KR20090071049A - 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

디자인 룰을 변경하지 않고 라인/스페이스 패턴을 형성하되 패턴 사이의 간격을 증가시켜 공정 마진을 충분히 확보할 수 있는 포토마스크의 제조방법은, 투명기판을 준비하는 단계와, 투명기판에 일정 간격으로 음각된 제1 패턴을 형성하는 단계, 및 투명기판 상에 제1 패턴과 교대로 배치되도록 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

포토마스크, 더블 패터닝, 미세패턴, 음각

Description

포토마스크의 제조방법{Method for fabricating photomask}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 미세 패턴 형성에 적용할 수 있는 포토마스크의 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. 포토리소그래피에 있어서 포토마스크의 패턴은 웨이퍼 패턴의 원판이라 할 수 있기 때문에 반도체 제조공정에서의 포토마스크는 소자의 집적도가 높아질수록 그 중요성이 더욱 높아진다.

도 1 및 도 2는 종래의 포토마스크의 제조방법을 나타내 보인 단면도들이다.

도 1을 참조하면, 마스크 기판(100) 상에 패터닝할 대상막(102)을 형성하고, 그 위에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트막(104)을 형성한다. 상기 대상막(102)은 예를 들면 크롬(Cr)으로 이루어진 차광막이 될 수 있다. 다음, 도시된 바와 같이, 일정한 피치(pitch)의 라인/스페이스 패턴(112)이 그 표면에 형성된 포토마스크(110)를 사용하여 노광공정을 실시한다.

도 2를 참조하면, 노광된 포토레지스트막을 현상하여 패턴이 형성될 영역을 한정하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 다음, 이 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 패터닝할 대상막을 이방성식각하여 마스크 기판(100) 상에 라인/스페이스 형태의 패턴들(102a)을 형성한다.

도시된 바와 같이, 종래의 포토마스크 제조방법에 따르면, 패턴(102a) 사이의 간격이 너무 좁기 때문에 패턴을 정확히 구현하기가 어렵고 공정마진이 매우 부족한 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디자인 룰을 변경하지 않고 라인/스페이스 패턴을 형성하되 패턴 사이의 간격을 증가시켜 공정 마진을 충분히 확보할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성방법은, 투명기판을 준비하는 단계와, 투명기판에 일정 간격으로 음각된 제1 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 투명기판 상에, 제1 패턴과 교대로 배치되도록 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 패턴을 형성하는 단계는, 투명기판 상에 포토레지스트막을 차례로 형성하는 단계와, 1차 노광공정을 실시하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 투명기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 차광물질로 매립하는 단계, 및 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 포토레지스트 패턴은 최종 구현하고자 하는 패턴과 동일한 폭과, 3배의 스페이스로 형성할 수 있다.

상기 제2 패턴을 형성하는 단계는, 제1 패턴이 형성된 상기 투명기판 상에 차광막과 포토레지스트막을 차례로 형성하는 단계와, 2차 노광공정을 실시하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 차광막을 식각하는 단계, 및 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 포토레지스트 패턴은 최종 구현하고자 하는 패턴과 동일한 폭과, 3배의 스페이스로 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 포토 마스크 기판에 음각된 제1 패턴과 기판 상에 양각된 제2 패턴으로 나누어 패턴을 형성함으로써 패턴의 피치를 증가시켜 공정마진을 증가시키고 공정을 용이하게 진행할 수 있다.

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 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3을 참조하면, 투명한 마스크 기판(200) 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트막(202)을 형성한다. 상기 마스크 기판(200)은 예를 들면 석영(Qz) 기판이 될 수 있다. 다음에, 그 표면에 소정의 패턴(310)이 형성되어 있는 포토마스 크(300)를 준비하고, 이 포토마스크를 사용하여 적절한 조건의 노광공정을 진행한다. 이때, 포토마스크(300) 상에 배열된 패턴(310)은 원하는 라인/스페이스 패턴보다 큰 선폭(CD)를 갖는다. 예를 들면, 50nm 선폭을 갖는 라인/스페이스 패턴을 형성하고자 할 때, 상기 패턴(310)은 150nm의 라인과 50nm의 스페이스를 갖는다.

도 4를 참조하면, 1차 노광된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 포토레지스트 패턴을 마스크로 한 건식식각을 수행하여 마스크 기판(200)을 일정 깊이 식각한다. 다음, 포토레지스트 패턴을 제거하면, 도시된 바와 같이 50nm의 폭을 갖는 트렌치가 형성된다.

결과물 상에 차광물질, 예를 들어 크롬(Cr)을 증착하여 차광막을 형성한 다음, 마스크 기판(200)이 드러나도록 화학기계적연마(CMP)를 실시하여 트렌치 내에 매립된 음각의 제1 차광막 패턴(204)을 형성한다.

5를 참조하면, 제1 차광막 패턴(204)이 형성된 마스크 기판(200) 상에 다시 차광물질을 증착하여 제2 차광막(206)을 형성한 다음, 제2 차광막(206) 위에 다시 포토레지스트막(208)을 형성한다. 다음, 그 표면에 라인/스페이스 패턴(410)이 형성되어 있는 포토마스크(400)를 사용한 노광공정을 진행한다.

이때, 포토마스크(400) 상에 배열된 패턴(410)은, 1차 노광에서 사용된 포토마스크(도 3의 300)와 마찬가지로, 원하는 라인/스페이스 패턴보다 큰 선폭(CD)를 갖는다. 다만, 1차 노광에서 사용된 포토마스크(도 3의 300)와는 달리 150nm의 스페이스와 50nm의 라인을 갖도록 패턴(410)이 배열된다.

도 6을 참조하면, 노광된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 이 포토레지스트 패턴을 마스크로 한 식각공정을 실시한 후 포토레지스트를 제거하여 제2 차광막 패턴(206a)을 형성한다. 이렇게 하여, 마스크 기판(200)에는 150nm의 스페이스와 50nm의 라인을 갖는 음각의 제1 차광막 패턴(204)이 배열되고, 마스크 기판(200) 상부에는 150nm의 스페이스와 50nm의 라인을 갖는 양각의 제2 차광막 패턴(206a)이 서로 교대로 배열된다. 결과적으로, 마스크 전체로 보면, 50nm의 라인과 50nm의 스페이스 패턴이 형성되는 것이다.

따라서, 이렇게 제조된 포토 마스크를 사용하면 반도체기판 상에 50nm의 선폭을 갖는 라인/스페이스 패턴을 형성할 수 있다.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술적 사상내에서 당분의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2는 종래의 패턴 형성방법을 나타내 보인 단면도들이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

Claims (5)

1. 투명기판을 준비하는 단계;

   상기 투명기판에 일정 간격을 두고 음각된 제1 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 투명기판 상에, 상기 제1 패턴과 교대로 배치되도록 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 패턴을 형성하는 단계는,

   투명기판 상에 포토레지스트막을 차례로 형성하는 단계와,

   1차 노광공정을 실시하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 투명기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와,

   상기 트렌치를 차광물질로 매립하는 단계, 및

   상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 포토레지스트 패턴은 최종 구현하고자 하는 패턴과 동일한 폭과, 3배의 스페이스로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 패턴을 형성하는 단계는,

   제1 패턴이 형성된 상기 투명기판 상에 차광막과 포토레지스트막을 차례로 형성하는 단계와,

   2차 노광공정을 실시하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 차광막을 식각하는 단계, 및

   상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제2 포토레지스트 패턴은 최종 구현하고자 하는 패턴과 동일한 폭과, 3배의 스페이스로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.

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