KR19990055127A

KR19990055127A - Photomask Manufacturing Method

Info

Publication number: KR19990055127A
Application number: KR1019970075039A
Authority: KR
Inventors: 배상만
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR100298175B1

Abstract

본 발명은 크롬 잔류물, 불순물 등에 의해 발생되는 결함 부위를 간단한 방법으로 정확하게 제거 또는 치유하므로써 포토마스크 제작 수율을 향상시키는 포토마스크 제조 방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 포토마스크 제조 방법은, 투명 물질의 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 크롬 패턴 형성후 발생된 제1 결함을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하여 제거하므로써 제1 리페어하는 단계; 및 상기 제1 리페어에 의해 발생된 제2 결함을 제거하기 위하여 레이저 빔 또는 이온 빔으로 상기 투명 물질의 전면을 소정두께 식각하거나 또는 상기 제2 결함을 덮도록 제2 투명 물질을 형성하므로써 제2 리페어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention is to provide a photomask manufacturing method that improves the photomask fabrication yield by accurately removing or healing defects caused by chromium residues, impurities, etc. in order to accomplish this, the photomask manufacturing method of the present invention Forming a chrome pattern on a substrate of transparent material; Repairing the first defect generated after the formation of the chromium pattern by scanning with a laser beam or an ion beam to remove the first defect; And a second repair by forming a second transparent material to etch a predetermined thickness of the front surface of the transparent material with a laser beam or an ion beam or to cover the second defect in order to remove the second defect caused by the first repair. It includes the step of performing.

Description

Photomask Manufacturing Method

본 발명은 반도체 소자 제조 공정에 사용되는 포토마스크(Photomask) 제조 방법에 관한 것으로, 특히 포토마스크 제조시 발생된 결함을 제거 혹은 치유할 수 있는 포토마스크 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a photomask used in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to a method of manufacturing a photomask that can remove or heal defects generated during photomask manufacturing.

포토마스크는 반도체 소자의 제조시 패턴 형성을 위한 리소그라피(Lithography) 공정에서, 기판 상에 도포된 포토레지스트(photoresist)의 소정부위를 선택적으로 노광시키기 위해 사용된다.The photomask is used to selectively expose a predetermined portion of the photoresist applied on the substrate in a lithography process for forming a pattern in manufacturing a semiconductor device.

포토마스크는 위상반전마스크 등 여러가지 유형이 발표되고 있으나, 통상적으로 석영 기판과, 이 석영기판 상에 빛을 차단하기 위해 형성된 크롬 패턴으로 이루어지는데, 이 크롬 패턴의 프로파일(Profile)을 석영 기판 상에 정확히 형성하는 기술이 매우 중요하다.Although various types of photomasks, such as phase inversion masks, have been published, they are generally made of a quartz substrate and a chromium pattern formed to block light on the quartz substrate. Accurate shaping is very important.

크롬 패턴을 형성 방법중의 하나는 석영 기판의 전면에 크롬막을 형성하고, 이 크롬막 상에 포토레지스트를 도포한 후, 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상에 의해 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 이 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 크롬막을 식각하는 것이다.One method of forming a chromium pattern is to form a chromium film on the entire surface of a quartz substrate, apply a photoresist on the chromium film, and then form a photoresist pattern by electron beam writing and development. Then, the chromium film is etched using this photoresist pattern as an etching mask.

그런데, 전자 빔 라이팅 시, 정상 도즈(Dose)량이 포토레지스트에 전달되지 않거나, 패턴 상에 결함이 존재하여 현상 및 식각후 제거되어야 할 부위가 원활히 제거되지 않아서 크롬 잔류물이 발생하는 등, 여러 종류의 결함이 유발되고 있는 실정이다.However, in electron beam lighting, various kinds of chromium residues are generated, such as normal dose amount is not transferred to the photoresist, or defects are present on the pattern, and areas to be removed after development and etching are not smoothly removed. This is the situation where the defects are caused.

본 발명의 목적은 크롬 잔류물, 불순물 등에 의해 발생되는 결함 부위를 간단한 방법으로 정확하게 제거 또는 치유하므로써 포토마스크 제작 수율을 향상시키는 포토마스크 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photomask manufacturing method for improving the photomask fabrication yield by precisely removing or healing defect sites caused by chromium residue, impurities, and the like.

도 1은 크롬 패턴 형성후의 여러 가지 결함들을 가시적으로 도시한 도면.1 is a view showing visually various defects after chrome pattern formation.

도 2a 및 도 2b는 크롬 잔류물 결함 및 불순물 결함들을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타내는 도면.2A and 2B show a conventional repair method for removing chromium residue defects and impurity defects.

