KR100617272B1 - 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여제조된 포토 마스크 - Google Patents

슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여제조된 포토 마스크 Download PDF

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Abstract

슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크가 개시된다. 반사막과 반사방지막이 코팅된 마스크의 하면을 진공척에 고정장착한 후 스캔코팅을 위해 마스크의 코팅시작영역과 슬릿노즐 사이에 접액을 형성한다. 다음으로, 슬릿노즐과 마스크의 상면이 수십 내지 수백㎛ 정도로 이격된 상태에서 진공척의 구동에 의해 마스크가 이동거리에 따라 제1스캔속도, 제2스캔속도 및 제3스캔속도로 이동되면서 모세관현상에 의해 마스크의 상면에 포토레지스트가 도포된다. 마지막으로, 자연건조를 통해 마스크에 코팅된 포토레지스트 막에 포함되어 있는 솔벤트가 증발되어 마스크에 원하는 두께 및 균일도를 가진 포토레지스트 막이 형성된다. 본 발명에 따르면, 마스크 전체 영역에 걸쳐 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막의 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막을 형성할 수 있으며, 포토레지스트에 의한 마스크 옆면 및 뒷면의 오염없이 사용자가 이용하고자 하는 포토레지스트 막의 형성이 가능하며, 포토레지스트 막의 내부 얼룩을 최소화할 수 있다.
슬릿노즐, 스캔코팅, 모세관현상, 포토레지스트, 블랭크 마스크, 포토마스크

Description

슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크{Method for coating photo-resist by slit scan, blank mask having a photo-resist film coated by the method and photo mask manufactured by the same}
도 1은 스핀 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 스핀 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치의 커버가 개방된 상태의 평면도,
도 3a 및 도 3b는 각각 스캔 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치의 전체 및 일부를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법 및 종래의 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의한 포토레지스트 코팅시 마스크의 전체 영역에 대한 스캔속도를 도시한 도면,
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스 캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 3.8mmHg이고 점도가 8cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프,
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 2.7mmHg이고 점도가 8cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프,
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 2.7mmHg이고 점도가 12cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프,
도 9는 포토레지스트 용제의 증기압의 크기에 따른 스캔코팅 후 포토레지스트 막의 건조시간을 도시한 그래프,
도 10은 스캔코팅에 의해 마스크에 포토레지스트를 코팅할 때 포토레지스트 점도에 따른 포토레지스트 막두께의 분포를 도시한 그래프, 그리고,
도 11a 및 도 11b는 각각 슬릿노즐 간격에 따른 포토레지스트 막두께의 분포와 두께의 균일도를 도시한 그래프이다.
본 발명은 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대형 LCD/PDP/Color Filter용 블랭크 마스크 상에 슬릿 노즐의 모세관 현상을 이용한 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트를 코팅하는 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크에 관한 것이다.
TFT-LCD, PDP 및 Color filter용 판넬을 제작하기 위해서는 필수적으로 포토 마스크를 사용하는 포토리소그래피(photo lithography) 기술이 이용되고 있다. 포토 마스크는 유리기판(Quartz, Soda lime 등) 위에 크롬 박막을 증착(sputtering)한 후 포토레지스트 막을 코팅하고, 포토레지스트 막에 특정 파장의 빛을 노광하여 미세 패턴을 형성하여 제조된다. 이 때, 노광에 의한 미세 패턴의 형성 전의 제품을 블랭크 마스크라 한다. 이러한 블랭크 마스크에 미세한 디바이스 회로 패턴을 형성하기 위해서는 균일한 포토레지스트 막을 코팅해야만 포토 마스크의 미세 패턴 구현이 용이 하며, TFT-LCD, PDP, Color filter 등과 같은 대형 블랭크 마스크의 경우에도 판넬의 설계룰이 미세화됨에 따라 포토 마스크의 패턴에 있어서도 고정도의 미세화가 요구되고 있다. 따라서 포토 마스크에 미세하고 정교한 패턴을 형성하기 위해서는 포토레지스트 코팅막의 균일성이 좋아야 하고, 코팅 후 발생되는 얼룩(discolor)이나 미세한 이물질(particle) 등의 결함(defect)이 적어야 한다.
여기에서 블랭크 마스크(Blank mask)는 합성 석영 유리 또는 소다 라임(soda lime) 유리 기판 위에 크롬과 같은 금속 물질을 반응성 스퍼터링 방식을 이용하여 차광막을 형성하고, 차광막 위에 반사방지막을 형성한 후 코터를 이용하여 포토레지스트를 반사방지막 위에 코팅한 것이다. 또한, 마스크(바이너리 마스크 또는 위상시프트 마스크)는 상술한 블랭크 마스크에서 포토레지스트를 코팅하기 전의 상태를 말한다. 즉, 합성 석영 유리 또는 소다 라임 유리 기판 위에 차광막 및 반사방지막이 스퍼터링된 것을 말한다.
