KR101186926B1 - 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 위상 시프트 마스크 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 노광 공정이 이루어지는 마스크와 평행한 일면에 형성되는 가상의 X-Y 좌표를 따라서 움직이며, 'ㄱ' 형태 또는 'ㄴ' 형태로 형성되는 제 1 칼럼부와, 상기 제 1 칼럼부의 상부 또는 하부에 배치되며, 상기 제 1 칼럼부와 대칭이되는 'ㄴ' 형태 또는 'ㄱ' 형태로 형성되어, 상기 제 1 칼럼부와의 사이의 영역을 통하여 노광용 레이저 빔(Beam)이 투과될 수 있도록 하는 제 2 칼럼부 및 상기 마스크의 노광 영역을 인식하여, 상기 노광 영역의 크기에 상기 노광용 레이저 빔(Beam)이 투과되는 영역의 크기가 대응되도록 상기 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부를 구동시키는 제어부로 이루어지는 가변형 어퍼쳐를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 위상 시프트 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 오픈 영역(open area) 또는 리페어 영역에 맞추어 자동으로 사이즈 및 형태가 변화할 수 있는 가변형의 어퍼쳐를 구비시킴으로써, 노광 장비의 효율성을 높이고, 노광 방법을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
반도체 기술의 고집적화가 빠르게 진행되면서 미세한 패턴을 형성하는 기술이 더욱 중요하게 대두되었으며, 이에 반도체 소자 형성에 필요한 각종 패턴을 형성하는 포토리소그래피(Photolithography) 기술도 빠르게 발전하고 있다.
포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막 또는 도전막 등과 같은 하지막 위에 X선, 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의하여 현상액에 대한 용해도가 변화되는 감광막을 형성하고, 상기 감광막의 소정 부위를 노광 마스크를 이용하여 노광한 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성한다. 감광막 패턴을 이용하여 하지막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선 또는 전극과 같은 다양한 패턴을 형성한다.
그런데, 반도체 소자의 고집적화에 따라 더욱 작은 CD(Critical Dimension)의 디자인 룰(design rule)이 적용되고, 이에 따라 작은 개구 사이즈(opening size)를 가지는 콘택홀이나 작은 폭을 가지는 미세 패턴을 형성하는 기술이 요구되고 있다.
하지만 집적회로의 집적도가 증가하면서 서로 인접하는 패턴들간의 근접효과(proximity effect)에 의해 패턴의 해상도가 저하되는 결함이 발생하게 되었다.
통상적인 투영 노광장치를 이용하여 사각 형태의 각종 패턴을 형성할 경우, 빛의 회절에 의해 사각형 패턴의 모서리가 둥글어지게 되었다.
이에 포토 마스크를 투과한 빛의 파장을 반전하여 소멸 간섭시키는 위상 쉬프터(phase shifter)가 포함된 위상 시프트 마스크(phase shift mask)를 고안하여 집적회로에 형성되는 패턴의 해상도를 높일 수 있게 함으로써, 미세한 패턴의 제작에 큰 도움이 되고 있다.
종래 기술에 따라, 이러한 위상 시프트 마스크를 제조함에 있어서는, 먼저 마스크 기판 위에 하프톤 막과 광 차단막을 형성하고, 위상 시프트 마스크의 광투과 영역을 정의하는 감광막 패턴을 이용하여 상기 광차단막을 패터닝한다.
그리고, 상기 패터닝된 광차단막을 마스크로 상기 하프톤 막을 패터닝한 후, 상기 감광막 패턴을 제거하고, 계속하여 위상 시프트 마스크의 위상 시프트 영역에 남아 있는 상기 광차단막을 제거함으로써, 위상 시프트 마스크를 제조한다.
여기서, 통상적으로 반도체 소자의 셀 영역에 대응하는 위상 시프트 마스크에는 패턴이 밀집되어 형성된 림 타입(Rim type)의 패턴이 형성된다.
반면에, 다이(die) 경계 부분에서의 가드 영역(guard area)나 패드 영역(pad area), 또는 퓨즈 박스(fuse box)에 대응하는 위상 시프트 마스크에는 패턴이 비교적 드문드문 형성되며 패턴의 크기가 크게 형성되는 오픈 타입(open type)의 패턴이 형성된다.
