KR100865558B1 - 포토마스크의 결함 수정방법 - Google Patents

포토마스크의 결함 수정방법 Download PDF

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Abstract

핀홀 결함이 발생된 투명기판의 결함부위에 원자력 현미경 팁을 이용해 블랙 매트릭스 고분자 용액을 떨어뜨리고, 고분자 용액을 베이크(bake)하여 핀홀 결함 부위에 핀홀 결함을 수정하는 블랙매트릭스막을 증착하는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법을 제시한다.
블랙 매트릭스, 핀홀 결함, 원자력 현미경, 광차단막

Description

포토마스크의 결함 수정방법{Method for repairing defect of photomask}
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토마스크의 결함 수정방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하는 공정 중에서 반도체기판에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위한 방법으로 패턴이 형성된 포토마스크가 이용된다. 포토마스크 상에 구현된 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크의 제조 공정은 매우 중요하게 인식되고 있다.
포토마스크의 패턴은 웨이퍼 패턴의 원판이라 할 수 있기 때문에, 반도체 제조공정에서의 포토마스크는 소자의 집적도가 높아질수록 그 중요성이 더욱 높아진다. 그런데, 바이너리 포토마스크를 제조하는 데 있어서, 식각 공정 이상 또는 여러 가지 원인 등에 의해 포토마스크 상에 결함(defect) 패턴이 발생된다. 특히, 광차단막 패턴이 형성되어야 하는 부분에 광차단막 패턴이 형성되지 않는 핀홀(pin-hole) 결함이 발생 될 수 있다. 이러한 핀홀 결함은 웨이퍼 노광 과정에서 광을 차단해야하는 영역에서 광을 차단하지 못하고, 투과시켜 패터닝 불량 등을 일으킨다.
이에 따라, 마스크기판에 핀홀 결함이 발생되면, 핀홀 결함이 발생된 부분에 포커스 이온 빔(FIB;Foucsed Ion Beam)을 이용해 카본막을 증착하여 패턴을 수정하고 있다. 그러나, 포커스 이온 빔을 이용한 수정 공정의 경우, 수정공정 중에 추가 디펙(defect) 또는 데미지(demage)가 유발될 수 있다. 예컨대, 핀홀 결함 패턴이 발생된 부분뿐만 아니라 주변 영역 예컨대, 패턴 사이에 노출된 투명기판 부분에도 카본 잔막이 형성될 수도 있다. 이러한 카본 잔막에 의해 포토마스크의 투과율이 저하되고, 위상 값이 변화되어 후속 웨이퍼 노광 과정에서 패터닝 불량 등이 유발될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 포토마스크 제조과정에서 발생된 핀홀 결함을 수정할 수 있는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 결함 수정방법은, 원자력 현미경 팁에 블랙 매트릭스 고분자 용액을 묻히는 단계; 상기 원자력 현미경 팁을 핀홀 결함이 발생된 포토마스크의 결함 부위로 이동시키는 단계; 상기 결함 부위에 선택적으로 블랙 매트릭스 고분자 용액을 떨어뜨리는 단계; 및 상기 떨어진 블랙매트릭스 고분자 용액을 베이크하여 핀홀 결함을 수정하는 블랙매트릭스막을 증착하는 단계를 포함한다.
상기 원자력 현미경의 팁을 이동시키는 단계는, 상기 핀홀 결함이 발생된 부분을 검사 장비를 이용하여 검출하는 단계; 및 상기 검출된 부분에 좌표를 지정하여 지정된 좌표로 원자력 현미경의 팁을 이동시키는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
상기 블랙 매트릭스막을 증착하는 단계 이후에, 상기 핀홀 결함이 수정된 포토마스크에 초순수를 이용하여 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 포토마스크 패턴 결함 수정방법에 따르면, 원자력 현미경을 이용하여 핀홀 결함 부위에 블랙매트릭스막을 형성한다. 원자력 현미경 팁은 미세한 조절이 가능하므로, 미세한 핀홀 결함 부위를 수정할 수 있다.
이에 따라, 결함부위에만 선택적으로 수정하여 수정공정 시 유발되는 추가 디펙 또는 데미지 발생률을 줄일 수 있다. 또한, 수정 장비로부터 유발된 파티클이 포토마스크 표면에 부착되더라도 초순수를 이용한 세정으로 제거할 수 있다. 게다가, 공정이 단순하여 공정 시간을 줄일 수 있으므로 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 광차단막 패턴(120)을 갖는 포토마스크를 제작한다. 이때, 투명기판 상에 광차단막 패턴을 형성하는 바이너리 마스크(binary mask) 또는 투명기판 상에 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 위상반전 마스크(phase shift mask)를 제작할 수 있다.
구체적으로, 위상반전마스크의 제작과정을 설명하면, 도면에는 상세하게 나타나지 않았지만, 투명기판(100) 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막을 형성한 후, 통상의 전자빔(e-beam)을 이용한 노광 공정을 수행하여 레지스트막에 패턴을 전사한다. 이어서, 현상액을 이용한 현상공정을 수행하여 레지스트막 패턴을 형 성한 후, 레지스트막 패턴을 식각마스크로 광차단막 패턴(120) 및 위상반전막 패턴(110)을 형성한다. 여기서, 광차단막 패턴(120)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다. 위상반전막 패턴(110)은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘산화질화(MoSiON)막으로 형성할 수 있다.
그런데, 포토마스크를 제작 과정에서 식각공정 이상 또는 여러 가지 원인 등에 의해 광차단막 패턴(120)이 형성되어야 할 부분에 광차단막 패턴이 형성되지 않는 핀홀(pin hole) 결함(defect)(121)이 유발될 수 있다. 이러한 핀홀 결함(121)은 후속 포토마스크를 이용한 웨이퍼 노광 과정에서 광을 차단해야할 영역에서 광을 차단하지 못하고, 광을 투과시켜 패터닝 불량 등을 일으키게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같이, 원자력 현미경(AMF;Atomic Force Microscope)을 이용한 리소그라피(lithography)공정을 수행하여 핀홀 결함(121)이 발생된 포토마스크를 수정(repair)한다.
도 2를 참조하면, 원자력 현미경의 팁(tip)(130)에 고분자 용액(140)을 적정량 묻힌다. 고분자 용액(140)은 블랙 매트릭스막을 형성하기 위한 조성물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 고분자 용액에는 단백질, 고분자, DNA, 효소 등이 포함되며, 이때 광을 차단하기 위해 검은색 안료가 첨가된 감광성 유기물질을 포함할 수 있다. 검은색 안료로는 카본블랙, 티타늄옥사이드 및 크롬 등을 사용할 수 있다.
이어서, 핀홀 결함(121) 부위에 고분자 용액이 묻은 원자력 현미경 팁(130)을 이동시킨다. 원자력 현미경의 팁(130)을 이동하기 이전에, 검사장비를 이용하여 핀홀 결함(121)이 발생된 부분을 검출한 후, 핀홀 결함(121)이 검출된 부분의 좌표를 지정하는 과정이 먼저 수행될 수 있다. 따라서, 원자력 현미경의 팁(130)은 지정된 좌표로 이동시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 핀홀 결함(121) 부위에 고분자 용액(140)을 떨어뜨린다. 원자력 현미경의 팁(130)은 수십 nm 정도 예를 들어, 20nm 의 직경을 가지고 있으므로, 아주 미세한 패터닝이 가능하다. 따라서, 핀홀 결함(121) 부위에만 부분적으로 고분자 용액(140)을 떨어뜨려 핀홀 결함(121) 이외의 주변 영역이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 고분자 용액(도 3의 140)에 베이크(bake) 공정을 수행한다. 그러면, 핀홀 결함(121) 부위에 떨어진 고분자 용액(140) 내의 용매가 기화되면서 고분자 용액(140)이 고체화 또는 견고해져 블랙매트릭스막(141)을 형성함으로써, 핀홀 결함을 수정(repair)할 수 있다. 블랙매트릭스막(141)은 광을 차단할 수 있는 물질로 이용되므로, 후속 웨이퍼 노광 과정에서 광차단막 패턴(120)과 함께 광을 차단하는 차광영역이 된다. 따라서, 핀홀 결함으로 인해 후속 웨이퍼 패터닝 불량을 방지할 수 있다.
다음에, 핀홀 결함이 수정된 포토마스크에 초순수(DI water)를 이용한 세정공정을 수행한다. 예컨대, 원자력 현미경을 이용한 리소그리피(lithography)공정을 수행하는 과정에서 수정 장비 내부에서 유발된 파티클(paticle)이 포토마스크 표면에 부착될 수 있다. 이러한 파티클은 초순수를 이용한 세정공정에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미세한 원자력 현미경의 팁을 이용하여 핀홀 결함이 발생된 부분에만 선택적으로 수정하므로 수정공정 중에 유발되는 추가 디펙(defect) 또는 데미지(demage) 발생을 줄일 수 있다.
이상 본 발명의 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.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.

