KR19990072941A - 치수정밀도가높은포토마스크를형성할수있는포토마스크형성방법및열처리장치 - Google Patents
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Abstract
프리베이크 공정에서 포토마스크 블랭크(4)의 하부에 배치된 베이스 플레이트(1)로부터 포토마스크 블랭크(4)에 열을 공급하며, 포토마스크 블랭크(4)의 단부면측에서의 방열을 보정하여 포토마스크 블랭크(4)의 면내 온도 분포가 균일하게 되도록 단부면용 플레이트(3)로부터 포토마스크 블랭크(4)로 부분적으로 열을 공급한다. 프리베이크 공정후의 냉각공정에서, 포토마스크 블랭크(4)의 단부면측에서의 방열(15)을 보정하여 포토마스크 블랭크(4)의 면내 온도 분포가 균일하게 되도록 단부면용 플레이트(3)로부터 포토마스크 블랭크(4)로 부분적으로 열(11)을 공급하면서, 포토마스크 블랭크(4)를 냉각한다.
Description
본 발명은 포토마스크 기판상에 레지스트 패턴이 형성된 포토마스크를 형성하는 포토마스크 형성 방법 및 열처리장치에 관한 것이다.
종래부터 포토마스크 기판에 레지스트패턴을 형성할 때, 전자빔(이하, EB라 함) 레지스트가 폭넓게 사용되고 있다. 이 EB 레지스트는, 소위 화학 증폭형 레지스트가 아니라, EB 조사에 의한 분자량차에 의해 현상을 행하는 고분자재료이다. 여기서는, 현상 선택성(분자량차)에 의해 EB 조사 부분을 제거하는 포지티브형 레지스트의 열물성(熱物性)(thermophysical property)에 대해서 설명한다.
상기 EB 레지스트로서 하이드로카본계의 고분자재료인 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)를 사용하는 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이 레지스트 도포후의 열처리 베이크(이하, 프리베이크라 함) 공정에서, 프리베이크 온도와 레지스트 감도 사이에 밀접한 관계가 있음을 볼 수 있다. 도 4에서, 횡축은 프리베이크 온도를 임의의 눈금으로 나타내고, 종축은 레지스트 감도를 임의의 눈금으로 나타내고 있다. 도 4에서, 종축에 대한 위치가 높게 될수록 레지스트 감도가 낮게 된다. EB 레지스트의 유리 전이점(Tg)을 넘는 온도범위 "a"에서는, 레지스트내의 구성 원소의 결합력이 약한 부분(예컨대, 측쇄상의 2중 결합부)이 프리베이크 공정에서 일단 절단된다. 상기 절단된 부분은 프리베이크후의 냉각 공정에서 안정화되기 용이한 상태로 재결합(느슨히 재가교되는 상태)되어 고분자화한다. 이 때문에, 상기 프리베이크 온도의 상승에 따라 가교 비율이 증가하여, EB 레지스트의 감도가 서서히 감소된다. 또한, 도 4의 온도범위 "a"보다 높은 온도범위 "b"에서, 가교는 포화 상태로 되어, EB 레지스트의 감도는 안정 영역으로 된다. 또한, 도 4의 온도범위 "b"보다 높은 온도범위 "c"에서는, 프리베이크 공정에서의 열처리에 의해 EB 레지스트 재료 자체가 분해되어 분자량이 감소되기 때문에, 레지스트가 고감도화된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 프리베이크 공정후의 냉각공정에서 냉각온도와 레지스트 감도 사이에 밀접한 관계가 있음을 볼 수 있다. 도 5에서, 횡축은 냉각온도, 종축은 레지스트 감도를 임의의 눈금으로 나타내고 있고, 도 4의 온도범위 "a"와 연관하여 설명한 바와 같이, 프리베이크 공정후의 냉각 온도는 고분자의 결합 상태와 가교의 진척율을 좌우하며, 레지스트 감도를 최종적으로 결정하는 매우 중요한 인자로서 작용한다. 이는 프리베이크후의 냉각 공정에서 다시 가교되는 분자의 비율이 냉각 속도, 특히 유리 전이점의 전이 속도에 의존하기 때문이다. 즉, 냉각 속도(냉각 온도)에 의해 가교의 진척율이 결정되며, 느린 냉각시, 즉 냉각 온도가 높을 때는, 충분히 가교가 진척되며, 따라서 EB 레지스트의 감도는 낮아지게 된다.
