층은 연마액과 접촉되는 연마장치 부분에 형성되어, 연마액에 접촉되는 연마장치 부분들에 연마액이 응집 및 잔류되어 고화되는 것을 최소화할 수 있으며, 연마장치의 클리닝 시, 잔류하는 연마액 및 일부 고화된 연마입자 등을 쉽게 제거하도록 역할할 수 있다. In addition, in the present embodiment, an anti-agglomeration layer (not shown) including a hydrophobic material is formed in at least a portion of the region in contact with the polishing liquid in the above-described polishing apparatus. That is, during the process of polishing the substrate with the polishing apparatus, the polishing liquid comes into contact with the polishing pad, the internal gear, the sun gear, the polishing liquid recovering part, etc. At this time, the rest of the polishing pad except the polishing pad, that is, the internal gear, the sun gear, and the polishing liquid recovery It is preferable that the aggregation prevention layer is formed in the part. The anti-agglomeration layer is formed in the polishing apparatus portion in contact with the polishing liquid, so that the polishing liquid is agglomerated and remains in the polishing apparatus portions in contact with the polishing liquid to minimize the solidification. And some solidified abrasive particles and the like.

이때, 응집방지층은 소수성 물질을 해당 부분(즉, 인터널기어 및 선기어 등)에 도포한 후 건조시켜 코팅하는 방식으로 형성할 수 있다. 또한, 소수성 물질이 포함된 필름을 해당 부분에 부착하는 방식으로도 형성할 수 있다.In this case, the anti-agglomeration layer may be formed by applying a hydrophobic material to a corresponding portion (ie, internal gear and sun gear) and then drying and coating the hydrophobic material. It may also be formed by attaching a film containing a hydrophobic material to the corresponding portion.

그리고, 소수성 물질은, 글리신(Glycine), 발린(Valine), 아이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 트립토판(Tryptophan), 프롤린(Proline), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Lalanine) 중 1개 이상의 물질을 포함하거나, 알킬기(Alkyl Group) 또는 벤젠기(Benzene Group)를 포함하는 물질 중 1개 이상의 물질을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the hydrophobic material is glycine, valine, isoleucine, leucine, leucine, phenylalanine, tryptophan, proline, methionine, alanine. It is preferable to include one or more substances of), or one or more of the substances containing an alkyl group (Alkyl Group) or benzene group (Benzene Group).

또한, 소수성 물질을 코팅된 상태에서의 상기 연마액에 대한 접촉각(Contact Angle)이 30° 이상, 바람직하게는, 50° 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 접촉각이란 고체면 위에 있는 물방울 등과 같이 고체와 액체가 접촉한 경우, 접점에서 액체 표면에 그은 점선과 고체 면이 이루는 각을 의미한다.In addition, it is preferable that the contact angle with respect to the polishing liquid coated with a hydrophobic material is 30 ° or more, preferably 50 ° or more. Here, the contact angle refers to the angle formed by the dotted line and the solid surface drawn on the liquid surface at the contact point when the solid and the liquid contact, such as water droplets on the solid surface.

또한, 응집방지층은 연마액의 구성성분에 따라 연마액 및 고화된 연마입자를 쉽게 제거할 수 있도록 소수성 물질 이외에도, 연마액을 구성하는 연마입자와 반응하지 않는 물질들로 형성할 수 있다.In addition, the anti-agglomeration layer may be formed of materials that do not react with the abrasive particles constituting the polishing liquid, in addition to the hydrophobic material so that the polishing liquid and the solidified abrasive particles may be easily removed according to the constituents of the polishing liquid.

한편, 본 실시예에서 연마되는 기판은 마스크 블랭크용 투명 기판으로서, 소다라임, 천연석영 또는 합성석영유리로 이루어지며, 석영 잉곳(Ingot)으로부터 슬라이싱된 모재로 두께가 6.5 mm 이상이며, 크기가 152×152 ±0.2 mm이다. On the other hand, the substrate to be polished in the present embodiment is a transparent substrate for the mask blank, made of soda lime, natural quartz or synthetic quartz glass, a base material sliced from a quartz ingot (thick) is 6.5 mm or more in size, 152 X 152 ± 0.2 mm.

