KR20040089543A - 레지스트막의 형성 방법 및 포토 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기판을 반전시키는 회전 기구를 이용하지 않고, 막두께에 불균일이 생기지 않도록 도포막을 건조하여, 레지스트막의 막두께 균일성이 높은 레지스트막의 형성 방법 및 그 방법을 이용한 포토 마스크의 제조 방법을 제공한다. 기재 위치 A에 테이블(19)을 위치시킨다. 그리고, 아랫쪽을 향하는 흡착면(19')에 기판(20)의 피도포면이 아랫쪽을 향하도록 흡착시킨다. 이 기판(20)을 흡착한 테이블(19)을 모터 (17)에 의해 이동시켜, 돌출한 상태의 노즐(47)에 의해 레지스트액을 기판(20)의 하면에 접액시키고, 기판(20)을 테이블(19)에 의해 일정 속도로 도포 종료 위치까지 이동시켜 도포 공정을 수행한 후, 이 도포 종료 위치로부터, 도포시에 이동한 방향과 역방향으로 테이블에 의해 기판을 아랫방향으로 유지한 채, 모터(17)를 이용하여 일정 속도로 되돌려 이동시켜, 기판을 기판 위치 A까지 이동시키며, 이 이동 중에 레지스트막을 건조시킨다.

Description

레지스트막의 형성 방법 및 포토 마스크의 제조 방법{METHOD OF FORMING RESIST LAYER AND METHOD OF MANUFACTURING PHOTO MASK}

본 발명은 포토 마스크 등을 제조하는 공정에서 실시하는 레지스트막의 형성 방법 및 그 방법을 이용한 공정을 갖는 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 포토 레지스트 등의 도포액을 실리콘 웨이퍼 등의 기판에 도포하는 도포 장치(코터)로는, 기판의 중앙에 도포액을 떨어뜨리고, 이어서 기판을 고속 회전시킴으로써, 원심력의 작용에 의해 도포액을 퍼지게 하여 기판 표면에 도포막을 형성하는 소위 스핀 코터가 주류였다.

그러나, 상기한 바와 같은 스핀 코터에서는, 기판의 주연부에 레지스트의 프린지라 불리는 보풀이 발생하게 되는 문제점이 있다. 특히, 액정 표시 장치나 액정 표시 장치 제조용 포토 마스크에 있어서는, 대형 기판(예를 들면 한 변이 300㎜ 이상)에 레지스트를 도포할 필요가 있으며, 또한, 최근 들어 패턴의 고정밀도화나, 기판 사이즈의 대형화에 수반하여, 대형 기판에 균일한 레지스트막을 도포할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

이런 점을 감안하여, 도포 장치로서 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은, 소위 CAP 코터도 제공되고 있다.

[특허 문허 1]

특개 2001-62370호 공보

이 CAP 코터는, 도포액이 저장된 액조에 모세관 형상 틈을 갖는 노즐을 담가두고, 흡착반에 의해 피도포면이 하방을 향하는 자세로 유지된 기판의 당해 피도포면 근방까지 노즐을 상승시킴과 동시에 모세관 형상 틈으로부터 도포액을 접액하고, 이어서 노즐을 피도포면에 걸쳐 주사시킴으로써 도포막을 형성하는 것이다.

이 장치를 이용하면, 기판의 주연부에 프린지가 생기는 일 없이, 균일한 막두께의 레지스트막을 도포할 수 있다.

또한, 이 CAP 코터는 흡착반을 상하 방향으로 회전시키는 회전 기구를 구비하고 있기 때문에, 기판을 세트할 때는 흡착면이 위를 향하게 되는 상태까지 흡착반을 회전시킴과 동시에, 당해 흡착면 상에 피도포면이 위쪽을 향하도록 하여 기판을 얹어 놓고, 이렇게 하여 기판의 세트가 완료되면 다시 흡착면이 아래쪽을 향하게 되는 상태까지 흡착반을 회전시켜 도포를 수행하고, 도포 종료 후 기판이 위를 향하게 되는 상태까지 흡착반을 회전시켜 기판을 떼어내는 것이었다.

그런데, 상기와 같은 CAP 코터를 이용한 경우라 해도, 더해지는 고정밀도 패턴에 대한 요구 등에 대응하기 위해서는, 좀 더 막두께의 균일성을 추구할 필요가 있다. 그 때문에, 도포 후의 건조시 면내의 건조 불균일의 발생을 방지하는 것도 막두께의 균일성을 향상시키는데 중요한 요소가 된다.