상기한 바와 같이, 현재 포토마스크의 양산시에 적용되는 EB 레지스트의 감도는 프리베이크 공정의 프리베이크 온도 및 그 후의 냉각 공정의 냉각 온도에 의존하게 된다. 열물리학적으로 특별한 안정 조건이 없는 냉각 온도를 정확하게 제어하는 것이, 치수 정밀도가 높은 포토마스크를 얻기 위해 필수적이다.
상기 EB 레지스트를 사용하는 포토마스크 형성 방법에서는, 열처리장치로서 도 6에 나타낸 대류형 오븐(20) 및 도 7에 나타낸 핫플레이트(hot-plate) 오븐(40)이 널리 사용되고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 대류형 오븐(20)은 도어(26)를 갖는 외부 용기(25)내에 배열된 내부 용기(24) 및 내부 용기(24)의 하부측에 배열된 히터(28)를 포함하고 그 내부 용기(24) 하부의 히터(28)에 의해 공기를 가열하여 가열된 공기를 팬(32)과 팬(22)에 의해 내부 용기(24)와 외부 용기(25) 사이로 순환시켜, 내부 용기(24)의 대략 중앙에 배치된 포토마스크 블랭크(21)를 가열함으로써, 내부 용기(24)의 중앙에 배치된 포토마스크 블랭크(21)가 가열된다. 상기 대류형 오븐(20)은 팬(32,22)의 바람 하류측에 필터(33,23)를 구비하고 있다. 상기 대류형 오븐(20)은 복수의 포토마스크 블랭크(21)의 배치 처리가 가능한 이점이 있지만, 오븐내에서의 대류에 의한 열처리로 인해 포토마스크블랭크(21)의 면내 온도 분포를 균일하게 하는 것이 구조상 곤란하다. 또한, 일반적으로 프리히트 공정후의 냉각 공정을 크린 벤치내등의 자연 냉각에 의해 실행하기 때문에, 원하는 레지스트 감도로 조정하는 것이 사실상 불가능하고, 포토마스크 사이 및 포토마스크면내의 냉각 공정에서의 포토마스크 블랭크(21)의 온도 격차도 현저하다.
도 7은 상기한 문제점을 해결하는 수평판 배치 방식의 핫플레이트 오븐(40)의 사시도이다. 핫플레이트 오븐(40)은 도 7에 도시된 바와 같이 선형적으로 배열된 복수의 베이스 플레이트(41) 및 각 베이스 플레이트(41) 근방에 제공된 반송용 아암(42)을 갖고 있다. 상기 반송용 아암(42)에 의해 포토마스크 블랭크를 베이스 플레이트들(41) 사이에서 이동시켜서, 프리베이크 공정 및 냉각 공정을 순차로 실행한다.
