KR0159014B1 - 노광마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광마스크의 제조방법에 관한 것으로서, 광차단막 패턴 형성을 위한 감광막의 노광 공정을 통상의 축소노광장치에서 실시하되, 원형의 공동을 통하여 광을 투과시키는 마스크를 광원과 접물랜즈의 사이에 설치하고, 랜즈의 비점수차를 이용하기 위하여 상기 접물랜즈를 일정각도 만큼 기울어지게 설치하여 감광막에 맺히는 상이 단축/장축 = 1/1.1∼1/1.8 정도의 크기를 갖는 타원이 되도록하여 노광에 필요한 에너지량의 30∼50% 정도의 에너지로 노광을 실시한 후, 스테이지를 이동시키되 형성하고자하는 패턴 크기의 10%∼40% 정도를 타원의 장축 방향으로 이동시키면서 연속적으로 노광하여 감광막 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 광차단막을 패턴닝하여 노광마스크를 형성하였으므로, 노광마스크 형성공정이 간단하여 제조 단가 및 시간이 절감되고, 패턴 임계 크기의 변화가 작아 정확한 패턴을 형성할 수 있어 노광 공정 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

노광마스크의 제조방법

제1도는 종래 노광마스크의 패턴 제조방법을 설명하기 위한 개략도.

제2도는 본발명에 따른 노광마스크의 제조방법을 설명하기 위한 개략도.

제3도는 제2도의 제조 공정에서 θ＝0 일때 형성된 노광마스크의 평면도.

제4도는 제2도의 제조 공정에서 θ≠0 일때 형성된 노광마스크의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 투명기관 2 : 광차단막

3 : 감광막 10 : 축소노광장치

11 : 광원 12 : 스토퍼의 투사랜즈

13 : 마스크 14 : 공동

본 발명은 반도체소자의 제조공정에서 감광막의 선택노광에 사용되는 노광마스크(photomask)의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 축소노광장치(stepper)와 원형의 공동이 형성되어있는 마스크를 사용하여 노광마스크의 광차단막 패턴을 패턴닝하기 위한 감광막을 노광하여 노광마스크의 형성이 간단하고, 노광마스크 제작에 필요한 공정 시간 및 노력을 절감하여 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 노광마스크의 제조방법에 관한것이다.

최근 반도체 장치의 고집적화 추세는 반도체 장치의 제조 공정중에서 식각 또는 이온 주입 공정 등의 마스크로 매우 폭 넓게 사용되고 있는 감광막패턴의 미세 패턴 형성기술의 발전에 큰 영향을 받고 있다. 특히 감광막패턴을 형성하는 축소노광장치(stepper)의 광분해능을 향상시키기 위하여 광원의 파장을 감소시킨다. 예를들어 파장이 365㎚인 i-라인 축소노광장치는 공정 분해능이 약 0.5㎛ 정도이고, 248㎚인 KrF 레이저나 193㎚인 ArF 레이저를 광원으로 사용하는 축소노광장치는 라인/스페이스 패턴의 경우에 약 0.03㎛ 정도의 패턴 분해도 가능하다.

상기와 같은 패턴 형성을 위한 노광 공정시에 사용되는 노광마스크는 E-빔 노광장비에 의해 형성된다.

제1도는 종래 기술에 따른 노광마스크의 제조방법을 설명하기 위한 개략도로서 E-빔 노광의 예이다.

먼저, 패턴을 형성하고자하는 투명기판(1)상에 크롬등의 재질로된 광차단막(2)을 형성하고, 상기 광차단막(2)상에 E-빔용 감광막(3)을 도포한 후, 상기 구조의 투명기판(1)을 E-빔 노광장비의 스테이지(도시되지 않음)에 탑재한다.

