KR20110127063A - 레지스트막 형성 장치, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 블랭크의 제조 방법 - Google Patents

레지스트막 형성 장치, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 블랭크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레지스트막을 레지스트막 형성 장치, 이른바 스핀 코팅 장치에 관한 것으로 투명 기판 위에 형성할 때 투명 기판의 가장자리에 발생하는 에지비드와 투명 기판의 측면에 형성되는 불필요한 레지스트 잔류막이 발생하지 않거나, 적어도 그 폭과 두께를 최소화시킬 수 있는 레지스트막 형성 장치에 관한 것이다.

Description

레지스트막 형성 장치, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 블랭크의 제조 방법{Device for forming resist and photomask blank and method for manufacturing photomask blank}
본 발명은 레지스트막 형성 장치, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 블랭크의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 기판 측면에 부착되는 레지스트 잔류막과 기판의 가장자리에 형성되는 에지 비드의 폭과 높이를 최소화시킬 수 있는 레지스트막 형성 장치, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크는 포토마스크 블랭크로부터 금속막 등을 패터닝함으로써 제조된다. 포토마스크 블랭크는 사각형의 유리기판 상에 차광막, 반투광막, 위상시프트막 등이 형성되고, 그 위에 레지스트막이 균일하게 코팅된 것이다. 현재 사용되고 있는 포토마스크 블랭크는 일반적으로 투명 기판 위에 1층 또는 그 이상의 금속막을 형성하고, 형성된 금속막 위에 레지스트 용액을 떨어뜨린 후 기판을 회전시켜서 레지스트 용액이 기판의 가장자리로 넓게 펴지게 하여 레지스트 용액이 금속막 위에 균일하게 도포되게 하는 방법으로 제조된다. 이와 같은 방법으로 레지스트막을 형성하는 장치를 일반적으로 스핀 코팅 장치라 부른다.
그런데, 종래 스핀 코팅 장치를 이용하여 금속막 위에 레지스트막을 형성하면, 레지스트 용액의 표면 장력과 기판 내외의 건조 속도 차이에 의해 기판의 외주 부분에 비정상적으로 두꺼운 에지 비드(Edge Bead)가 발생된다. 최근 포토마스크에서는 주 패턴 영역이 점점 넓어지고 있어서, 정전기 방지용 테두리, 정렬키, 바코드 등이 형성되는 보조 패턴이 포토마스크의 외곽까지 확대되어 마스크 블랭크의 외곽 1200㎛까지 패터닝이 이루어지고 있다. 따라서 에지 비드의 폭이 1200㎛보다 큰 포토마스크 블랭크의 경우, 보조 패턴이 패터닝되지 않는 문제점이 발생된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 보조 패턴에 대해 노광을 반복하는 방법을 사용하였으나, 노광 시간이 증가함에 따라 생산성이 악화되고, 노광 횟수를 증가시키더라도 보조 패턴의 불량을 완전히 해결하지 못해 수율을 떨어뜨림으로써, 포토마스크 블랭크를 제조하는데 드는 비용을 증가시켜 왔다.
도 1은 종래 사용되는 레지스트막 형성 장치(10)를 도시한 도면이다. 종래 레지스트막 형성 장치(10)는 분사노즐(11), 스핀보울(12), 척(13), 모터(15), 배기라인(14), 압력계(16) 및 배기댐퍼(17)를 포함한다. 레지스트막 형성 장치(10)는 스핀보울(12)의 상부에서부터 배기라인(14)을 통해 기류가 빠져나가도록 되어 있다. 이 기류는 포토마스크 블랭크(50)의 전면을 따라 균일하게 흐르도록 하여, 레지스트막이 균일하게 건조되도록 설계되어 있다.
종래 레지스트막 형성 장치(10)를 이용하여 포토마스크 블랭크(50) 상에 레지스트막을 형성하기 위해서는, 먼저, 금속막 등이 형성되어 있는 포토마스크 블랭크(50)를 척(13) 위에 고정시켜 두고, 분사노즐(11)을 통해 포토마스크 블랭크(50) 위에 레지스트 용액을 분사한다. 그리고, 모터(15)를 통해 척(13)을 회전시키면 레지스트 용액이 원심력에 의해 포토마스크 블랭크(50)의 가장자리 방향으로 넓게 펴져 금속막 위에 균일하게 도포된다. 여기서, 가장자리로 밀려난 레지스트 용액은 표면 장력에 의해 포토마스크 블랭크(50)의 가장 자리에 쌓여 에지 비드를 형성한다.
