KR101045177B1 - 마스크 블랭크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

사각형상의 기판상으로 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 가지는 마스크 블랭크 제조방법이다.
기판이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 배기부재가 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시켜, 상기 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이가 상기 기판의 회전에 의해 중심쪽으로 이동하는 것을 방지시키는 배기동작을 수행한다.

Description

마스크 블랭크 및 그 제조방법{MASK BLANKS AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 사각형상의(정방형 또는 장방형) 기판상에 레지스트액을 균일하게 도포하는 공정과 레지스트 필름을 형성하는 공정을 포함하는 마스크-블랭크("블랭크들" 또는 "마스크 블랭크" 또는 "마스크 블랭크들" 또는 "포토마스크 블랭크" 또는 "포토마스크 블랭크들" 또는 포토마스크 블랭크들 기판"으로 언급될 수 있다)들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 사각형상의 기판상에 형성된 레지스트 필름을 가지는 블랭크에 관한 것이다.
기판상에 증착되는 다양한 타입의 단층 또는 다층 박막이 있든 없든 사각형의 기판상에 레지스트 필름을 형성하여 블랭크를 제조하기 위해서는, 일반적으로 기판에 레지스트액을 도포하고 배분하고 기판을 회전시킴으로써 기판에 레지스트 필름을 코팅하는 레지스트 코팅 장치를 사용하는 스핀-코팅 방법을 사용한다. 예를 들어, 일본공개특허 H4-29215(대응특허 US4748053)호는 사각형상의 기판의 4개의 코너에서 두꺼워지지 않은 균일한 레지스트 필름을 형성할 수 있는 레지스트 스핀-코팅 방법이 개시되어 있다.
상기 공개공보에 개시된 스핀-코팅 방법은 균일 코팅 스텝과 건조 스텝을 포함한다. 균일 코팅 스텝에 있어, 레지스트액은 기판상으로 배분되고 기판은 기판 4개 코너에서 균일한 두께를 가지는 레지스트 필름을 형성하기 위해 예정된 회전시간동안 예정된 회전속도로 회전된다. 이 예정된 회전속도와 예정된 회전시간은 예정된 회전속도 및 예정된 회전시간의 곱(product)이 20초미만의 예정된 회전시간을 유지하면서 24000(rpm-sec)미만이 되도록 결정된다. 건조스텝에 있어, 균일 코팅 스텝에서 획득된 레지스트 필름의 균일성을 유지하면서 레지스트 필름을 건조시키기 위해 균일 코팅 스텝에서의 예정된 회전속도보다 낮은 회전속도로 기판이 회전된다.
상기의 공개공보에서는, 크롬 코팅 기판(127mm ×127mm)과 고분자량 합성수지를 포함하는 주쇄절단형 레지스트(main-chain-fragmentation)와 용매를 포함하고 일반적으로 30cp 점성도를 가지는 폴리(부텐-1-술폰) 또는 15cp 점성도를 가지는 폴리(글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate))와 같은 비교적 높은 점성도를 가지는 레지스트액을 이용하여 특정 실시예를 구성하는 것이 기재되어 있다. 상기 레지스트액이 기판으로 도포되고 배분되면, 상기 언급한 범위내에서 미리 선택된 회전 조건으로 회전된다. 그 후, 기판은 예정된 가열/건조(가열에 의한 건조) 공정을 거치게 된다. 이로써, 레지스트 필름이 형성된다. 레지스트 필름의 두께의 비균일성은 피전사체에 전사되어야 할 유효한 패턴(주패턴 또는 디바이스 패턴)이 형성되어질 기판의 중심에서 107mm ×107mm의 유효 패턴 형성 영역에서 90Å이하로 낮춰지고 더 나아가 50Å까지 낮춰진다.
최근, 스텝 앤 리피트 시스템(스테퍼)의 감소(reduction) 프로젝션 노광장치는 보다 넓은 노광영역(필드)을 노광하기 위해 적합하다. 스텝 앤 스캔 시스템(스캐너)의 감소 프로젝션 노광장치는 더욱 발전되었다. 그 결과, 재료로서 전사 마스크 또는 래티클(이하 마스크) 및 블랭크는 기판의 크기를 127mm ×127mm에서 152.4mm ×152.4mm로 증가시켰다. 기판의 크기가 커짐에 따라, 마스크와 블랭크의 임계영역도 132mm ×132mm까지 확장되었다. 더욱이, 임계영역의 긴 측면(스캐너의 스캔방향에 평행)은 140mm로 길이가 증가하였다.
게다가, 최근 블랭크로부터 생성된 마스크를 사용하여 반도체 기판 등등에 전사되어야 할 패턴의 소형화에 따른 CD(Critical Dimension) 균일성(치수의 정밀도)의 개량을 요구하고 있다.
상기의 요구에 따라, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성에 대한 요구는 더욱 더 엄격하다. 상기 임계영역에서, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성(즉, 임계영역내에서의 레지스트 필름의 최대 두께와 최소 두께간의 차이)은 100Å 이하를 요구하며, 바람직하게는 50Å이하를 요구한다.
임계영역에 있어 주 패턴에 덧붙여, 마스크에는 또한 마스크 또는 블랭크 기판의 중심에서의 임계영역을 둘러싸는 바깥 가장자리부에 형성된, 정렬 마크, 바코드, 및 품질 보증 패턴과 같은 보조 패턴이 제공되어 진다. 따라서, 임계영역이 확장되면, 이 보조 패턴은 기판의 주표면의 바깥 가장자리단(에지)에 아주 근접한 영역내에 형성된다.
더욱이, 패턴의 소형화에 따라, 레지스트 재료 또한 변화되었다. 예를 들어 포지티브 레지스트의 경우, 일반적으로 고분자량 합성수지를 포함하는 주쇄절단형 레지스트 또는 노볼락 합성수지와 용해억제제를 포함하는 용해-억제 레지스트로 구성하여 왔다. 하지만, 이들 레지스트는 최근에 폴리(히드록시스트렌)(PHS)합성수지와 광산발생제(photo acid generator)를 포함하고 보다 높은 분해능과 보다 높은 감광도를 보장하는 화학 증폭형 레지스트(chemically amplified resist)로 대체되고 있다.
또한, 기판(에지 비이드(edge bead))의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 일부는 기판 처리동안 떼어지거나 벗겨질 수 있고, 제품결함만이 아니라 기판을 다음 공정 및 스텝에서 정확하게 처리 또는 유지되지 못하게 할 수 있는 티끌(파티클 결함)을 일으킬 수 있다. 이러한 관점에서, 블랭크 기판의 가장자리 단부(즉, 에지 비이드)에 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분을 제거할 필요가 있다. 마스크 생성에 있어, 지금까지 다양한 레지스트 종류가 제안되었다. 종합해 보면, 상술한 블랭크 기판 크기 및 임계 영역의 확장에 따라, 블랭크 생성에 사용되어 온 종래의 레지스트 스핀 코팅 방법으로 임계 영역내에서의 레지스트 필름 두께의 비균일성을 100Å이하로, 나아가 50Å이하로 낮추는 것은 어렵다.
특히, 최근에 레지스트 재료로서 관심을 끌어온 예를 들어 폴리(히드록시스트렌)(PHS) 합성수지와 광산발생제를 포함하는, 화학 증폭형 레지스트는 레지스트액을 얻기 위한 용매에 의해 용해된다. 용매는 일반적으로 주 구성성분으로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 메틸 이소아밀 케톤(MAK), 및 에틸 랙테이트(EL) 중 하나로 구성되거나 포함한다. 상술한 레지스트액은 100,000 미만의 평균분자량을 가지고 일반적으로 낮은 점성도(10mPa·s 미만)를 가지며 쉽게 건조된다. 종래의 스핀 코팅 방법이 수행될 때, 레지스트 필름은 우선 균일 코팅 스텝에서 사각형상의 기판상에 균일하게 형성된다. 하지만, 기판의 바깥 가장자리부(특히, 기판의 4개 코너)에 축적된 레지스트액은 균일 코팅 스텝에서 기판 회전동안 기판 중심쪽으로 끌려지는 경향이 있으며, 뿐만 아니라 균일 코팅 스텝 이후의 건조 스텝에서 끌려지는 사이 건조되어 버리는 경향이 있다.
상기 상태하에서 임계 영역은 확장되고(예를 들어 기판 중심에서 132mm ×132mm의 영역), 100Å 이하 또는 50Å이하라는 임계영역내에서의 바람직한 레지스트 필름 두께의 균일성은 거의 획득하기 어렵다.
상술한 바와 같이, 임계영역의 확장에 따라, 보조패턴은 기판의 바깥 가장자리단(즉, 에지)에 아주 근접한 영역에 형성된다. 종래 레지스트 스핀 코팅 방법에 따르면, 레지스트 필름 두께는 보조 패턴이 형성되는 바깥 영역에서 극단적으로 두꺼워지거나 때로는 극단적으로 얇아지게 된다. 결국, 보조패턴은 설계된 치수 또는 원하는 형태에 충실한 정확한 일치성으로 형성될 수 없으며, 패턴 에러가 발생될 수 있다.
게다가, 예를 들어, 폴리(히드록시스티렌) 합성수지와 광산발생제를 포함하는 화학 증폭형 레지스트는 일반적으로 레지스트 필름이 스핀 코팅과 이후의 가열 및 건조(즉,베이킹)에 의해 형성될 때, 고분자량 합성수지를 포함하고 지금까지 사용되어 온 주쇄절단형 레지스트 또는 가교형 레지스트(crosslinking resist)에 비해 깨지기 쉽다. 기판(즉, 에지 비이드)의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름이 제거되지 않는 경우, 레지스트 필름은 저장용기, 운반용기 또는 다양한 그 밖의 처리 장치에 의해 접촉됨으로써 떼어지거나 벗겨지며, 티끌(파티클)을 발생시킨다. 이는 마스크 또는 블랭크(생산품)의 결함 발생을 증가시킨다.
본 발명 목적은 마스크-블랭크의 제조방법을 제공하는 것이며, 임계영역이 확장되더라도 레지스트 필름 두께의 균일성(주 패턴에 대한 마스크상의 임계영역에 따라)에 대해 예정된 임계영역내에서 소망하는 레지스트 필름 두께의 균일성을 보장할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 임계영역이 확장되더라도 블랭크기판(주패턴에 대한 마스크상의 임계영역에 따라)의 중심에 위치한 임계영역을 둘러싸는 보조패턴 형성영역에서 레지스트 필름 두께의 중대한 편차를 억제할 수 있는 마스크-블랭크를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 마스크-블랭크와 이의 제조방법을 제공하는 것으로, 이는 기판의 가장자리 단부(에지)에 형성된 레지스트 필름의 극히 두꺼운 부분이 떼어지고 벗겨지는 결과에 의한 티끌(파티클 결함)의 발생을 방지할 수 있으며, 기판의 가장자리 단부(에지)에서의 레지스트 필름이 제거된 후에도, 제거된 단부로부터의 티끌(파티클 결함)의 발생을 억제하고 방지할 수 있다.