여기서, 노광 빛으로서 기존의 수백 ㎛ 단위의 빔(Beam size)를 가지고 있는 노광 장치를 이용하여, 셀 오픈 타입의 영역을 노광하는 경우에는 모든 셀 영역에 노광을 위한 빔을 조사하기 위하여 오랜 시간을 기다려야 했다.
또한, 빔의 이동 경로를 사전에 캐드(CAD)와 같은 특정 포맷 파일로 작성하여, 노광 장치에 입력하여야 하는 불편함이 있었다.
이와 같은 경우, 노광 장치 내에서 특정 경로 파일을 입력 받은 후, 이를 다시 빔을 구동시키는 제어 장치에 적용시키기 위한 컨버팅하는 과정이 더 추가되므로, 오픈 영역을 노광하는 시간이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 수직으로 정의되는 가상의 X, Y 축 좌표를 따라서 구동되는 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부를 포함하는 가변형 어퍼쳐를 이용함으로써, 오픈 영역의 노광을 신속하고 용이하게 수행할 수 있도록 하는 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 오픈 영역에 대응되는 크기에 따라서, 노광용 레이저 빔 통과 영역의 크기가 자동으로 연동되도록 하는 가변형 어퍼쳐를 구비시킴으로써, 오픈 영역 형성을 위한 기존의 캐드 설계 파일이나 별도의 장비를 필요로 하지 않고, 단순한 노광 공정을 통하여 노광시간을 최대한 단축시키면서도 제조 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 상술한 가변형 어퍼쳐를 이용함으로써, 국부적인 리페어가 가능하도록 하는 마스크 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치는 노광 공정이 이루어지는 마스크와 평행한 일면을 따라서 움직이며, 'ㄱ'형태를 갖는 제 1 칼럼부와, 노광용 레이저 빔(Beam) 투과 영역을 형성하도록, 상기 제 1 칼럼부의 상부 또는 하부에 고정형 또는 이동형으로 배치되는 제2 칼럼부 및 상기 마스크의 노광 영역을 인식하여, 상기 노광 영역의 크기에 상기 노광용 레이저 빔(Beam)이 투과되는 영역의 크기가 대응되도록 상기 제 1 칼럼부 또는 제 2 칼럼부를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 칼럼부는 상기 제 1 칼럼부에 대칭되는 'ㄴ'형태를 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부는 상기 마스크와 평행한 일면에 정의되는 가상의 X-Y좌표를 따라서 움직이는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노광 영역은 상기 오픈 영역(open area) 또는 리페어 영역(repair area)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 노광 영역을 인식하고, 인식 결과를 피드백(Feedback)할 수 있는 모니터링 장치를 포함하고, 상기 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부를 구동시키는 스텝핑 모터(Steping motor)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 상기 가변형 어퍼쳐는 상기 마스크에 노광용 레이저 빔(Beam)을 공급하는 광원부 및 상기 노광용 레이저 빔(Beam)의 배율을 조절하여 상기 마스크에 조사하는 프로젝션 렌즈부의 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광원부는 상기 노광용 레이저 빔을 균질화시키고, 형상을 조절하는 빔 쉐이퍼 및 상기 빔 쉐이퍼에서 출력되는 노광용 레이저 빔의 세기를 조절하는 빔 세기 조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법은 (a) 투명기판 상부에 위상 시프트층을 형성하는 단계와, (b) 상기 위상 시프트층 상부에 크롬층을 형성하는 단계와, (c) 상기 크롬층을 패터닝하여 형성된 크롬 패턴을 마스크로 상기 위상 시프트층을 패터닝하는 단계와, (d) 상기 크롬 패턴 상부에 감광막을 형성하는 단계와, (e) 패터닝된 상기 위상 시프트층을 노출시키기 위한 오픈 영역에 노광 공정을 수행하되, 상기 노광 장치를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계와, (f) 노광 공정이 수행된 상기 감광막을 베이킹 하는 단계와, (g) 베이킹된 상기 감광막을 현상 및 제거하는 단계 및 (h) 현상된 감광막 패턴을 마스크로 상기 크롬 패턴을 식각하여 오픈 영역이 노출된 크롬패턴을 형성하고, 상기 감광막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (e) 단계의 노광 공정은 상기 