도 2는 종래 레지스트막 형성 장치(10)를 이용하여 레지스트막(53)이 형성된 포토마스크 블랭크(50)의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 금속막(52)의 표면 가운데에 분사된 레지스트 용액은 투명 기판(51)의 회전에 의해 중심부에서부터 투명 기판(51)의 가장자리로 퍼져나가 균일하게 도포되고, 가장자리에 도달한 레지스트 용액은 기판의 측면에까지 도포되어 불필요한 레지스트 잔류막(53-2)을 형성한다. 가장자리에 도달한 레지스트 용액은 중심부 쪽의 레지스트용액보다 먼저 건조되기 시작한다. 이것은 포토마스크 블랭크(50)의 회전 중심으로부터 가장자리로 갈수록 회전 속도가 빨라지기 때문이다. 중심부로부터 다시 퍼져나온 레지스트 용액은 가장자리에서 이미 건조된 레지스트 용액 위에 쌓이게 되고 다시 건조되는 것을 반복한다. 결국 기판의 가장자리에는 비정상적으로 두꺼운 두께를 갖는 에지 비드(53-1)가 발생하게 되고, 기판의 측면에는 불필요한 레지스트잔류막(53-2)이 형성된다.
앞서 말한 바와 같이, 포토마스크 블랭크(50)에서는 에지 비드(53-1)의 폭만큼 패턴을 형성할 수 없기 때문에, 에지 비드(53-1)는 포토마스크에서의 유효 패턴 영역을 작게 만든다. 또한, 에지 비드(53-1)와 레지스트 잔류막(53-2)은 포토마스크 블랭크(50)의 운반을 위해 파지되고, 케이스 등에 넣어 옮겨질 때 떨어져 나와 다른 표면에 달라붙어 파티클(Particle)로 작용하는 문제점을 일으킨다.
본 발명은 레지스트막을 레지스트막 형성 장치, 이른바 스핀 코팅 장치에 관한 것으로 투명 기판 위에 형성할 때 투명 기판의 가장자리에 발생하는 에지비드와 투명 기판의 측면에 형성되는 불필요한 레지스트 잔류막이 발생하지 않거나, 적어도 그 폭과 두께를 최소화시킬 수 있는 레지스트막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 에지 비드와 레지스트 잔류막이 없거나, 적어도 에지 비드와 레지스트 잔류막의 폭과 두께가 최소화된 포토마스크 블랭크를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레지스트막 형성 장치는 기판에 레지스트 용액을 분사하고 상기 기판을 회전시켜서 상기 기판에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 장치로서, 내부에 공간부가 형성되어 있는 스핀 보울과, 상기 공간부에 회전가능하게 설치되며, 상기 기판이 안착되는 척과, 상기 척의 상부에 배치되며, 상기 기판으로 상기 레지스트 용액을 분사하는 분사노즐과, 상기 스핀 보울의 공간부와 연통되며, 상기 공간부의 공기가 외부로 배기되는 배기라인과, 상기 기판의 둘레를 따라 배치되는 기류 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 기류 가이드는, 상기 하부 가이드와, 상기 하부 가이드로부터 상방으로 이격되게 배치되는 상부 가이드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 하부 가이드의 상면은, 상기 기판의 상면과 동일한 높이에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 하부 가이드에는 상기 기판의 측면과의 사이에 공간이 형성되도록 홈부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 포토마스크 블랭크의 제조 방법은 기판에 레지스트막을 형성하는 공정을 포함하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 상기 기판 상에 레지스트 용액을 떨어뜨리고 상기 기판을 회전시켜서 상기 기판에 레지스트막을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 기판의 회전시 상기 기판의 회전방향과 반대 방향으로 상기 기판의 측면을 따라 흐르는 제1기류를 발생시켜 상기 기판의 측면에 레지스트 용액이 부착되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 기판의 둘레를 따라 하부 가이드가 배치되며, 상기 제1기류는 상기 기판의 측면과 상기 하부 가이드 사이에 형성되는 공간을 통해 발생되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 기판의 회전시 상기 기판의 중심부로부터 상기 기판의 가장자리쪽으로 흐르는 제2기류를 발생시키되, 상기 기판의 중심부 보다 상기 기판의 가장자리쪽에서 상기 제2기류의 속도가 빨라지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 하부 가이드의 상측에는 상부 가이드가 배치되며, 상기 제2기류는 상기 상부 가이드와 상기 하부 가이드 사이를 통해 유동하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 포토마스크 블랭크는 투명 기판의 주표면 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성되고, 상기 금속막 위에 형성되는 레지스트막을 포함하는 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 투명 기판의 측면에는 레지스트막이 형성되지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포토마스크 블랭크는 투명 기판의 주표면 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성되고, 상기 금속막 위에 형성되는 레지스트막을 포함하는 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 투명 기판의 측면에 형성된 레지스트막의 폭은, 상기 투명 기판의 측면의 상단으로부터 2㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 투명 기판의 중앙부 상에 형성된 레지스트막 두께와 상기 투명 기판의 가장자리부 상에 형성된 레지스트막 두께의 차이는 10,000Å 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 레지스트막 형성 장치에 의해 금속막 위에 레지스트막을 형성하면, 레지스트막의 가장자리에 발생하는 에지 비드와 기판 측면에 형성되는 불필요한 레지스트 잔류막이 발생하지 않거나 적어도 그 폭과 두께를 최소화시킬 수 있다.
