KR100924330B1 - 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

투과율조절층을 구비하는 보호막을 형성하여 포토마스크에 대한 직접적인 식각 또는 손상 없이도 빛의 투과율을 조절할 수 있는 포토마스크의 제조방법은, 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계와, 기 포토마스크에 보호막을 배치하는 단계, 및 보호막의 소정 영역에, 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층을 형성하는 단계를 포함한다.
포토마스크, 보호막, 투과율 조절

Description

포토마스크의 제조방법{Method for fabricating photomask}
도 1은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 일반적인 포토마스크와 포토마스크를 투과한 빛의 세기를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 투과율이 조절된 마스크와 이를 투과한 빛의 세기를 나타내 보인 도면이다.
도 3 내지 도 6은 보호막에 투과율조절층을 형성하는 여러 가지 실시예들을 나타내 보인 도면들이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토마스크의 투과율을 선택적으로 조절할 수 있는 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 원하는 소정의 패턴을 전사하기 위하여 포토마스크가 사용된다. 포토마스크는 통상 석영(Quarz)과 같은 투명기판으로 제조되는데, 경우에 따라서 포토마스크의 일부분의 빛의 투과율을 다르게 함으로써 웨이퍼 상에 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있게 한다.
도 1은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 일반적인 포토마스크 와 포토마스크를 투과한 빛의 세기를 도시한 것이다.
포토마스크는 석영(Qz)과 같은 투명한 기판(10)과, 상기 투명기판(10)의 표면 상에 소정의 패턴을 형성하고 있는 크롬(Cr)막(20)이 배치되어 있다. 상기 포토마스크의 표면 상에는 패턴을 보호하기 위한 보호막(30) 또는 펠리클(pellicle)이 설치되어 있다. 상기 보호막(30)은 투명한 재료로 이루어져 있어 빛이 투과하도록 되어 있다.
도시된 것과 같이, 상기 보호막(30)은 전체적으로 투명한 구조로 되어 있어, 포토마스크를 투과한 빛의 세기가 전체적으로 균일하다.
상기한 포토마스크는 경우에 따라서 보다 미세한 패턴을 형성하기 위하여 선택적으로 투과율이 조절될 수 있다. 이러한 포토마스크의 투과율을 선택적으로 조절하기 위하여 일반적으로, 포토마스크의 배면(back side)을 일정 두께 식각하거나, 포토마스크 기판의 내부에 인위적으로 손상을 주어 빛의 투과율을 조절하는 방법이 사용된다. 포토마스크 기판을 식각하거나 또는 손상을 주기 위하여, 마스크 노광 및 식각 방법이나 집속(focused) 레이저를 이용하는데, 이러한 방법을 사용할 경우 가공 후 기판 손상에 대한 수정이나 변경이 어렵고, 가공비용이 높은 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토마스크에 대한 직접적인 식각 또는 손상 없이 포토마스크의 투과율을 선택적으로 조절할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 포토마스크의 제조방법은, 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계와, 기 포토마스크에 보호막을 배치하는 단계, 및 보호막의 소정 영역에, 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투과율조절층은, 상기 보호막의 소정 영역에 인위적으로 손상(damage)을 줌으로써 형성할 수 있다. 상기 보호막의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 보호막의 성분을 변화시켜 형성할 수 있다.
상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서, 상기 보호막의 소정 영역에 위상반전패턴을 형성하거나, 상기 보호막의 소정 영역에 수지를 흡착하여 투과율조절층을 형성하거나, 상기 보호막의 소정 영역에 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층을 형성할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크의 다른 제조방법은, 포토마스크의 패턴을 보호하기 위한 보호막을 마련하는 단계와, 보호막의 소정 영역에, 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층을 형성하는 단계, 및 보호막을, 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 포함하는 포토마스크에 설치하는 단계를 포함한다.
상기 투과율조절층은, 상기 보호막의 소정 영역에 인위적으로 손상(damage)을 줌으로써 형성할 수 있다. 상기 보호막의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 보호막의 성분을 변화시켜 형성할 수 있다.
상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서, 상기 보호막의 소정 영역에 위상반전패턴을 형성하거나, 상기 보호막의 소정 영역에 수지를 흡착하여 투과율조절층을 형성하거나, 상기 보호막의 소정 영역에 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층을 형성할 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.
본 발명은 포토마스크에 부착 또는 설치되는 보호막의 투과율을 선택적으로 조절함으로써 포토마스크를 투과하는 빛의 투과율을 조절할 수 있도록 하는 방법을 제시한다.
도 2는 본 발명에 따른 투과율이 조절된 마스크와 이를 투과한 빛의 세기를 나타내 보인 도면이다.
포토마스크는 석영(Qz)과 같은 투명 재료로 이루어진 기판(40)과, 상기 투명기판(40)의 표면 상에 소정의 패턴을 형성하고 있는 크롬(Cr)막(50)이 배치되어 있다. 상기 포토마스크의 표면 상에는 패턴을 보호하기 위한 보호막(60) 또는 펠리클(pellicle)이 설치되어 있다. 상기 보호막(60)은 투명한 재료로 이루어져 있어 빛이 투과하도록 되어 있으나, 빛의 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층(70)이 부분적으로 형성되어 있다.