또한, 상기 CAP 코터에 있어서는, 상술한 바와 같은 회전 기구를 이용하여, 도포 후의 기판을 반전시키고 있는데, 회전 기구에 있어서의 백래쉬 등에 기인하여, 도포 중에 있어서도 흡착반이 미동하게 되는 일이 있으며, 이것이 박막 품질에 악영향을 미치고 있었다.

이러한 사태를 회피하기 위해서는, 흡착면이 아래쪽을 향한 상태에서 흡착반을 고정해 버리면, 이것이 항상 수평으로 유지되기 때문에, 기판의 덜걱거림을 확실하게 회피할 수 있으며, 더 나아가서는 수율의 향상을 도모할 수 있게 된다. 그런 점에서, 이러한 기술의 실현이 요망되고 있었다.

그러나, 이러한 기술의 실현에는 다음과 같은 과제가 남아 있었다.

즉, 다운 플로우가 구성된 크린 룸 내에서는, 도 8에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 다운 플로우의 기류 D가 흡착반(71)의 상면에서 차단되고, 차단된 기류 D가 흡착면(71a)측으로 돌아 들어가, 당해 개소에서 소용돌이를 구성하는데, 흡착면 (71a)이 아래쪽을 향한 상태에서 흡착반(71)을 고정하는 경우에는, 기판(72)의 피도포면(72a)이 항상 아래쪽을 향한 상태로 되기 때문에, 도포막이 소용돌이에 노출된다. 따라서, 도포 후에 있어서 다운 플로우에 내맡겨 도포막을 건조시킬 때에는, 소용돌이에 의해 건조 불균일이 발생하며, 그 건조 불균일에 기인하여 레지스트막의 막두께에 불균일이 발생하게 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 상술한 바와 같은 기판을 반전시키는 회전 기구를 이용하지 않고, 막두께에 불균일이 발생하지 않도록 도포막을 건조하여 레지스트막의 막두께 균일성이 높은 레지스트막의 형성 방법 및 그 방법을 이용한 포토 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 이용한 도포 장치의 측면도.

도 2는 본 발명의 실시예에서 이용한 도포 장치에 있어서의 레지스트 순환 형태를 설명하기 위한 모식도.

도 3은 본 발명의 실시예에서 이용한 도포 장치의 액조의 단면개략도.

도 4는 본 발명의 실시예에서 이용한 도포 장치의 측면도.

도 5는 본 발명의 실시예에서 이용한 도포 장치의 액조의 단면개략도.

도 6은 기류 발생 장치를 이용한 예를 설명하기 위한 모식도.

도 7은 차폐판을 이용한 예를 설명하기 위한 모식도.

도 8은 종래의 기술과 관련된 기판, 흡착판 주변 기류의 흐름을 나타내는 모식도.

[부호의 설명]

10 도포 장치 14 이동 프레임

16 나사봉 17 모터

19 흡착반 20 기판

38 액조 47 노즐

본 발명은 이하와 같은 구성을 갖는다.

(구성 1) 기판의 피도포면에 레지스트막을 도포하는 방법으로서, 밑을 향하게 유지된 피도포면보다도 아랫쪽에 저장된 도포액을 모세관 현상에 의해 상승시키고, 상승시킨 도포액을 노즐을 통하여 상기 피도포면에 접액시키면서, 당해 노즐을 상기 기판의 피도포면에 걸쳐 주사시킴으로써, 레지스트막을 도포하는 공정을 포함하는 레지스트막 형성 방법에 있어서,

상기 레지스트막의 건조를 상기 기판의 피도포면을 밑을 향하게 유지시킨 상태에서 상기 기판을 일정 속도로 이동시키면서 건조하는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.

(구성 2) 구성 1에 있어서, 상기 레지스트의 도포를 기판을 이동시킴으로써 노즐을 피도포면에 걸쳐 주사시켜 수행하고, 건조를 위한 기판의 이동을 상기 레지스트막의 도포에 있어서의 기판의 이동과 역방향으로 되돌려 이동시키는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.

(구성 3) 구성 2에 있어서, 상기 일정한 속도가 1.5m/min 이하인 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.

