KR100344374B1

KR100344374B1 - 포토마스크, 그 제조 방법 및 반도체 장치

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Publication number: KR100344374B1
Application number: KR1020000054427A
Authority: KR
Inventors: 나가무라요시까즈; 스즈끼가즈히또; 호소노구니히로; 요시오까노부유끼
Original assignee: 료덴 세미컨덕터 시스템 엔지니어링 (주); 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-09-16
Publication date: 2002-07-24
Also published as: DE10030143B4; JP2001117210A; TW472174B; KR20010039891A; JP4442962B2; DE10030143A1; US6340543B1

Abstract

디자인 패턴 치수가 포토마스크 상의 치수치로 예를 들면 약 1㎛이 되도록 축소될 때에, 결함 수정 부분의 투과율 저하에 기인하여 생기는 레지스트 패턴의 치수 변동이 디바이스 품질에 악영향을 미치게 하는 점을 개선한다.

소정의 출력 조건으로 레이저광을 조사하여 볼록 결함(13)을 제거해야 할 수정 조사 영역(14)을 ① 볼록 결함(13)을 포함하는 폭 w1 및 w2의 조사 영역(14A)과, ② 볼록 결함(13)과 패턴 엣지(12E)의 접속 부분으로부터 제1 방향 D1의 마이너스 방향으로 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 확대하고 또한 폭 w2를 갖는 패턴 수정 영역(14B)으로 이루어지는 영역으로서 설정한다. 수정 오프셋량 Δw는 전사 후의 레지스트 패턴의 치수 변동율이 디바이스 품질 상 허용되는 범위가 되도록 설정된다. 레이저광 조사 후에는 패턴 엣지(12E)의 일부가 폭 ｜Δw｜만큼 결손한 상태가 된다.

Description

포토마스크, 그 제조 방법 및 반도체 장치{PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치(LSI) 제조의 사진 제판 단계에 있어서 원반으로 사용되는 포토마스크 상의 금속막 패턴의 흑 결함 부분의 수정 방법 및 수정 후의 포토 마스크 상의 금속막 패턴의 구조에 관한 것이다.

포토마스크는 반도체 장치 제조의 사진 제판 단계에 있어서, 전사 장치로 웨이퍼 표면에 레지스트 패턴을 전사할 때에 사용하는 원반이 되는 것으로, 그 표면 상에는 CrON 등의 금속막으로 레지스트 패턴에 대응하는 패턴이 만들어졌다. 이 금속막 패턴에 설계 상의 본래의 패턴과는 다른 금속막의 나머지(흑(black) 결함)또는 금속막의 결손(백(white) 결함)이 있으면, 그와 같은 결함의 사이즈에 따라서 설계된 본래의 레지스트 패턴 이외의 패턴이 웨이퍼 상에 전사되거나, 전사된 패턴의 치수가 본래의 패턴의 치수에 대해 변동한다. 또한, 레지스트를 마스크로 하여 최종적으로 생성되는 집적 회로 패턴의 미세화에 따른 레지스트 패턴의 치수 변동에 대한 요구 정밀도가 한층더 엄격해지고, 이 때문에 허용되는 마스크 상의 결함 사이즈가 축소하는 경향에 있다. 그리고, 금속막 패턴의 결함이 포토마스크 상에 존재해도, 그것이 전사되지 않은 결함 사이즈, 혹은 그것이 전사되어도 본래의 레지스트 패턴 내지는 집적 회로 패턴에 생기게 하는 치수 변동이 반도체 제품의 품질 상의 허용 범위 내인 결함 사이즈는 대개 일반적으로, 디자인 패턴 치수(마스크 상)의 1/4로부터 1/3까지 되어 있다. 따라서, 디자인 패턴 치수가 약 3㎛의 반도체 제품으로 마스크 상의 허용 결함 사이즈가 약 1㎛였던 것이 집적 회로 패턴의 미세화에 따라 디자인 패턴 치수가 약 1㎛로 축소되면, 허용 결함 사이즈는 약 0.3㎛까지 축소한다.

종래의 포토마스크 상의 흑 결함의 수정 방법을 도 28 및 도 29의 양 평면도에 기초하여 설명한다. 여기서, 흑 결함에는 도 28에 도시된 바와 같이, 고립한 것(이하, 고립 흑 결함이라고 칭함 : 73)과, 본래의 금속막 패턴(70)의 한쪽 엣지에 접속한 것(이하, 볼록 결함이라고 칭함 : 72)이 있다. 이와 같은 흑 결함(72, 73)의 수정에는 YAG(이트륨(yttrium)/알루미늄/가넷(garnet)) 레이저 등을 이용한 레이저 수정이 일반적으로 이용되고 있다. 즉, 도 29에 도시된 바와 같이 레이저광 빔은 흑 결함(72, 73)의 사이즈 및 형상에 따라 개구(도시하지 않음)에 의해 변형된 후에 흑 결함 부분에 조사된다. 이 때, 흑 결함(72, 73)은 조사된 레이저광의 에너지를 흡수함으로써 증발하여 제거된다. 특히, 고립 흑 결함(73)의 수정의 경우에는 결함 전체를 충분히 포함하는 레이저 조사 영역(74)을 설정한 후, 레이저광 빔을 해당 영역(74) 내에 조사하여 고립 흑 결함(73)을 완전히 제거하고 있다. 한편, 볼록 결함(72)을 수정하는 경우에는 고립 흑 결함(73)의 수정과 마찬가지로 볼록 결함(72)을 완전히 제거할 수 있도록 레이저광을 조사하지만, 특히 볼록 결함(72)이 패턴(70)의 한쪽 엣지와 접촉한 경계 부분이 수정 후에 볼록 결함(72)이 없을 때의 본래의 패턴의 엣지를 재현하도록 광로 상의 광학계를 조정하여, 레이저 조사 영역(74)의 한쪽 끝 위치를 본래의 패턴의 엣지의 연장선으로 정합한 후에,레이저광을 조사한다. 즉, 볼록 결함(72)의 레이저 수정 후에 피수정 부분에 금속막의 잔사가 생기는 일이 없도록, 혹은 반대로 지나치게 금속막을 제거했기 때문에 본래의 패턴 엣지의 위치보다 피수정 부분의 엣지가 후퇴하는 일이 없도록, 본래의 패턴 엣지를 재현하고 있다. 상기된 수정 방법은 CrON 막을 주로 사용하는 통상의 포토마스크나, CrON막, 혹은 MoSiON 막을 주로 사용하는 위상 시프트 포토마스크에도 적용되고 있다.

볼록 결함의 수정 방법으로는 상기된 레이저 수정 외에, 빔의 위치 정렬의 정밀도가 레이저광을 이용하는 경우보다 좋은 이온 빔을 이용하는 방법(이온 빔 에칭법)도 이용할 수 있다. 후자의 수정 방법이라도, 레이저 수정 방법과 마찬가지로, 볼록 결함의 수정 부분에 금속막의 잔사가 발생하지 않고 더욱 지나친 수정에 의해 피수정 부분의 후퇴가 발생하는 일이 없도록, 본래의 패턴 엣지를 재현하기위한 수정이 이루어지고 있다.

상기 종래의 레이저 수정 방법 혹은 이온 빔 에칭법에 따라 흑 결함을 수정하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 생긴다. 이하, 그 점을 도 30 및 도 31의 평면도에 기초하여 설명한다.

즉, 도 30에 도시된 흑 결함을 수정한 부분(흑 결함 수정 부분 : 75)에는, 차광 금속막의 극히 얇은 잔사 또는 빔 조사에 기인하여영 유리 표면의 거칠기가 발생하기 때문에, 흑 결함의 존재하지 않은 본래의 석영 유리 부분(71)(도 28)의 투과율에 비해, 흑 결함 수정 부분(75)에서의 투과율은 저하하고 있다. 이 때문에, 포토 마스크의 수정 후의 금속막 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 레지스트 패턴을 형성할 때에, 흑 결함 수정 부분의 바로 아래에 위치하는 레지스트의 일부분으로의 노광량은 흑 결함의 존재하지 않은 본래의 석영 유리 부분의 바로 아래에 위치하는 레지스트의 다른 부분으로의 노광량과는 달라지게 되고(작아지고), 도 31에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴(76)의 엣지의 일부가 볼록형이 되고, 동일한 패턴(76)의 치수가 변동한다는 문제점이 생긴다. 이와 같은 치수 변동은 포토마스크 상의 디자인 패턴 치수가 예를 들면 약 3㎛이라는 큰 디바이스에 있어서는 치수 변동 허용 사이즈가 크기 때문에, 디바이스 품질에 문제를 제공하는 일은 없다. 그러나, 포토마스크 상의 디자인 패턴 치수가 약 1㎛이 되도록 축소될 때에는 종래 방법으로 수정한 흑 결함 수정 부분의 투과율의 저하에 기인하는 레지스트 패턴의 치수 변동은 그 허용 범위를 넘어 디바이스의 품질에 중대한 영향을 주게 된다. 이와 같은 문제점은 금속막 패턴에 근접하여 존재하는 고립 흑 결함, 혹은 금속막 패턴의 엣지에 접속한 볼록 결함을 수정한 부분에 대해 생기기 쉽고, 특히 DRAM 등의 메모리셀에서는 가장 미세한 패턴이 밀집하기 때문에 발생하기 쉽다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 1) 통상의 포토마스크의 금속막 패턴의 흑 결함(특히 금속막 패턴끼리 근접한 부분에 존재하는 고립 흑 결함 혹은 볼록 결함)의 수정 부분의 투과율 저하를 보충하여 사진 제판 단계으로 그 수정 부분의 반도체 웨이퍼 상에 형성한 패턴에 생기는 치수의 변동을 억제할 수 있는 포토마스크 제조 방법과, 2)위상 시프트 포토마스크의 금속막 패턴의 흑 결함(특히 금속막 패턴끼리 근접한 부분에 존재하는 고립 흑 결함 혹은 볼록 결함)의 수정 부분의 투과율 저하를 보충하여 사진 제판 단계에서 그 수정 부분의 반도체 웨이퍼 상에 형성한 패턴에 생기는 치수의 변동을 억제할 수 있는 포토 마스크 제조 방법과, 3) 상기 1) 또는 2) 방법을 이용하여 제조되는 포토마스크의 금속막 패턴 구조를 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 석영 유리와 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 패턴에 접속하는 또는 근접하고, 또한 제1 방향으로 제1 폭을 갖고, 상기 제1 방향으로 직교함과 함께 상기 패턴의 엣지의 연장 방향이기도 한 제2 방향으로 제2 폭을 갖는 흑 결함이 존재하는지의 여부를 검출하는 단계와, 상기 검출 단계에 있어서 상기 흑 결함이 검출될 때에는 상기 흑 결함을 포함하고 또한 상기 제1 및 제2 방향으로 각각 제3 및제4 폭을 갖는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 조사 영역을 상기 제1 방향으로 최적 수정 오프셋량에 기초하여 수정하여 얻어지는 수정 조사 영역에 걸쳐 소정의 빔을 조사하여 상기 흑 결함을 제거하는 단계을 포함하고, 상기 최적 수정 오프셋량은 상기 빔 조사 단계 후에 얻어지는 상기 포토마스크를 사용하여 반도체 기판 상에 상기 패턴을 전사하여 얻어지는 레지스트 패턴의 치수가 상기 흑 결함이 존재하지 않을 때에 얻을 수 있는 본래의 레지스트 패턴의 치수와 일치하도록, 상기 소정의 빔의 출력 조건과, 상기 흑 결함이 존재하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 영역의 상기 제1 방향에 있어서의 치수와, 상기 흑 결함의 사이즈에 따라 설정되고, 상기 흑 결함이 상기 패턴에 접속할 때에는 상기 흑 결함과 상기 패턴과의 경계 부분으로부터, 또는 상기 흑 결함이 상기 패턴에 근접할 때에는 상기 패턴의 상기 엣지 내에서 상기 흑 결함과 대향하는 부분으로부터, 상기 제1 방향으로 상기 최적 수정 오프셋량의 절대치만큼 상기 패턴의 내부를 향해 넓어진 패턴 수정 영역과 상기 조사 영역으로 이루어지는 영역으로서 상기 수정 조사 영역이 제공되도록, 상기 소정의 빔을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 포토 마스크의 제조 방법으로서, 상기 패턴 수정 영역의 상기 제2 방향에 있어서의 폭은 상기 제2 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명은 석영 유리와 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 패턴을 포함하는 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 패턴에 접속하거나 근접하며, 또한 제1 방향으로 제1 폭을 갖고, 상기 제1 방향으로 직교함과 함께 상기 패턴의 엣지의 연장 방향이기도 한 제2 방향으로 제2 폭을 갖는 흑 결함이 존재하는지의 여부를 검출하는 단계와, 상기 검출 단계에 있어서 상기 흑 결함이 검출될 때에는, 상기 흑 결함을 포함하고 또한 상기 제1 및 제2 방향으로 각각 제3 및 제4 폭을 갖는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 조사 영역을 상기 제1 방향으로 수정 오프셋량에 기초하여 수정하여 얻어지는 수정 조사 영역에 걸쳐 소정의 빔을 조사하여 상기 흑 결함을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 수정 오프셋량은, 상기 빔 조사 단계 후에 얻어지는 상기 포토마스크를 사용하여 반도체 기판 상에 상기 패턴을 전사하여 얻어지는 레지스트 패턴 치수의 상기 흑 결함이 존재하지 않을 때에 얻을 수 있는 본래의 레지스트 패턴의 치수에 대한 치수 변동율이 소정의 범위 내가 되도록 상기 소정의 빔의 출력 조건과, 상기 흑 결함이 존재하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 영역의 상기 제1 방향에 있어서의 치수와, 상기 흑 결함의 사이즈에 따라 설정되고, 상기 수정 오프셋량의 부호가 마이너스일 때에는 상기 흑 결함이 상기 패턴에 접속할 때, 상기 흑 결함과 상기 패턴과의 경계 부분으로부터, 또는 상기 흑 결함이 상기 패턴에 근접할 때, 상기 패턴의 상기 엣지 내에서 상기 흑 결함과 대향하는 부분으로부터, 상기 제1 방향으로 상기 수정 오프셋량의 절대치만큼 상기 패턴의 내부를 향해 넓힌 패턴 수정 영역과 상기 조사 영역으로 이루어지는 영역으로 상기 수정 조사 영역이 제공되도록 상기 소정의 빔을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 수정 오셋량의 부호가 플러스일 때에는 상기 조사 영역이 상기 수정 오프셋량의 절대치만큼 상기 제1 방향으로 좁아진 영역으로 상기 수정 조사 영역이 제공되도록, 상기 소정의 빔을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 패턴 수정 영역의 상기 제2 방향에 있어서의 폭은 상기 제2 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명은 석영 유리와, 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 패턴을 포함하고, 상기 패턴의 하나의 엣지의 일부가 결손하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반도체 기판과, 상기 포토마스크를 사용하여 상기 반도체 기판 상에 상기 패턴을 전사하여 얻어지는 레지스트 패턴에 기초하여 얻어지는 집적 회로 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 CrON 포토마스크의 직선형의 금속막 배선 패턴의 한쪽 엣지에 접속한 볼록 결함을 나타내는 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 수정 조사 영역을 나타내는 평면도.

