KR100861359B1 - 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명의 제조 방법은 광투과 기판 상에 하프톤막 및 차광막을 순차 적층하며 이를 패터닝하여 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 단계와, 차광막을 마스크로 삼아 광투과 영역이 노출되지 않는 하프톤막의 불투명 결함을 이온 빔으로 제거하는 단계와, 차광막을 건식 식각하여 제거하는 단계를 포함한다. 그러므로, 본 발명은 레이저 빔 또는 이온 빔 리페어 공정시 차광막을 마스크로 하여 하프톤막의 불투명 결함을 제거한 후에 차광막을 건식 식각해서 제거함으로써 차광막 제거시 광투과 영역의 기판에 생성되는 갈륨 스테인을 함께 제거하여 위상반전마스크의 수율을 향상시킬 수 있다.
위상반전마스크, 불투명 결함, 리페어, 건식 식각

Description

위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법{Method for removing opaque defects of the phase shift mask}
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 위상반전마스크의 리페어 공정을 나타낸 도면들,
도 2a 및 도 2b는 종래 기술의 리페어 공정으로 불투명 결함이 제거된 위상반전 마스크를 나타낸 도면들,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법을 설명하기 위한 도면들,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 공정으로 불투명 결함이 제거되는 과정을 나타낸 도면들.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광투과 기판 110 : 하프톤막
120 : 차광막 130 : 불투명 결함 부위
본 발명은 위상반전마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 마스크의 리페어 공정시 발생된 결함을 제거하여 마스크 수율을 향상시킬 수 있는 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 각종 소자 패턴들은 포토리소그래피 기술에 의해 형성되는데, 집적회로의 집적도가 증가하면서 서로 인접하는 패턴들간의 근접효과(proximity effect)에 의해 패턴의 해상도가 저하되는 결함이 발생하게 되었다. 통상적인 투영 노광장치를 이용하여 사각 형태의 각종 패턴을 형성할 경우, 빛의 회절에 의해 사각형 패턴의 모서리가 둥글어지게 되었다.
이에 포토마스크를 투과한 빛의 파장을 반전하여 소멸 간섭시키는 위상 쉬프터(phase shifter)가 포함된 위상반전마스크(phase shift mask)를 고안하여 집적회로에 형성되는 패턴의 해상도를 높일 수 있게 함으로써, 미세한 패턴의 제작에 큰 도움이 되고 있다. 상기 위상반전마스크를 이용한 패턴 형성방법은, 기판의 광투과 영역을 통과한 빛에 대하여 위상쉬프터를 통과한 빛이 역위상이 되도록 하여, 빛이 서로 간섭하므로써 패턴의 경계부분에서 빛의 강도가 "0"이 되어 빛의 해상도가 증가하도록 한 것이다.
한편, 위상반전마스크중 새로운 장비의 추가 없이 마스크 제조 방법의 변경만으로 빛의 회절을 역이용하여 마스크의 분해능을 향상시킴으로써, 라인 스페이스(line-space)의 반복 패턴 및 콘택홀 패턴에 효과적으로 적용할 수 있는 마스크로서 하프톤(halftone) 위상 반전 마스크가 있다. 하프톤 위상반전마스크는 기판상에 패턴을 하프톤막(hal tone)으로 형성한 구조를 가지고 있는데, 이 하프톤막은 빛을 약 8∼10％ 정도 투과시키면서 그 위상을 180°로 반전시켜 간섭효과를 내어 주기 때문에 이를 이용하여 반도체의 패턴을 형성하면 일반 포토마스크에 비해 미세하고 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 이와 같은 위상반전마스크는 패턴 결함(defect)이 없어야 하는데, 마스크의 제조 공정 중에서 패턴의 브릿지(bridge), 익스투루젼(extrusion) 등의 불투명 결함(opaque defect)이 발생하게 된다. 이러한 결함을 제거하기 위하여 리페어 공정을 거치게 되는데, 이때 주로 사용되는 방식이 FIB(Foucused Ion Beam)이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 위상반전마스크의 리페어 공정을 나타낸 도면들로서, 이들 도면을 참조하면 종래 위상반전마스크의 제조 및 리페어 공정은 다음과 같이 진행된다.
우선 도 1a와 같이, 위상반전마스크는 광투과 기판(10) 위에 하프톤막(20) 및 차광막(30)이 순차적으로 패터닝되어 광투과 기판(10)이 노출되는 광투과 영역과 그렇지 않는 광차단 영역을 정의한다. 여기서 하프톤막(20)은 몰리브덴 실리사이드(MoSiON) 등으로 형성할 수 있고, 차광막(30)은 크롬(Cr) 등으로 형성할 수 있다.
그런데, 위상반전마스크의 제조 공정시 기판에는 도 2a와 같은 패턴의 브릿지, 익스투루젼 등의 불투명 결함 부위(40)가 발생하게 된다.
이러한 결함을 제거하기 위하여 도 1b 및 도 1c와 같이 리페어 공정을 진행한다. 우선 차광막을 제거한 후에 레이저 빔 또는 XeF2 가스를 이용한 FIB 이온 빔으로 하프톤막(20) 사이의 광투과 기판(10)에 있는 불투명 결함을 제거하는 리페어 공정을 진행한다. 이에 따라 불투명 결함이 제거된 하프톤막(20a)이 얻게된다.