종래의 대형 블랭크 마스크의 포토레지스트 코팅은 크게 스핀 코팅 방식과 모세관 원리를 이용한 스캔 방식에 의해 이루어지고 있다.
도 1은 스핀 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 스핀 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치의 커버가 개방된 상태의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 일반적인 스핀 코팅 장치(100)는 스핀볼(110), 스핀척(120), 모터(130), 유입관(140), 내부커버(150) 및 외부커버(160)를 구비한다.
스핀볼(110)은 스핀척(130)을 수용하며, 마스크(180)가 출입하기 위한 개구부 및 포토레지스트를 배출하기 위한 배출구를 갖는다. 스핀척(120)의 상부에는 마스크(180)가 장착되며, 스핀척(120)은 모터(130)의 구동력에 의해 회전한다. 유입관(140)은 단부에 형성된 통공형의 노즐을 통해 스핀척(120)에 장착되어 있는 마스크(180)에 포토레지스트(190)를 분사한다. 유입관(140)은 공정의 진행에 따라 스핀척(120)에 마스크(180)가 장착되기 전과 마스크(180)에 포토레지스트(190)가 토출 되기 전에 위치하는 초기위치 및 단부에 형성된 노즐이 스핀척(120)에 장착된 마스크(180)의 중앙에 위치하는 토출위치 사이를 이동한다. 내부커버(150)는 스핀척(120)의 상부 둘레면과 결합되어 스핀척(120)과 같이 회전하며, 외부커버(160)는 스핀볼(110)의 상부 둘레면과 결합되어 공정의 진행시 스핀볼(110)의 내부공간을 외부와 차단한다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 스핀 코팅 장치(100)에 의한 포토레지스트 코팅 공정은 다음과 같다. 먼저, 내부커버(150)와 외부커버(160)가 상승한 상태에서 외부로부터 공급되는 포토레지스트(190)를 유도하는 유입관(140)이 말단에 형성되어 있는 노즐이 스핀척(120)에 장착되어 있는 마스크(180)의 중앙에 위치하도록 이동한다. 다음으로 포토레지스트(190)를 노즐을 통해서 스핀척(120)에 장착된 마스크(180)에 떨어뜨린 후 유입관(140)이 스핀볼(110)을 빠져나간 후 2개의 커버(150, 160)를 하강시켜 스핀척(120)과 스핀볼(110)을 밀폐시킨다. 다음으로 스핀척(120)에 모터(130)의 구동력을 전달하여 마스크(180)를 회전시켜 포토레지스트(190)를 마스크(180) 전체로 확산시킴으로써, 마스크(180) 상에 포토레지스트 막을 형성한다. 이 때, 마스크(180)의 중앙에 떨어진 포토레지스트(190)는 일정한 점도를 가지는 액상의 물질이므로 원형으로 확산된다.
상술한 바와 같은 스핀 코팅 방식을 적용할 경우에 포토레지스트(190)를 마스크(180)의 반사방지막 및 차광막 위에 뿌린 후 커버(150, 160)를 닫은 상태에서 스핀척(120)의 회전으로 요구되는 얇은 포토레지스트의 코팅막을 형성한다. 그러나 대형 LCD, PDP 및 Color Filter용 블랭크 마스크는 원형이거나 정사각형이 아니고 직사각형의 형태를 가지고 있기 때문에 마스크(180)의 중심으로부터 가로방향과 세로방향의 길이가 상이하다. 따라서 종래의 스핀 코팅 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의하면 마스크(180)의 중앙으로부터 가장자리까지의 거리가 상이하므로, 마스크(180)의 중앙에 떨어진 포토레지스트(190)가 마스크(180)의 회전에 의해 확산되는 정도에 차이가 발생한다. 결국 마스크(180)의 중앙에 떨어진 포토레지스트(190)를 마스크(180)의 전면에 코팅함에 있어서, 마스크(180)의 가로길이와 세로길이의 차이로 인해 마스크(180)의 전체에 걸쳐 포토레지스트(190)를 균일하게 코팅하는 것이 용이하지 않다. 특히, 마스크(180)의 크기가 대형화될수록 마스크(180)의 무게가 비례적으로 증가하므로, 마스크(180)를 충분히 높은 회전수로 회전시키기 어렵게 된다. 따라서 마스크(180)에 많은 양의 포토레지스트(190)를 뿌린 상태에서 얇고 균일한 포토레지스트 막을 형성하기는 용이하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위해 대량의 포토레지스트(190)를 사용하는 방법이 적용될 수 있으나, 마스크(180)가 고속으로 회전하는 동안에 마스크(180)의 전면을 코팅하는데 필요한 최소량의 포토레지스트(190)를 제외한 나머지는 모두 배출되므로 불필요한 포토레지스트(190) 사용으로 비용상승의 문제가 발생한다. 또한 마스크(180)의 모서리 부위에 많은 포토레지스트(190)가 코팅되어 블랭크 마스크의 운송 및 이송과정에서의 박리되어 파티클이 발생하며, 이는 미세패턴의 형성을 방해하는 결함으로 작용한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 스캔 코팅 방식이 적용된 종래의 포토레지스트 코팅 장치의 전체 및 일부를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래의 일반적인 스캔 코팅 장치(300)는, 진공척(310), 저장조(320), 슬릿노즐(325), 마스크 로더(330), 기본 프레임(340), 건조판넬(350) 및 진공척 이송장치(360)로 구성된다.