도 3은 도 2에 도시된 수정 조사 영역에 걸쳐 레이저광을 조사하여 볼록 결함을 제거한 후의 포토마스크를 나타내는 평면도.

도 4는 도 3에 도시된 포토마스크의 배선 패턴을 레지스트층에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴을 갖는 반도체 장치의 평면도.

도 5는 도 3에 도시된 포토 마스크의 배선 패턴을 레지스트층에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴을 갖는 반도체 장치의 평면도.

도 6은 수정 오프셋량의 부호가 플러스일 때의 수정 조사 영역을 나타내는 포토 마스크의 평면도.

도 7은 도 6의 수정 조사 영역에 걸쳐 레이저광을 조사하여 볼록 결함의 일부를 제거한 후의 포토마스크를 나타낸 평면도.

도 8은 CrON 포토마스크에 있어서, 제1 방향에 있어서의 배선 폭과 배선 간격이 모두 약 1㎛의 금속막 배선 패턴의 한쪽 엣지에 접속한 폭 0.5㎛의 볼록 결함을 레이저광을 이용하여 수정할 때의 수정 오프셋량과, 수정 후의 금속막 배선 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율과의 관계를 나타낸 도면.

도 9는 브릿지 결함을 수정·제거할 때의 수정 조사 영역의 일례를 나타내는 포토마스크의 평면도.

도 10은 CrON 포토마스크DML 제1 및 제2 방향의 배선 폭이 모두 약 1㎛DLS 인접하는 양 금속막 배선 패턴 각각의 엣지에 모두 접속한 제2 방향의 폭 치수가 각각 1㎛와 3㎛DLS 양 볼록 결함을 레이저광을 이용하여 수정할 때의 수정 오프셋량과 수정 후의 금속막 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 나타내는 도면.

도 11은 CrON 포토마스크DML 제1 및 제2 방향에서의 배선 폭이 모두 약 1.2㎛DLS 인접하는 양 금속막 배선 패턴에 접속한 제2 방향의 폭 치수가 각각 0.5㎛와 3㎛DLS 양 볼록 결함을 레이저광을 이용하여 수정할 때의 수정 오프셋량과 수정 후의 금속막 배선 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 나타낸 도면.

도 12는 포토마스크의 제조 단계를 포함하는 반도체 장치의 집적 회로 패턴 형성 단계를 나타내는 순서도.

도 13은 레이저 수정 장치의 구성과 그 원리를 나타내는 도면.

도 14는 레이저광에 의한 볼록 결함 수정 순서를 나타내는 순서도.

도 15는 배선 패턴 엣지에 근접하는 고립 흑 결함을 수정할 때의 수정 조사영역의 일례를 나타내는 포토마스크의 평면도.

도 16은 완전한 직접형이 아닌 배선 패턴의 엣지에 접속하는 볼록 결함을 나타내는 포토마스크의 평면도.

도 17은 완전한 직접형이 아닌 배선 패턴의 엣지에 접속하는 볼록 결함을 나타내는 포토마스크의 평면도.

도 18은 본 발명의 실시예2에 있어서의 MoSiON 하프톤(halftone) 위상 시프트 포토마스크의 금속막 패턴의 1개의 엣지에 접속한 볼록 결함을 나타내는 평면도.

도 19는 실시예2에 있어서의 수정 조사 영역을 나타내는 위상 시프트 포토마스크의 평면도.

도 20은 도 19의 수정 조사 영역에 걸쳐 레이저광을 조사하여 볼록 결함을 제거한 후의 위상 시프트 포토마스크의 평면도.

도 21은 도 20의 포토마스크의 홀 패턴을 레지스트층에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴을 갖는 반도체 장치를 나타내는 평면도.

도 22는 본 발명의 실시예2에 나타내는 MoSiON 하프톤 위상 시프트 포토마스크의 홀 사이즈가 각각 1.2㎛, 1.4㎛, 1.5㎛인 각 금속막 패턴의 하나의 엣지에 접속한 제1 및 제2 방향의 폭이 모두 약 0.5㎛인 볼록 결함을 레이저광을 이용하여 수정할 때의 수정 오프셋량과, 수정 후의 홀 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 나타내는 도면.

도 23은 실시예3의 이온 빔 에칭의 경우에 수정 오프셋량과 레지스트 치수변동율과의 관계를 나타내는 도면.

도 24는 이온 빔 에칭 장치의 구성과 그 원리를 나타낸 도면.

도 25는 이온 빔 에칭에 의한 볼록 결함 수정 순서를 나타내는 순서도.

도 26은 실시예4에 따른 수정 조사 영역을 나타내는 포토마스크의 평면도.

도 27은 도 26의 수정 조사 영역에 걸쳐 레이저광을 조사하여 볼록 결함을 제거한 후의 포토마스크를 나타내는 평면도.

도 28은 포토마스크의 금속막 배선 패턴에 접속한 흑 결함을 나타내는 평면도.

도 29는 종래의 레이저광 또는 이온 빔의 조사 영역을 나타내는 평면도.

도 30은 종래의 수정 방법을 이용하여 수정한 후의 종래의 패턴의 구조를 나타내는 도면.

도 31은 도 30에 도시된 포토마스크의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 종래의 레지스트 패턴을 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 반도체 기판

2 : 레지스트 패턴

10 : 포토마스크

11 : 석영 유리 부분

12 : 배선 패턴(CrON 금속막)

12E, 50E : 엣지

13, 52 : 볼록 결함

14, 53 : 수정 조사 영역

14A, 53A : 조사 영역

14B, 53B : 패턴 수정 영역

15, 54 : 결함 수정 부분

20, 30, 40, 60, 61, 62 : 최적 수정 오프셋량

21, 31, 32, 41, 42 : 수정 오프셋량의 허용 범위

50 : MoSiON 금속막 패턴

51 : 석영 유리 부분(홀 패턴)

100 : 반도체 장치

(실시예1)

본 실시예는 석영 유리의 표면 상에 형성되는 금속막의 패턴이 CrON 막으로 이루어지는 직선형의 배선 패턴인 포토마스크에 관한 것이며, 또한 포토마스크의 패턴 생성시에 생긴 흑 결함 내에서 볼록 결함 부분을 적절하게 수정하여, 포토마스크 상의 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사했을 때에 레지스트 패턴(종국적으로는 집적 회로 패턴)의 치수가 허용 범위를 넘어 변동하지 않도록 하기 위한 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 실시예는 볼록 결함의 수정·제거 후에 형성되는 금속막의 배선 패턴의 구조도 도시하는 것이다. 이하에서는 우선 볼록 결함 부분의 수정 방법 내지는 수정 원리에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 7은, CrON 막을 약 0.1㎛의 두께로 석영 유리의 표면 상에 성막하여 금속막의 직선형 배선 패턴을 형성했을 때에 생기는 포토 마스크 상의 볼록 결함을 파장이 약 530㎚, 출력이 약 1mJ/펄스, 펄스 폭이 약 0.8㎱ 내지 0.9㎱인 펄스 레이저광(예를 들면 YAG 레이저광)을 이용하여 수정할 때의 일례로서, 포토마스크의 평면도로서 그려져 있다. 이 중, 도 1은 흑 결함 수정 전의 포토 마스크(10)의 표면 구조를 나타내고 있다. 동일한 도면에 도시된 바와 같이, 포토마스크(10)의 석영 유리의 표면 상에는 CrON 금속막으로 이루어지는 복수 라인의 배선 패턴(12)이 제2 방향 D2를 따라 상호 평행하게 형성되어 있고, 제1 방향 D1에서의 배선 패턴 폭 L 및 배선 패턴 간격 S는 모두 약 1㎛이다. 여기서는 인접하는 배선 패턴(12)사이의 석영 유리 부분(11)에, 제1 방향 D1을 따라 폭(제1 폭) w1(=약 0.5㎛), 제2 방향 D2를 따라 폭(제2 폭) w2를 포함하는 볼록 결함(13)이 있는 것으로 한다. 이 볼록 결함(13)은 한 라인의 배선 패턴(12) 한쪽의 엣지(12E)의 일부분(경계 부분)에 접속하고 있다.