오픈 영역에 대응되는 크기로 가변형 어퍼쳐의 투광 영역 크기를 조절한 후 상기 노광용 레이저 빔을 통과시키는 제 1 노광 단계 및 상기 오픈 영역을 촬영한 모니터링 이미지를 이용하여 상기 투광 영역의 크기를 정밀하게 조절한 후 상기 노광용 레이저 빔을 통과시키는 제 2 노광 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 제조 방법은 리페어 예정 부분이 포함된 마스크를 상술한 노광 장치에 로딩하는 단계와, 상기 마스크의 상부에 감광막을 형성하는 단계와, 상기 리페어 예정 부분의 상부에 상기 가변형 어퍼쳐를 정렬시킨 후, 상기 가변형 어퍼쳐의 사이즈를 상기 리페어 예정 부분의 크기에 대응되도록 조절하는 단계와, 노광 및 현상 공정을 수행하여 상기 리페어 예정 부분의 감광막을 제거한 감광막 패턴을 형성하는 단계 및 상기 감광막 패턴을 마스크로 리페어 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 마스크는 위상 시프트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치를 이용하면, 기존에 필요로 하였던 레이저 빔 이동을 위한 캐드 파일 데이터를 필요로 하지 않는다.
따라서, 캐드 파일 적용을 위한 별도의 모듈이나 컨버터가 필요 없게 되고, 노광 공정에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.
이로 인하여 본 발명에 따른 마스크 제조 방법은 마스크 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 제조 효율을 향상 및 비용 절감 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치의 가변형 어퍼쳐를 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크를 나타낸 단면도들이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 운용하는 형태를 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치의 가변형 어퍼쳐 구동 모습을 나타낸 평면도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 리페어 방법을 도시한 개략도들이다.
도 16은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조를 위한 노광 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크를 나타낸 단면도들이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 운용하는 형태를 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치의 가변형 어퍼쳐 구동 모습을 나타낸 평면도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 리페어 방법을 도시한 개략도들이다.
도 16은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조를 위한 노광 장치를 나타낸 개략도이다.
이하에서는, 본 발명의 상술한 목적에 근거하여 가변형 어퍼쳐를 포함하는 시프트 마스크 제조용 노광 장치 및 이를 이용하여 마스크를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명하는 것으로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치의 가변형 어퍼쳐를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 노광 공정이 이루어지는 마스크와 평행한 면에 형성되는 가상의 X축 및 Y축을 기준으로, 서로 대칭이 되는 형태의 제 1 칼럼부(40)와 제 2 칼럼부(41)가 각각 구비된다.
이때, 제 1 칼럼부(40) 및 제 2 칼럼부(41) 사이에 형성되는 영역으로 노광용 레이저 빔(Beam)이 투과되므로, 투광 영역(42)이라 정의할 수 있다. 이 투광 영역(42)은 제 1 칼럼부(40)와 제 2 칼럼부(41)의 움직임에 따라서 자유롭게 크기 조절이 가능하며, X축 및 Y축에 의해서 형성되는 X-Y좌표에 따라서 위치 조절도 자유로우므로, 제 1 칼럼부(40) 및 제 2 칼럼부(41)의 결합체를 본 발명에서는 가변형 어퍼쳐라고 정의하는 것으로 한다.
여기서, 제 1 칼럼부(40) 및 제 2 칼럼부(41)는 각각 'ㄱ'형태 또는 'ㄴ'형태로로 형성되어, 중심부에 형성되는 투광 영역(42)을 통하여 노광용 레이저 빔(Beam)이 용이하게 투과될 수 있도록 한다.
이때, 각 칼럼부는 반드시 각이 지게 꺾여진 형태가 되어야 하는 것은 아니며, 라운드진 반원형이 되어도 무방하다.
