KR100298175B1 - 포토마스크제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크롬 잔류물, 불순물 등에 의해 발생되는 결함 부위를 간단한 방법으로 정확하게 제거 또는 치유하므로써 포토마스크 제작 수율을 향상시키는 포토마스크 제조 방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 포토마스크 제조 방법은, 투명 물질의 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 크롬 패턴 형성후 발생된 제1 결함을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하여 제거하므로써 제1 리페어하는 단계; 및 상기 제1 리페어에 의해 발생된 제2 결함을 제거하기 위하여 레이저 빔 또는 이온 빔으로 상기 투명 물질의 전면을 소정두께 식각하거나 또는 상기 제2 결함을 덮도록 제2 투명 물질을 형성하므로써 제2 리페어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

포토마스크 제조 방법{Method for fabricating photomask}

본 발명은 반도체 소자 제조 공정에 사용되는 포토마스크(Photomask) 제조 방법에 관한 것으로, 특히 포토마스크 제조시 발생된 결함을 제거 혹은 치유할 수 있는 포토마스크 제조 방법에 관한 것이다.

포토마스크는 반도체 소자의 제조시 패턴 형성을 위한 리소그라피(Lithography) 공정에서, 기판 상에 도포된 포토레지스트(photoresist)의 소정부위를 선택적으로 노광시키기 위해 사용된다.

포토마스크는 위상반전마스크 등 여러가지 유형이 발표되고 있으나, 통상적으로 석영 기판과, 이 석영기판 상에 빛을 차단하기 위해 형성된 크롬 패턴으로 이루어지는데, 이 크롬 패턴의 프로파일(Profile)을 석영 기판 상에 정확히 형성하는 기술이 매우 중요하다.

크롬 패턴을 형성 방법중의 하나는 석영 기판의 전면에 크롬막을 형성하고, 이 크롬막 상에 포토레지스트를 도포한 후, 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상에 의해 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 이 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 크롬막을 식각하는 것이다.

그런데, 전자 빔 라이팅 시, 정상 도즈(Dose)량이 포토레지스트에 전달되지 않거나, 패턴 상에 결함이 존재하여 현상 및 식각후 제거되어야 할 부위가 원활히 제거되지 않아서 크롬 잔류물이 발생하는 등, 여러 종류의 결함이 유발되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 크롬 잔류물, 불순물 등에 의해 발생되는 결함 부위를 간단한 방법으로 정확하게 제거 또는 치유하므로써 포토마스크 제작 수율을 향상시키는 포토마스크 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 크롬 패턴 형성후의 여러 가지 결함들을 가시적으로 도시한 도면.

도 2a 및 도 2b는 크롬 잔류물 결함 및 불순물 결함들을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타내는 도면.

도 3은 도 2b와 같이 포토마스크를 사용하여 빛을 투과시켰을 경우의 빚의 강도 분포 곡선도.

도 4는 도 2b의 상태에서 본 발명의 일실시예에 따라 다시 리페어를 실시한 상태를 나타내는 도면.

도 5a 및 도 5b는 또 다른 결함을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타내는 도면.

도 6은 도 5b의 상태에서 본 발명의 다른 실시예에 따라 다시 리페어를 실시한 상태를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 석영 기판 12 : 크롬 패턴

13, 14, 19 : 1차 리페어할 결함 15 : 레이저 빔 또는 이온 빔

16 : 리버 베드 결함 17 : 둥근 형태의 식각 자국

18: 투명 물질

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 포토마스크 제조 방법은, 제1 투명 물질의 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 크롬 패턴 형성후 발생된 제1 결함을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하여 제거하므로써 제1 리페어하는 단계; 및 상기 제1 리페어에 의해 발생된 제2 결함을 제거하기 위하여 상기 제2 결함을 덮도록 제2 투명 물질을 형성하므로써 제2 리페어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 석영 기판(11) 상에 크롬 패턴(12)이 형성이 되고 이를 결함 검사장치로 검사하였을 경우 나타나는 여러 가지 결함들을 가시적으로 도시한 것으로, 전자 빔 라이팅 시 정상 도즈 량이 포토레지스트에 전달되지 않아 크롬 패턴(12) 측벽에는 브리지를 유발하는 크롬 잔류물 결함(13)이 생성되고, 정상적인 크롬 패턴(12) 형성후 후속 공정에서 불순물(Particle) 등이 포토마스크 위에 떨어지거나, 세정 및 현상 공정 진행중에 생기는 이 물질 등에 의해 불순물 결함(14)이 발생됨을 도시하고 있다.