본 발명자들은 레지스트 스핀 코팅이 수행될 때 기판의 바깥 가장자리부(특히, 기판의 내접원의 바깥에 위치한 4개의 코너)에서 레지스트액의 활동을 주시했다. 이러한 레지스트액의 활동은 과거에는 문제시되지 않았으나 기판내에서 레지스트 필름 두께의 균일성에 대한 임계영역의 확장면에서 중요하게 되었다. 스핀 코팅에서 다양한 회전속도와 회전시간에 의해 기판상으로 도포될 때 레지스트액의 활동의 변화를 관측하기 위해 수 많은 실험이 반복적으로 수행되었다. 그 결과, 다음과 같은 사실이 확인되었다.
제 1스텝(균일 코팅 스텝)은 대부분 레지스트액을 배분한 후 퍼트림으로써 균일한 두께를 가지는 레지스트 필름을 형성하는, 레지스트 코팅 공정에서 다른 보조적 스텝들을 가지는 제 1차 스테이지를 조직 또는 구성하는 스텝이다. 이 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서 기판의 회전속도와 회전시간은 각각 주 회전속도(균일 코팅속도)와 주 회전시간(균일 코팅시간)으로서 언급된다. 제 2스텝(건조스텝)은 균일 두께를 가지는 레지스트 필름을 주로 건조시키는, 레지스트 코팅 공정에서 다른 보조적 스텝들을 가지는 후속의 제 2차 스테이지를 조직 또는 구성하는 스텝이다. 제 2스텝(건조스텝)에서의 회전속도는 건조회전속도로서 언급된다.
제 1차 스테이지는 균일 두께를 가지는 상술의 레지스트 필름을 형성하는 제 1스텝(균일 코팅 스텝)을 포함하고 제 2차 스테이지는 주로 레지스트 필름의 균일 두께를 유지하는 동안 레지스트 필름을 건조시키는 제 2스텝(건조스텝)을 포함한다.
제 1스텝(균일 코팅 스텝):
제 2스텝(건조스텝)에서의 건조회전속도는 낮다고 가정한다(예를 들어, 50rpm).
(1) 주 회전속도가 낮고 주 회전시간이 짧다면, 레지스트 공급노즐로부터 배분된 레지스트액이 균일하게 퍼지기 위한 원심력은 충분하지 않다. 따라서, 레지스트 공급 노즐로부터 배분된 레지스트액은 기판의 바깥 가장자리부로 균일하게 퍼지지 않는다. 이 경우, 기판의 두께가 중심에서 두껍고 바깥 가장자리부에서 얇은 볼록렌즈 형태(돔형태)로 형성된다.
(2) 주 회전속도가 낮고 주 회전시간이 길다면, 레지스트액은 (1)과 같이 기판의 바깥 가장자리부로 균일하게 퍼질 수 없다. 전체적으로 레지스트 필름은 기판의 중심에서 두께가 두껍고 바깥 가장자리부에서 얇은 볼록렌즈 형태(고원 형태)로 형성된다. 다른 한편, 주 회전시간이 길기 때문에 레지스트액의 웅덩이가 기판의 4개 코너에 각각 형성된다. 더구나, 레지스트액의 일부분은 기판의 중심쪽으로 되돌아온다. 이 경우, 기판(임계영역내) 4개의 코너에서의 레지스트 필름의 두께는 기판 중심에서의 두께보다 약간 두껍다.
(3) 주 회전속도가 높고 주 회전시간이 짧다면, 레지스트 필름은 전체적으로 (2)와 같이 기판의 중심에서 두께가 두껍고 바깥 가장자리부에서 얇은 약한 볼록렌즈 형태로 형성된다. 다른 한편, 주 회전속도가 빠르기 때문에 레지스트액의 웅덩이가 기판의 4 코너 각각에 형성된다. 더구나, 레지스트액의 일부분은 기판의 중심쪽으로 되돌아온다. 이 경우, 기판(임계영역내) 4개의 코너에서의 레지스트 필름의 두께는 기판 중심에서의 두께보다 약간 두껍다.
(4) 주 회전속도가 빠르고 주 회전시간이 길다면, 강력한 원심력이 긴 시간동안 적용된다. 따라서, 전체적으로 레지스트 필름은 (3)에 비해 기판의 중심이 보다 편평하다. 다른 한편, 주 회전시간이 길고 주 회전속도는 빠르기 때문에, 레지스트액의 웅덩이는 기판의 중심쪽으로 레지스트액이 되돌아 오는 일 없이 기판의 4코너에서 각각 건조되어 진다. 따라서, 기판(임계영역내)의 4개 코너의 각각에서의 레지스트 필름의 두께는 기판의 중심에서의 두께보다 훨씬 두껍다. 이 결과, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성은 상당히 낮아진다.
다음으로, 제 2스텝(건조스텝)에서의 건조회전속도는 상대적으로 빠르다(예를 들어, 500rpm)라고 가정한다.
(5) 주 회전속도는 늦고 주 회전시간은 짧다면, 레지스트 공급 노즐로부터 배분된 레지스트액은 기판의 바깥 가장자리부까지 균일하게 퍼지지 못한다. 하지만, 건조회전의 높은 속도에 의해, 레지스트액은 건조 스텝의 초기 스테이지 동안 기판의 바깥 가장자리부로 집중(몰린다)되어 진다. 이 경우 임계영역내에서의 레지스트 필름은 기판의 중심에서의 두께가 얇고 바깥 가장자리부에서는 두꺼운 현저한 오목렌즈 형태로 형성된다.
(6) 주 회전속도가 낮고 주 회전시간이 길다면, 레지스트 필름은 일반적으로 기판의 중심에서 약하게 오목렌즈 형태의 부분이 남아있지만 (5)에 비해 전체적으로 편평하다. 다른 한편, 기판의 4 코너 각각에서, 레지스트액의 웅덩이는 기판의 중심쪽으로 되돌아 가는 일 없이 건조되어 진다. 이 경우, 임계영역내의 4 코너에서의 레지스트 필름의 두께는 기판의 중심에서의 두께보다 두껍다.
(7) 주 회전속도가 빠르고 주 회전시간이 짧다면, 레지스트 필름은 일반적으로 (6)과 같이 기판의 중심에 오목렌즈 형태의 부분이 남아 있긴 하지만 전체적으로 편평하다. 다른 한편, 기판의 4 코너의 각각에 있어, 레지스트액의 웅덩이는 기판의 중심쪽으로 되돌아 오는 일없이 건조되어 진다. 이 경우, 임계영역내의 4 코너에서의 레지스트 필름의 두께는 기판의 중심에서의 두께보다 약간 두껍다.
(8) 주 회전속도가 빠르고 주 회전시간이 길다면, 전체적으로 레지스트 필름은 (7)에 비해 기판의 중심에서 보다 편평하다. 다른 한편, 기판의 4코너 각각에서, 레지스트액의 웅덩이는 기판의 중심쪽으로 되돌아오는 일 없이 건조되어 진다. 이 경우, 임계영역내 4개의 코너에서의 레지스트 필름의 두께는 기판의 중심에서의 두께보다 현저하게 두껍다. 그 결과, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성은 상당히 낮아진다.
여기 제 2스텝(건조 스텝)에 있어, 건조 회전시간은 기판으로 도포된 레지스트액내에 함유된 용매가 증발되고 레지스트 필름이 건조될 때까지 요구되는 시간이다. 다시 말하면, 건조 회전시간이란 레지스트 필름이 열적요인(즉, 레지스트 베이킹)을 제외한 외부적 요인에 기인하여 두께에 있어 실질적인 변화(감소)가 발생하지 않는 상태에 도달하는데 까지 요구되는 시간을 말한다.
본 발명에 따른 마스크-블랭크의 제조방법은, 임계영역이 확장되더라도 레지스트 필름 두께의 균일성(주 패턴에 대한 마스크상의 임계영역에 따라)에 대해 예정된 임계영역내에서 소망하는 레지스트 필름 두께의 균일성을 보장한다는 효과를 지니며, 또한 임계영역이 확장되더라도 블랭크기판(주패턴에 대한 마스크상의 임계영역에 따라)의 중심에 위치한 임계영역을 둘러싸는 보조패턴 형성영역에서 레지스트 필름 두께의 중대한 편차를 억제할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 기판의 가장자리 단부(에지)에 형성된 레지스트 필름의 극히 두꺼운 부분이 떼어지고 벗겨지는 결과에 의한 티끌(파티클 결함)의 발생을 방지할 수 있으며, 기판의 가장자리 단부(에지)에서의 레지스트 필름이 제거된 후에도, 제거된 단부로부터의 티끌(파티클 결함)의 발생을 억제하고 방지할 수 있다는 효과를 지닌다.
도 1은 레지스트 코팅 스텝에서 사용되는 스핀 코팅 장치를 도시한 것이다.
도 2는 레지스트 코팅 공정에서 회전시간과 회전속도간의 관계를 도시한 것이다.
도 3은 기판의 가장자리 단부에서의 레지스트 필름의 불필요한 부분이 제거되지 않은 상태에서의 마스크 블랭크의 단면도이다.
도 4는 기판의 가장자리 단부에서의 레지스트 필름의 불필요한 부분이 제거된 상태에서의 마스크 블랭크의 단면도이다.
도 5는 실시예 1과 비교예 1 내지 3 각각에 대한 마스크 블랭크의 레지스트 필름의 두께 분포에 대한 측정 결과를 도시한 것이다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 스핀 코팅에 대한 임계영역내 레지스트 필름 두께의 균일성, 회전속도, 및 회전시간간의 관계를 고려함으로써 다음과 같은 구조들을 가진다.
구조 1
사각형상의 기판상으로 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시켜, 상기 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이가 상기 기판의 회전에 따라 중심쪽으로 이동하는 것을 억제시키는 단계를 포함한다.
구조 1에 있어, 상기 기류는 레지스트 필름 형성 공정에 있어 기판이 회전하는 동안 기판의 상부표면을 따라 기판의 중심으로부터 기판의 바깥 가장자리부쪽으로 흐르도록 생성된다. 상술한 바와 같이, 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정은 상술한 제 1스텝(균일 코팅 스텝)을 포함하는 제 1차 스테이지와 제 2스텝(건조스텝)을 포함하는 제 2차 스테이지로 구성된다. 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에 있어, 각가 상기 기판의 4 코너와 기판의 바깥 가장자리부(즉, 기판의 주표면의 단부)는 형성된 레지스트액의 웅덩이를 상기 기판의 중심으로부터 기판의 바깥 가장자리부쪽으로 흐르는 기류를 발생시킴으로써 효과적으로 기판으로부터 바깥으로 튀기게 할 수 있다. 게다가, 기판의 각각 4 코너와 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이를 기판의 중심쪽으로 되돌아가는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 기판의 4 코너에 형성된 레지스트액과 기판 가장자리단부의 두께 영역이 감소되고 두께 영역의 두께는 감소된다(굵어지는 것이 억제된다). 기판내에 레지스트 필름 두께의 균일성(100Å 이하)에 대한 임계영역(예를 들어, 기판의 중심에서 132mm ×132mm 영역)이 확장된다고 하더라도, 예정된 임계영역에서 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 얻을 수 있다.