(구성 4) 청구항 1 내지 3중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용한 레지스트막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 레지스트막의 건조를 상기 기판의 피도포면을 밑을 향하게 유지한 상태에서 일정 속도로 이동시키면서 건조하는 것을 특징으로 하는 방법이다. 즉, 본 발명에 있어서는, 종래 사용되고 있던 회전 기구를 이용하지 않고, 기판의 도포가 종료했을 때의 상태, 즉 기판의 피도포면을 아랫방향으로 유지한 상태로 레지스트막을 건조한다. 그 때에, 기판을 일정 속도로 이동시키면서 건조하기 때문에, 크린 룸의 다운 플로어의 돌아 들어온 기류에 노출되는 개소가 기판면 내에서 균등하게 되기 때문에, 건조 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 레지스트의 도포를 기판을 이동시킴으로써 노즐을 피도포면에 걸쳐 주사시켜 수행하고, 건조를 위한 기판의 이동을 상기 레지스트막의 도포에 있어서의 기판의 이동과 역방향으로 되돌려 이동시킴으로써, 기판의 장착 및 탈거를 같은 장소에서 수행할 수 있다는 등의 이유에서 바람직하다. 그 경우, 레지스트 도포의 기판 반송 속도와 레지스트 건조의 기판 반송 속도는, 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 그 경우의 건조시 이동 속도는 1.5m/min 이하인 것이 바람직하다. 상기 속도보다도 크면, 기판의 이동이 종료하는 시점에 있어서, 레지스트막이 충분히 건조되지 않을 우려가 있다. 마찬가지 관점에서, 더욱 바람직하게는 1m/mim 이하, 가장 바람직하게는 0.08m/min이다. 또한, 건조시의 반송 속도는 너무 느리면 생산성을 저하시키기 때문에 0.01m/min으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예)

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 레지스트막 형성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 대형 포토 마스크의 제조 공정에 있어서의 포토 마스크 블랭크 기판(이하, 기판이라 함)의 피도포면(주표면)에 레지스트를 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 기판의 사이즈는 450㎜×550㎜이다.

도 1은 본 실시예에서 이용되는 레지스트 도포 장치(CAP 코터)의 측면도이다.

먼저, 레지스트 도포 공정에 대하여 설명한다.

도 1에 있어서, 기재 위치 A에 테이블(19)을 위치시킨다. 그리고, 아래쪽을 향하는 흡착면(19')에 기판(20)의 피도포면이 아래쪽을 향하도록 흡착시킨다.

기판(20)을 흡착한 테이블(19)을 모터(17)에 의해 이동시키고, 도 중 좌우로 이동 가능한 한 쌍의 이동 프레임(14,14)에 의해 도포 개시 위치까지 이동시킨다. 또한, 좌우 한 쌍의 이동 프레임(14,14)은, 대들보(15)에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 이들 이동 프레임(14,14)은 베이스 프레임(11)의 좌측면에 설치된 나사봉 (16)을 모터(17)에 의해 회전시킴으로써 리니어 웨이(13,13)를 따라 이동한다. 즉, 좌측의 이동 프레임(14)에는 나사봉(16)과 결합하는 암나사부를 갖는 이동부(18)가 설치되어 있으며, 이 이동부(18)가 나사봉(16)의 회전에 수반하여 전진함으로써 이동 프레임(14,14)이 전후 방향으로 이동한다.

한편, 도 2는, 도 1에서 나타낸 도포 장치에 있어서의 레지스트 순환 형태를 설명하기 위한 액조(38), 노즐(47) 주변의 확대 모식도이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 액조(38) 안에는 소정의 높이까지 레지스트액을 채워 둔다. 이 경우에 레지스트액의 현재의 높이는, 높이 조정관(61)의 외부측면에 설치된 검지 센서(62)로 조정하고, 레지스트액의 높이를 소정의 높이까지 올리는 경우에는 모터 제어부(63)는 펌프(56)를 동작시켜 레지스트액을 공급한다. 즉, 레지스트를 저장해 둔 탱크(55)로부터 레지스트가 펌프(56)에 의해 퍼내어지고, 퍼내어진 레지스트가 필터(57)를 통하여 액조(38)의 측면에 개구된 공급구(58)로부터유출되도록 되어 있다. 또한, 액조(38)의 저면에는 순환구(59)가 개구되어 있으며, 이 순환구(59)로부터 탱크(55)로 레지스트가 순환하도록 되어 있다. 또한, 액조(38)의 측면 상부에는, 관통공(60)이 형성되고, 거기로부터 L자형의 높이 조정관(61)이 돌출되어 있다. 이 높이 조정관(61)의 상단은 개구되어 있다. 또한, 높이 조정관(61)의 외부 측면에는, 레지스트의 액높이를 검지하는 센서(62)가 설치되어 있다. 그리고, 액조(38)에 레지스트가 채워진 경우에, 그것와 같은 높이까지 높이 조정관(61)에 레지스트가 채워지고, 그 때의 액높이가 센서(62)에 의해 검지되어, 검지 결과가 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 모터 제어부(63)로 보내진다. 모터 제어부(63)는, 센서(62)의 검출 결과에 따라 펌프(56)의 모터(64)를 구동하여, 미리 설정된 높이가 될 때까지 액조(38)에 도포액을 공급한다.

