KR20060053065A - 광 조사를 통한 보정을 사용하여 미세 패턴들을 형성하는방법들 - Google Patents

광 조사를 통한 보정을 사용하여 미세 패턴들을 형성하는방법들 Download PDF

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Abstract

광 조사를 통한 보정을 사용하여 미세 패턴들을 형성하는 방법들이 제공된다. 이 방법들은 기판 상에 레지스트막을 형성하는 것을 구비한다. 상기 레지스트막을 패터닝하여 초기 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 초기 레지스트 패턴 상에 소정의 파장을 갖는 빛을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴을 원하는 크기만큼 축소시키는 보정을 수행한다.

Description

광 조사를 통한 보정을 사용하여 미세 패턴들을 형성하는 방법들{Methods of forming fine patterns using a compensation through light irradiation}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도(process flow chart)이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 축소된 레지스트 패턴들 사이의 간격 및 광 조사 시간 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 광 조사를 통한 보정을 사용하여 미세 패턴들을 형성하는 방법들에 관한 것이다.
반도체소자들은 여러 가지의 단위 공정들을 사용하여 제작된다. 예를 들면, 상기 반도체소자들은 사진 공정, 식각 공정, 박막증착 공정 및 확산 공정 등을 사용하여 제작된다. 상기 사진 공정은 상기 반도체소자들의 미세한 패턴들의 형성에 직접적인 영향을 준다. 따라서, 고집적 반도체소자들의 제조에 있어서, 상기 사진 공정은 매우 중요한 역할을 한다.
상기 사진 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 단계, 상기 포토레지스트막의 소정 영역에 포토 마스크를 사용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광 단계, 및 상기 노광된 포토레지스트막을 선택적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상 단계를 포함한다. 상기 포토레지스트 패턴은 후속의 식각 공정을 실시하는 동안 식각 마스크로 사용된다. 따라서, 반도체 기판 상에 미세한 패턴들을 형성하기 위해서는 상기 포토 마스크 상의 차광 패턴들이 원하는 허용 오차 내의 선폭을 갖도록 정교하게 형성되어야 한다.
일반적으로, 상기 포토 마스크를 제작하는 공정은 투명한 기판 상에 차광막을 형성하는 것과, 상기 차광막 상에 전자빔용 레지스트막을 도포하는 것과, 상기 전자빔 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 전자빔을 조사하여 전자빔 레지스트 패턴들을 형성하는 것과, 상기 전자빔 레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각하여 차광 패턴들을 형성하는 것을 포함한다.
최근에, 상기 반도체 소자들의 집적도가 증가함에 따라, 디자인 룰이 점점 감소하고 있다. 이에 따라, 상기 차광 패턴들의 선폭에 대한 허용 오차 역시 점점 감소하고 있다. 즉, 상기 차광 패턴들의 선폭에 대한 균일도를 향상시키는 것이 절실히 요구되고 있다. 그러나, 상기 전자빔 레지스트막 및 전자빔을 사용하여 상기 고집적 반도체 소자들의 제조에 적합한 포토 마스크를 제작하는 데에는 한계가 있다. 다시 말해서, 상기 전자빔 레지스트막 및 전자빔만을 사용하여 수 ㎚의 허용오차 이내의 균일한 전자빔 레지스트 패턴들을 형성하기가 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레지스트 패턴들의 선폭을 미세하게 변화시킬 수 있는 보정을 통하여 고집적 반도체소자들의 미세 패턴들을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 레지스트 패턴들의 선폭을 미세하게 변화시킬 수 있는 보정을 통하여 고집적 반도체소자들의 제조에 적합한 포토 마스크를 제조하는 방법들을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 고집적 반도체 소자의 제조에 적합한 미세 패턴들을 형성하는 방법들을 제공한다. 이 방법들은 기판 상에 레지스트막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 레지스트막을 패터닝하여 초기 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 초기 레지스트 패턴 상에 소정의 파장을 갖는 빛을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴을 원하는 크기만큼 축소시키는 보정을 수행한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 레지스트막은 전자빔 레지스트막, G-선용 레지스트막 또는 I-선용 레지스트막일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것은 상기 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 엑사이머 레이저, G-선, I-선 또는 전자빔을 조사하여 노광시키는 것과, 상기 노광된 레지스트막을 현상하는 것을 포함할 수 있다