본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저광을 포토마스크(10)의 석영 유리의 표면 상에 조사할 때의 수정 조사 영역(14)을 ① 볼록 결함(13)을 포함하는 제1 방향 D1에 폭(제3 폭) w1 및 제2 방향 D2에 폭(제4 폭) w2를 갖는 구형의 조사 영역(종래 기술의 조사 영역에 상당 :14A)과, ②) 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E)의 연장선에 해당하는 볼록 결함(13)과 배선 패턴(12)의 경계 부분으로부터 배선 패턴(12)의 내부를 향해 제1 방향 D1의 마이너스 방향을 따라 수정 오프셋량 Δw(내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀)의 절대치만큼 넓어져 이루어지고, 또한제2 방향 D2에 폭 w2를 갖는 구형의 패턴 수정 영역(14B)의 합으로 이루어지는 영역으로서 설정한다. 즉, 종래의 수정 방법에 있어서 이용되어 온 조사 영역(14A)을 수정 오프셋량 Δw(내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀)에 기초하여 제1 방향 D1로 수정함에 따라(내지는 확대함) 적절한 수정 조사 영역(14)을 설정한다.

다음에, 도 2의 수정 조사 영역(14)에 걸쳐 레이저광을 조사하여, 동일한 영역(14)내에 존재하는 볼록 결함(13) 및 CrON 막을 제거한다. 여기서, 제거 후의 포토마스크(10)의 표면 구조를 나타내는 것이 도 3이다. 동도에 도시된 바와 같이, 석영 유리 부분(11) 중, 볼록 결함이 제거된 후의 부분(결함 수정 부분이라고 칭함 : 15)과 대면하는 수정 후의 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E)의 일부분 ME는 엣지(12E)의 본래의 위치보다 제1 방향 D1의 마이너스 방향을 따라 후퇴한 형태로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 볼록 결함 수정 후의 포토마스크(10)의 특정한 배선 패턴(12)에 대해서는 그 한쪽의 엣지(12E)의 일부가 결손하고, 이에 따라 제1 방향 D1 및 제2 방향 D2에 각각 수정 오프셋량 Δw (내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀)의 절대치와 동일한 폭 및 폭 w2를 갖는 오목부(16)가 배선 패턴(12)으로 형성되어 있다. 이와 같은 배선 패턴(12)을 갖는 포토마스크(10)를 이용하여 사진 제판 단계를 행하는 것이 되지만, 동일한 포토마스크(10)를 채용하는 근거 내지는 착안점은 다음에 있다.

이미 상술된 바와 같이, 레이저광을 조사한 CrON 금속막의 볼록 결함은 레이저광의 에너지를 흡수하여 가열되고, 그 결과 증발되고 제거된다. 이 때, 결함 수정 부분에 닿는 제거된 볼록 결함의 기초의 석영 유리 부분도 고온으로 가열되기 때문에, 결함 수정 부분에 닿는 석영 유리 부분의 표면에는 미소한 거칠기가 생긴다(즉, 손상이 생김). 그 때문에, 흑 결함이 존재하지 않은 석영 유리 부분에 비해, 결함 수정 부분(15)(도 3)의 투과율이 저하한다. 예를 들면, 상기 출력 조건하에서 레이저광에 의한 볼록 결함의 수정·제거를 행한 경우, 결함이 존재하지 않은 석영 유리 부분의 투과율을 100으로 했을 때의 결함 수정 부분(15)의 투과율은 파장이 248㎚인 경우에는 92, 파장이 365㎚의 경우에는 96이었다.

이와 같은 결함 수정 부분(15)에 있어서의 투과율의 저하를 보충하기 위해서는 포토 마스크(10) 상의 배선 패턴(12)을 반도체 웨이퍼 상의 레지스트로 전사할 때에, 동일 부분(15)의 주위로부터 회절이나 산란에 의해 동일 부분(15)의 바로 아래의 레지스트의 부분에 입사하는 빛의 광량을 증가시켜, 동일 부분(15)을 직접 투과하여 그 바로 아래의 레지스트 부분에 이르는 빛의 강도의 저하량을 보충하면 되는 것이다. 이와 같은 광량의 저하의 보충은 도 29에 도시된 종래의 결함 수정 방법에서도 결함 수정 부분(75)(도 30)의 주위의 석영 유리 부분(71)(도 28)을 투과하는 빛에 의해서도 이루어지고 있다고 할 수 있지만, 그것만으로는 불충분하다고 평가할 수 있다. 그래서, 도 3에 도시된 바와 같은 적극적으로 엣지(12E) 일부에 결손을 생기게 한 배선 패턴(12)을 포함하는 포토마스크(10)를 제작하는 것이다. 즉, 배선 패턴(12)의 오목부(16) 바로 아래의 석영 유리 부분(이것을 석영 유리 부분(16)이라고 칭함)이 레이저광의 조사 후에 새롭게 노출하게 되므로, 동일 패턴(12)을 반도체 웨이퍼 상으로 전사할 때에, 상기 석영 유리 부분(16)을 투과한빛의 일부가 회절이나 산란에 의해 결함 수정 부분(15)의 바로 아래의 레지스트의 부분에도 입사하게 되므로, 그 만큼 해당 레지스트 부분을 조사하는 빛의 광량이 증대한다. 그리고, 이 광량의 증대분을 상기 투과율 저하에 따르는 광량 감소분을 보충하기 위해 적극적으로 이용하는 것이다. 이 경우, 도 3의 석영 유리 부분(16)도 또 레이저광 조사시에 손상을 받으므로, 동일 부분(16)의 투과율도 더욱 저하하고, 따라서 저하한만큼 전사시에 동일 부분(16)의 바로 아래의 레지스트의 부분에 입사하는 광량이 저하한다. 이 때, 동일 부분(16) 주위로부터의 광량의 보충분은 결함 수정 부분(15)에 있어서의 광량의 보충분보다 적다고 생각할 수 있다.

이상의 관점을 근거로 하면, 전사시에 ① 결함 수정 부분(15)의 바로 아래의 레지스트의 부분에 동일 부분(15)을 투과하여 입사하는 빛의 광량의 감소량과, ② 석영 유리 부분(16) 및 결함 수정 부분(15) 주변의 석영 유리 부분(11)을 투과하여 상기 레지스트 부분에 입사하는 빛의 광량(증대분)이 동일해지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀이 존재할 수 있는 것이다. 그래서, 이 최적 수정 오프셋량 Δw₀를 미리 시작을 통해 구해 두면, 전사시에 도 4에 예시하는 레지스트 패턴(Sw1= Sw2)을 얻을 수 있게 된다. 여기서 도 4는 도 2의 수정 조사 영역(14)을, 조사 영역(14A)과 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 제1 방향 D1의 마이너스 방향으로 넓어진 패턴 수정 영역(14B)으로 이루어지는 영역으로서 설정한 후, 동일 영역(14)에 대해 레이저광 조사를 행하여 얻어지는 포토마스크(10)를 이용하여, 반도체 웨이퍼 내지는 반도체 기판(1) 상에 형성한 포지티브 레지스트에 포토마스크(10)의 배선 패턴(12)을 전사함으로써 얻을 수 있는 레지스트 패턴(2)를 갖는 반도체 장치(100)를 나타내는 평면도이다. 동일 도면 중, 기호 Sw1은 흑 결함이 없는 부분에서의 본래의 레지스트 패턴 간격이고, 기호 Sw2는 도 3의 수정 결함 부분(15)에 대응하는 부분에서의 레지스트 패턴 간격으로서, 이 경우에는 Sw1=Sw2가 된다.

여기서, 수정 오프셋량 Δw의 부호는 수정 후의 배선 패턴의 한쪽 엣지가 본래의 패턴 엣지의 위치보다 제1 방향 D1의 마이너스측으로 후퇴하는 경우에 마이너스라 표현되고, 반대로 경계 부분 부근의 결함 부분이 남는 경우, 즉 수정 후의 패턴 엣지가 본래의 패턴 엣지보다도 제1 방향 D1의 플러스측으로 돌출하는 경우에 플러스로 표현된다. 따라서, 도 3, 도 4 및 후술된 도 5의 경우에는 모두 수정 오프셋량 Δw의 부호가 마이너스일 때에 해당한다.

이에 대해, 수정 오프셋량 Δw를 Δw<Δw₀<0이라고 설정할 때에는 도 3의 석영 유리 부분(16)에서도 동일 부분(16)의 면적이 보다 커질수록, 그 투과율의 저하가 부분적으로 보정되므로, 도 4에 파선으로 도시된 바와 같이, 전사 후의 레지스트 패턴(2)의 엣지(2E) 중에 결손 내지 오목부가 생겨, 결함 수정 부분(15)에 대응하는 엣지 부분(2EA)은 후퇴한 결과, 레지스트 패턴 간격 Sw2는 본래의 레지스트 패턴 간격 Sw1보다 커진다.

반대로, 수정 오프셋량 Δw를 Δw₀<Δw<0이라고 설정할 때에는 석영 유리 부분(16)뿐만 아니라, 결함 수정 부분(15)의 일부(경계부 부근)도 그 투과율의 저하가 완전히 보충하지 않게 되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴 간격 Sw2는 레지스트 패턴 간격 Sw1보다 작아진다.

이상으로부터, 수정 오프셋량 Δw가 최적 수정 오프셋량 Δw₀과 같아지도록, 레이저광의 광로 상의 광학계를 제어하여 레이저광 조사를 행하는 것이 최선이라고 할 수 있다. 또한, 수정 오프셋량 Δw가 Δw=Δw₀은 되지 않아도, 실제의 레지스트 패턴 간격 Sw2의 본래의 레지스트 패턴 간격 Sw1에 대한 변동율(Sw2-Sw1)×100/Sw1(%)이 디바이스 디자인 패턴 치수에 따라 정해지는 허용 범위 내가 되도록, 수정 오프셋량 Δw의 소정의 범위(허용 범위)를 구하고, 이 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw로 정해지는 수정 조사 영역 내에 레이저광이 조사되도록 레이저광의 광로 상의 광학계를 제어한 후에(레이저광 빔의 제어), 레이저광 조사에 의한 볼록 결함의 수정을 행하는 것도 가능하다.

한편, 종래 기술로는 레지스트 패턴 치수의 변동이 문제는 되지 않은 디자인 패턴 치수가 비교적 큰 경우에는 수정 오프셋량 Δw의 부호가 플러스가 되는 볼록 결함 수정 방법을 이용할 수 있다. 단, 최적 수정 오프셋량 Δw₀은 0㎛ 이다. 이 경우의 포토마스크(10) 상의 수정 조사 영역(14)을, 도 6의 평면도에 도시한다. 이 경우에는 동일 도면에 도시된 바와 같이, 수정 조사 영역(14)은 도 2에 도시된 원래의 조사 영역(14A)을 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 제1 방향 D1로 좁힌 영역으로 제공된다. 따라서, 볼록 결함(13)과 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E)와의 접속 부분 내지는 경계 부분으로부터 제1 방향 D1의 플러스측에 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 돌출한 볼록 결함(13)의 일부가 레이저광 조사에 의해서도 제거되지않고 남게 된다.

이와 같은 볼록 결함 수정을 행한 후의 포토 마스크(10)의 평면 구조를 모식적으로 도시한 것이 도 7이다. 동일 도면에 도시된 바와 같이, 볼록 결함(13)의 잔부(17)가 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E)에 접속한다.

