KR101153998B1 - Method for repairing pattern bridge defects of photo mask - Google Patents
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Abstract
포토 마스크의 패턴 브리지(bridge) 결함 수정 방법을 제시한다. 본 발명에 따르면, 포토 마스크 기판 상에 위상 반전층 및 차광층을 원본 레지스트 패턴을 이용하여 1차 식각하여 차광층 패턴 및 위상 반전층 패턴을 형성하고, 패턴 브리지(bridge) 결함을 유발한 파티클(particle)을 세정한다. 1차 식각에 의해 원본 레지스트 패턴에 의해 노출된 포토 마스크 기판 부분을 채우고 원본 레지스트 패턴 부분을 노출하는 수정 레지스트 패턴을 형성한다. 수정 레지스트 패턴으로 포토 마스크 기판 부분을 보호하며 패턴 브리지 결함 부분에서 원본 레지스트 패턴에 의해 노출된 차광층 부분 및 하부의 위상 반전층 부분을 원본 레지스트 패턴을 식각 마스크로 2차 식각하여 결함을 제거한다. A method of correcting a pattern bridge defect of a photo mask is provided. According to the present invention, the phase inversion layer and the light shielding layer are first etched on the photomask substrate by using the original resist pattern to form the light shielding layer pattern and the phase inversion layer pattern, and cause a pattern bridge defect. Clean the particles. By primary etching, a portion of the photomask substrate exposed by the original resist pattern is filled and a modified resist pattern is formed to expose the portion of the original resist pattern. The photoresist substrate portion is protected by a modified resist pattern, and the defect is removed by second etching the original resist pattern with the etching mask on the light blocking layer portion and the lower phase inversion layer portion exposed by the original resist pattern at the pattern bridge defect portion.
패턴 브리지, 파티클, 네거티브 포토레지스트 Pattern Bridge, Particles, Negative Photoresist
Description
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 패턴 브리지 결함 수정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 to 4 are cross-sectional views schematically illustrating a method for correcting a pattern bridge defect of a photo mask according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히, 포토 마스크(photo mask)의 패턴 브리지(pattern bridge) 결함 수정 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to a method of correcting a pattern bridge defect of a photo mask.
반도체 소자를 제조하는 과정에는 웨이퍼 상에 구현하고자하는 패턴을 전사하는 포토리소그래피(photolithography) 과정이 주요하게 사용되고 있다. 이러한 포토리소그래피 과정에서 웨이퍼 상으로 패턴을 정교하게 전사하기 위해서, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 패턴을 포토 마스크 상에 형성하는 과정이 주요하게 인식되고 있다. In the process of manufacturing a semiconductor device, a photolithography process for transferring a pattern to be implemented on a wafer is mainly used. In order to precisely transfer a pattern onto a wafer in such a photolithography process, a process of forming a pattern to be transferred onto a wafer on a photomask is mainly recognized.
포토 마스크 중 감쇠형 위상 반전 마스크(attenuated PSM)는 광을 투과하는 투명한 석영(quartz) 기판 상에 위상 반전층으로 이루어진 영역(주된 패턴(main pattern) 영역)과 전혀 광을 투과하지 못하는 차광층 영역으로 구성되고 있다. 그 런데, 마스크 제조 과정 중 레지스트 패턴 형성을 위한 현상(develop) 후에, 파티클(particle)이 패터닝(patterning)될 지역에 떨어지게 되면, 후속되는 건식 식각(dry etch) 공정에서 이 부분에 식각이 정상적으로 되지 않고 패턴 브리지 결함(pattern bridge defect)이 발생하게 된다. Among the photo masks, an attenuated PSM is a region consisting of a phase inversion layer (main pattern region) on a transparent quartz substrate that transmits light and a light shielding layer region that does not transmit light at all. It consists of. However, if the particles fall into the area to be patterned after development for resist pattern formation during the mask manufacturing process, the etching is not normally performed on this part in a subsequent dry etch process. Pattern bridge defects occur.