연마 공정은 랩핑(Lapping) 공정과 폴리싱(Polishing) 공정을 포함할 수 있고 각각의 공정은 복수의 단계로 이루어질 수 있다. 단일 단계로 랩핑 공정을 진행하는 경우 공정 효율성을 고려하여 큰 크기의 연마 입자를 사용하여 높은 압력 하에 랩핑 공정을 진행한다. 그렇게 되면 빠른 시간 내에 두께를 감소시킬 수 있지만 정확한 두께 조절이 어려워지고 기판 표면에서 깊이 방향으로 생성되는 크랙(Crack)을 포함하는 데미지(Damage) 층이 발생하고 양호한 표면 거칠기를 얻을 수 없다. 표면 거칠기가 나쁘면 연마 공정의 시간이 더욱 더 증가하기 때문에 생산성 저하의 문제점을 가진다. 따라서 목표 두께 정확도를 달성하면서 결함을 감소시키는 동시에 양호한 표면 거칠기를 가지기 위해서는 랩핑 공정을 복수의 단계로 진행하는 것이 바람직하다. The polishing process may include a lapping process and a polishing process, and each process may include a plurality of steps. When the lapping process is performed in a single step, the lapping process is performed under high pressure using a large size of abrasive particles in consideration of process efficiency. This can reduce the thickness in a short time, but it is difficult to precisely control the thickness and a damage layer including cracks generated in the depth direction at the substrate surface is generated and a good surface roughness cannot be obtained. If the surface roughness is bad, there is a problem of lowering productivity because the time of the polishing process is further increased. Therefore, it is desirable to proceed the lapping process in multiple steps to achieve a target thickness accuracy while reducing defects and to have good surface roughness.

또한 연마 공정에서 표면 거칠기를 향상시키기 위해서는 복수의 단계로 공정을 진행할 수 있다. 기판의 표면 거칠기는 사용하는 연마액, 연마패드의 특성에 따라 결정된다. 따라서 생산성, 목표 두께 및 표면 거칠기를 달성하기 위해서는 연마액와 연마패드가 다른 복수의 연마 공정으로 연마를 진행하는 것이 바람직하다.In addition, in order to improve surface roughness in the polishing process, the process may be performed in a plurality of steps. The surface roughness of the substrate is determined by the characteristics of the polishing liquid and the polishing pad to be used. Therefore, in order to achieve productivity, target thickness, and surface roughness, it is preferable to perform grinding | polishing in several grinding | polishing processes from which a polishing liquid and a polishing pad differ.

이때, 연마공정에서 사용되는 연마액은 산화세륨(CeO2) 또는 콜로이달 실리카(SiO2) 연마입자가 포함된 연마액인 것이 바람직하다. 표면 거칠기를 향상시키기 위해서는 최종 단계의 연마 공정으로 진행될수록 연마 입자의 경도가 낮고 평균 입경이 작은 것이 바람직하다. 연마입자들은 구형의 형상을 가지기 때문에 표면 거칠기 향상에 효과적이다. In this case, the polishing liquid used in the polishing process is preferably a polishing liquid containing cerium oxide (CeO 2 ) or colloidal silica (SiO 2 ) abrasive particles. In order to improve the surface roughness, it is preferable that the hardness of the abrasive particles is lower and the average particle diameter is smaller as the polishing process of the final step proceeds. Since the abrasive particles have a spherical shape, they are effective for improving surface roughness.

그리고, 연마액의 산화세륨 및 콜로이달 실리카 연마 입자의 함량은 10 내지 30wt%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 연마액 내의 콜로이달 실리카 연마입자의 함량이 10wt% 미만이면 연마액에 의해 투명 기판에 도달하는 연마입자의 양이 부족하여 기판의 연마 균일성이 저하된다. 또한 연마입자의 함량이 30wt%를 초과하면 연마 균일성이 확보되지만 연마액 탱크 내에 용해되지 않는 연마입자가 다수 낭비되어 비용이 증가하는 단점이 있다. The content of the cerium oxide and colloidal silica abrasive grains of the polishing liquid is preferably 10 to 30 wt%. Because, when the content of the colloidal silica abrasive grains in the polishing liquid is less than 10wt%, the amount of the abrasive grains reaching the transparent substrate by the polishing liquid is insufficient and the polishing uniformity of the substrate is lowered. In addition, when the content of the abrasive grains exceeds 30wt%, the polishing uniformity is secured, but there are disadvantages in that the cost is increased because a large number of abrasive grains which are not dissolved in the polishing liquid tank are wasted.