그다음 상기 감광막(3)의 소정부분에 한개의 원형 포인트를 이루는 E-빔을 설계된 패턴에 따라 E-빔 포인트가 이동하며 연속적으로 조사한 후, 상기 감광막(3)의 선택적으로 현상 제거하여 감광막(3) 패턴을 형성하고, 상기 감광막(3) 패턴에 의해 노출되어있는 광차단막(2)을 식각하여 광차단막(2) 패턴을 형성한 후, 상기 감광막(3) 패턴을 제거하여 노광마스크를 완성한다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 노광마스크의 제조방법은 한개의 원형 포인트의 촛점을 갖는 E-빔 노광장치로 감광막을 선택적으로 노광하여 패턴닝하게 되는데, 상기 E-빔의 포인트가 0.1㎛ 이하의 크기를 가지므로 약 1㎛ 정도의 크기를 갖는 패턴을 형성하기위하여 노광하고자 할 경우 좌, 우로 번갈아가며 5차례를 왕복하여야 하나의 패턴을 형성할 수 있으므로 노광마스크 제작에 따른 비용이 증가하고, 마스크 제작 기간이 길어지는 문제점이 있다.

본발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 원형의 공동이 형성되어있는 마스크와 축소노광장치를 이용하여 노광마스크의 광차단막 패턴닝을 위한 감광막패턴을 선택적으로 노광하여 제작비용을 절감하고 마스크 제작시간을 단축할 수 있는 노광마스크의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본발명에 따른 노광마스크의 제조방법의 특징은, 투명기판상에 광차단막을 형성하는 공정과, 상기 광차단막 상에 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 선택적으로 노광하여 감광막패턴을 형성하되 축소노광장치를 사용하고, 광원과 감광막의 사이에 원형의 동공이 형성되어있는 마스크를 개재시켜 상기 감광막에 원형상으로 노광하며, 설계에 따라 상기 투명기판에 탑재된 스테이지가 점차적으로 이동하여 노광하는 공정과, 상기 노광된 감광막을 선택적으로 현상하여 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴에 의해 노출되어있는 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본발명에 따른 노광마스크의 제조방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본발명에 따른 노광마스크의 제조방법을 설명하기위한 개략도로서, 비노광영역이 패턴이 되는 포지티브형 감광을 광차단막 패턴닝 마스크로 사용한 예이다.

석영등의 투명재질로된 투명기판(1) 상에 크롬, 산화 크롬, 산화 알루미늄 등의 재질로된 광차단막(2)을 형성하고, 상기 광차단막(2)상에 일정 광원, 예를들어 i라인, G 라인 또는 원자외선용의 감광막(3)을 형성한다.

그다음 상기 구조의 투명기판(1)을 축소노광장치(10)의 스테이지(도시되지 않음)에 탑재시킨 후, 상기 감광막(3)에서 패턴으로 예정되어있는 부분을 제외한 부분에 노광을 실시한다.

여기서 상기 노광 공정은 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스테이지를 점진적으로 이동시키며 연속적으로 노광할 수 있는 축소노광장치의 작업 특성을 이용하는 것으로서, 공동(14)이 형성되어있는 마스크(13)를 광원과(11)과 접물랜즈(12)의 사이에 설치하고, 한번의 노광 공정시 스테이지에 탑재되어있는 투명기판(1)상의 감광막(3)이 원형으로 노광되고, 다시 스테이지가 이동하여 노광하는 공정을 연속적으로 반복실시한다. 이때 상기 감광막(3)의 노광하고자 하는 영역이 공동(14)의 지름 보다 큰 라인 패턴의 경우에는 상기 스테이지가 공동(14)의 지름 보다 작은 크기, 예를들어 반지름 만큼씩 이동하며 노광한다.

그다음 상기 감광막(3)의 노광된 부분을 현상 제거하여 감광막(3) 패턴을 형성하고, 상기 감광막(3) 패턴을 마스크로 노출되어있는 광차단막(2)을 식각하여 광차단막(2) 패턴을 형성하고, 상기 감광막(3) 패턴을 제거하여 노광마스크를 완성한다.

여기서 상기 공동(14)이 원형일 경우에는 제3도에 도시되어있는 바와 같이 상기 감광막(3) 패턴의 양측이 울툴불퉁하게 형성된다.