다만, 'ㄱ'형태 또는 'ㄴ'형태로 형성되는 경우 각 칼럼부의 좌표 조절에 따른 투광 영역(42)의 면적 계산이 용이하고, 그 위치 변경 또한 자유로우므로, 다른 형태의 칼럼부 보다 더 간략하고, 운용이 쉽게 노광 장치에 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부와 상기 좌표가 대응되는 부분으로 특별히 제한된 부분은 없으나, 각 칼럼부가 꺾이는 점을 기준으로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 각 칼럼부는 본 발명에서 상기 가상의 축에 평행하게 이동하는 것으로 가정하고 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 상기 기준점을 기준으로 소정 각도씩 각각 회전되는 이동도 가능하다.
다음으로, 상기와 같은 가변형 어퍼쳐는 마스크 제조시 정의되는 오픈 영역(open area) 또는 리페어 영역(repair area)에 주로 사용될 수 있는데, 그 구체적 사항을 살펴보면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크를 나타낸 단면도들이다.
도 2는 본 발명에 따른 셀 오픈 타입(Cell open type)의 위상 시프트 마스크를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 림 타입(Rim type)의 위상 시프트 마스크를 나타낸 것이다.
도 2의 셀 오픈 타입 위상 시프트 마스크는 투명기판(10) 상부에 형성되는 위상 시프트 패턴(20)을 전면적으로 노출시키는 형태로서, 위상 시프트 패턴(20)의 외곽지역 상부에 크롬 패턴(30)이 형성된다.
다음으로, 도 3의 림 타입 위상 시프트 마스크는 투명기판(15) 상부에 형성되는 위상 시프트 패턴(25)을 부분적으로 노출시키는 형태로서, 각각의 위상 시프트 패턴(25)의 상부에 크롬 패턴(35)이 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 사용하는 경우 상기 도 2의 오픈 영역 노광 방법을 이용하여 한 번에 크롬 패턴 형성을 위한 노광 공정을 실시할 수 있으며, 도 3의 크롬 패턴(35)은 리페어 영역을 노광하는 방법을 이용하여 용이하게 실시할 수 있다.
이하에서는 먼저 오픈 영역을 노광하는 방법에 대하여 설명하는 것으로 한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 투명기판(100) 상부에 형성된 위상 시프트 패턴(120) 및 크롬 패턴(130) 상부에 감광막(140)을 형성한다. 이때, 감광막(140)은 크롬 패턴 오픈을 위한 마스크 패턴 형성용으로 사용된다.
도 5를 참조하면, 상기 도 1에서와 같은 가변형 어퍼쳐(150)가 상기 감광막(140) 상부에 정렬되고, 오픈 영역의 크기에 대응되는 형태로 노광용 레이저 빔 투과 영역의 크기가 조절된다.
이때, 가변형 어퍼쳐(150)는 코스 정렬(Coarse Alignment)로서 레이저 빔을 이용하여 위상 시프트 패턴(120)과 1차 적으로 정렬을 수행한다.
다음으로는, 매뉴얼 상의 오픈 영역 사이즈를 입력 받고, X축 및 Y축을 따라서 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부를 움직이면서 대략적인 오픈 영역 사이즈로 맞춘다.
그 다음으로는, 노광용 레이저 빔을 가변형 어퍼쳐(150)를 통하여 감광막(140)에 조사함으로써, 1차 노광된 감광막(145a)을 형성한다. 이때, 노광이 이루어지지 않은 잔류되는 부분은 1차 비노광 감광막(140a)이라 정의하는 것으로 한다.
그 다음으로 도 6을 참조하면, 미세현미경(Microscope)와 같은 모니터링 장치를 이용한 리뷰(Review)를 수행하여, 오픈 영역의 에지 부분을 최종적으로 확인하고, 가변형 어퍼쳐(150)의 투광 영역 크기 조절 및 정렬 공정을 세밀하게 수행한다.
따라서, 오픈 영역 전면에 노광용 레이저 빔이 조사될 수 있도록 함으로써, 일부 1차 비노광 감광막(140a) 부분에도 노광이 수행될 수 있도록 하고, 2차 노광된 감광막(145b)을 형성한다. 이때, 노광이 이루어지지 않은 잔류되는 부분은 2차 비노광 감광막(140b)이라 정의하는 것으로 한다.
그 다음으로 도 7을 참조하면, 2차 노광된 감광막(145b)을 베이크하는 PEB(Post Exposure Bake) 공정을 수행한다. 이때, 베이크된 부분을 3차 노광된 감광막(145c)이라 한다.