산화세륨 연마입자의 크기는 0.5 내지 3㎛ 인 것이 바람직하다. 산화세륨 연마 입자의 크기가 3㎛를 초과하면 목표 두께는 빠른 시간 내에 도달할 수 있지만, 표면 거칠기를 향상시키기 위한 다음 차례의 연마공정 시간이 증가하여 공정 효율성을 저하시킨다. 그리고 산화세륨 연마입자의 크기가 0.5 ㎛미만이면 더 많은 시간 동안 연마 공정이 진행되어야 하기 때문에 이 또한 공정 효율성 측면에서 손실을 가져온다. 그리고, 긴 공정 시간으로 합성석영유리 표면에서 스크래치와 같은 결함이 발생될 확률이 증가한다. The size of the cerium oxide abrasive particles is preferably 0.5 to 3㎛. If the size of the cerium oxide abrasive grains exceeds 3 mu m, the target thickness can be reached in a short time, but the next polishing process time for improving the surface roughness is increased to lower the process efficiency. If the size of the cerium oxide abrasive particles is less than 0.5 μm, this also causes a loss in process efficiency because the polishing process has to proceed for more time. In addition, the long process time increases the probability that defects such as scratches occur on the surface of the synthetic quartz glass.

콜로이달 실리카 연마 입자의 크기는 20 내지 120nm인 것이 바람직하다. 연마 입자는 연마 공정에서 장비에서 가해지는 압력을 연마패드로부터 전달받아 물리적으로 합성석영유리의 두께 감소를 일어나게 하면서 동시에 표면 거칠기를 향상시키는 역할을 한다. 연마입자의 크기가 120nm를 초과하면 2A 이하의 표면 거칠기를 확보하기 어렵고, 콜로이달 실리카의 크기가 20nm 미만이면 더 많은 시간 동안 연마 공정이 진행되어야 하기 때문에 공정 효율성 측면에서 손실을 가져온다. The size of the colloidal silica abrasive grains is preferably 20 to 120 nm. The abrasive particles receive pressure from the equipment in the polishing process from the polishing pad to physically reduce the thickness of the synthetic quartz glass, and at the same time improve the surface roughness. If the size of the abrasive grains exceeds 120nm, it is difficult to secure the surface roughness of 2A or less, and if the size of the colloidal silica is less than 20nm, the polishing process has to be carried out for a longer time, resulting in a loss in process efficiency.

또한, 연마공정에 사용되는 연마액은 0.5 내지 5 wt%의 계면 활성제를 포함할 수 있다. 분산제로 첨가되는 유기산은 연마액 내에서 연마입자의 분산성을 개선시켜 연마입자가 응집되거나 연마액 탱크 아래에 침전되는 현상을 방지하여 연마의 균일도를 향상시키는 역할을 한다. 분산제가 0.5 wt% 미만으로 첨가되면 연마 입자의 분산력이 약하고, 5 wt%를 초과하여 첨가되면 분산성은 향상되지만 합성 석영 유리 표면과 연마 입자 간의 마찰력을 감소시켜 연마 효율이 낮아진다. In addition, the polishing liquid used in the polishing process may include 0.5 to 5 wt% of a surfactant. The organic acid added as the dispersant improves the dispersibility of the abrasive particles in the polishing liquid, thereby preventing the abrasive particles from agglomerating or depositing under the polishing liquid tank, thereby improving the uniformity of polishing. If the dispersant is added below 0.5 wt%, the dispersing force of the abrasive particles is weak, and when it is added above 5 wt%, the dispersibility is improved, but the friction efficiency between the synthetic quartz glass surface and the abrasive particles is reduced, thereby lowering the polishing efficiency.

상술한 바와 같이 구성된 연마장치의 연마패드를 제외한 나머지 영역에 소수성 물질로 이루어진 응집방지층이 형성되어 있으므로 연마입자가 응집 및 고화되는 것이 방지된다. 따라서, 종래와 같이 연마입자가 연마액 회수부 등에 응집되어 고화되며, 고화된 연마입자가 비산하여 기판의 결함이 생성되는 문제점을 예방할 수 있으며, 그 결과 우수한 품질의 기판을 제조할 수 있다.Since the anti-agglomeration layer made of hydrophobic material is formed in the remaining area except the polishing pad of the polishing apparatus constructed as described above, the coagulation and solidification of the abrasive particles is prevented. Therefore, the problem that the abrasive particles are agglomerated and solidified in the polishing liquid recovery part and the like as in the related art can be prevented, and the problem that the defects of the substrate are generated by scattering the solidified abrasive particles can be prevented, and as a result, a substrate of excellent quality can be manufactured.

