KR100219398B1 - 포토마스크제조방법 - Google Patents

Abstract

포토레지스터가 코팅되지 않은 상태의 블랭크 마스크를 이온 빔으로 직접 에칭함으로써 제조공정을 줄일 수 있는 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법은 차광막과 광투과성 기판으로 형성된 블랭크 마스크의 상기 차광막 상에 미리 설계된 패턴이 형성되도록 상기 차광막을 이온 빔으로 직접 에칭함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 공수가 줄어들어서 작업성이 개선되며, 수율이 향상되고 미세패턴을 형성하는데 효과적이다.

Description

포토 마스크 제조방법

제1도의 (a)내지 (c)는 종래의 포토 마스크를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.

제2도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 포토 마스크 제조방법의 실시예를 나타내는 도면이다.

제3도의 (a) 및 (b)는 에칭에 따라 발생된 스테인을 제거하는 방법을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,20 : 기판 12,22 : 차광막

14 : 포토레지스트 16,25,26 : 위도우

24 : 스테인

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 포토 마스크 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 블랭크 마스크(Blank Mask)의 크롬 재질 차광막을 직접 이온 빔으로 에칭함으로써 공수를 줄이고 작업성을 향상시키며 미세패턴 형성이 용이한 포토 마스크 제조방법에 관한 것이다.

통상 포토 리소그래피(Photo Lithography)공정은 포토 마스크로부터 패턴을 웨이퍼 표면으로 옮기는 것을 말한다. 따라서 포토 리소그래피 공정을 수행하기 위해서는 포토마스크 상에 전사할 패턴이 형성되어야 하며, 포토마스크는 설계된 회로가 광투과성 기판위에 옮겨진 것으로서, 기판 위에 형성되는 패턴은 에멀션(Emulsion), 크롬, 및 산화철 박막 등과 같은 차광막으로 만든다.

그리고 이러한 종래의 포토마스크는 제1도 (가)와 같이 기판(10)상에 일정 두께로 패턴 형성없이 차광막(12) 및 포토레지스트(14)가 순서적으로 적층 형성된 블랭크 마스크(Blank)가 노광, 현상, 에칭, 세정 및 검사의 공정을 거침으로써 제조될 수 있다.

먼저 종래의 포토마스크 제조 방법에 대하여 설명한다.

특정 기능을 수행하기 위하여 설계된 후 컴퓨터에 입력된 회로는 웨이퍼 상에 물리적으로 표현하기 위한 레이아웃(Lay-Out)으로 결정되고 결정된 레이아웃은 디지타이징(Digitizing)된 후 제1도 (a)와 같이 적층 구성된 블랭크 마스크 상에 광원과 컴퓨터에 의하여 조절되는 고속셔터로 구성된 패턴형성기(Pattern Generator)(도시되지 않음)을 이용하여 디지타이징된 바에 따라 제1도 (나)와 같이 블랭크 마스크의 최상위 층인 포토레지스트(14)상에 노광된다.

성분에 따라 차이가 있으나 포토레지스트(14)가 네가티브인 경우로 가정한다면, 블랭크 마스크의 포토레지스트(14)는 패턴형성기의 광원에 의해서 선별적으로 노광된 부분에는 폴리머(Polymer)가 형성된다. 이 후 사용된 포토레지스트의 특성에 적합한 현상액을 사용하여 노광된 마스크의 폴리머가 형성되지 않은 포토레지스트914) 부분을 제1도 (다)와 같이 제거한다.

그러면 차광막(12)이 드러나고 드러난 차광막(12)은 에천트(Etchant)를 이용하여 제1도 (라)와 같이 에칭되고, 기판(10) 상에 윈도우(16)가 형성된다. 에칭이 완료된 후 차광막(12)상에 코팅된 불필요한 포토레지스트(14)를 스트리핑(Stripping)하면 제1도 (마)와 같이 기판(10)상에 크롬 재질의 차광막(12)으로써 패턴이 형성된 상태가 된다.

