KR101095674B1 - 포토마스크의 불량 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 마스크막 패턴을 형성하고, 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 기판 부분을 일정 두께 식각한다. 일정 두께 식각된 기판 전면에 탄소막을 형성한 후, 탄소막이 형성된 기판에 광을 투과시켜 검출된 광량을 이용해 단차 불량이 발생된 부분을 검출하는 포토마스크의 불량 검출 방법을 제시한다.
포토마스크, 트렌치, 림타입, 단차 불량, 탄소막, 광량차

Description

포토마스크의 불량 검출 방법{Method for detecting inferior of photomask}
본 발명은 반도체소자의 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토마스크의 불량 검출 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하는 과정에서 웨이퍼에 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.
한편, 포토마스크 상에 형성된 패턴의 선폭이 노광원의 파장보다 적어지게 되면, 회절 현상이 발생되어 기생이미지를 발생시키게 된다. 이를 방지하기 위해, 마스크를 투과하는 광의 위상을 반전시켜 패턴의 공간 주파수를 줄이거나, 가장자리의 콘트라스트(contrast)를 증가시키는 간접 효과를 이용하여 해상도를 높이는 위상바전마스크(PSM;Phase Shift Mask)가 제시되고 있다.
특히, 패턴의 선폭이 미세해 짐에 따라, 0°위상 영역 및 180°위상 영역의 계면에서 상쇄 간섭이 일어나도록 하여, 포토레지스트 패턴을 형성하는 크롬리스(Cr-less) 위상 반전 마스크와, 크롬리스 위상 반전 마스크의 0°위상 영역에 크 롬 패턴을 형성하여 반도체 기판 상에 형성될 포토레지스트 패턴을 충실하게 하는 림 타입(rim type)의 위상 반전 마스크가 제안되고 있다.
림 타입의 위상반전 마스크를 형성하기 위해서는 먼저, 광차단막이 형성된 투명기판 상에 180°위상 반전 영역을 한정하기 위한 제1 레지스트막 패턴을 이용하여 광차단막을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴을 형성한 후, 광차단막 패턴에 의해 노출된 투명기판 부분을 소정 깊이로 트렌치 식각하여 180°위상 영역을 한정한다. 이어서, 림 영역을 한정하는 제2 레지스트막 패턴을 이용하여 광차단막 패턴의 가장자리 일부를 식각한 후, 패턴을 검사하는 과정으로 이루어진다.
이때, 180° 위상 반전 영역을 형성하기 위한 트렌치 식각공정에서 이물질 등에 의해 투명기판 부분의 일부가 식각되지 않거나 오버 식각에 의해 단차 불량이 발생할 수 있다. 그런데, 패턴 검사 과정은 광원을 이용하여 차광 영역과 투광영역의 투과도 차이에 의해 패턴을 검사하게 된다. 그런데, 투명기판 부분에서 단차 불량이 발생되는 경우 투과도 차이가 발생하지 않으므로, 단차 불량이 발생됐는지 검출하기가 어렵다.
본 발명에 따른 포토마스크의 불량 검출 방법은, 기판 상에 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 기판 부분을 일정 두께 식각하는 단계; 상기 일정 두께 식각된 기판 전면에 탄소막을 형성하는 단계; 및 상기 탄소막이 형성된 기판에 광을 투과시켜 검출된 광량을 이용해 단차 불량이 발생된 부분을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 마스크막 패턴은 광차단막 패턴 또는 위상반전막 패턴으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 단차 불량이 발생된 부분을 검출하는 단계 이후에, 상기 탄소막을 제거하는 단계; 및 상기 기판에서 단차 불량이 발생된 부분을 수정하는 리페어 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 탄소막의 제거는 산소 플라즈마를 이용한 건식식각공정으로 수행하는 것이 바람직하다.
(실시예)
도 1을 참조하면, 석영기판과 같은 투명기판(100) 상에 마스크막(110) 및 레지스트막(120)을 형성한다.
마스크막(110)은 경우에 따라, 광차단막 또는 위상반전막으로 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 광차단막은 투과되는 광을 차단시킬 수 있는 물질 예컨대, 크롬막으로 형성할 수 있으며, 위상반전막은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘 산화질화막으로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 수행하여 레지스트막 패턴(121) 및 마스크막 패턴(111)을 형성한다.
구체적으로, 레지스트막에 통상의 전자빔을 이용한 노광 공정을 수행하여 형성하고자 하는 패턴을 전사하고, 현상액을 이용한 현상공정을 수행하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(121)을 형성한다. 이때, 레지스트막 패턴(111)은 0°위상 영역 및 180°위상 반전 영역이 노출되게 배치될 수 있다.