구조 2
사각형상의 기판상으로 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 및 메틸 이소아밀 케톤 중 하나를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-1900rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 1-5초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
상술한 바와 같이, 레지스트 필름 형성(레지스트 코팅) 공정은 제 1 스텝(균일 코팅 스텝)을 포함하는 제 1차 스테이지와 제 2 스텝(건조 스텝)을 포함하는 제 2차 스테이지로 구성된다.
여기서 제 1차(첫째) 스테이지와 제 2차(두째) 스테이지는 상술한 제 1스텝(균일 코팅스텝)과 제 2스텝(건조스텝)에 각각 대응한다. 본 발명의 명세서에서, 실시예를 통해 제 1스텝(균일 코팅 스텝)만으로 구성된 제 1차 스테이지와 제 2스텝(건조 스텝)만으로 구성된 제 2차 스테이지인 경우에 관해 기재될 것이다.
구조 2에서, 레지스트액은 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 및 메틸 이소아밀 케톤(MAK) 중 하나를 함유하고, 비교적 쉽게 건조된다. 레지스트액이 쉽게 건조된다 하더라도, 상술한 영역내에서 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서의 기판의 회전속도(이후 주 회전속도로 함), 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서의 기판의 회전시간(이후 주 회전시간이라 함), 및 제 2스텝(건조스텝)에서의 기판의 회전속도(이후 건조회전속도라 함)를 선택함으로써, 임계영역이 확장된다 하더라도 임계영역(예를 들어, 기판의 중심에서의 132mm ×132mm 영역)내에서의 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 유지할 수 있다.
구조 3
사각형상의 기판상으로 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 에틸 랙테이트를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 1-10초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
구조 3에 있어, 레지스트액은 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 에틸 랙테이트를 함유하고, 비교적 어렵게 건조된다. 레지스트액이 어렵게 건조된다 하더라도, 상술한 영역내에서 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서의 기판의 주 회전속도와 기판의 주 회전시간 그리고 제 2스텝(건조스텝)에서의 건조회전속도를 선택함으로써, 임계영역이 확장된다 하더라도 임계영역(예를 들어, 기판의 중심에서의 132mm ×132mm 영역)내에서 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 유지할 수 있다.
구조 4
사각형상의 기판상으로 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아니솔, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 시클로헥사논, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 중 하나를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 2-15초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 50-450rpm이다.
구조 4에 있어, 레지스트액은 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DYGLYME), 아니솔(ANISOLE), 메틸 셀로솔브 아세테이트(MCA), 시클로헥사논, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 하나를 함유하고, 상대적으로 보다 어렵게 건조된다. 레지스트액이 상대적으로 보다 어렵게 건조된다 하더라도, 상술한 영역내에서 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서의 기판의 주 회전속도와 기판의 주 회전시간 그리고 제 2스텝(건조스텝)에서의 건조회전속도를 선택함으로써, 임계영역이 확장된다 하더라도 임계영역(예를 들어, 기판의 중심에서의 132mm ×132mm 영역)내에서 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 유지할 수 있다.
구조 5
구조 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 레지스트는 화학 증폭형 레지스트이다.
구조 5에 있어, 레지스트가 폴리(히드록시스트렌) 합성수지와 광산발생제를 포함하는 화학 증폭형 레지스트와 같은 화학 증폭형 레지스트이기는 하지만 일반적으로 점성도가 낮고 상대적으로 쉽게 건조되며, 임계영역이 확장된다 하더라도 임계영역(예를 들어, 기판의 중심에서의 132mm ×132mm 영역)내에서 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 유지할 수 있다.
구조 6
구조 2 내지 4 중 어느 하나에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 제 1차 스테이지의 회전속도로 기판이 회전한 후에 제 2차 스테이지의 회전속도로 기판이 회전한다.
구조 7
구조 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 패턴형성에 관여하지 않고 기판의 가장자리 단부에 위치하는 불필요한 부분, 상기 기판상에 형성된 레지스트 필름의 상기 불필요한 부분이 제거된다.
구조 7에 의해, 기판의 가장자리 단부에 형성되고 패턴형성에 관계없는, 레지스트 필름의 일부가 마찰접촉에 의해 떼어지거나 벗겨지거나 티끌(파티클 결함)을 쉽게 야기하는 것을 방지할 수 있다.
구조 8
구조 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 상기 기판은 결국 피전사체로 전사되어야할 전사패턴으로 기능하는 기판상에 형성된 박막을 가지는 박막-코팅 기판이다.
구조 9
구조 8에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 상기 박막은 크롬과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료로 구성된다.
구조 9에 있어, 상기 박막은 레지스트 필름 형성위에 습윤성과 점착성이 뛰어나도록 크롬과 산소 및/또는 질소를 포함하는 재료로 구성된다. 따라서, 기판내 레지스트 필름 두께의 균일성이 100Å이하인 마스크 블랭크를 높은 신뢰성으로 획득할 수 있다.
구조 10
전사 마스크 제조방법으로서, 구조 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 획득된 마스크 블랭크의 박막이 기판상에 주패턴과 보조패턴을 가지는 마스크 패턴을 형성함으로써 패턴화된다.
구조 10을 따르면, 기판상에 형성된 마스크 패턴(주패턴과 보조패턴)상의 결함을 방지할 수 있다.
구조 11
기판, 피전사체에 전사되어야할 전사 패턴이 되는 기판상에 형성된 박막, 및 상기 박막상에 형성된 레지스트 필름을 포함하는 마스크 블랭크로서, 주 패턴이 형성되어야할 임계영역을 둘러싸는, 보조패턴 형성 영역내에서 상기 레지스트 필름의 최대 두께와 상기 임계영역내에서의 레지스트 필름의 평균 두께의 차이는 평균 두께의 1/2보다 두껍지 않다.
구조 11에 있어, 보조 패턴 형성 영역에서의 레지스트 필름의 최대 두께와 임계영역(유효 패턴 형성 영역)내에서의 레지스트 필름의 평균 두께의 차이는 평균 두께의 1/2보다 두껍지 않다. 상기 임계영역은 피전사체에 전사되어야할 유효(주)패턴이 형성되는 기판의 중심에 위치한다. 보조 패턴 형성 영역은 상기 기판의 중심에서 상기 임계영역을 둘러싼다. 본 구조에 의해, 바코드, 품질확인패턴, 및 정렬 마크와 같은 보조패턴의 패턴상의 결함을 방지할 수 있다.
구조 12
구조 11에 따른 마스크 블랭크로서, 패턴형성에 관여하지 않고 상기 기판의 가장자리 단부에 위치하는 불필요한 부분, 상기 기판상에 형성된 레지스트 필름의 상기 불필요한 부분이 제거된다.
구조 12에 있어, 현저하게 두꺼운 두께를 가지고 보조 패턴 형성에 관여하지 않으며 보조 패턴 형성 영역의 바깥쪽의 가장자리 단부에 형성되는 레지스트 필름의 불필요한 부분은 제거된다. 따라서, 마스크 블랭크를 저장케이스(저장박스)에 저장할 때의 마찰접촉이나 마스크 블랭크를 처리 또는 유지하는 접촉부에 의한 마찰접촉 결과에 따른 레지스트 필름의 티끌(파티클 결함) 발생을 억제하고 방지할 수 있다.
구조 13
구조 12에 따른 마스크 블랭크로서, 기판의 가장자리 단부에 위치한 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거 후 잔류하는 레지스트 필름의 부분이 대체로 직각 또는 가장자리가 말려진(rolled-edge)형태의 단부(에지)단면을 가진다.
구조 13에 있어, 기판의 가장자리 단부에 위치한 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거 후 잔류하는 레지스트 필름의 부분이 에지에서 융기(두꺼운 영역)가 없는 대체로 직각 또는 가장자리가 말려진 형태(롤 오프형태)의 단부(에지)단면(측벽상의 어깨부)을 가진다. 본 구조에 의해 기판의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분이 떼어지거나 벗겨짐으로써 발생되는 티끌파티클 결함)을 억제하거나 방지할 수 있다. 더욱이, 마스크 제조 공정(공정을 이용하는 마스크 블랭크)에서 패터닝이 끝난 후 레지스트 필름의 벗겨짐에 따른 잔여물의 발생을 방지할 수 있다.
구조 14
구조 12 또는 13에 따른 마스크 블랭크에서, 기판의 단부에서 제거된 단부까지 이르는 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거 폭은 기판의 가장자리 단부에 위치한 레지스트 필름의 불필요한 부분이 제거된 영역의 전체 측면 길이에 있어 0.2mm 이하의 표준편차를 가진다.
구조 14에 있어, 기판의 가장자리 단부에 위치한 레지스트 필름의 불필요한 부분이 제거된 영역의 전체측면 길이에 있어 기판의 단부에서 제거된 단부까지 이르는 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거된 폭은 표준 편차가 0.2mm 이하이다. 본 구조에 의해, 후속의 스텝에서, 제거되지 않고 남은 잔여물의 발생을 억제할 수 있고 기판의 가장자리 단부에서의 레지스트 필름의 불필요한 부분 제거 후 레지스트 필름의 잔류부분의 단부로부터의 티끌(파티클 결함)의 발생을 억제하거나 방지할 수 있다.
구조 15
구조 11 내지 14 중 어느 하나에 따른 마스크 블랭크로서, 레지스트 필름을 형성하는 레지스트는 화학 증폭형 레지스트이다.
구조 15에 있어, 레지스트는 폴리(히드록시스트렌) 합성수지 및 광산발생기를 포함하는 화학 증폭형 레지스트와 같이, 화학 증폭형 레지스트이다. 결국, 레지스트 필름은 부숴지기 쉽기 때문에 구조 11 내지 14의 효과는 현저하다.
본 발명에 따라 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 공정에서 기판이 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류가 발생된다. 따라서, 각각 기판의 4코너와 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이를 기판으로부터 바깥쪽으로 효과적으로 튀길 수 있으며 기판 중심으로 되돌아오는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 임계영역이 확장되더라도 예정된 임계영역(예를 들어, 기판 중심에서의 132mm ×132mm 영역)내에서 소망의 레지스트 필름 두께의 균일성을 얻을 수 있다.
구조 16
전사 마스크의 제조 방법으로서, 구조 11에 기재된 마스크 블랭크의 박막은 기판상에 주패턴과 보조패턴을 가지는 마스크 패턴을 형성하기 위해 패턴화된다.
구조 16에 따르면, 기판상에 형성된 마스크 패턴(주 패턴과 보조 패턴)의 결함을 방지할 수 있다.
