KR100865560B1

KR100865560B1 - 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법

Info

Publication number: KR100865560B1
Application number: KR1020070094654A
Authority: KR
Inventors: 하태중
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2008-10-28

Abstract

브릿지 위상반전막 패턴이 유발된 포토마스크 상에 브릿지된 위상반전막 패턴 상부 표면을 노출시키면서, 정상 패턴 및 정상 패턴 사이의 투명기판 부분을 덮는 보호막 패턴을 형성하고, 보호막 패턴에 의해 노출된 브릿지 위상반전막 패턴을 수정한 후, 보호막 패턴을 제거하는 포토마스크의 결함 패턴 수정 방법을 제시한다. 구체적으로, 보호막 패턴을 형성하는 단계는, 브릿지 위상반전막 패턴이 형성된 포토마스크 상에 보호막을 형성하고, 보호막 상에 포토레지스트막을 형성한다. 다음에, 포토레지스트막을 일정 두께 리세스하여 정상패턴 사이의 투명기판 부분을 덮으면서 브릿지 위상반전막 패턴 상에 형성된 보호막을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성한 후, 보호막을 이방성 식각하여 상기 브릿지된 위상반전막 패턴의 상부 표면을 노출시키는 보호막 패턴을 형성한다. 노출된 브릿지 위상반전막 패턴을 수정한 후, 포토레지스트막 패턴 및 보호막 패턴를 제거하는 단계로 이루어진다.

탄소막, 브릿지 불량 패턴, 수정 공정, 포토레지스트막

Description

포토마스크의 패턴 결함 수정 방법{Method for repairing pattern defect in photomask}

본 발명은 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토마스크의 제조 과정에서 유발되는 브릿지 패턴을 수정하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법에 관한 것이다.

반도체소자를 제조하기 위해서는 여러 단계의 공정 과정을 수행하고 있다. 특히, 반도체소자를 제조하는 과정에서 반도체기판에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위한 방법으로 회로 패턴이 그려진 포토마스크가 이용되고 있다. 포토마스크 상에 구현된 패턴은 포토리소그래피 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크의 제조 공정은 매우 중요하게 인식되고 있다.

포토마스크를 제조하기 위해서는 먼저 투명기판 상에 식각대상막 및 포토레지스트막을 형성하고, 포토레지스트막에 목표 패턴 형상을 전사한 후, 현상하여 하부의 식각대상막을 선택적으로 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 노출된 식각대상막을 선택적으로 식각하여 식각대상막 패턴을 형성하는 과정으로 이루어진다.

그런데, 포토마스크를 제조하는 과정에서 식각공정 마진 부속, 레지스트 이물질 등의 원인으로 인해 패턴이 서로 브릿지(bridge) 되는 결함이 유발될 수 있다. 브릿지 결함은 포토리소그래피 공정을 통해 웨이퍼 상에 패턴 결함을 전사하게 되므로, 포토마스크 불량뿐만 아니라 반도체소자 자체에도 불량 패턴을 형성하게 된다. 따라서, 포토마스크 제작과정에서 이온 빔 또는 레이저 등을 이용한 수정 공정을 수행하여 브릿지 결함을 수정한다.

그러나, 이러한 수정 공정은 브릿지된 결함 패턴 영역을 설정해야하며, 설정 시 정렬도 부정확으로 인해 정상 패턴 예를 들어, 광차단막 패턴(또는 위상반전막)이 손상될 수 있다. 또한, 이온 빔 또는 레이저 등을 사용함에 따라, 정상 패턴 사이에 노출된 투명기판 부분이 손상(damage)될 수 있다. 예컨대, 수정공정을 수행하면서, 정상 패턴 사이에 노출된 투명기판 부분이 변색되거나 얼룩이지는 스테인(stain) 현상이 유발될 수 있다. 이와 같이 투명기판 부분이 손상되거나 스테인 현상으로 인해 포토마스크의 투과율이 저하되고 위상값이 변화될 수 있다.

본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법은, 브릿지 위상반전막 패턴이 유발된 포토마스크 상에 상기 브릿지된 위상반전막 패턴 상부 표면을 노출시키면서, 정상 패턴 및 정상 패턴 사이의 투명기판 부분을 덮는 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 보호막 패턴에 의해 노출된 브릿지 위상반전막 패턴을 수정하는 단계; 및 상기 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 포토마스크 상에는 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성되고, 상기 브릿지 위상반전막 패턴 상에는 정상적으로 패터닝된 광차단막 패턴이 형성된것이 바람직하다.

