KR101143628B1 - 펠리클, 펠리클을 포함하는 포토마스크, 포토마스크의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에, 웨이퍼로 전사될 패턴을 형성하는 단계와, 기판의 측면에 레지스트막을 형성하는 단계와, 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴을 마스크로 기판을 식각하여 기판의 측면에 홈을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴을 제거한 후 결과물을 세정하는 단계, 및 홈이 형성된 기판과, 프레임에 돌출부를 갖는 펠리클을 부착하는 단계를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 접착제를 사용하지 않고 포토마스크에 부착될 수 있는 펠리클과, 펠리클을 구비하는 포토마스크, 그리고 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위해서는 수십 단계의 포토리소그래피(photolithography) 공정이 필요하다. 각 단계마다 불순물 확산영역, 홀 패턴 또는 바(bar) 패턴이 형성되는데, 먼저 형성된 패턴과 나중에 형성되는 패턴의 오버레이 마진(overlay margin)이 작을 경우에 마스크의 오정렬 및 웨이퍼의 오정렬과 같은 공정상의 오차가 발생하며, 이로 인하여 하부 패턴이 불필요하게 노출되거나 하부 패턴과 상부 패턴이 불필요하게 연결되는 문제가 발생하게 된다. 특히 집적도를 높이기 위하여 6F2, 4F2 구조를 사용하는 설계 및 공정에 있어서는 포토마스크로 인한 오버레이 틀어짐 문제가 부각되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 포토마스크 제작시 스크라이브 레인(scribe lane)에 패턴 얼라인먼트용 버니어 키(vernier key)를 삽입시켜 하부 패턴과 상부 패턴간의 오버레이 레지스트레이션을 측정하고, 이들 패턴에 미스얼라인먼트(misalignment)가 발생한 것으로 측정될 경우 이를 보정하여 소자의 수율을 향상시킨다.
한편, 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위하여 중요한 작업 중의 하나가 노광 공정이다. 노광 공정은 패턴을 실제로 웨이퍼에 전사시키는 이미징 공정으로서, 마스크를 감광액이 도포된 웨이퍼에 정렬시킨 후 자외선 등의 광선에 노출시켜 마스크의 패턴 모양에 따라 웨이퍼에 노광된 부분과 노광되지 않은 부분으로 구분되게 하는 공정이다. 그 후 현상액을 이용하여 노광된 부분 혹은 노광되지 않은 부분의 감광액을 제거하여 필요한 패턴만 남도록 하는 현상 공정을 거치게 된다. 그런데, 노광 공정에 사용되는 노광 원판인 마스크에 먼지 또는 이물질이 부착되어 있으면 이 먼지가 빛을 흡수하거나 또는 반사하는 것에 의해 전사하는 패턴에 변형이 생길 수 있다. 클린 룸(clean room) 내에서도 마스크를 항상 정상적으로 유지하는 것이 어렵기 때문에, 마스크의 표면에 먼지나 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위하여 노광용 빛을 잘 통과시키는 재질의 펠리클을 부착하는 방법이 사용되고 있다.
그런데, 포토마스크 제작 완료 전 펠리클을 부착하는 과정에서 압력의 차이 및 부착제에 따라 레지스트레이션(registration) 틀어짐이 발생하는 문제가 있다. 종래의 포토마스크는 통상 6인치(inch)의 정사각형 석영(Qz) 기판에 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN), 크롬(Cr)막, 감광제를 도포한 후 노광, 패터닝한 후 마지막에 펠리클을 부착하여 최종적으로 포토마스크 제작을 완료하게 된다. 펠리클을 부착하는 과정에서 레지스트레이션(registration) 오차가 발생하게 되는데, 디자인 노드가 줄어듦에 따라 펠리클 부착시 접착제에 따라서 헤이즈(haze)가 방생하게 되고, 접착 강도의 차이에 따라서 레지스트레이션(registration)이 틀어지는 문제가 발생하게 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 마스크 기판과 펠리클을 접착제를 사용하지 않고 부착함으로써 접착제에서 발생하는 유기 화합물에 의한 헤이즈를 제어하고 펠리클 부착시 발생하는 압력 차이에 의한 레지스트레이션(registration) 틀어짐을 제어할 수 있는 포토마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 마스크 기판과 펠리클을 접착제를 사용하지 않고 부착함으로써 접착제에서 발생하는 유기 화합물에 의한 헤이즈를 제어하고 펠리클 부착시 발생하는 압력 차이에 의한 레지스트레이션(registration) 틀어짐을 제어할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 마스크 기판에 접착제를 사용하지 않고 물리적으로 부착될 수 있는 구조의 펠리클을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 펠리클은, 포토마스크를 오염물로부터 보호하기 위한 멤브레인과, 상기 멤브레인을 지지하기 위한 프레임, 및 상기 프레임의 내벽에, 포토마스크 기판의 측면에 형성된 홈에 삽입되도록 배치된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 돌출부는 포토마스크의 측면에 형성된 홈과 대응되어 펠리클이 포토마스크에 물리적으로 결합될 수 있도록 배치된 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크는, 웨이퍼로 전사될 패턴이 배치된 투명한 기판과, 상기 기판의 측면에 배치된 홈, 및 멤브레인과, 상기 멤브레인을 지지하기 위한 프레임, 및 상기 프레임의 내벽에, 상기 기판의 측면에 형성된 홈에 삽입되도록 배치된 돌출부를 포함하여 구성되어 상기 기판에 부착된 펠리클을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판의 측면에 배치된 홈과 상기 펠리클의 프레임에 배치된 돌출부는, 상기 기판과 펠리클이 물리적으로 서로 결합되도록 서로 대응되게 배치될 수 있다.
