KR20090019358A - 포토 마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

레지스트로 형성가능한 패턴 크기보다 더 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토 마스크의 제조방법은, 마스크기판 상에 식각 대상막을 형성하는 단계와, 식각 대상막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴이 형성된 마스크기판의 결과물 상에 마스크층을 형성하는 단계와, 마스크층을 식각하여 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계와, 마스크층 및 레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각 대상막을 식각하는 단계, 및 마스크층 및 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
포토 마스크, 미세 패턴, 스페이서, 전자빔 레지스트

Description

포토 마스크의 제조방법{Method for fabricating a photo mask}
본 발명은 포토 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 초미세 패턴 형성을 가능하게 하는 포토 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 과정에는 웨이퍼 상에 구현하고자하는 패턴을 전사하는 포토리소그래피(photolithography) 과정이 주요하게 사용되고 있다. 포토리소그래피란 웨이퍼 상에 포토레지스트를 균일하게 도포하고, 노광장비를 사용하여 마스크 혹은 레티클(reticle) 상의 패턴을 축소 투영 노광시킨 후, 현상과정을 거쳐 2차원의 포토레지스트 패턴을 형성시키기까지의 모든 공정을 말한다. 포토마스크의 패턴은 웨이퍼 패턴의 원판이라 할 수 있기 때문에 반도체 제조공정에서의 포토마스크는 소자의 집적도가 높아질수록 그 중요성이 더욱 높아진다.
기존의 포토 마스크 제작과정은, 투명한 마스크 기판 상에 광 차단물질을 증착하여 광 차단막을 형성하고, 이 광 차단막 위에 레지스트를 도포한 다음 전자빔을 이용하여 레지스트를 노광 및 현상한 다음 레지스트 패턴을 이용하여 광 차단막을 식각하는 방법으로 이루어지고 있다.
그런데, 이러한 종래의 포토 마스크 제조방법은 레지스트 패턴보다 더 미세 한 패턴을 형성할 수는 없기 때문에, 노광장비의 한계로 인해 현재의 기술로는 100㎚ 이하의 패턴은 형성하기 어려운 한계를 가지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레지스트로 형성가능한 패턴 크기보다 더 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 미세 패턴 형성을 가능하게 하는 포토 마스크의 제조방법은, 마스크기판 상에 식각 대상막을 형성하는 단계와, 상기 식각 대상막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴이 형성된 마스크기판의 결과물 상에 마스크층을 형성하는 단계와, 상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계와, 상기 마스크층 및 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계, 및 상기 마스크층 및 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크층은, 상기 식각 대상막을 패터닝하기 위한 소정의 식각 공정에서 상기 식각 대상막 및 레지스트 패턴에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다.
상기 마스크층은 산화막으로 형성할 수 있다.
상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계는, 플라즈마를 이용한 건식식각으로 진행할 수 있다.
상기 식각 대상막을 식각하는 단계는, 플라즈마를 이용한 건식식각으로 진행할 수 있다.
상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계와, 상기 식각 대상막을 식각하는 단계는, 동일한 챔버 내에서 인-시츄(in-situ) 방식으로 진행할 수 있다.
상기 식각 대상막은 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 미세 패터닝이 가능한 포토 마스크의 제조방법에 따르면, 광 차단막을 패터닝하기 위한 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양의 마스크층을 형성한 후 광 차단막을 식각함으로써, 레지스트 패턴의 양 측면에 형성된 마스크층의 두께에 의해 광 차단막 패턴의 간격을 줄일 수 있다. 따라서, 노광공정의 한계를 극복하여 더욱 미세한 패턴의 형성이 가능하다.
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.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 미세 패턴 형성을 가능하게 하는 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 석영(Qz)과 같은 투명한 마스크 기판(100)을 준비한다. 이 기판(100) 위에 크롬(Cr)과 같이 빛을 차단하는 물질을 소정 두께 증착하여 광 차단막(102)을 형성한다. 상기 광 차단막을 패터닝하기 위한 레지스트 패턴을 형성하기 위하여, 광 차단막(102) 위에 예를 들어 전자빔 레지스트(104)를 일정 두께 도포한다. 다음에, 전자빔 노광장치를 이용하여 상기 레지스트(104)를 원하는 패턴대로 노광한다.
도 2를 참조하면, 현상액을 사용하여 노광된 레지스트를 현상하면 도시된 것과 같이 레지스트(104) 패턴이 형성된다. 다음에, 레지스트 패턴이 형성된 기판의 전면에 산화막을 소정 두께 증착하여 마스크층(106)을 형성한다. 상기 마스크층(106)은 산화막 외에도 질화막 등 후속 광 차단막을 패터닝하기 위한 식각공정에서 광 차단막을 보호할 수 있는 물질, 즉 광 차단막에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 그리고, 상기 마스크층(106)은 통상적인 스퍼터링(sputtering) 방식으로 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 마스크층에 대해 건식식각을 실시한다. 상기 건식식각은 플라즈마를 이용하여 진행할 수 있다. 플라즈마를 이용한 건식식각은 이방성으로 진행되기 때문에, 레지스트(104) 패턴 상부 및 광 차단막(102) 상부에 형성된 마스크층이 식각되는 동안 레지스트 패턴(104)의 측면의 마스크층은 완전히 식각되지 않고, 도시된 것과 같이 레지스트 패턴(104)의 측면에 스페이서 모양으로 마스크층(106)이 남게 된다.
도 4를 참조하면, 레지스트 패턴(104) 및 스페이서 모양의 마스크층(106)을 식각 마스크로 하고, 플라즈마를 사용하여 광 차단막(102)의 노출된 영역을 식각한 다. 그러면, 광 차단막(102) 패턴 사이의 간격이 상기 마스크층(106) 두께의 2배 만큼 좁아지게 된다.
상기 마스크층(106)에 대한 식각과 광 차단막에 대한 식각은 모두 플라즈마 식각챔버내에서 이루어지는데, 동일한 챔버 내에서 인-시츄(in-situ)로 진행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 식각 마스크로 사용된 마스크층(도 4의 106)과 레지스트 패턴(도 4의 104)를 제거하고 세정공정을 수행하면, 패턴 간격이 좁아진 광 차단막(102) 패턴을 구비하는 포토 마스크가 완성된다.
종래의 포토 마스크의 경우 레지스트 패턴의 크기 이하로 좁은 패턴을 형성할 수 없었지만, 본 발명에 따르면 레지스트 패턴 측면에 형성되는 스페이서의 두께만큼 패턴 간격을 좁힐 수 있다. 따라서, 노광장비의 한계 이상의 미세 패턴의 구현이 가능하게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 미세 패턴 형성을 가능하게 하는 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

Claims (7)

  1. 마스크기판 상에 식각 대상막을 형성하는 단계;
    상기 식각 대상막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 패턴이 형성된 마스크기판의 결과물 상에 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계;
    상기 마스크층 및 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계; 및
    상기 마스크층 및 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층은, 상기 식각 대상막을 패터닝하기 위한 소정의 식각 공정에서 상기 식각 대상막 및 레지스트 패턴에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스크층은 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제 조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계는, 플라즈마를 이용한 건식식각으로 진행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 식각 대상막을 식각하는 단계는, 플라즈마를 이용한 건식식각으로 진행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층을 식각하여 상기 레지스트 패턴의 측면에 스페이서 모양으로 잔류되도록 하는 단계와, 상기 식각 대상막을 식각하는 단계는, 동일한 챔버 내에서 인-시츄(in-situ) 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 식각 대상막은 크롬(Cr)막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
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