마스크 로더(330)에 포토레지스트가 코팅될 마스크(380)의 코팅면을 아래로 향하도록 장착된 후 진공척 이송장치(360)에 의해 진공척(310)이 마스크 로더(330) 쪽으로 이동된다. 진공척(310)이 마스크(380) 쪽으로 이송되면, 마스크 로더(330)에 의해 마스크(380)가 상승하여 진공척(310)의 하면에 마스크(380)가 고정된다. 이어서, 진공척(310)은 마스크(380)의 일단부로부터 타단부로 이동되거나 서로 수직한 두개의 축방향으로 이동된다. 저장조(320)에는 포토레지스트(390)가 저장된다. 슬릿노즐(325)은 저장조(320)의 상부에 장착되어 모세관현상(Capillary)에 의해 저장조(320)에 저장되어 있는 포토레지스트(390)가 슬릿노즐(325)을 통해 외부로 토출된다. 스캔 코팅의 수행시 초기에 슬릿노즐(325)과 마스크(380)의 코팅 시작면의 사이에 접액을 형성한다. 이어서 슬릿노즐(325)이 마스크(380) 면으로부터 수십 내지 수백마이크론 정도로 이격된 상태에서 진공척(310)을 구동하면, 마스크(380)가 이동하면서 모세관원리에 의해 마스크(380)면에 포토레지스트 막(395)이 형성된다. 마스크(380)에 코팅된 포토레지스트(390)에는 상당량의 솔벤트(solvent)가 함유되어 있기 때문에 스캔 코팅 후 자연건조를 통해 솔벤트가 증발되어 마스크(380)에 포토레지스트 막(395)이 형성된다. 기본 프레임(340)은 코팅 장치(300)의 구성요소를 지지하며, 건조판넬(350)에는 포토레지스트(390)의 도포가 완료된 마스크(380)가 위치하여 건조된다.
상술한 바와 같은 종래의 스캔 코팅 방식은 포토레지스트의 사용량을 최소화할 수 있는 장점이 있지만, 스캔되는 과정에 주변 진동과 같은 환경적인 요인에 의해 코팅된 표면에 노즐 자국이 발생하거나 표면에 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 또한, 포토레지스트 내에 함유된 솔벤트의 특성에 따라 코팅 상태가 달라질 수 있으므로, 제한된 종류의 포토레지스트를 선택해야 하는 어려움이 있다. 또한, 포토레지스트를 마스크에 코팅한 후 건조를 위한 스핀공정없이 대기상태에서 포토레지스트 막의 솔벤트를 자연적으로 건조시키는 과정에서 마스크 표면의 기류영향으로 마스크의 표면에 줄무의 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 특히, 종래의 스캔 코팅 방식은 포토레지스트의 도포시 스캔이 시작되는 영역과 스캔이 끝나는 영역에서의 에지(edge)부의 프레임(frame)폭이 넓어지는 문제가 발생하는데, 에지부의 프레임 폭은 스캔속도에 따라서 영향을 받으며, 스캔속도는 스캔갭과 더불어 포토레지스트의 균일도에 영향을 주기 때문에 프레임 폭을 조정하기 위하여 스캔속도를 임의로 변경하였을 때 포토레지스트 막의 균일도에 영향을 주는 문제가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모세관 현상을 이용한 스캔 방식에 의해 블랭크 마스크에 포토레지스트를 코팅할 때 정지상태에서 포토레지스트 막의 솔벤트가 자연건조되는 과정에 블랭크 마스크 주위의 기류의 영향으로 블랭크 마스크의 표면에 발생하는 얼룩(discolor)을 방지할 수 있고, 접액이 시작되는 부분과 종료되는 부분에서 포토레지스트 막의 두께 균일도를 향상시켜 프레임의 폭을 최소화할 수 있는 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 모세관 현상을 이용한 스캔 방식에 의해 블랭크 마스크에 포토레지스트를 코팅할 때 정지상태에서 포토레지스트 막의 솔벤트가 자연건조되는 과정에 블랭크 마스크 주위의 기류의 영향으로 블랭크 마스크의 표면에 발생하는 얼룩을 방지할 수 있고, 접액이 시작되는 부분과 종료되는 부분에서 포토레지스트 막의 두께 균일도를 향상시켜 프레임의 폭을 최소화할 수 있는 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법의 일 실시예는, 마스크의 상면이 진공척의 하부에 위치한 슬릿노즐과 소정거리 이격되어 대향되도록 상기 마스크의 하면을 상기 진공척에 고정하는 단계; 상기 마스크의 코팅시작지점과 상기 슬릿노즐 사이에 접액을 형성하는 단계; 상기 마스크를 소정의 제1스캔속도로 이동시키면서 모세관 원리에 의해 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 상기 마스크가 상기 코팅시작지점으로부터 소정의 제1속도변경거리 만큼 이동하면, 상기 마스크를 소정의 제2스캔속도로 이동시키면서 