또한, 에지 비드의 폭과 두께가 최소화되기 때문에, 포토마스크 블랭크의 유효면적이 증가하므로 포토마스크 블랭크의 신뢰성이 향상되고 효율성이 높아진다.
또한, 에지 비드 및 레지스트 잔류막이 투명 기판으로부터 떨어져 나와 발생되는 파티클을 저감시키므로 고품질의 포토마스크 블랭크를 제조할 수 있다.
도 1은 종래 레지스트막 형성 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 레지스트막 형성 장치에 의해 레지스트막이 형성되는 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 레지스트막 형성 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기류 가이드의 실시 형태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 레지스트막 형성 장치에 따른 척의 평면도이다.
도 6은 실험예에 따른 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 참고예의 레지스트막 형성 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 참고예에 따른 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 첨부된 도면에 기초하여 설명한다.
먼저, 레지스트막 형성 장치에 관하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 레지스트막 형성 장치의 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 레지스트막 형성 장치에서 기류 가이드의 다양한 실시 형태를 도시한 단면도이다.
본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 기판 상에 레지스트막을 형성하기 위한 것으로, 보다 구체적으로는 금속막(52) 등이 형성된 투명 기판(51) 상에 레지스트막(53)을 형성하여 포토마스크 블랭크(50)로 제조하기 위한 것이지만, 반드시 여기에 한정되지는 않고 다른 디바이스 제조에도 적용할 수 있다. 또한, 레지스트막(53) 뿐만 아니라, 스핀 코팅 방식으로 형성될 수 있는 다른 다양한 막을 형성하는데 이용될 수 있다.
본 발명에서 금속막(52)은 1종 이상의 금속을 포함하는 기능성 막으로서, 차광막, 반투광막, 위상 시프터막 등이 될 수 있고, 다층으로 형성될 수 있다. 또한 금속막(52)은 패터닝되기 전의 것이거나 패터닝된 후의 것일 수 있다.
본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 투명 기판(51)의 주표면 상에 레지스트 용액을 떨어뜨리고 투명 기판(51)을 회전시켜서 투명 기판(51)의 주표면에 레지스트 용액이 펴지게 하여 레지스트막(53)을 형성하기 위한 것이다.
본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 투명 기판(51)의 회전 방향과 반대 방향으로 흐르는 제1기류를 발생시켜 투명 기판(51)의 측면을 따라 강하게 흐르게 하고, 이 제1기류에 의해 투명 기판(51)의 측면에 불필요한 레지스트 잔류막(53-2)이 부착되지 않도록 한다. 여기서, 레지스트 잔류막이란 기판의 측면에 부착된 레지스트막을 의미한다.
또한, 본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 투명 기판(51)의 중심부로부터 가장자리쪽(외주 영역)으로 흐르는 제2기류를 발생시켜 레지스트막(53)을 더 균일하게 펴지도록 하는 동시에, 도포된 레지스트막(53)을 건조시킨다.
본 발명은 투명 기판(51) 주표면의 중심부로부터 가장자리쪽으로 흐르는 제2 기류가, 투명 기판(51)의 가장자리쪽에서 속도가 증가하도록 하여 투명 기판(51)의 외주 영역(가장자리부)에 발생되는 에지 비드(Edge Bead)(53-1)를 최외곽으로 강하게 밀어냄으로써 에지 비드(53-1)의 폭과 두께를 최소화시킨다.