상기 기판의 측면에 배치된 홈은, 상기 기판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 측면에 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에, 웨이퍼로 전사될 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판의 측면에 레지스트막을 형성하는 단계와, 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 기판을 식각하여 상기 기판의 측면에 홈을 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴을 제거한 후 결과물을 세정하는 단계, 및 홈이 형성된 상기 기판과, 프레임에 돌출부를 갖는 펠리클을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레지스트막을 형성하는 단계에서, 상기 기판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 측면에 레지스트막을 형성할 수 있다.
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 펠리클의 프레임에 배치된 돌출부에 대응되는 영역의 상기 기판 측면이 노출되도록 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 포토마스크 보호를 위한 펠리클을 나타내 보인 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
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 마스크 기판에 감광제를 도포하여 패터닝한 후 후속 공정을 진행하는 과정에서 발생하는 레지스트레이션(registration) 틀어짐을 방지하기 위하여, 기존의 6인치 마스크 기판의 옆면에 펠리클을 부착할 수 있는 미세한 홈을 형성함으로써 접착제를 사용하지 않고 펠리클을 마스크 기판에 부착할 수 있도록 한다. 펠리클을 마스크 기판에 부착하기 위하여 사용되는 접착제에서 발생하는 유기 화합물에 의한 헤이즈를 제어할 수 있으며 펠리클 부착시 발생하는 압력 차이에 의해 레지스트레이션(registration) 틀어짐을 제어할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 포토마스크 보호를 위한 펠리클을 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 펠리클(100)은 펠리클 멤브레인(110)과 펠리클 멤브레인(110)을 지지하는 프레임(120)을 포함하여 구성된다. 펠리클 멤브레인(110)은 화합물들의 적절한 혼합 비율로 제작된 얇은 막으로서 광의 투과율이 최대가 되도록 적정 두께를 갖는다. 프레임(120)의 내벽에는 돌출부(125)가 배치된다. 이 돌출부(125)는 접착제를 사용하지 않고 포토마스크와 펠리클을 결합시키기 위한 것으로, 돌출부(125)의 형태와 개수는 포토마스크와의 결합을 용이하게 하기 위하여 적절하게 조절될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 투명한 마스크 기판(210) 상에 위상반전막(220), 광차단막(230) 및 레지스트막(240)을 차례로 형성한다. 상기 마스크 기판(210)은 석영(Qz) 또는 글래스(glass)와 같이 빛을 투과시키는 투명한 재질의 기판으로, 이다. 위상반전막(220)은 투과하는 빛의 위상을 반전시키는 물질, 예를 들면 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)와 같은 몰리브덴 화합물을 소정 두께 증착하여 형성할 수 있다. 광차단막(230)은 빛을 차단할 수 있는 물질, 예를 들면 크롬(Cr)막을 일정 두께 증착하여 형성할 수 있다. 레지스트막(240)은 전자빔 레지스트를 전면에 도포하여 형성할 수 있다. 또는, 투명한 기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막이 차례로 형성되어 있는 블랭크 마스크(blank mask)를 이용할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 다음에 레지스트막에 대해 전자빔을 이용한 노광을 실시한 다음, 레지스트막에 대해 현상 공정을 실시하여 레지스트 패턴을 형성한다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 광차단막 및 위상반전막을 건식식각하여 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴(220a)을 형성한다. 경우에 따라서는 위상반전막 패턴을 생략하고 광차단막 패턴만 형성할 수도 있다.
레지스트 패턴을 제거한 다음에, 마스크 기판(210)의 측면에 레지스트를 일정 두께 도포하여 레지스트막을 형성한다. 이때, 펠리클 프레임이 장착되는 면, 즉 정사각형 기판의 네 측면 중 마주보는 두 측면에만 레지스트막을 형성한다. 5인치 또는 6인치 이상의 포토마스크용 기판은 통상 두께가 0.25인치 정도이다. 마스크 기판의 측면에 형성된 레지스트막에 대해 노광을 실시한 다음 현상 공정을 실시하여 레지스트 패턴을 형성한다.
