KR20180081278A - 얼라이먼트 패턴을 갖는 포토 마스크 블랭크 및 이를 이용한 포토 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

하프톤 마스크 중첩 오차를 저감할 수 있는 포토 마스크 블랭크를 제공한다. 4각형의 4 정점에 얼라이먼트 패턴을 구비하고, 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치 데이터 정보를 관련된 포토 마스크 블랭크를 제공하고, 상기 포토 마스크 블랭크 상에 형성하는 전사 패턴을, 상기 좌표 위치의 데이터 정보를 참조하여 보정함으로써, 중첩 오차를 크게 저감할 수 있다. 또한, 상기 포토 마스크 블랭크를 사용하여 전사 패턴을 형성한 일군의 포토 마스크를 사용함으로써, 제품 제조의 리소그래피 공정에서의 중첩 오차를 크게 저감할 수 있다.

Description

얼라이먼트 패턴을 갖는 포토 마스크 블랭크 및 이를 이용한 포토 마스크 및 그 제조 방법{Photomask Blank having alignment pattern and photomask which use the same and the preparing method of the same}

본 발명은, 주로 플랫 패널 디스플레이 등에 사용되는 포토 마스크 블랭크 및 이를 이용한 포토 마스크에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이 등의 전자 디바이스의 제조 공정에서는, 리소그래피의 공정 수를 삭감하고, 제조 비용을 저감하기 위해, 하프톤 마스크(혹은 그레이톤 마스크)라 불리는 다계조의 포토 마스크가 사용되고 있다. 하프톤 마스크는, 투과부, 차광부, 및 투과부와 차광부의 사이의 광 투과율을 갖는 반투과부로 구성되어 있으며, 1회의 노광(露光)으로 전사 대상의 포토 레지스트에, 노광량이 다른 패턴을 형성할 수 있다.

이와 같은 하프톤 마스크를 제조하는 경우, 차광막과 반투과막을 각각 패터닝하기 위해, 복수의 패턴을 1매의 포토 마스크 블랭크에 묘화할 필요가 있다. 복수의 패턴을 형성하려면, 패턴 간의 중첩이 필요하다. 그 때문에, 묘화 장치에 의해 포토 마스크 블랭크에 제 1의 패턴을 묘화할 때에, 얼라이먼트 마크도 동시에 묘화하고, 제 2의 패턴을 묘화 장치에 의해 묘화할 때는, 이 얼라이먼트 마크에 얼라이먼트 하고, 제 2의 패턴을 묘화한다.

또한, 제품인 전자 디바이스의 제조 공정에는, 다른 포토 마스크를 이용한 복수의 리소그래피 공정이 있으며, 전 공정의 리소그래피 공정에서 형성된 패턴에, 후 공정의 리소그래피 공정으로 형성하는 패턴을 중첩할 필요가 있다.

이러한 리소그래피 공정에서 사용하는 포토 마스크를 제조할 경우, 묘화해야할 패턴 형상 및 제조 비용 및 납기를 고려하여, 각각의 포토 마스크의 제조에 최적의 묘화 장치를 이용하여 제조한다. 또한, 마스크 제조 업체에서의 포토 마스크의 제조 현장에서는, 고객인 디바이스 제조업체에의 납기를 약속하기 위해, 스루풋(throughput)을 높이고, 더욱 중요하지만, 예상치 못한 장치 고장에 대응하여, 묘화 장치를 복수대 확보하고, 포토 마스크를 제조하고 있다. 만약 동일한 묘화 장치를 이용하여 포토 마스크를 제조하게 되면, 예를 들면 전자 디바이스 제조 공정에서 가장 미세한 패턴을 묘화할 수 있는 한 대의 묘화 장치에 한정하여 포토 마스크를 제조하지 않으면 안되어, 현저하게 제조 비용을 증대시켜, 실질적으로 납기 보증할 수 없게 된다.

[특허문헌 1] 일본 특개 2014 - 81409호 공보 [특허문헌 2] 일본 특개 2013 - 222811호 공보

종래, 하프톤 마스크처럼 복수의 패턴 묘화가 필요한 포토 마스크에 있어서는, 각 패턴을 묘화할 때에 중첩 오차(얼라이먼트 오차)가 발생해 버린다. 또한, 예를 들면, 제품을 제조하기 위한 전사 패턴을 포토 마스크에 묘화할 경우, 묘화 장치에 의존하여, 전사된 패턴 자체에도 오차가 발생해 버린다. 예를 들면, 다른 장치 업체에 의해 제조된 묘화 장치에 의해, 동일 패턴을 묘화했다고 해도, 사이즈의 변동이나, 형상의 왜곡과 같은 오차가 발생한다.

이러한 패턴 묘화에서의 오차(패턴 자체의 오차 및 중첩 오차)의 특성은 실제로 패턴을 묘화하는 장치에 의존하여 달라진다. 따라서 다른 묘화 장치 간에서, 이러한 오차의 특성을 맞추는 것은 매우 곤란하며, 특히 묘화 장치의 제조 업체가 다른 경우, 실질적으로 이러한 오차의 특성을 일치시키는 것은 불가능하다.