상기 보호막 패턴은 탄소막으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 보호막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 브릿지 위상반전막 패턴이 형성된 포토마스크 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 일정 두께 리세스하여 정상패턴 사이의 투명기판 부분을 덮으면서 브릿지 위상 반전막 패턴 상에 형성된 보호막을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 보호막을 이방성 식각하여 상기 브릿지된 위상반전막 패턴의 상부 표면을 노출시키는 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 노출된 브릿지 위상반전막 패턴을 수정하는 단계; 및 상기 포토레지스트막 패턴 및 보호막 패턴를 제거하는 단계로 이루어질 수 있다.

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 플라즈마를 이용한 건식 식각공정으로 수행하는 것이 바람직하다.

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 포커스 이온 빔 수정 장비 또는 레이저 수정 장비를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 플라즈마 건식식각공정을 이용하여 수행할 수 있다.

상기 보호막의 제거는 산소플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.

(실시예)

도 1을 참조하면, 투명기판(100) 상에 웨이퍼 상으로 전사할 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110)을 형성하여 포토마스크를 제작한다. 광차단막 패턴(111)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다. 위상반전막 패턴(110)은 투고되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘산화질화(MoSiON)막으로 형성할 수 있다.

구체적으로, 도면에는 상세하게 나타내지 않았지만, 투명기판(100) 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막을 형성한 후, 레지스트막에 통상의 전자빔을 이용한 노광공정을 수행하여 형성하고자 하는 회로 패턴을 전사한다. 현상액을 이용한 현상공정을 수행하여 전자빔에 의해 전사된 부분 또는 전사되지 않은 부분을 현상하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성한다. 레지스트막 패턴의 형상으로 광차단막을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴(111)을 형성한 후, 레지스트막 패턴을 제거하고, 광차단막 패턴(111)을 식각마스크로 이용하여 노 출된 위상반전막을 선택적으로 식각하여 위상반전막 패턴(110)을 형성한다.

그러나, 광차단막 패턴(111)을 형성하기 위한 식각 과정이나 그 전과정에서 식각 부산물 등의 이물질이 위상반전막의 일부 표면 상에 떨어질 수 있다. 이 후에, 위상반전막 패턴(111)을 형성하기 위한 식각 공정을 수행하게 되면, 위상반전막 일부 표면에 떨어진 이물질로 인해 위상반전막이 식각되지 않고 위상반전막 패턴이 서로 브릿지 (bridge)되는 위상반전막 패턴(120)이 형성될 수 있다. 브릿지된 위상반전막 패턴(120)은 포토리소그래피 공정을 통해 웨이퍼 상에 불량 패턴을 전사하게 되므로, 포토마스크의 불량뿐만 아니라 반도체소자 자체에도 불량 패턴을 형성하게 된다.

도 2를 참조하면, 브릿지된 위상 반전막 패턴(도 1의 120)이 형성된 포토마스크 전면에 패턴 프로파일을 따라 보호막(130)을 형성한다. 보호막(130)은 탄소막으로 형성할 수 있다. 탄소막은 탄소를 함유한 화합물을 반응 소스로 이용하여 코팅하거나 증착하여 형성할 수 있다. 탄소막은 탄소 함유량을 조절하여 식각선택비뿐만 아니라 광학적 특성을 조절할 수 있다.

보호막(130)은 후속 브릿지된 위상반전막 패턴(120)을 수정하기 위한 수정 공정 시 측벽배리어 역학을 한다. 따라서, 보호막(130)이 형성되는 두께, 보다 구체적으로 광차단막 패턴 측벽에 형성되는 두께에 따라, 불량 패턴을 수정하는 범위가 결정된다. 따라서, 보호막(130) 형성 시, 패턴 선폭 오차 범위 이내 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

보호막(130) 상에 포토레지스트막(140)을 형성한다. 포토레지스막(140)은 실 리콘이 함유된 폴리머를 사용하여 형성함으로써, 탄소막 제거 시 식각선택비를 향상시킬 수 있다. 포토레지스트막(140)은 종류에 관계없이 산소 플라즈마에 제거될 수 있는 포토레지스트막(140)으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 탄소막 제거시 포토레지스트막의 손실의 최소화하여 보호막(130) 역할을 하는 부분의 탄소막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 포토레지스트막(도 2의 140)을 일정 두께 제거한다. 그러면, 정상 패턴 예컨대, 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110) 사이에 노출되는 투명기판(100) 부분에는 포토레지스트막 패턴(140a)이 존재하면서, 브릿지된 위상 반전막 패턴(120) 부분에는 보호막(130)이 노출된다.

예컨대, 브릿지된 위상반전막 패턴(120) 상에 형성된 포토레지스트막의 두께는 정상 패턴 사이의 투명기판 부분에 형성된 포토레지스트막의 두께보다 상대적으로 얇으므로, 포토레지스트막 제거 시 브릿지된 위상반전막 패턴(120) 상에 형성된 보호막(130)이 먼저 노출될 수 있다. 이때, 브릿지된 위상반전막 패턴(120) 상에 형성된 보호막(130)이 노출될 때까지 포토레지스막의 식각시간을 조절하는 것이 바람직하다.