이와 같은 포토마스크(10)를 이용해도, 디자인 패턴 치수가 비교적 큰 경우(예를 들면, 반도체 웨이퍼 상에서 약 3㎛ 이상)에는 도 7의 결함 수정 부분(15)의 주위의 석영 유리 부분(11)의 영역이 비교적 크기 때문에, 포토리소그래피에 의해 도 7의 배선 패턴(12)을 반도체 웨이퍼 상의 레지스트에 전사할 때에, 결함 수정 부분(15) 주위의 석영 유리 부분(11)을 투과하여 결함 수정 부분(15) 및 잔부(17)의 바로 아래의 레지스트 부분에 입사하는 광량은 비교적 크고, 결함 수정 부분(15)에 있어서의 투과율의 저하 및 잔부(17)의 존재에 따른 광량 부족을 충분히 보충할 수 있다고 생각할 수 있다. 따라서, 수정 오프셋량 Δw(>0)의 절대치를 적절하게 설정할 때에는, 전사 후의 레지스트 패턴의 치수의 본래의 레지스트 패턴의 치수에 대한 치수 변동율이 소정의 허용 범위 내로 들어가도록 하는 것이 가능하다. 이 경우에는 0(제로)치인 최적 수정 오프셋량 Δw₀에 대한 허용 가능한 변동 범위 내의 값으로서, 수정 오프셋량 Δw가 제공된다.

이하, 상술된 포토마스크의 볼록 결함의 수정 방법에 기초하여 포토마스크를 시작한 결과에 대해 설명한다.

우선, 상술된 볼록 결함 수정 방법에 기초하여, 상기된 레이저광의 출력 조건하에서, 폭 L 및 간격 S가 모두 약 1㎛로 이루어진 석영 유리 상의 CrON 막의 배선 패턴의 하나의 한쪽 엣지에 접속한 폭 w1 및 w2 모두 0.5㎛인 볼록 결함(13)(도 1 참조)을 수정 오프셋량 Δw의 값을 대신하여 수정하고, 각 수정 오프셋량 Δw와 그것에 대한 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴(2)(도 4 참조)의 치수 변동율 ΔSw((Sw2-Sw1)x100/Sw1로서 나타냄)와의 관계를 실측하였다. 그 실측 결과를 도 8에 도시한다. 동일 도면에 도시된 바와 같이, 수정 오프셋량 Δw가 약 10.06㎛일 때에, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율 ΔSw는 제로 %가 된다. 따라서, 최적 수정 오프셋량(20)은 약 -0.06㎛라고 평가할 수 있다. 또한, 치수 변동율 ΔSw를 포토마스크 상에 흑 결함이 없는 부분에서의 레지스트 패턴 치수 Sw1의 예를 들면, ±10% 이내의 변동 범위 내(소정의 허용 범위 내에 해당)가 되도록 하기 위해서는, 수정 오프셋 Δw의 허용량(21)은 약 +0.04㎛로부터 -0.16㎛까지의 범위 내(단, Δw=0은 제외함)였다.

이어서, 폭 L 및 간격 S(도 1) 모두 1㎛의 배선 패턴(12)의 엣지에 접속한 볼록 결함(13)의 폭 치수 w1, w2가 모두 1㎛인 경우와, 폭 치수 w1이 1㎛이고 폭 치수 w2가 3㎛인 경우에는 모두 볼록 결함(13)을 끼워 인접하는 양측의 배선 패턴(12)끼리 볼록 결함(13)에 의해 연결되도록 이루어진다. 그래서, 이 경우의 볼록 결함(13)을 브릿지 결함이라고 한다. 그러나, 이 경우에 대해서도, 한쪽 혹은 양측의 배선 패턴에 대해 도 1 내지 도 7에서 상술한 볼록 결함 수정 방법을 적용하여, 수정 후의 배선 패턴의 엣지를 본래의 위치보다 후퇴시키거나(수정 오프셋량 Δw<0의 경우) 돌출시킴에 따라(Δw>0의 경우), 결함 수정 부분(15)(도 3, 도7)의 투과율의 저하를 보충하고, 따라서 반도체 웨이퍼 상에 형성하는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 0치를 포함하는 허용 범위 내에 억제하는 것이 가능하다. 양측의 배선 패턴(12) 각각의 엣지(12E)와 브릿지 결함(13)과의 경계 부분을 각각 제1 수정 오프셋량 Δw₁의 절대치 및 제2 수정 오프셋량 Δw₂의 절대치만큼 후퇴시키는 일례를 도 9에 도시한다. 단, 제1 수정 오프셋량 Δw₁의 절대치와 제2 수정 오프셋량 Δw₂의 절대치와의 합이 이미 상술된 수정 오프셋량 Δw의 절대치와 동일하다. 동일한 사고 방식이 최적 수정 오프셋량 Δw₀에 대해서도 타당하고, 제1 최적 수정 오프셋량 Δw₀₁의 절대치와 제2 최적 수정 오프셋량 Δw₀₂의 절대치와의 합이 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치에 상당한다.

여기서, 폭 w2가 1㎛ 내지는 3㎛(모두 w1=1㎛)의 브릿지 결함을 도 9에 도시된 바와 같이 수정하는 경우에 대해서도(배선 패턴의 치수 L, S 및 레이저광의 출력 조건은 이미 상술된 바와 같음), 수정 오프셋량 Δw(=Δw₁+Δw₂)를 대신하여 각 수정 오프셋량 Δw에 대한 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율 ΔSw를 실측하였다. 그 결과를 도 10에 도시한다. 또한, 브릿지 결함의 수정은 도 9에 예시된 바와 같고, 따라서 이 경우의 수정 오프셋량 Δw는 도 9에 도시된 양측의 패턴(12) 각각의 엣지(12E)에 관한 제1 및 제2 수정 오프셋량 Δw₁, Δw₂의 합과 동일한 값이다. 동일 도면으로부터 분명히 알 수 있듯이, 결함사이즈(=w2)가 1㎛, 및 3㎛의 경우에 있어서의 최적 수정 오프셋량(30)은 모두 약 -0.07㎛가 되고, 이 때 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율 ΔSw는 제로 %가 된다.

상술된 바와 같이, 결함 수정 부분에서 생긴 투과율의 저하는 동일 부분의 주위의 광투과 부분(석영 유리 부분)을 투과한 빛의 회절, 산란에 의해 적절하게 보정되므로, 투과율이 저하한 부분의 면적이 동일하여 맞으면, 도 1의 배선 간격 S가 큰 쪽이 투과율의 저하가 전혀 없는 결함 수정 부분(15) 주위의 석영 유리 부분(11)의 영역이 넓어지는 만큼 최적 수정 오프셋량 Δw₀은 작아진다. 이러한 관점을 근거로 하여, 배선 폭 L 및 배선 간격 S가 모두 약1.2㎛의 배선 패턴의 엣지에 접속한 볼록 결함(w1=w2=0.5㎛)과 브릿지 결함(w1=1.2㎛, w2=3㎛)을 동일한 레이저광 출력 조건하에서 상술된 수정 방법에 기초하여 수정하고, 수정 오프셋량 Δw와 그 때의 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율 ΔSw와의 관계를 실측하였다. 그 결과를 도 11에 도시한다. 또한, 브릿지 결함의 수정은 도 9에 예시된 바와 같고, 따라서 이 경우의 수정 오프셋량 Δw는 도 9에 도시된 양측의 패턴(12) 각각의 엣지(12E)에 관한 제1 및 제2 수정 오프셋량 Δw₁, Δw₂의 합과 동일한 값이다. 동일 도면으로부터 분명히 알 수 있듯이, 최적 수정 오프셋량 Δw₀는 모두 약 -0.04㎛이고, 배선 폭 L 및 배선 간격 S가 모두 1㎛의 경우(도 10)의 최적 수정 오프셋량 Δw₀과 비교하여 작다．

또한, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율을 반도체 장치의 허용 범위 내에 넣기 위해 필요한 수정 오프셋량 Δw의 정밀도 내지는 허용 범위는 주로 볼록 결함의 사이즈에 관계하고 있다. 이미 상술된 도 10 및 도 11에는 레지스트 패턴의 치수 변동으로서는 중심치의 ±10% 이내까지 허용된다고 했을 때 필요한 수정 오프셋량 Δw의 정밀도도 나타내어져 있다. 양쪽 도 10, 도 11로부터 알 수 있듯이, 결함 사이즈(=w2)가 큰 쪽이 수정 오프셋량(Δw)의 변동의 허용 범위가 작아지고 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 배선 간격 S가 1㎛의 배선 패턴사이의 브릿지 결함을 수정하는 경우에, 브릿지 결함의 결함 사이즈(=w2)가 1㎛일 때에는 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위(31)는 -0.15㎛∼+0.02㎛의 범위이지만, 결함 사이즈(=w2)가 3㎛일 때에는 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위(32)는 -0.13㎛∼-0.01㎛의 범위가 되어 작아진다. 이 관계는 도 11의 허용 범위(41, 42)에 대해서도 성립한다.

CrON 포토마스크의 배선 패턴의 엣지에 접속한 볼록 결함 또는 브릿지 결함을 레이저광의 상기 출력 조건에 기초하여 상술 방법에 따라 수정할 때의 배선 패턴의 간격 S와 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 관계를 표 1에 나타낸다. 단, 표 1의 데이터에 대해서는, 볼록 결함 또는 브릿지 결함의 사이즈(w1, w2)는 각 데이터마다 똑같지 않고, 예를 들면 폭 w1은 치수 S이내이고, 폭 w2는 약 0.5㎛ 내지 3㎛ 정도의 범위 내에 있다.

포토마스크의 배선 패턴의간격 S	1㎛ 미만	1㎛이상 2㎛미만	2㎛이상
최적 수정 오프셋량 Δw₀	-0.10㎛이하	-0.10∼-0.05㎛	-0.05∼0㎛

표 1에 나타낸 바와 같이, 간격 S 즉, 흑 결함이 존재하는 석영 유리 표면 영역의 제1 방향 D1에 있어서의 치수 S에 따라(물론, 레이저광의 출력 조건과 결함 사이즈 모두 의존하지만, 여기서는 주로 간격 S에의 의존도가 큼), 최적 수정 오프셋량 Δw₀은 정해진다. 예를 들면, 1㎛≤S<2㎛ 일 때에는 최적 수정 오프셋량 Δw₀은, -0.10㎛ 내지 -0.05㎛의 범위 내의 값이 된다.

또한, 표 1에는 도시되지 않았지만, 전사된 레지스트 패턴의 치수 변동율을 소정의 범위 내(예를 들면 ±10% 이내)로 억제하기 위해 필요한 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위(그 중에 최적 수정 오프셋량 Δw₀도 포함됨) 또한 마찬가지로, 레이저광 빔의 출력 조건과 간격 S와 결함 사이즈에 따라 정해지는 것은 이미 상술된 설명문, 도 10, 도 11 및 표 1의 개시로부터 자명하다.

이상으로부터, 표 1에 기재된 최적 수정 오프셋량 Δw₀또는 그것을 포함하는 상기 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw에 기초하여 정해지는 수정 조사 영역(14)(도 2, 도 6) 내에 레이저광 빔을 조사함으로써, 포토마스크의 결함 수정 부분의 투과율 저하에 기인하는 반도체 웨이퍼 상에 전사된 레지스트 패턴의 치수 변동을 가장 작게 할 수 있고, 또는 반도체 장치의 허용 범위에 따라 정해지는 소정의 범위 내(예를 들면, ±10% 이내)로 억제할 수 있다.

