KR101930450B1 - 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크 - Google Patents

마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피를 이용하여 마스크를 제조하는 마스크 제조장치에 있어서, 탄성 필름을 하나 이상의 축 방향으로 인장하는 인장부; 상기 인장부에 의해 인장된 상기 탄성 필름의 상면에 포토레지스트(photo-resist)를 도포하는 도포부; 상기 포토레지스트 상면에 패턴을 형성하는 패턴 형성부; 상기 포토레지스트에 형성된 패턴에 대응되도록 상기 탄성 필름에 패턴이 형성되도록 에칭하는 에칭부; 상기 탄성 필름 상에 남아있는 상기 포토레지스트를 제거하는 세정부; 및 상기 탄성 필름에 패턴이 형성된 후 상기 인장부를 제어하여 인장 상태의 상기 탄성 필름을 원 상태로 복원시키는 제어부를 포함하는 마스크 제조장치를 제공한다.

Description

마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크{MASK MANUFACTURING APPARATUS AND, MANUFACTURING METHOD OF MASK AND, MASK FOR LITHOGRAPHY}
본 발명은 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정은 일반적으로 반도체 기판 상에 회로 소자들의 패턴을 형성하기 위한 다수의 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 포함한다.
일반적으로, 포토리소그래피 공정에서 빛을 이용하여 회로 등의 패턴을 패터닝화 하기 위해서 포토 마스크가 사용되고 있으며, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 이러한 포토 마스크에 형성되는 패턴의 임계 치수(critical dimension; CD)가 더욱 작아지고 있다.
종래에는 포토 마스크의 재료로서, 석영 기판과 크롬을 사용하고 있으며, 마이크로 단위의 패턴을 형성할 때는 포토리소그래피(photo-lithography) 공정을 이용하는데, 포토리소그래피는 나노 단위의 패턴을 형성하지 못하므로 나노 단위의 패턴을 형성하기 위해서는 전자 빔을 사용하는 이빔리소그래피(e-beam lithography)를 사용하여야 한다.
그런데 이빔리소그래피는 포토리소그래피에 비해 비용적인 부담이 크기 때문에 원가가 상승하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-0298175호(2001.05.29. 등록)
본 발명의 실시예들은, 포토리소그래피 공정을 이용하여 나노 단위의 패턴 크기를 제공할 수 있는 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크를 제공하기 위한 것이다.
또한, 제조 원가를 높이지 않고, 패턴의 임계 수치를 낮출 수 있는 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 포토 마스크용 탄성 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리소그래피를 이용하여 마스크를 제조하는 마스크 제조장치에 있어서, 탄성 필름을 하나 이상의 축 방향으로 인장하는 인장부; 상기 인장부에 의해 인장된 상기 탄성 필름의 상면에 포토레지스트(photo-resist)를 도포하는 도포부; 상기 포토레지스트 상면에 패턴을 형성하는 패턴 형성부; 상기 포토레지스트에 형성된 패턴에 대응되도록 상기 탄성 필름에 패턴이 형성되도록 에칭하는 에칭부; 상기 탄성 필름 상에 남아있는 상기 포토레지스트를 제거하는 세정부; 및 상기 탄성 필름에 패턴이 형성된 후 상기 인장부를 제어하여 인장 상태의 상기 탄성 필름을 원 상태로 복원시키는 제어부를 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는, 상기 탄성 필름을 1축 방향, 2축 방향, 3축 방향 중 어느 하나 이상으로 변형시킬 수 있는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는 상기 탄성 필름을 X-Y 평면 상에서 인장시킬 수 있는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는, 상기 탄성 필름을 지지하는 베이스; 상기 탄성 필름을 X축 방향으로 인장시키는 X축 방향 이동부; 및 상기 탄성 필름을 Y축 방향으로 인장시키는 Y축 방향 이동부를 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 X축 방향 이동부는 상기 베이스의 X축 방향 양측에 제공되는 제1 이동부와 제2 이동부를 포함하고, 상기 Y축 방향 이동부는 상기 베이스의 Y축 방향 양측에 제공되는 제3 이동부와 제4 이동부를 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 이동부 내지 상기 제4 이동부는 각각, 길이 조절 가능하게 형성되는 길이 조절부; 및 상기 길이 조절부의 자유단 측에 제공되어 상기 탄성 필름을 고정할 수 있는 클램프를 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 베이스 위에는 인장되지 않는 기판이 올려지고, 상기 탄성 필름은 상기 기판 상에 안착된 상태로 상기 X축 방향 이동부 및 상기 Y축 방향 이동부에 의해 인장되는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 사용자로부터 원하는 패턴, 인장 강도를 포함하는 제조 정보를 입력 받는 사용자 인터페이스부를 더 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 