구조 17
구조 2에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 제 1차 스테이지는 기판상에 배분된 레지스트액을 퍼뜨림으로써 균일한 두께를 갖는 레지스트 필름을 주로 형성하는 균일 코팅 스텝을 포함하며, 제 2차 스테이지는 레지스트 필름을 주로 건조시키는 건조 스텝을 포함하고, 균일 코팅 스텝에서의 기판의 회전 속도는 850-1900 rpm이고, 기판의 회전시간은 1-5초이며, 건조 스텝에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
구조 18
구조 3에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 제 1차 스테이지는 기판상에 배분된 레지스트액을 퍼뜨림으로써 균일한 두께를 갖는 레지스트 필름을 주로 형성하는 균일 코팅 스텝을 포함하며, 제 2차 스테이지는 레지스트 필름을 주로 건조시키는 건조 스텝을 포함하고, 균일 코팅 스텝에서의 기판의 회전 속도는 850-2000 rpm이고, 기판의 회전시간은 1-10초이며, 건조 스텝에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
구조 19
구조 4에 따른 마스크 블랭크 제조방법으로서, 제 1차 스테이지는 기판상에 배분된 레지스트액을 퍼뜨림으로써 균일한 두께를 갖는 레지스트 필름을 주로 형성하는 균일 코팅 스텝을 포함하며, 제 2차 스테이지는 레지스트 필름을 주로 건조시키는 건조 스텝을 포함하고, 균일 코팅 스텝에서의 기판의 회전 속도는 850-2000 rpm이고, 기판의 회전시간은 2-15초이며, 건조 스텝에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
실시예
지금부터, 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 기술하기로 한다.
도 1과 2을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 블랭크 제조 방법에서의 레지스트 코팅 공정이 기술된다.
<스핀 코팅 장치>
도 1에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅 장치는 사각형상의 기판(2)과 상기 기판(2)상에 형성되는 광차단막(불투명막)(3)과 같은 박막을 가지는 박막 코팅 기판(11)을 지지하고 회전이 자유롭게 유지하는 스핀척(12), 상기 박막 코팅 기판(11)상에 레지스트액(13)을 배분하는 노즐(14), 기판상에 배분된 레지스트액(13)이 박막 코팅 기판(11)의 회전때문에 기판(11)의 바깥쪽으로 튀기진 후에 스핀 코팅 장치(1)의 가장자리 영역으로 튀겨지는 것을 방지하기 위한 컵(15), 컵(15) 하부의 바깥 영역으로 기판의 바깥으로 튀겨진 레지스트액(13)을 가이드하기 위해 컵(15)의 상부에 형성된 내부링(17), 및 박막 코팅 기판(11)쪽으로 기류를 발생하기 위해 배기하는 배기부재(18)를 포함한다.
스핀척(12)은 박막 코팅 기판(11)을 회전시키는 모터(미도시)에 연결된다. 모터는 후술할 회전조건하에서 스핀척(12)을 회전시킨다.
컵(15)의 하부에 위치한 배기부재(18)에는 배기량을 조절하기 위한 배기 컨트롤러와 회전동안 박막 코팅 기판(11)의 바깥쪽으로 튀겨진 레지스트액(13)을 수집하고 배수하는 배수부재(미도시)가 설치된다.
배기량은 다음을 고려하여 결정된다. 제 1스텝(균일 코팅 스텝)과 제 2스텝(건조스텝)의 각각에 있어, 기판의 상부표면을 따라, 기판이 회전하는 동안 중심으로부터 기판의 바깥가장자리부로, 기판의 바깥쪽으로 기판의 바깥 가장자리부(즉, 기판의 주표면의 단부)에 형성된 레지스트액의 웅덩이를 효과적으로 튀기기 위해 그리고 4코너와 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이가 기판의 중심쪽으로 되돌아오는 것을 효과적으로 억제하기 위해 기류(19)가 발생된다. 따라서, 기판의 4개의 코너와 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 두께 영역은 감소되고, 또는 두께 영역에 있어 레지스트 필름의 두께의 증가는 감소된다(두꺼워 지는 것이 억제된다). 배기량은 상술한 효과를 얻을 만큼 충분한 기류를 발생하기 위해 결정된다. 특히, 배기량은 기판의 상부표면과 충돌하는 기류가 0.5m/sec보다 낮지 않고 5m/sec보다 높지 않는 속도를 가지도록 조절된다.
게다가, 기판의 상부표면으로부터 컵의 상부에 형성된 내부링(개구)까지의 높이(거리)와 내부링의 개방직경을 조절함으로써, 기판의 상부표면과 충돌하고 박막 코팅 기판의 바깥 가장자리부쪽으로 흐르는 기류의 속도가 조절된다. 따라서, 기판의 바깥쪽으로 기판의 바깥가장자리부(기판의 주표면의 단부)에 형성된 레지스트액의 웅덩이를 효과적으로 튀기고 박막 코팅 기판의 각각 4코너와 기판의 바깥 가장자리부에 형성되는 레지스트액의 웅덩이를 기판의 중심쪽으로 되돌아오는 것을 효과적으로 억제하는데 필요한 레벨을 유지하도록 기류의 속도는 조절될 수 있다.
<스핀 코팅 장치를 사용한 레지스트 코팅 방법>
다음 도 2을 참조하면서, 상기 스핀 코팅 장치(1)를 사용하는 레지스트 코팅 방법이 기재된다.
먼저, 박막 코팅 기판(11)은 기판 컨베이어 부재(미도시)에 의해 운반되고 스핀 코팅장치(1)의 스핀척(12)에 놓여진다.
이어, 레지스트액(13)은 박막 코팅 기판(11)상으로 노즐(14)로부터 배분되고 박막 코팅 필름(11)상에 레지스트 필름(4)을 균일하게 형성하기 위한 후술의 회전조건아래 스핀-코팅으로 도포된다.
본 발명에 따른 레지스트 코팅 방법에 의해 코팅되는 기판은 사각 형상을 가진다. 따라서, 기판이 다음의 두 스텝을 거치지 않는 한 균일 레지스트 필름은 사각형상의 기판(마스크 블랭크)의 내접원의 바깥영역으로 확장되는 정방형 또는 장방형 형태(임계영역)로 형성될 수 없다.
제 1스텝(균일 코팅 스텝)은 주로 기판(박막 코팅 기판)상에 레지스트액을 배분한 후에 예정된 주 회전시간 동안 예정된 주 회전속도로 기판을 회전시킴으로써 균일한 두께를 가지는 레지스트 필름을 형성하는 스텝이다. 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에 이은 제 2스텝은 주로 주 회전속도보다 낮은 예정된 건조회전속도로 기판을 회전시킴으로써 균일한 두께를 가지는 레지스트 필름을 건조시키는 스텝이다.
본 발명은 다음과 같은 특징을 가진다. 제 1 스텝(균일 코팅 스텝)과 제 2 스텝(건조스텝)의 각각에 있어, 기류는 기판의 회전동안 기판의 중심으로부터 바깥가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 발생된다. 기판을 회전시킴으로써, 기판의 바깥 가장자리부(기판의 주표면의 단부)에 형성된 레지스트액의 웅덩이는 효과적으로 기판의 바깥으로 튀겨진다. 또한, 기판의 각 4코너와 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이가 기판의 중심쪽으로 되돌아오는 것을 효과적으로 억제한다. 따라서, 기판의 4코너와 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 두께 영역은 감소되고, 및/또는 두께 영역에서의 레지스트 필름의 두께 증가는 감소된다(두꺼워지는것이 억제).
본 실시예에 사용되는 레지스트는 특정되는 것이 아니다. 예를 들어, 평균분자량이 100,000이상인 고분자량 합성수지를 포함하는 주쇄절단형 레지스트 또는 가교형 레지스트(즉, 고분자량 레지스트)와 같은, 도포되는 레지스트액의 점성도가 10mPa·s를 초과하는 레지스트로 구성하여 사용될 수 있다. 또한 예를 들어, 평균 분자량이 100,000 미만이고 용해억제제를 가지는 노볼락 합성수지을 포함하는 용해-억제 레지스트(노볼락 기반 레지스트) 또는 폴리(히드록시스트렌) 합성수지와 광산발생제를 포함하는 화학 증폭형 레지스트와 같은 도포되는 레지스트액의 점성도가 10mPa·s보다 낮은 레지스트로 구성되어 사용될 수 있다. 레지스트 종류는 화학 증폭형 레지스트와 같이 쉽게 건조될 수 있는 것이 특히 효과적이다.
기반이 되는 폴리머에 따라, 화학 증폭형 레지스트는 PHS(폴리(히드록시스트렌))기반 레지스트, 노볼락 기반 레지스트 등등으로 분류된다. PHS-기반 화학 증폭형 레지스트로서, FUJIFILM Arch Co.,Ltd에 의해 제조된 FEP171과 FEN270, SUMITOMO CHEMICAL Co.,Ltd에서 제조된 NEB22, 및 Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd에서 제조한 CAP209와 같은 다양한 레지스트들이 상업적으로 사용되고 있다.
화학 증폭형 레지스트용 용매로서, 일반적으로 주 구성요소로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 에틸 랙테이트(EL), 및 메틸 이소아밀 케톤(MAK) 중 하나를 포함하거나 구성되어 사용된다.
상기의 화학 증폭형 레지스트는 일반적으로 평균 분자량이 100,000 미만이다. 레지스트가 레지스트액을 얻기 위해 상기의 용매에 용해될 때, 레지스트액의 점성도가 1-10mPa·s로 낮고, 상대적으로 쉽게 건조된다. 따라서, 레지스트액이 균일 코팅 스텝에서 균일하게 도포된다 하더라도, 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이는 균일 코팅 스텝 또는 균일 코팅 스텝 이후의 건조 스텝에서 기판의 중심쪽으로 되돌아가고자 하는 경향이 있으며, 되돌아 가는 동안 건조되어버리는 경향이 있다. 이 결과, 레지스트 필름의 두께 영역이 확장되고, 임계영역내에서의 레지스트 필름의 두께 분포는 악화될 수 있다.
노볼락 기반 레지스트용 용매로서, 일반적으로 주 구성요소로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 에틸 랙테이트(EL), 및 메틸 이소아밀 케톤(MAK) 중 하나를 포함하거나 구성하여 사용된다. 상기의 노볼락 기반 레지스트는 일반적으로 평균 분자량이 100,000미만이다. 레지스트가 레지스트액을 얻기 위해 상기의 용매에 용해될 때, 레지스트액의 점성도가 1-10mPa·s로 낮고, 상대적으로 쉽게 건조된다. 따라서, 노볼락 기반 레지스트는 상기의 화학 증폭형 레지스트와 관련한 유사한 경향을 가진다.
고분자량 레지스트용 용매로서, 일반적으로 주 구성요소로서 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DYGLYME), 아니솔(ANISOLE), 메틸 셀로솔브 아세테이트(MCA), 시클로헥사논, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 하나를 포함하거나 구성하여 사용된다. 상기의 고분자량 레지스트는 일반적으로 평균 분자량이 100,000 보다 크다. 레지스트가 레지스트액을 얻기 위해 상기의 용매에 용해될 때, 레지스트액의 점성도가 10mPa·s 이상이고, 상대적으로 덜 건조된다.
임계영역 내에서의 레지스트 필름 두께의 분포 또는 균일성과 회전속도와 회전시간 사이에 있어, 이전에 기술된 관계를 고려하면, 회전조건은 레지스트와 레지스트 종류에 대해 사용된 용매에 따라 다음 영역내에서 선택된다.