패턴의 중첩 정도(精度)를 향상시키기 위해, 문헌 1에는, 패턴의 위치 어긋남 경향을 일치시켜, 중첩 정도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 동일한 포토 마스크를 이용하여 다른 패턴을 형성하는 것이며, 적용할 수 있는 패턴이 한정되어 있기 때문에, 다양한 패턴을 갖는 현실의 제품을 제조하는 프로세스에 적용하는 것은 불가능하다. 또한, 하프톤 마스크의 제조 공정에서 얼라이먼트 에러를 방지하는 방법도 개시되어 있지만, 잠정 패턴과 제 2차 묘화 패턴과의 조합을 필요로 하고, 패턴 형성이 매우 복잡한 데다, 적용할 수 있는 패턴이 한정되기 때문에, 현실의 제품의 제조 프로세스에 적용하는 것은 불가능하다.

또한 문헌 2에서는, 얼라이먼트 마크의 검출 정도를 향상시킴으로써, 중첩 정도를 향상시키는 기술을 개시할 뿐이며, 다른 중첩 오차 특성을 갖는 다른 묘화 장치에 의해 묘화되는 패턴의 중첩 정도를 향상시키는 기술에 대해 개시되어 있지 않다.

어느 문헌에서도, 다른 오차 특성을 갖는 다른 묘화 장치 사이의 중첩 오차를 저감하는 기술에 대해 개시되어 있지 않고, 또한 패턴 오차를 저감하는 기술에 대해서는, 일절 언급되어 있지 않다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 다른 묘화 장치를 이용하여도, 정밀한 전사 패턴을 높은 얼라이먼트 정도로 실현할 수 있는 포토 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크는,

적어도 사각형의 정점에 위치하는 4개의 얼라이먼트 패턴을 구비하고,

상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치로 이루어진 기준 데이터 정보와,

자신에 기록된 좌표 위치 또는 자신을 식별하는 식별 정보가 관련지어져 있는 것을 특징으로 한다.

기준이 되는 각 얼라이먼트 패턴을 구비하고, 각 얼라이먼트 패턴에 대하여 실제로 측정된 좌표 위치의 기준 데이터 정보가 포토 마스크 블랭크에 관련지어져 있기 때문에, 포토 마스크 제조 시의 전사 패턴의 오차의 특성을 맞출 수 있고, 중첩 오차를 저감한 하프톤 마스크 등의 다계조 포토 마스크를 제조할 수 있다.

상기 4개의 얼라이먼트 패턴은, 상기 포토 마스크 블랭크의 단면을 구성하는 사변 중 교차하는 제 1의 변 및 제 2의 변으로부터, 각각 제 1의 거리 및 제 2의 거리만큼 이간한 제 1의 기준점과,

상기 제 2의 변 및 상기 제 1의 기준점으로부터 각각 제 3의 거리 및 제 4의 거리만큼 이간한 제 2의 기준점과,

상기 제 1의 기준점으로부터, 상기 제 1의 기준점과 상기 제 2의 기준점을 연결 기준변에 수직 방향으로 제 5의 거리만큼 이간한 제 3의 기준점과,

상기 제 2의 기준점으로부터 상기 기준변에 수직 방향으로 제 6의 거리만큼 이간한 제 4의 기준점에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 정해진 순서에 따라, 기준점을 설정함으로써, 포토 마스크 블랭크의 기판의 외형 치수 정도가 나쁜 경우에도, 기준이 되는 얼라이먼트 패턴의 형성이 가능해진다.

본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크는,

상기 각 얼라이먼트 패턴의 상기 좌표 위치가,

상기 얼라이먼트 패턴 형성 후에 측정된 상기 각 얼라이먼트 패턴의 상대 좌표 위치, 또는 상대 좌표 위치 및 절대 좌표 위치를 구비하는

것을 특징으로 한다.

각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치는, 얼라이먼트 패턴 형성 후에 실측한 상대 좌표 위치, 또는 상대 좌표 위치 및 절대 좌표 위치를 구비하기 위해, 묘화 장치에서 측정한 좌표 위치의 측정 데이터와의 비교를 가능하게 하고, 좌표 위치의 데이터의 차이를 추출하여, 스케일링, 뒤틀림(distortion) 보정, 또는 로테이션(rotation) 보정이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 포토 마스크의 제조 방법은,

상기 포토 마스크 블랭크에 관련된 상기 기준 데이터 정보를 입력하는 공정과, 상기 포토 마스크 블랭크에 구비된 상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 패턴 묘화 장치에 의해 측정하고 묘화 장치 데이터 정보로써 출력하는 공정과,

상기 기준 데이터 정보와 상기 묘화 장치 데이터 정보로부터 상기 포토 마스크 블랭크에 묘화하는 패턴을 보정하는 공정과,

상기 공정에 의해 보정된 패턴을 상기 포토 마스크 블랭크에 묘화하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.

상기 포토 마스크의 제조 방법에 있어서는, 제품에 전사하는 패턴을, 포토 마스크 블랭크에 관련된 기준 데이터 정보에 의해 보정하기 위해, 중첩 오차 및 전사 패턴의 오차를 크게 개선한 포토 마스크를 제공하는 것이 가능하다.

본 발명에 관한 일군의 포토 마스크는,

각각, 적어도 사각형의 정점에 위치하는 4개의 얼라이먼트 패턴을 구비하고,

상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치의 기준 데이터 정보가 관련지어져 있는,

복수의 포토 마스크 블랭크에,

각각 다른 패턴이 묘화된 복수의 포토 마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 패턴은, 상기 포토 마스크 블랭크의 상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 패턴 묘화 장치에 의해 측정된 좌표 위치 측정값과 상기 기준 데이터 정보에 의해 보정된 패턴인 것을 특징으로 한다.