이와 같이 에지 비드(53-1)와 레지스트 잔류막(53-2)의 폭과 두께를 최소화시킬 수 있는 본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 분사 노즐(21), 스핀 보울(22), 척(23), 배기 라인(24), 모터(25), 압력계(26), 배기 댐퍼(27)와, 기류 가이드(28)를 포함한다. 배기 댐퍼(27)의 뒤에는 강제 배기를 위해 배기 펌프(미도시)를 포함한다.
스핀 보울(22)은 상단부가 개방되고, 내부에는 공간부가 마련되어 있다. 척(23)은 모터(25)에 연결되어, 공간부 내에서 회전가능하게 설치되며, 이 척(23)에 투명기판이 안착(장착)된다. 분사 노즐(21)은 척은 상방에 설치되어, 투명 기판으로 레지스트 용액을 분사한다.
투명 기판(51)을 척(23)에 장착하고 분사 노즐(21)을 통해 투명 기판(51) 위에 레지스트 용액을 떨어뜨린 후 모터(25)에 의해 척(23)을 회전시키면 기류 가이드(28)와 함께 척(23)이 회전하면서 레지스트 용액이 투명 기판(51) 상의 금속막(52) 위에 균일하게 도포된다.
분사노즐(21)은 척(23)의 상부에 위치하여 척(23)에 장착되어 있는 포토마스크 블랭크(50)에 레지스트 용액을 분사한다. 포토마스크 블랭크(50)는 척(23)에 고정되어 척(23)과 함께 회전하고, 레지스트 용액이 금속막(52) 표면에 넓게 펴져서 얇은 레지스트막(53)이 형성된다.
배기 댐퍼(27)는 배기 펌프에서 빨아들이는 공기의 압력을 조절하는 기능을 가지며, 이 공기의 흐름을 이용하여 스핀 보울(22)의 상부에서부터 배기라인(24)을 통해 공기가 빠져나간다(이러한, 공기의 흐름을 '제2기류'라고 한다). 제2기류는 기판의 중심부에서 기판의 가장자리쪽으로 레지스트막(53)의 표면을 따라 흐른다. 종래에는 레지스트막(53)의 표면 전체에서 제2기류의 속도가 균일한 반면, 본 발명은 투명 기판(51)의 외주 영역에서 흐르는 제2기류의 속도가 중앙부 영역에서 흐르는 제2기류의 속도보다 빠르게 하여, 투명기판(51)의 외주 영역의 에지 비드(53-1)를 바깥쪽으로 강하게 밀어내고, 불필요한 레지스트 용액이 떨어져 나가도록 함으로써 에지 비드(53-1)의 폭과 두께가 최소화된다.
또한, 투명 기판(51)의 회전에 의해 투명 기판(51)의 회전 방향과 반대 방향으로 투명 기판(51)의 측면을 따라 흐르는 제1기류를 발생시켜, 레지스트 잔류막(53-2)이 투명 기판(51)의 측면에 부착되지 않도록 한다.
금속막(52) 등이 형성된 투명 기판(51)은 척(23)에 고정된다. 척(23)은 기류 가이드(28)를 포함한다. 기류 가이드(28)는 금속막(52)의 표면 높이(즉, 기판의 상면)보다 높은 위치에 배치되는 상부 가이드(28-1)와 상부 가이드(28-1)의 아래에 배치되는 하부 가이드(28-2)를 포함한다.
상부 가이드(28-1)는 상부 가이드(28-1)의 하면이 금속막(52)의 상면 보다 높게 배치되어 상부 가이드(28-1)와 금속막(52) 사이에 소정의 간극을 형성하고, 투명 기판(51)의 중심부로부터 바깥쪽으로 흐르는 제2기류가 이 간극을 통해 빠져나간다. 이때 제2기류는 상부 가이드(28-1)와 금속막(52) 사이의 간극을 빠져 나가면서 속도가 빨라져서, 레지스트막(53)의 외주 영역, 즉 에지 비드(53-1)에서 강하게 흐른다. 제2기류에 의해 에지 비드(53-1)는 투명 기판(51)의 외곽쪽으로 밀려나 그 폭이 좁아지고, 일부는 투명 기판(51)으로부터 떨어져 나가 간극을 통해 제2 기류와 함께 밖으로 배출된다.