도 8에 프리히트 공정 및 냉각 공정을 실행하는 핫플레이트 오븐(40)의 주요부 확대 단면도를 나타낸다. 베이스 플레이트(51)상에 소정의 간격으로 테프론(상품명, PTFE) 스페이서(52,52)를 배치한다. 그 테프론 스페이서(52,52)상에 양단부가 배치되도록 포토마스크 블랭크(53)를 수평하게 배치한다. 이로써, 테프론 스페이서(52,52)에 의해 베이스 플레이트(51)와 포토마스크 블랭크(53) 사이에 소정 간격이 벌어지게 된다. 그후, 상기 포토마스크 블랭크(53) 하부의 베이스 플레이트(51)가 히터(도시 안됨)에 의해 가열되어, 포토마스크 블랭크(53)를 근접 가열하게 된다. 이 핫플레이트 오븐(40)에 의한 포토마스크 형성 방법에 의하면, 포토마스크 블랭크(53)면내에 균일하게 열을 공급할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(51)의 온도를 수냉 등에 의해 상온 부근으로 설정함으로써, 포토마스크 블랭크(53)의 냉각에도 상기 방법을 적용할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 EB 레지스트의 물리적 특성의 장점을 이용하여, 냉각용 플레이트로서 작용하는 베이스 플레이트(51)의 온도 설정에 의해 레지스트 감도를 원하는 값으로 조정할 수 있다.
도 10은 상기 핫플레이트 오븐(40)에서의 프리베이크 공정 및 냉각 공정을 행한 판두께 0.09인치의 포토마스크 블랭크(60)를 사용하여 EB 리소그라피에 의해 형성된 레지스트 패턴 치수의 면내 분포를 나타내고 있다. 도 10에서, 흑사각형 마크(61)의 크기는 면내의 치수 평균치에 대한 플러스 시프트량을, 백사각형 마크(62)의 크기가 면내의 치수 평균치에 대한 마이너스 시프트량을 나타낸다. 프리베이크 공정 및 냉각 공정의 포토마스크 블랭크(60)에 대한 균일한 열처리에 의해, 양호한 레지스트 패턴의 면내 치수 분포가 얻어진다.
그러나, 도 11에 나타낸 바와 같이, 판두께 0.25인치의 포토마스크 블랭크(70)에 유사한 프리베이크 공정 및 냉각 공정을 행한 후, 포토마스크 블랭크(70)의 면내의 레지스트 패턴 치수 분포를 관찰하면, 레지스트 패턴의 치수 분포의 편차(레지스트 감도: 중앙부<주변부)가 현저하다. 이는 포토마스크 블랭크(70)의 증가된 판두께 때문에 포토마스크 블랭크(70)의 단부면측에서의 방열이 증가하여 포토마스크 블랭크(70)의 면내의 온도 균일성이 열화됨으로써 주변부의 레지스트가 고감도화된 것에 기인하고 있다. 도 11에서 흑사각형 마크(71)의 크기는 면내의 치수 평균치에 대한 플러스 시프트량을 나타내고, 백사각형 마크(72)의 크기는 면내의 치수 평균치에 대한 마이너스 시프트량을 나타내고 있다.
도 11의 치수 분포의 원인을 도 9에 도시된 열의 흐름을 나타내는 모델에 의해 설명한다. 도 9에서는 레지스트 감도에 대한 영향도가 큰 프리베이크 후의 냉각 공정을 나타내고 있다. 상기 핫플레이트 오븐(40)의 냉각 플레이트의 열흡수효과는 포토마스크 블랭크(53)의 하부면 내측에 대해 균일하다고 고려할 수 있다. 그러나, 상기 포토마스크 블랭크(53)의 단부면에서의 방열(55)이 존재하기 때문에, 포토마스크 블랭크(53)의 중앙부보다 단부면의 냉각 속도가 빠르게 된다. 이 현상은 판두께가 두꺼운 포토마스크에서 특히 현저하게 되고, 서모그래프에 의한 면내의 온도 분포로 확인할 수 있다. 이 냉각 공정에서의 포토마스크 블랭크의 면내 온도 분포 불균일때문에, 전술한 EB 레지스트의 열물성에 의해 주변부에 배치된 레지스트가 중앙부에 대해 상대적으로 고감도화된다.