여기서, 실제의 레이저 수정 장치 자체의 수정 엣지의 위치 정렬 정밀도에는 약 0.1㎛∼0.2㎛의 범위 내의 변동이 있는 것이 현실이다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율을 상기된 반도체 디바이스의 허용 범위 내로 하기 위해 필요한 수정 오프셋량 Δw 내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀만큼 후퇴한 (Δw<0 또는 Δw₀<0), 또는 수정 오프셋량 Δw만큼 돌출한 (Δw>0) 배선 패턴 엣지가 수정 후에 최종적으로 얻어지도록 상술된 볼록 결함의 수정 작업을 행할 필요가 있다. 즉, 레이저 수정 장치가 갖는 위치 정밀도의 변동을 고려하여, 볼록 결함과 본래의 배선 패턴과의 접속 부분으로부터 가장 떨어진 볼록 결함의 선단 위치로부터 상기 접속 부분을 향해 제1 방향 D1을 따라 서서히 레이저광의 조사 영역을 확대하여 볼록 결함을 그 선단 부분으로부터 서서히 제거하고, 레이저광의 조사 위치가 상기 접속 부분으로부터 봤을 때 원하는 수정 오프셋량 Δw 내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀만큼 떨어진 위치에 온 곳에서 수정을 완료하도록 한다. 이하, 실제의 레이저 수정 장치를 이용한 수정 오프셋량에 기초한 볼록 결함의 수정 순서에 대해 설명한다.

우선 도 12는 상술된 흑 결함 수정 방법을 이용하여 제조된 포토마스크를 이용하여, 집적 회로 패턴을 반도체 웨이퍼 내지는 반도체 기판 상의 소정의 층(절연층 또는 금속막)에 형성하는 단계를 모식적으로 도시하는 순서도이다. 동일 도면 중, 단계 T1은 상기 포토마스크의 제조 단계로서, 본 실시예의 중핵 부분이다. 그리고, 동일 단계 T1은 ① 포토마스크의 모재인 석영 유리의 표면 상에 CrON막(금속막)을 배선 패턴으로서 형성하는 단계 S1과, ② 범용의 결함 검사 장치를 이용하여 흑 결함(여기서는 볼록 결함)이 포토마스크 상에 존재하는지의 여부를 검사하는 단계 S2와, ③ 흑 결함이 있는 경우에, 상술된 흑 결함 수정 방법을 적용하여 수정조사 영역(도 2, 도 6의 영역(14))에 레이저광을 조사하는 흑 결함 수정 단계 S3과, ④ 수정 후의 포토마스크를 소정의 세정액으로 세정하는 단계 S4와, ⑤ 흑 결함이 없는 경우에(여기서는 편의상, 백 결함은 없다고 상정되어 있음), 포토 마스크의 최종 검사를 행하는 단계 S5로 이루어진다. 이들 단계 중, 흑 결함 수정 단계 S3이 핵심부이므로, 더욱 동일 단계 S3의 순서를 나중에 상술하겠다.

또한, 도 13은 상기 단계 S3에서 이용하는 레이저 수정 장치(110)의 구성 및 동일 장치(110)의 동작 원리를 모식적으로 도시한 도면이다. 동일 도면에서, 각 부호는 다음의 것을 나타낸다. 즉, 참조 번호(10)는 포토 마스크, 참조 번호(111)는 대물 렌즈, 참조 번호(112 및 116)는 하프 미러, 참조 번호(113)는 현미경, 참조 번호(114)는 슬릿, 참조 번호(115)는 개구이다. 또한, 포토마스크(10)는, 이동 가능한 스테이지(도시하지 않음) 상에 탑재되어 있다. 이하, 도 13을 참조하면서, 도 12의 단계 S3을 도 14의 순서도에 기초하여 상술한다.

우선, 제1 단계 S31에서는 포토마스크(10)를 시료대(스테이지) 상에 세트한다.

다음의 제2 단계 S32에서는 도 12의 단계 S2에서 이용한 결함 검사 장치로부터 결함 검사 데이터(좌표 데이터)를 호출하고, 데이터 처리용 컴퓨터(도시하지 않음)에 동일 데이터를 입력한다.

이어서 제3 단계 S33에서는 상기 데이터 처리용 컴퓨터는 상기 결함 검사 데이터로부터 볼록 결함의 위치 좌표를 인식하고, 동석표에 기초하여 스테이지를 제어하여 상기 볼록 결함을 현미경(113)으로 시인할 수 있는 위치에 포토마스크(10)를 이동시킨다.

또한 제4 단계 S34에서는 우선 조작자는 조명광원(도시하지 않음)을 점등시켜 조명광을 하프 미러(116), 개구(115), 하프 미러(112) 및 대물 렌즈(111)를 통해 포토마스크(10)의 표면에 조사시킨 후, 현미경(113)을 이용하여 포토마스크(10) 표면의 배선 패턴 및 그 한쪽 엣지에 접속하는 볼록 결함의 존재를 확인한다. 그리고, 조작자는 슬릿(114)을 변형시켜 개구(115)의 직경 치수를 조정하는 작업으로 이행한다. 그 때, 이미 상술된 접속부 내지는 경계부에서 제1 방향 D1의 플러스측을 따라 가장 먼 곳에 위치하는 볼록 결함의 선단부 부근이 상기 조명광에 의해 비추도록 조작자는 슬릿(114)의 개구(115)를 조정한다. 그리고, 이 위치에서 더욱 슬릿(114)을 서서히 변형시켜 상기 경계부를 향해 조사 영역을 서서히 확대해 가는 것이다. 또는, 스테이지를 조금씩 이동시켜, 조사 영역을 상기 경계부로 확대해간다.

다음의 제5 단계 S35에서는 조작자는 조명광원을 소등한 후에 또는 동일 광원을 점등시킨 상태에서, 레이저광원(도시하지 않음)을 점등시켜 레이저광을 포토 마스크(10)의 표면에 조사하고, 이에 따라 볼록 결함 중, 피조사 부분을 제거한다. 그 후, 조작자는 레이저광원을 소등하고, 레이저광원 점등시에 조명광원을 소등시켰을 때에는 조명광원을 재차 점등시킨 후에, 그렇지 않을 때에는 그대로 조명광원을 계속 점등하여, 결함의 수정 개소를 현미경(113)에 의해 확인한 후(제6 단계 S36), 다음의 평가 단계 S37로 이행한다.

제7 단계 S37에서, 조작자는 현미경(113)으로부터 포토마스크(10)의 표면 상의 결함 수정 부분을 봤을 때, 동일 결함 수정 부분에 대응하는 배선 패턴의 한쪽 엣지의 일부 위치가 상기 접속 부분으로부터 제1 방향을 따라 미리 설정된 최적 수정 오프셋량 Δw₀(Δw₀<0)만큼 후퇴하고 있는지, 미리 설정된 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 후퇴하고 있는지(Δw<0일 때), 또는 돌출하고 있는지(Δw>0일 때)를 평가한다. 그 때, 최적 수정 오프셋량 Δw₀또는 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw만큼 배선 패턴의 한쪽 엣지의 일부가 후퇴 또는 돌출한 샘플을 미리 제작해두고, 이 샘플과 현재 수정 중인 포토마스크를 비교함으로써, 조작자는 결함 수정의 양부를 판정해도 좋다. 또는, 현재 수정 중인 포토마스크를 일단 추출한 후에, 배선 패턴의 한쪽 엣지 일부의 후퇴량 또는 돌출량을 계측함으로써, 본 단계에서의 평가를 달성하는 것이 가능하다.

이상과 같이 하여 판정한 결과, 아니오인 경우에는 단계 S34로 이행하고, 단계 S35∼S37을 반복하여 재차 레이저 조사를 실행한다. 이에 따라, 조사 영역은 상술된 수정 조사 영역을 향해 확대·조정된다.

단계 S37에서 예 라고 판정되는 경우에는, 볼록 결함 수정은 수료하여, 포토 마스크(10)를 추출한다(제8 단계 S38).

그 후에는 도 12의 단계 T2로 이행하고, 원하는 집적 회로 패턴을 형성해야 할 원하는 층이 형성된 반도체 웨이퍼 내지는 반도체 기판의 최상 표면 상에 레지스트층을 형성한다. 그리고, 단계 T1에서 작성된 포토마스크(10)를 이용하여 동일 마스크의 배선 패턴을 레지스트층으로 전사하고, 레지스트 패턴을 형성한다(단계T3). 이 때, 이미 상술된 바와 같이, 포토마스크(10)의 결함 수정 부분에서의 투과율의 저하에 의한 광량 부족이 보정되어, 레지스트 치수 변동율이 제로% 또는 소정의 허용 범위 내(예를 들면 ±10% 이내)로 억제된다.

마지막으로, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭 등의 기지의 처리를 행함에 따라, 원하는 대로 치수를 갖는 집적 회로 패턴이 형성된다(단계 T4).

(실시예1의 변형예1)

실시예1에서는 출력이 약 1mJ/펄스, 펄스 폭이 약 0.6㎱의 출력 조건하에서 발진시킨 레이저광을 이용하는 경우의 최적 수정 오프셋량 Δw₀및 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위에 대해 진술하였다. 그러나, 결함 사이즈(w1, w2) 및 배선 패턴의 간격 S뿐만 아니라, 레이저광의 출력 조건에서도 최적 수정 오프셋량 Δw₀및 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위가 의존한다. 따라서, 레이저광의 출력 조건이 변하면, 최적 수정 오프셋량 Δw₀도 변한다. 예를 들면, 출력이 4mJ/펄스∼6mJ/펄스의 범위 내에서 또한 펄스 폭이 약 5㎱의 레이저광을 사용하는 경우에는 결함 수정 부분에 해당하는 석영 유리 부분에 생기는 손상이 보다 한층 커지고, 동부의 투과율의 저하가 보다 한층 커져야한다. 이 경우, 볼록 결함이 존재하지 않은 석영 유리 부분의 투과율을 100으로 했을 때의 결함 수정 부분의 투과율은 파장 248㎚에 대해 81, 파장 365㎚에 대해 92가 되고, 실시예 1에서 진술한 레이저광의 출력 조건일 때보다도 저하한다. 그 때문에, 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 부호는 마이너스가 되고, 또한 그 절대치는 커지는 경향을 나타낸다. 여기서, 배선 간격 S가 1.5㎛ 이하의 배선 패턴의 한쪽 엣지에 접속하는 볼록 결함(13)(도 1)을 상기 출력 조건하의 레이저광으로 수정하는 경우에는 최적 수정 오프셋량 Δw₀를 -0.15㎛ 이하로 설정하고, 수정 후의 배선 패턴의 한쪽 엣지를 실시예1의 레이저광 수정일 때와 비교하여, 본래의 배선 패턴의 한쪽 엣지의 위치보다 커서 후퇴시킬 필요성이 있다는 실측 결과를 얻을 수 있다. 표 2에서, 이러한 출력 조건을 갖는 레이저광을 이용하여 볼록 결함을 수정한 경우의 배선 패턴 간격 S에 대한 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 실측 결과를 통합하였다. 단, 표 2 또한 각 볼록 결함 또는 각 브릿지 결함의 결함 사이즈가 똑같지 않을 때의 데이터이고, 예를 들면 폭 w1은 간격 S 이내이고, 폭 w2는 약 0.5㎛ 내지 3㎛ 정도의 범위 내이다.

포토마스크의 배선패턴의 간격 S	1㎛ 미만	1㎛이상1.5㎛미만	1.5㎛이상5㎛미만	5㎛이상
최적 수정 오프셋량 Δw₀	-0.3㎛이하	-0.3∼-0.15㎛	-0.15∼0.05㎛	-0.05∼0㎛

표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 출력 조건하에서 발진시킨 레이저광을 이용하는 경우에도, 실시예1에서 진술한 출력 조건 하에서의 레이저광을 이용하는 수정의 경우와 마찬가지로(표 1 참조), 배선 패턴의 간격 S가 커지면, 최적 수정 오프셋량 Δw의 부호는 마이너스로부터 플러스로 옮기고 또한 그 절대치가 작아지는 경향을 볼 수 있다.