본 발명의 발명자에 의한 실험에 따르면, 상부 가이드(28-1)의 하부면에서부터 금속막(52)의 상부 면까지의 수직 거리가 대략 0.5㎜ 내지 10㎜이면 에지 비드의 폭을 효과적으로 줄일 수 있다는 것을 밝혀냈다. 수직 거리가 10㎜ 이상이면 에지 비드(53-1)의 폭이 줄어드는 효과가 작아진다. 이것은 넓은 틈새로 빠져나가는 기류의 속도가 빨라지지 않기 때문인 것으로 생각된다. 또한, 수직 거리가 0.5㎜ 이하가 되어도 에지 비드(53-1)의 폭이 넓어지는 현상을 볼 수 있었다. 이것은 좁은 틈새로 기류가 빠져나가지 못하고 상부 가이드(28-1)의 벽에 부딪쳐 와류가 발생함으로써 오히려 에지 비드(53-1)가 넓게 퍼지게 되는 것으로 생각된다.
본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)는 상부 가이드(28-1)와 하부가이드(28-2) 사이의 간극을 통해 제2 기류가 빠르게 빠져 나가면서 에지 비드(53-1)의 폭과 두께가 최소화되도록 하는 것이지만, 하부 가이드(28-2)가 없이 상부 가이드(28-1)만으로도 에지 비드(53-1)의 발생을 저감시킬 수는 있다. 그러나, 상부 가이드(28-1)만으로는 투명 기판(51)의 측면에 형성되는 레지스트 잔류막(53-2)의 폭을 감소시킬 수 없다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 하부 가이드(28-2)는 투명 기판(51)의 측면에 배치되고, 투명 기판(51)의 측면 쪽으로 열려 있는 홈부(28-2a)가 형성(즉, 단면이 'ㄷ'자 형상)되어, 투명 기판의 측면과 하부 가이드 사이에는 공간이 형성된다. 그리고, 투명 기판(51)이 회전할 때, 이 공간(즉, 홈부에 의해 형성되는 공간)을 따라 투명 기판의 회전 방향과 반대방향으로 제1기류가 흐르게 된다. 즉, 제1기류는 투명 기판(51)의 측면을 따라 강하게 흐르고, 이에 의해 투명 기판(51)의 측면으로 흐르는 레지스트 용액이 더 이상 아래로 흐르지 못하게 된다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 가이드(28-2)는 투명 기판(51)의 측면 쪽으로 열려 있는 단면이 'ㄷ'자 형상에서 그 반대쪽도 열려 있는 형태도 가능하다. 또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하부 가이드(28-2)는 단면이 'ㄱ'자 형상이거나, 도 4d에 도시된 바와 같이, 단면이 'ㅡ'자 형상으로도 형성될 수 있다. 또한, 척(23)은 하부 가이드(28-2)와의 공간을 좁히고, 투명 기판(51)을 고정시키기 위해 도 4c 및 도 4d와 같이 단면이 'ㄴ'자 형상으로 형성될 수 있다.
하부 가이드(28-2)의 상면은, 기판의 상면 즉 금속막(52)의 상면과 동일한 높이로 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 반드시 동일할 필요는 없고 금속막(52)의 상부 면보다 약간 높거나 낮게 배치될 수 있다. 또한, 하부 가이드(28-2)는 투명 기판(51)의 측면 또는 금속막(52)의 측면에 밀착되는 것이 바람직하지만, 완전히 밀폐되어야 하는 것은 아니다. 투명 기판(51)과 하부 가이드(28-2) 사이로 레지스트 용액이 흘러 들어가더라도, 하부 가이드(28-2)의 연통된 내부로 흐르는 제1 기류에 의해 투명 기판(51)의 측면에는 레지스트 잔류막(53-2)이 부착되지 않는다.
하부 가이드(28-2)의 연통된 내부 수직 폭은 0.5㎜ 이상, 투명 기판(51)의 두께 이하로 할 수 있다. 바람직하게는 하부 가이드(28-2)의 연통된 내부 수직 폭은 0.5㎜ 이상 2㎜ 이하로 할 수 있다. 수직 폭이 0.5㎜보다 작으면 제1 기류가 하부 가이드(28-2)의 내부를 관통하여 흐르기가 용이하지 않고, 수직 폭이 투명 기판(51)의 두께보다 크면 제1 기류의 속도가 빨라지지 않는다.