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 상기 마스크가 상기 코팅시작지점으로부터 소정의 제2속도변경거리 만큼 이동하면, 상기 마스크를 소정의 제3스캔속도로 이동시키면서 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상 기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 및 상기 마스크에 코팅된 포토레지스트 막을 건조시키는 단계;를 갖는다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법의 다른 실시예는, 마스크의 상면이 진공척의 하부에 위치한 슬릿노즐과 소정거리 이격되어 대향되도록 상기 마스크의 하면을 상기 진공척에 고정하는 단계; 상기 마스크의 코팅시작지점과 상기 슬릿노즐 사이에 접액을 형성하는 단계; 상기 마스크를 소정의 스캔속도로 이동시키면서 모세관 원리에 의해 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 3cP 내지 20cP의 점도를 갖는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 및 상기 마스크에 코팅된 포토레지스트 막을 건조시키는 단계;를 갖는다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 블랭크 마스크는, 투명기판 상에 순차적으로 적층된 차광막 및 반사방지막 상에 코팅시작지점으로부터 코팅종료지점까지의 스캔구간 중에서 일부구간에 대한 스캔속도를 달리하면서 포토레지스트를 도포하여 생성되거나 점도가 3cP 내지 20cP인 포토레지스트를 도포하여 생성된 포토레지스트 막을 갖는다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 포토 마스크는, 투명기판 상에 순차적으로 적층된 차광막 및 반사방지막 상에 코팅시작지점으로부터 코팅종료지점까지의 스캔구간 중에서 일부구간에 대한 스캔속도를 달리하면서 포토레지스트를 도포하여 생성되거나 점도가 3cP 내지 20cP인 포토레지스트를 도포하여 생성된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크의 반사방지막 및 포토레지 스트 막을 소정의 패턴에 따라 선택적으로 제거하는 패터닝 처리에 의해 형성된 광투과부와 광차단부 또는 광투과부와 광반투과부를 갖는 마스크 패턴을 구비한다.
이에 의해, 마스크 전체 영역에 걸쳐 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막의 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막을 형성할 수 있으며, 포토레지스트에 의한 마스크 옆면 및 뒷면의 오염없이 사용자가 이용하고자 하는 포토레지스트 막의 형성이 가능하며, 포토레지스트 막의 내부 얼룩을 최소화할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 이 때, 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트의 코팅은 종래의 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 장치에 의해서도 수행될 수 있으므로 이하에서는 도 3에 도시된 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 장치에 의해 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트의 코팅을 수행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 따라서 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 장치의 각 구성요소는 도 3에 기재된 참조번호에 의해 참조된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 차광막과 반사방지막이 코팅된 마스크(350)의 하면을 진공척(310)에 고정장착한다(S400). 포토레지스트가 코팅될 마스크(350)의 상 면은 진공척(310)의 하부에 위치한 슬릿노즐(330)과 대향되어 위치한다. 진공척(310)에 마스크(350)가 장착되면 스캔코팅을 위해 마스크(350)의 코팅시작지점과 슬릿노즐(330) 사이에 접액을 형성한다(S410). 다음으로, 슬릿노즐(330)과 마스크(350)의 상면이 수십 내지 수백㎛ 정도로 이격된 상태에서 진공척(310)의 구동에 의해 마스크(350)가 제1스캔속도로 이동되면서 모세관현상에 의해 마스크(350)의 상면에 포토레지스트가 도포된다(S420).