특히, 본 실시예에 따른 연마장치를 이용하여 기판을 연마하면, 기판의 표면 거칠기가 2A 이하, 바람직하게는 1.8A 이하이고, 기판 표면에 0.1 ㎛ 크기 이상의 결함이 2개 미만으로 발생하였다. 특히, 표면 거칠기 Ra의 경우 2A 이하의 값을 가지고 기판 내에서 최소 5 Point 측정 시 Ra 값이 모두 2 A 이내이다. 이것은 기판의 앞면과 뒷면 모두에 유효하다. 이하에서는, 이러한 결과를 보여주기 위한 실시예에 관하여 설명한다.In particular, when the substrate was polished using the polishing apparatus according to the present embodiment, the surface roughness of the substrate was 2A or less, preferably 1.8A or less, and less than two defects of 0.1 µm or more in size occurred on the surface of the substrate. In particular, the surface roughness Ra has a value of 2A or less and the Ra values are all within 2A when measuring at least 5 points in the substrate. This is valid for both the front and back of the substrate. Hereinafter, an embodiment for showing these results will be described.

본 실시예는 상술한 연마장치로 연마공정을 적용하여 마스크 블랭크 기판을 제조한 실시예이다. This embodiment is an embodiment in which the mask blank substrate is manufactured by applying the polishing process with the polishing apparatus described above.

먼저, 본 발명에서와 같이 응집방지층이 마련된 연마장치를 이용하여 6.85 mm의 두께를 가지는 합성석영유리를 복수의 랩핑 및 3 단계의 폴리싱 공정을 통해 20 매의 투명 기판을 제조하였다. 비교예는 일반적으로 상용화된 연마장치(응집방지층이 없는 장치)를 이용하여 6.85 mm의 두께를 가지는 합성석영유리를 준비하고, 복수의 랩핑 및 3 단계의 폴리싱 공정을 통해 20 매의 투명 기판을 제조하였다. First, 20 transparent substrates were manufactured by a plurality of lapping and three-step polishing processes of synthetic quartz glass having a thickness of 6.85 mm using a polishing apparatus provided with an anti-agglomeration layer as in the present invention. Comparative Example is generally prepared by using a commercially available polishing apparatus (device without an anti-agglomeration layer) to prepare a synthetic quartz glass having a thickness of 6.85 mm, to produce 20 transparent substrates through a plurality of lapping and three-step polishing process It was.

이때 연마 입자의 평균 입경은 75 nm로 측정되었다. 그리고 연마패드는 홈이 없고 냅 층의 두께가 620㎛, 냅 구경의 평균 입경은 25㎛ 인 초연질의 스웨이드(Suede) 패드 적용하였다. 그리고, 아래의 [표 1]의 연마 공정 조건으로 최종 단계의 연마 공정을 진행한 후 Detergent, Brush 및 SPM (Sulfuric Acid Peroxide Mixture, H2SO4 : H2O2 = 10 : 1 / 85℃) 세정을 적용하여 세정하였다. 그리고 최종적으로 세정이 완료된 40 매의 기판에 대해 표면 거칠기 및 결함 개수를 측정하여 그 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다. 표면 거칠기는 Veeco사의 Scanning Probe Microscope(SPM) 장비를 이용해 Tapping Mode로 측정하였다. 이때 Scan Size는 1 ㎛× 1 ㎛ 이고, 도 3에서와 같이 기판 내 5 Point에서 표면 거칠기를 측정하고 평균 Ra 값을 산출하였다. 그리고 최종 단계의 연마 공정이 종료된 후에 GM3000 Laser 검사 장비를 이용하여 결함의 개수를 측정하였다. 이때, 모든 연마 공정은 4 Way 방식의 양면 Polishing Machine으로 진행되었다. At this time, the average particle diameter of the abrasive particles was measured at 75 nm. The polishing pad was a grooveless, super soft suede pad with a thickness of 620 μm and a mean particle diameter of 25 μm. In addition, after the final polishing process under the polishing process conditions shown in [Table 1], cleaning was performed by applying Detergent, Brush and SPM (Sulfuric Acid Peroxide Mixture, H2SO4: H2O2 = 10: 1/85 ℃). . Finally, the surface roughness and the number of defects of 40 substrates of which cleaning was completed are measured, and the results are shown in [Table 2] below. Surface roughness was measured in Tapping Mode using Veeco Scanning Probe Microscope (SPM). At this time, the scan size was 1 μm × 1 μm, and the surface roughness was measured at 5 points in the substrate as shown in FIG. 3, and the average Ra value was calculated. After the final polishing process was completed, the number of defects was measured using the GM3000 Laser inspection equipment. At this time, all the polishing process was carried out with a two-way polishing machine of the 4-way method.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 공정 압력Process pressure 72 g/cm272 g / cm2 72 g/cm272 g / cm2 RpmRpm 상정반 6, 하정반 18Upper half 6, lower half 18 상정반 6, 하정반 18Upper half 6, lower half 18 공정 시간 (실리카 연마)Process time (silica polishing) 30 min30 min 30 min30 min 응집방지층 형성여부Formation of agglomeration prevention layer 형성formation 미형성Unformed 연마 슬러리Polishing slurry COMPOL-80COMPOL-80 COMPOL-80COMPOL-80 연마 패드Abrasive pad 스웨이드 패드Suede pads 스웨이드 패드Suede pads