이와 같이 패턴이 완성된 마스크는 세정과정을 거쳐서 스테인(stain) 및 불순물을 제거한 후 형성된 패턴 및 오염 등에 대한 최종 검사(Inspection)과정을 거친 후 웨이퍼 가공에 사용된다.

그러나, 전순한 과정에 있어서 포토레지스트(14)는 종류에 따라 포지티브 또는 네가티브 등의 성질을 갖는 것이 사용될 수 있다. 따라서 사용된 포토레지스트(14)의 종류에 따라 노광시의 광원 조절 및 현상액의 선택등의 복잡한 프로세스가 필요하였고, 에칭을 위한 에천트 선택 및 에칭정도의 미세한 조절이 필요하였으며 또 차광막을 에칭한 후 포토레지스트(14)를 스트리핑시키기 위해서는 차광막(12)이 크롬 또는 산화철과 같은 금속물질인 것을 감안하여 스트리핑 방법 및 사용 물질에 대한 엄중한 조절 및 선택이 필요하였다.

따라서, 전술한 바와 같이 종래의 포토마스크 제조방법은 각 공정별로 복잡한 조건 제어 과정이 필요했으며 그 작업공수가 상당히 많았으므로 공정상 오차가 발생하게 되었고, 이에 따라 작업 능률이 저하되었으며 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 전술한 종래의 제작 공정 중 현상과 에칭에는 현상액과 에천트가 사용되어지나 이러한 현상액 및 에천트를 이용한 방법은 미세패턴을 형성하는데 그 한계성을 가지고 있었다.

따라서 본 발명자는 전술한 종래의 문제점을 해결하고자 본 발명을 창안하게 되었다.

본 발명의 목적은 마스크를 제작하는 공정을 간소화하여 공정 오차를 줄이고 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있는 포토카스크의 제작 공정을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 수 있는 포토 마스크의 제조공정을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 포토 마스크의 제작 공정은 포토마스크 제조 방법에 있어서, 차광막과 광투과성 기판으로 형성된 블랭크 마스크의 상기 차광막상에 미리 설계된 패턴이 형성되도록 상기 차광막을 이온 빔으로 직접 에칭함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에칭에 의하여 발생된 스테인을 세정시키고 상기 이온 빔으로 상기 차광막을 에칭할 때 그 하부의 광투과성 기판의 표면이 손상된 것을 평탄화시켜서 상기 차광막이 에칭된 윈도우 부분의 투과성을 높이는 과정이 추가 구성될 수 있다.

그리고 이온 빔은 갈륨으로부터 가속되어 발생된 가스상태의 것이 이용될 수 있으며, 에칭에서 발생된 불순물은 NaOH와 XeF₂를 이용하여 세정될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조공정에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이나, 이하의 실시예는 본 발명의 바람직한 형태를 예시한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 국한시키는 것이 아님은 자명한 사실이다.

본 발명에 따른 실시예는 포토 마스크를 이온빔으로 직접 에칭하는 것으로서, 전체 공정이 에칭공정, 세정공정 및 검사공정으로 구분될 수 있다.

먼저, 본 발명의 실시예를 수행하기 위한 블랭크 마스크는 종래와 다르게 포토레지스트의 코팅층이 형성되지 않고, 석영 재질의 투광성 기판(20)과 크롬 재질의 차광막(22)으로 적층 구성되어 있다.

그리고, 실시예에 따라 차광막(22)을 에칭시키는 이온 빔은 에프아이비(Focused Ion Beam : 이하 'FIB'라 함) 장치(도시되지 않음)에 의하여 발생되고 FIB장치에는 특정 기능을 수행하기 위하여 설계된 회로에 대하여 디지타이징된 레이아웃이 설정되어 있어서 에칭 공정시 블랭크 마스크의 최상위층인 차광막(22) 상에 이온 빔이 주사되도록 동작된다.

먼저 제2도를 참조하여 본 발명에 따른 포토 마스크 제조방법에 대하여 설명한다.

제2도 (a)와 같이 석영 재질의 기판(20)과 크롬 재질의 차광막(22)으로 구성된 블랭크 마스크의 차광막(22)상에 이온 빔이 FIB장치에 의하여 미리 설정된 레이아웃에 따라 가속되어 직접 선별적으로 주사된다.

