KR100865559B1 - 포토 마스크의 제조방법 - Google Patents

포토 마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

마스크 이면의 긁힘 또는 파티클 오염으로부터 보호하여 마스크 제조 수율을 높이고 제조비용을 절감할 수 있는 포토 마스크의 제조방법은, 패턴이 형성될 대상막과 레지스트막이 차례로 형성된 마스크 기판을 준비하는 단계와, 마스크 기판의 이면(back side)에, 마스크 기판의 이면을 보호하기 위한 보호막을 형성하는 단계와, 레지스트막을 노광 및 현상하여 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 대상막을 패터닝하는 단계와, 레지스트 패턴을 제거하는 단계, 및 기판의 이면에 형성된 보호막을 제거하는 단계를 포함한다.
블랭크 마스크, 보호막, 긁힘, 고분자 폴리머, 플로오로-폴리머

Description

포토 마스크의 제조방법{Method for fabricating photo mask}
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 제조에 사용되는 포토 마스크의 이면(back side)을 긁힘(scratch) 또는 파티클(particel)로부터 안전하게 보호할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조공정에 사용되는 포토 마스크는 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 원판이라 할 수 있기 때문에, 반도체소자가 고집적화 및 고성능화될수록 그 중요성은 더욱 커지고 있다. 그런데, 패턴이 형성되는 포토 마스크의 전면에는 펠리클이 설치되어 패턴을 보호하는 역할을 하지만, 포토 마스크의 이면(back side)에는 어떠한 보호막도 형성되어 있지 않다. 따라서, 블랭크 마스크를 제작할 때, 블랭크 마스크로부터 웨이퍼 상에 구현될 패턴을 포함하는 포토 마스크를 제작할 때, 또는 포토 마스크를 운반하는 과정에서 여러 단계의 공정을 거치면서 바이너리 마스크(binary mask) 또는 위상반전 마스크(phase shift mask)를 불문하고 마스크의 이면은 여러 가지 위험에 노출되어 있다. 그러한 위험 요소에는 크게 파티클과 긁힘의 두 가지로 나누어 볼 수 있다.
첫째, 포토 마스크 기판의 이면에 부착되는 각종 파티클로 인해 포토 마스크 제조의 마지막 단계에서 정상적으로 출하되지 못하고, 파티클 제거, 세정 및 자외선 검사 등의 단계를 반복적으로 거치게 된다. 따라서, 마스크 제작기간이 길어지고 제조비용이 증가하게 된다.
둘째, 공정상의 여러 요인들로 인해 발생하는 마스크 기판 이면의 긁힘(scratch)은, 메인 패턴이 존재하는 영역은 물론, 메인 패턴이 형성되어 있는 영역으로부터 펠리클이 부착되는 위치, 즉 메인 패턴 영역으로부터 500 ∼ 600㎜까지의 기판 이면에 긁힘이 발생할 경우, 그 마스크는 반드시 폐기 처분하고 처음부터 다시 마스크를 제작하여야 한다. 이는, 마스크의 이면에 긁힘이 존재할 경우, 웨이퍼 노광시 마스크 이면의 긁힘으로 인해 빛의 산란, 굴절 또는 반사가 일어나 웨이퍼 상에 코팅되어 있는 레지스트에 마스크의 패턴을 정상적으로 전사할 수 없기 때문이다. 따라서, 마스크 제작기간 및 제조비용이 증가하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마스크 이면의 긁힘 또는 파티클 오염으로부터 보호하여 마스크 제조 수율을 높이고 제조비용을 절감할 수 있는 포토 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법은, 패턴이 형성될 대상막과 레지스트막이 차례로 형성된 마스크 기판을 준비하는 단계와, 상기 마스크 기판의 이면(back side)에, 상기 마스크 기판의 이면을 보호하기 위한 보호막을 형성하는 단계와, 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 대상막을 패터닝하는 단계와, 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 상기 기판의 이면에 형성된 상기 보호막을 제거하는 단계, 및 상기 대상막이 패터닝되어 있는 기판 상에 펠리클을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크 기판은, 투명 기판 상에 광 차단막과 레지스트막이 차례로 형성되어 있는 블랭크 마스크일 수 있다.
그리고, 상기 투명 기판과 광 차단막 사이에 위상반전막을 더 포함할 수 있다.
상기 광 차단막은 크롬(Cr)으로 이루어지고, 상기 위상반전막은 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN) 또는 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)으로 이루 어질 수 있다.
상기 보호막은 광 투과율이 95 ∼ 100%인 물질로 형성할 수 있다.
상기 보호막은 플루오로-폴리머(Fluoro-polymer)와 같은 고분자 폴리머로 형성할 수 있다.
상기 보호막은 메인 패턴이 배치되어 있는 영역으로부터 500 ∼ 600㎜까지 형성할 수 있다.