이러한 포토마스크의 치수 분포의 편차를 방지하기 위한 대책으로, 방열 방지에 의해 포토마스크 블랭크의 면내의 온도를 균일화하기 위해서, 포토마스크 블랭크의 주변부에 동일한 열전도율을 가진 프레임 형상의 부재를 이용하는 방법(종래 기술로서 언급되는 일본국 공개 특허 공보 제85-43655호 참조) 및 포토마스크 블랭크의 단부면용 측판을 제공하는 방법(종래 기술로서 언급되는 일본국 공개 특허 공보 제94-216020호)이 제안되어 있다. 그러나, 상기 포토마스크 블랭크의 주변부에 동일한 열전도율을 가진 프레임 형상 부재를 사용하는 방법은, 포토마스크 블랭크의 면내의 온도 균일화에 효과가 크지만, 프레임 형상의 부재를 사용하기 때문에 처리될 기판의 크기가 증대되어 장치의 대형화를 피할 수 없는 문제가 있다. 또한, 상기 포토마스크 블랭크의 단부면용의 측판을 제공하는 방법은, 특히 냉각 공정에서 포토마스크 블랭크의 단부면에서의 외부로의 방열을 충분하게 막을 수 없기 때문에, 포토마스크 블랭크의 면내의 온도 균일화가 불충분하게 되는 문제가 있다.
포토마스크의 치수 정밀도는 면내 치수 정밀도 및 목표 치수에서 면내 치수의 평균치의 편차에 의해 정해지며, 상기 목표 치수에서의 편차는 웨이퍼상의 포토레지스트 프로세스에서의 노광량을 조정함에 의해 어느 정도 보정이 가능하다. 그러나, 면내 치수 정밀도에 관해서는, 포토마스크의 전면이 단일 광량에 의해 노광되기 때문에, 치수 편차가 그대로 웨이퍼상으로 전달된다. 따라서, 웨이퍼상의 포토레지스트 프로세스에서 높은 치수 정밀도를 얻기 위해서는, 포토마스크의 면내 치수 정밀도를 보장하는 것이 가장 중요하다.
본 발명의 목적은 판두께가 두꺼운 포토마스크이더라도 열처리 공정에서의 포토마스크 블랭크의 면내의 온도 균일성을 향상시킴에 의해 높은 치수 정밀도의 레지스트 패턴을 갖는 포토마스크를 형성할 수 있는 포토마스크 형성 방법 및 열처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 :
표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판의 하부에 배치된 제 1 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 열을 공급하며, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 제 2 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하는 가열공정; 및
상기 가열공정 후에, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 상기 제 2 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하면서, 상기 포토마스크 기판을 냉각시키는 냉각공정을 포함하는 포토마스크 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 포토마스크 형성 방법에 의하면, 상기 가열 공정에서, 표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판의 아래쪽에 배치된 제 1 열원으로부터 포토마스크 기판에 열을 공급하고 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측의 제 2 열원으로부터 포토마스크 기판으로 부분적으로 열을 공급하여, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 제 2 열원으로부터 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급함으로써, 포토마스크 기판의 면내 온도분포를 대략 균일하게 한다. 상기 가열 공정후의 냉각 공정에서 포토마스크 기판을 냉각할 때, 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 상기 제 2 열원으로부터 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하여 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정함으로써, 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 대략 균일하게 한다. 상기한 바와 같이, 가열 공정과 냉각 공정에서 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 균일화함으로써, 레지스트 감도를 결정하는 가교 비율을 포토마스크 기판의 면내에서 균일하게 함으로써, 포토마스크 기판의 면내에서 레지스트감도를 균일하게 한다. 상기 구성에 의해, 장치를 대형화하지 않고 판두께가 두꺼운 포토마스크라도, 후의 노광 및 현상 공정에 의해 높은 치수 정밀도의 레지스트 패턴을 갖는 포토마스크를 형성할 수 있다. 웨이퍼상의 포토레지스트 프로세스에서 이 포토마스크를 사용함에 의해, 높은 치수 정밀도를 얻을 수 있다. 판두께가 두꺼운 포토마스크 기판(예컨대, 0.25인치)에 있어서도, 면내에서 균일한 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 얻을 수 있으므로, 현재 주류가 되고 있는 6인치 포토마스크(스테퍼용 레티클)의 치수 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가열 공정에서 상기 제 2 열원의 온도를 상기 제 1 열원의 온도보다 낮게 설정하며,
상기 냉각공정에서는 상기 제 2 열원의 온도를 상기 제 1 열원의 온도보다 높게 설정하는 포토마스크 형성 방법이 제공된다.