그런데, 이러한 리페어 공정시 레이저 빔 또는 이온 빔이 조사된 기판 표면에는 갈륨 스테인(Ga stain)이 남아 기판의 광투과율을 저하시키거나 하프톤막(20a)의 선폭(CD: Critical Dimension)이 불량으로 되는 경우가 있었다.
따라서, 도 2b와 같은 양호한 마스크 패턴을 얻기 위해서는 각 패턴별로 리페어 공정을 진행하기 때문에 뷸량 패턴이 많을수록 마스크의 제조 수율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한 종래 위상반전마스크의 제조 방법은 리페어 공정이전에 차광막이 제대로 스크립되지 않았을 경우 리페어 공정에 악영향을 미치는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 리페어 공정시 차광막을 마스크로 하여 하프톤막의 불투명 결함을 제거한 후에 차광막을 건식 식각해서 제거함으로써 차광막 제거시 광투과 영역의 기판에 생성되는 갈륨 스테인을 함께 제거하여 마스크의 수율을 향상시킬 수 있는 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 위상반전마스크의 제조 방법에 있어서, 광투과 기판 상에 하프톤막 및 차광막을 순차 적층하며 이를 패터닝하여 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 단계와, 차광막을 마스크로 삼아 광투과 영역이 노출되지 않는 하프톤막의 불투명 결함을 이온 빔으로 제거하는 단계와, 차광막을 건식 식각하여 제거하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이들을 참조하면 본 발명의 제조 공정은 다음과 같다.
우선 도 3a와 같이, 유리(glass), 석영(quart) 등의 광투과 기판(100) 위에 하프톤막(110) 및 차광막(120)을 순차적으로 적층하고 이를 패터닝해서 광투과 기판(100)이 노출되는 광투과 영역과 그렇지 않는 광차단 영역을 갖는 위상반전마스크를 형성한다. 여기서 하프톤막(110)은 몰리브덴 실리사이드(MoSiON) 등으로 형성할 수 있고, 차광막(120)은 크롬(Cr) 등으로 형성할 수 있다.
그런데, 위상반전마스크의 제조 공정시 광투과 영역의 기판에 하프톤막(110) 패턴의 브릿지, 익스투루젼 등의 불투명 결함 부위(130)가 발생하게 된다.
이러한 불투명 결함을 제거하기 위하여 본 발명은 도 3b 내지 도 3d와 같이 리페어 공정을 진행한다. 우선 차광막(120)을 마스크로 삼아 광투과 영역이 노출되지 않는 하프톤막(110)의 불투명 결함 부위(130)에 XeF2 가스를 이용한 FIB 이온 빔을 조사하여 리페어 공정을 진행한다. 이에 따라 불투명 결함이 제거된 하프톤막(110)이 얻어진다. 이때, 불투명 결함을 제거하는 리페어 공정은 적어도 1회이상 실시한다.
본 발명은 이러한 불투명 결함의 리페어 공정시 하프톤막(110) 상부에 잔여된 차광막(120a)을 제거하고자 건식 식각 공정을 진행하고 이를 세정하게 된다. 본 발명의 식각 공정에 의해 도 3d와 같이 하프톤막(110) 상부에 차광막이 제거되면서 리페어 공정시 광투과 영역의 기판에 생성된 갈륨 스테인이 제거된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 공정으로 불투명 결함이 제거되는 과정을 나타낸 도면들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명은 FIB 이미지, 투과광 이미지, 반사광 이미지 등으로 차광막(120) 사이에 드러난 하프톤막(110), 즉 불투명 결함 영역을 찾아내고 이들 결함 영역을 정하여 이온 빔으로 제거할 수 있다.
이러한 리페어 공정이 진행된 후에, 기판 상부에는 도 4c와 같이 차광막(120a), 갈륨 스테인, 기타 잔여물(XeF2 복합물) 등이 존재하게 된다. 이에 본 발명은 도 4d와 같이 차광막 건식 식각 공정을 진행하면 잔여된 차광막과 함께 리페어 공정후 생성되는 갈륨 스테인 또는 기타 잔여물을 제거하여 양호한 패턴 형태를 갖는 위상반전마스크를 제조할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이온 빔을 이용한 불투명 결함 리페어 공정시 차광막을 마스크로 하여 하프톤막의 불투명 결함을 제거한 후에 차광막을 건식 식각해서 제거함으로써 차광막 제거시 광투과 영역의 기판에 생성되는 갈륨 스테인을 함께 제거하여 위상반전마스크의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (3)

  1. 위상반전마스크의 제조 방법에 있어서,
    광투과 기판 상에 하프톤막 및 차광막을 순차 적층하며 이를 패터닝하여 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 단계;
    상기 차광막을 마스크로 삼아 상기 광투과 영역이 노출되지 않는 하프톤막의 불투명 결함을 이온 빔으로 제거하는 단계; 및
    상기 차광막을 건식 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 불투명 결함을 제거하는 단계는 적어도 1회이상 실시하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 불투명 결함을 제거하는 단계는 결함 영역을 정하여 진행하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 불투명 결함 제거 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100288112B1 (ko) 1993-06-24 2001-12-12 야마자끼 순페이 반도체장치제작방법

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