또 다른 실시예에서, 상기 소정의 파장은 190㎚ 내지 1000㎚일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 미세한 차광 패턴들을 갖 는 포토 마스크의 제조방법들을 제공한다. 이 방법들은 투명 기판 상에 차광막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 차광막 상에 초기 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 초기 레지스트 패턴 상에 소정의 파장을 갖는 빛을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴을 원하는 크기만큼 축소시키는 보정을 수행한다. 상기 축소된 레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각하여 미세한 차광 패턴을 형성하고, 상기 축소된 레지스트 패턴을 제거한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 차광막은 크롬막일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것은 상기 차광막 상에 전자빔 레지스트막을 형성하는 것과, 상기 전자빔 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 전자빔을 조사하여 노광시키는 것과, 상기 노광된 전자빔 레지스트막을 현상하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 소정의 파장은 190㎚ 내지 1000㎚일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 석영 기판과 같은 투명 기판(11) 상에 차광막(13)을 형성한다(도 1의 단계 1). 상기 차광막(13)은 크롬막일 수 있다. 상기 차광막(13) 상에 레지스트막을 형성한다. 상기 레지스트막은 전자빔 레지스트막일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 투명 기판(11) 대신에 실리콘 기판과 같은 반도체기판이 채택될 수 있다. 이 경우에, 상기 차광막(13) 대신에 절연체막 또는 도전체막과 같은 물질막이 형성될 수 있고, 상기 레지스트막은 엑사이머 레이저용 레지스트막, G-선용 레지스트막 또는 I-선용 레지스트막일 수 있다.
상기 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 전자빔, 엑사이머 레이저, G-선 또는 I-선을 조사하여 노광시킨다. 이어서, 상기 노광된 레지스트막을 현상하여 초기 레지스트 패턴들(15)을 형성한다(도 1의 단계 3). 다음에, 상기 초기 레지스트 패턴들(15)의 초기 선폭(W') 및 이들 사이의 초기 간격(S')을 측정하여 원하는 목표 값들과 비교하고, 상기 측정값들이 허용오차 범위를 벗어나는지 또는 허용오차 범위 내에 있는지를 판단한다. 상기 초기 선폭(W') 및 초기 간격(S')은 CD 측정용 전자주사 현미경(CD Scanning Electron Microscope)을 사용하여 측정할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 초기 선폭(W') 및 초기 간격(S')이 허용오차 범위를 벗어나는 경우에, 상기 초기 레지스트 패턴들(15)의 크기를 변화시키는 보정을 수행한다. 예를 들면, 상기 초기 선폭(W')이 목표값보다 크고 상기 허용오차 범위를 벗어나는 경우에, 상기 초기 레지스트 패턴들(15) 상에 소정의 파장을 갖는 빛(L)을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴들(15)을 원하는 크기 만큼 축소시킨다(도 1의 단계 5). 그 결과, 상기 차광막(13) 상에 상기 초기 레지스트 패턴들(15)보다 작은 최종 폭(W)을 갖는 축소된 레지스트 패턴들(15a)이 형성된다. 즉, 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a) 사이의 최종 간격(S)은 상기 초기 간격(S')보다 증가한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 빛(L)은 190㎚ 내지 1000㎚의 파장을 가질 수 있다. 상기 초기 레지스트 패턴들(15)은 전자빔 레지스트 패턴들일 수 있다. 이 경우에, 상기 전자빔 레지스트 패턴들 사이의 간격은 상기 빛(L)의 조사시간에 비례하여 증가한다. 한편, 상기 초기 레지스트 패턴들(15) 또는 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a)의 임계크기(CD; critical dimension)는 450㎚ 내지 1000㎚의 투과 스펙트럼을 갖는 빛을 사용하여 측정할 수 있다. 이 경우에, 상기 레지스트 패턴들(15a)은 상기 투과 스펙트럼 하에서 어떠한 크기의 변화도 보이지 않는다. 따라서, 상기 초기 레지스트 패턴들(15) 및 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a)의 크기들을 실시간으로 측정하고 상기 측정된 결과들에 따라 상기 빛(L)을 추가로 조사할 것인지를 판단하는 것이 용이할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a)의 최종 폭(W)이 원하는 목표값의 허용오차 범위 내의 값을 보이면, 상기 빛(L)의 조사를 중단하고, 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a)을 식각 마스크들로 사용하여 상기 차광막(13)을 식각한다(도 1의 단계 7). 그 결과, 상기 투명 기판(11) 상에 원하는 크기 를 갖는 미세한 차광 패턴들(13a)이 형성된다. 이어서, 상기 축소된 레지스트 패턴들(15a)을 제거하여 포토 마스크의 제작을 완성한다(도 1의 단계 9).
<실험예; example>
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 전자빔 레지스트 패턴들의 크기 보정을 실시한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 6의 그래프에서, 가로축은 상기 전자빔 레지스트 패턴들 상에 빛을 조사하는 시간을 나타내고, 세로축은 상기 광조사 시간에 따른 상기 전자빔 레지스트 패턴들 사이의 간격(S)을 나타낸다. 상기 전자빔 레지스트 패턴들의 보정은 190㎚ 내지 1000㎚의 파장을 갖는 빛을 사용하여 실시하였다.
도 6을 참조하면, 상기 전자빔 레지스트 패턴들 사이의 간격(S)은 상기 광조사 시간에 선형적으로 비례하여 증가하였다. 구체적으로, 상기 광조사 시간이 1초 증가하였을 때, 상기 전자빔 레지스트 패턴들 사이의 간격(S)은 약 0.01㎚만큼 증가하였다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 여러 가지의 형태로 변형될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 반도체소자들의 제조에 사용되는 포토 마스크의 제작뿐만 아니라 반도체 기판 상에 형성되는 포토레지스트 패턴들의 크기를 정교하게 보정하는 데에 적용될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 0.01㎚의 미세한 선폭 제어가 용이하여 고집적 반도체소자의 제조에 적합한 미세 차광패턴들을 갖는 고성능 포토 마스크를 제작하는 것이 가능하다.