포토레지스트막 패턴(140a)은 후속 보호막 패턴 형성 시 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110) 사이의 투명기판 부분의 보호막(130)이 제거되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 이방성 식각공정을 수행하여 브릿지된 위상반전막 패턴(120) 상에 형성된 보호막만을 제거한다. 그러면, 브릿지된 위상반전막 패 턴(120) 상에 형성된 광차단막 패턴(111) 측벽에 스페이서 형태의 보호막 패턴(131)이 형성되면서, 브릿지된 위상반전막 패턴(120) 상부 표면이 노출된다. 동시에 보호막 패턴(131)은 포토레지스트 패턴(140a)에 의해 정상 패턴 예컨대, 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110) 사이의 투명기판(100) 부분에도 존재하게 된다. 보호막 패턴(131)은 블랭크 식각 또는 에치백 공정으로 수행할 수 있다.

보호막 패턴(131)은 후속 브릿지 불량 패턴(120) 수정 시 측벽배리어 역할을 하면서, 정상 패턴 예컨대, 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110) 사이의 투명기판(100) 부분이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 5를 참조하면, 수정 장비를 이용하여 보호막 패턴(131)에 의해 노출된 브릿지된 위상반전막 패턴(도 4의 120)을 수정한다. 수정공정은 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 이용하여 수정할 수 있다. 이때, 보호막 패턴(131)은 브릿지된 위상반전막 패턴부분만을 노출하므로, 수정 공정 시 정상 패턴 예컨대, 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110)과 정상 패턴 사이의 투명기판(100) 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수정 공정 시 정상 패턴 사이의 투명기판(100)이 변색되는나 얼룩이지는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 정상 패턴 사이의 투명기판(100) 상에 존재하는 포토레지스트막 패턴은 수정 공정 시 이용되는 플라즈마에 의해 함께 제거될 수 있다. 수정 공정 시 포토레지스트막 패턴이 모두 제거되더라도 정상 패턴 사이의 투명기판(100) 부분에는 보호막 패턴(130)이 존재하므로 안정적으로 수정공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 탄소막과 위상반전막의 식각선택비가 높으므로, 수정공정 중에 반도체기판이 손상 되는 것을 방지할 수 있다.

수정공정은 FIB 수정 장비 또는 이온 빔 장비를 이용하여 수정할 수도 있다. 이때에도, 수정 장비와 브릿지된 위상반전막 패턴의 정렬이 부정확하더라도 보호막 패턴에 의해 정상 패턴과 정상 패턴 사이에 노출된 투명기판(100) 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 6을 참조하면, 보호막 패턴을 제거한다. 보호막 패턴의 제거는 산소플라즈마를 이용한 건식식각공정을 이용하여 제거할 수 있다. 보호막 패턴 예컨대, 탄소막은 산소플라즈마에 의해 정상적으로 패터닝된 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110) 표면의 손상을 방지하면서 안정적으로 제거할 수 있다. 따라서, 보호막 패턴이 제거되면서 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(110)이 손실되어 후속 패터닝 시 투과도 및 위상이 변하는 것을 방지할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.

Claims

브릿지 위상반전막 패턴이 유발된 포토마스크 상에 상기 브릿지된 위상반전막 패턴 상부 표면을 노출시키면서, 정상 패턴 및 정상 패턴 사이의 투명기판 부분을 덮는 보호막 패턴을 형성하는 단계;

상기 보호막 패턴에 의해 노출된 브릿지 위상반전막 패턴을 수정하는 단계; 및

상기 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 포토마스크 상에는 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성되고, 상기 브릿지 위상반전막 패턴 상에는 정상적으로 패터닝된 광차단막 패턴이 형성된 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 보호막 패턴은 탄소막으로 형성하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 보호막 패턴을 형성하는 단계는,

상기 브릿지 위상반전막 패턴이 형성된 포토마스크 상에 보호막을 형성하는 단계;

상기 보호막 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;

상기 포토레지스트막을 일정 두께 리세스하여 정상패턴 사이의 투명기판 부분을 덮으면서 브릿지 위상반전막 패턴 상에 형성된 보호막을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계;

상기 보호막을 이방성 식각하여 상기 브릿지된 위상반전막 패턴의 상부 표면을 노출시키는 보호막 패턴을 형성하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 플라즈마를 이용한 건식 식각공정으로 수행하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 포커스 이온 빔 수정 장비 또는 레이저 수정 장비를 이용하여 수행하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 브릿지 위상반전막 패턴의 수정은 플라즈마 건식각 공정으로 수행하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.
제1항 있어서,

상기 보호막의 제거는 산소플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 제거하는 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법.