또한, 도 3은 도 1에 나타낸 도포 장치의 액조(38)의 단면 개략도이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 노즐(47)은, 레지스트액으로 채워진 액조(38)의 내부에 잠긴 상태로 해 둔다. 여기에서, 도 3에서 전후 방향으로 연장 설치된 액조 (38)는, 대략 받침대 형상의 단면을 가지고 있다. 그리고, 그 상단부에는, 전후 방향으로 연장하는 슬릿(48)이 형성되어 있다. 이 슬릿(48)은, 액조(38)의 바깥쪽에 설치된 덮개(49)에 의해 폐색 가능하게 되어 있다. 액조(38)의 내부에는, 노즐(47)이 내장되어 있다. 이 노즐(47)은, 좌우 방향으로 연장하는 모세관 형상 틈(50)을 두고 상대면하는 전후 한 쌍의 전노즐 부재(471)와 후노즐 부재(472)로 구성되어 있다. 이들 전노즐 부재(471)와 후노즐 부재(472)의 형상은 전후 대칭이며, 위쪽으로 부리처럼 돌출한 단면 형상으로 되어 있다.

다음으로, 이렇게 노즐(47)이 레지스트액에 잠긴 상태에서 액조(38)의 슬릿 (84)의 뚜껑(86)을 열고, 액조(38)를 기판(20)의 아래쪽까지 상승시킨다. 이 상승은, 서보 모터(도시하지 않음)에 의해 수행한다.

상기와 같이 상승한 액조(38)로부터 노즐(47)만을 돌출시킨다.

노즐의 상승은, 에어 실린더(도시하지 않음)로 수행한다. 노즐(47)이 액조 (38)의 레지스트액으로부터 상승할 때, 모세관 형상 틈(50) 사이에는 레지스트액이 채워져 있기 때문에, 이 모세관 형상 틈(50)에는 레지스트액이 선단까지 채워진 상태로 상승한다. 그리고, 그 상승을 정지시킨다.

상기와 같이 노즐(47)이 돌출한 상태에서 액조(38)를 다시 상승시켜, 기판 (20) 하면에 접촉시킨다. 즉, 노즐(47)의 모세관 형상 극간(88)에 채워진 레지스트액을 기판(20)의 하면에 접촉시키는 것이다.

상기와 같이 액을 접액한 상태에서 노즐(47)과 함께 액조(38)를 도포 높이의 위치까지 액을 접촉한 상태에서 하강시킨다. 그리고, 이 미묘한 조정도 상기와 마찬가지로 서보 모터를 이용하여 용이하게 수행할 수 있다.

여기에서, 도 4 및 도 5를 이용하여, 레지스트액의 도포에 대하여 다시 설명한다.

도 4는 도 1에서 나타낸 도포 장치의 측면도이며, 도 5는 도 1에서 나타낸 도포 장치의 액조에 있어서의 레지스트액 도포시의 단면 개략도이다.

상기와 같이 노즐(47)을 도포 높이의 위치까지 하강시킨 후, 도 4 및 도 5의 화살표로 나타낸 바와 같이, 기판(20)을 테이블(19)에 의해 일정 속도로 도포 종료위치까지 이동시킨다. 그러면, 레지스트액은 노즐(47)에 의해 도 중 전후 방향으로 도포된 상태에서, 도 중 오른쪽 방향으로 테이블(19)을 이동시켜 테이블에 흡착한 기판(20)을 상술한 모터(17)를 이용하여 이동시킴으로써 평면 상태로 도포를 수행할 수 있다. 즉, 기판(20) 상에 평면으로 레지스트액을 소정의 도포 두께로 도포하는 것이 가능하게 된다. 또한, 반송하는 경우에는, 기판(20)의 전후 방향의 자세, 및, 좌우 방향의 자세는, 어느 쪽이라도 수평으로 유지된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 1㎛의 레지스트막을 형성하기 위한, 액면 높이, 도포 갭, 반송 속도 등을 설정하였다.