이러한 패턴 브리지 결함이 발생한 경우, 종래에는 크롬(Cr)층의 차광층을 제거한 후, 포커스이온빔(FIB) 수정 장치를 사용에서 갈륨(Ga) 이온을 이용하여 위상 반전층을 수정하게 된다. 이러한 방식을 사용할 때 석영 기판 표면에 잔류 Ga 이온에 의한 스테인(ion stain)이 남게 되고, 이러한 스테인은 석영 기판의 투과율을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 수정 시 전하 축적(charge up)으로 인한 이미지 시프트(image shift)로 수정 패턴을 정상 영역과 동일한 패턴으로 구현하기가 어렵다. 또한, 수정한 지역의 위상 반전층 패턴 프로파일(pattern profile)이 정상 영역과 동일하지 않지 않은 문제도 발생한다. When such a pattern bridge defect occurs, conventionally, after removing the light shielding layer of the chromium (Cr) layer, the phase inversion layer is corrected by using gallium (Ga) ions in a focus ion beam (FIB) correction apparatus. When this method is used, stains due to residual Ga ions remain on the surface of the quartz substrate, and such stains are a factor of lowering the transmittance of the quartz substrate. In addition, it is difficult to implement the correction pattern in the same pattern as the normal region due to an image shift due to charge up during correction. In addition, a problem arises in that the phase inversion layer pattern profile of the modified region is not the same as the normal region.
이러한 석영 기판의 투과율 저하 및 이미지 시프트로 인한 수정된 부분의 패턴 불량, 및 위상 반전층 패턴 프로파일 변화는 웨이퍼 노광 시 수정 영역에서의 패턴 선폭(CD: Critical Dimension) 불량을 초래하게 된다. 따라서, 이러한 FIB 수정으로부터 발생될 수 있는 문제들을 해결할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다. The pattern defect of the modified portion and the phase reversal layer pattern profile change due to the decrease in transmittance and the image shift of the quartz substrate result in the defect of the pattern line width (CD) in the correction region during wafer exposure. Accordingly, there is a need for development of a method that can solve problems that may arise from such FIB modification.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, FIB 수정에 수반되는 문제점들을 해결할 수 있는 포토 마스크의 패턴 브리지 결함 수정 방법을 제시하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for correcting pattern bridge defects in a photomask, which may solve problems associated with FIB correction.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 포토 마스크 기판 상에 위상 반전층 및 차광층을 형성하는 단계, 상기 차광층 상에 패터닝을 위한 원본 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 원본 레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 차광층 및 상기 위상 반전층을 선택적으로 1차 식각하여 차광층 패턴 및 위상 반전층 패턴을 형성하는 단계, 상기 선택적 1차 식각 시 패턴 브리지(bridge) 결함을 유발한 파티클(particle)을 제거하기 위해서 상기 포토 마스크 기판 상을 세정하는 단계, 상기 1차 식각에 의해 상기 원본 레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 포토 마스크 기판 부분을 채우고 상기 원본 레지스트 패턴 부분을 노출하는 수정 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 수정 레지스트 패턴으로 상기 포토 마스크 기판 부분을 보호하며 상기 패턴 브리지 결함 부분에서 상기 원본 레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 차광층 부분 및 하부의 상기 위상 반전층 부분을 상기 원본 레지스트 패턴을 식각 마스크로 2차 식각하는 단계, 및 상기 수정 레지스트 패턴 및 상기 원본 레지스트 패턴을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 포토 마스크의 패턴 브리지 결함 수정 방법을 제시한다. One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, forming a phase inversion layer and a light shielding layer on a photo mask substrate, forming an original resist pattern for patterning on the light shielding layer, the original resist pattern Selectively etching the light shielding layer and the phase inversion layer using an etch mask to form a light shielding layer pattern and a phase inversion layer pattern, and particles generating a pattern bridge defect during the selective primary etching. Cleaning the photomask substrate to remove a), filling the photomask substrate portion exposed by the original resist pattern by the primary etching and forming a modified resist pattern that exposes the original resist pattern portion; Protecting the photomask substrate portion with the modified resist pattern and Second etching the original resist pattern with an etch mask on the portion of the light shielding layer and the lower portion of the phase inversion layer exposed by the original resist pattern at the ridge defect portion, and the correction resist pattern and the original resist pattern A method of correcting a pattern bridge defect of a photo mask, comprising selectively removing the same, is provided.
상기 차광층은 크롬층을 포함하여 형성될 수 있다. The light shielding layer may include a chromium layer.
상기 수정 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 원본 레지스트 패턴 상을 덮는 수정 레지스트층을 도포하는 단계, 상기 포토 마스크 기판의 후면으로 상기 차광층 패턴 및 상기 패턴 브리지 부분에 의해 선택적으로 차광되는 노광 광원을 입사시켜 상기 수정 레지스트층을 노광하는 단계, 및 상기 노광된 수정 레지스트층 을 현상하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the modified resist pattern may include applying a modified resist layer covering the original resist pattern, and exposing an exposure light source selectively shielded by the light blocking layer pattern and the pattern bridge portion to a rear surface of the photomask substrate. Incident to expose the quartz crystal layer, and developing the exposed quartz crystal layer.