상기 실시예의 포토마스크 형성 방법에 의하면, 상기 가열 공정에서 상기포토마스크 기판의 단부면에서는 상기 제 1 열원으로부터 포토마스크 기판에 공급된 열의 일부가 포토마스크 기판의 단부면측에서 외부로 방출된다. 따라서, 상기 제 2 열원의 온도를 제 1 열원의 온도보다 낮게 설정함으로써, 포토마스크 기판의 단부면에서의 방열에 상당하는 열량이 정확하게 포토마스크 기판에 공급된다. 한편, 상기 냉각 공정에서, 예컨대 상기 제 2 열원의 온도와 상기 제 1 열원의 온도를 동일하게 하면, 상기 포토마스크 기판의 단부면에서는, 상기 포토마스크 기판으로부터 제 1 열원측으로 열이 방출되는 동시에, 포토마스크 기판의 단부면측에서 외부로 유사하게 열이 방출된다. 따라서, 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 충분히 보충할 수 없고, 그 결과로 포토마스크 기판의 주변부의 냉각 속도가 중앙부보다 빠르게 된다. 이 때문에, 상기 제 2 열원의 온도를 제 1 열원의 온도보다 높게 설정함으로써, 포토마스크 기판의 단부면에서의 방열에 상당하는 열량을 정확하게 포토마스크 기판에 공급한다. 따라서, 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 더욱 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 :
표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판 하부에 배치되어 상기 포토마스크 기판 하부에서 그 기판측으로 열을 공급하는 베이스 플레이트; 및
상기 포토마스크 기판의 단부면측상에 배치되어 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급하는 단부면용 플레이트를 포함하는 열처리장치를 제공한다.
본 발명의 열처리장치에 의하면, 가열공정에서 표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판의 아래쪽에 배치된 상기 베이스 플레이트로부터 포토마스크 기판에 열을 공급하는 동시에, 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 상기 단부면용 플레이트로부터 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하여, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정함으로써, 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 대략 균일하게 한다. 상기 가열 공정후의 냉각 공정에서 포토마스크 기판을 냉각할 때, 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 상기 단부면용 플레이트로부터 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하여, 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정함으로써, 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 대략 균일하게 한다. 상기한 바와 같이, 가열 공정과 냉각 공정에서, 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 균일화함으로써, 레지스트의 감도를 결정하는 가교 비율을 포토마스크 기판의 면내에서 균일하게 하여, 포토마스크 기판의 면내에서 레지스트 감도를 균일하게 한다. 따라서, 장치를 대형화하지 않고 판두께가 두꺼운 포토마스크에서도, 후의 노광 및 현상 공정에 의해 높은 치수 정밀도의 레지스트 패턴을 갖는 포토마스크를 형성할 수 있다. 웨이퍼상의 포토레지스트 프로세스에서 상기 포토마스크를 사용함에 따라, 높은 치수 정밀도를 얻을 수 있다. 판두께가 두꺼운 포토마스크 기판(예컨대, O.25인치)에 있어서도, 면내에서 균일한 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 얻을 수 있으므로, 현재 주류가 되고 있는 6인치 포토마스크(스테퍼용 레티큘)의 치수 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 포토마스크 기판 하부에 배치된 상기 베이스 플레이트로부터 상기 포토마스크 기판에 열을 공급하고 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 단부면용 플레이트에 의해 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급할 때 상기 단부면용 플레이트의 온도를 상기 베이스 플레이트의 온도보다 낮게 설정하며,
상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 단부면용 플레이트에 의해 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급하면서 상기 포토마스크 기판을 냉각할 때, 상기 단부면용 플레이트의 온도를 상기 베이스 플레이트의 온도보다 높게 설정하는 열처리장치를 제공한다.