레지스트 용액은 투명 기판(51)의 주표면으로부터 측면으로 흘러내려와 레지스트 잔류막(53-2)이 형성된다. 본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)로 제조된 포토마스크 블랭크(50)는 레지스트 잔류막(53-2)이 하부 가이드(28-2)의 상부판까지만 형성되고, 제1 기류가 흐르는 하부 가이드(28-2)의 내부 쪽에는 레지스트 잔류막(53-2)이 형성되지 않는다.
본 발명의 발명자들에 의한 실험에 따르면, 하부 가이드(28-2)의 상부면이 금속막(52)의 표면과 같은 높이에 배치되고, 하부 가이드(28-2)의 상부판의 두께가 얇을수록 에지 비드(53-1)와 레지스트 잔류막(53-2)의 폭과 두께를 동시에 최소화시킬 수 있다는 것을 알게 되었다. 실용적으로는 하부 가이드(28-2)의 상부판의 두께가 1㎜ 이하인 것이 바람직하다. 하부 가이드(28-2)의 상부판이 너무 얇으면 파손되기 쉬우므로 하부 가이드(28-2)의 상부판의 두께는 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 기류 가이드(28)에 의해 에지 비드(53-1)에 흐르는 제2 기류의 속도가 레지스트막(53)의 다른 영역에 흐르는 제2 기류의 속도보다 빠르게 되며, 상기 빠른 속도의 기류 흐름은 에지 비드(53-1)를 좀 더 투명 기판(51)의 바깥쪽으로 밀어내게 된다. 또한 투명 기판(51)의 회전 방향과 반대 방향으로 흐르는 제1 기류가 하부 가이드(28-2)의 내부를 통해 빠른 속도로 빠져 나가고, 이 제1 기류는 투명 기판(51)의 측면을 따라 강하게 흘러 투명 기판(51)의 측면으로 레지스트 용액이 흘러 내려오는 것을 방지하여 투명 기판(51)의 측면에 불필요한 레지스트 잔류막(53-2)이 부착되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 레지스트막 형성 장치에 따른 척의 평면도이다.
포토마스크 블랭크(50)는 척(미도시) 위에 장착되고, 기류 가이드(28)는 척의 사방에 원호 형태로 형성된다. 일반적으로 사용되는 포토마스크 블랭크(50)는 6×6×0.25 inch의 정사각형 형태이기 때문에 회전 시 포토마스크 블랭크(50)에 원심력이 균일하게 가해지도록 하기 위해 기류 가이드(28)는 원호 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 형태가 반드시 원호 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경 가능하다.
투명 기판은 척에 장착되어 한쪽 방향(화살표 1)으로 회전하고, 투명 기판의 회전 방향과 반대 방향(화살표 2)으로 제1기류가 발생된다. 이 제1기류는 하부 가이드의 연통된 내부를 통해 투명 기판의 측면을 따라 흐른다. 하부 가이드의 내부 양 끝단은 열려있어, 제1 기류가 하부 가이드의 내부를 통해 쉽게 통과될 수 있다.
도 6은 본 발명의 레지스트막 형성 장치를 사용한 실험예에 따른 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)로 포토마스크 블랭크(50)에 레지스트막(53)을 형성하면, 종래 투명 기판(51)의 외주 영역에 형성되는 에지 비드(53-1)의 폭과 두께를 최소화할 수 있고, 투명 기판(51) 측면에 부착되는 레지스트 잔류막(53-2)의 폭(R)을 2㎜ 이하로 감소시킬 수 있다. 에지 비드(53-1)는 레지스트막(53)의 외주 영역에 형성되고, 기판 가장자리 상에 형성된 레지스트막의 두께(즉, 에지 비드(53-1)가 형성된 부분의 두께)와 기판 중심부 상에 형성된 레지스트막(53)의 두께 차이는 10,000Å 이하인 것이 바람직하다.
종래 레지스트막 형성 장치(10)를 이용하여 레지스트막(53)을 형성하면 에지 비드(53-1)의 폭(E)이 2,000㎛ 이상이고 그 두께가 중심부의 막 두께에 15,000Å을 더한 두께 이상이며, 레지스트 잔류막(53-2)은 투명 기판(51)의 측면 전체에 형성되어 그 폭이 6.4㎜이다.