그러면 이온 빔 주사된 차광막(22)은 주사된 이온 원자에 의하여 제2도 (나)와 같이 패턴을 형성시키고자 원하는 형상에 따라 선별적으로 에칭되고 에칭된 FIB장치가 설정된 바에 따라 차광막(22)의 두께로 설정된 소정 A의 두께로 이루어진다. 따라서 기판의 차광막(22)은 에칭에 의하여 제거되고 이온빔의 주사된 부분의 기판상에는 광이 투과될 수 있는 윈도우(25)가 형성된다.

즉, 차광막(22)이 에칭된 부분은 윈도우(25)가 형성되어서 웨이퍼를 제조하기 위한 공정에서 광을 투과시켜서 소정 패턴을 웨이퍼 상에 전사시킨다.

이상적으로 FIB장치가 이온 빔을 차광막(22)의 두께에 따라 정확한 양으로 주사된다면 차광막(22)만 제거될 수 있다. 그러나 주사되는 이온빔은 그 양을 정확히 조절하기 어렵다. 이온빔은 충별선택성이 없으므로 대개의 경우 차광막(22)과 소정 두께의 기판(20)을 에칭하도록 그 양이 설정될 수 있다. 만약 차광막(22)의 두께 이하로 에칭되도록 이온빔의 양이 설정된다면 이로써 에칭된 윈도우 부분은 불완전 에칭되어 광이투과될 수 없게 된다.

전술한 바와 같이 차광막(22)과 소정 두께의 기판(20)이 에칭된다면 제3도(a)와 같이 에칭부분에 스테인(24)이 발생하게 되고, 스테인(24)이 발생된 기판(20)면은 손상되어 굴곡이 생기게 된다.

에칭에 의하여 발생된 스테인(24)은 불순물로써 세정시켜야 한다. 이때 세정 과정은 화학적인 방법으로 수행됨이 바람직하며 세정액으로서는 NaOH 및 XeF₂가 바람직 하다.

따라서 전술한 NaOH 및 XeF₂로서 에칭된 포토마스크 상에 존재하는 스테인(24을 세정하면 제3도 (b)에 나타난 바와 같이 윈도우(26)에 발생된 스테인(24)이 제거될 수 있다.

아울러 이온 빔을 이용한 에칭 방법은 전술한 바와 같이 충별 선택성이 없음에 따라서 발생된 포토마스크 윈도우(26)부분의 기판(20) 면의 굴곡과 같은 표면 손상은 통상의 표면 평탄화 공정에 의하여 보상될 수 있을 것이다.

제2도의 (b) 및 제3도의 (b)와 같이 제조가 완성된 포토마스크는 검사(Inspection)공정을 거친 후 웨이퍼 제조에 사용된다.

전술한 바와 같이 제조된 본 발명에 따른 실시예는 그 제조 공정이 에칭공정, 세정 공정, 및 검사 공정으로 구성되며 이에 따라서 각 단위 공정의 조건 및 조절에 대한 난이성이 크게 줄수 있다.

그리고 공정이 줄어듦으로 인하여 공정 오차가 발생될 확률이 저하되어 이에 따른 불량률이 감소되어 수율이 향상될 수 있는 이점이 있다.

또한, 이온 빔을 이용한 에칭은 미세패턴 형성에 유리하므로 웨이퍼에 미세패턴을 형성시키기 용이한 마스크를 제작할 수 있으므로 고접적화에 유리한 이점이 있다.

따라서 본 발명에 따른 포토마스크 제조 방법에 의하면 공수가 줄어들어서 작업성이 개선되며 수율이 향상되는 효과가 기대될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (2)

1. 포토마스크 제조방법에 있어서,

   광투과성 기판상에 금속계열의 차광막을 형성하는 단계 및 상기 차광막을 미리 설계된 패턴대로 이온빔으로 직접 에칭함으로써 패터닝하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법
2. 제1항에 있어서

   상기 차광막의 에칭에 의해서 발생된 스테인을 NaOH 또는 XeF₂를 사용하여 세정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법