마스크(350)가 코팅시작지점으로부터 제1속도변경거리 만큼 이동되면, 진공척(310)의 구동속도가 변경되어 마스크(350)가 제2스캔속도로 이동되면서 마스크(350)의 상면에 포토레지스트가 도포된다(S430). 다음으로, 마스크(350)가 코팅시작지점으로부터 제2속도변경거리 만큼 이동되면, 진공척(310)의 구동속도가 변경되어 마스크(350)가 제3스캔속도로 이동되면서 마스크(350)의 상면에 포토레지스트가 도포된다(S440). 이 때, 제1스캔속도 내지 제3스캔속도는 0.1m/min ~ 1.5m/min의 범위 내에서 설정되며, 제1스캔속도 및 제3스캔속도는 제2스캔속도보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 자연건조를 통해 마스크(350)에 코팅된 포토레지스트 막(370)에 포함되어 있는 솔벤트(solvent)가 증발되어 마스크(350)에 원하는 두께 및 균일도를 가진 포토레지스트 막(370)이 형성된다(450).
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법 및 종래의 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의한 포토레지스트 코팅시 마스크의 전체 영역에 대한 스캔속도를 도시한 도면이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법 은 접액이 시작되는 지점부터 일정거리(즉, 제1속도변경거리)까지의 스캔속도(즉, 제1스캔속도), 제1속도변경거리로부터 접액이 끝나기 전 일정거리(즉, 제2속도변경거리)까지의 스캔속도(즉, 제2스캔속도) 및 제2속도변경거리로부터 접액이 끝나는 지점까지의 스캔속도(즉, 제3스캔속도)를 달리하는 멀티스캔속도(multi scan speed)방식을 채용함으로써 마스크 에지부의 프레임 폭을 최소로 제어할 수 있다. 이와 달리, 종래의 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법은 접액이 시작되는 지점부터 접액이 끝나는 지점까지 일정한 속도(Ⅳ)로 스캔하는 싱글스캔속도(single scan speed)방식에 의해 마스크에 포토레지스트를 도포한다. 따라서, 접액이 시작되는 지점과 접액이 끝나는 지점에서 포토레지스트의 두께가 두꺼워져서 프레임 폭이 지나치게 넓게 형성되는 문제가 존재한다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 3.8mmHg이고 점도가 8cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 여기서 cP는 centi-poise로 1cP는 0.01g.cm·s이다. 이 때, 멀티스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시 각각의 스캔속도는 Ⅰ=0.6M/min, Ⅱ=0.8M/min 및 Ⅲ=0.6M/min으로 설정하였다. 한편, 싱글스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시의 스캔속도는 Ⅳ=0.8M/min으로 설정하였다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 마스크 에지부에서의 프레임 폭은 멀티스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때 약 10mm로 싱글스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때의 폭 18mm보다 우수한 결과를 보인다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 2.7mmHg이고 점도가 8cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 이 때, 멀티스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시 각각의 스캔속도는 Ⅰ=0.6M/min, Ⅱ=0.8M/min 및 Ⅲ=0.6M/min으로 설정하였다. 한편, 싱글스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시의 스캔속도는 Ⅳ=0.8M/min으로 설정하였다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 마스크 에지부에서의 프레임 폭은 멀티스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때 약 11mm로 싱글스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때의 폭 16mm보다 우수한 결과를 보인다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명에 따른 멀티스캔속도방식 및 종래의 싱글스캔속도방식에 의해 용제의 증기압이 2.7mmHg이고 점도가 12cP인 포토레지스트를 마스크에 도포하여 포토레지스트 막을 형성할 때 마스크 에지부에서의 포토레지스트 막의 두께와 프레임 폭을 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 이 때, 멀티스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시 각각의 스캔속도는 Ⅰ=0.4M/min, Ⅱ=0.6M/min 및 Ⅲ=0.4M/min으로 설정하였다. 한편, 싱글스캔속도방식에 의한 레지스트 코팅시의 스캔속도는 Ⅳ=0.6M/min으로 설정하였다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 마스크 에지부에서의 프레임 폭은 멀티스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때 약 11mm로 싱글스캔속도방식으로 포토레지스트를 코팅하였을 때의 폭 17mm보다 우수한 결과를 보인다.
한편, 스캔코팅 후 포토레지스트가 자연건조되는 과정에 기류의 영향에 의하여 포토레지스트 막 내부에 발생되는 줄무늬 형태의 내부 얼룩은 포토레지스트의 주성분 중에 하나인 용제(solvent)의 증기압의 크기에 따라 영향을 받는다. 스캔코팅에 사용되는 포토레지스트 내에는 빛에 감응하여 분해하거나 결합반응을 하는 감광물질(PAC)과 레진(resin) 및 용제 등의 혼합물로 구성되어 있으며, 이중에서 용제는 포토레지스트의 점도를 결정하고 코팅 후 포토레지스트의 건조속도에 영향을 주는 물질이다.