얼라이먼트 패턴을 구비하고, 그 좌표 위치의 기준 데이터 정보가 관련되어 있는 포토 마스크 블랭크에, 제품에 전사하는 패턴이 묘화된 복수의 포토 마스크를, 일군의 포토 마스크로써, 제품의 제조 공정에 사용함으로써, 비록 다른 업체의 묘화 장치 등을 이용해 형성된 포토 마스크끼리라도, 제품을 제조하는 복수의 리소그래피 공정에서의 중첩 정도가 현저하게 향상하고, 제품에 탑재되어 있는 전자 디바이스의 고집적화, 고성능화를 도모할 수 있다.

기준이 되는 얼라이먼트 패턴을 구비하고, 거기에 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치의 데이터 정보가 관련되어 있는 포토 마스크 블랭크를 제공함으로써, 당해 포토 마스크 블랭크를 이용하여, 포토 마스크 제조 업체가, 그 고객인 디바이스 업체로부터 의뢰된 전사용 패턴을 묘화할 때, 묘화 패턴을, 통일의 기준으로 보정할 수 있고, 얼라이먼트 오차와 패턴의 오차를 저감할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 다계조 포토 마스크를 실현할 수 있다. 게다가, 본 발명의 포토 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 복수의 포토 마스크로 이루어진 일군의 마스크를 이용함으로써, 제품을 제조할 때의 중첩 오차를 저감할 수 있어, 제품에 탑재하는 전자 디바이스의 고집적화를 가능하게 한다.

[도 1] 본 발명의 포토 마스크 블랭크에 얼라이먼트 패턴의 배치 위치를 설정하는 프로세스를 설명하는 평면도.
[도 2] 본 발명의 얼라이먼트 패턴의 배치 위치를 나타내는 평면도.
[도 3] 본 발명의 얼라이먼트 패턴을 형성하는 공정을 나타내는 단면도.
[도 4] 본 발명의 얼라이먼트 패턴의 형상 예를 나타내는 평면도.
[도 5] 본 발명의 얼라이먼트 패턴을 형성하는 공정을 나타내는 단면도.
[도 6] 본 발명에 따른 스케일링 및 뒤틀림 보정의 효과를 나타내는 평면도.
[도 7] 본 발명에 따른 로테이션 보정의 효과를 나타내는 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 단, 이하의 실시 형태는, 모두 본 발명의 요지의 인정에 있어서 한정적인 해석을 주는 것은 아니다. 또한, 동일 또는 동종의 부재에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략할 수 있다.

(얼라이먼트 패턴 배치 방법)

도 1은, 본 발명에서의 포토 마스크 블랭크의 얼라이먼트 패턴의 배치 위치를 설정하는 프로세스를 나타내는 평면도이다.

도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 포토 마스크 블랭크(1)의 단면을 구성하는 사변 중 교차하는 제 1의 변(2) 및 제 2의 변(3)으로부터, 각각 제 1 의 거리(d1) 및 제 2의 거리(d2)만큼 이간한 제 1의 기준점(4)을 결정한다.

이 때, 제 1의 기준점(4)은, 포토 마스크를 이용하여 제조하고자 하는 제품에 전사하는 패턴(이하 전사 패턴이라 칭함)을 형성하는 영역(이하 전사 패턴 노광 영역(5)이라 칭함)보다 외주 측에 위치하도록, 제 1의 변(2) 및 제 2의 변(3)에서의 거리를 설정한다. 그 때문에, 포토 마스크 블랭크(1)에 형성하는 얼라이먼트 패턴은, 디바이스 제조시의 패턴 형성에 영향을 주지 않는다.

다음으로 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 제 2의 변(3)으로부터 제 3의 거리(d3)만큼 이간하고, 그리고 제 1의 기준점(4)으로부터 제 4의 거리(d4)만큼 이간한, 제 2의 기준점(6)을 설정한다. 여기에서, 제 1의 기준점(4)과 제 2의 기준점(6)과를 잇는 직선을 패턴 기준변(7)으로 한다. 이 패턴 기준변(7)의 길이는, 제 4의 거리(d4)이다. 또한, 제 2의 거리(d2)와 제 3의 거리(d3)는, 동일한 값으로 설정하지만, 마스크 블랭크의 외형의 왜곡을 고려하여, 다른 값으로 해도 좋다.

다음으로 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1의 기준점(4)으로부터 패턴 기준변(7)과 수직 방향으로 제 5의 거리(d5)만큼 이간한 제 3의 기준점(8) 및 상기 제 2의 기준점(6)으로부터 패턴 기준변(7)과 수직 방향으로 제 6의 거리(d6)만큼 이간한 제 4의 기준점(9)을 포토 마스크 블랭크(1) 상에 설정한다.

더하여, 수직 방향은, 묘화 장치의 X-Y 스테이지에 의해 설정되는 것이며, 따라서 실제로는, 묘화 장치의 이동기구의 정밀도(오차의 범위) 내에서, 엄밀한 90°에 대해 어긋남이 발생하는 것이 있다. 또한, 제 5의 거리(d5) 및 제 6의 거리(d6)는 동일한 값으로 설정하지만, 포토 마스크 블랭크(1)의 얼라이먼트 패턴을 묘화하는 묘화 장치의 교정 등을 위해, 제 5의 거리와 제 6의 거리를 다른 값으로 설정해도 좋다.

상기의 순서에 의해 설정한 기준점에서, 후술하는 방법에 의해 얼라이먼트 패턴을 형성하고, 얼라이먼트 패턴을 구비한 포토 마스크 블랭크(1)를 제조한다. 이때, 상기 제 1의 기준점(4) 및 패턴 기준변(7)을 동정(同定)할 수 있는 마크도 작성하여 둔다. 이 마크는 전사 패턴 및 얼라이먼트 패턴에 영향이 없으면, 위치 정밀도 등은 불문이다.