그 다음으로 도 8을 참조하면, 현상(Development) 공정을 수행하여 3차 노광된 감광막(145c) 부분을 모두 제거한다. 이때, 잔류하는 2차 비노광 감광막(140b)은 이하에서는 감광막 패턴(145)이라 정의하는 것으로 한다.
그 다음으로 도 9를 참조하면, 감광막 패턴(145)을 마스크로 크롬 패턴(130)을 에칭(Etching)한다. 이때, 습식 방식 또는 건식 방식 모두 사용 가능하다.
그 결과 오픈 영역의 위상 시프트 패턴(120)을 모두 노출시킬 수 있는 크롬 패턴(135)이 완성된다.
그 다음으로 도 10을 참조하면, 감광막 패턴(145)을 제거하여 오픈 영역을 노출시키는 크롬 패턴(135)이 형성된 위상 시프트 마스크 제조를 완료한다.
여기서, 기존에는 도 5 및 도 6의 과정에서 고정된 어퍼쳐 사이즈에 따른 레이저 빔에 맞추어서 오픈 영역 전체를 스캔하는 방식으로 노광 공정을 수행하여야 했으므로, 공정 시간이 오래 걸렸다.
또한, 스캔 경로를 미리 캐드(CAD) 파일로 데이터 베이스화 하여야 하고, 이 자료를 기준으로 또 장비에 컨버팅하여야 하는 등의 복잡한 과정이 수반되었다.
그러나, 본 발명에서는 한 번의 레이저 빔 조사로 오픈 영역 전면에 노광이 이루어지도록 어퍼쳐 사이즈를 조절함으로써, 노광 시간을 단축시킬 수 있고, 캐드 파일과 같은 복잡한 과정을 거치지 않아도 된다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 운용하는 형태를 나타낸 개략도이다.
도 11은 비교적 넓은 면적의 오픈 영역을 갖는 크롬 패턴(230) 제조를 위해 확장된 형태의 가변형 어퍼쳐(240)를 정렬한 상태를 나타낸 것이다.
그리고 도 12는 상기 도 11의 경우 보다 좁은 면적의 크롬 패턴(330) 제조를 위해 사용한 가변형 어퍼쳐(340)를 나타낸 것이다.
이때, 좁은 면적의 가변형 어퍼쳐(340)를 사용하는 경우에는 어퍼쳐의 정확한 위치 정렬 또한 중요하다.
일반적인 경우 이러한 정렬 공정이 레이저 정렬을 사용하므로, 어려운 과정이 될 수 있으나 본 발명에서는 좌표에 따른 이동 계산이 용이하므로, 그 위치 정렬 또한 간단하고 용이하게 수행할 수 있다.
이하 도 13은 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐의 위치 정렬 및 투광 영역 조절 과정을 나타낸 개략도이다.
도 13은 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치의 가변형 어퍼쳐 구동 모습에 대한 예시로서 (i)과 (ii)의 형태로 볼 수 있다.
(i)과 (ii)의 경우 모두 동일한 투광 영역을 나타내고 있으나, 그 위치가 서로 상이한 것을 알 수 있다. 이때, 그 위치 변경은 레이저 정렬에 의한 것이 아니라, X축 및 Y축에 의해서 정의되는 가상의 좌표를 따라서 정렬되는 것이므로, 기존 보다 더 용이하면서도 정확하게 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 가변형 어퍼쳐를 이용하면, 노광용 레이저 빔이 투과되는 투광 영역의 면적 조절 및 노광이 수행되어야할 위치를 조절하는 과정이 용이해지므로, 마스크의 국부적인 결함을 용이하게 리페어할 수 있는 효과를 제공한다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 리페어 방법을 도시한 개략도들이다.
도 14를 참조하면, 투명기판(500) 상부에 형성된 크롬 패턴(530) 중 제거되지 않은 결함부분(535)이 발생된 것을 볼 수 있다. 이와 같은 경우 다시 크롬 패턴(530)을 포함하는 위상 시프트 패턴(520) 전면에 감광막(540)을 형성한 후 국부적으로 결함부분(535)만을 노출시키도록 하여, 리페어 공정을 수행하여야 한다.