패턴 형성부는, 상기 인장부가 상기 탄성 필름을 인장한 상태에서 상기 사용자 인터페이스부를 통해 전달받은 패턴을 상기 탄성 필름에 패터닝하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 패턴 형성부는, 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치 또는 패턴이 형성된 몰드인 것을 포함하는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 패턴 형성부는 1 나노 미터 이상 1000 나노 미터 이하의 패턴을 형성할 수 있는 광학 장치를 포함하고, 상기 포토레지스트에는 상기 패턴 형성부에 의해 1 나노 미터 이상 1000 나노 미터 이하의 크기를 갖는 패턴이 형성되는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 탄성 필름은 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide) 중 적어도 하나를 포함하는 탄성력 및 복원력을 가지는 재질로 형성되는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트는 SU-8, AZ 5214, SPR-220, S1800, ma-N 2400 series 중 적어도 하나로 형성되는 마스크 제조장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리소그래피 공정을 이용한 마스크 제조방법에 있어서, 인장부가 탄성 필름을 인장하는 단계; 상기 탄성 필름이 인장된 상태에서 상기 도포부가 인장된 상기 탄성 필름의 상면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 패턴 형성부는 상기 포토레지스트 상면에 패턴을 형성하는 단계; 및 에칭부가 상기 포토레지스트에 형성된 패턴에 대응되도록 상기 탄성 필름에 패터닝되도록 에칭하는 단계; 세정부가 상기 탄성 필름 상에 남아있는 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및 인장된 상태에서 패터닝이 완료된 상기 탄성 필름의 인장을 복원시키는 단계를 포함하는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는 탄성 필름을 어느 하나의 축 방향으로 인장시키는 복수 개의 이동부를 포함하고, 각각의 이동부는, 길이 조절 가능하게 형성되는 길이 조절부; 및 상기 길이 조절부의 자유단 측에 제공되어 상기 탄성 필름을 고정할 수 있는 클램프를 포함하는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는 상기 베이스를 포함하고, 상기 길이 조절부는 상기 베이스의 중심을 기준으로 상기 탄성 필름을 인장시키는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 인장부는 상기 탄성 필름을 X축 방향으로 인장하는 제1 이동부와 제2 이동부를 포함하고, 상기 탄성 필름을 Y축 방향으로 인장하는 제3 이동부와 제4 이동부를 포함하는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 탄성 필름은 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide) 중 적어도 하나를 포함하는 탄성력 및 복원력을 가지는 재질로 형성되는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트는 SU-8, AZ 5214, SPR-220, S1800, ma-N 2400 series 중 적어도 하나로 형성되는 마스크 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마스크 제조 장치에 의해 제조된 리소그래피용 마스크가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마스크 제조 방법에 의해 제조된 리소그래피용 마스크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 탄성 필름은 폴리아미드의 재질로 형성되는 리소그래피용 마스크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 마스크 제조장치와 그의 제조 방법 및 리소그래피용 마스크에 의하면, 포토리소그래피 공정을 이용하여 나노 단위의 패턴 크기를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제조 원가를 높이지 않고 패턴의 임계 수치를 낮출 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 인장부의 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 형성된 인장된 상태의 마스크와, 복원된 상태의 마스크를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법에 따른 공정별 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 인장부의 실시예를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 형성된 인장된 상태의 마스크와, 복원된 상태의 마스크를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조장치(1)는 탄성력을 가진 탄성 필름(10)에 패턴(P)을 형성하여 포토 마스크를 제조하는 것에 관한 것으로, 사용자 인터페이스부(110), 인장부(130), 도포부(150), 패턴 형성부(170), 에칭부(180), 세정부(190), 및 이를 제어하는 제어부(100)를 포함할 수 있다.