다음으로, 얼라이먼트 패턴의 형성이 완료된 포토 마스크 블랭크(1)에 대하여, 각 얼라이먼트 패턴의 상대 좌표 위치를 측정하고, 포토 마스크 블랭크(1)와 관련된 데이터 정보로써 관리(보관)한다. 또한, 포토 마스크 블랭크(1)의 단면과 얼라이먼트 패턴과의 거리 및 상기 상대 좌표 위치로부터, 각 얼라이먼트 패턴의 절대 좌표 위치를 산출하고, 같은 포토 마스크 블랭크(1)와 관련된 데이터 정보로써 관리(보관)한다. 즉, 각 얼라이먼트 패턴의 상대 및 절대 좌표 위치로부터 데이터 정보(이하 기준 데이터 정보라 칭함)는, 각 얼라이먼트 패턴을 형성하는 좌표 위치의 설정값은 없고, 묘화 장치 또는 좌표 측정 장치를 사용하여, 실제로 측정된 값이 포토 마스크 블랭크(1)에 관련되어진다. 따라서, 묘화 장치에 의해 좌표 위치를 측정하는 경우에도, 얼라이먼트 패턴을 형성 후에 다시 좌표 위치의 측정을 실시한다. 여기에서, 좌표 측정 장치로는, 결함 검사 장치를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 각 얼라이먼트 패턴의 상대 좌표가 이미 알려져 있기 때문에, 예를 들면, 2개의 얼라이먼트 패턴의 사이의 정확한 거리도 이미 알려져 있고, 각 얼라이먼트 패턴을 정점으로 하는 사각형의 각 정점의 정확한 각도도 이미 알려져 있다는 것을 의미한다.

기준 데이터 정보를 포토 마스크 블랭크에 관련지어 관리하는 방법(혹은, 관련 방법)으로는, 각 개별의 포토 마스크 블랭크 자신을 일의(一意)로 식별하는 식별 정보(예를 들면 제조 번호)와 기준 데이터 정보를 관련하여 기록 매체 등에 보존하여도 좋고(예를 들면, 기준 데이터 정보를 보존하는 파일명에 제조 번호를 이용하는 등), 포토 마스크 블랭크 자신을 기록 매체로써, 좌표 위치를 직접 묘화(또는 기재)하는 것으로, 좌표 위치와 기준 데이터 정보를 관련(이 경우, 동일해짐)지어도 좋고, 관련짓는 방법은 특별히 한정하는 것은 아니다. 또한, 기준 데이터 정보를 직접 묘화할 경우, 문자(숫자)를 묘화하여도 좋고, 1차원 또는 2차원 바코드와 같이 기호화된 형태로 묘화하여도 좋다.

따라서, 하나의 포토 마스크 블랭크에 대하여 한 개의 식별 정보가 부여되어 있으며, 이 식별 정보에 하나의 기준 데이터 정보가 관련지어져(대응하여) 있으며, 포토 마스크 블랭크를 특정하면, 그 포토 마스크 블랭크에 대응한 기준 데이터 정보를 일의(一意)로 특정할 수 있고, 그 기준 데이터 정보를 입수(읽어들임)할 수 있는 상태에 있는 것을 의미하고 있다. 또한, 포토 마스크 블랭크에, 좌표 위치(기준 데이터 정보)가 기재되어 있는 경우는, 포토 마스크를 특정함으로써, 기준 데이터 정보를 일의로 특정할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

또한, 상기 얼라이먼트 패턴을 배치하는 방법은 일례이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 얼라이먼트 패턴 형성용의 묘화 장치에 의해, 정해진 일정의 순서에 따라, 포토 마스크 블랭크의 전사 패턴 노광 영역의 외주 측에서, 사각형의 정점에 얼라이먼트 패턴을 배치하고, 각 얼라이먼트 패턴의 정확한 좌표 위치(적어도 상대 좌표)의 데이터 정보가 포토 마스크 블랭크와 관련지어져 관리(보관)되어 있으면 된다.

상기와 같이 일정의 순서를 확정하고, 그에 따라 얼라이먼트 패턴을 배치하기 때문에, 포토 마스크 블랭크의 외형 정밀도가 나쁘고, 외형 치수에 불균형이 있는 경우에도, 상대 좌표 위치가 정밀도 좋게 설정된 사각형의 넷의 정점에 얼라이먼트 패턴을 갖는 포토 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크는, 포토 마스크 블랭크와 얼라이먼트 패턴의 기준 데이터 정보와의 쌍(세트)이라고 볼 수 있다. 그리고 이러한 쌍을 복수 준비하고, 재고로 보관하거나, 포토 마스크 제조업체에 출하하거나 하여, 포토 마스크의 제조에 사용한다. 또한, 이러한 쌍의 구성으로 함에 의한 전사 패턴 정밀도 향상 효과에 대해서는, 후술한다.

상기 실시 형태에 있어서는, 포토 마스크 블랭크(1)의 넷의 기준점에 기본으로 되는 얼라이먼트 패턴(이하 기본 얼라이먼트 패턴(10)이라 칭함)을 배치했지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4의 기준점의 서로 이웃하는 기준점의 중앙에, 제 1의 보조 패턴(11)을 추가하여도 좋고, 전사 패턴의 형성에 영향을 주지 않으면, 전사 패턴 노광 영역 내에 얼라이먼트 패턴을 배치해도 좋다. 예를 들면, 포토 마스크의 중앙에 제 2의 보조 패턴(12)을 추가해도 좋다. 배치하는 얼라이먼트 패턴의 수가 많은 쪽이, 짧은 거리에서 좌표를 참조할 수 있으므로, 포토 마스크의 전사 패턴의 정도가 향상한다.

