KR19980082920A - 포토마스크의 결함 수정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투과광의 세기 저하를 보상하는 포토마스크의 결함 수정 방법에 관한 것으로, 포토마스크 기판과, 상기 포토마스크 기판상에 형성된 광차단막과, 상기 광차단막상에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하여 형성된 콘택 패턴들을 포함하고, 상기 포토마스크 기판상에는 정상 콘택 패턴과 비정상 콘택 패턴이 함께 형성되어 있고, 상기 비정상 콘택 패턴은 상기 정상 콘택 패턴보다 상대적으로 좁은 광투과 영역을 갖는다. 이 때, 상기 비정상 콘택 패턴의 일측 광차단막을 식각하여 상기 정상 콘택 패턴의 광투과 영역보다 상대적으로 넓은 광투과 영역을 갖도록 한다. 이와 같은 방법에 의해서, 오패크 결함을 갖는 비정상 패턴을 정상 콘택 패턴보다 상대적으로 더 넓은 콘택 패턴이 되도록 수정함으로써 포토마스크 기판 손상에 따른 투과광의 세기 저하를 보상할 수 있다.

Description

포토마스크의 결함 수정 방법

본 발명은 포토마스크(photo-mask)의 결함 수정 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 오패크(opaque)형 결함을 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 형성된다.

그러나, 반도체 장치가 고집적화 됨에 따라 각종 전극 및 배선을 형성하기 위한 패턴이 미세화 되어 포토마스크를 제작하는데 있어서 패턴 형성이 날로 어려워지고 있다. 또한, 포토마스크 패턴 형성시 포토마스크상에서 발생되는 결함 수정에 있어서도 많은 어려움이 발생된다.

실제로 수 ㎛의 선폭(critical dimension; C.D)을 갖는 소자에 있어서, 포토마스크상의 수백 nm의 결함은 무시가 가능하고, 결함 수정을 통해 발생되는 포토마스크 기판 손상의 문제는 무시되어 왔다.

그러나, ㎛ 이하의 선폭을 갖는 반도체 소자에 있어서는 무시가 가능한 결함의 크기가 수십 nm를 넘지 않으며 이에 따라, 포토마스크 기판의 결함은 정교한 수정이 요구된다.

포토마스크를 제작하는데 있어서, 상기 포토마스크상의 크롬(Cr)막 패턴 형성시 자주 발생되는 결함의 종류는 크게 클리어(clear)형 결함과 오패크(opaque)형 결함으로 나눌 수 있다.

상기 클리어형 결함은 상기 크롬막이 있어야 할 곳에 없기 때문에 발생되는 결함이고, 상기 오패크형 결함은 상기 클리어형 결함과 반대로 크롬막이 없어야 할 곳에 있기 때문에 발생되는 결함이다.

도 1A 내지 도 1C는 종래의 포토마스크 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1A를 참조하면, 포토마스크 기판(10)상에 폭 'a1' 을 갖는 정상 콘택 패턴(18)과 상기 폭 'a1'보다 상대적으로 좁은 폭 'a2' 를 갖는 비정상 콘택 패턴(20)이 형성되어 있다.

상기 정상 콘택 패턴(18) 및 비정상 콘택 패턴(20)의 양측에는 크롬막으로 구성된 광차단막 패턴들(12, 14, 16)이 형성되어 있다. 이 때, 상기 비정상 콘택 패턴(20)의 일측 광차단막 패턴(14)은 정상 광차단막 패턴(13a)과 오패크형 결함막(13b)으로 구성된다.

상기 오패크형 결함막(13b)은 광투과 영역상에 식각 되지 않고 남아 있는 크롬막으로서, 포토마스크 제작 공정 과정에 있어서 불순물(particle) 등으로 인해 발생된다.

상기 오패크형 결함막(13b)을 갖는 비정상 콘택 패턴(20)이 발생되면 도 1B에 도시된 바와 같이, FIB(Focused Ion Beam)을 사용하여 상기 오패크형 결함막(13b)을 제거하여 상기 폭 'a1'을 갖는 정상 콘택 패턴을 형성한다.

종래에는 상기 오패크형 결함막(13b)을 수정하기 위해 폴리곤 리페어(polygon repair) 방법을 사용하였다. 이 방법은 결함 부위를 Ga++ 이온 빔(ion beam)(22)을 조사하여 제거하는 것으로, 이 때 도 1C에 도시된 바와 같이, 크롬막의 중심과 모서리 부분의 식각률(etch rate)의 차이 및 Ga++ 이온 빔의 산란(scattering)등으로 인한 리버베드(riverbed)와, 결함 수정 부위의 글라스(glass; Qz)가 제거되는 글라스 과식각(overetch)(24)이 발생된다.

도 2는 종래 포토마스크 결함 수정 방법에 따른 반도체 기판상의 거리에 대한 광의 세기를 나타낸 AIMS(Aerial Image Measurement Software) 결과 그래프이다.