Claims (8)

  1. 기판 상에 레지스트막을 형성하는 것과,
    상기 레지스트막을 패터닝하여 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것과,
    상기 초기 레지스트 패턴 상에 소정의 파장을 갖는 빛을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴을 원하는 크기만큼 축소시키는 보정을 수행하는 것을 포함하는 미세 패턴 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트막은 엑사이머 레이저용 레지스트막, 전자빔 레지스트막, G-선용 레지스트막 또는 I-선용 레지스트막인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것은 상기 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 엑사이머 레이저, G-선, I-선 또는 전자빔을 조사하여 노광시키는 것과,
    상기 노광된 레지스트막을 현상하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 파장은 190㎚ 내지 1000㎚인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형 성방법.
  5. 투명 기판 상에 차광막을 형성하는 것과,
    상기 차광막 상에 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것과,
    상기 초기 레지스트 패턴 상에 소정의 파장을 갖는 빛을 조사하여 상기 초기 레지스트 패턴을 원하는 크기만큼 축소시키는 보정을 수행하는 것과,
    상기 축소된 레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각하여 미세한 차광 패턴을 형성하는 것과,
    상기 축소된 레지스트 패턴을 제거하는 것을 포함하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광막은 크롬막인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 초기 레지스트 패턴을 형성하는 것은
    상기 차광막 상에 전자빔 레지스트막을 형성하는 것과,
    상기 전자빔 레지스트막의 소정영역에 선택적으로 전자빔을 조사하여 노광시키는 것과,
    상기 노광된 전자빔 레지스트막을 현상하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 소정의 파장은 190㎚ 내지 1000㎚인 것을 특징으로 하는 식각 마스크의 제조방법.
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