이상으로부터, 레이저광의 본 출력 조건하에서, 주로 배선 패턴 S에 따라 정해진, 표 2에 기재된 범위 내의 최적 수정 오프셋량 Δw₀만큼 배선 패턴의 한쪽 엣지의 위치를 본래의 위치보다 제1 방향의 마이너스 방향을 향해 후퇴시키도록(Δw₀<0) 수정 부분을 가공함으로써, 포토마스크에 있어서의 결함 수정 부분의 투과율 저하에 기인한 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동 즉, 레지스트 패턴에 기초하여 최종적으로 생성되는 집적 회로 패턴의 치수 변동을 가장 작게 할 수 있다. 또한, 본 출력 조건하에서도 표 2에 나타내는 각 최적 수정 오프셋량 Δw₀을 포함하는 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위 내에서 수정 부분의 레이저광 수정을 행할 수 있고, 이에 따라 이미 상술된 바와 같이, 레지스트 패턴의 치수 변동율을 반도체 장치의 허용 범위 내(예를 들면 10% 이내)로 억제할 수 있다.

(실시예1의 변형예2)

실시예1 및 그 변형예1에서는 볼록 결함에 대한 수정 방법에 대해 진술했지만, 진술된 수정 방법 내지는 수정 원리는 배선 패턴에 근접하는 고립 흑 결함에 대한 수정에 대해서 마찬가지로 적용 가능하다.

도 15는 포토마스크(10)의 평면도에 고립 흑 결함(18)(제1 폭 w1, 제2 폭 w2)를 레이저광 수정할 때의 수정 조사 영역(14)을 나타낸다. 단, 이 경우에는 수정 오프셋량 Δw 내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀가 마이너스의 경우이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 동일 영역(14)은 ① 제3 폭 w3 및 제4 폭 w4를 포함하고(또한, w3=w1, w4=w2이라도 가능), 또한 고립 흑 결함(18)을 포함하는 구형의 조사 영역(14A)과, ② 상기 결함(18)에 근접하는 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E) 내에서 동일 결함(18)과 대향하는 부분(12ES)보다 제1 방향 D1의 마이너스측에 수정 오프셋량 Δw 내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 동일 패턴(12)의 내부를 향해 넓어진 제2 방향 D2에 제4 폭 w4를 갖는 패턴 수정 영역(14B)으로 이루어진다. 이와 같이 수정 조사 영역(14)을 설정한 후에 동일 영역(14)에 레이저광을 조사함으로써, 고립 흑 결함(18)을 수정 제거한 후의 석영 유리 부분에 대향하는 배선 패턴(12)의 한쪽 엣지(12E)의 일부는 상기 부분(12ES)의 위치보다 수정 오프셋량 Δw 내지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 제1 방향 D1의 마이너스 방향으로 후퇴하게 된다.

또한, Δw>0일 때에는 상기 영역(14A)이 수정 오프셋량 Δw만큼 제1 방향 D1의 플러스 방향으로 삽입한 영역이 수정 조사 영역이 된다.

(실시예1의 변형예3)

실시예1 및 그 변형예 1, 2에서는 완전한 직선형의 배선 패턴에 접속한 흑 결함의 수정 방법과, 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 최소화하거나 반도체 장치에 요구되는 허용 범위 내에 억제하기 위해 최적의 금속막 배선 패턴의 구조에 대해 도시하였다. 그러나, 포토 마스크의 금속막 배선 패턴은 반드시 완전한 직선형일 필요성은 없고, 제1 방향을 따라 배선 패턴 간격 S에 상당하는 치수만큼 연장된 영역으로 이루어지는 동등한 석영 유리 부분이 존재하는 배선 패턴이면, 표 1 및 표 2에 정리한 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 패턴 엣지의 일부가 결손한 패턴 구조에 수정하고, 또는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 예를 들면 ±10% 이내로 억제 가능한 허용 범위 내에 속하는 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 패턴 엣지의 일부가 결손 또는 돌출한 패턴 구조로 수정하는 것이 가능하고, 이에 따라 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동율을 제로% 또는 디바이스에 있어서 허용 가능한 소정의 범위 내로 억제할 수 있다. 그 같은 포토마스크의 배선 패턴의 일례를 도 16 및 도 17에 예시한다.

(실시예2)

본 실시예에서는 금속막의 패턴에, 자외광이 투과 가능한 막 두께 약 0.1㎛의 MoSiON(몰리브덴 실리사이드의 산 질화물)을 이용한 하프톤 위상 시프트 포토마스크 상의 볼록 결함의 수정 방법을 나타낸다. 여기서, 하프톤 위상 시프트 포토마스크는 MoSiON의 금속막을 투과한 빛의 위상을 변화시키는 것으로, 사진 제판 단계에서 반도체 웨이퍼 상으로 전사하는 레지스트 패턴의 해상도를 올릴 수 있는 포토마스크이다. 즉, 하프톤 위상 시프트 포토마스크에서는 금속막 패턴 부분을 투과한 빛의 위상은 석영 유리 부분을 투과한 빛의 위상에 대해 180도 반전하므로, 하프톤 위상 시프트 포토마스크를 이용하는 경우, 금속막 패턴의 엣지 부분의 빛의 강도가 저하되고, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 상에 패턴 엣지 부분을 보다 강조하여 전사할 수 있고, 이에 따라 패턴의 해상도를 올릴 수 있다. 특히, MoSiON의 금속막 패턴의 형상이 구형의 개구를 갖는 패턴, 즉 홀 패턴을 형성하는 경우에, 상기된 효과가 높다고 할 수 있다. 이와 같은 특성을 갖는 하프톤 위상 시프트 포토마스크의 흑 결함을 레이저광 조사에 의해 수정·제거하는 경우에도 결함 수정 부분에서는 투과율이 저하함과 함께, 해당 결함 수정 부분을 투과하는 빛의 위상을결함이 없는 부분에 비해 충분한 제어가 용이하지 않다. 예를 들면, 실시예1에서 진술한 출력 조건 하에서 발진시킨 레이저광으로 흑 결함을 수정하는 경우, 결함이 존재하지 않은 부분의 투과율을 100으로 했을 때의 결함 수정 부분의 투과율은 파장 248㎚에서는 96.6이다. 또한, 실시예1의 변형예1의 출력 조건하에서 레이저광에 의한 수정을 행하는 경우에는 파장 248㎚에서는 상기 투과율은 86.5가 된다. 그 때문에, 결함이 없는 부분에서의 패턴 엣지부를 투과하는 빛에 비해, 결함 수정 부분에서의 패턴 엣지부를 투과하는 빛의 강도가 다르고, 패턴 해상도를 원하는 대로 향상시킬 수 없다고 하는 문제점이 생긴다.

그래서, 하프톤 위상 시프트 포토마스크의 흑 결함, 예를 들면 볼록 결함이나 패턴 엣지에 근접한 고립 흑 결함을 수정할 때에도, 실시예1에서 진술한 수정 방법의 적용이 필요해진다. 이하, 이 점에 감안하여 위상 시프트 포토마스크의 금속막 패턴의 일부가 개구되어 석영 유리 부분의 홀 패턴이 형성되는 경우로서, 또한 홀 패턴을 형성하는 금속막 패턴의 하나의 엣지에 볼록 결함이 접속하는 경우에 대해, 상기 볼록 결함을 수정하여 전사 후의 레지스트 패턴의 치수 변동율을 제로%로 또는 허용 범위 내로 억제 가능한 위상 시프트 포토마스크의 제조 방법에 대해 진술한다.

도 18은 하프톤 위상 시프트 포토마스크(10)의 금속막 패턴(50)의 홀측(내측)의 4개의 엣지의 1개(50E)의 일부분(경계 부분 내지는 접속 부분 : 50B)에 연결된 제1 및 제2 방향 D1, D2에 제1 및 제2 폭 w1, w2를 갖는 볼록 결함(52)을 나타내는 평면도이다. 동일 도면 중, 기호 S는 금속막 패턴(50)의 내측 엣지로 둘러싼홀의 제1 방향 D1에서의 폭(홀 사이즈)이고, 볼록 결함(52)이 존재하는 홀 내의 석영 유리 부분(홀 패턴이라고도 칭함 : 51)의 제1 방향 D1에 있어서의 치수이기도 하다.

이어서 도 19는 위상 시프트 포토마스크(10)의 볼록 결함(52)을 제거하기 위한 수정 조사 영역(53)을 나타내는 평면도이다. 이 경우에도, 동일 영역(53)은 ① 볼록 결함(52)을 포함하고, 또한 제1 및 제2 방향 D1, D2에 대해 제3 폭 w3(=w1) 및 제4 폭 w4(=w2)를 갖는 조사 영역(53A)과, ② 경계부(50B)로부터 제1 방향 D1의 마이너스 방향에 대해 상술된 의미에서의 허용 범위 내에 있는 수정 오프셋량 Δw 또는 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 확대 또한 제2 방향 D2에 대해 폭 w4를 갖는 패턴 수정 영역(53B)으로 이루어진다. 단, 홀 사이즈 S의 값, 레이저광의 출력 조건 및 (브릿지 결함도 포함시켜) 볼록 결함의 사이즈에 따라서는, 수정 오프셋량 Δw의 부호를 플러스로 설정해도 되는 경우가 있다. 이 때에는 도 6에 도시된 바와 같이, 도 19에서의 ①의 조사 영역(53A)을 제1 방향 D1의 플러스 방향으로 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 삽입할 수 있는 영역이 수정 조사 영역이 된다.

이어서 도 20은 도 19에 도시된 수정 조사 영역(53)에 걸쳐 레이저광을 조사함으로써 볼록 결함(52)을 전부 제거한 후의 위상 시프트 포토마스크(10)의 금속막 패턴(50)을 나타내는 평면도이다. 도 20의 경우에도 금속막 패턴(50)의 내측 내의 1개의 엣지(50E) 중에서 결함 수정 부분(54)에 대응하는 부분(50ME)은 수정 오프셋량 Δw 또는 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 제1 방향 D1의 마이너스 방향으로 후퇴하고, 동일 패턴 엣지(50E)에 부분적으로 결손 부분 내지는 오목부(55)가 생기고, 그 바로 아래의 석영 유리 부분이 노출하고 있다. 이와 같은 위상 시프트 포토마스크(10)를 이용하여 반도체 웨이퍼 상의 레지스트층에 금속막 패턴(50) 내지는 홀 패턴(51)을 전사하여 형성되는 레지스트 패턴(1A)을 도 21의 (a) 및 도 21의 (b)에 도시한다. 도 21의 (a) 및 도 21의 (b) 중, 부호(2A)는 반도체 기판 표면 내지는 홀 패턴이다. 또한, 도 21의 (a)에서는 홀 패턴(2A)은 구형으로서 그려져 있지만, 포토마스크 상에서의 홀 패턴(51)의 홀 사이즈 S가 약 10㎛ 이하인 경우에는 반도체 웨이퍼 상에서의 홀 패턴(2A)은 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이 동그라미 형상이 된다. 단, 도 21의 (b)에서, 홀 사이즈 Sw1의 홀 패턴(2A)은 원래보다 흑 결함이 없는 경우의 것으로, 홀 사이즈 Sw2의 홀 패턴(2A)은 본 수정 방법에 따라 흑 결함을 수정한 후의 것이다.

