KR101143621B1 - 포토마스크의 전자빔 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 포토마스크 기판 상의 레지스트를 전자빔 노광하기 이전에 레지스트를 자외선(UV) 레이저(laser)광으로 전 노광하는 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 제시한다.

전자빔 노광, UV 노광, 포토마스크

Description

포토마스크의 전자빔 노광 방법{Method of e-beam exposure on photo mask}

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 포토마스크의 레이저(laser) 광원에 의한 노광 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 의한 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 의한 포토마스크의 레이저(laser) 광원에 의한 노광 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 12 내지 도 16은 본 발명의 제2실시예에 의한 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

본 발명은 포토마스크(photo mask)에 관한 것으로, 특히, 생산성 증가를 구현할 수 있는 전자빔(e-beam) 노광 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 포토리소그래피(photolithography) 과정에서, 웨이퍼 상에 패턴을 전사하기 위한 원판 역할을 하는 포토마스크(photo mask)가 사용되고 있다. 포토마스크를 제작하기 위해서 석영(quartz) 투명 기판 상에 패턴 형성을 위한 레지스트(resist)를 도포한다. 이후에, 전자빔(e-beam) 노광하여 설계된 패턴을 형성하고 있다.

그런데, 반도체 소자의 집적도가 증가되고 디자인 룰(design rule)의 축소가 급격하게 진행됨에 따라, 극미세 패턴을 포토마스크 상에 형성하는 것이 요구되고 있다. 이에 따라, 전자빔 노광 과정에 상대적으로 더 많은 시간이 소요되고 있다. 장시간의 전자빔의 노광은 노광 균일도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다. 이에 따라, 생산성과 노광 공정 자체의 안정성도 저하되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 짧은 시간 내에 전자빔 노광할 수 있는 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 제시하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 포토마스크 기판 상의 레지스트를 전자빔 노광하는 단계, 및 상기 전자빔 노광 전에 상기 레지스트를 레이저광으로 전 노광하는 단계를 포함하는 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 제시한다.

상기 레이저광은 자외선(UV)을 사용할 수 있다.

상기 전 노광은 상기 포토마스크의 전 영역에 대해 수행될 수 있다.

상기 전 노광은 상기 전자빔 노광 시 상기 포토마스크 상에 이루어지는 상기 전자빔의 에너지(energy) 분포에 따라 상기 전자빔의 에너지를 보충하도록 상기 포토마스크의 영역별로 다른 에너지 분포로 수행될 수 있다.

상기 전 노광은 상기 전자빔 노광이 수행되는 영역에 대해 선택적으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전자빔 노광 이전에 자외선의 레이저광을 조사하는 전 노광 과정을 수행함으로써, 전자빔 노광 시 발생되는 노광 에너지의 불균일한 분포를 보상할 수 있어, 보다 짧은 시간 내에 전자빔 노광할 수 있는 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 제시할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예는 포토마스크를 제조하는 전자빔 노광 과정 전에 노광 영역에 대해 자외선(UV) 레이저광을 이용하여 전 노광을 수행하고, 전자빔 노광을 후속 수행하는 노광 방법을 제시한다. 전자빔 노광 과정은 전자빔을 조사하는 시간에 비례하여 에너지량이 조절되므로, 포토마스크의 영역별로 에너지 분포가 달라질 수 있다.

이러한 조사되는 전자빔 에너지 분포가 불균일한 점을 보상하기 위해 UV 레이저광을 이용하여 노광 영역을 전 노광한다. 이러한 전 노광에 의해서, 전자빔 노광 에너지의 부족한 양을 보상할 수 있어, 보다 빠른 시간 내에 전자빔 노광 과정을 수행할 수 있다. 또한, 포토마스크 전체 영역에 걸친 균일한 노광 에너지의 분 포를 구현할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 포토마스크의 레이저(laser) 광원에 의한 노광 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 의한 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 포토마스크 제작을 위해 마스크 기판 상에 레지스트(resist)의 층을 형성한 후, 레지스트층에 패턴을 형성하는 전자빔 노광을 수행한다. 이때, 전자빔 노광은 포토마스크(100)에 조사되어 쓰는(writing) 에너지 분포가 영역 별로 달라질 수 있어, 도 1에 제시된 바와 같은 전자빔 에너지 분포가 발생된다. 도 1에 제시된 바와 같이 전자빔 조사 에너지 분포가 불균일하게 발생되면, 패턴 균일도가 저하되게 된다. 이를 보상하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 바람직하게 자외선(UV) 레이저광을 이용한 전 노광 과정을 수행한다.

도 2에 제시된 바와 같이 도 1에 제시된 전자빔 에너지 분포를 보상할 보상 에너지 분포도(101)를 도 1의 전자빔 에너지 분포도를 근거로 얻고, 보상 에너지 분포도(101)를 따라 UV 레이저광을, 도 3에 제시된 바와 같이, 기판(100) 상에 형성된 레지스트층(120)을 포함하는 포토마스크(100)에 조사한다.

이때, UV 조사된 영역(121)은 포토마스크(100)의 영역 별로 도 1의 전자빔 에너지 분포를 균일하게 유도되도록, 조사되는 UV 량이 영역 별로 달라지게 할 수 있다. 이에 따라, 영역 별로 달리 분포되는 전자빔 에너지를 보상하여 균일하게 유도할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 4에 제시된 바와 같은 포토마스크(100)의 노광 영역(103)에, 도 5 및 도 6에 제시된 바와 같이 UV 레이저광은 대면적으로 조사하는 전 노광(pre-exposure)한다. 이에 따라, 레지스트층(120)에 UV 노광된 영역(123)이 형성된다. 이러한 UV 노광된 영역(123)은 실질적으로 포토마스크(100)의 노광 영역(103)과 대등할 수 있다.