먼저, 사용자 인터페이스부(110)는 PC 또는 스마트 폰, 테블릿 PC를 포함할 수 있다. 이러한 사용자 인터페이스부(110)는 사용자로부터 사용자가 원하는 패턴, 탄성 필름의 인장력, 탄성 필름의 인장 비율 등 마스크를 제조하기 위한 제조 정보를 입력 받을 수 있다.
인장부(130)는 탄성력 및 복원력을 가진 탄성 필름(10)을 1축 방향, 2축 방향, 및 3축 방향 중 어느 하나 이상으로 변형시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 탄성 필름(10)이 X-Y 평면에서의 넓은 면을 갖는 것일 경우, 1축 방향으로의 변형은 X축 방향 또는 Y축 방향으로의 변형으로 이해될 수 있고, 2축 방향으로의 인장은 X축 방향과 Y축 방향으로의 변형으로 이해될 수 있으며, 3축 방향으로의 인장은 X축 방향과 Y축 방향으로 변형된 상태에서 탄성 필름(10)의 일 지점 또는 복수 개의 지점을 Z축 방향으로 변형시켜 탄성 필름(10)이 입체적인 형상을 갖게 되도록 하는 것으로 이해될 수 있다.
이를 위해 인장부(130)는 탄성 필름(10)을 하나 이상의 축 방향으로 인장시키기 위한 복수 개의 이동부를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는, 인장부(130)가 탄성 필름(10)을 X-Y 평면 상에서 인장시킬 수 있는, 즉 2축 방향으로 인장시킬 수 있도록 구성되는 것을 예로 들어 설명하겠다.
구체적으로, 인장부(130)는 탄성 필름(10)을 지지하는 베이스(131)와, 탄성 필름(10)을 X축 방향으로 인장시키는 X축 방향 이동부와, 탄성 필름(10)을 Y축 방향으로 인장시키는 Y축 방향 이동부를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, X축 방향 이동부는 베이스(131)의 X축 방향 양측에 제공되는 제1, 2 이동부(132, 133)를 포함하고, Y축 방향 이동부는 베이스(131)의 Y축 방향 양측에 제공되는 제3, 4 이동부(134, 135)를 포함한다.
베이스(131)는 탄성 필름(10)이 안착되어 지지될 수 있도록 넓은 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 내측 또는 하측에 이동부들(132, 133, 134, 135)이 수용될 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 또한, 베이스(131)에는 이동부들(132, 133, 134, 135)을 구동하기 위한 실린더, 모터, 솔레노이드 장치 등의 구동부(미도시)가 설치될 수 있다.
탄성 필름(10)은 직접 베이스(131) 상에 안착될 수도 있고, 기판을 매개로 베이스(131) 상에 안착될 수도 있다. 즉, 베이스(131) 상에 기판이 먼저 안착되어 고정되고, 기판 상에 탄성 필름(10)이 놓여질 수 있다. 이 경우, 기판은 인장되지 않으며, 탄성 필름(10)만 이동부들(132, 133, 134, 135)에 의해 연장될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 베이스(131)는 사각형 형태의 평면을 갖는 것을 예로 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 베이스(131)는 원형, 다각형 형상 등의 평면으로 형성될 수 있다.
제1, 2 이동부(132, 133)는 베이스(131) 상의 탄성 필름(10)을 X축 방향으로 인장시킨다. 이를 위해 제1 이동부(132)는 길이 조절 가능하게 구성되는 제1 길이 조절부(132a)와, 제1 길이 조절부(132a)의 자유단 측에 제공되어 탄성 필름(10)을 고정할 수 있는 제1 클램프(132b)를 포함할 수 잇다.