도 3은 도 2b와 같이 포토마스크를 사용하여 빛을 투과시켰을 경우의 빚의 강도 분포 곡선도.FIG. 3 is a graph showing the intensity distribution curve of debt when light is transmitted using a photomask as in FIG. 2B. FIG.

도 4는 도 2b의 상태에서 본 발명의 일실시예에 따라 다시 리페어를 실시한 상태를 나타내는 도면.4 is a view illustrating a state in which the repair is performed again according to an embodiment of the present invention in the state of FIG. 2B.

도 5a 및 도 5b는 또 다른 결함을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타내는 도면.5A and 5B illustrate a conventional repair method for removing another defect.

도 6은 도 5b 의 상태에서 본 발명의 다른 실시예에 따라 다시 리페어를 실시한 상태를 나타내는 도면.FIG. 6 is a view showing a state in which the repair is performed again according to another embodiment of the present invention in the state of FIG. 5B; FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 석영 기판 12 : 크롬 패턴11: quartz substrate 12: chrome pattern

13, 14, 19 : 1차 리페어할 결함 15 : 레이저 빔 또는 이온 빔13, 14, 19: Defect to be repaired first 15: Laser beam or ion beam

16 : 리버 베드 결함 17 : 둥근 형태의 식각 자국16: river bed defect 17: round etch marks

18: 투명 물질18: transparent material

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 포토마스크 제조 방법은, 투명 물질의 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 크롬 패턴 형성후 발생된 제1 결함을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하여 제거하므로써 제1 리페어하는 단계; 및 상기 제1 리페어에 의해 발생된 제2 결함을 제거하기 위하여 레이저 빔 또는 이온 빔으로 상기 투명 물질의 전면을 소정두께 식각하므로써 제2 리페어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the photomask manufacturing method of the present invention comprises the steps of: forming a chromium pattern on a substrate of a transparent material; Repairing the first defect generated after the formation of the chromium pattern by scanning with a laser beam or an ion beam to remove the first defect; And performing a second repair by etching a predetermined thickness of the front surface of the transparent material with a laser beam or an ion beam to remove the second defect caused by the first repair.

또한 본 발명의 포토마스크 제조 방법은, 제1 투명 물질의 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 크롬 패턴 형성후 발생된 제1 결함을 레이저 빔 또는 이온 빔으로 스캔하여 제거하므로써 제1 리페어하는 단계; 및 상기 제1 리페어에 의해 발생된 제2 결함을 제거하기 위하여 상기 제2 결함을 덮도록 제2 투명 물질을 형성하므로써 제2 리페어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the method of manufacturing a photomask of the present invention comprises the steps of: forming a chromium pattern on a substrate of a first transparent material; Repairing the first defect generated after the formation of the chromium pattern by scanning with a laser beam or an ion beam to remove the first defect; And performing a second repair by forming a second transparent material to cover the second defect so as to remove the second defect caused by the first repair.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 석영 기판(11) 상에 크롬 패턴(12)형성이 되고 이를 결함 검사장치로 검사하였을 경우 나타나는 여러 가지 결함들을 가시적으로 도시한 것으로, 전자 빔 라이팅 시 정상 도즈 량이 포토레지스트에 전달되지 않아 크롬 패턴(12) 측벽에는 브리지를 유발하는 크롬 잔류물 결함(13)이 생성되고, 정상적인 크롬 패턴(12) 형성후 후속 공정에서 불순물(Particle) 등이 포토마스크 위에 떨어지거나, 세정 및 현상 공정 진행중에 생기는 이 물질 등에 의해 불순물 결함(14)이 발생됨을 도시하고 있다.FIG. 1 illustrates various defects that appear when the chromium pattern 12 is formed on the quartz substrate 11 and inspected by a defect inspection apparatus. As a result, the normal dose is not transferred to the photoresist during electron beam writing. The chromium residue defect 13 causing bridges is formed on the sidewalls of the chromium pattern 12, and in the subsequent process after the formation of the normal chromium pattern 12, impurities or the like fall on the photomask, or during the cleaning and developing process The impurity defect 14 is generated by this substance etc. which generate | occur | produce in it.