도시된 것과 같이, 상기 보호막(60) 상에 형성된 투과율조절층(70)으로 인해 상기 포토마스크를 투과한 빛의 세기가 균일하지 않다. 즉, 투과율조절층(70)이 형성되지 않은 영역에서는 빛이 100％ 투과하지만, 투과율조절층(70)이 형성되어 있는 영역에서는 투과율이 조절되어 빛의 세기가 줄어들었음을 알 수 있다.
이렇게 포토마스크에 부착되는 보호막의 투과율은 여러 가지 방법으로 변화시킬 수 있다. 그 다양한 실시예가 도 3 내지 도 6에 도시되어 있다. 도면 참조번호 "80"은 포토마스크에 부착되어 패턴을 보호하기 위한 보호막을 나타내고, "90"은 상기 보호막의 투과율을 조절하기 위하여 다양한 방법으로 형성되는 투과율조절층을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 포토마스크에 부착되는 보호막(80)의 소정 영역에 인위적으로 손상(damage)을 줌으로써 빛의 투과율을 변화시킬 수 있다. 보호막(80)에 손상을 일으키기 위하여 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예컨대, 도시된 것과 같이, 투과율을 변경코자 하는 보호막(80)의 소정 영역에 레이저를 조사하여 보호막(80) 표면의 조성을 변화시켜 투과율조절층(90)을 형성할 수 있다. 이때 보호막(80)은 예컨대 석영(Qz)과 같은 투명재료로 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 보호막(80) 위에 투과율 조절효과를 낼 수 있도록 패턴을 형성함으로써 빛의 투과율을 변화시킬 수 있다. 즉, 예컨대 석영(Qz)으로 이루어진 보호막(80) 위에, 인접패턴을 투과한 빛의 위상을 반전 또는 변화시킬 수 있도록 예컨대 홀(hole) 패턴을 형성하여 투과율조절층(90)을 형성할 수 있다. 상기 투과율조절패턴을 포함하는 보호막이 설치된 포토마스크를 사용하여 노광할 경우 상기 투과율조절패턴 사이의 빛의 간섭에 의해 빛의 손실이 발생하게 되므로 빛의 투과 율이 변화된다.
도 5를 참조하면, 투과율을 조절할 수 있는 물질을 사용하여 보호막(80) 위에 투과율조절층(90)을 직접 형성함으로써 포토마스크를 투과한 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 즉, 예컨대 보호막(80)의 표면상에, 수지를 흡착시키거나, 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층(90)을 형성한다. 상기 보호막(80)이 수지 성분일 경우에 플라즈마를 이용하여 F계통의 수지를 보호막(80)의 표면에 흡착시켜 투과율조절층(90)을 형성한다. 그리고, 보호막(80)이 석영(Qz)으로 이루어진 경우에 플라즈마를 이용하여 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층(90)을 형성한다.
도 6을 참조하면, 투과율을 조절할 영역의 보호막(80)을 일정 두께 식각함으로써 포토마스크를 투과한 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 즉, 도시된 것과 같이 투과율을 조절하고자 하는 영역의 보호막(80)을 일정 두께 식각함으로써 투과율조절층(90)을 형성할 수 있다. 보호막(80)이 수지성분일 경우 오존 플라즈마를 사용하여 보호막을 식각할 수 있다.
투과율조절층(90)을 형성하는 공정은 보호막(80)을 포토마스크에 부착하기 전에 실시할 수 있으며, 경우에 따라서는 포토마스크에 설치한 상태에서 진행할 수도 있다.
이상 보호막의 투과율을 조절하기 위한 여러 가지 방법이 제시되었지만 열거된 방법 외에도 여러 가지 방법 또는 재료들이 사용될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법에 의하면, 포토마스크에 형성된 패턴을 보호하기 위하여 설치되는 보호막 자체에 여러 가지 방법으로 투과율조절층을 형성할 수 있다. 따라서, 포토마스크에 대한 직접적인 식각 또는 손상없이 보다 미세한 패턴을 형성하기 위한 투과율조절층을 형성할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (12)

  1. 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계;
    상기 포토마스크의 패턴 면 상부에 보호막을 배치하는 단계; 및
    상기 보호막의 소정 영역에 빛의 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 인위적으로 손상(damage)을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 보호막의 성분을 변화시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 위상반전패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포 토마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 수지를 흡착하여 투과율조절층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  7. 포토마스크의 패턴을 보호하기 위한 보호막을 마련하는 단계;
    상기 보호막의 소정 영역에, 투과율을 조절하기 위한 투과율조절층을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막을, 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 포함하는 포토마스크에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 인위적으로 손상(damage)를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 보호막의 성분을 변화시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 위상반전패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 수지를 흡착하여 투과율조절층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 투과율조절층을 형성하는 단계에서,
    상기 보호막의 소정 영역에 산화막 또는 질화막을 증착하여 투과율조절층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
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