제1 길이 조절부(132a)는 텔레스코픽 구조를 가질 수 있으며, 그 내측에 신장을 위한 로드 등을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 길이 조절부(132a)로서 텔레스코픽 장치가 이용되는 것을 예로 들었으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 제1 길이 조절부(132a)로는 공지의 다양한 구성이 이용될 수 있다.
또한, 제1 클램프(132b)는 탄성 필름(10)의 단부를 선택적으로 고정할 수 있으며, 제1 클램프(132b)가 탄성 필름(10)의 단부를 파지한 후 제1 길이 조절부(132a)가 일 방향, 예를 들어 도 2 기준 좌측 방향으로 신장되면 탄성 필름(10)이 인장될 수 있다. 이때, 제1 클램프(132b)는 탄성 필름(10)의 일측 변의 일부만 파지할 수 있도록 형성될 수 있다. 이 경우, 탄성 필름(10)의 위치에 따라 신장률이 서로 달라질 수는 있으나, 패턴이 형성되어야 하는 탄성 필름(10)의 중앙 부분(C) 및 그 주변의 신장률은 각 축 방향으로 실질적으로 동일하게 유지될 수 있다.
제2 이동부(133)와 제3 이동부(134) 및 제4 이동부(135)도 제1 이동부(132)와 마찬가지로 각각 제2 길이 조절부(133a)와 제2 클램프(133b), 제3 길이 조절부(134a)와 제3 클램프(134b), 제4 길이 조절부(135a)와 제4 클램프(135a)를 구비할 수 있으며, 그 작용은 제2 이동부(133)에 대응될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같은 인장부(130)는 제어부(100)의 제어 신호에 따라 탄성 필름(10)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 인장시킬 수 있다. 구체적으로, 탄성 필름(10)을 X축 방향으로 인장시키고자 하는 경우, 제1 이동부(132)와 제2 이동부(133)는 각각 탄성 필름(10)의 X축 방향 양측을 파지한 상태에서 베이스(131)를 기준으로 X축 방향으로 동일한 거리만큼 탄성 필름(10)을 인장시킬 수 있다. 또한, 탄성 필름(10)을 Y축 방향으로 인장시키고자 하는 경우, 제3 이동부(134)와 제4 이동부(135)는 각각 탄성 필름(10)의 Y축 방향 양측을 파지한 상태에서 베이스(131)를 기준으로 Y축 방향으로 동일한 거리만큼 탄성 필름(10)을 인장시킬 수 있다. 이에 의해, 탄성 필름(10)은 사용자가 사용자 인터페이스부(110)를 통해 설정한 비율만큼 인장될 수 있다.
인장부(130)는 탄성 필름(10)에 패턴이 형성될 때까지 탄성 필름(10)이 인장된 상태를 유지할 수 있으며, 패터닝이 완료된 후에는 탄성 필름(10)을 최초 상태로 복원시킬 수 있다. 이때, 인장부(130)의 인장 강도는 탄성 필름(10)의 재질 및 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한, 인장부(130)는 탄성 필름(10)이 인장된 상태에서 복원 상태로 돌아왔을 때, 인장 전의 상태와 동일 또는 유사될 수 있을 만큼만 인장시킬 수 있다. 즉, 인장시키는 인장 강도는 탄성 필름(10)의 복원력에 대응될 수 있다. 탄성 필름(10)은 탄성력 및 복원력이 우수한 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide) 등과 같은 재질로 형성될 수 있다. 이와 같은 재질으로 형성된 탄성 필름(10)은 복원력이 좋기 때문에, 인장된 상태에서 만들어진 패턴이 복원 상태로 돌아가더라도 일정한 비율로 줄어들 수 있다. 또한, 투명한 탄성 필름(10)을 사용해야 리소그래피 과정에서 사용되는 자외선(UV) 영역대의 빛이 투과되면서 노광될 수 있다.