표 1에는 포토레지스트 제조에 사용되고 있는 용제들에 대한 특성이 기재되어 있다. 표 1을 통해 알 수 있듯이 각각의 용제마다 각기 다른 화학구조를 가지고 있으며, 증기압도 상이하다.
용제 명칭/화학식 분자량 끊는점(℃) 증기압(mmHg 20 ℃) 점도(cP 20 ℃)
EG(EGA) Ethlene glycol monoethyl ether acetate C2H5OC2H4OOCCH3 132 158 1.2 1.3
MM Methyl-3-methoxy propionate CH3OC2H4COOCH3 118 145 2 1.1
EL Ethyl lactate CH3CH(OH)COOC2H5 118 154 2.7 2.6
EP Ethyl pyluvate CH3COCOOC2H5 116 156 - 1.2
PM(PGMEA) Propylene glycol monomethyl ether acetate CH3OCH2CH(CH3)OOCCH3 132 146 3.8 1.1
HP 2-Heptanone C5H11COCH3 114 152 3.6 0.8
BA N-Buthyl acetate CH3COOC4H8 116 121 9 0.7
PGME Propylene glycol monomethyl ether CH3OCH2CH(CH3)OH 90 121 6.7 1.9
PGP Propylene glycol monopropyl ether C3H7OCH2CH(CH3)OH 118 150 1.7 2.3
MAK Methyl amyl ketone CH3(CH2)4COCH3 114 151 2.1 0.8
PM-P Propylene glycol monomethyl ether CH3OCH2CH(CH3)OH 90 121 8.25 1.9
이하에서는 서로 다른 용제를 함유하고 있는 몇가지 포토레지스트를 사용하여 마스크에 포토레지스트 막을 형성할 때 각각의 용제의 증기압의 차이에 따른 스캔코팅시의 기류영향에 대하 평가결과를 설명한다. 평가에 사용된 용제로는 증기압이 8.25mmHg인 PM-P, 증기압이 6.7mmHg인 PGME, 증기압이 3.8mmHg인PGMEA, 증기압이 2.7mmHg인 EL, 그리고 증기압이 2.1mmHg인 MAK이다.
평가결과에 따르면 증기압이 8.25mmHg인 PM-P와 증기압이 6.7mmHg인 PGME계의 용제를 사용한 포토레지스트에서는 기류에 따른 심한 얼룩이 발생하였다. 그러나 증기압이 3.8mmHg인 PGMEA, 증기압이 2.7mmHg인 EL, 및 증기압이 2.1mmHg인 MAK 계열의 용제가 포함된 포토레지스트를 사용한 경우에는 스캔코팅 공정에서의 기류영향을 적게 받아 양호한 내부 상태를 얻을 수 있었다. 결과적으로 포토레지스트의 주요 성분으로 포함되는 용제의 증기압이 낮을수록 포토레지스트의 건조속도는 늦어지지만 기류의 영향으로 인한 얼룩발생은 최소로 됨을 알 수 있다. 그러나 용제의 증기압이 너무 낮아지면 포토레지스트의 건조시간이 길어지는 문제로 인해 마스크 상의 얼룩을 최소로 제어하면서 적절한 건조시간을 보장하기 위한 용제의 증기압은 2.0mmHg ~ 4.0mmHg 정도가 바람직하다. 도 9는 포토레지스트 용제의 증기압의 크기에 따른 스캔코팅 후 포토레지스트 막의 건조시간을 도시한 그래프이다. 도 9를 참조하면, 용제의 증기압이 높을수록 포토레지스트의 건조시간은 빨라진다는 것을 알 수 있다.
한편, 대형 포토 마스크의 포토레지스트 막 두께는 통상 5000Å ~ 15000Å 사이의 영역에서 결정되며, 모세관 현상을 이용한 스캔코팅 공정에서 이러한 포토레지스트 막의 두께를 얻기 위해서는 포토레지스트의 점도, 슬릿노즐 사이의 간격(slit nozzle gap), 마스크와 슬릿노즐 사이의 접액 높이, 스캔 갭(scan gap) 및 스캔 속도(scan speed)를 조정하여야 한다.