이러한 크롬 잔류물 결함(13) 및 불순물 결함(14)들을 제거하기 위하여 종래에는 결함 제거, 즉 리페어(Repair)를 실시하고 있는데, 도 2a 및 도 2b는 크롬 잔류물 결함(13) 및 불순물 결함(14)들을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타낸다. 도 2a와 같이, 결함(13, 14)이 존재하는 영역을 먼저 정해준 다음 FIB(Focus Ion Beam) 혹은 레이저 빔(Laser Beam)(15)을 전후좌우로 입사시켜 스캐닝하면서 물리적으로 결함(13, 14)을 제거시킨다. 그러나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 리페어 장비의 한계로 인하여 결함이 존재하는 영역을 완벽하게 결함 모양 및 크기로 결정해 줄 수 없기 때문에 보통은 결함의 모양 및 크기에 관계없이 결함을 포함하는 사각형 모양의 영역을 주고 이 사각형 영역 안에 있는 결함들을 물리적으로 제거하고 있다. 이에 의해 결함 이외에도 석영 기판(11)이 리페어 빔(15)에 노출될 수 있으므로, 결함이 존재하였던 주위 둘레로 약 0.5μm 이내의 크기를 갖는 일명 리버 베드(River Bed)라 불리는 석영 손상(16)을 발생시킨다. 도 3은 도 2b와 같이 리버 베드(River Bed)를 갖는 포토마스크를 사용하여 빛을 투과시켰을 경우의 빚의 강도 분포 곡선(도면의 "A")을 나타내는 것으로, 정상적인 빚의 강도 분포 곡선(도면의 "B")에 비해 리버 베드(River Bed)에 대응되는 부위에서 빛의 강도가 쉽게 떨어지게 됨을 보여주고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 리버 베드(River Bed)(도 2b의 16)를 제거하기 위하여, 리버베드 발생 부위의 석영 기판을 소정두께로 전면 식각하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 4는 도 2b의 상태에서 리버 베드의 석영 손상(16) 지역의 석영 기판(11)을 소정두께 "d"로 전면 식각한 상태를 도시한 것이다. 석영기판(11)의 전면식각은 석영을 식각할 수 있는 가스를 사용한 또 다른 FIB을 석영기판에 인가하여 크롬 패턴(12)은 그대로 남고 석영만을 식각하는 것에 의해 가능하다. 또한, 레이저 빔을 사용하여 석용기판을 식각하는 것도 가능하다. 석영기판(11)의 식각되는 두께 "d"는 180°의 위상차를 가지지 않아야 된다. 실질적으로 360°± 60°의 위상차를 갖으면 되는데, 이를 수식으로 나타내면 아래 식1과 같다. 식1에서 λ는 노광 빛의 파장이고, n은 석영의 굴절률을 각각 나타낸다.

상기 수학식 1을 만족하는 두께 "d"로 석영기판을 전면식각하고 나면, 도 2b의 곡선 "B"와 같은 빛의 강도 분포를 얻을 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 석영 기판(11) 상에 크롬 패턴(12)을 형성한 후, 또 다른 결함을 리페어하는 과정을 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 크롬이 오픈되어야 할 부위에서 완전히 오픈되지 않는 결함(19)이 발생될 수 있는데, 이런 결함은 크롬을 식각할 수 있는 가스를 사용한 FIB 또는 레이저 빔으로 결함(19)을 스캔하면서 리페어하여야 한다. 그런데, 특히 패턴 폭(즉 리페어 폭)이 작은 고밀도 반도체 포토마스크인 경우에는 도 5b에서와 같이 입사된 레이저 빔의 강도가 스캔 영역 가운데서는 강하고 스캔 영역 좌우에서는 약한 분포를 갖게 됨으로 리페어가 완료된 후에는 리페어 자국의 중심은 깊은 둥근 형태의 자국(도면부호 17 참조)을 남기게 되거나, 크롬 패턴 에지(Edge)에 아직 제거되지 않는 크롬 잔류를 남긴다. 이것은 1G DRAM용 포토마스크 리페어 등에 나타난다. 결국, 이러한 결함(17)을 갖는 포토마스크를 사용하여 노광 공정을 진행하게되면, 리페어된 지역이 오목렌즈 역할을 하게됨으로 이 지역에서 노광 빛이 포커싱되어 리페어되지 않은 지역의 초점(Focus)과 달라짐으로써 빛의 강도 분포를 변화시키게 된다.

따라서, 본 발명은 도 5b와 같은 리페어후의 결함(17)을 치유하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 리페어후의 결함이 발생된 지역을 충분히 덮도록 석영과 굴절율이 거의 동일한 혹은 유사한 물질, 예컨대 SOG층 또는 산화층과 같은 투명물질(18)을 형성하는 것이다. 이 물질을 형성하는 구체적인 방법은 리페어 장비의 챔버내에 소스 가스를 주입하여 열적으로 증착함으로써 가능하다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은 포토마스크 제작시 리페어 후의 결함을 재 리페어하므로써 마스크 제작 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 석영기판 상에 제1오픈부 및 제2오픈부를 가지도록 전자빔 라이팅 및 현상에 의해 크롬패턴을 형성하는 제1단계;

   상기 제1단계 후, 상기 제1오픈부 내에서 상기 석영기판 표면 상에 잔류하는 크롬잔유물결함을 제거하기 위하여 상기 제1오픈부 영역을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하는 제2단계; 및

   상기 제2단계 수행에 의해 발생되는 상기 제1오픈부 내의 오목한 석영기판 식각 자국에 따른 노광 빛의 포거싱을 방지하기 위하여 상기 제1오픈부 내부에 상기 석영기판과 실질적으로 동일한 굴절율을 가지는 투명물질을 증착하는 제3단계

   를 포함하여 이루어진 포토마스크 제조 방법.

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