도포부(150)는 인장부(130)에 의해 인장된 탄성 필름(10)의 상면에 포토레지스트(photo-resist)를 도포할 수 있다. 포토레지스트는 빔에 노출됨으로써 약품에 대한 내성이 변하는 고분자 재료로 이루어질 수 있다. 빔에 노출함으로써 약품에 대하여 불용성이 되거나 가용성이 될 수 있다. 불용성의 경우에는 빔에 노광된 부분이 남고 빔에 노출되지 않은 부분이 현상액에 의해 용해되어 패턴(P)이 형성될 수 있고, 반대로 가용성의 경우에는 빔에 노광된 부분이 현상액에 의해 용해되고, 빔에 노출되지 않은 부분이 남게되어 패턴(P)이 형성될 수 있다.
포토레지스트는 상술한 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide)로 형성되는 탄성 필름(10)에 도포될 수 있는 재료로 제공될 수 있다. 구체적으로, 포토레지스트는 리소그래피의 자외선 파장대(i-line, g-line, DUV)에 따라 다양한 종류를 포함할 수 있다. 예시적으로, 자외선 파장대가 i-line인 경우 포토레지스트는 SU-8, AZ 5214, SPR-220 중 하나로 형성될 수 있고, 자외선 파장대가 g-line인 경우 포토레지스트는 S1800로 형성될 수 있고, 자외선 파장대가 DUV인 경우 포토레지스트는 ma-N 2400 series로 형성될 수 있다.
패턴 형성부(170)는 탄성 필름(10) 상면에 도포된 포토레지스트의 상면에 패턴(P)이 형성될 수 있도록 하는 것으로서, 빔을 조사하는 레이저 장치이거나 스탬프 등과 같이 패턴(P)이 형성된 몰드를 포함하는 장치일 수 있다. 본 실시예에서는 패턴 형성부(170)가 광을 조사할 수 있는 광학 장치인 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 패턴 형성부(170)는 인장부(130)가 탄성 필름(10)을 X축과 Y축으로 동일하게 인장한 상태에서 사용자 인터페이스부(110)를 통해 전달받은 패턴(P) 모양에 대응되도록 탄성 필름(10)에 패터닝하기 위해, 포토레지스트에 레이저 빔을 조사할 수 있다.
이러한 패턴 형성부(170)는 탄성 필름(10)이 X축과 Y축으로 동일하게 인장된 상태에서 도포된 포토레지스트에 일 예로 마이크로 미터 또는 수백 나노 미터 단위의 패턴(P)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 탄성 필름(10)의 면적 내에 정사각형 모양을 반복적으로 패터닝 하기 위해서, 패턴 형성부(170)는 가로 세로 10-6m 크기의 정사각형 모양의 패턴(P)을 포토레지스트에 형성하기 위해 빔을 조사할 수 있다. 이렇게 패턴 현상부(170)에 의해 빔에 노출된 부분은 현상액에 의해 용해되어 패턴(P)이 형성될 수 있다.
에칭부(180)는 포토레지스트에 형성된 패턴(P)에 대응되도록 탄성 필름(10)에 패턴(P)이 형성되도록 에칭할 수 있다. 구체적으로, 탄성 필름(10) 위에 피복되어 있는 포토레지스트의 패턴(P)이 탄성 필름(10)에 동일하게 형성되도록, 포토레지스트의 용해된 부분에 대응되는 부분의 탄성 필름(10)이 식각될 수 있다.
세정부(190)는 탄성 필름(10)이 식각되어 패턴이 형성되고 난 후 탄성 필름(10) 상면에 남아있는 포토레지스트를 제거할 수 있다.
이러한 과정에 의해 탄성 필름(10)이 인장된 상태에서 패턴(P)을 형성시키고, 패턴(P) 형성이 완료된 후에 인장부(130)는 탄성 필름(10)의 인장을 중단하여, 탄성 필름(10)은 원 상태로 복원될 수 있다.