[표 1 : 연마공정 조건]
Table 1: Polishing process conditions


표면 거칠기 평균 (Å)Surface Roughness Average 0.1 μm 이상 결함 (EA)0.1 μm or more defects (EA) 실시예 Example 비교예 Comparative example 실시예 Example 비교예 Comparative example 1One 1.751.75 1.911.91 00 99 22 1.711.71 1.891.89 00 1111 33 1.641.64 2.132.13 00 44 44 1.721.72 1.941.94 00 66 55 1.671.67 1.761.76 00 77 66 1.461.46 2.012.01 00 99 77 1.621.62 1.861.86 00 88 88 1.581.58 1.941.94 00 22 99 1.451.45 1.991.99 00 44 1010 1.741.74 2.362.36 00 1818 1111 1.531.53 1.891.89 00 77 1212 1.341.34 1.941.94 00 99 1313 1.381.38 1.811.81 00 77 1414 1.281.28 1.971.97 00 33 1515 1.361.36 2.262.26 00 44 1616 1.491.49 2.142.14 00 77 1717 1.641.64 2.352.35 00 33 1818 1.581.58 1.971.97 00 44 1919 1.631.63 1.941.94 00 22 2020 1.661.66 2.432.43 00 1313 평균Average 1.561.56 2.022.02 00 6.96.9

[표 2 : 평가 결과]Table 2: Evaluation Results

상기 표 2에 의하면 응집방지층이 형성된 연마장치로 연마를 실시한 실시예에서 표면 거칠기 평균 1.56Å과 0.1 ㎛ 이상 결함이 없는 우수한 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있었다. 반면에, 응집방지층이 형성되지 않은 종래의 연마장치로 연마를 실시한 비교예에서는, 실리카 연마입자의 영향으로 0.1 ㎛ 이상 결함 6.9 개, 표면 거칠기가 2.02 A으로, 실시예 보다 특성이 우수하지 못함을 알 수 있다. According to Table 2, an excellent mask blank substrate having an average surface roughness of 1.56 mm and no defect of 0.1 μm or more was produced in the example of polishing using the polishing apparatus on which the anti-agglomeration layer was formed. On the other hand, in the comparative example polished with a conventional polishing apparatus in which the anti-agglomeration layer was not formed, due to the influence of the silica abrasive grains, defects of 0.1 µm or more and 6.9 defects and surface roughness of 2.02 A were not better than those of the examples. Able to know.

따라서, 본 발명에 따르면 투명 기판의 표면 특성을 개선할 수 있었고 우수한 품질을 가지는 마스크 블랭크용 기판을 제조할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the surface properties of the transparent substrate and to manufacture a mask blank substrate having excellent quality.

한편, 본 발명에서의 마스크 블랭크용 기판은 상술한 연마장치를 이용하여 제조된 마스크 블랭크용 기판을 의미한다. 또한, 본 발명에서의 마스크 블랭크는 마스크 블랭크용 기판 상에 하나 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성된 것을 의미한다.In addition, the mask blank substrate in this invention means the mask blank substrate manufactured using the grinding | polishing apparatus mentioned above. In addition, the mask blank in this invention means that the one or more layers metal film containing one or more metals were formed on the mask blank substrate.