이와 같이, 본 발명의 레지스트막 형성 장치(20)에 의해 제조된 포토마스크 블랭크(50)는 에지 비드(53-1)의 폭과 두께가 최소화되기 때문에 패턴이 형성될 수 있는 유효면적이 증가한다. 또한, 에지 비드(53-1)와 레지스트 잔류막(53-2)의 폭과 두께가 감소하여, 이들이 투명 기판(51)으로부터 떨어져 나와 발생할 수 있는 파티클을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 본 발명은 고품질의 포토마스크 블랭크(50)를 제조할 수 있다.
(실험예)
본 실험예에서는 상부 가이드와 단면이 'ㄷ'자 형상인 하부 가이드를 갖는 기류 가이드가 설치된 척 위에 Cr계 금속막이 형성된 6×6×0.25 inch 크기의 투명 기판을 장착하고, 금속막 위에 레지스트막을 형성하였다. 상부 가이드와 하부 가이드 사이의 간극은 2㎜가 되도록 설치하고, 하부 가이드의 내부 수직 폭은 1㎜가 되도록 설치하였다. 또한, 하부 가이드의 상부면을 금속막의 표면과 수평이 되도록 설치하였다. 그리고, 하부 가이드의 상부판의 두께를 2.0㎜, 1.0㎜, 0.5㎜로 각각 바꿔가면서 실험을 진행하였다. 레지스트 용액은 iP3500(제조사:Tokyo Ohka Kogyo)을 사용하였다. 본 실험예에서 목표로 하는 레지스트막의 두께는 4,650Å이고, 이러한 두께를 만족시키는 소정의 회전수를 적용하였다(이하, 비교예 및 참고예에서도 동일함).
도 6을 참조하면, 하부 가이드의 상부판의 두께가 2.0㎜인 경우, 투명 기판(51)의 측면에 남아있는 레지스트 잔류막(53-2)의 폭(R)은 투명 기판(61)의 측면 상단으로부터 약 2.0㎜이었다. 하부 가이드의 상부판의 두께가 1.0㎜인 경우, 레지스트 잔류막(53-2)의 폭(R)은 약 1.0㎜이었고, 하부 가이드의 상부판의 두께가 0.5㎜인 경우, 레지스트 잔류막(53-2)의 폭(R)은 약 0.5㎜이었다. 레지스트막의 중심부 막 두께는 4,650Å이었고, 외주 영역의 막 두께는 중심부 막 두께에 10,000Å을 더한 두께 이하로 측정되었다.
상기 결과로부터 레지스트 잔류막(53-2)은 하부 가이드의 상부판의 두께보다 아래로는 형성되지 않고, 하부 가이드의 상부판의 두께가 얇을수록 레지스트 잔류막(53-2)의 폭을 최소화시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
(비교예)
본 비교예에서는 기류 가이드가 설치되지 않은 척을 갖는 레지스트막 형성 장치를 준비하고, 상기 실험예와 같이 Cr계 금속막이 형성된 6×6×0.25inch 크기의 투명 기판을 장착하고, 동일한 조건으로 동일한 두께의 레지스트막 코팅 공정을 진행하였다.
본 비교예에 의해 제조된 포토마스크 블랭크는 도 7에 도시된 바와 같이, 에지 비드(53-1)가 약 2,000㎛ 이상의 폭(E)과 15,000Å 이상의 두께로 형성되었고, 투명 기판(51)의 측면 전체에 레지스트 잔류막(53-2)이 부착되어 있었다.
(참고예)
본 참고예에서는 도 8에 도시된 바와 같이 상부 가이드(28-1)와 하부 가이드(28-2)를 갖는 기류 가이드(28)가 설치된 레지스트막 형성 장치를 준비하였다. 앞선 실험예와 다른 점은 하부 가이드(28-2)에 내부가 연통되지 않아, 내부에 기류가 통과할 수 있는 공간이 마련되어 있지 않다는 것이다. 앞선 실험예와 같이 Cr계 금속막(52)이 형성된 6×6×0.25 inch 크기의 투명 기판(51)을 장착하고, 동일한 조건으로 레지스트막 코팅 공정을 진행하였다. 상부 가이드(28-1)와 하부가이드(28-2) 사이의 간극은 2㎜가 되도록 하였다.