인장부(130)에 의해 인장된 상태에서 패터닝 된 후에 원상태로 복원 된 탄성 필름(10)은 패턴(P)의 크기가 인장 비율에 따라 줄어들 수 있다. 즉, 인장 비율을 N배로 설정하여 탄성 필름(10)을 인장시킨 경우, 포토레지스트에 형성되는 패턴의 크기의 1/N배인 최종 패턴을 얻을 수 있다. 예를 들어, 탄성 필름(10)이 인장된 상태에서 마이크로 미터 크기의 패턴(P1)은 탄성 필름(10)의 상태가 원 상태로 복원된 상태에서 수 나노 미터 크기(P2)로 작아질 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면 탄성력을 가진 포토 마스크용 탄성 필름(10)의 인장 상태와 복원 상태에 의해, 마이크로 미터 단위의 광학 빔으로도 나노 미터 단위의 패턴을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조 방법을 보여주는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 방법에 따른 공정별 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조방법은 사용자 인터페이스부(110)가 사용자로부터 원하는 패턴 및 인장 강도 등 제조 정보를 입력 받는 것에 의해 개시될 수 있다(S110). 마스크를 제조하기 위한 탄성 필름(10)은 인장부(130)에 장착되고, 제어부(100)는 제조 정보에 따라 인장부(130)를 제어하여 탄성 필름(10)을 X축 방향과 Y축 방향으로 탄성 필름(10)을 인장할 수 있다(S120). 인장부(130)는 탄성 필름(10)을 잡고 있는 접촉 지점에서 동일한 강도와 동일한 길이만큼 인장할 수 있다. 이에 의해 탄성 필름(10)은 도 5의 (a) 상태에서 (b)와 상태가 될 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 탄성 필름(10)이 약 2배 수준으로 인장되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 인장 비율은 인장부(130)의 구성 및 사용자 인터페이스부(110)의 설정값에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 제어부(100)는 도포부(150)를 제어하여 도 5의 (c)에 도시된 것과 같이 인장된 탄성 필름(10) 상면에 포토레지스트(20)를 도포할 수 있다(S130). 이후, 제어부(100)는 패턴 형성부(170)를 제어하여 도 5의 (d)에 도시된 것과 같이 포토레지스트(20)의 상면에 패턴(P)을 형성시킬 수 있다(S140). 이때, 패턴 형성부(170)는 광학 빔을 이용하는 장치일 수 있으며, 이 경우 전자 빔을 이용하는 장치에 비해 전체적인 마스크 제조 장치의 제조 단가를 낮출 수 있다.
제어부(100)는 에칭부(180)를 제어하여, 포토레지스트(20)에 형성된 패턴(P)에 대응되는 패턴(P)이 탄성 필름(10)에 형성되도록 에칭(S150)하여, 도 5의 (e)에 도시된 것과 같이 패턴(P)이 형성된 탄성 필름(10)을 얻을 수 있다.
이후, 제어부(100)는 세정부(190)를 제어하여 도 5의 (f)에 도시된 것처럼 탄성 필름(10) 상의 포토레지스트(20)를 제거할 수 있으며(S160), 인장부(130)를 제어하여 인장을 중지하고 도 5의 (g)에 도시된 것처럼 탄성 필름(10)을 원 상태로 복원시킬 수 있다(S170).
이와 같이, 인장 상태에서 패턴이 형성된 탄성 필름(10)은 복원 상태로 되돌아오면서 패턴의 크기가 감소될 수 있다. 구체적으로, 포토레지스트(20)에 형성된 패턴(P)에 대응되는 패턴(P)이 탄성 필름(10)에 형성되도록 에칭하는 단계(S150)에서 형성되는 탄성 필름(10)의 패턴(P)의 크기는 패턴 형성부(170)를 통해 포토레지스트(20)의 상면에 패터닝 하는 단계(S140)에서 포토레지스트(20)에 의해 형성된 패턴(P)의 크기(D1)에 대응되나, 최종적으로 얻어지는 탄성 필름(10)의 패턴(P)의 크기는 인장 비율에 따라 이보다 작은 크기(D2)가 된다.