상기 보호막은 제거하는 단계에서, 상기 보호막은 황산(H2SO4) 또는 오존(O3)을 사용하여 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면, 포토 마스크의 이면에 보호막을 형성한 후 패턴 형성공정을 진행함으로써, 마스크의 이면에 부착될 수 있는 파티클과 공정상의 여러 요인으로 인해 발생할 수 있는 긁힘으로부터 마스크를 보호할 수 있다. 따라서, 마스크를 다시 제작하여야 하는 비율을 줄일 수 있어 마스크 제작기간 및 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 제조수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명은 바이너리 마스크 또는 위상반전마스크의 펠리클을 부착하는 영역 이면에 펠리클과 같은 크기로 보호막을 형성한 후 마스크 제조공정을 진행함으로써, 마스크의 이면에 부착될 수 있는 파티클과 공정상의 여러 요인으로 인해 발생할 수 있는 긁힘으로부터 마스크를 보호할 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 석영(Qz)과 같은 투명한 기판(100) 위에 예를 들어 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON) 또는 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)와 같은 위상반전 물질을 일정 두께 증착하여 위상반전막(102)을 형성한다. 이 위상반전막(102) 위에, 예를 들어 크롬(Cr)과 같은 광 차단물질을 일정 두께 증착하여 광 차단막(104)을 형성한다. 광 차단막(104) 위에, 예를 들어 전자빔 레지스트를 도포하여 레지스트막(106)을 형성한다. 또는, 기판(100) 위에 위상반전막(102), 광 차단막(104), 그리고 레지스트막(106)이 차례로 형성되어 있는 블랭크(blank) 마스크를 준비한다. 바이너리 마스크의 경우에는 위상반전막이 생략된다.
다음에, 상기 기판(100)의 이면(back side)에 고분자 폴리머를, 예를 들어 0.1 ∼ 1㎜의 두께로 얇게 코팅하여 보호막(108)을 형성한다. 상기 보호막(108)은 기판을 투과하는 빛의 투과율에 거의 영향을 미치지 않도록 플루오로-폴리머(fluoro-polymer)와 같이 투과율이 95 ∼ 100% 정도인 고분자 폴리머로 형성할 수 있다. 그리고, 상기 보호막(108)은, 포토 마스크 제조과정 중에 기판(100)의 이면을 긁힘이나 파티클로부터 보호하는 역할을 하며, 펠리클과 같은 크기로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전자빔을 이용하여 원하는 패턴대로 레지스트막(106)을 노광한 후, 현상액을 사용하여 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 다음에, 패터닝된 레지스트막(106)을 마스크로 하여 노출된 영역의 광 차단막(104)과 위상반전막(102)을 건식식각하여 광 차단 패턴과 위상반전 패턴을 형성한다.
도 3을 참조하면, 레지스트막을 제거한 다음, 광 차단 패턴과 위상반전 패턴이 형성된 기판의 전면에 다시 레지스트를 도포하여 광 차단영역과 투과영역을 정의하기 위한 레지스트막(110)을 형성한다. 다음에, 전자빔을 사용하여 상기 레지스트막을 노광한 후 현상액으로 현상하여 광 차단영역에만 레지스트막(110)이 남도록 한다.
도 4를 참조하면, 광 차단영역에 잔류하는 레지스트막을 마스크로 하여 노출된 영역의 광 차단막(104)을 식각한 다음, 레지스트막을 제거한다. 다음에, 기판(100)의 이면에 형성되어 있던 보호막(도 3의 108)을 세정 또는 스트립 공정을 통해 제거한다. 상기 보호막(도 3의 108)이 플루오로-폴리머와 같은 고분자 폴리머로 이루어진 경우, 황산(H2SO4) 또는 오존(O3)을 이용한 세정을 통해 제거할 수 있다. 보호막이 제거된 후 마스크에 펠리클을 부착하면 위상반전 마스크가 완성된다.
이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.

Claims (9)

  1. 패턴이 형성될 대상막과 레지스트막이 차례로 형성된 마스크 기판을 준비하는 단계;
    상기 마스크 기판의 이면(back side)에, 상기 마스크 기판의 이면을 보호하기 위한 보호막을 형성하는 단계;
    상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 대상막을 패터닝하는 단계;
    상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 기판의 이면에 형성된 상기 보호막을 제거하는 단계; 및
    상기 대상막이 패터닝되어 있는 기판 상에 펠리클을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 기판은, 투명 기판 상에 광 차단막과 레지스트막이 차례로 형성되어 있는 블랭크 마스크인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명 기판과 광 차단막 사이에, 위상반전막을 더 포함하는 것을 특징으 로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 차단막은 크롬(Cr)으로 이루어지고,
    상기 위상반전막은 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN) 또는 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 광 투과율이 95 ∼ 100%인 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호막은 고분자 폴리머로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호막은 플루오로-폴리머(Fluoro-polymer)로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 메인 패턴이 배치되어 있는 영역으로부터 500 ∼ 600㎜까지 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 제거하는 단계에서,
    상기 보호막은 황산(H2SO4) 또는 오존(O3)을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
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