즉, 마스크 블랭크는 도 4에서처럼 마스크 블랭크용 기판(1) 상에 금속막(3,4)이 형성되고, 그 위에 레지스트막(5)이 형성되된다. 또한, 도 5에서처럼 마스크 블랭크용 기판(1) 상에 위상반전막(2) 및 금속막(3,4)이 형성되고, 그 위에 레지스트막(5)이 형성된다. 여기서, 마스크 블랭크용 기판 자체의 특성을 제외하고는, 마스크 블랭크의 전체적인 구조나 제조방법은 기존과 큰 차이가 없으므로, 이에 관한 설명은 생략한다.That is, in the mask blank, as shown in FIG. 4, the metal films 3 and 4 are formed on the mask blank substrate 1, and the resist film 5 is formed thereon. 5, the phase inversion film 2 and the metal films 3 and 4 are formed on the mask blank substrate 1, and the resist film 5 is formed thereon. Here, except for the characteristics of the mask blank substrate itself, the overall structure and manufacturing method of the mask blank are not significantly different from the conventional ones, and thus description thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

200...연마장치 210...상정반
220...선기어 230...하정반
212,222...연마패드 240...인터널기어
250...연마액 회수부200 ... Polishing device 210 ...
220 Sun gear 230
212,222 Grinding pad 240 Internal gear
250.Abrasive recovery section

Claims (7)

회전 가능하게 설치되는 상정반과, 상기 상정반과 마주보며 회전가능하게 설치되는 하정반을 가지며, 상기 상정반과 상기 하정반 사이로 연마액을 공급하면서 기판을 연마하는 연마장치에 있어서,
상기 연마액과 접촉되는 영역 중 적어도 일부의 영역에는 상기 연마액의 응집을 방지하는 응집방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마장치.In the polishing device having a top plate that is rotatably installed, and a bottom plate that is rotatably installed facing the top plate, and polishing the substrate while supplying a polishing liquid between the top plate and the bottom plate,
And at least a portion of a region in contact with the polishing liquid, wherein an anti-agglomeration layer is formed to prevent aggregation of the polishing liquid. 제1항에 있어서,
상기 상정반의 중심부에 설치되는 선기어와, 상기 하정반의 둘레에 설치되는 인터널기어와, 상기 기판의 연마과정에 이용된 후 배출되는 연마액을 회수하는 연마액 회수부를 더 구비하며,
상기 응집방지층은 상기 선기어와, 상기 인터널기어와, 상기 연마액 회수부에 형성되는 것을 특징으로 하는 연마장치.The method of claim 1,
Further comprising: a sun gear installed in the center of the upper plate, an internal gear provided around the lower plate, and a polishing liquid recovery unit for recovering the polishing liquid discharged after being used in the polishing process of the substrate;
And the anti-agglomeration layer is formed on the sun gear, the internal gear and the polishing liquid recovery part. 제1항에 있어서,
상기 응집방지층은 소수성 물질을 포함하며,
상기 소수성 물질은, 글리신(Glycine), 발린(Valine), 아이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 트립토판(Tryptophan), 프롤린(Proline), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Lalanine) 중 1개 이상의 물질을 포함하거나,
알킬기(Alkyl Group) 또는 벤젠기(Benzene Group)를 포함하는 물질 중 1개 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.The method of claim 1,
The anti-agglomeration layer includes a hydrophobic material,
The hydrophobic substance is glycine, valine, isoleucine, leucine, leucine, phenylalanine, phenylalanine, tryptophan, proline, methionine, alanine. Contains one or more of
Polishing apparatus comprising at least one of a material containing an alkyl group (Alkyl Group) or a benzene group (Benzene Group). 제1항에 있어서,
상기 응집방지층이 형성된 영역의 상기 연마액에 대한 접촉각(Contact Angle)이 30° 이상인 것을 특징으로 하는 연마 장치.The method of claim 1,
And a contact angle with respect to the polishing liquid in a region where the agglomeration preventing layer is formed is 30 ° or more. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 연마장치로 연마되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.A mask blank substrate, which is ground by the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4. 제5항에 있어서,
표면에 존재하는 0.1μm 크기 이상의 결함의 개수가 2개 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판.The method of claim 5,
A mask blank substrate, characterized in that the number of defects of 0.1 μm or more present on the surface is less than two. 제5항에 기재된 마스크 블랭크용 기판 상에 하나 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.At least one metal film containing at least one metal is formed on the mask blank substrate of Claim 5, The mask blank characterized by the above-mentioned.
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