종래기술에 따르면, 매우 작은 크기의 패턴을 갖는 마스크를 제조하기 위해서는 이빔리소그래피 장치 등을 사용해야 했으며, 이는 매우 고가의 장비로서 마스크 제조 단가 상승의 주된 요인이었다. 그러나, 본 실시예에 따르면 마스크로서 사용될 수 있는 탄성 필름(10)을 인장시켜 상대적으로 저렴한 포토리소그래피 장치를 이용하여 상대적으로 큰 크기의 패턴을 형성한 후 탄성 필름(10)을 원상태로 복귀시켜 패턴의 크기를 축소시킴으로써, 상대적으로 저렴하게 작은 크기의 패턴을 갖는 마스크를 제조할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 제조 원가를 높이지 않고, 패턴의 임계 수치를 낮출 수 있다.
다시 말하면, 본 실시예에 따르면 작은 패턴의 크기가 필요로 하는 공정과정에서, 비싼 전자 빔 등을 사용하지 않고도, 레이저 빔을 사용하여 전자 빔을 통해 얻을 수 있을 만큼의 작은 크기의 패턴 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 패턴의 최소 한계를 결정하는 패턴 형성부(170)의 성능보다 더 작은 크기의 패턴을 마스크에 형성할 수 있으며, 예를 들어, 마이크로 미터 단위의 성능을 갖는 패턴 형성부(170)로도 나노 미터 단위의 크기를 갖는 패턴을 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 마스크 제조장치 10: 탄성 필름
20: 포토레지스트 130: 인장부
131: 베이스 132, 133, 134, 135: 이동부
150: 도포부 170: 패턴 형성부
180: 에칭부 190: 세정부

Claims (22)

  1. 리소그래피를 이용하여 마스크를 제조하는 마스크 제조장치에 있어서,
    탄성 필름을 하나 이상의 축 방향으로 인장하는 인장부;
    상기 인장부에 의해 인장된 상기 탄성 필름의 상면에 포토레지스트(photo-resist)를 도포하는 도포부;
    상기 포토레지스트 상면에 패턴을 형성하는 패턴 형성부;
    상기 포토레지스트에 형성된 패턴에 대응되도록 상기 탄성 필름에 패턴이 형성되도록 에칭하는 에칭부;
    상기 탄성 필름 상에 남아있는 상기 포토레지스트를 제거하는 세정부; 및
    상기 탄성 필름에 패턴이 형성된 후 상기 인장부를 제어하여 인장 상태의 상기 탄성 필름을 원 상태로 복원시키는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탄성 필름의 인장 비율을 제어하여, 상기 원 상태로 복원된 상기 탄성 필름의 패턴의 크기가 상기 인장 비율에 따라 줄어들도록 하는 마스크 제조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인장부는,
    상기 탄성 필름을 1축 방향, 2축 방향, 3축 방향 중 어느 하나 이상으로 변형시킬 수 있는 마스크 제조장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 인장부는 상기 탄성 필름을 X-Y 평면 상에서 인장시킬 수 있는 마스크 제조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 인장부는,
    상기 탄성 필름을 지지하는 베이스;
    상기 탄성 필름을 X축 방향으로 인장시키는 X축 방향 이동부; 및
    상기 탄성 필름을 Y축 방향으로 인장시키는 Y축 방향 이동부를 포함하는 마스크 제조장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 X축 방향 이동부는 상기 베이스의 X축 방향 양측에 제공되는 제1 이동부와 제2 이동부를 포함하고,
    상기 Y축 방향 이동부는 상기 베이스의 Y축 방향 양측에 제공되는 제3 이동부와 제4 이동부를 포함하는 마스크 제조장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 이동부 내지 상기 제4 이동부는 각각,
    길이 조절 가능하게 형성되는 길이 조절부; 및
    상기 길이 조절부의 자유단 측에 제공되어 상기 탄성 필름을 고정할 수 있는 클램프를 포함하는 마스크 제조장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 베이스 위에는 인장되지 않는 기판이 올려지고, 상기 탄성 필름은 상기 기판 상에 안착된 상태로 상기 X축 방향 이동부 및 상기 Y축 방향 이동부에 의해 인장되는 마스크 제조장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    사용자로부터 원하는 패턴, 인장 강도를 포함하는 제조 정보를 입력 받는 사용자 인터페이스부를 더 포함하는 마스크 제조장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 패턴 형성부는,