상기 실시예의 열처리장치에 의하면, 가열공정에서 상기 포토마스크 기판의 단부면에서는, 상기 베이스 플레이트로부터 포토마스크 기판으로 공급된 열의 일부가 포토마스크 기판의 단부면측에서 외부로 방출됨으로써, 상기 단부면용 플레이트의 온도를 베이스 플레이트의 온도보다 낮게 설정함에 의해, 포토마스크 기판의단부면에서의 방열에 상당하는 열량을 정확하게 포토마스크 기판에 공급한다. 한편, 상기 냉각 공정에서, 예컨대 상기 단부면용 플레이트의 온도와 베이스 플레이트의 온도를 동일하게 하면, 상기 포토마스크 기판의 단부면에서는, 포토마스크 기판으로부터 베이스 플레이트측으로 열이 방출되는 동시에, 포토마스크 기판의 단부면측에서 외부로 유사하게 열이 방출되므로, 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보충할 수 없고, 그 결과 포토마스크 기판의 주변부의 냉각 속도가 중앙부보다 빠르게 된다. 이 때문에, 상기 단부면용 플레이트의 온도를 베이스 플레이트의 온도보다 높게 설정함으로써, 포토마스크 기판의 단부면에서의 방열에 상당하는 열량을 정확하게 포토마스크 기판에 공급한다. 따라서, 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포를 더욱 균일하게 할 수 있다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명하며, 그 내용은 단지 설명을 위한 것으로, 따라서 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 포토마스크 형성 방법에 사용되는 열처리장치로서 작용하는 핫플레이트 오븐의 포토마스크 블랭크 주변부의 확대 단면도,
도 1b는 프리베이크 공정에 있어서의 포토마스크 블랭크 주변부의 방열과 열공급의 모델을 나타낸 도면,
도 1c는 냉각 공정에서의 포토마스크 블랭크 주변부의 방열과 열공급의 모델을 나타낸 도면,
도 2는 냉각 공정에서 단부면용 플레이트의 설정 온도 및 포토마스크 블랭크의 주변부의 온도와 중앙부의 온도 사이의 온도차 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프,
도 3은 냉각 공정에서 단부면용 플레이트에서 기판(포토마스크 블랭크)의 단부면 까지의 거리 및 단부면용 플레이트의 온도 설정 최적치 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프,
도 4는 프리베이크 온도와 레지스트 감도의 상관 관계를 나타낸 그래프,
도 5는 냉각 온도와 레지스트 감도 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프,
도 6은 종래의 대류형 오븐을 나타낸 단면도,
도 7은 종래의 핫플레이트 오븐의 사시도,
도 8은 상기 핫플레이트 오븐의 주요부의 확대 단면도,
도 9는 상기 핫플레이트 오븐의 냉각 공정에서 포토마스크 블랭크 주변부의 열의 흐름을 나타낸 도면,
도 10은 상기 핫플레이트 오븐에 의해 판두께 0.09인치의 포토마스크 블랭크에 프리베이크 공정 및 냉각 공정을 행한 경우의 면내 치수 분포를 나타낸 도면, 및
도 11은 상기 핫플레이트 오븐 장치에 의해 판두께 0.25인치의 포토마스크 블랭크에 프리베이크 공정 및 냉각 공정을 행한 경우의 면내 치수 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 포토마스크 형성 방법 및 열처리장치를 도면들에 도시된 실시예를 따라 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 포토마스크 형성 방법에 사용되는 열처리장치로서 작용하는 핫플레이트 오븐의 포토마스크 블랭크 주변부의 단면도이다. 도 1b는 프리베이크 공정에서 포트마스크 블랭크의 주변부에서의 방열 및 열공급의 모델을 나타낸 도면이다. 도 1c는 냉각공정에서의 포토마스크 블랭크의 주변부에서의 방열 및 열공급의 모델을 나타낸 도면이다. 또한, 핫플레이트 오븐은 베이스 플레이트와 포토마스크 블랭크의 주변부를 제외하면 도 7과 동일한 구성으로 되어 있다.