따라서 이를 방지하기 위하여 투사랜즈(12)의 비점수차(astigmatism)을 이용하여 보상하는 방법을 사용한다. 즉 접물랜즈(12)를 광원이 대하여 수직한 방향에서 일정한 각도 만큼 기울어지게 설치하면 감광막(3)에 맺히는 상이 장축(a) 및 단축(b)를 갖는 타원형으로 형성되는데, a/b = 1/1.1∼1/1.8 정도의 크기, 바람직하게는 1/1.1∼1/1.3 정도가 되도록 투사랜즈(12)의 각도(θ)를 조절하여 노광하면, 제4도에 도시되어있는 바와 같은 메끄러운 패턴을 얻을 수 있다.

또한 패턴 형성을 위한 스테이지의 이동 정도가 작을 수록 정확한 패턴을 얻을 수 있으나, 이동정도가 작을 수록 작업시간이 증가되므로, 구현하고자하는 패턴 크기의 10%∼40% 정도를 타원의 장축 방향으로 이동하며 연속적으로 노광하되, 노광에너지는 감광막(3)의 노광에 필요한 에너지량의 30∼50% 정도의 에너지로 노광하면, 패턴 임계크기의 변화(critical dimension varition)를 10% 이하로 감소시킬 수 있다.

상기의 노광마스크는 반도체 제조 공정에서 뿐만 아니라, 액정표시장치나, 슬리트, 정밀자 마스크(linear scale mask)나 각종 센서, 예를들어 온도, 습도, 저항센서등의 제작에도 사용될 수 있다.

또한 다수개의 라인/스페이스 패턴의 경우에는 상기 마스크에 형성되어있는 공동을 일렬로 다수개를 형성하여 한번에 다수개의 타원형 상에 감광막에 맺히도록할 수도 있다.

상기 감광막을 네가티브 형으로 형성하는 경우에는 노광을 반전된 상을 갖도록 실시하면된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광마스크의 제조방법은 광차단막 패턴 형성을 위한 감광막의 노광 공정을 통상의 축소노광장치에서 실시하되, 원형의 공동을 통하여 광을 투과시키는 마스크를 광원과 접물랜즈의 사이에 설치하고, 랜즈의 비점수차를 이용하기 위하여 상기 접물랜즈를 일정각도 만큼 기울어지게 설치하여 감광막에 맺히는 상이 단축/장축 = 1/1.1∼1/1.8 정도의 크기를 갖는 타원이 되도록하여 노광에 필요한 에너지량의 30∼50% 정도의 에너지로 노광을 실시한 후, 스테이지를 이동시키되 형성하고자하는 패턴 크기의 10%∼40% 정도를 타원의 장축 방향으로 이동시키면서 연속적으로 노광하여 감광막 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 광차단막을 패턴닝하여 노광마스크를 형성하였으므로, 노광마스크 형성공정이 간단하여 제조 단가 및 시간이 절감되고, 패턴 임계 크기의 변화가 작아 정확한 패턴을 형성할 수 있어 노광공정 수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 투명기판상에 광차단막을 형성하는 공정과, 상기 광차단막 상에 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 축소노광장치의 스테이지에 설치하되, 원형의 동공이 형성되어있는 마스크가 광원과 접물랜즈의 사이에 설치되어 있는 축소노광장치에 탑재하는 공정과, 상기 감광막을 노광하되, 상기 접물랜즈가 일정각도 만큼 기울어져 있어 타원형 상이 상기 감광막에 맺히도록 노광하며, 상기 투명기판이 탑재된 스테이지가 스탭 앤 리피트 방식으로 연속적으로 일정 크기 만큼 이동하며 노광하는 공정과, 상기 노광된 감광막을 선택적으로 현상하여 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴에 의해 노출되어있는 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 노광마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광차단막이 크롬, 산화 크롬 및 산화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나의 광차단 물질로 이루어지는 것을 특징으로하는 노광마스크의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 감광막이 i라인, G 라인 또는 원자외선용의 감광막을 사용하는 것을 특징으로하는 노광마스크의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 타원형 상의 단축길이/장축길이 = 1/1.1∼1/1.8 크기로 형성하는 것을 특징으로하는 노광마스크의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 스테이지의 이동정도가 구현하고자하는 패턴 크기의 10%∼40% 인 것을 특징으로하는 노광마스크의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 사기 한차례의 노광 에너지가 감광막의 노광에 필요한 에너지량의 30∼50% 인 것을 특징으로하는 노광마스크의 제조방법.