상기 수정 레지스트층은 네거티브 포토레지스트 물질을 도포하여 형성될 수 있다. The quartz resist layer may be formed by applying a negative photoresist material.
상기 수정 레지스트층을 노광하는 단계는, 스테퍼 또는 스캐너 노광 장치에서 수행될 수 있다. Exposing the quartz resist layer may be performed in a stepper or scanner exposure apparatus.
상기 수정 레지스트층을 도포하기 이전에, 상기 원본 레지스트 패턴을 경화(hardening)시키는 단계, 예컨대, 상기 원본 레지스트 패턴의 표면을 헬륨 플라즈마 처리하는 단계를 수행할 수 있다. Before applying the modified resist layer, hardening the original resist pattern, for example, performing a helium plasma treatment on the surface of the original resist pattern.
상기 2차 식각하는 단계는 상기 노출된 패턴 브리지 부분을 건식 식각하는 단계를 포함할 수 있다. The second etching may include dry etching the exposed pattern bridge portion.
상기 원본 레지스트 패턴 및 상기 수정 레지스트 패턴을 제거한 후 상기 차광층 패턴을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include selectively removing the light blocking layer pattern after removing the original resist pattern and the modified resist pattern.
본 발명에 따르면, FIB 수정에 수반되는 문제점들을 해결할 수 있는 포토 마스크의 패턴 브리지 결함 수정 방법을 제시할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a method for correcting pattern bridge defects in a photo mask that can solve the problems associated with FIB correction.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.
본 발명의 실시예에서는, 포토 마스크 제조 공정에서 현상 후, 건식 식각 전 단계에서 발생하는 이물에 의한 크롬 패턴 브리지를 정상 패턴과 동일하게 수정하기 위한 방법을 제시한다. In an embodiment of the present invention, a method for modifying a chromium pattern bridge caused by a foreign substance generated in a photomask manufacturing process before a dry etching step after development in the same manner as a normal pattern is provided.
건식 식각까지 진행한 후 레지스트 스트립(resist strip) 전에 패턴 면 상에, 노광된 부분만 남게되는 바람직하게 네거티브 포토레지스트층(negative PR(photo resist))을 수정용 레지스트로 도포(coating)한 후, 마스크의 후면(backside)으로부터, 노광 장치(예컨대, 스테퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner))를 이용하여 마스크 전체를 노광한다. After applying the dry etching, a negative photoresist layer (negative PR (photo resist)) is preferably coated on the pattern surface before the resist strip, leaving only the exposed portions. From the backside of the mask, the entire mask is exposed using an exposure apparatus (e.g., a stepper or scanner).
이때 네거티브 PR을 도포하기 전에 브리지 발생 영역의 원본 레지스트 패턴(original resist pattern)에 대한 도포(coating)로 인한 손상damage를 막기 위하여, 건식 식각 장비에서 헬륨 플라즈마(He plasma) 처리를 하여, 원본 레지스트 패턴을 경화(hardening)시킨다.At this time, in order to prevent damage caused by coating on the original resist pattern of the bridge generation region before applying the negative PR, helium plasma treatment is performed on the dry etching equipment, thereby preventing the original resist pattern. Hardening.