따라서, 결함부분(535) 상부에 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐(550)를 정렬시킴으로써, 용이하게 리페어 공정을 수행할 수 있다.
또한 도 15의 경우는 투명기판(600) 상부에 위상 시프트 패턴(620)을 형성하는 과정에서 위상 시프트 패턴(620)이 완전하게 패터닝되지 못한 경우를 나타낸 것이다.
이러한 경우, 크롬 패턴(630)의 상부에 감광막(640)을 형성한 후 패턴 미형성 영역(625) 상부에 본 발명의 가변형 어퍼쳐(650)를 정렬 시킨 후 리페어 공정을 수행하면 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 이용하면 셀 오픈 타입의 마스크 제조 및 마스크의 리페어 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명에 사용되는 가변형 어퍼쳐를 포함하는 노광 장치에 대한 일 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
도 16은 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 제조를 위한 노광 장치를 나타낸 개략도이다.
도 16을 참조하면, 마스크가 되는 투명기판(700) 상부에 노광용 레이저 빔(Beam)의 배율을 조절하여 상기 마스크에 조사하는 프로젝션 렌즈부(720)가 배치되고, 프로젝션 렌즈부(720) 상부에 본 발명의 가변형 어퍼쳐(750)가 배치된다.
그 다음으로, 가변형 어펴쳐(750) 상부에 광원부(710)가 배치된다. 이때, 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐(750)는 스텝핑 모터(Steping motor)와 같은 구동 장치에 의해서 투광 영역 조절 및 위치 변경이 가능하며, 이와 같은 구동 장치를 제어하기 위해서 제어부(730)가 별도로 구비된다.
여기서, 제어부는 마스크의 노광 영역을 인식하고, 인식 결과를 피드백(Feedback)할 수 있는 모니터링 장치(740)를 포함한다.
다음으로, 상기 광원부(710)는 노광용 레이저 빔을 균질화시키고, 형상을 조절하는 빔 쉐이퍼(미도시) 및 상기 빔 쉐이퍼에서 출력되는 노광용 레이저 빔의 세기를 조절하는 빔 세기 조절기(미도시)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 어퍼쳐를 포함하는 위상 시프트 마스크 제조용 노광 장치를 이용하면, 오픈 영역 노광시 기존에 필요로 하였던 레이저 빔 이동을 위한 캐드 파일 데이터를 필요로 하지 않는다.
또한, 국부적인 리페어 공정이 용이하여, 마스크 제조 방법 공정을 단순화시킬 수 있고, 제조 효율을 향상 및 비용 절감시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 15, 100, 200, 300, 500, 600, 700 : 투명기판
20, 25, 120, 220, 320, 520, 620 : 위상 시프트 패턴
30, 35, 130, 135, 230, 330, 530, 630 : 크롬 패턴
40, 400 : 제 1 칼럼부
41, 410 : 제 2 칼럼부
42, 420 : 빔 투광 영역
140, 140a, 140b, 540, 640 : 감광막
145a, 145b, 145c : 노광된 감광막
145 : 감광막 패턴
150, 240, 340, 550, 650, 750 : 가변형 어퍼쳐
535, 625 : 리페어 영역
710 : 광원부
720 : 프로젝션렌즈부
730 : 제어부
740 : 모니터링부
20, 25, 120, 220, 320, 520, 620 : 위상 시프트 패턴
30, 35, 130, 135, 230, 330, 530, 630 : 크롬 패턴
40, 400 : 제 1 칼럼부
41, 410 : 제 2 칼럼부
42, 420 : 빔 투광 영역
140, 140a, 140b, 540, 640 : 감광막
145a, 145b, 145c : 노광된 감광막
145 : 감광막 패턴
150, 240, 340, 550, 650, 750 : 가변형 어퍼쳐
535, 625 : 리페어 영역
710 : 광원부
720 : 프로젝션렌즈부
730 : 제어부
740 : 모니터링부
Claims (12)
- (a) 투명기판 상부에 위상 시프트층을 형성하는 단계;
(b) 상기 위상 시프트층 상부에 크롬층을 형성하는 단계;
(c) 상기 크롬층을 패터닝하여 형성된 크롬 패턴을 마스크로 상기 위상 시프트층을 패터닝하는 단계;
(d) 상기 크롬 패턴 상부에 감광막을 형성하는 단계;
(e) 패터닝된 상기 위상 시프트층을 노출시키기 위한 오픈 영역에 노광 공정을 수행하되, 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계;
(f) 노광 공정이 수행된 상기 감광막을 베이킹 하는 단계;
(g) 베이킹된 상기 감광막을 현상 및 제거하는 단계; 및
(h) 현상된 감광막 패턴을 마스크로 상기 크롬 패턴을 식각하여 오픈 영역이 노출된 크롬패턴을 형성하고, 상기 감광막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (e) 단계의 노광 공정은