(얼라이먼트 패턴 형성 방법)

이하에서는, 포토 마스크 블랭크에 얼라이먼트 패턴을 형성하는 방법에 대해서, 하프톤 마스크를 예로 설명한다.

먼저 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 석영유리 등의 투명 기판(13) 상에, 크롬 등의 금속막으로 이루어진 차광막(14)을, 예를 들면 두께 40nm 형성한다. 또한, 막의 형성에는, 스퍼터링법(sputtering method) 등의 이미 알려진 성막 방법을 이용할 수 있다.

다음으로 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 포토 레지스트를 도포하고, 노광 장치에 의해 노광한 후에 현상함으로써, 얼라이먼트 패턴 형상을 갖는 포토 레지스트 패턴(15)을 형성한다. 또한, 상기 포토 레지스트 패턴은, 노광 장치에 의한 노광뿐만 아니라, 레이저 묘화 장치 등에 의해 묘화한 후에 현상해 형성하여도 좋다.

다음으로 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 포토 레지스트 패턴(15)을 마스크에 차광막(14)을 에칭(etching)하고, 그 후 포토 레지스트 패턴(15)을 에싱(ashing) 등에 의해 제거하여 차광막의 패턴(14a)을 형성한다.

이상의 공정에 의해, 바이너리 마스크용의 포토 마스크 블랭크가 완성된다. 상기는 차광막만 막 구조로 했지만, 차광막에 대신하여 반투과막이나, 위상 시프트막만으로 구성하여 바이너리 마스크 용의 포토 마스크 블랭크를 제조하여도 좋다. 또한, 하프톤 마스크용의 포토 마스크 블랭크의 경우, 더욱 반투과막을 형성할 필요가 있다. 즉 도 3(c)의 공정 후, 얼라이먼트 패턴부를 차폐하고, 더욱 상층에 산화 크롬 등의 반투과막을 스퍼터링법 등에 의해, 예를 들면 두께 20nm 형성한다. 그 결과, 차광막의 상층에 반투과막을 구비하는 하프톤 마스크용의 포토 마스크 블랭크가 완성된다.

도 4(a), (b)는, 도 3(c)의 공정의 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 평면도이다. 얼라이먼트 패턴 형상으로는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같은 십자 형상이나 도 4(b)에 나타낸 바와 같은 쐐기 형상, 혹은 이들의 형상의 조합을 이용할 수 있다. 이러한 패턴은, 양측의 패턴 에지로부터 중심을 계산할 수 있기 때문에, 선폭 변동의 요인을 받지 않고, 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 특정할 수 있다.

또한, 차광막의 하층에 반투과막(4)을 구비한 하프톤 마스크의 경우, 도 5에 나타낸 공정에 의해, 포토 마스크 블랭크를 제조하여도 좋다.

즉 도 5(a)에 나타낸 대로, 석영 유리 등의 투명 기판(13) 상에, 산화 크롬 등의 반투과막(16)을, 예를 들면 두께 20nm 형성하고, 그 후, 크롬 등의 금속막으로 이루어진 차광막(14)을, 예를 들면 두께 40nm 형성한다.

다음으로, 도 5(b)에 나타낸 대로, 포토 레지스트 패턴(17a)을 형성하고, 포토 레지스트 패턴(17a)을 마스크에, 차광막(14a) 및 반투과막(16a)의 패턴을 에칭에 의해 형성한다.

그 후, 도 5(c)에 나타낸 대로, 에싱 등에 의해, 포토 레지스트 패턴(17a)을 제거하고, 차광막의 하층에 반투과막을 구비한 하프톤 마스크용의 포토 마스크 블랭크가 완성된다.

또한, 도 5에서, 투명 기판(13) 상에 형성하는 반투과막(16)과 차광막(14)의 형성 순서를 바꿔넣음으로써, 차광막의 상층에 반투과막을 구비한 하프톤 마스크용의 포토 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시 예에서는, 반투과막과 차광막의 적층 구조막을 갖는 하프톤 마스크에서의 얼라이먼트 패턴의 형성 방법에 대해 설명했지만, 반투과막의 대신에 위상 시프트 막을 이용한 위상 시프트 마스크에 대해서도 동일한 방법에 의해 얼라이먼트 패턴을 형성할 수 있다. 이에 의해, 얼라이먼트 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크용의 포토 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.

얼라이먼트 패턴의 형상은, 묘화 장치의 얼라이먼트 마크 검출 방식 및 좌표 측정 장치의 마크 검출 방식 모두에 대응한 패턴 형상이라도 좋고, 각각의 검출 방식에 적합한 패턴 형상을 인접하여도 좋다.

(전사 패턴의 보정)

이하에서는, 포토 마스크 블랭크와 얼라이먼트 패턴의 기준 데이터 정보와의 쌍으로 하는 것의 효과에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

하프톤 마스크의 제조 공정에서는, 복수의 패턴을 형성하기 위해, 상기 얼라이먼트 패턴을 이용하여 각 패턴의 형성 시에 중첩을 실행하고, 그에 의해 중첩 정밀도의 향상이 가능하게 되지만, 기준 데이터 정보를 이용하여 더욱 중첩 정도를 향상시킬 수 있다.

