KR100230389B1 - 포토마스크의 결함 수정방법 - Google Patents

Abstract

포토마스크의 결함 수정 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따르면, 크롬 패턴이 형성된 포토마스크 기판상에서 투광 영역의 일부를 가리는 결함 부분을 제거하기 위한 포토마스크의 결함 수정 방법에 있어서, 상기 결함 부분중에서 상기 결함 부분의 가장자리 부분을 포함하지 않는 제1 영역을 한정하여 1차 에칭함으로써 상기 제1 영역 내의 결함 부분을 소정의 두께 만큼 제거하여 상기 제1 영역의 표면에 결함 잔류층을 형성하는 단계와, 상기 결함 부분을 포함하도록 상기 결함 부분의 영역보다 더 큰 제2 영역을 한정하여 2차 에칭함으로써 상기 결함 잔류층, 상기 결함 잔류층 주위에 남아 있는 나머지 결함 부분 및 상기 기판의 일부를 제거하여 상기 기판중 제2 영역에 작은 단차 부분을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 포토마스크상의 오페이크형 결함의 수정 후에 포토마스크 기판상에 리버베드 현상과 같은 손상된 부분이 형성되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

Description

포토마스크의 결함 수정 방법

본 발명은 본 발명은 포토마스크의 결함 수정 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 패턴 형성용 포토마스크의 오페이크(opaque)형 결함 수정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 각종 패턴은 포토리소그래피(photolithography) 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막이나 도전막 등 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광막을 형성하고, 이 감광막의 소정 부위를 마스크를 이용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선이나 전극 등 각종 패턴을 형성한다.

그런데, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 배선이나 전극을 위한 패턴이 미세화되어 포토마스크를 제작하는 데에도 엄밀한 품질이 요구되고 있다. 그러나, 반도체 장치가 날로 고집적화되어 가면서 포토마스크 상에서의 마스크 패턴 형성도 어려워지고 있으며, 포토마스크 패턴의 형성시 포토마스크 상에서 발생하는 결함 수정도 어려워지고 있다. 실제로 수 마이크로미터(㎛)의 선폭을 가지는 소자에서는 마스크 기판 상에 수백 나노미터정도(㎚)의 결함은 무시가 가능하고 또 수정을 통하여 불가피하게 생겨나는 손상 역시 별반 문제시 되지 않았다. 그러나 마이크로미터 이하의 선폭을 가지는 소자에서는 무시가 가능한 결함의 크기가 수십 나노미터도 되지 않으며 그에 따라 마스크 기판 상의 결함은 정교한 수정을 하여야 한다.

포토마스크 패턴의 형성시 포토마스크 상에서 자주 발생하는 결함의 종류는 크게 구분하면, 클리어(clear)형 결함과 오페이크(opaque)형 결함으로 구분할 수 있다. 클리어형 결함은 예를 들면 투과형 포토마스크의 경우에는 크롬(Cr) 막이 있어야 할 곳에 없어서 생기는 결함이고, 오페이크형 결함은 클리어형 결함과는 상반되는 것으로서, 예를 들면 투과형 포토마스크의 경우에는 크롬막이 없어야 할 곳에 존재함으로써 생기는 결함을 말한다.

상기와 같은 결함을 수정하기 위하여 현재 사용되고 있는 장치로서는 DRS(Defect Repair System)와, FIB(Focused Ion Beam)가 있다. DRS는 레이저를 이용한 결함 수정 장치이다. 이와 같은 장치로 결함을 수정하는 데 있어서, 클리어형 결함의 경우에는 결함 부위에 카본(carbon)을 발사하여 증착함으로써 결함을 수정하고, 오페이크형 결함의 경우에는 스폿(spot)의 크기를 레이저에 노출시킬 면적에 해당하는 크기로 조정한 후에, 결함의 두께를 고려하여 그에 알맞은 에너지로 레이저를 발사하여, 결함 부위의 오페이크 층을 순간적으로 기화시켜서 결함 부위를 제거(이하, "에칭"이라 함)함으로써 결함을 수정한다. 또한, FIB는 이온 빔(ion beam)을 이용한 결함 수정 장치로서, 주로 클리어형 결함의 수정에 사용되며, 클리어형 결함의 경우에는 DRS에서와 마찬가지로, 결함 부위에 카본을 발사하여 증착함으로써 결함을 수정하고, 오페이크형 결함의 경우에는 윈도우(window)의 크기를 수정할 결함 부위의 면적에 해당하는 크기로 조정한 후에, 갈륨(Ga)을 소스(source)로하는 이온 빔을 발사함으로써 국부적으로 에칭하여 결함을 수정한다.