Claims (4)

  1. 원자력 현미경 팁에 블랙 매트릭스 고분자 용액을 묻히는 단계;
    상기 원자력 현미경 팁을 핀홀 결함이 발생된 포토마스크의 결함 부위로 이동시키는 단계;
    상기 결함 부위에 선택적으로 블랙 매트릭스 고분자 용액을 떨어뜨리는 단계; 및
    상기 떨어진 블랙매트릭스 고분자 용액을 베이크하여 핀홀 결함을 수정하는 블랙매트릭스막을 증착하는 단계를 포함하는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원자력 현미경의 팁을 이동시키는 단계는,
    상기 핀홀 결함이 발생된 부분을 검사 장비를 이용하여 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 부분에 좌표를 지정하여 지정된 좌표로 원자력 현미경의 팁을 이동시키는 단계로 이루어지는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스막을 증착하는 단계 이후에,
    상기 핀홀 결함이 수정된 포토마스크에 초순수를 이용하여 세정하는 단계를 더 포함하는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970016788A (ko) * 1995-09-07 1997-04-28 김광호 포토마스크 및 패턴수정방법
KR100280036B1 (ko) * 1990-09-21 2001-01-15 기타지마 요시토시 위상 시프트층을 갖는 포토마스크, 그 제조방법 및 수정방법

Patent Citations (2)

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