도 20의 수정 후의 엣지(50ME)가 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 절대치만큼 본래의 위치보다도 후퇴하는 경우에는 도 21의 레지스트 패턴(1A)의 치수 변동율(Sw2-Sw1)×100/Sw1은 0%이고, 동일 엣지(50ME)가 허용 범위 내의 적절한 수정 오프셋량 Δw의 절대치만큼 후퇴할 때에는, 레지스트 패턴(1A)의 치수 변동율은 반도체 장치(100)에 있어서 허용되는 범위 내(예를 들면 ±10%이내)가 된다.

여기서, 실시예1에서 진술한 것과 동일 출력 조건하에 있는 레이저광을 이용하여 홀 패턴(51) 내의 볼록 결함(52)을 수정할 때의 수정 오프셋량 Δw와, 수정 후의 위상 시프트 포토마스크(10)의 금속막 패턴(50)을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동량 ΔSw와의 실측치를 도 22에 도시한다. 동일 도면으로부터, 폭 S가 1.5㎛의 홀 패턴(51)에서는 최적 수정 오프셋량(60)은 거의 0㎛이 되고, 수정 조사 영역은 종래의 조사 영역과 동일해지지만, 폭 S가 1.4㎛의 홀 패턴(51)인 경우에는 최적 수정 오프셋량(61)은 약 -0.03㎛이고, 또한 폭 S가 더욱 작아지고, 폭 S가 1.2㎛의 홀 패턴에서는 최적 수정 오프셋량(62)은 약 -0.07㎛이 된다. 이와 같이, 홀 사이즈 S가 작아짐에 따라, 수정 후의 패턴 엣지를 본래의 패턴 엣지보다 제1 방향 D1의 마이너스측으로 후퇴시킬 필요성이 생긴다.

또한, 도 22로부터 분명히 알 수 있듯이, 홀 사이즈 S가 작아짐에 따라, 수정 오프셋량 Δw의 변동에 대한 반도체 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 치수 변동은 커지고, 레지스트 패턴의 치수 변동율 ΔSw를 ±10% 이내로 억제 가능한 수정 오프셋량 Δw의 변동 허용량(필요 수정 정밀도)이 작아진다.

표 3에, MoSiON 막을 금속막 패턴에 사용한 하프톤 위상 시프트 포토마스크의 볼록 결함을 수정할 때의 홀 사이즈 내지는 홀 제외 치수 S와 최적 수정 오프셋량 Δw₀와의 관계를 나타낸다. 단, 표 3의 데이터에서도 각 볼록 결함의 폭 치수는 같지 않고, 폭 w1은 홀 사이즈 S이하이며, 폭 w2도 홀 사이즈 S 이하이다.

위상 시프트 포토마스크의 홀 패턴의 제외 치수 S	1㎛ 미만	1㎛이상 1.5㎛미만	1.5㎛이상
최적 수정 오프셋량 Δw₀	-0.1㎛이하	-0.1∼0㎛	-0.05∼0㎛

이상으로부터, 결함 사이즈(=w1)가 예를 들면, 0.5㎛의 볼록 결함(52)(도 18)에 대해, 레이저광의 상기 출력 조건 하에서 홀 패턴 사이즈 S에 따라 정해진표 3에 기재된 범위 내의 최적 수정 오프셋량 Δw₀에 기초하여 종래의 조사 영역을 수정함으로써, 위상 시프트 포토마스크 상의 수정 부분의 투과율 저하에 기인하는 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 거의 제로 %로 할 수 있다. 또한, 표 3 내의 최적 수정 오프셋량 Δw₀마다 정해지는 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw에 기초하여 종래의 조사 영역을 수정함으로써, 레지스트 패턴의 치수 변동율을 디바이스의 품질 상 구해지는 허용 범위 내로 억제할 수 있다.

또한, 여기서 진술된 레이저광 수정에 대해서, 레이저 수정 장치는 도 13에 나타낸 바와 같다.

(실시예3)

실시예1, 그 변형예1∼3 및 실시예2에서는 포토마스크 상의 금속막 패턴에 접속하고 있는 볼록 결함(브릿지 결함을 포함함)을 레이저광을 조사하여 제거함으로써, 최적 수정 오프셋량 Δw₀또는 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw만큼 본래의 패턴 엣지를 제1 방향으로 후퇴시키고, 또는 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw만큼 동일 엣지를 제1 방향으로 돌출시켜 결함 수정 부분의 투과율의 변동을 보충하여, 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 디바이스 품질의 요구 범위 내로 억제하는 방법을 나타내었다. 본 실시예에서는 그 수정 원리는 동일하지만, 수정용에 이용하는 빔을 레이저광 빔으로부터 이온 빔으로 바꾸는 경우에 대해 기재한다. 즉, 금속막으로 이루어지는 패턴의 한쪽 엣지에 접속하고 있는 볼록 결함을 이온 빔을 이용하여 수정 제거하는 일례를 나타낸다. 물론, 본 실시예에서 예시하는 방법은 포토마스크의 1개의 패턴에 근접하는 고립 흑 결함의 수정에 관해서도 적용 가능하다.

이온 빔 에칭에 의한 볼록 결함 수정 방법은 대강 다음과 같이 행해진다. 즉, 이온 빔으로 볼록 결함을 제거하는 경우, 볼록 결함 부분의 금속막은 고전압으로 가속된 칼륨 등의 이온 입자로 스퍼터 에칭됨으로써, 표면으로부터 제거되어 간다. 그 때, 이온 스퍼터링에 의해 석영 유리 표면으로부터 돌출하는 Si의 2차 전자 등을 검출함으로써, 볼록 결함의 금속막이 전부 에칭되어 기초의 석영 유리 부분이 표면에 나타난 시점을 검출하고, 그 시점에서 수정 작업을 종료한다. 이 때문에, 볼록 결함의 금속막이 완전히 에칭되기 직전 및 볼록 결함의 금속막이 전부 에칭된 직후에 그 바로 아래의 석영 유리 표면을 이온 빔에 의해 스퍼터하는 경우, 볼록 결함의 금속막의 기초의 석영 유리 부분에 손상이 생겨 표면에 미소한 거칠음이 생기거나, 스퍼터된 상기 석영 유리 부분에 이온이 주입되므로, 레이저광 수정의 경우와 마찬가지로, 결함이 없는 석영 유리 부분과 비교하여, 볼록 결함 수정 후에 노출하는 석영 유리 부분의 투과율이 저하한다. 그래서, 이온 빔 에칭에 의해 볼록 결함을 수정하는 경우, 상기한 투과율 저하를 보충하기 위해서는 실시예1과 마찬가지로, 이온 빔의 출력 조건이나 제1 방향으로서의 패턴 간격이나 결함 사이즈에 따라 정해지는 최적 수정 오프셋량 Δw₀또는 디바이스 품질 상 요구되는 허용 범위 내의 수정 오프셋량 Δw만큼 수정한 후의 패턴 엣지를 본래의 패턴의 엣지보다도 제1 방향의 마이너스 방향으로 후퇴시키고, 또는 상기 수정 오프셋량 Δw만큼 플러스 방향으로 돌출시킬 필요가 있고(단, 경우에 따라서는 종래대로(Δw=0) 해도 될 때도 있음), 이에 따라 반도체 웨이퍼 상에 금속막 패턴을 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동을 거의 제로치에, 또는 디바이스 품질의 요구 범위 내로 억제할 수 있다.

여기서, 도 23은 배선 폭 L 및 배선 간격 S(도 1 참조)가 모두 1.0㎛의 직선형의 배선 패턴 내의 인접하는 2개의 배선 패턴 각각의 한쪽 엣지에 연결된 브릿지 결함(w1=w2=1.0㎛)을 가스 어시스트(gas assist)에 의한 이온 빔 에칭에 의해 수정·제거할 때의 수정 오프셋량 Δw와 각 수정 오프셋량 Δw에 대한 레지스트 치수 변동율 ΔSw와의 관계를 나타낸 도면이고, 도면 내의 동그라미는 실측 결과를 나타내고 있다. 이 경우의 이온 빔의 출력 조건에 대해서는, 전압이 20keV, 전류가 50㎀, 빔 직경이 0.15㎛이다. 동일 도면으로부터, 본 출력 조건, 본 결함 사이즈 및 본 패턴 간격 S에서의 최적 수정 오프셋량 Δw₀는 약 -0.03㎛이고, 레지스트 패턴 치수 변동율 ΔSw를 ±10% 이내로 억제하기 위해 필요한 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위는 약 -0.125㎛ 내지 +0.06㎛의 범위이다.

또한, 표 4에, CrON 막을 금속막의 직선형 배선 패턴에 사용한 통상의 포토 마스크의 볼록 결함(도 1 참조)을 이온 빔 에칭으로 수정하는 경우의, 각 간격 S에 대응하는 최적 수정 오프셋량 Δw₀의 실측 결과를 나타낸다. 이 경우의 이온 빔의 출력 조건은 도 23에서의 경우와 마찬가지이지만, 볼록 결함 사이즈는 똑같지 않고, 폭 w1은 간격 S이내, 폭 w2는 약 0.5㎛ 내지 3㎛ 정도의 범위 내에 있다.

포토마스크의 배선 패턴의 간격 S	1㎛ 미만	1㎛이상 1.5㎛미만	1.5㎛이상
최적 수정 오프셋량 Δw₀	-0.05㎛이하	-0.1∼0㎛	-0.05∼0㎛

또한, 본 실시예에서도 표4 내의 각 최적 수정 오프셋량 Δw₀마다, 레지스트 패턴 치수 변동율이 디바이스 품질 상 요구되는 허용치가 되도록(예를 들면 ± 10% 이내), 수정 오프셋량 Δw의 허용 범위를 구할 수 있다.

이어서, 이온 빔 에칭 장치와 그것을 이용한 이온 빔 에칭에 의한 결함 수정 방법의 순서를, 도 24 및 도 25에 기초하여 설명한다.

도 24에서, 이온 빔 에칭 장치(120)는 이온 빔을 스캔하면서 출력하는 이온 총(121)과, 이온 빔의 폭을 제한하는 슬릿(125)과, 이온 빔이 포토마스크(10)의 표면에 스퍼터될 때에 동일 표면에 플러스의 전하가 차지 업되는 것을 중화하기 위한 전자 빔을 공급하는 전자 총(122)과, 이온 빔의 스퍼터에 의해 포토마스크(10)의 표면으로부터 방출되는 Cr나 Si 등의 금속의 2차 전자를 검출하여 스퍼터된 표면의 화상 데이터를 생성하고, 동일 데이터를 도시하지 않은 데이터 처리용 컴퓨터로 출력하는 2차 이온 검출기(123)와, 가스 인젝터(124)와, 도시하지 않은 시료대로 이루어진다.

한편, 도 25는 이미 상술된 도 12의 단계 S3의 상세한 내용을 나타내는 순서도이고, 도 25 내의 단계 S31∼S33, S38 및 S39 각각은 각각 이미 상술된 도 14의 단계 S31∼S33, S38 및 S39에 상당한다.