이어서, 레지스트막 패턴의 형상으로 마스크막을 선택적으로 식각하여 마스크막 패턴을 형성한다. 여기서, 마스크막 패턴 사이에 의해 노출된 투명기판 부분은 0°위상 영역 및 180°위상 반전 영역으로 구분될 수 있다.
도 3을 참조하면, 레지스트막 패턴을 제거한 후, 마스크막 패턴(111)을 식각마스크로 노출된 투명기판(100) 부분을 일정 두께 식각하여 트렌치(130)를 형성한다. 트렌치(130)는 후속 투과되는 광이 180°위상 차를 가질 수 있도록 식각시간을 조절하여 트렌치(130) 되는 깊이를 조절할 수 있다.
그런데, 트렌치(130) 형성 과정에서 이물질 등에 의해 노출된 투명기판 부분의 일부가 식각되지 않거나, 오버 식각에 의한 쿼츠 단차 불량(140)이 유발될 수 있다.
투명기판 부분에서 단차 불량(140)이 발생되는 경우 투과도 차이가 발생하지 않으므로, 후속 패턴 검사 과정에서 단차 불량이 발생됐는지 검출하기가 어렵다. 이러한 단차 불량(140)은 후속 180°위상 영역에서 위상 차이를 유발하여 웨이퍼 상으로 패턴 전사 시 결함을 발생시키게 된다.
도 4를 참조하면, 트렌치(140)가 형성된 투명기판(100) 전면에 탄소막(150)을 형성한다. 탄소막(150)은 탄소 함유량을 조절하여 코팅(coating)하거나 증착하여 형성할 수 있다. 탄소막(150)은 탄소막(150)의 두께에 따라, 투과도 및 반사도가 달라지게 된다.
투명기판 부분에서 단차 불량(140)이 발생되는 경우, 단차 경계부에는 탄소막의 두께 차이가 유발된다.
도 5를 참조하면, 탄소막(150)이 형성된 투명기판(100)에 패턴 검사 공정을 수행한다.
구체적으로, 검사 장치를 이용하여 탄소막이 형성된 투명기판에 광을 투과되거나 반사된 광량을 검출한다. 이때, 단차 경계부에 형성된 탄소막을 투과하는 광과 트렌치 바닥면에 형성된 탄소막을 투과하는 광은 탄소막은 두께 차이에 의해 광량 차이가 발생하게 된다. 따라서, 광량 차이가 발생된 부분(141)을 패턴 불량으로 인식할 수 있다.
도 6을 참조하면, 탄소막을 제거한다. 탄소막은 산소 플라즈마 이용한 건식 식각공정을 이용하여 제거할 수 있다. 탄소막은 산소 플라즈마에 의해 마스크막 패턴 표면의 손상을 방지하면서 안정적으로 제거할 수 있다. 따라서, 탄소막 제거 과정에서 마스크막 패턴이 손실되어 후속 웨이퍼 패터닝 시 투과도 및 위상이 변하는 것을 방지할 수 있다.
삭제
본 발명에 따르면, 포토마스크 제조 과정에서 탄소막을 형성한 후, 광을 투과시켜 검출된 광량을 이용하여 패턴을 검사한다. 단차 경계부에서의 탄소막 두께 차이에 의해 투과되는 광량 차이가 유발되어 광량 차이가 유발된 부분을 패턴 불량 으로 인식한다. 이에 따라, 트렌치 식각공정에서 이물질 등에 의해 투명기판 부분의 일부가 식각되지 않거나 오버 식각에 의해 단차 불량이 발생된 부분을 검출할 수 있다.
또한, 탄소막을 형성함으로써, 투명기판 상에 형성된 마스크막 패턴 표면의 손상을 방지하면서 안정적으로 제거할 수 있으며, 탄소막 제거 과정에서 마스크막 패턴이 손실되어 후속 웨이퍼 패터닝 시 투과도 및 위상이 변하는 것을 방지할 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 6은 본 발명에 따른 포토마스크의 패턴 불량 검출 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.

Claims (4)

  1. 기판 상에 마스크막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 기판 부분을 일정 두께 식각하는 단계;
    상기 일정 두께 식각된 기판 전면에 탄소막을 형성하는 단계; 및
    상기 탄소막이 형성된 기판에 광을 투과시켜 검출된 광량을 이용해 단차 불량이 발생된 부분을 검출하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 불량 검출 방법.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 마스크막 패턴은 광차단막 패턴 또는 위상반전막 패턴으로 이루어지는 포토마스크의 불량 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 단차 불량이 발생된 부분을 검출하는 단계 이후에,
    산소 플라즈마를 이용한 건식식각공정으로 상기 탄소막의 제거를 수행하는 포토마스크의 불량 검출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3015646B2 (ja) 1993-12-27 2000-03-06 株式会社東芝 位相シフトマスクの欠陥修正方法及び欠陥修正装置
JP2003121988A (ja) 2001-10-12 2003-04-23 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法

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