다음, 레지스트 패턴을 마스크로 기판(210)에 대한 식각을 실시하여 마스크 기판(210)의 측면에 홈(215)을 형성한다. 마스크 기판(210)은 건식식각 또는 습식식각 방식으로 식각할 수 있으며, 도시된 바와 같이 기판(210) 측면의 중앙부 양측으로 홈(215)이 형성되도록 할 수 있다. 기판(210) 측면의 식각 형태는 후속 단계에서 기판에 부착될 펠리클 구조와 대응되게, 즉 접착제를 사용하지 않고 기판과 펠리클이 물리적으로 결합될 수 있도록 적절한 구조로 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 펠리클(100)의 프레임에 형성된 돌출부(125)에 대응되도록 기판(210)의 측면에는 홈(215)이 형성되도록 하여 기판과 펠리클이 물리적으로 결합되도록 할 수 있다.
다음, 레지스트 패턴을 마스크로 기판(210)에 대한 식각을 실시하여 마스크 기판(210)의 측면에 홈(215)을 형성한다. 마스크 기판(210)은 건식식각 또는 습식식각 방식으로 식각할 수 있으며, 도시된 바와 같이 기판(210) 측면의 중앙부 양측으로 홈(215)이 형성되도록 할 수 있다. 기판(210) 측면의 식각 형태는 후속 단계에서 기판에 부착될 펠리클 구조와 대응되게, 즉 접착제를 사용하지 않고 기판과 펠리클이 물리적으로 결합될 수 있도록 적절한 구조로 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 펠리클(100)의 프레임에 형성된 돌출부(125)에 대응되도록 기판(210)의 측면에는 홈(215)이 형성되도록 하여 기판과 펠리클이 물리적으로 결합되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 레지스트 패턴을 제거한 다음 세정 공정을 실시하여 패턴이 형성된 마스크 기판 상의 오염물을 제거한다. 세정이 완료된 마스크 기판부를 펠리클가 결합시켜 포토마스크의 제조를 완료한다. 펠리클(100)의 프레임 내벽에는 돌출부(125)가 형성되어 있고, 이와 대응되도록 마스크 기판의 측면에는 상기 펠리클 프레임에 형성된 돌출부(125)에 대응되도록 홈(215)이 형성되어 있기 때문에 펠리클의 돌출부와 기판의 홈의 위치를 일치시켜 결합시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 마스크 기판과 펠리클을 접착제를 사용하지 않고 물리적으로 부착함으로써 접착제에서 발생하는 유기 화합물에 의한 헤이즈를 제어하고 펠리클 부착시 발생하는 압력 차이에 의한 레지스트레이션(registration) 틀어짐을 제어할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
Claims (8)
- 포토마스크를 파티클로부터 보호하기 위한 펠리클 멤브레인;
상기 펠리클 멤브레인을 지지하기 위한 펠리클 프레임; 및
상기 펠리클 프레임의 내벽에, 포토마스크 기판의 측면에 형성된 홈에 삽입되도록 배치된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 포토마스크의 측면에 형성된 홈에 대응되어 펠리클이 포토마스크에 물리적으로 결합될 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 펠리클. - 웨이퍼로 전사될 패턴이 배치된 투명한 기판;
상기 기판의 측면에 배치된 홈; 및
멤브레인과, 상기 멤브레인을 지지하기 위한 프레임, 및 상기 프레임의 내벽에, 상기 기판의 측면에 형성된 홈에 삽입되도록 배치된 돌출부를 포함하여 구성되어 상기 기판에 부착된 펠리클을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크. - 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제3항에 있어서,
상기 기판의 측면에 배치된 홈과 상기 펠리클의 프레임에 배치된 돌출부는, 상기 기판과 펠리클이 물리적으로 서로 결합되도록 서로 대응되게 배치된 것을 특징으로 하는 포토마스크. - 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제3항에 있어서,
상기 기판의 측면에 배치된 홈은,
상기 기판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 포토마스크. - 투명한 기판 상에, 웨이퍼로 전사될 패턴을 형성하는 단계;
상기 기판의 측면에 레지스트막을 형성하는 단계;
상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 기판을 식각하여 상기 기판의 측면에 홈을 형성하는 단계;
상기 레지스트 패턴을 제거한 후 결과물을 세정하는 단계; 및
홈이 형성된 상기 기판과, 프레임에 돌출부를 갖는 펠리클을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법. - 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제6항에 있어서,
상기 레지스트막을 형성하는 단계에서,
상기 기판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 측면에 레지스트막을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법. - 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제6항에 있어서,
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서,
상기 펠리클의 프레임에 배치된 돌출부에 대응되는 영역의 상기 기판 측면이 노출되도록 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
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