도 1a에서, 베이스 플레이트(1)는 제 1열원으로서 작용하며, 박막 단열재(2)(도 1a에는 하나만 도시됨)는 상기 베이스 플레이트(1)상에 소정의 간격을 두고 배치되며, 단부면용 플레이트(3)는 상기 박막 단열재(2)상에 배치된 제 2열원으로 작용하며, 수평으로 배치된 포토마스크 블랭크(4)는 상기 박막 단열재(2)상에 그의 단부가 지지되며, 그의 단부면은 상기 단부면용 플레이트(3)에서 소정 간격만큼 떨어져 있다. 상기 포토마스크 블랭크(4)는 유리 기판상에 크롬등을 증착시킨 후, 그 위에 EB 레지스트를 도포하여 얻어진 포토마스크 기판이다. 상기 베이스 플레이트(1)와 단부면용 플레이트(3)는, 열적으로 분리제어할 수 있는 구조를 가지며, 별도로 온도 설정이 가능하다.
먼저 프리베이크 공정을 도 1b를 참조하여 설명한다. 도 1b는 프리베이크 공정에서의 열의 흐름을 나타낸다. 이 프리베이크 공정에서는, 베이스 플레이트(1)로부터 포토마스크 블랭크(4)로의 열공급(14)이, 포토마스크 블랭크(4)의 단부면 근방에서는, 포토마스크 블랭크(4)의 내부로의 열공급(13)과 포토마스크 블랭크(4)의 단부면에서 외부로의 방열(12)로 분리된다. 외부로의 방열(12)에 의한 열손실을 보정하여, 포토마스크 블랭크(4)의 면내 온도 분포가 균일하게 되도록단부면용 플레이트(3)로부터 포토마스크 블랭크(4)의 단부면으로 열공급(11)을 한다. 이 단계에서, 상기 단부면용 플레이트(3)의 설정 온도는 단부면용 플레이트(3)와 포토마스크 블랭크(4) 사이의 간격(X) 및 베이스 플레이트(1)와 포토마스크 블랭크(4) 사이의 간격(Y)의 비율에 의존한다. 예컨대, X=Y의 경우는, 베이스 플레이트(1)의 설정온도보다 낮은 설정온도에 의해 열손실을 보정할 수 있다.
다음, 냉각공정에 대해서 도 1c를 참조하여 설명한다. 도 1c에서, 상기 포토마스크 블랭크(4)로부터 냉각 공정의 베이스 플레이트(1)로의 방열(16)과는 별도로 포토마스크 블랭크(4)의 단부면에서의 방열(15)이 있다. 이 열손실을 보정하는 열공급(11)은 단부면용 플레이트(3)로부터 실행된다. 이 냉각공정에서 간격(X)와 간격(Y)가 대략 같은 경우, 단부면용 플레이트(3)의 설정 온도를, 베이스 플레이트(1)의 설정 온도보다 높은 온도로 설정함에 의해 열손실을 보정하여, 이 열손실의 보정에 의해 포토마스크 블랭크(4)면을 균일한 온도 분포로 할 수 있다. 상기 단부면용 플레이트(3)의 설정 온도는 단부면용 플레이트(3)와 포토마스크 블랭크(4) 사이의 간격(X)이 커질수록 높게 해야 한다.
