KR20000004744A - 위상반전 마스크의 디펙트리페어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상반전마스크를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 석영플레이트의 위상반전막 상에 레지스트를 적층하여 식각으로 위상반전패턴을 형성할 때 패턴결함부위가 발생된 위상반전마스크에 있어서, 상기 패턴결함부위에 이온조사장치로 이온을 조사하여 패턴결함부위를 축소된 다른 패턴결함부위로 형성하는 제1단계와; 상기 단계 후에 축소된 패턴결함부위에 레이저장치로 레이저광을 조사하여 축소된 패턴결함부위를 제거하는 제2단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법인 바, 이온조사장치로 일차로 이온을 조사하여 패턴결함부위를 축소시키고, 재차 레이저장치로 레이저광을 조사하여 축소된 결함부위를 제거하여 투과율이 우수한 위상반전마스크를 얻도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

위상반전 마스크의 디펙트리페어방법

본 발명은 위상반전 마스크에 관한 것으로서, 특히, 석영플레이트 상에 위상반전막를 적층하고 그 위상반전막 상의 레지스트로 위상반전패턴을 식각하여 형성할 때 미처 제거되지 못한 패턴결함부위를 이온조사장치로 일차로 이온을 조사하여 패턴결함부위를 축소시키고, 재차 레이저장치로 레이저광을 조사하여 축소된 결함부위를 제거하도록 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체장치의 종류에는 여러 가지가 있으며, 이 반도체장치 내에 형성되는 트랜지스터 및 커패시터등을 구성시키는 방법에는 다양한 제조기술이 사용되고 있으며, 최근에는 반도체기판 상에 산화막을 입혀 전계효과를 내도록 하는 모스형 전계효과 트랜지스터(MOSFET; metal oxide semiconductor field effect transistor)를 점차적으로 많이 사용하고 있는 실정에 있다.

상기한 모스형 전계효과 트랜지스터는 반도체 기판상에 형성된 게이트가 반도체층에서 얇은 산화 실리콘막에 의해 격리되어 있는 전계효과 트랜지스터로서 접합형 트랜지스터와 같이 임피던스가 저하되는 일이 없으며, 확산 공정이 1회로 간단하고, 소자간의 분리가 필요 없는 장점을 지니고 있어서, 고밀도 집적화에 적합한 특성을 지니고 있는 반도체 장치이다.

이와 같은 트랜지스터는 웨이퍼를 칩의 형상으로 절개하고 그 칩 위에 석판인쇄술이라고 불리는 리소그라피공정(Lithography)을 통하여 미세한 각종의 패턴을 형성하고 그 부분에 필요한 금속배선층을 구성하여 전기적으로 소정의 정보를 메모리할 수 있는 소자로 제조하게 된다.

이때, 웨이퍼에 패턴을 형성하기 위하여 식각할 때 사용되는 마스크에는 다양한 종류가 있으며, 특히, 노광장치인 스테퍼(Stepper)를 이용하여 소정의 포토마스크 노광을 통하여 패턴을 형성하는 데 포토마스크 내의 크롬패턴이 미세해 짐에 따라 이 패턴의 웨이퍼내에 사영 노광의 형성이 어려워지고 있다. 따라서, 포토마스크내의 패턴을 위상반전물질을 사용하여, 패턴을 웨이퍼에 노광빛의 위상차를 이용하여 포토마스크의 미세 크롬패턴을 웨이퍼에 충분한 공정마진을 갖는 이미지를 전달 개선하기 위하여 위상 반전된 영역을 갖는 포토마스크인 위상반전마스크(Phase Shifting Mask)를 사용하고 있다.

도 1은 종래의 위상반전 마스크의 최종제품을 보인 도면으로서, 통상적으로 석영(Quartz)이고 레이저광을 투과시키는 석영플레이트(10)의 상부면에 몰리브덴실리사이드(MoSi), 몰리브덴실리옥시나이트라이드(MoSiON) 및 크롬옥시나이트라이드(CrON)등으로 이루어진 위상반전막을 적층하도록 한다.

그리고, 위상반전막 상에 포토레지스트(Photo Resist) 및 E-빔용 레지스트를 증착하고서 소정의 패턴을 형성하기 위하여 이 레지스트 위에 빛 또는 E-빔을 사용하여 라이팅하여 디벨로핑(Develop)한 후에 건식 혹은 습식식각물질로 포토레지스트의 패턴 형상에 따라 위상반전물질을 식각하여 도 1에 도시된 위상반전패턴(20)을 갖는 최종적인 위상반전마스크(A)를 제조하게 된다.

위상반전포토마스크(A)를 형성한 후에, 도 1과 같이 원하지 않는 결함(40)을 가질 때 이를 수정하기 위하여 또 다른 리페어장비에 보내서 이 결함을 수정하는 공정(Repair Process)을 갖는다. 이 리페어공정은 Ga⁺을 소스(Source)로 갖는 주사(Scanning)형 장치이다. 그러나, 보통의 포토마스크, 즉, 크롬패턴만 있는 경우 리페어하기에는 어렵지 않지만, 본 발명의 위상반전홈을 갖는 포토마스크(몰리브덴계열) 상에 브릿지(Bridge)형태의 결함을 수정시에는 갈륨이온을 스캔주사에도 제거되지 않는 단점이 있다.