포토 마스크 블랭크에는, 상기와 같은 정해진 순서에 따라 형성된 각 얼라이먼트 패턴에 대해 실측된 기준 데이터 정보가 관련되어져 있다. 이 기준 데이터 정보를 참조하여, 제품을 제조하기 위한 전사 패턴의 묘화 데이터에 대하여, 스케일링, 뒤틀림 및 로테이션 등의 각종 보정 처리를 실시한다. 그리고, 보정 처리에 의해 생성된 보정 전사 패턴을 이용함으로써, 비록 묘화 장치가 달라, 오차의 특성이 다른 경우에 있어서도, 설계 값을 정확하게 재현하는 전사 패턴을 묘화할 수 있다.

즉, 전사하는 패턴의 묘화 장치에 의해, 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 측정하고, 묘화 장치 데이터 정보로 출력하고, 묘화 장치 데이터 정보와 각 얼라이먼트 패턴의 기준 데이터 정보를 비교하고, 그 좌표 위치의 차이를 기반으로 하여, 스케일링, 뒤틀림 및 로테이션 등의 각종 보정 처리를 한다. 이하, 보정 처리에 대하여 구체적으로 설명한다.

묘화 장치의 좌표 정도의 특성은, 묘화 장치의 스테이지 형상 등에 기인한다. 묘화 장치 간의 좌표 정도는, 묘화 장치 제조자(업체)가 동일하면, 어느 정도의 정합(整合)은 취해지지만, 다른 묘화 장치 제조자 간에서의 정합을 취하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 동일한 묘화 장치 제조자 내이면, 묘화 장치 간의 좌표의 오차가, 예를 들면 ±0.3㎛ 정도여도, 다른 장치 제조자 간이라면, 묘화 장치 간의 오차는 증대해 ±0.5㎛ 이상이 될 수 있다. 이 좌표 정도의 오차는, 묘화하는 전사 패턴의 두 점 간 거리나 직교성 즉 스케일링이나 뒤틀림(왜곡)의 오차로 되어 나타난다.

예를 들면 도 6(a) 및 (b) 중의 점선은, 얼라이먼트 패턴을 갖지 않는 포토 마스크 블랭크(1) 상에, 다른 묘화 장치에 의해 묘화된 전사 패턴(18a, 18b), 예를 들면 직사각형 패턴,을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 6(a) 및 (b) 중의 전사 패턴(18a, 18b)은, 넷의 정점이 직각인 직사각형 모양에서 일탈하고, 각 정점의 각도가 90°에서 벗어난 왜곡된 형상이거나, 대향하는 변의 사이즈가 다르거나 하고 있는 것을 이해할 수 있다.

한편, 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크의 경우, 다른 묘화 장치에 대해서도, 포토 마스크 블랭크(1) 상에 기준이 되는 각 기본 얼라이먼트 패턴(10)과 그들의 좌표 위치를 구비한 기준 데이터 정보는 동일(공통)하다. 그 때문에, 포토 마스크 블랭크(1)에 관련지어진 각 얼라이먼트 패턴(10)의 좌표 위치를 구비한 기준 데이터 정보를 입력하고(읽어들임), 그리고 묘화 장치에 의해 각 얼라이먼트 패턴(10)의 좌표 위치를 측정하고, 그 출력인 좌표 위치 측정값을 묘화 장치 데이터 정보로써 생성하고, 기준 데이터 정보와 묘화 장치 데이터 정보를 비교하고, 스케일링 보정이나 뒤틀림 보정을 실시할 수 있다. 예를 들면 두 점 간 거리는, 둘의 얼라이먼트 패턴 간 거리를 양 데이터 정보를 비교하여 차이를 추출하고, 차이가 최소가 되도록 스케일링 보정하고, 각 얼라이먼트 패턴으로 이루어진 사각형의 각 정점의 각도를 양 데이터 정보로 비교하여 차이를 추출하고, 차이가 최소가 되도록 좌표 변환함으로써 뒤틀림 보정할 수도 있다.

또한, 기준 데이터 정보는, 포토 마스크 블랭크에 직접 묘화되어 있는 경우는, 묘화 장치 혹은 결함 검사 장치에 의해 포토 마스크 블랭크로부터 입력(읽어들임)할 수 있으며, 또 다른 기록 매체 등에 기준 데이터 정보가 보존되어 있는 경우는, 그 기록 매체 등으로부터 묘화 장치의 제어 시스템이나 컴퓨터 등에 의해 입력(읽어들임)할 수 있다. 기준 데이터 정보의 보존 형태에 따라, 적절히 입력 방법을 선택하면 좋다.

또한 도 6에서, 간단하도록, 얼라이먼트 패턴으로 상기와 같이 기본 얼라이먼트 패턴(10)만을 구비하는 예를 나타내고 있지만, 다른 보조 패턴(11, 12)을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 마찬가지로, 후술하는 도 7에서도, 다른 보조 패턴(11, 12)을 구비하고 있어도 좋다.

이와 같이 전사 패턴을 보정함으로써, 도 6(c)에 나타낸 대로, 다른 묘화 장치를 이용하여도, 소망의 전사 패턴(18c), 이 경우 직사각형 패턴,을 포토 마스크 블랭크(1) 상에 묘화할 수 있다. 그 결과, 동일 장치 제조자 내 또는 다른 장치 제조자 간에 관계없이, 예를 들면 ±0.3㎛ 이하로, 오차를 저감시킬 수 있다.