상기한 바와 같이, 상기 포토마스크 블랭크(4)의 단부면에서의 방열에 상당하는 열량을 정확하게 포토마스크 블랭크(4)에 공급함으로써, 포토마스크 블랭크(4)의 면내 온도 분포를 균일화하여 레지스트 감도를 결정하는 가교 비율을 포토마스크 블랭크(4)의 면내에서 균일하게 하여, 포토마스크 블랭크(4)면내의 레지스트 감도를 균일하게 한다. 따라서, 장치를 대형화하지 않고, 판두께가 두꺼운 포토마스크에서도 포토마스크 블랭크(4)의 면내 온도 분포를 균일화할 수 있게 되어, 뒤이은 노광 및 현상 공정에 의해 높은 치수 정밀도의 레지스트 패턴을 갖는 포토마스크를 형성할 수 있다. 판두께가 두꺼운 포토마스크 기판(예컨대, 0.25인치)에 있어서도, 면내에서 균일한 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 얻을 수 있어서, 현재 주류가 되고 있는 6인치 포토마스크(스테퍼용 레티큘)의 치수 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼상의 포토레지스트 프로세스에 상기 포토마스크를 이용함에 의해, 높은 치수 정밀도를 얻을 수 있으므로, LSI 칩의 양산시의 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 프리베이크 공정에 있어서, 단부면용 플레이트(3)의 온도를 베이스 플레이트(1)의 온도보다 낮게 설정함으로써, 포토마스크 블랭크(4)의 단부면측에서의 방열을 보충하는 한편, 냉각공정에서 단부면용 플레이트(3)의 온도를 베이스 플레이트(1)의 온도보다 높게 설정함으로써, 포토마스크 기판의 단부면에서의 방열에 상당하는 열량을 정확하게 포토마스크 기판에 공급할 수 있다. 따라서, 포토마스크 블랭크의 면내 온도 분포를 더욱 균일화 할 수 있다.
이상 본 발명이 설명되었지만, 여러 가지 방식으로 변경될 수 있음은 명백하다. 이러한 변경은 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 당업자들에게 명백하게 알려져 있는 바와 같이 그러한 모든 변경은 첨부된 특허청구의 범위내에 포함되는 것이다.
Claims (4)
- 표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판의 하부에 배치된 제 1 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 열을 공급하며, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 제 2 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하는 가열공정; 및상기 가열공정 후에, 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판의 단부면 외측에 배치된 상기 제 2 열원으로부터 상기 포토마스크 기판에 부분적으로 열을 공급하면서, 상기 포토마스크 기판을 냉각시키는 냉각공정을 포함하는 포토마스크 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가열 공정에서 상기 제 2 열원의 온도를 상기 제 1 열원의 온도보다 낮게 설정하며,상기 냉각공정에서는 상기 제 2 열원의 온도를 상기 제 1 열원의 온도보다 높게 설정하는 포토마스크 형성 방법.
- 표면에 레지스트가 도포된 수평하게 배치된 포토마스크 기판 하부에 배치되어 상기 포토마스크 기판 하부에서 그 기판측으로 열을 공급하는 베이스 플레이트; 및상기 포토마스크 기판의 단부면측상에 배치되어 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급하는 단부면용 플레이트를 포함하는 열처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 포토마스크 기판 하부에 배치된 상기 베이스 플레이트로부터 상기 포토마스크 기판에 열을 공급하고 상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 단부면용 플레이트에 의해 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급할 때 상기 단부면용 플레이트의 온도를 상기 베이스 플레이트의 온도보다 낮게 설정하며,상기 포토마스크 기판의 단부면측에서의 방열을 보정하여 상기 포토마스크 기판의 면내 온도 분포가 대략 균일하게 되도록 상기 단부면용 플레이트에 의해 상기 포토마스크 기판에 대해 측방으로부터 부분적으로 열을 공급하면서 상기 포토마스크 기판을 냉각할 때, 상기 단부면용 플레이트의 온도를 상기 베이스 플레이트의 온도보다 높게 설정하는 열처리장치.
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