도 2를 참조하면, 종래 포토마스크 결함 수정 방법으로 수정된 콘택 패턴을 투과한 광의 세기(28)는 양측의 정상 콘택 패턴을 통해 투과된 광의 세기(26)에 비해 약 10％ 정도 감소되었음을 볼 수 있다.

이와 같이, 반도체 기판상에 패턴을 형성하기 위한 노광(exposure)공정시, 상기 리버베드와 글라스 과식각을 갖는 포토마스크를 사용하게 되면, 정상 패턴으로 구성된 포토마스크에 비해 투과광의 세기(intensity)가 저하되고, 또한 상변이(phaseshift) 등의 문제가 발생된다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 오패크 결함에 따른 포토마스크 결함 수정 부위를 정상 패턴보다 더 넓게 설정함으로써 리버베드 및 글라스 과식각에 따른 투과광의 세기 저하를 보상하는 포토마스크의 결함 수정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1A 내지 도 1C는 종래의 포토마스크 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면;

도 2는 종래 포토마스크 결함 수정 방법에 따른 반도체 기판상의 거리에 대한 광의 세기를 나타낸 AIMS 결과 그래프;

도 3A 내지 도 3C는 본 발명이 실시예에 따른 포토마스크 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면;

도 4A 내지 도 4C는 오패크 결함 수정 후의 콘택 패턴을 비교하여 나타낸 SEM 도면;

도 5는 본 발명의 포토마스크 결함 수정 방법에 따른 반도체 기판상의 거리에 대한 광의 세기를 나타낸 AIMS 결과 그래프;

도 6A 내지 도 6B는 반도체 기판상에서 초점과 노광 시간 따른 선폭의 변화를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 100 : 포토마스크 기판 13b, 103b : 오패크형 결함막

18, 108 : 정상 콘택 패턴 20, 110 : 비정상 콘택 패턴

(구성)

상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명에 의하면, 포토마스크의 결함 수정 방법은, 포토마스크 기판과, 상기 포토마스크 기판상에 형성된 광차단막과, 상기 광차단막상에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하여 형성된 콘택 패턴들을 포함하고, 상기 포토마스크 기판상에는 정상 콘택 패턴과 비정상 콘택 패턴이 함께 형성되어 있고, 상기 비정상 콘택 패턴은 상기 정상 콘택 패턴보다 상대적으로 좁은 광투과 영역을 갖고, 상기 비정상 콘택 패턴의 일측 광차단막을 식각 하여 상기 정상 콘택 패턴의 광투과 영역보다 상대적으로 넓은 광투과 영역을 갖도록 함으로써, 상기 식각시 발생되는 광투과 영역의 포토마스크 기판 손상에 따른 투과광의 세기 저하를 보상한다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광차단막은 크롬막이다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광차단막의 식각은 이온 빔을 사용하여 제거한다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비정상 콘택 패턴의 일측 광차단막 식각 후의 광투과 영역은 상기 정상 콘택 패턴의 광투과 영역보다 5％ 20％ 범위 내로 더 확장된다.

(작용)

본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법은 포토마스크상의 오패크 결함을 갖는 비정상 패턴을 수정함에 있어서, 오패크 결함을 포함하여 상기 패턴의 소정부분을 더 식각 함으로써 오패크 결함 수정시 발생되는 리버베드 및 글라스 과식각에 따른 투과광의 세기 저하를 보상할 수 있다.

(실시예)

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3A 내지 도 3C는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 결함 수정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3A를 참조하면, 포토마스크 기판(100)상에 광차단막 패턴들(102, 104, 106)과 콘택 패턴들(108, 110)이 형성되어 있다. 이 때, 상기 광차단막 패턴들(102, 104, 106)과 콘택 패턴들(108, 110)은 포토마스크 기판(100)상에 광차단막을 형성한 후 상기 광차단막상에 광차단 영역과 광투과 영역을 정의하여 상기 광투과 영역의 광차단막을 식각 함으로써 형성된다.

상기 포토마스크 기판(100)은 통상적으로 글라스 기판을 사용하고, 상기 광차단막은 크롬막을 사용한다.

상기 콘택 패턴들(108, 110)은 정상 콘택 패턴(108)과 비정상 콘택 패턴(110)으로 구성되고, 상기 비정상 콘택 패턴(110)의 광투과 영역의 폭(a2)은 상기 정상 콘택 패턴(108)의 광투과 영역의 폭(a1)보다 상대적으로 좁게 형성되어 있다. 즉, 상기 비정상 콘택 패턴(110)의 일측 광차단막 패턴(104)이 정상 광차단막 패턴(103a) 및 오패크형 결함막(103b)으로 구성되어 있기 때문에 그 광투과 영역의 폭이 줄어들었다.

도 3B에 있어서, 상기 오패크형 결함막(103b)을 제거하여 상기 비정상 콘택 패턴(110)을 정상 콘택 패턴이 되도록 수정해야 한다.