상기와 같은 결함 수정 장치를 이용하여 포토마스크의 결함을 수정하는 데 있어서, 오페이크형 결함을 수정하기 위하여 에칭을 행할 때, 기판상에 남아 있는 결함을 확실하게 제거하기 위해서는 상기 결함을 제거하는 데 필요한 에너지보다 더 높은 에너지를 발사하여 오버에칭을 행하는 것이 필수적이다.

다음에, 종래 기술에 의한 포토마스크의 결함 수정 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 오페이크형 결함이 있는 포토마스크를 도시한 것으로서, 도 1은 포토마스크의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A - A'선 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 투명한 포토마스크 기판(1)상에 크롬 패턴(3)이 형성되고, 상기 크롬 패턴(3)에 의하여 형성된 투광 영역의 일부에 오페이크형 결함 부분(5)이 형성되어 있다.

도 3 내지 도 6은 포토마스크에서 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 오페이크형 결함 부분(5)을 종래 기술에 의하여 수정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 레이저 또는 이온 빔(9)으로 결함 부분(5)을 조사하여 수정하는 단계를 나타낸다. 구체적으로 설명하면, 제거해야 할 결함 부분(5)에 레이저 또는 이온 빔(9)을 조사하여 에칭한다. 이 때, 결함 부분(5)을 확실하게 제거하기 위해서, 상기 결함 부분(5)을 제거하는 데 필요한 에너지보다 더 높은 에너지로 레이저 또는 이온 빔(9)을 발사하여 오버에칭을 행한다.

도 4 및 도 5는 각각 레이저 및 이온 빔을 이용하여 결함 수정을 완료한 상태의 포토마스크의 단면도를 나타낸다.

구체적으로 설명하면, 도 4는 레이저를 이용하여 결함 부분(5)을 수정한 결과를 도시한 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저 조사에 따른 에칭에 의해 상기 결함 부분(5)은 제거되었으나, 높은 에너지에 의한 오버에칭을 행한 결과로서 포토마스크 기판(1)의 표면이 패이는 등의 손상(11)을 받게 된다.

이와 같이, 레이저를 이용하여 결함을 수정하는 경우에는 결함 수정시 발생하는 열로 인하여 포토마스크의 표면에 손상 부분을 남기게 되어 고집적 포토마스크에서는 사용이 불가능하다.

도 5는 이온 빔을 이용하여 결함 부분(5)을 수정한 결과를 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 결함 부분(5)은 이온 빔 조사에 따른 에칭에 의해 제거되었으나, 높은 에너지에 의한 오버에칭의 결과로서, 포토마스크 기판(1)도 상당 부분 손상을 입게 되고, 더구나 결함의 가장자리 부분은 더 깊게 패이게 되어 리버베드(riverbed)와 같은 손상 부분(13)이 발생된다. 이와 같은 손상 부분(13)이 포토마스크상에 남아 있는 경우에는 후속 공정에서 반도체 기판에 포토마스크를 이용하여 노광을 행할 때, 이 손상 부분을 투과하는 빛이 산란, 굴절되거나 차단되는 등의 치명적인 결과를 초래한다.