상기 오픈 영역에 대응되는 크기로 가변형 어퍼쳐의 투광 영역 크기를 조절한 후 상기 노광용 레이저 빔을 통과시키는 제 1 노광 단계와,
상기 오픈 영역을 촬영한 모니터링 이미지를 이용하여 상기 투광 영역의 크기를 정밀하게 조절한 후 상기 노광용 레이저 빔을 통과시키는 제 2 노광 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 리페어 예정 부분이 포함된 마스크를 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치에 로딩하는 단계;
상기 마스크의 상부에 감광막을 형성하는 단계;
상기 리페어 예정 부분의 상부에 상기 가변형 어퍼쳐를 정렬시킨 후, 상기 가변형 어퍼쳐의 사이즈를 상기 리페어 예정 부분의 크기에 대응되도록 조절하는 단계;
노광 및 현상 공정을 수행하여 상기 리페어 예정 부분의 감광막을 제거한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 감광막 패턴을 마스크로 리페어 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 마스크는 위상 시프트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 노광 장치는
노광 공정이 이루어지는 마스크와 평행한 일면을 따라서 움직이며, 'ㄱ'형태를 갖는 제 1 칼럼부;
노광용 레이저 빔(Beam) 투과 영역을 형성하도록, 상기 제 1 칼럼부의 상부 또는 하부에 고정형 또는 이동형으로 배치되는 제2 칼럼부; 및
상기 마스크의 노광 영역을 인식하여, 상기 노광 영역의 크기에 상기 노광용 레이저 빔(Beam)이 투과되는 영역의 크기가 대응되도록 상기 제 1 칼럼부 또는 제 2 칼럼부를 구동시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부는
상기 마스크와 평행한 일면에 정의되는 가상의 X-Y좌표를 따라서 움직이는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 노광 영역은
상기 오픈 영역(open area) 또는 리페어 영역(repair area)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제어부는
상기 노광 영역을 인식하고, 인식 결과를 피드백(Feedback)할 수 있는 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제 1 칼럼부 및 제 2 칼럼부를 구동시키는 스텝핑 모터(Steping motor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 노광 장치는
상기 마스크에 노광용 레이저 빔(Beam)을 공급하는 광원부와,
상기 노광용 레이저 빔(Beam)의 배율을 조절하여 상기 마스크에 조사하는 프로젝션 렌즈부의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 광원부는
상기 노광용 레이저 빔을 균질화시키고, 형상을 조절하는 빔 쉐이퍼와,
상기 빔 쉐이퍼에서 출력되는 노광용 레이저 빔의 세기를 조절하는 빔 세기 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 제조 방법. - 삭제
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| KR1020100066605A KR101186926B1 (ko) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | 가변형 어퍼쳐를 이용한 마스크 제조용 노광 장치 및 이를 이용한 위상 시프트 마스크 제조 방법 |
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| US11462410B2 (en) | 2019-09-16 | 2022-10-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor manufacturing apparatus including a beam shaper for shaping a laser beam |
| WO2023177064A1 (ko) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | 삼성전자 주식회사 | 부호화 이미지로부터 깊이 맵을 획득하는 전자 장치 및 그 동작 방법 |
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| KR101670429B1 (ko) | 2014-12-24 | 2016-10-28 | 한밭대학교 산학협력단 | 마이크로 유체 기반 가변 포토마스크 및 이의 제조방법 |
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- 2010-07-09 KR KR1020100066605A patent/KR101186926B1/ko not_active IP Right Cessation
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