(a) 도포되어야할 레지스트액의 점성도가 10mPa·s (바람직하게는 50mPa·s이하이고 10mPa·s를 초과하는)를 초과하는 예를 들어, 주 구성요소로서 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DYGLYME), 아니솔(ANISOLE), 메틸 셀로솔브 아세테이트(MCA), 시클로헥사논, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 하나를 포함하거나 구성되는 용매에 용해되는 고분자량 레지스트와 같은 레지스트 종류:
주 회전속도: 850-2000rpm
주 회전시간: 2-15초
건조회전속도: 50-450rpm
(b) 도포되어야할 레지스트액의 점성도가 10mPa·s 이하이고, 예를 들어, 주 구성요소로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 및 메틸 이소아밀 케톤(MAK) 중 하나를 포함하거나 구성되는 용매에 용해되는 화학 증폭형 레지스트 또는 노볼락 기반 레지스트와 같은 레지스트 종류:
주 회전속도: 850-1900rpm
주 회전시간: 1-5초
건조회전속도: 100-450rpm
(c) 도포되어야할 레지스트액의 점성도가 10mPa·s 이하이고, 예를 들어, 주 구성요소로서 에틸 랙테이트(EL)를 포함하거나 구성되는 용매에 용해되는 노볼락 기반 레지스트와 같은 레지스트 종류:
주 회전속도: 850-2000rpm
주 회전시간: 1-10초
건조회전속도: 100-450rpm
건조회전시간은 레지스트 필름이 완전히 건조(건조회전이 더 계속된다 하더라도 레지스트 필름의 두께가 더 이상 감소되지 않을 때까지)될 때까지 요구되는 시간에 따라 결정된다.
본 발명의 점성도는 JIS(일본공업표준)Z8803(1991)"액체점성도 측정"에서 정의된 모세관 점도계(Cannon-Fenske 점도계)를 사용하여 실내온도에서 측정한 점성도이다.
상기의 조건 (a)에서, 레지스트는 고분자량 포지티브 레지스트(고분자량 레지스트를 포함하는 주쇄절단형 레지스트) ZEP7000(Zeon Corporation에서 제조된)으로 가정하며, 주 회전속도가 850-2000rpm 범위내, 주 회전시간이 5-15초 범위내, 및 건조회전속도가 50-450rpm 범위내로 선택함으로써, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성은 예정된 임계영역(기판의 중심에서 132mm ×132mm)내에서 100Å이하인 것을 보장한다. 바람직하게는, 주 회전속도가 1000-1700rpm 범위내, 주 회전시간이 7-13초 범위내, 및 건조회전속도가 150-300rpm 범위내로 선택함으로써, 기판내에서의 레지스트 필름 두께의 균일성은 50Å이하로 개선된다.
상기의 조건 (b)에서, 레지스트는 화학 증폭형 포지티브 레지스트(폴리(히드록시스트렌) 합성수지와 광산발생제를 함유하는 화학 증폭형 레지스트)FEP171(FUJIFILMArch Co.,Ltd에서 제조된)으로 가정하며, 주 회전속도가 1200-1900rpm 범위내, 주 회전시간이 1-5초 범위내, 및 건조회전속도가 100-450rpm 영역내로 선택함으로써, 기판내의 레지스트 필름 두께의 균일성은 예정된 임계영역(기판의 중심에서 132mm ×132mm)내에서 100Å이하인 것을 보장한다. 바람직하게는, 주 회전속도가 1350-1750rpm 범위내, 주 회전시간이 1.5-2.5초 범위내, 및 건조회전속도가 150-300rpm 범위내로 선택함으로써, 기판내에서의 레지스트 필름 두께의 균일성은 50Å이하로 개선된다.
다음에는, 상기의 레지스트 코팅 방법을 이용한 마스크 블랭크 제조방법에 대해 기술한다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크 제조방법은 상술한 레지스트 코팅방법을 이용하는 레지스트 코팅 공정을 포함한다. 따라서, 다음의 6개의 실시형태는 대표적인 실시형태이다.
<제 1실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시켜, 상기 기판의 바깥 가장자리부에 형성된 레지스트액의 웅덩이가 상기 기판의 회전에 따라 중심쪽으로 이동하는 것을 억제시키는 단계를 포함한다.
<제 2실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 및 메틸 이소아밀 케톤 중 하나를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-1900rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 1-5초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
<제 3 실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 에틸 랙테이트를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 1-10초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
<제 4 실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 레지스트액의 점성도는 1-10mPa·s이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 1-10초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 100-450rpm이다.
<제 5 실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정 도중에 변화되며, 용매 또는 용매의 주 구성요소로서 레지스트액이 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아니솔, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 시클로헥사논, 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 중 하나를 함유하고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 2-15초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 50-450rpm이다.
<제 6 실시형태>
사각형상의 기판상으로 하나 이상의 레지스트 재료와 용매를 포함하는 레지스트액을 배분하는 단계, 상기 기판으로 배분된 레지스트액이 퍼지도록 기판을 회전시키는 단계, 및 기판상에 퍼진 레지스트액을 건조시켜, 상기 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 제조방법으로서,
상기 기판이 상기 레지스트 필름 형성 레지스트 코팅 공정에서 회전되는 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부표면을 따라 기류를 발생시키고, 기판의 회전속도가 레지스트 필름 형성(레지스트 코팅) 공정의 제 1차 스테이지와 제 2차 스테이지에서 달라지도록 레지스트 필름 형성(레지스트 코팅) 공정에서의 기판의 회전조건이 레지스트 필름 형성(레지스트 코팅) 공정 도중에 변화하며, 레지스트액의 점성도는 10mPa·s보다 높고, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 850-2000rpm이며, 제 1차 스테이지에서의 기판의 회전시간은 2-15초이며, 제 2차 스테이지에서의 기판의 회전속도는 50-450rpm이다.
제 1차 스테이지는 상술한 균일 두께를 가지는 레지스트 필름을 주로 형성하는 제 1스텝(균일 코팅 스텝)을 포함하고 제 2차 스테이지는 레지스트 필름의 두게가 균일하게 유지되는 동안 레지스트 필름을 주로 건조하는 제 2 스텝(건조스텝)을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 있어, 제 1스텝(균일 코팅 스텝)에서의 주 회전속도 또는 제 2스텝(건조스텝)에서의 건조회전속도는 본 발명의 효과가 획득될 때까지 계단식으로 또는 계속적으로 변화될 수 있다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크 제조방법에 있어, 상술한 레지스트 코팅 방법에 따라 기판상에 레지스트 필름을 형성하는 레지스트 코팅 공정 후에 레지스트 필름내에 함유된 용매를 증발시키기 위해 기판상에 형성된 레지스트 필름에 대한 가열/건조 공정이 뒤따를 수 있다. 레지스트 코팅 공정 후에, 가열/건조 공정은 레지스트 필름(4)을 가지는 마스크 블랭크(10)을 얻기 위해 박막 코팅 기판(11)상에 형성된 레지스트 필름에 함유되어 있는 용매를 증발시키기 위해 수행된다.
기판은 피전사체에 전사되어야할 전사패턴이 되는 박막을 가지는 박막 코팅 기판, 피전사체에 전사되어야할 전사패턴이 되는 박막 필름 패턴을 가지는 박막 필름 패턴 기판, 또는 단순한 기판일 수 있다. 단순한 기판일 경우, 기판 그 자체가 기판 표면상에 형성된 트렌치 패턴을 가지는 크롬없는 위상 시프트 마스크 재료로서의 마스크 블랭크이다. 게다가, 기판은 기판표면에 형성된 트렌치 패턴이나 기판 표면에 패턴화된 박막을 가질 수 있다.
상기 방법은 스퍼터링, 증기증착, 또는 CVD(화학적 증기 증착)로 기판상에 박막을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 박막은 노광광에 대해 광학적 변화를 일으키고, 피전사체에 전사되어야할 전사패턴이 된다.
가열/건조 공정은 레지스트 필름을 얻기 위해 기판상에 배분된 레지스트액에 함유된 용매를 증발시키는 공정이다. 가열/건조 공정은 일반적으로 가열판등에 의해 기판을 가열하는 가열공정과 냉각판 등에 의해 기판을 급냉각하는 냉각 공정을 포함한다. 가열공정에서의 가열온도와 가열시간과 냉각공정에서의 냉각온도와 냉각시간은 대략 레지스트 종류에 따라 조절된다.
필요하다면, 레지스트 코팅 공정 후에 형성화되지 않는 보조패턴의 바깥에서 기판의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분을 제거하는 불필요한 필름 제거 공정이 뒤따를 수 있다.
불필요한 레지스트 필름 제거 공정에서 사용되는 불필요한 필름 제거장치로서, 예를 들어, 일본특허출원공개(JP-A)2001-259502호에 개시된 테크닉을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 공개공보에 개시된 테크닉에 있어, 레지스트 필름이 용해될 수 있는 용매를 기판의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분에 도포함으로써 레지스트 필름의 불필요한 부분을 제거한다. 특히, 레지스트 필름이 포지티브 레지스트라면, 기판의 가장자리 단부에 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분은 노광영역과 비노광영역간의 현상액에 의한 용해속도 차이를 제공하도록 가열/건조 공정 전후에 노광처리 되어진다. 다음에, 현상액은 레지스트 필름의 불필요한 부분을 제거하기 위해 노광영역에 선택적으로 도포된다. 노광과 현상에 의한 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거는 다음과 같은 측면에서 장점을 가진다. 레지스트 필름의 불필요한 부분이 기판의 가장자리 단부에서 제거된 후, 레지스트 필름의 잔류부분은 현저히 두꺼운 부분이 없는 단부단면(제거단부에서의 어깨부)을 가지고, 제거된 부분(제거된 부분의 측벽부)의 단부는 일반적으로 수직인 어깨부(상부단부)를 가진다. 제거된 측벽단부는 일반적으로 직각이며 가장자리가 말려진(롤 오프 형태)형태를 가진다. 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거된 폭(즉 기판단부로부터 제거단부까지의 폭)은 제거단부의 전체 에지에 있어 실질적으로 변화되지 않으며, 제거단부는 실질적으로 선형적이다.
도 3과 4를 참조하면서, 본 발명에 따른 마스크 블랭크에 대해 기술한다.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크 블랭크는 사각형상의 기판(2), 기판에 형성되고 노광광에 광학적 변화를 일으키며 피전사체에 전사되어야할 전사패턴이 되는 박막(예를 들어, 불투명막(3)), 및 상기 불투명막(3)에 형성되는 레지스트 필름(4)을 포함한다.
