KR20080101085A - 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

포토마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

투명기판 상에 대상막 패턴을 형성하고, 대상막 패턴이 형성된 투명기판 상에 펠리클을 부착한다. 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역을 검출하고, 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역의 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 형성하는 포토마스크의 제조방법을 제시한다.
포토마스크, 패턴 간격, 투과율조절막, 펠리클, 균일도

Description

포토마스크의 제조방법{Method for fabricating in photo mask}
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.
도 4는 본 발명에 따른 포토마스크를 이용한 포토리소그라피 공정을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
포토마스크는 포토리소그라피(photolithography)공정을 사용하여 반도체소자에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위해 이용되고 있다. 포토마스크를 제조하기 위해서는 먼저, 투명기판 상에 식각대상막 및 레지스트막을 형성한 후, 레지스트막에 원하는 회로 패턴을 전자빔으로 전사한다. 다음에, 현상공정을 수행하여 레지스트 패턴을 형성하고 레지스트 패턴을 식각마스크로 사용한 식각공정을 수행하여 식각대상막 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.
이렇게 포토마스크 상에 형성된 식각대상막 패턴은 포토리소그라피 공정을 통해 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사되고, 후속 현상 공정 및 식각공정에 의해 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 패턴이 형성되도록 한다.
그런데, 포토마스크를 제조하는 과정에서 여러 가지 공정 이상 등에 의해 원하는 선폭(CD;critical dimension)과는 다른 CD를 가진 불량 패턴이 유발될 수 있다. 게다가, 불량 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 포토리소그라피 공정을 수행하게 되면, 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 CD도 변화되어 패턴 균일도(uniformity)가 감소될 수 있다.
이러한 불량 패턴들이 CD 측정장비를 통해 발견되면, 포토마스크를 폐기(reject)처분하고 공정조건 등을 조정하여 포토마스크를 다시 제작하는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 공정조건을 조정하더라도 패턴의 CD 및 패턴 균일도가 얼마나 개선될지 알 수 없으며, 마스크를 처음부터 다시 제작하여야 하므로 제조기간이 길어지고 제조비용이 증가하여 소자의 수율이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 CD의 균일도를 향상시킬 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법에 따르면, 투명기판 상에 대상막 패턴을 형성하는 단계; 상기 대상막 패턴이 형성된 투명기판 상에 펠리클을 부착하는 단계; 상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역을 검출하는 단계; 및 상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적 으로 넓은 영역의 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 대상막 패턴은 광차단막 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 대상막 패턴은 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 투과율조절막 패턴은 퍼플루오르 폴리머(perfluoro polymer)막으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 투과율조절막 패턴은 스핀 스프레이 코팅방식으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 펠리클막이 부착된 투명기판을 장비 내로 로딩하는 단계; 상기 장비 내에 배치된 블랭크 어퍼쳐(blanking aperture)를 이용해 상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역을 선택적으로 노출시키는 단계; 및 상기 투명기판으로 투과율저하물질을 분사하여 노출된 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 선택적으로 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 대상막 패턴 사이의 간격에 따라 투과율조절막의 두께를 조절하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 패턴 사이의 간격(space)이 상대적으로 넓은 영역의 펠리클막 상에 투과율조절막을 선택적으로 도포하여 포토리소그라피공정 시 광 투과율 을 조절하여 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 CD 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 패턴 사이의 간격이 상대적으로 다르더라도 투과율조절막의 두께를 달리하여 광 투과율을 선택적으로 조절할 수 있다.
이에 따라, 포토마스크 제조 과정에서 원하는 CD 보다 상대적으로 작은 CD를 가진 패턴이 형성되더라도 포토마스크의 재 제작이 요구되지 않으므로 공정 비용 및 공정 시간을 절약하여 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 석영과 같은 투명기판(100) 상에 대상막 패턴(110)들을 형성한다. 대상막 패턴(110)은 광차단막으로 형성할 수 있다. 대상막 패턴(110)은 경우에 따라, 광차단막 및 위상반전막으로 형성할 수도 있다. 광차단막은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질, 예컨대 크롬(Cr)막으로 형성하고, 위상반전막은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질, 예컨대 몰리브데실리콘질화막(MosiN)으로 형성할 수 있다.
대상막 패턴(110)들이 형성된 투명기판(100) 상에 펠리클(120)을 부착한다. 펠리클(120)은 투명기판에 형성된 대상막 패턴을 대기 중의 분자나 다른 형태의 오염으로부터 보호하는 역할을 한다. 펠리클(120)은 투명기판의 표면과 일정간격 이격되는 멤브레인 박막(121)과, 멤브레인 박막(121)을 지지하도록 투명기판(100)의 가장자리에, 투명기판(100) 표면과 멤브레인 박막(121) 사이에 배치되는 프레 임(123)으로 구성된다. 이때, 멤브레인 박막(121)과 프레임(123)과 접착제(125)에 의해 투명기판(100) 표면에 부착된다.
여기서, 멤브레인 박막(121)은 후속 노광 공정 시 사용하고자 하는 노광원의 파장에 따라 성분이 다른 폴리머(polymer)를 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 노광원이 ArF 또는 KrF DUV(deep Ultra Violet)인 경우, 멤브레인 박막(121)은 퍼플루오르 폴리머(perfluoropolymer)막으로 형성할 수 있다.