또한, 제조된 포토 마스크의 출하처인 디바이스 업체의 노광기에 의해, 디바이스 상에 노광되는 전사 패턴의 왜곡 형상을 개선하기 위해, 스케일링 및 뒤틀림 보정에 의해, 포토 마스크 상에 전사 패턴을 역보정 하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 왜곡을 보정하고 싶은 묘화 좌표를, 포토 마스크 블랭크의 얼라이먼트 패턴을 참조하여 계산하면 좋다.

또한, 종래의 묘화 장치는, 포토 마스크 블랭크의 넷의 기판 단면을 검지하고, 묘화 위치 좌표 위치를 결정하는 장치 구성으로 되어있다. 하지만, 좌표 위치는 기판 단면의 검지 정밀도에 의해, 예를 들면 ±0.5mm 정도의 오차를 포함하고 있다. 따라서, 묘화 장치의 X-Y 좌표계 자체가 포토 마스크 블랭크에 대하여, 묘화 장치마다 오차(어긋남(평행 이동)나 로테이션)가 생겨 버릴 수 있다. 도 7(a), (b)는, 포토 마스크(1) 상에, 다른 묘화 장치에 의해 묘화된 전사 패턴(19a, 19b), 예를 들면 직사각형 패턴,을 나타내는 평면도이다. 전사 패턴(19a, 19b)은, 어긋남과 로테이션의 오차에 의해, 서로 합치하지 않는다.

본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크(1)에서는, 넷의 기본 얼라이먼트 패턴(10)에 관련지어진 좌표 위치의 기준 데이터 정보는, 각 기본 얼라이먼트 패턴(10) 간의 상대 좌표 위치의 기준 데이터 정보와, 포토 마스크 블랭크(1)의 기판 단면으로부터의 절대 좌표 위치의 기준 데이터 정보를 구비하고 있다. 그 때문에, 종래의 묘화 장치의 기판 단면 검지 기구를 변경하지 않고, 묘화 장치에 의해 생성된 좌표 위치 측정값(묘화 장치 데이터 정보)과, 포토 마스크 블랭크에 관련지어진 정보로 읽어들인 기준 데이터 정보를 비교하고, 그들의 차이를 추출하고, 묘화 장치에서 묘화하기 위한 좌표 위치 데이터를 보정한다. 예를 들면, 기준 데이터 정보와 묘화 장치 데이터 정보의 좌표 위치의 차이를, 평행 이동과 좌표 회전 행렬에 의해 최소화함으로써, 보정할 수 있다.

보정된 전사 패턴(19c)을 포토 마스크 블랭크(1) 상에 묘화함으로써, 좌표 위치를 0.1mm 이하로까지 대폭으로 감소하고, 좌표 위치의 어긋남이나 로테이션을 보정할 수 있다.

이러한 보정은, 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치의 기준 데이터 정보 및 묘화 장치의 좌표 데이터로서, 함께 실제로 측정값을 이용하고 있기 때문에 가능해지는 것이다. 또한, 보정 처리는 묘화 장치에 내장된 연산 장치에서 실행하여도 좋고, 또한, 외부의 컴퓨터 등과 묘화 장치와의 사이에서 데이터 통신을 실시하고, 외부 컴퓨터 등에 의해 실행하여도 좋다.

(제품에의 적용)

이하에서는, 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크를 이용하여 제조한 포토 마스크를, 제품의 리소그래피 공정에 적용하는 방법에 대해 설명한다.

실제의 제품의 제조에 있어서는, 배선이나 전극 등의 다른 패턴을 제품 상에 전사하기 위해, 복수의 다른 리소그래피 공정에서, 복수의 다른 포토 마스크를 사용한다. 그 때문에, 한 제품의 제조에 있어서는, 전자 디바이스를 완성시키는 데에 필요한 수의, 다른 패턴을 갖는 포토 마스크를 사용한다. 각각의 배선이나 전극 등의 패턴은, 서로 전기적으로 접속할 필요가 있기 때문에, 각 패턴에 대응한 포토 마스크에 전사하는 패턴의 중첩 정밀도는, 제품에 탑재하는 전자 디바이스의 집적도를 결정하는 요인의 하나로 된다.

그러나, 각 포토 마스크는, 각각의 전사 패턴의 최소 사이즈, 제조 비용 및 납기를 고려하고, 적절한 다른 묘화 장치(혹은 다른 업체의 묘화 장치)에 패턴이 형성된다. 그 때문에, 전사 패턴의 오차(스케일, 뒤틀림, 로테이션)의 특성은, 포토 마스크에 따라 다르며, 각 전사 패턴의 중첩 오차를 열화시키는 요인으로 된다.

상기와 같이, 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크는, 얼라이먼트 패턴과 그 기준 데이터 정보를 갖기 때문에, 다른 전사 패턴을 다른 묘화 장치(다른 업체의 묘화 장치에 있어서도)를 이용하여, 복수의 포토 마스크를 제조하여도, 각 전사 패턴의 중첩 정밀도는 크게 향상하고, 제품에 탑재하는 전자 디바이스의 집적도를 크게 향상시킬 수 있다.

제품의 제조에 사용하는 모든 포토 마스크의 내에, 적어도 제품에 탑재되는 전자 디바이스의 집적도를 좌우하는 패턴(예를 들면, 소자 분리, 게이트 전극, 콘택트 홀, 제 1층 배선 등)을 전사하기 위한 복수의 포토 마스크를, 일군의 포토 마스크로 하고, 이들의 포토 마스크를 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크를 이용하여 제조함으로써, 크게 전자 디바이스의 집적도가 향상하고, 제품 성능의 향상에 기여할 수 있다. 물론 모든 포토 마스크를, 본 발명에 관한 포토 마스크 블랭크를 이용하여 제조하여도 좋다.