    상기 인장부가 상기 탄성 필름을 인장한 상태에서 상기 사용자 인터페이스부를 통해 전달받은 패턴을 상기 탄성 필름에 패터닝하는 마스크 제조장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 패턴 형성부는,
    레이저 빔을 조사하는 레이저 장치 또는 패턴이 형성된 몰드인 것을 포함하는 마스크 제조장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 패턴 형성부는 1 나노 미터 이상 1000 나노 미터 이하의 패턴을 형성할 수 있는 광학 장치를 포함하고,
    상기 포토레지스트에는 상기 패턴 형성부에 의해 1 나노 미터 이상 1000 나노 미터 이하의 크기를 갖는 패턴이 형성되는 마스크 제조장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 필름은 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide) 중 적어도 하나를 포함하는 탄성력 및 복원력을 가지는 재질로 형성되는 마스크 제조장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 SU-8, AZ 5214, SPR-220, S1800, ma-N 2400 series 중 적어도 하나로 형성되는 마스크 제조장치.
  14. 리소그래피 공정을 이용한 마스크 제조방법에 있어서,
    탄성 필름의 인장 비율을 제어하여, 제어된 인장 비율에 따라 인장부가 탄성 필름을 인장하는 단계;
    상기 탄성 필름이 인장된 상태에서 도포부가 인장된 상기 탄성 필름의 상면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    패턴 형성부는 상기 포토레지스트 상면에 패턴을 형성하는 단계; 및
    에칭부가 상기 포토레지스트에 형성된 패턴에 대응되도록 상기 탄성 필름에 패터닝되도록 에칭하는 단계;
    세정부가 상기 탄성 필름 상에 남아있는 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및
    인장된 상태에서 패터닝이 완료된 상기 탄성 필름의 인장을 복원시켜, 복원된 상기 탄성 필름의 패턴의 크기가 상기 인장 비율에 따라 줄어드는 단계를 포함하는 마스크 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 인장부는 탄성 필름을 어느 하나의 축 방향으로 인장시키는 복수 개의 이동부를 포함하고,
    각각의 이동부는,
    길이 조절 가능하게 형성되는 길이 조절부; 및
    상기 길이 조절부의 자유단 측에 제공되어 상기 탄성 필름을 고정할 수 있는 클램프를 포함하는 마스크 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 인장부는 상기 탄성 필름을 지지하는 베이스를 포함하고,
    상기 길이 조절부는 상기 베이스의 중심을 기준으로 상기 탄성 필름을 인장시키는 마스크 제조방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 인장부는 상기 탄성 필름을 X축 방향으로 인장하는 제1 이동부와 제2 이동부를 포함하고,
    상기 탄성 필름을 Y축 방향으로 인장하는 제3 이동부와 제4 이동부를 포함하는 마스크 제조방법.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 탄성 필름은 폴리디메틸실록산 (PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리아미드(polyamide) 중 적어도 하나를 포함하는 탄성력 및 복원력을 가지는 재질로 형성되는 마스크 제조방법.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 SU-8, AZ 5214, SPR-220, S1800, ma-N 2400 series 중 적어도 하나로 형성되는 마스크 제조방법.
  20. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 마스크 제조 장치에 의해 제조된 리소그래피용 마스크.
  21. 제14 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 마스크 제조 방법에 의해 제조된 리소그래피용 마스크.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 탄성 필름은 폴리아미드의 재질로 형성되는 리소그래피용 마스크.
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