마스크 블랭크는 기판의 주표면의 중심에 위치한 유효패턴 형성영역(임계영역)과 유효(주)패턴 형성영역 바깥의 보조패턴 형성영역을 가진다. 유효패턴 형성영역은 마스크 블랭크로부터 전사마스크가 형성될 때 반도체 기판과 같은 피전사체에 회로 패턴으로서, 전사되어야 할 유효패턴(주 패턴 또는 디바이스 패턴)이 형성된 영역이다. 보조패턴 형성영역은 바코드,품질보증 패턴, 및 정렬마크와 같은 보조 패턴들이 형성되어야하는 영역이다. 유효(주)패턴과 보조패턴의 조합은 마스크 패턴으로 언급될 수 있다. 마스크 패턴은 피전사체로 전사되어야 할 상술의 전사 패턴을 포함한다. 마스크 패턴의 어떤 것(보조패턴의 어떤 것)은 피전사체로 전사되지 않는다. 유효패턴 형성영역과 보조패턴 형성영역은 마스크 블랭크의 기판크기와 전사마크의 설계에 의존하는 치수를 가진다. 예를 들어, 기판 크기가 6인치 ×6인치인 경우, 유효패턴 형성영역(임계영역)은 기판의 주표면의 중심에서 132mm ×132mm 영역이고 한편 보조패턴 형성영역은 132mm ×132mm 영역의 바깥으로부터 150mm ×150mm 안쪽의 영역이다.
본 발명의 마스크 블랭크는 임계영역에서의 레지스트 필름의 평균 두께와 보조패턴 형성영역에서의 레지스트 필름의 최대 두께간의 차이가 평균 두께의 1/2 이하인 것에 특징이 있다.
예를 들어, 임계영역내의 레지스트 필름은 3000Å의 평균두께를 가진다고 가정하고, 기준면은 불투명막의 표면으로부터 3000Å의 높이로 정의한다. 기판의 중심의 임계영역을 둘러싸고 바코드, 품질보증패턴, 그리고 정렬마크와 같은 보조패턴이 제공되는 보조패턴 형성영역에서의 레지스트 필름의 최대 두께는 상기 기준면(불투명막의 표면으로부터 4500Å이하이다)으로부터 1500Å이하이다. 이와 같은 방식으로, 전사마스크 생산 공정에서 노광과 현상에 의해 형성되는 보조패턴의 패턴에러를 방지할 수 있다. 바람직하게는, 보조패턴 형성영역에서의 레지스트 필름의 최대 두께와 기판의 중심에서 임계영역에서의 레지스트 필름의 평균 두께의 차이는 평균 두께의 1/5이하이며, 더 바람직하게는 평균 두께의 1/10 이하이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 바코드, 품질보증패턴, 그리고 정렬마크가 제공되어야 할 보조패턴 형성영역 바깥의 기판의 가장자리 단부에 나타나는 레지스트 필름의 불필요한 부분은 티끌(파티클 결함)의 발생을 방지하는 관점에서 용매 또는 화학적 제거제 등으로 제거하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 기판의 가장자리 단부에서의 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거후 잔류하는 레지스트 필름의 잔류부분은 일반적으로 직각 또는 가장자리가 말려진(롤 오프 형태)형태의 단부단면을 가지는 것이다. 이어지는 공정과 스텝에서 티끌(파티클 결함)의 발생을 방지하기 위해서는, 기판단부로부터 제거단부까지의 제거 폭이 레지스트 필름의 불필요한 부분이 제거된 기판의 가장자리 단부 영역의 전체 측면길이에 있어 표준 편차가 0.2mm이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 언급하는 마스크 블랭크는 투과형(transmission) 마스크 블랭크 또는 반사형(reflection) 마스크 블랭크일 수 있다. 마스크 블랭크는 기판, 노광광에 대해 광학적 변화를 일으키고 피전사체에 전사되어야 할 전사패턴이 되는 기판상에 형성된 박막, 및 상기 박막상에 형성된 레지스트 필름을 포함한다.
투과형 마스크 블랭크는 기판으로서 투광성 기판을 포함한다. 노광광에 대해 광학적 변화를 일으키는 박막은 노광광을 차단하는 불투명막, 노광광의 위상을 변화시키는 위상 시프트 필름(광차단기능과 위상시프팅 기능을 가지는 반불투명막을 포함) 같은 것일 수 있다.
따라서, 투과형 마스크 블랭크는 불투명막을 가지는 포토마스크 블랭크(포토마스크 블랭크들), 위상시프트 필름(반불투명막 포함)을 가지는 위상 시프트 마스크 블랭크 같은 것일 수 있다.
반사형 마스크 블랭크는 작은 열적확장계수를 가지는 기판, 기판상에 형성된 광반사 다층막, 및 전사패턴이 되는 광흡수막을 포함한다. 이경우, 노광광에 대한 광학적 변화는 노광광을 반사하는 다층 반사막과 노광광을 차단하는 광흡수막에 의한다.
본 발명의 마스크 블랭크에는 상기의 막 이외, 바닥반사방지코팅(BARC : Bottom Anti-Reflective Coating), 상부반사방지층(TARL:Top Anti-Reflective Layer), 상부보호막, 도전성막 등이 제공된다.
본 발명의 레지스트 필름은 평균 두께가 5000Å 이하인 범위내이고, 바람직하게는 100Å과 5000Å사이의 범위내이다.
이제, 특정 실시예와 관련하여 상세하게 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 마스크 블랭크 제조방법에 대해 기술한다.
<실시예 1, 비교예 1-3>
152.4 mm x 152.4mm의 크기를 가지는 합성 석영 글라스 기판상에, 크롬막과 크롬 산화막을 스퍼터링으로 연속적으로 증착하여, 불투명막과 반사 방지막이 형성된 박막코팅 글래스 기판을 얻었다.
이렇게 얻어진 박막 코팅 기판상에, 상술한 스핀 코팅 장치를 이용한 스핀 코팅으로 레지스트 필름을 형성하기 위해 이하의 코팅 조건 하에서 레지스트액이 도포된다. 실시예 1에서는, 기판이 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽 스텝에서 기판이 회전하고 있는 동안, 기판의 중심으로부터 기판의 가장자리부 쪽으로 기판의 상부 표면을 따라서 기류가 발생하도록 강제배기가 계속적으로 수행되었다. 비교예 1에 있어, 균일 코팅 스텝에서는 강제배기가 수행되지 않고, 건조 스텝에서만 기판이 회전되는 동안 기류를 발생시키도록 강제배기가 수행되었다. 비교예 2에서는, 강제배기가 균일 코팅 스텝에서만 수행되어 기류를 발생시키고 건조 스텝에서는 수행되지 않았다. 비교예 3에서는 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 기판이 회전되는 동안 강제배기는 수행되지 않았고, 기류도 발생되지 않았다. 건조스텝은 균일 코팅 스텝이 종료된 후에 연속적(계속적)으로 수행되었다.
레지스트 : 포지티브 화학증폭형 레지스트 FEP171
(후지필름 아치사 제조)
용매 : PGMEA 와 PGME의 혼합물
주 회전 속도 : 1500rpm
주 회전 시간 : 2초
건조 회전 속도 : 250rpm
평균 레지스트 두께 : 2000Å
기판 상부 표면에 부딪히는 기류의 속도 : 2m/sec
이후에, 기판은 가열/건조 유닛 및 냉각 유닛에 반송되어 예정의 가열/건조 스텝을 거치게 된다. 이로써, 레지스트 막이 형성된 포토마스크 블랭크가 얻어졌다.
얻어진 포토마스크 블랭크에 있어서, 레지스트 막의 두께 분포가 측정되었다. 결과를 도 5에 나타낸다.
레지스트 막의 두께 분포는 이하의 방법에 의해 측정되었다. 기판의 중심에서 140mm x 140mm(임계 영역; critical area)의 전 영역에 걸쳐, 841 측정지점이 29x29 어레이로 균일하게 분포되었다. 이들 측정점에서, 두께는 스펙트럼 반사를 이용한 박막 두께 측정 시스템(나노메트릭 재팬사의 AFT6100M)을 이용하여 측정되었다. 기판내의 두께 분포는 각각의 측정점의 두께 데이터를 얻고, 두께 데이터로부터 최대 두께와 최소 두께를 찾아내며, 최대 두께에서 최소 두께를 빼고 얻은 그 차이값을 기판 내의 레지스트 필름 두께 균일성으로 하였다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 기판이 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 각각에서 회전되는 동안 강제배기가 연속적으로 수행되어, 기판의 중심으로부터 기판의 가장자리부쪽으로 기판의 상부 표면을 따라서 기류를 발생시키는 경우에, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 52Å이며 기판의 각각의 4개의 코너에서 극단적으로 두께가 두꺼운 영역은 형성되지 않는다. 한편, 적어도 균일 코팅 스텝과 건조 스텝의 어느 하나에서 강제배기가 수행되지 않고 기류가 발생되지 않는 경우, 극히 두꺼운 영역이 기판의 각각 4개의 코너에서 형성된다. 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 열화되고 400Å을 초과한다.
참고로, 종래의 임계영역(110mm x 110mm)에서 기판내의 레지스트 필름 두께 의 균일성을 비교예 1 내지 3과 실시예 1 각각에 대하여 도 5에 나타낸다. 종래의 임계형성 영역에서, 극히 두꺼운 영역은 기판의 각각 4개의 코너에서 형성되지 않으며, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성이 16Å(실시예 1), 26Å(비교예 1), 41Å(비교예 2) 및 35Å(비교예 3)로 모두 50Å 이하이다. 따라서, 어떠한 회전 조건하에서도 양호한 결과가 얻어졌다.
상술한 바로부터, 기판내에서 레지스트 필름 두께 균일성의 유효 영역이 확대되는 상황에 있어서, 원하는 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성(100Å 이하)을 얻기 위하여, 강제배기는, 기판이 균일성 코팅 스텝과 건조 스텝에서 회전되는 동안 수행되어 기판의 중심으로부터 기판의 가장자리부쪽으로 기판의 상부 표면을 따라서 기류를 발생시킨다는 것을 알 수 있다.
이하에서는, 제2 내지 제4 실시예와 관련하여 마스크 블랭크의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
<실시예 2>
152.4mm x 152.4mm 크기를 가지는 합성 석영 글라스기판상에, 크롬막 및 크롬 산화막을 스퍼터링에 의해 연속적으로 증착하여, 불투명막 및 반사방지막을 가지는 박막 코팅 글라스 기판을 얻었다.
얻어진 박막 코팅 기판상에, 이하의 코팅 조건하에서 상술한 스핀 코팅 장치를 이용한 스핀 코팅에 의해 레지스트액이 도포되어 레지스트 필름을 형성하였다.
레지스트 : 포지티브 화학증폭형 레지스트 FEP171
(후지필름 아치사 제조)
용매 : PGMEA 및 PGME의 혼합물
레지스트액의 점도성 : 3 mPa·s
주 회전속도 : 1500 rpm
주 회전시간 : 2초
건조 회전 속도 : 250 rpm
건조 회전 시간 : 20 초
평균 레지스트 두께 : 4000Å
기판의 상부 표면에 부딪히는 기류속도 : 2m/sec
균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 기판이 회전되는 동안 배기가 연속적으로 수행되었다.
이후에, 가열/건조 유닛과 냉각 유닛에 기판이 반송되어 예정된 가열/건조 스텝을 거쳤다. 이로써, 레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크가 얻어졌다.