이러한 크롬 잔류물 결함(13) 및 불순물 결함(14)들을 제거하기 위하여 종래에는 결함 제거, 즉 리페어(Repair)를 실시하고 있는데, 도 2a 및 도 2b는 크롬 잔류물 결함(13) 및 불순물 결함(14)들을 제거하기 위한 종래의 리페어 방법을 나타낸다. 도 2a와 같이, 결함(13, 14)이 존재하는 영역을 먼저 정해준 다음 FIB(Focus Ion Beam) 혹은 레이저 빔(Laser Beam)(15)을 전후좌우로 입사시켜 스캐닝하면서 물리적으로 결함(13, 14)을 제거시킨다. 그러나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 리페어 장비의 한계로 인하여 결함이 존재하는 영역을 완벽하게 결함 모양 및 크기로 결정해 줄 수 없기 때문에 보통은 결함의 모양 및 크기에 관계없이 결함을 포함하는 사각형 모양의 영역을 주고 이 사각형 영역 안에 있는 결함들을 물리적으로 제거하고 있다. 이에 의해 결함 이외에도 석영 기판(11)이 리페어 빔(15)에 노출될 수 있으므로, 결함이 존재하였던 주위 둘레로 약 0.5μm 이내의 크기를 갖는 일명 리버 베드(River Bed)라 불리는 석영 손상(16)을 발생시킨다. 도 3은 도 2b와 같이 리버 베드(River Bed)를 갖는 포토마스크를 사용하여 빛을 투과시켰을 경우의 빚의 강도 분포 곡선(도면의 "A")을 나타내는 것으로, 정상적인 빚의 강도 분포 곡선(도면의 "B")에 비해 리버 베드(River Bed)에 대응되는 부위에서 빛의 강도가 쉽게 떨어지게 됨을 보여주고 있다.In order to remove such chromium residue defects 13 and impurity defects 14, defect removal, or repair, is conventionally performed. FIGS. 2A and 2B illustrate chromium residue defects 13 and impurity defects. 14 shows a conventional repair method for removing them. As shown in FIG. 2A, a region where defects 13 and 14 are present is first determined, and then the defects 13 and 14 are physically detected while the FIB (Focus Ion Beam) or the laser beam (Laser Beam) 15 is incident and scanned in front, rear, left and right. ). However, as shown in FIG. 2B, due to the limitation of the repair equipment, the area in which the defect exists cannot be completely determined as the defect shape and size, and therefore, a rectangle including the defect is usually included regardless of the shape and size of the defect. It gives shape and physically removes the defects in this rectangular area. This allows the quartz substrate 11 to be exposed to the repair beam 15 in addition to the defect, so that the quartz damage 16 called the river bed 16 has a size within about 0.5 μm around the periphery where the defect was present. Generates. FIG. 3 shows the intensity distribution curve of the debt ("A" in the drawing) when light is transmitted using a photomask having a river bed as shown in FIG. Compared with "B"), the light intensity is easily dropped at the portion corresponding to the river bed.

따라서, 본 발명은 이러한 리버 베드(River Bed)(도 2b의 16)를 제거하기 위하여, 리버베드 발생 부위의 석영 기판을 소정두께로 전면 식각하는 것을 기술적 특징으로 한다.Accordingly, the present invention is characterized in that the entire surface of the quartz substrate of the river bed generation part is etched to a predetermined thickness in order to remove such a river bed (16 in FIG. 2B).

도 4는 도 2b의 상태에서 리버 베드의 석영 손상(16) 지역의 석영 기판(11)을 소정두께 "d"로 전면 식각한 상태를 도시한 것이다. 석영기판(11)의 전면식각은 석영을 식각할 수 있는 가스를 사용한 또 다른 FIB을 석영기판에 인가하여 크롬 패턴(12)은 그대로 남고 석영만을 식각하는 것에 의해 가능하다. 또한, 레이저 빔을 사용하여 석용기판을 식각하는 것도 가능하다. 석영기판(11)의 식각되는 두께 "d"는 180°의 위상차를 가지 않아야 된다. 실질적으로 360°± 60°의 위상차를 갖으면 되는데, 이를 수식으로 나타내면 아래 식1과 같다. 식1에서 λ는 노광 빛의 파장이고, n은 석영의 굴절률을 각각 나타낸다.FIG. 4 shows a state in which the quartz substrate 11 in the quartz damage 16 region of the river bed is etched to a predetermined thickness "d" in the state of FIG. 2B. The entire surface etching of the quartz substrate 11 is possible by applying another FIB using a gas capable of etching quartz to the quartz substrate to etch only quartz while leaving the chromium pattern 12 intact. It is also possible to etch the stone substrate using a laser beam. The etched thickness "d" of the quartz substrate 11 should not have a phase difference of 180 degrees. It is necessary to have a phase difference of 360 ° ± 60 ° substantially, which is represented by the following equation (1). Is the wavelength of exposure light, and n represents the refractive index of quartz, respectively.