상기 비정상 콘택 패턴(110)은 종래 FIB 시스템을 사용하여 수정하나, 상기 오패크형 결함막(103b) 뿐만 아니라 상기 정상 광차단막 패턴(103a)의 일부를 Ga++ 이온 빔(112)을 주사하여 식각 한다.

상기 비정상 콘택 패턴(110)은 도 3C에 도시된 바와 같이, 상기 정상 콘택 패턴(108)의 광투과 영역의 폭(a1)보다 상대적으로 더 넓은 폭(b)을 갖게 된다.

이렇게 형성함으로써, 상기 FIB 시스템을 사용하여 비정상 콘택 패턴(110)을 수정할 때 가장 빈번하게 발생되는 리버베드와 글라스 과식각 부위(114)에 따른 투과광의 세기 저하를 보상하게 된다.

도 4A 내지 도 4C는 오패크 결함 수정 후의 콘택 패턴을 비교하여 나타낸 SEM(Scanning Electronic Microscope) 도면이다.

도 4A를 참조하면, 정상 콘택 패턴의 광투과 영역(116)상에 오패크 결함(118)인 크롬막이 더 형성되어 있다. 이 때, 상기 오패크 결함(118)을 종래 포토마스크 수정 방법을 통해 제거하게 되면 도 4B에 도시된 바와 같이, 정상 콘택 패턴에 근접한 크기의 콘택 패턴(120)이 형성된다. 그리고, 본 발명에 따른 포토마스크 수정 방법을 사용하게 되면 도 4C에 도시된 바와 같이, 정상 콘택 패턴보다 상대적으로 5％ 20％ 범위 내로 더 확장된 콘택 영역을 갖는 콘택 패턴(122)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 포토마스크 결함 수정 방법에 따른 반도체 기판상의 거리에 대한 투과광의 세기를 나타낸 AIMS 결과 그래프이다.

도 5를 참조하면, 도 4C에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 오패크 결함 수정 후의 콘택 패턴을 투과한 광의 세기(126)는 상기 종래 포토마스크 수정 방법을 통해 수정된 콘택 패턴을 투과한 광의 세기와는 달리, 정상 콘택 패턴을 통해 투과된 광의 세기(124)와 근사적으로 같음을 볼 수 있다.

이 때, 가운데 그래프로 도시된 투과광의 세기(126)가 본 발명에 따른 포토마스크 수정 방법에 따라 수정된 콘택 패턴에 대한 투과광의 세기이고, 그 양측에 도시된 그래프가 정상 패턴을 투과한 광의 세기(124)에 대한 그래프이다.

도 6은 반도체 기판상에서 초점(focus)과 노광시간(exposure time; E.T)에 따른 선폭의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6A는 정상 콘택 패턴에 대한 것이고, 도 6B는 본 발명의 포토마스크 수정 방법에 따른 오패크 결함이 수정된 콘택 패턴에 대한 것이다. 이 때, 콘택 패턴의 크기는 1㎛이고, 결함의 크기는 0.6㎛이다.

도시된 바와 같이, 상기 본 발명의 포토마스크 수정 방법에 따른 수정된 콘택 패턴에 대한 선폭 변화의 그래프는 상기 정상 콘택 패턴에 대한 선폭 변화의 그래프와 매우 유사함을 볼 수 있다.

상술한 바와 같은 포토마스크 수정 방법을 통해 오패크 결함 수정시 부수적으로 발생되는 리버베드 및 글라스 과식각으로 인한 투과광의 세기 저하를 보상할 수 있다.

본 발명은 종래 FIB 시스템을 사용하여 오패크 결함을 갖는 비정상 패턴을 수정함에 있어서 정상 콘택 패턴보다 상대적으로 더 넓은 콘택 패턴이 되도록 수정함으로써, 포토마스크 기판 손상에 따른 투과광의 세기 저하를 보상할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 포토마스크 기판(100)과, 상기 포토마스크 기판(100)상에 형성된 광차단막과, 상기 광차단막상에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하여 형성된 콘택 패턴들(108, 110)을 포함하는 포토마스크의 결함 수정 방법에 있어서,

   상기 포토마스크 기판(100)상에는 정상 콘택 패턴(108)과 비정상 콘택 패턴(110)이 함께 형성되어 있고,

   상기 비정상 콘택 패턴(110)은 상기 정상 콘택 패턴(108)보다 상대적으로 좁은 광투과 영역(a2)을 갖고,

   상기 비정상 콘택 패턴(110)의 일측 광차단막(104)을 식각 하여 상기 정상 콘택 패턴의 광투과 영역보다 상대적으로 넓은 광투과 영역(b)을 갖도록 함으로써, 상기 식각시 발생되는 광투과 영역의 포토마스크 기판(100) 손상에 따른 투과광의 세기 저하를 보상하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광차단막은 크롬막인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광차단막의 식각은 이온 빔을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 비정상 콘택 패턴(110)의 일측 광차단막(104) 식각 후의 광투과 영역(b)은 상기 정상 콘택 패턴(108)의 광투과 영역(a1)보다 5％ 20％ 범위 내로 더 확장되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.