얻어진 포토마스크의 레지스트 필름에 있어서, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성이 측정되었다.
결과로서, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 35Å였다. 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 이하의 방법으로 측정되었다. 기판의 중심에서 132mm x 132mm의 보증 영역(임계영역)에 걸쳐 121 측정점은 11 x 11 어레이로 균일하게 분포되었다. 이들 지점에서, 두께는 스펙트럼반사를 이용하는 두께 측정 시스템(나노메트릭 재팬사의 AFT6100M)에 의해 측정되었다. 기판 내의 두께 분포(각각의 측정점에서의 두께 데이터)가 얻어졌다. 기판내의 두께 분포로부터, 최대 두께와 최소 두께를 구하고, 최대 두께로부터 최소두께를 뺀 차이값을 얻어 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성으로 하였다.
임계영역 밖에 형성된(즉, 보조 패턴 형성영역내에 형성된) 레지스트 필름의 두께가 0.1mm의 피치로 스펙트럼 반사를 이용하는 두께 측정 시스템에 의해 측정되었다. 결과로서, 최대 두께는 4380Å였다. 보조 패턴 형성영역내의 최대 두께와 임계영역내의 평균 두께사이의 차는 평균 두께의 대략 1/10에 상당하는 380Å과 같다.
<실시예 3-7, 비교예 4와 5>
기판내의 레지스트 필름 두께 균일성이 건조 회전 속도가 50 내지 500 rpm 범위내에서 변화되는 한편, 주 회전속도와 주 회전시간이 고정된 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 방식으로 평가하였다. 결과로서, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 250rpm의 건조 회전 속도에서 가장 양호하였다. 건조 회전 시간은 적절하게 조정되었다. 평가결과는 표 1에 나타낸다.
건조 회전 속도가 50rpm 및 500rpm인 경우, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 100Å을 초과하여 열화하였다. 그 이유는 다음과 같다. 건조 회전 속도가 50rpm인 경우에, 건조 스텝에서 레지스트 필름이 완전히 건조될 때까지 긴 시간이 요구된다(긴 건조 회전 시간이 필요하다). 기판의 가장자리부분에 모인 레지스트액이 기판의 중심쪽으로 되돌아옴과 동시에 건조된다. 따라서, 레지스트 필름의 두꺼운 영역은 확대되고 레지스트 필름의 두께 분포는 열화하여, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성이 100Å를 초과한다. 한편, 건조 회전 속도가 500rpm인 경우, 레지스트 필름의 웅덩이는 기판의 중심쪽으로 되돌아오지 않고 기판의 각각 4개 코너에서 건조 스텝동안 건조된다. 따라서, 기판(임계영역내)의 각각 4개의 코너에서 레지스트 필름 두께는 기판 중심의 레지스트 필름과 비교하면, 극도로 커진다. 결과적으로, 레지스트 필름의 두께 분포는 열화되며 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 100Å를 초과한다.

비교예 4		 실시예
비교예 5
3 4 5 6 7
회전
속도
50 rpm
100rpm
150rpm
200rpm
300rpm
450rpm
500rpm
기판내의
레지스트
필름 두께
균일성
115Å
58Å
49Å
43Å
40Å
55Å
108Å
이상으로부터, 100Å이하의 기판내 레지스트 필름 두께 균일성을 얻기 위하여 100 내지 450rpm사이의 범위내 건조 회전속도로 세팅하고, 50Å 이하의 기판내 레지스트 필름 두께 균일성을 얻기 위하여 150 내지 300 rpm사이의 범위내의 건조 회전 속도로 세팅되어야 한다는 것을 알 수 있다.
<실시예 8-11, 비교예 6-9>
다음으로, 레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크는 건조 회전 속도가 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성이 가장 양호한 250rpm으로 세팅되고 고정되며, 균일 코팅 스텝내의 주 회전 속도 및 주 회전 시간이 표 2에 나타낸 바와 같이 선택되는 것을 제외하고는 실시예 2와 유사한 방식으로 제조되었다. 얻어진 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성은 표 2에 나타낸 바와 같다.
실시예 비교예
8 9 10 11 6 7 8 9
주회전
속도		 1200
rpm		 1400
rpm		 1750
rpm		 1900
rpm		 1000
rpm		 1000
rpm		 2000
rpm		 2000
rpm
주회전
시간		 3
sec		 2.5
sec		 1.5
sec		 1
sec		 1
sec		 5.5
sec		 1
sec		 4
sec
기판내의
레지스트
필름 두께 균일성
90Å
49Å
48Å
87Å
280Å
267Å
123Å
434Å
상술한 바로부터, 포지티브 화학 증폭형 레지스트 FEP171(후지필름 아치사제조)이 사용된 경우에, 확대된 보증영역(임계 영역)에서 100 Å이하의 기판내 레지스트 필름 두께 균일성을 유지하기 위해서는, 1200 내지 1900rpm 범위의 주 회전 속도로 하고, 1 내지 5 초 범위내의 주 회전 시간으로 하며, 100 내지 450rpm 범위의 건조 회전 속도로 하여야 한다는 것을 알 수 있다. 또한, 50Å이하의 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성을 유지하기 위해서는 1400 내지 1750rpm범위내의 주 회전속도, 1.5 내지 2.5초 범위내의 주 회전시간 및 150 내지 300rpm 범위내의 건조 회전 속도로 하여야 한다는 것을 알 수 있다.
<실시예 12>
다음으로, 레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크가 포지티브 화학증폭형 레지스트 OBER-CAP209(도쿄 오카 코교사 제조)를 이용하여 이하의 조건하에서 제조되었다.
용매 : EL
레지스트액의 점도성 : 3.8mPa·s
주 회전 속도 : 1250rpm
주 회전 시간 : 10 초
건조 회전 속도 : 300rpm
건조 회전 시간 : 60초
평균 레지스트 두께 : 3500Å
기판의 상부 표면에 부딪히는 기류의 속도 :2m/sec
기판 내의 레지스트 필름 두께 균일성 : 96Å
기판이 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 회전되는 동안 배기가 연속적으로 수행되었다.
<실시예 13>
다음으로, 레지스트 막이 형성된 포토마스크가 포지티브 화학증폭형 레지스트 NEB22(스미토모 화학공업사 제조)를 이용하여 이하의 조건 하에서 제조되었다.
용매 : PGMEA
레지스트액의 점도성 : 1.8mPa·s
주 회전 속도 : 850 rpm
주 회전 시간 : 4초
건조 회전 속도 : 300rpm
건조 회전 시간 : 60초
평균 레지스트 두께 : 4000Å
기판의 상부 표면에 충돌하는 기류의 속도 :3m/sec
기파내의 레지스트 필름 두께 균일성 : 91Å
균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 기판이 회전하는 동안, 배기가 연속적으로 수행되었다.
<실시예 14>
다음으로, 레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크가 포지티브 노볼락계 레지스트THMR-iP3600(도쿄 오카 코교사 제조)를 이용하여 이하의 조건에 제조되었다.
용매 : MAK
레지스트액의 속도 : 2.1mPa·s
주 회전 속도 : 1200rpm
주 회전 시간 : 3초
건조 회전 속도 : 250rpm
건조 회전 시간 : 30초
평균 레지스트 두께 : 5500Å
기판의 상부 표면과 충돌하는 기류의 속도 : 0.8 m/sec
기판내의 레지스트 필름 두께 균일성 : 93Å
기판이 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 회전되는 동안 배기가 연속적으로 수행되었다.
실시예 2 내지 14에서의 결과로부터, 이하의 내용을 알 수 있다. 레지스트액이 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 메틸이소아밀케톤(MAK), 및 에틸락테이트(EL) 중에 어느 하나를 주성분으로서 포함하거나, 어느 하나로 구성된 용매를 포함하는 경우, 및/또는 레지스트용액이 1-10mPa·s의 점도성을 가지며, 균일 코팅 스텝내의 주 회전 속도 및 주 회전 시간이 850 내지 2000rpm 범위내와 1 내지 10초 범위내로 각각 선택되고, 건조 스텝내의 건조 회전 속도가 100 내지 450rpm의 범위 내에서 선택되는 경우에, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성에 대한 보증영역(임계영역)이 132mm x 132mm로 확대되더라도, 원하는 기판(100Å이하)내 레지스트 필름 두께 균일성이 유지될 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실시예 15>
레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크가, 레지스트액의 스핀 코팅 이후 및 가열/건조 스텝 전의 레지스트 필름에 대해 불필요한 막 제거 공정을 행하여 보조 패턴 형성영역 밖의 기판의 외주 단부에서 형성된 레지스트 필름의 불필요한 부분을 제거한 점을 제외하고는, 실시예 2와 유사한 방식으로 제조되었다.
초점거리 10mm 를 가지고 광가이드의 단부에 부착된 콘덴서 렌즈와 석영 파이버 광가이드(10mmφ)를 가지는 수은램프(호야-쇼트사제 UL500L)가 노광광원으로서 사용되었다. 3mm x 3mm의 정방형 개구를 가지는 스텐실 마스크를 초점부에 고정하였다. 스텐실 마스크는 기판의 상부 표면으로부터 3mm간격을 두고 배치되어, 스텐실 마스크(노광 윈도우)의 대략 15mm가 기판단부로부터 기판의 중심쪽으로 기판의 일부와 겹친다. 그리고 나서, 노광광원의 점등과 동시에, 노광윈도우는 약 10mm/sec의 속도로 기판의 외주 단부의 한변을 따라서 스캐닝 부재에 의해 이동되었다. 152mm의 한면에 대한 노광 종료 후에, 기판이 90도 회전되었다. 그리고 나서, 다음 측면이 노광되었다. 유사한 방식으로, 기판의 4측면이 모두 노광되었다. 그래서, 기판의 외주 단부에서 레지스트 필름의 불필요한 부분이 선택적으로 노광처리되었다.
다음으로, 일본 특허 공개 평2001-259502호 공보에 개시된 장치를 이용하여, 상술한 선택적으로 노광된 부분에 현상액이 공급된다. 특히, 기판이 500rpm의 속도로 회전되는 동안, 표준 현상액 2.38% TMAH(도쿄 오카 코교사 제조 NMD-3)가 30초 동안 100cc/min의 흐름속도로 공급되어 레지스트 필름의 불필요한 부분을 현상하여 제거하였다. 그 직후, 초순수가 현상액 대신에 공급되어 레지스트 필름의 불필요한 부분이 현상되어 제거된 레지스트제거 부분을 린싱하였다. 그리고 나서, 기판은 2000rpm의 속도로 회전하여 스핀 건조를 수행하였다. 따라서, 기판의 외주단부에서 레지스트 필름의 불필요한 부분의 제거가 완료되었다.
마지막으로, 상술한 공정 이후에 기판은 150℃로 유지된 핫플레이트(프록시미티 갭 :0.2 mm)에 의해 10분 동안 가열되어 레지스트 필름을 가열 건조하였다. 따라서 마스크 블랭크가 제조되었다.