도 6은 리버베드와 같은 손상 부분에 의한 영향을 줄이기 위하여 종래 기술에서 채용한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 종래에는 리버베드와 같은 손상 부분의 영향을 줄이기 위하여 손상 부분을 포함하는 포토마스크 기판(1)의 일부 표면을 XeF 가스를 이용하여 약 100 ∼ 200 Å 에칭하여 리세스 영역(20)을 형성함으로써, "X" 부분에 표시한 바와 같이 리버베드에 의한 손상 부분의 단차를 최소화하였다.

그러나, 상기와 같은 방법에 의하여 리버베드에 의한 손상 부분의 단차를 최소화하더라도 후속의 포토리소그래피 공정시에 "X"로 표시한 부분중 파여진 부분에서 빛이 산란되어 웨이퍼상에 결함을 유발하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 포토마스크상에 존재하는 오페이크형 결함을 리버베드 현상 등에 의한 영향을 최소화할 수 있는 방법으로 수정할 수 있는 포토마스크의 결함 수정 방법을 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 오페이크형 결함이 있는 포토마스크를 도시한 것으로서, 도 1은 포토마스크의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A - A'선 단면도이다.

도 3 내지 도 6은 포토마스크에서 오페이크형 결함 부분을 종래 기술에 의하여 수정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 포토마스크 기판, 3 : 크롬 패턴

5 : 결함 부분, 5A : 결함 잔류층

5B : 결함벽, 30 : 단차 부분

Y : 제1 영역, Z : 제2 영역

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 크롬 패턴이 형성된 포토마스크 기판상에서 투광 영역의 일부를 가리는 결함 부분을 제거하기 위한 포토마스크의 결함 수정 방법에 있어서, 상기 결함 부분중에서 상기 결함 부분의 가장자리 부분을 포함하지 않는 제1 영역을 한정하여 1차 에칭함으로써 상기 제1 영역 내의 결함 부분을 소정의 두께 만큼 제거하여 상기 제1 영역의 표면에 결함 잔류층을 형성하는 단계와, 상기 결함 부분을 포함하도록 상기 결함 부분의 영역보다 더 큰 제2 영역을 한정하여 2차 에칭함으로써 상기 결함 잔류층, 상기 결함 잔류층 주위에 남아 있는 나머지 결함 부분 및 상기 기판의 일부를 제거하여 상기 기판중 제2 영역에 작은 단차 부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 2차 에칭 단계 후에, 상기 기판상의 단차 부분에서 단차가 변하는 부분의 높이차를 줄이기 위하여, 상기 결함 부분을 포함하도록 상기 결함 부분의 영역보다 더 큰 제3 영역을 한정하여 3차 에칭하는 단계를 더 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 3차 에칭 단계는 XeF 가스를 이용하여 행한다.

또한 바람직하게는, 상기 1차 에칭 단계 및 2차 에칭 단계는 레이저 빔 또는 이온 빔을 이용하여 행한다. 더욱 바람직하게는, 상기 1차 에칭 단계는 상기 빔의 조사 에너지 및 조사 시간을 조정함으로써 상기 결함 부분의 제거량을 조정한다.

또한 바람직하게는, 상기 1차 에칭 단계는 상기 결함 잔류층의 두께가 상기 결함 부분의 초기 두께의 5 ∼ 30%로 되도록 한다.