수정용 레지스트 도포 및 노광 후 현상을 진행하여, 석영 기판이 드러난 부분을 수정용 레지스트로 채우고, 그 이외의 도포된 수정용 레지스트를 제거하고, 브리지가 있는 영역의 원본 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 Cr 패턴 브리지를 건식 식각 공정으로 식각하여 수정한다. 연후에, 하부의 위상 반전층을 건식 식각 공정으로 식각함으로써, 종래의 FIB 수정으로부터 발생될 수 있는 석영 기판의 투과율 저하와 패턴 불량 등과 같은 문제들의 발생을 방지할 수 있다. Applying the resist for correction and post-exposure development, filling the exposed portion of the quartz substrate with the correction resist, removing the other applied correction resist, and using the original resist pattern of the bridged area as a mask, The pattern bridge is etched by dry etching. Afterwards, by etching the lower phase inversion layer by a dry etching process, it is possible to prevent the occurrence of problems such as poor transmittance and pattern defects of the quartz substrate which can be generated from the conventional FIB modification.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크의 패턴 브리지 결함 수정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 to 4 are cross-sectional views schematically illustrating a method for correcting a pattern bridge defect of a photo mask according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 바람직하게 석영 기판의 포토 마스크 기판(100) 상에 예컨대 몰리브데늄-실리콘(Mo-Si) 위상 반전층 및 크롬(Cr) 차광층을 형성하고, 차광층 상에 패터닝을 위한 원본 레지스트 패턴(410)을 형성한다. 원본 레지스트 패턴(410)을 식각 마스크로 차광층 및 위상 반전층을 순차적으로 선택적으로 1차 건식 식각하여 차광층 패턴(301) 및 위상 반전층 패턴(201)을 형성한다. Referring to FIG. 1, preferably, for example, a molybdenum-silicon (Mo-Si) phase inversion layer and a chromium (Cr) light shielding layer are formed on a
이때, 파티클(particle: 500) 등과 같은 이물의 흡착 등에 의해서 선택적 1차 식각 시 패턴 브리지(bridge) 결함에 의한 미패터닝 차광층 부분(300) 및 위상 반전층 부분(200)이 유발될 수 있다. 이후에, 이러한 결함을 유발한 파티클(500)을 제거하기 위해서 포토 마스크 기판(100) 상을 순수 등을 이용하여 세정한다. In this case, the unpatterned light
도 2를 참조하면, 원본 레지스트 패턴(410) 상을 덮는 수정 레지스트층(450)을 바람직하게 네거티브 포토레지스트 물질을 도포하여 형성한다. 이후에, 포토 마스크 기판(100)의 후면으로 차광층 패턴(301) 및 패턴 브리지 부분에 의해 선택적으로 차광되는 노광 광원을 입사시켜 수정 레지스트층(450)을 노광한다. 이때, 노광은 스테퍼 또는 스캐너 노광 장치에서 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2, a modified
한편, 수정 레지스트층(450)을 도포하기 이전에, 원본 레지스트 패턴(410)을 보호하기 위해서 경화(hardening)시키는 단계를 더 수행할 수 있다. 예컨대, 원본 레지스트 패턴(410)의 표면을 헬륨 플라즈마 처리하여 경화시킨다. Meanwhile, before applying the modified
이후에, 노광된 수정 레지스트층(450)을 현상한다. 이에 따라, 도 3에 제시된 바와 같이, 1차 식각에 의해 원본 레지스트 패턴(410)에 의해 노출된 포토 마스 크 기판(100) 부분을 채우고, 원본 레지스트 패턴(410) 부분을 노출하는 수정 레지스트 패턴(451)이 형성된다. Thereafter, the exposed
연후에, 수정 레지스트 패턴(451)으로 포토 마스크 기판(100) 부분을 보호하며 패턴 브리지 결함 부분에서 원본 레지스트 패턴(410)에 의해 노출된 차광층 부분(300) 및 하부의 위상 반전층 부분(200)을 원본 레지스트 패턴(410)을 식각 마스크로 2차 건식 식각한다. 이러한 건식 식각은 순차적으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 패턴 브리지 결함이 제거되어 수정 차광층 패턴(303) 및 수정 위상 반전층 패턴(203)이 패터닝된다. Afterwards, the portion of the
이후에, 수정 레지스트 패턴(451) 및 원본 레지스트 패턴(410)을 선택적으로 제거한다. 필요에 따라, 감쇠형 PSM 구성을 위해 차광층 패턴(301, 303)을 선택적으로 제거할 수 있다. Thereafter, the modified
상술한 본 발명에 따르면, Cr 패턴 브리지 결함을 석영 기판의 투과율 저하, 패턴 불량 및 패턴 프로파일 변화없이 정상 영역과 동일한 상태로 수정할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 노광 시 수정 영역의 선폭 불량 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 마스크의 질적 향상을 구현할 수 있으며, 웨이퍼 노광 불량으로 인한 마스크 재제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. According to the present invention described above, the Cr pattern bridge defect can be corrected to the same state as the normal region without lowering the transmittance, pattern defect and pattern profile change of the quartz substrate. As a result, it is possible to suppress the occurrence of line width defects in the correction region during wafer exposure. Accordingly, the quality of the mask can be improved, and the cost of mask remanufacturing due to the defective wafer exposure can be reduced.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
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