이 때, 포토레지스트의 점도가 클수록, 슬릿노즐 사이의 간격이 클수록, 스캔 갭이 작을수록, 그리고, 스캔속도가 빠를수록 스캔코팅 후의 포토레지스트 막의 두께가 증가한다. 여기서, 포토레지스트 막의 두께에 가장 큰 영향을 주는 요소는 포토레지스트의 점도이며, 상기의 포토레지스트 막 두께를 가지기 위해서는 포토레지스트의 점도가 3cP ~ 20cP 사이에서 결정되는 것이 바람직하다. 포토레지스트의 점도가 결정되면, 균일한 포토레지스트 막을 형성하기 위하여 마스크와 노즐간의 접액의 높이인 스캔 갭(scan gap)은 30㎛ ~ 250㎛ 범위에서, 그리고 스캔속도(scan speed)는 0.1M/min ~ 1.5M/min 범위에서 목적하는 포토레지스트 막의 두께를 고려하여 결정된다. 이 때, 스캔 갭은 슬릿노즐과 마스크 사이에 레지스트가 접액된 후 슬릿노즐과 마스크 사이의 간격을 서서히 증가시키면서 접액된 레지스트막이 끊어지는 시점(즉, 레지스트가 마스크로부터 이액되는 시점)의 슬릿노즐과 마스크 사이의 거리를 기준으로 40%~50%의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위에서 스캔 갭을 설정하면 스캔 갭을 이액 갭의 50%이상으로 설정할 때보다 양호한 막 균일도를 얻을 수 있다.
도 10은 스캔코팅에 의해 마스크에 포토레지스트를 코팅할 때 포토레지스트 점도에 따른 포토레지스트 막두께의 분포를 도시한 그래프이다. 여기에서 스캔속도(scan speed)와 스캔갭(scan gap) 등의 조건은 동일하게 설정하였다. 도 10을 참조하면, 포토레지스트의 점도가 커질수록 코팅 후의 막두께는 증가하며, 포토레지스트의 점도는 3cP ~ 20cP의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 도 11a 및 도 11b는 각각 슬릿노즐 간격에 따른 포토레지스트 막두께의 분포와 두께의 균일도를 도시한 그래프이다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 슬릿노즐의 간격이 클수록 도포되는 막의 두께가 증가하고, 슬릿노즐의 간격이 50㎛~200㎛의 범위일 때 우수한 균일도를 갖는 포토레지스트 막을 얻을 수 있다.
표 2에는 증기압이 8.25mmHg인 PM-P계 용제, 증기압이 6.7mmHg인 PGME계 용제, 증기압이 3.8mmHg인 PGMEA계 용제, 그리고, 증기압이 2.7mmHg인 EL계 용제 각각에 대하여 본 발명에 따른 멀티스캔 방식 및 종래의 싱글스캔 방식으로 포토레지스트를 코팅한 후 마스크 에지부의 프레임 폭의 크기 및 에지부의 포토레지스트 막의 두께에 대한 분석결과가 기재되어 있다. 표 2에서 알 수 있듯이 증기압이 낮은 PGMEA계 용제 및 EL계 용제를 사용하였을 경우에 에지 프레임의 폭과 포토레지스트 막의 두께가 증기압이 높은 PM-P계 용제와 PGME계 용제를 사용한 결과와 비교하여 우수한 결과를 얻을 수 있다.
레지스트 A B C D E
용제 PM-P PGME PGMEA EL EL
용제증기압 8.25mmHg 6.7mmHg 3.8mmHg 2.7mmHg 2.7mmHg
점도 8cP 8cP 8cP 8cP 10cP
에지 프레임 폭 멀티스캔 15~17mm 16~18mm 9~10mm 10~11mm 10~11mm
싱글스캔 20~22mm 21~23mm 16~18mm 16~17mm 16~17mm
△PR 두께 (Max-Avg) 멀티스캔 3800~4100Å 3900~4200Å 2400~2600Å 2500~2700Å 2500~2700Å
싱글스캔 6000~6300Å 6500~6700Å 5300~5600Å 5300~5500Å 5500~5800Å
한편, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법을 사용하여 포토레지스트 막이 성막된 블랭크 마스크를 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 블랭크 마스크의 반사방지막과 포토레지스트 막을 소정의 패턴에 따라 선택적으로 제거하는 패터닝 처리에 의해 광투과부와 광차단부 또는 광투과부와 광반투과부를 형성하여 포토 마스크를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법을 사용하여 포토레지스트 막이 성막된 블랭크 마스크는 표면의 얼룩이 발생하지 아니하고, 접액이 시작되는 부분과 종료되는 부분에서 포토레지스트 막의 두께 균일도가 향상되어 보다 정밀한 패턴의 형성이 가능하고, 블랭크 마스크의 옆면 및 뒷면에 불필요한 포토레지스트의 도포를 방지할 수 있어 포토레지스트의 제거공정과 같은 추가적인 공정을 수행하지 않아도 무방한 이점이 있다.