기판(20)을 도포 종료 위치에서 일단 정지시켜, 노즐(47) 및 액조(38)를 각각 도포 높이의 위치로부터 하강시키고, 기판(20)으로부터 떼어 내면 도포 공정은 종료한다.

다음으로, 건조 공정에 대하여 설명한다.

다음으로, 상술한 도포 종료 위치로부터, 도포시에 이동한 방향과 역방향으로 테이블에 의해 기판을 밑을 향하게 유지한 채, 상술한 모터(17)를 이용하여 일정 속도로 되돌려 이동시켜 기판을 기판위치 A까지 이동시킨다. 이 때의 반송 속도는, 0.7m/min으로 하였다. 그리고, 이동하고 있는 사이에, 레지스트막이 건조되었다.

그 후, 흡착면(19')의 흡인력을 해제하여, 기판(20)을 테이블(19)로부터 떼어 낸다.

이렇게 하여 건조된 기판은, 건조 불균일없이 건조할 수 있어, 막두께 균일성을 훼손시키지 않고 레지스트의 형성을 수행할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전 기구를 이용하지 않고, 기판의 피도포면이 아래쪽을 향한 상태로 기판을 흡착반에 흡착시켰기 때문에, 흡착반은 하등 덜걱거림 없이 항상 수평으로 유지된다. 따라서, 도포시에 기판이 미동하게 되는 것을 확실하게 회피할 수 있기 때문에, 박막 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 비교를 위하여, 기판을 반송시키지 않고, 도포 종료 위치에서 방치한 상태로 기판의 건조를 수행하였다. 그 결과, 레지스트막의 건조 불균일이 눈으로 확인되었다.

또한, 비교를 위하여, 기판을 2m/min의 속도로 반송한 결과, 전혀 건조되지 않은채 도포 개시 위치로 되돌아가, 그 후 도포 개시 위치에서 정치하여 건조해야 할 필요가 있었다. 그리고 정치하여 건조한 결과, 레지스트막의 건조 불균일이 눈으로 확인되었다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다.

상기 실시예에 있어서는, 기판의 역 이동 중에 레지스트막을 건조시켰으나, 역 이동 중에 대부분의 레지스트막을 건조시킨 후, 기판을 정지시켜 건조를 완성시킬 수도 있다.

이 경우에는, 도 6과 같이, 아래쪽으로부터 기류 발생 장치(21)에 의해 청정 기류 U를 발생시키는, 혹은, 도 7 기판의 피도포면의 주연부분에 다운 플로우를 차단하는 차폐판(64)을 설치함으로써, 다운 플로우 D가 피도포면으로 돌아 들어가는 것을 억제하면서 건조하는 것이 바람직하다.

또한, 도 6은 기판의 아래쪽에 기류 발생 장치를 설치한 예를 설명하기 위한 모식도이며, 도 7은 흡착판에 차폐판을 설치한 예를 설명하기 위한 모식도이다.

또한, 상기 기류 발생 장치(21)는, 구체적으로는, 위쪽을 향하는 기류를 발생시키는 팬과, 이 팬의 위쪽에 배치된 에어 필터를 구비하는 것이다. 여기에서, 에어 필터로는, HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air filter)를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, CAP 코터를 이용하여 도포한 레지스트막의 형성 방법에 있어서, 그 건조 공정을 상기 기판의 피도포면을 밑을 향하게 유지한 상태에서 상기 기판을 일정 속도로 이동시키면서 건조함으로써, 건조 불균일을 저감시켜, 그 결과, 얻어지는 레지스트막의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 기판의 피도포면에 레지스트막을 도포하는 방법으로서, 하방향으로 유지된 피도포면보다도 하방에 저장된 도포액을 모세관 현상에 의해 상승시키고, 상승시킨 도포액을 노즐을 통하여 상기 피도포면에 접액시키면서, 해당 노즐을 상기 기판의 피도포면에 걸쳐 주사시킴으로써, 레지스트막을 도포하는 공정을 포함하는, 레지스트막 형성 방법에 있어서,

   상기 레지스트막의 건조를, 상기 기판의 피도포면을 하방향으로 유지한 상태에서, 상기 기판을 일정 속도로 이동시키면서 건조하는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 레지스트의 도포를, 기판을 이동시킴으로써 노즐을 피도포면에 걸쳐 주사시켜 수행하고, 건조를 위한 기판의 이동을 상기 레지스트막의 도포에 있어서의 기판의 이동과 역방향으로 되돌려 이동시키는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 일정한 속도가 1.5m/min 이하인 것을 특징으로 하는 레지스트막의 형성 방법.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용한 레지스트막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.