이후에, 도 7 및 도 8에 제시된 바와 같이 전자빔을 조사하여 레지스트층(120)의 설계된 전자빔 노광 영역(125)에 전자빔 노광한다. 이에 따라, 레지스트층(120)에 설계된 패턴이 전사되게 된다. 이후에, 전자빔 노광되지 않은 부위를 현상하여 레지스트의 패턴을 형성하고, 이러한 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각 과정을 수행하여 포토마스크(100) 상에 이미지(image) 전사를 위한 패턴을 형성하게 된다.

이때, 전자빔 노광 영역(125) 상에 UV 노광 영역(123)이 겹쳐지게 되므로, 전자빔 노광 시 노광 에너지가 영역별로 달라지는 것을 보상할 수 있다. 즉, UV 노광은 레지스트층(120)의 일정 영역에 대해 일정 깊이로 레지스트를 일부 노광할 수 있다. 이러한 UV 노광에 따라 레지스트에 전달된 에너지 양은 전자빔 노광 시 영역 별로 부족할 수 있는 전자빔 노광 에너지를 보충해주게 된다.

따라서, 포토마스크(100)의 전체 영역에 대한 균일한 노광 에너지 분포를 구현할 수 있다. 또한, UV 전 노광에 의해 전체 노광에 요구되는 노광 에너지 양의 일부를 미리 레지스트에 전달한 상태에서 전자빔 노광을 수행하므로, 전자빔 노광에서 전달할 에너지 양을 상대적으로 줄일 수 있다. 전자빔 노광 시 전달되는 노광 에너지는 전자빔 조사 시간에 비례하므로, UV 전 노광을 도입함으로써, 전자빔 조사 시간을 줄일 수 있다. 이에 따라, 포토마스크(100)를 제조하는 데 소요되는 생산 시간을 단축시켜 생산량의 증대를 구현할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 의한 포토마스크의 레이저(laser) 광원에 의한 노광 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 12 내지 도 16은 본 발명의 제2실시예에 의한 포토마스크의 전자빔 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 9를 참조하면, 포토마스크(200)의 레지스트층에 전자빔을 수행할 때, 전자빔 에너지 분포가 제시된 바와 같이 불균일하게 발생될 수 있다. 이를 보상하여 균일한 노광 에너지 분포를 구현하기 위해서, 도 10에 제시된 바와 같이 도 9에 제시된 전자빔 에너지 분포를 보상할 보상 에너지 분포도(201)를 도 9의 전자빔 에너지 분포도를 근거로 얻고, 보상 에너지 분포도(201)를 따라 UV 레이저광을, 도 11에 제시된 바와 같이, 기판(200) 상에 형성된 레지스트층(220)을 포함하는 포토마스크(200)에 조사한다.

이때, UV 조사된 영역(221)은 포토마스크(200)의 레지스트층(220)에 형성될 패턴 영역에 대등하게 설정될 수 있다. 따라서, 영역 별로 달리 분포되는 전자빔 에너지를 보상하여 균일하게 유도할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 12에 제시된 바와 같은 포토마스크(200)의 노광 영역(203)에, 도 13 및 도 14에 제시된 바와 같이 UV 레이저광은 패턴 영역인 노광 영역(203)에 선택적으로 조사하여 전 노광한다. 이에 따라, 레지스트층(220) 에 패턴 영역과 대등한 UV 노광된 영역(223)이 형성된다. 이러한 UV 노광된 영역(223)은 실질적으로 포토마스크(100)에 형성될 패턴 영역과 대등할 수 있다.

이후에, 도 15 및 도 16에 제시된 바와 같이 전자빔을 조사하여 레지스트층(220)의 설계된 전자빔 노광 영역(225)에 전자빔 노광한다. 이에 따라, 레지스트층(220)에 설계된 패턴이 전사되게 된다. 이후에, 전자빔 노광되지 않은 부위를 현상하여 레지스트의 패턴을 형성하고, 이러한 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각 과정을 수행하여 포토마스크(200) 상에 이미지 전사를 위한 패턴을 형성하게 된다.

상술한 본 발명에 따르면, 포토마스크의 레지스트층에 전자빔 노광을 수행하기 이전에 레지스트층에 UV 레이저광을 이용한 전 노광을 수행한다. 이러한 전 노광의 도입에 실질적으로 전자빔에 의해 노광될 레지스트층의 두께 또는 양을 줄일 수 있다. 따라서, 전자빔 조사할 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, UV 조사를 수행할 때, 조사되는 UV 양을 영역에 따라 달리하여, 전자빔 에너지 분포를 균일하게 보상할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크 전 영역에 걸쳐 균일한 노광 에너지 분포를 구현할 수 있어, 포토마스크에 균일한 정밀도를 가지는 패턴들을 형성할 수 있다.

따라서, 포토마스크 제품의 균일도 저하를 줄이고, 노광 시간을 단축시켜 생산성의 향상을 구현할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

Claims (5)

1. 포토마스크 기판 상의 레지스트를 전자빔 노광하는 단계; 및

   상기 전자빔 노광 전에 상기 레지스트를 자외선(UV) 레이저광으로 전 노광하되,

   상기 전자빔 노광 시 상기 포토마스크 상에 이루어지는 상기 전자빔의 에너지(energy) 분포도를 얻고 상기 전자빔의 에너지를 보충하도록 보상 에너지 분포도를 얻은 후 상기 보상 에너지 분포도를 따라 상기 포토마스크의 영역별로 다른 에너지 분포로 상기 전자빔 노광이 수행될 영역에 대해 상기 레이저광을 조사하는 전 노광 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 전자빔 노광 방법.
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