도 25의 단계 S34에서는 우선 이온 총(121)으로부터 이온 빔을 조사하여 포토마스크(10)의 표면으로부터 방출되는 2차 전자를 2차 이온 검출기(123)로 검출하고, 그 검출 데이터에 기초하여 데이터 처리용 컴퓨터 상에서 포토 마스크(10)의 금속막 패턴과 흑 결함과의 화상을 생성한다(이온 빔 이미징). 그리고, 다음의 단계 S35에서, 조작자는 화면 상의 화상으로부터, 흑 결함 화상을 그 선단측으로부터 경계 부분을 향해 부분적으로 또는 전체적으로 피복하는 구형의 이온 빔 조사 영역을 설정한다. 이 설정에 기초하여, 컴퓨터는 이온 총(121)을 컨트롤함과 함께(이온 빔의 스캔의 제어), 가스 인젝터(124)도 컨트롤하여, 동일 인젝터(124)에 의해, 금속막과 석영 유리 기판과의 에칭 선택비를 올리기 위한 가스를 포토마스크(10)의 표면에 분무하면서(석영 유리 기판의 에칭율을 저하시키는 한편, 금속막의 에칭율을 올림), 화면 상에서 설정된 위치에 상당하는 포토 마스크(10)의 표면 위치에 이온 총(121)으로부터 출력되는 이온 빔을 자동적으로 스캔시켜, 설정 조사 영역 내의 흑 결함을 에칭·제거한다(단계 S36).

이상의 각 단계를 밟는 것으로, 상술된 수정 조사 영역으로까지 설정 조사 영역이 확대되어, 원하는 포토마스크(10)가 생성된다.

또한, 상술된 이온 빔 에칭에 의한 수정 방법은 실시예2에서 기재한 위상 시프트 포토마스크의 흑 결함 수정에도 적용 가능하다.

(실시예4)

실시예1 내지 3에서는 포토마스크 상의 금속막 패턴에 접속하고 있는 볼록 결함(브릿지 결함을 포함함) 또는 패턴의 엣지에 근접하고 있는 고립 흑 결함을 레이저광 빔 또는 이온 빔(이들을 총칭하여 단순히 소정의 빔이라고 함)을 이용하여, 최적화된 또는 허용 범위 내에 있는 수정 오프셋량 Δw₀, Δw만큼 종래부터 설정되어 온 조사 영역을 수정함으로써, 결함 수정 부분의 투과율의 변동을 보충하고, 따라서 반도체 웨이퍼 상에 금속막 패턴을 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동율을 제로% 또는 디바이스 품질의 요구 범위 내로 억제하는 방법을 나타내었다. 그리고, 이들의 경우에는 수정 조사 영역 내의 패턴 수정 영역의 제2 방향 D2의 폭을, 금속막 패턴의 한쪽 엣지에 접속하거나 근접하는 흑 결함의 제2 방향 D2에서의 제2 폭(=w2)과 거의 동등한 폭으로 설정하였다.

그러나, 이와 같이 패턴 수정 영역의 제2 방향의 폭을 흑 결함의 제2 폭과 동등하게 설정하는 경우에는 그 부호가 마이너스가 되는 경우이고 또한 수정 오프셋량 Δw의 절대치가 지나치게 커질 때 포토마스크의 제조 단계에서의 수정 후의 결함 검사 단계에서, 패턴 엣지의 결손 부분(16)(도 3)이 백 결함으로서 검출된다는 문제점이 생긴다.

그래서, 그 같은 문제점의 발생을 사전에 회피하기 위해서는 본래의 패턴의 후퇴시키는 부분(16, 55)(도 3, 도 20)의 제2 방향 D2에 있어서의 폭을 금속막 패턴과 접속, 혹은 근접하는 흑 결함(13, 52)의 제2 폭 w2보다 크게 설정할 필요가 있다. 이에 따라, 이미 상술된 결함 수정 부분에 인접하는 패턴 엣지의 오목 부분(16, 55)의 기초의 석영 유리 부분이 제2 방향 D2로 넓어지는 만큼, 상기 패턴 수정 영역의 제1 방향 D1의 폭에 상당하는 수정 오프셋량 Δw의 절대치를 실시예1∼3의 경우와 비교하여 작게 할 수 있다.

그 같은 일례를 도 26 및 도 27에 도시한다.

(부기)

(1) 실시예1등에서 나타낸 완전 또는 비완전한 직선형 금속막 배선 패턴이나, 실시예2에서 도시한 홀 패턴을 형성하는 금속막 패턴을 「패턴」이라 총칭한다. 또한, 통상의 CrON 포토마스크나 위상 시프트 포토마스크를 「포토마스크」라 총칭한다. 그리고, 본 흑 결함 수정 방법은 그 외의 여러 종류의 포토마스크나 여러가지의 패턴 형상으로 기본적으로 적용 가능하다.

(2) 또한, 실시예1∼6에서는 주로 포지티브 레지스트를 이용하는 경우에 대해 설명했지만, 본 흑 결함 수정 방법은 네가티브 레지스트를 이용하는 경우에도 적용 가능한 것은 자명하다.

(3) 이미 상술된 바와 같이, 레이저광 빔이나 이온 빔을 「소정의 빔」이라고 총칭한다.

본 발명에 따르면, 빔 조사에 의해 흑 결함이 전부 제거됨과 함께, 패턴 수정 영역 내의 패턴의 일부도 제거되어 그 바로 아래의 석영 유리 부분도 노출하게 된다. 이 때문에, 수정 후의 포토마스크의 패턴을 반도체 기판 상의 레지스트로 전사할 때, 상기 노출 석영 유리 부분을 투과한 빛은 회절 등에 의해, 제거된 흑 결함이 그 위에 존재하는 석영 유리 부분(결함 수정 부분)의 바로 아래에 위치하는 레지스트층에도 입사하게 되고, 결함 수정 부분의 투과율의 저하가 완전히 보충되어, 마치 투과율의 저하가 없었는지의 상태에서 레지스트층을 감광시킬 수 있다. 이에 따라, 전사되어 형성되는 레지스트 패턴은 본래 있어야되는 레지스트 패턴에 일치한다.

본 발명에 따르면, 최적 수정 오프셋량의 절대치를 비교적 작게 설정할 수 있으므로, 흑 결함 수정 후에 수정 부분이 결함으로서 검출되는 사태를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 결함 수정 부분의 투과율의 저하를 적절하게 보정할 수 있으므로, 포토마스크의 수정 후의 패턴을 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동을 디바이스 품질 상 허용되는 범위 내로 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 잔부 직하의 기초의 석영 유리 부분 및 결함 수정 부분의 투과율의 저하를 적절하게 보정할 수 있으므로, 포토마스크의 수정 후의 패턴을 전사하여 형성되는 레지스트 패턴의 치수 변동을 디바이스 품질 상 허용되는 범위 내로 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 수정 오프셋량의 절대치를 비교적 작게 설정할 수 있으므로, 흑 결함 수정 후에 수정 부분이 결함으로 하여 검출되는 사태를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 해당 포토마스크의 패턴을 레지스트층으로 전사할 때, 패턴의 1개의 엣지의 결손부를 투과한 빛도 회절 등에 따라 인접하는 패턴 엣지 사이의 석영 유리 부분의 바로 아래의 레지스트층으로 입사하여 동층의 감광에 기여할 수 있어, 최종적으로 형성되는 레지스트 패턴 및 동일한 레지스트 패턴에 기초하여형성되는 집적 회로 패턴의 치수 변동량이 제로 또는 반도체 장치의 디자인 패턴 치수에 따라 요구되는 허용 범위 내로 억제된 반도체 장치를 얻을 수 있다.

Claims

석영 유리와 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 패턴을 포함하는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 패턴에 접속하거나 근접하며, 또한 제1 방향으로 제1 폭을 포함하고, 상기 제1 방향으로 직교함과 함께 상기 패턴의 엣지의 연장 방향이기도 한 제2 방향으로 제2 폭을 갖는 흑 결함이 존재하는지 여부를 검출하는 단계와,

상기 검출 단계에 있어서 상기 흑 결함이 검출될 때, 상기 흑 결함을 포함하고 또한 상기 제1 및 제2 방향으로 각각 제3 및 제4 폭을 포함하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 조사 영역을 상기 제1 방향으로 수정 오프셋량에 기초하여 수정해서 얻어지는 수정 조사 영역에 걸쳐 소정의 빔을 조사하여 상기 흑 결함을 제거하는 단계를 포함하고,

상기 수정 오프셋량은 상기 빔 조사 단계 후에 얻어지는 상기 포토 마스크를 사용하여 반도체 기판 상에 상기 패턴을 전사하여 얻어지는 레지스트 패턴 치수의 상기 흑 결함이 존재하지 않을 때 얻을 수 있는 본래의 레지스트 패턴의 치수에 대한 치수 변동율이 소정의 범위내가 되도록, 상기 소정의 빔의 출력 조건과, 상기 흑 결함이 존재하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 영역의 상기 제1 방향에 있어서의 치수와, 상기 흑 결함의 사이즈에 따라 설정되고,

상기 수정 오프셋량의 부호가 마이너스일 때, 상기 흑 결함이 상기 패턴에 접속할 때에는 상기 흑 결함과 상기 패턴과의 경계 부분으로부터, 또는 상기 흑 결함이 상기 패턴에 근접할 때에는 상기 패턴의 상기 엣지 내에서 상기 흑 결함과 대향하는 부분으로부터, 상기 제1 방향으로 상기 수정 오프셋량의 절대치만큼 상기 패턴의 내부를 향해 넓어진 패턴 수정 영역과 상기 조사 영역으로 이루어지는 영역으로 상기 수정 조사 영역이 제공되도록, 상기 소정의 빔을 제어하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
석영 유리와 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 인접하는 제1 및 제2 패턴을 포함하는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 제1 및 제2 패턴 각각에 접속하고, 또한 제1 방향으로 제1 폭을 포함하고, 상기 제1 방향으로 직교함과 함께 상기 패턴의 엣지의 연장 방향이기도 한 제2 방향으로 제2 폭을 포함하는 흑 결함이 존재하는지 여부를 검출하는 단계와,

상기 검출 단계에 있어서 상기 흑 결함이 검출될 때, 상기 흑 결함을 포함하고 또한 상기 제1 및 제2 방향으로 각각 상기 제1 폭에 상당하는 제3 폭 및 제4 폭을 포함하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 조사 영역을 상기 제1 방향으로 수정 오프셋량에 기초하여 수정해서 얻어지는 수정 조사 영역에 걸쳐 소정의 빔을 조사하여 상기 흑 결함을 제거하는 단계를 포함하고,

상기 수정 오프셋량은 상기 빔 조사 단계 후에 얻어지는 상기 포토마스크를 사용하여 반도체 기판 상에 상기 패턴을 전사하여 얻어지는 레지스트 패턴 치수의 상기 흑 결함이 존재하지 않을 때에 얻을 수 있는 본래의 레지스트 패턴의 치수에 대한 치수 변동율이 소정의 범위내가 되도록, 상기 소정의 빔의 출력 조건과, 상기흑 결함이 존재하는 상기 석영 유리의 상기 표면 상의 영역의 상기 제1 방향에 있어서의 치수와, 상기 흑 결함의 사이즈에 따라 설정되고,

상기 수정 오프셋량의 절대치는 제1 수정 오프셋량의 절대치와 제2 수정 오프셋량의 절대치와의 합과 동일하고,

상기 수정 조사 영역은 상기 조사 영역과, 상기 제1 방향으로 상기 제1 수정 오프셋량의 상기 절대치만큼 상기 제1 패턴과 상기 흑 결함과의 경계 부분으로부터 상기 제1 패턴의 내부를 향해 넓어진 제1 패턴 수정 영역과, 상기 제1 방향으로 상기 제2 수정 오프셋량의 상기 절대치만큼 상기 제2 패턴과 상기 흑 결함과의 경계 부분으로부터 상기 제2 패턴의 내부를 향해 넓어진 제2 패턴 수정 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
포토 마스크에 있어서,

석영 유리와, 상기 석영 유리의 표면 상에 형성된 금속막으로 이루어지는 패턴을 포함하고,

상기 패턴의 하나의 엣지의 일부가 결손하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.