스타이러스 탐침식 단차(두께) 측정 시스템을 이용하여, 레지스트 필름이 제거된 기판의 외주 단부의 레지스트 제거부분(제거단)의 단면이 측정되었다. 그 결과, 제거단에서 눈에 띄는 상승부 또는 융기는 관찰되지 않았으며, 제거단의 측벽부는 대략 수직이었으며, 단부 단면은 가장자리가 말린(rolled-edge) 형태를 가졌다.
또한, 레지스트 필름이 제거된 기판의 외주 단부의 레지스트 제거부분의 제거 폭(기판 단부로부터 제거단까지의 거리)에 대한 측정이 행해졌다. 제거폭은 각 측면의 전체 길이에 대하여 측정되었다. 측정에 있어서, 레지스트 두께 제거 시스템(나노메트릭 재팬사 제조 AFT6100M)가 사용되었다. 제거폭은 기판의 각 측면에서 10mm의 간격을 두고 측정되었으며, 표준편차를 구하였다. 결과, 표준 오차는 0.1mm정도로 양호하였다.
얻어진 마스크 블랭크를 이용하여, 전사 마스크가 제조되었다. 실시예 2와 관련하여, 보조 패턴 형성영역내의 레지스트 필름의 최대 두께와, 평균두께 사이의 차는 평균두께의 약 1/10이었다. 따라서, 전사 마스크는 바코드, 품질 보증 패턴, 정렬마크와 같은 보조패턴의 패턴 불량이나, 기판의 외주단부에서 레지스트 필름의 불필요한 부분의 떼어지거나 벗겨짐에 의해 유발된 티끌(파티클 결함)에서 생긴 패턴 결함을 가지지 않았다.
<참고예>
이하를 제외하고는 실시예 2와 유사한 방식으로 마스크 블랭크가 제조되었다. 레지스트의 스핀 코팅 이후, 가열/건조 이전의 레지스트 필름에 대하여 일본 특개평 2001-259502호에 개시된 장치를 이용하여, 보조 패턴 형성 영역의 바깥쪽 기판의 외주 단부에서 형성된 레지스트 필름을 아세톤으로 제거하였다. 이후에, 실시예 13과 유사한 방식으로, 기판은 150℃로 유지된 핫플레이트(프록시미티 갭 : 0.2mm)를 사용하여 10분동안 도포후 베이크 처리(post-coat baking)를 거치게 된다. 이렇게 하여 마스크 블랭크가 제조되었다.
스타이러스 탐침식 단차(두께)측정 시스템(stylus probe-type step measurement system)을 이용하여, 레지스트 필름이 제거된 기판의 외주 단부의 레지스트 제거부분(제거단)의 단면에 대한 측정이 행해졌다. 결과, 대략 1.5㎛의 높이를 가지는 현저히 두꺼운 부분이 제거단에 형성되었다.
또한, 레지스트 필름이 제거된 기판의 외주 단부의 레지스트 제거부분의 제거 폭(기판의 단부로부터 제거단까지의 거리)을 측정하였다. 제거폭은 각 측면의 전체 길이에 대하여 측정되었다. 측정에 있어서, 레지스트폭 측정 시스템(나노메트릭 재팬사 제조의 AFT6100M)이 사용되었다. 제거폭은 기판의 각 측면에 대하여 10mm의 간격을 두고 측정되었으며, 표준 오차가 구해졌다. 결과, 표준 오차는 0.24mm로 악화하였다.
얻어진 마스크 블랭크를 이용하여, 전사 마스크가 제조되었다. 이 경우, 제거단의 두꺼운 영역에 걸쳐 정렬 마크의 패턴 불량(해상불량)이 확인되었다. 또한, 제거단으로부터 발생된 것으로 추정되는 티끌(파티클 결함)로 인한 패턴 불량이 부분적으로 확인되었다.
이제, 구체적인 실시예에 의해 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 따른 마스크 블랭크의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
<실시예 16-23, 비교예 10-13>
152.4 mm x 152.4 mm의 크기를 가지는 합성 석영 글라스 기판상에, 크롬막과 크롬 산화막을 스퍼터링에 의해 연속적으로 증착하여, 불투명막과 반사 방지막이 형성된 박막 코팅 글라스 기판이 얻어졌다.
얻어진 박막 코팅 기판상에, 이하의 조건하에서 상술한 스핀 코팅 장치를 이용한 스핀 코팅으로 레지스트액이 도포되어 레지스트 필름을 형성하였다.
레지스트 : 포지티브 고분자량 레지스트 ZEP7000(ZEON사 제)
용매 : DIGLYME
레지스트액의 점도성 : 17mPa·s
평균 레지스트 필름 : 3000Å
기판의 상부면에 충돌하는 기류의 속도 : 3m/sec
기판이 균일 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 회전하는 동안 배기가 연속적으로 행해졌다. 건조 회전 시간에 관하여, 기판은 레지스트 필름이 완전히 건조될 때까지(건조 회전이 더 계속되더라도 레지스트 필름의 두께가 더이상 감소되지 않을 때까지) 회전되었다.
이렇게 얻어진 기판내의 레지스트 필름 균일성을 표 3에 나타내었다.
Figure 112010039307029-pat00001
<실시예 24>
다음으로, 포지티브 고분자량 레지스트 PBS(폴리(부텐-1-술폰))(치소 사(Chisso corporation)제)를 이용하여, 레지스트 필름이 형성된 포토마스크 블랭크가 이하의 조건하에서 제조되었다.
용매 : MCA
주 회전 속도 : 1100rpm
주 회전 시간 : 15 초
건조 회전 속도 : 300rpm
건조 회전 시간 : 100초
평균 레지스트 두께 : 4000Å
기판의 상부 표면과 충돌하는 기류의 속도 : 3m/sec
기판내의 레지스트 필름 두께 균일성 :91Å
기판이 균일성 코팅 스텝과 건조 스텝 양쪽에서 회전되는 동안 배기가 연속적으로 수행되었다.
실시예에 도시되지는 않았지만, 용매로서 아니솔(ANISOLE), 시클로헥사논 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트를 이용한, 다른 레지스트액에 대해서도 유사한 결과가 얻어졌다.
상술한 결과로부터, 이하의 내용을 알 수 있다.
디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DIGLYME), 아니솔(ANISOLE), 메틸 셀로솔브 아세테이트(MCA), 시클로헥사논 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)중의 어느 하나를 주성분으로서 포함하거나, 어느 하나로 구성된 용매를 레지스트액이 포함하는 경우, 및/또는 레지스트액의 점도성이 10mPa·s이상, 50mPa·s 이하인 경우에, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성을 확대된 임계영역(132mm x 132mm)에서 100Å 이하로 유지하기 위해서는 주 회전속도는 850 및 2000rpm 사이의 범위에서 선택되어야 하며, 주 회전시간은 2 내지 15초 사이의 범위에 선택되어야 하고, 건조 회전 속도는 50 내지 450rpm 사이의 범위내에서 선택되어야 한다.
또한, 기판내의 레지스트 필름 두께 균일성을 50Å 이하로 유지하기 위해서는, 주 회전 속도는 1000 내지 1700rpm 사이의 범위에서 선택되어야 하며, 주 회전 시간은 5 내지 13초 사이의 범위에서 선택되어야 하고, 건조 회전 속도는 150 내지 300rpm 사이의 범위에서 선택되어야 한다는 것을 알 수 있다.
지금까지 본원 발명의 바람직한 실시예를 그 구체적인 실시예와 함께 설명하였지만, 본원의 특허청구범위에 기재된 발명의 영역을 벗어나지 않는 한 본원 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 있어서 여러가지 변형이 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 기판 사이즈가 6 인치×6 인치인 사각형 모양의 기판상에 레지스트 도포막이 형성된 마스크 블랭크에 있어서,
    상기 레지스트 도포막은, 레지스트액을 배분하고, 균일 코팅 단계에서 기판을 회전시켜, 배분된 레지스트액이 기판상에 퍼지도록 하며, 건조 단계에서 상기 균일 코팅 단계보다 낮은 회전 속도로 상기 기판을 회전시킴으로써, 기판 상의 레지스트액을 건조시키고, 상기 균일 코팅 단계 및 건조 단계 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부 표면을 따라 기류를 0.5~5 m/sec의 속도로 발생시켜 상기 기판 상에 형성하며,
    상기 레지스트 도포막에서의 기판 중앙부의 임계 영역에 있어서, 상기 레지스트 도포막의 두께의 균일성이 100Å 이하이며,
    상기 임계 영역을 둘러싸는, 보조 패턴 형성 영역에서의 상기 레지스트 도포막의 최대 두께와 상기 임계 영역에서의 레지스트 필름의 평균 두께의 차이가 상기 평균 두께의 1/2 이하이며,
    상기 건조 단계에서의 기판 회전 속도는, 150-300 rpm인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 싱기 균일 코팅 단계에서의 기판 회전 속도는 850-2000 rpm이며, 기판 회전 시간은 1-10초인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레지스트액은, 평균분자량이 100000 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판 중앙부의 임계 영역에 있어서의 상기 레지스트 도포막의 두께의 균일성이 50Å 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 이 기판 상에 마스크 패턴이 되는 박막을 형성한 박막 기판인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제5항의 마스크 블랭크의 상기 박막을 패터닝 하고, 상기 기판 상에 주패턴과 보조 패턴을 가지는 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사 마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서 상기 임계영역은 140㎜×140㎜ 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  8. 기판 사이즈가 6 인치×6 인치인 사각형 모양의 기판상에 레지스트 도포막이 형성된 마스크 블랭크에 있어서,
    상기 레지스트 도포막은, 레지스트액을 배분하고, 균일 코팅 단계에서 기판을 회전시켜, 배분된 레지스트액이 기판상에 퍼지도록 하며, 건조 단계에서 상기 균일 코팅 단계보다 낮은 회전 속도로 상기 기판을 회전시킴으로써, 기판 상의 레지스트액을 건조시키고, 상기 균일 코팅 단계 및 건조 단계 동안, 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 바깥 가장자리부로 기판의 상부 표면을 따라 기류를 0.5~5 m/sec의 속도로 발생시켜 상기 기판 상에 형성하며,
    상기 레지스트 도포막에서의 기판 중앙부의 임계 영역에 있어서, 상기 레지스트 도포막의 두께의 균일성이 100Å 이하이며,
    상기 건조 단계에서의 기판 회전 속도는, 150-300 rpm인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  9. 제8항에 있어서, 상기 균일 코팅 단계에서의 기판 회전 속도는 850-2000 rpm이며, 기판 회전 시간은 1-10초인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  10. 제8항에 있어서, 상기 레지스트액은, 평균분자량이 100000 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기판 중앙부의 임계 영역에 있어서의 상기 레지스트 도포막의 두께의 균일성이 50Å 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  12. 제8항에 있어서, 상기 기판은, 이 기판 상에 마스크 패턴이 되는 박막을 형성한 박막 기판인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  13. 제12항의 마스크 블랭크의 상기 박막을 패터닝 하고, 상기 기판 상에 주패턴과 보조 패턴을 가지는 마스크 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사 마스크의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서 상기 임계영역은 140㎜×140㎜ 영역인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
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