상기 수학식 1을 만족하는 두께 "d"로 석영기판을 전면식각하고 나면, 도 2b의 곡선 "B"와 같은 빛의 강도 분포를 얻을 수 있다.After the entire surface of the quartz substrate is etched with a thickness "d" satisfying Equation 1, light intensity distribution as shown by curve "B" of FIG. 2B may be obtained.

도 5a 및 도 5b는 석영 기판(11) 상에 크롬 패턴(12)을 형성한 후, 또 다른 결함을 리페어하는 과정을 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 크롬이 오픈되어야 할 부위에서 완전히 오픈되지 않는 결함(19)이 발생될 수 있는데, 이런 결함은 크롬을 식각할 수 있는 가스를 사용한 FIB 또는 레이저 빔으로 결함(19)을 스캔하면서 리페어하여야 한다. 그런데, 특히 패턴 폭(즉 리페어 폭)이 작은 고밀도 반도체 포토마스크인 경우에는 도 5b에서와 같이 입사된 레이저 빔의 강도가 스캔 영역 가운데서는 강하고 스캔 영역 좌우에서는 약한 분포를 갖게 됨으로 리페어가 완료된 후에는 리페어 자국의 중심은 깊은 둥근 형태의 자국(도면부호 17 참조)을 남기게 되거나, 크롬 패턴 에지(Edge)에 아직 제거되지 않는 크롬 잔류를 남긴다. 이것은 1G DRAM용 포토마스크 리페어 등에 나타난다. 결국, 이러한 결함(17)을 갖는 포토마스크를 사용하여 노광 공정을 진행하게되면, 리페어된 지역이 오목렌즈 역할을 하게됨으로 이 지역에서 노광 빛이 포커싱되어 리페어되지 않은 지역의 초점(Focus)과 달라짐으로써 빛의 강도 분포를 변화시키게 된다.5A and 5B illustrate a process of repairing another defect after forming the chrome pattern 12 on the quartz substrate 11. As shown in FIG. 5A, a defect 19 may occur that is not fully open at the site where chromium is to be opened, which defect 19 is a FIB or laser beam using a gas capable of etching chromium. It should be repaired while scanning. However, especially in the case of a high-density semiconductor photomask having a small pattern width (that is, a repair width), as shown in FIG. 5B, the intensity of the incident laser beam is strong in the middle of the scan area and weakly distributed between the scan areas. The center of the repair mark may leave a deep round mark (see reference numeral 17), or leave a chrome residue that is not yet removed at the chrome pattern edge. This appears in a photomask repair for 1G DRAM and the like. As a result, when the exposure process is performed using a photomask having such a defect 17, the repaired area acts as a concave lens, so that the exposure light is focused in this area, which is different from the focal point of the unrepaired area. This changes the intensity distribution of light.

따라서, 본 발명은 도 5b와 같은 리페어후의 결함(17)을 치유하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 리페어후의 결함이 발생된 지역을 충분히 덮도록 석영과 굴절율이 거의 동일한 혹은 유사한 물질, 예컨대 SOG층 또는 산화층과 같은 투명물질(18)을 형성하는 것이다. 이 물질을 형성하는 구체적인 방법은 리페어 장비의 챔버내에 소스 가스를 주입하여 열적으로 증착함으로써 가능하다.Thus, in order to heal the post-repair defect 17 as shown in FIG. 5B, the present invention, as shown in FIG. 6, has a material having substantially the same refractive index as quartz or a similar refractive index to sufficiently cover the area where the post-repair defect occurred. It forms the transparent material 18, such as an SOG layer or an oxide layer. A specific method of forming this material is possible by thermally depositing a source gas into the chamber of the repair equipment.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various permutations, modifications, and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be obvious to those who have it.

본 발명은 포토마스크 제작시 리페어 후의 결함을 재 리페어하므로써 마스크 제작 수율을 향상시키는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the mask manufacturing yield by re-repairing the defects after repair during photomask fabrication.

Claims

Forming a chrome pattern on a substrate of transparent material;

Repairing the first defect generated after the formation of the chromium pattern by scanning with a laser beam or an ion beam to remove the first defect; And

Performing a second repair by etching a predetermined thickness of the front surface of the transparent material with a laser beam or an ion beam to remove a second defect caused by the first repair

Photomask manufacturing method comprising a.

The method of claim 1,

The predetermined depth d at which the transparent material substrate is etched is when λ is the wavelength of exposure light and n is the refractive index of quartz. Photomask manufacturing method characterized in that.

Forming a chromium pattern on the substrate of the first transparent material;

Performing a second repair by forming a second transparent material to cover the second defect to remove the second defect caused by the first repair

Photomask manufacturing method comprising a.

And the second transparent material is a material having a refractive index substantially the same as that of the first transparent material.