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.
본 발명에 따른 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법, 슬릿스캔 방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법에 의해 코팅된 포토레지스트 막을 갖는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크에 의하면, 멀티스캔 방식을 이용함으로써 마스크 전체 영역에 걸쳐 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막의 우수한 균일성을 가진 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 또한, 포토레지스트 막의 형성시 포토레지스트의 점도, 슬릿노즐 사이의 간격, 스캔 갭의 크기 및 스캔속도를 적절히 조절함으로써 포토레지스트에 의한 마스크 옆면 및 뒷면의 오염없이 사용자가 이용하고자 하는 포토레지스트 막의 형성이 가능하며, 포토레지스트 막의 내부 얼룩을 최소화할 수 있다. 나아가, 마스크의 옆면 및 뒷면에 포토레지스트가 도포되는 상황을 방지할 수 있어 사용자가 원하지 않는 부분에 형성된 포토레지스트의 제거공정과 같은 추가적인 공정이 필요없이 블랭크 마스크와 포토 마스크의 제조에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 마스크의 상면이 진공척의 하부에 위치한 슬릿노즐과 소정거리 이격되어 대향되도록 상기 마스크의 하면을 상기 진공척에 고정하는 단계;
    상기 마스크의 코팅시작지점과 상기 슬릿노즐 사이에 접액을 형성하는 단계;
    상기 마스크를 소정의 제1스캔속도로 이동시키면서 모세관 원리에 의해 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계;
    상기 마스크가 상기 코팅시작지점으로부터 소정의 제1속도변경거리 만큼 이동하면, 상기 마스크를 소정의 제2스캔속도로 이동시키면서 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계;
    상기 마스크가 상기 코팅시작지점으로부터 소정의 제2속도변경거리 만큼 이동하면, 상기 마스크를 소정의 제3스캔속도로 이동시키면서 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 및
    상기 마스크에 코팅된 포토레지스트 막을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1스캔속도 내지 상기 제3스캔속도는 0.1m/min ~ 1.5m/min의 범위 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1스캔속도 및 상기 제3스캔속도는 상기 제2스캔속도보나 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 포토레지스트의 점도는 3cP ~ 20cP의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 슬릿노즐의 노즐간격은 50㎛~200㎛의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이에 접액된 레지스트가 이액되는 시점의 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리의 50% 이하의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 30㎛~250㎛의 범위에서 결 정되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  8. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 포토레지스트에 포함되는 용제의 증기압은 2.0mmHg 내지 4.0mmHg의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  9. 마스크의 상면이 진공척의 하부에 위치한 슬릿노즐과 소정거리 이격되어 대향되도록 상기 마스크의 하면을 상기 진공척에 고정하는 단계;
    상기 마스크의 코팅시작지점과 상기 슬릿노즐 사이에 접액을 형성하는 단계;
    상기 마스크를 소정의 스캔속도로 이동시키면서 모세관 원리에 의해 상기 슬릿노즐로부터 토출되는 3cP 내지 20cP의 점도를 갖는 포토레지스트를 상기 마스크의 상면에 도포하는 단계; 및
    상기 마스크에 코팅된 포토레지스트 막을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스캔속도는 0.1m/min ~ 1.5m/min의 범위 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 슬릿노즐의 노즐간격은 50㎛~200㎛의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이에 접액된 레지스트가 이액되는 시점의 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리의 50% 이하의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  13. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 30㎛~250㎛의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  14. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 포토레지스트에 포함되는 용제의 증기압은 2.0mmHg 내지 4.0mmHg의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법.
  15. 투명기판 상에 차광막 및 반사방지막이 순차적으로 적층된 블랭크 마스크에 있어서,
    제 1항 또는 제 9항에 기재된 슬릿스캔방식에 의한 포토레지스트 코팅 방법 에 의해 상기 반사방지막 상에 코팅된 포토레지스트 막을 포함하는 블랭크 마스크.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 슬릿노즐의 노즐간격은 50㎛~200㎛의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이에 접액된 레지스트가 이액되는 시점의 상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리의 50% 이하의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 슬릿노즐 사이의 이격거리는 30㎛~250㎛의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 포토레지스트에 포함되는 용제의 증기압은 2.0mmHg 내지 4.0mmHg의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  20. 제 15항에 기재된 블랭크 마스크의 차광막, 반사방지막 및 포토레지스트 막 을 소정의 패턴에 따라 선택적으로 제거하는 패터닝 처리에 의해 형성된 광투과부와 광차단부 또는 광투과부와 광반투과부를 갖는 마스크 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
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