본 발명에 의하면, 포토마스크상의 오페이크형 결함의 수정 후에 포토마스크 기판상에 리버베드 현상과 같은 손상된 부분이 형성되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7 및 도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 오페이크형 결함이 있는 포토마스크의 평면도를 나타낸 것이고, 도 8 및 도 10은 각각 도 7 및 도 9의 B - B'선 및 C - C'선 단면도를 나타낸다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 투명한 기판(1)상에 크롬 패턴(3)에 의하여 형성된 투광 영역의 일부에 존재하는 오페이크형 결함 부분(5)을 제거하기 위하여, 상기 결함 부분(5) 내에서 상기 결함 부분(5)의 영역보다 더 작은 제1 영역, 즉 상기 결함 부분(5)중 그 가장자리 부분을 포함하지 않는 제1 영역(Y)을 한정하여 레이저 또는 이온 빔, 바람직하게는 이온 빔을 조사함으로써, 상기 결함 부분(5)의 일부 영역(Y)을 1차 에칭하여 제거한다. 이 때, 상기 레이저 또는 이온 빔의 조사 에너지 및 조사 시간을 조정함으로써, 상기 결함 부분(5)중 일부 영역(Y)을 100% 제거하지 않고, 저면에 약 5 ∼ 30%를 잔류시킴으로써 상기 제1 영역(Y)의 표면에 결함 잔류층(5A)을 형성한다. 그 결과, 상기 결함 부분(5)중에서 에칭시 제외된 나머지 영역에서는 레이저 또는 이온 빔의 산란 현상에 의하여 그 상부가 일부 에칭되어 결과적으로 두께가 작아진 결함벽(5B)을 형성하게 된다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 결함 부분(5)을 포함하도록 상기 결함 부분(5)의 영역보다 더 큰 제2 영역(Z)을 한정하여 상기 1차 에칭시보다 더 작은 에너지 도즈량으로 2차 에칭함으로써, 상기 결함 잔류층(5A)과 그 주위에 남아 있는 결함 부분, 즉 결함벽(5B)과 함께 상기 기판(10)의 일부를 동시에 제거한다. 이로써, 상기 기판(1)에 작은 단차 부분(30)이 형성된다. 그 결과, 오페이크형 결함을 양호하게 수정할 수 있다.

여기서, 상기 기판(1)상에서 300Å 이하 정도로 존재하는 단차는 이후의 공정에 미치는 영향이 미미하므로, 종래 기술에 비하여 포토마스크상의 결함을 훨씬 효과적으로 수정할 수 있다.

필요에 따라서, 상기 단차 부분에서 단차가 변하는 부분의 높이 차를 줄이기 위하여, 상기 도 9의 공정이 완료된 후에 기존의 기술인 XeF 가스 등을 이용한 에칭 방법에 의해 상기 결함 부분(5)을 포함하도록 상기 결함 부분(5)보다 더 큰 범위의 제3 영역(도시 생략)을 한정하여 상기 기판(1)을 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에 의하면, 오페이크형 결함을 제거하기 위한 에칭 공정을 다단계로 행함으로써, 포토마스크상의 오페이크형 결함의 수정 후에 포토마스크 기판상에 리버베드 현상 등과 같은 손상된 부분이 형성되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

1. 크롬 패턴이 형성된 포토마스크 기판상에서 투광 영역의 일부를 가리는 결함 부분을 제거하기 위한 포토마스크의 결함 수정 방법에 있어서,

   상기 결함 부분중에서 상기 결함 부분의 가장자리 부분을 포함하지 않는 제1 영역을 한정하여 1차 에칭함으로써 상기 제1 영역 내의 결함 부분을 소정의 두께 만큼 제거하여 상기 제1 영역의 표면에 결함 잔류층을 형성하는 단계와,

   상기 결함 부분을 포함하도록 상기 결함 부분의 영역보다 더 큰 제2 영역을 한정하여 2차 에칭함으로써 상기 결함 잔류층, 상기 결함 잔류층 주위에 남아 있는 나머지 결함 부분 및 상기 기판의 일부를 제거하여 상기 기판중 제2 영역에 작은 단차 부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 2차 에칭 단계 후에, 상기 기판상의 단차 부분에서 단차가 변하는 부분의 높이차를 줄이기 위하여, 상기 결함 부분을 포함하도록 상기 결함 부분의 영역보다 더 큰 제3 영역을 한정하여 3차 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 에칭 단계 및 2차 에칭 단계는 레이저 빔 또는 이온 빔을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 1차 에칭 단계는 상기 빔의 조사 에너지 및 조사 시간을 조정함으로써 상기 결함 부분의 제거량을 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 에칭 단계는 상기 결함 잔류층의 두께가 상기 결함 부분의 초기 두께의 5 ∼ 30%로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 3차 에칭 단계는 XeF 가스를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.