그런데, 포토마스크 상에 패턴을 형성하는 과정에서 여러 가지 공정 이상 등의 이유로 패턴 CD의 차이가 발생될 수 있다. 특히, 원하는 임계치수보다 작은 CD를 가진 불량 패턴(111)이 포토마스크 상에 구현되면, 포토마스크를 폐기(reject)처분하고 다시 제작해야 한다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같은 과정을 수행하여 원하는 임계치수보다 작은 CD를 가진 패턴들이 포토마스크 상에 구현되더라도 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 CD의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 대상막 패턴(110) 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역(A)을 검출한다. 예컨대, 원하는 임계치수보다 작은 CD를 가진 패턴들이 투명기판 (100) 상에 형성되면, 패턴 CD 차이로 인해 패턴과 패턴 사이의 간격 차이가 발생된다. 따라서, 대상막 패턴(110) 사이의 간격(spacing)을 측정하여 패턴 사이의 간격이 넓은 영역(A)을 검출하면서, 작은 CD를 가진 불량 패턴(111)을 검출할 수 있다.
도 3를 참조하면, 검출된 영역의 멤브레인 박막(121) 위에 광의 투과율을 떨 어뜨리기 위한 투과율조절막(130)을 선택적으로 도포(coating)한다. 이때, 투과율조절막(130)은 스핀 코팅 스프레이방식으로 형성할 수 있다.
구체적으로, 펠리클(120)이 부착된 투명기판(100)을 스핀 장비 내로 로딩한 후, 스핀 장비 내에 배치된 블랭크 어퍼쳐(blanking aperture)(140)를 이용해 검출된 영역의 멤브레인 박막(121)을 선택적으로 노출시킨다. 다음에, 스핀 장비 내에 배치된 노즐(141)을 이용해 노출된 멤브레인 박막(121) 상에 폴리머 분말을 분사한다. 그러면, 브랭크 어퍼쳐(140)에 의해 노출된 멤브레인 박막(121) 상에만 투과율조절막(130)이 선택적으로 도포된다.
투과율조절막(130)을 도포하기 이전에, 투과율조절막(130)의 두께를 달리하여 도포한 후, 웨이퍼 상에 구현되는 레지스트 패턴의 CD를 각각 측정하여 웨이퍼 상의 CD 균일도가 향상된 투과율조절막(130)의 두께를 선정하는 과정이 수행될 수 있다.
한편, 패턴의 CD 차이에 따라, 패턴 사이의 간격 차이가 유발될 수 있는데 이때, 분사되는 폴리머의 양을 조절하여 투과율조절막(130)을 두껍게 또는 얇게 도포하여 투과되는 광량을 조절할 수 있다. 투과율조절막(130)의 두께가 두꺼울수록 투과율이 낮아지므로, 패턴 간격에 따라 적절히 조절한다. 바람직하게는, 투과율조절막(130)은 5000~5500Å의 두께로 형성할 수 있다.
투과율조절막(130)은 멤브레인 박막(121)의 구성물질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, ArF 또는 KrF DUV(deep Ultra Violet)를 노광원으로 사용하는 경우, 투과율조절막(130)은 퍼플루오르 폴리머(perfluoro polymer)막으로 형성할 수 있다.
이와 같이, CD가 균일하지 않은 불량 패턴에 의해 패턴 간격이 균일하지 않은 영역의 멤브레인 박막 위에 투과광의 투과율을 낮추어주는 투과율조절막을 두께를 달리하여 형성하므로, 포토마스크 상에 작은 CD를 갖는 불량 패턴(111)이 형성되더라도 웨이퍼 노광 시 패턴 CD를 보정해 줄 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 형성된 포토마스크를 이용해 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 투과율조절막(130)이 선택적으로 형성되어 있는 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하게 되면, 패턴 사이의 간격이 넓은 영역에 투과되는 광은 투과율조절막(130)을 통과하면서 광량이 줄어들게 되고, 줄어든 광량이 웨이퍼(200) 상의 레지스트에 전사되어 웨이퍼 상에 균일한 CD를 가진 레지스트 패턴(220)이 형성된다.
즉, 원하는 CD를 갖는 대상막 패턴(110) 사이의 영역을 통해 투과하는 광은 식각대상막(210)이 형성된 웨이퍼(200)의 레지스트에 그대로 전사되고, 불량 패턴(111)에 의해 다른 영역에 비해 넓은 영역을 통해 투과하는 광은 투과율저하막(130)으로 인해 광량이 줄어들면서 보다 좁은 간격을 가지게 전사된다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 구현되는 레지스트 패턴의 균일도를 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법에 따르면, 불량패턴으로 인해 패턴 간격이 균일하지 않은 영역의 펠리클 위에 투과율저하막을 형성함으로써, 포토마스크의 패턴 수정 없이 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 CD를 조절할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 CD 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 포토마스크 상에 불량 패턴이 발생되도라도 포토마스크를 다시 제작하지 않아도 되므로 공정 비용 및 공정 시간을 절약하여 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 투명기판 상에 대상막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 대상막 패턴이 형성된 투명기판 상에 펠리클을 부착하는 단계;
    상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역의 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상막 패턴은 광차단막 패턴으로 형성하는 포토마스크의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대상막 패턴은 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴으로 형성하는 포토마스크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절막 패턴은 퍼플루오르 폴리머(perfluoro polymer)막으로 형성하는 포토마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절막 패턴은 스핀 스프레이 코팅방식으로 형성하는 포토마스크의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 펠리클막이 부착된 투명기판을 장비 내로 로딩하는 단계;
    상기 장비 내에 배치된 블랭크 어퍼쳐(blanking aperture)를 이용해 상기 대상막 패턴 사이의 간격이 상대적으로 넓은 영역을 선택적으로 노출시키는 단계; 및
    상기 투명기판으로 투과율저하물질을 분사하여 노출된 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 선택적으로 형성하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펠리클막 상에 투과율조절막 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 대상막 패턴 사이의 간격에 따라 투과율조절막의 두께를 조절하여 형성하는 포토마스크의 제조 방법.
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