레지스트막 코팅 결과, 도 9에 도시된 바와 같이 에지 비드(53-1)의 폭(E)과 두께는 감소하였으나, 투명 기판(51)의 측면에 부착된 레지스트 잔류막(53-2)은 투명 기판(51)의 측면 전체에 코팅되어 있어 양호하지 못한 결과를 보였다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 블랭크의 제조 방법은, 위에서 설명한 레지스트막 형성 장치에 의해 구현될 수 있다. 즉, 기판의 가장자리에 기류 가이드를 마련함으로써, 기판의 회전방향과 반대 방향으로 기판의 측면을 따라 흐르는 제1기류를 발생시킴으로써 구현될 수 있다.
또한, 배기라인을 통해 스핀 보울 내부의 공기를 외부로 펌핑함으로써 기판의 중심부로부터 기판의 가장자리쪽으로 흐르는 제2기류를 발생시키되, 기류 가이드를 마련함으로써 기판의 중심부 보다 기판의 가장자리쪽에서 제2기류의 속도가 빨라지도록 함으로써 구현될 수 있다.
그리고, 위에 설명한 실험예에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 레지스트막 형성 장치를 사용하거나, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법을 사용함으로써, 본 발명의 포토마스크 블랭크를 제조할 수 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.
20 : 레지스트막 형성 장치
21 : 분사노즐
22 : 스핀보울
23 : 척
24 : 배기라인
25 : 모터
26 : 압력계
27 : 배기댐퍼
28 : 기류 가이드
28-1 : 상부 가이드
28-2 : 하부 가이드
50 : 포토마스크 블랭크
51 : 투명 기판
52 : 금속막
53 : 레지스트막
53-1 : 에지 비드
53-2 : 레지스트 잔류막

Claims (11)

  1. 기판에 레지스트 용액을 분사하고 상기 기판을 회전시켜서 상기 기판에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 장치로서,
    내부에 공간부가 형성되어 있는 스핀 보울과,
    상기 공간부에 회전가능하게 설치되며, 상기 기판이 안착되는 척과,
    상기 척의 상부에 배치되며, 상기 기판으로 상기 레지스트 용액을 분사하는 분사노즐과,
    상기 스핀 보울의 공간부와 연통되며, 상기 공간부의 공기가 외부로 배기되는 배기라인과,
    상기 기판의 둘레를 따라 배치되는 기류 가이드를 포함하는 것을 특징으로 레지스트막 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기류 가이드는,
    상기 하부 가이드와, 상기 하부 가이드로부터 상방으로 이격되게 배치되는 상부 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트막 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 가이드의 상면은, 상기 기판의 상면과 동일한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 레지스트막 형성 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하부 가이드에는 상기 기판의 측면과의 사이에 공간이 형성되도록 홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레지스트막 형성 장치.
  5. 기판에 레지스트막을 형성하는 공정을 포함하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    상기 기판 상에 레지스트 용액을 떨어뜨리고 상기 기판을 회전시켜서 상기 기판에 레지스트막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 기판의 회전시 상기 기판의 회전방향과 반대 방향으로 상기 기판의 측면을 따라 흐르는 제1기류를 발생시켜 상기 기판의 측면에 레지스트 용액이 부착되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판의 둘레를 따라 하부 가이드가 배치되며,
    상기 제1기류는 상기 기판의 측면과 상기 하부 가이드 사이에 형성되는 공간을 통해 발생되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판의 회전시 상기 기판의 중심부로부터 상기 기판의 가장자리쪽으로 흐르는 제2기류를 발생시키되, 상기 기판의 중심부 보다 상기 기판의 가장자리쪽에서 상기 제2기류의 속도가 빨라지도록 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 가이드의 상측에는 상부 가이드가 배치되며,
    상기 제2기류는 상기 상부 가이드와 상기 하부 가이드 사이를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  9. 투명 기판의 주표면 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성되고, 상기 금속막 위에 형성되는 레지스트막을 포함하는 포토마스크 블랭크에 있어서,
    상기 투명 기판의 측면에는 레지스트막이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 투명 기판의 주표면 상에 일종 이상의 금속을 포함하는 한 층 이상의 금속막이 형성되고, 상기 금속막 위에 형성되는 레지스트막을 포함하는 포토마스크 블랭크에 있어서,
    상기 투명 기판의 측면에 형성된 레지스트막의 폭은, 상기 투명 기판의 측면의 상단으로부터 2㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제9항 또는 10항에 있어서,
    상기 투명 기판의 중앙부 상에 형성된 레지스트막 두께와 상기 투명 기판의 가장자리부 상에 형성된 레지스트막 두께의 차이는 10,000Å 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
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