즉, 얼라이먼트 패턴을 가지며, 또한, 그 기준 데이터 정보가 관련지어진 포토 마스크 블랭크를 복수매 준비(혹는 재고로 확보)해 두고, 상기 일군의 포토 마스크를 이들의 포토 마스크 블랭크를 사용하여 제조함으로써, 다른 포토 마스크 간에서도, 패턴 오차, 중첩 오차의 특성을 일치시킬 수 있으며, 제품에 탑재되는 전자 디바이스의 고집적화, 미세화를 향상시켜, 그 결과 성능을 향상시킬 수 있다.

하나의 제품을 제조하기 위해 일군의 포토 마스크를 제조하는 가장 바람직한 형태는, 적어도 투명 기판에 차광막을 갖는 복수의 포토 마스크 블랭크에, 도 1에 나타낸 바와 같은, 일정한 순서에 따라, 동일의 묘화 장치에 의해, 얼라이먼트 패턴을 적어도 사각형의 각 정점에 형성하고, 동일의 좌표 측정 장치에 의해, 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 측정하고, 그 측정 출력으로써 기준 데이터 정보를 각 포토 마스크 블랭크에 관련지어, 일군의 포토 마스크의 각 포토 마스크의 전사 패턴을 각각 최적의 묘화 장치에 의해 묘화하는 것이며, 이 때, 각각의 전사 패턴에 최적인 묘화 장치에 있어서, 각 얼라이먼트 패턴을 측정하고, 그 측정 출력인 묘화 장치 데이터 정보와 기준 데이터 정보와의 비교에 의해, 각각의 전사 패턴을 보정하는 것이다. 동일의 묘화 장치 및 동일의 좌표 측정 장치를 이용함으로써, 통일한 정밀도 및 규격에서, 얼라이먼트 패턴의 묘화와 좌표 위치 측정이 가능하게 된다.

또한, 얼라이먼트 패턴의 묘화 장치와 전사 패턴의 묘화 장치와는, 동일할 필요는 없으며, 각 전사 패턴의 묘화 장치도 동일할 필요는 없다. 각각의 전사 패턴에 따라, 제조 비용, 납기를 고려해, 최적의 묘화 장치를 선택하면 좋다.

1 포토 마스크 블랭크
2 제 1의 변
3 제 2의 변
4 제 1의 기준점
5 전사 패턴 노광 영역
6 제 2의 기준점
7 기준변
8 제 3의 기준점
9 제 4의 기준점
10 기본 얼라이먼트 패턴
11 제 1의 보조 패턴
12 제 2의 보조 패턴
13 투명 기판
14,14a 차광막
15 포토 레지스트 패턴
16,16a 반투과막
17a 포토 레지스트 패턴
18a, 18b, 18c 전사 패턴
19a, 19b, 19c 전사 패턴

Claims (6)

1. 적어도 사각형의 정점에 위치하는 4개의 얼라이먼트 패턴을 구비하고,
   상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치로 이루어진 기준 데이터 정보와,
   자신에 기록된 좌표 위치 또는 자신을 식별하는 식별 정보가 관련지어져 있는
   것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 4개의 얼라이먼트 패턴은, 상기 포토 마스크 블랭크의 단면을 구성하는 네 변 중 교차하는 제 1의 변 및 제 2의 변으로부터, 각각 제 1의 거리 및 제 2의 거리만큼 이간한 제 1의 기준점과,
   상기 제 2의 변 및 상기 제 1의 기준점으로부터 각각 제 3의 거리 및 제 4의 거리만큼 이간한 제 2의 기준점과,
   상기 제 1의 기준점으로부터, 상기 제 1의 기준점과 상기 제 2의 기준점을 잇는 기준변에 수직 방향으로 제 5의 거리만큼 이간한 제 3의 기준점과,
   상기 제 2의 기준점으로부터 상기 기준변에 수직 방향으로 제 6의 거리만큼 이간한 제 4의 기준점에 위치하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
   
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 각 얼라이먼트 패턴의 상기 좌표 위치는,
   상기 얼라이먼트 패턴 형성 후에 측정된 상기 각 얼라이먼트 패턴의 상대 좌표 위치, 또는 상대 좌표 위치 및 절대 좌표 위치를 구비하는
   것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 기재의 상기 포토 마스크 블랭크에 관련지어진 상기 기준 데이터 정보를 입력하는 공정과,
   상기 포토 마스크 블랭크에 구비된 상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 패턴 묘화 장치에 의해 측정해 묘화 장치 데이터 정보로서 출력하는 공정과,
   상기 기준 데이터 정보와 상기 묘화 장치 데이터 정보로부터 상기 포토 마스크 블랭크에 묘화하는 패턴을 보정하는 공정과,
   상기 공정에 의해 보정된 패턴을 상기 포토 마스크 블랭크에 묘화하는 공정,
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
   
5. 각각, 적어도 사각형의 정점에 위치하는 4개의 얼라이먼트 패턴을 구비하고,
   상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치의 기준 데이터 정보가 관련지어져 있는,
   복수의 포토 마스크 블랭크에,
   각각 다른 패턴이 묘화된 복수의 포토 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 일군의 포토 마스크.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 다른 패턴은, 상기 포토 마스크 블랭크의 상기 각 얼라이먼트 패턴의 좌표 위치를 패턴 묘화 장치에 의해 측정된 좌표 위치 측정값과 상기 기준 데이터 정보에 의해 보정된 패턴인 것을 특징으로 하는 일군의 포토 마스크.
   
   

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