즉, 리페어시 석영플레이트(10) 상에 갈륨이온 물질이 임플랜트되거나, 위상반전물질 혹은 갈륨이온과 위상반전물질이 서로 반응하여 형성된 부산물등이 단일하게 혹은 복합적으로 패턴결함부위(40)에 재 형성되어 위상반전마스크(A)를 노광장치에 장착하여 웨이퍼의 패턴을 형성할 때 이 디펙트부분과 정상의 오픈된 석영플레이트부분을 투과하는 노광빛의 투과율에 차이가 발생하므로 패턴크기가 불균일하게 된다. 또한, 위상반전마스크(A)로서의 역할을 제대로 수행하지 못하는 문제를 지니게 된다.

따라서, 위상반전마스크(A)를 제조한 후에는 결함여부를 반드시 검사하게 되고, 만약 패턴결함부위(40)가 발견되는 경우에는 갈륨이온 리페어장비가 아니라, 레이저 리페어 장비(Laser Repair Tool)를 사용하여 결함부위에 레이저광을 조사하여 결함부위(40)를 제거하도록 하였으며, 이 리페어장비는 소스로 레이저(λ≒ 400㎚)을 갖는 데, 몰리브덴계열 혹은 크롬계열 위상반전물질층을 쉽게 제거할 수 있다.

그런데, 최근에 반도체소자가 고집적화되면서 패턴결함부위(40)의 크기가 점차적으로 작아짐에 따라 레이저리페어장비로 교정하기에는 레이저리페어장비의 리페어정밀도가 어느 한계에 도달였다. 즉, 미세패턴위상반전마스크(A)의 경우 폐기처분 하는 것이 일반적이다, 그리고, 디펙트가 있으면 수정하지 못하고 다른 위상반전마스크(A)를 제조하여 사용하므로 포토위상반전마스크의 제조단가가 높아지거나, 제품품질에 문제가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 석영플레이트 상에 위상반전막를 적층하고 그 위상반전막 상의 레지스트를 식각마스크로 하여 위상반전패턴을 습식 및 건식식각하여 형성할 때 미처 제거되지 못한 패턴결함부위를 리페어 정밀도가 높은 이온조사리페어장치로 일차로 패턴결함부위를 주사하여 제거하고, 남은 물질은 재차 레이저리페어장치로 레이저광을 조사하여 위상반전결함물질을 제거하여 투과율이 우수한 위상반전마스크를 얻는 것이 목적이다.

도 1은 종래의 일반적인 위상반전마스크의 외관 상태를 보인 도면이고,

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 위상반전마스크의 디펙트를 리페어하는 공정을 순차적으로 보인 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 석영플레이트 20 : 위상반전패턴

30 : 레지스트 35 : 식각부위

40 : 결함부위 45 : 축소된 결함부위

50 : 이온조사장치 60 : 레이저장치

이러한 목적은 석영플레이트의 위상반전막 상에 레지스트를 적층하여 식각으로 위상반전패턴을 형성할 때 패턴결함부위가 발생된 위상반전마스크에서, 상기 패턴결함부위에 이온조사장치로 이온을 조사하여 패턴결함부위를 제거하는 제 1단계와; 상기 단계 후에, 아직 2차 잔류된 결함물제거하기 위해 패턴결함부위에 레이저리페어장치로 레이저광을 조사하여 2차 형성패턴결함을 제거하는 제2단계로 이루어진 위상반전마스크의 디펙트리페어방법을 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 위상반전마스크의 디펙트 리페어방법에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 도 2 내지 도 4는 위상반전마스크(Ａ)를 제조하는 상태를 순차적으로 보인 도면으로서, 도 1은 투광성이 우수한 석영플레이트(10)의 상부면에 위상반전막을 증착하고, 그 위상반전막 상에 레지스트(30)를 증착시킨 상태를 보이고 있다.

그리고, 도 3은 상기 레지스트(30)를 패턴형성용 optical층은 E-beam라이팅 장비로 라이팅 형성공정으로 디벨로핑하여 식각 부위(35)를 형성한 상태를 도시하고 있다.

또한, 도 4는 레지스트(30)을 식각 베리어로 하여(Barrier) 식각을 하여 위상반전패턴(20)을 형성한 상태를 도시하고 있으며, 이때, 위상반전패턴(20)에는 미처 식각되지 못하거나, 상기 공정중에 외부에서 형성되는 패턴결함부위(40)가 형성된 상태를 보이고 있다.

한편, 도 5는 석영플레이트(10)의 위상반전막 상에 레지스트(30)를 적층하여 식각으로 위상반전패턴(20)을 형성할 때 패턴결함부위(40)가 발생된 위상반전마스크(A)에서, 디펙트(40)을 1차 제거하기 위해서 상기 패턴결함부위(40)에 정확도가 뛰어난 Ｇａ⁺이온조사장치(Focus Ion Beam 이하 FIB장치)(50)로 조사하여 결함부위(40)를 어느정도 제거하는 단계, 즉 결함부위(45)로 형성하는 제1단계를 도시하고 있다.

이때, 패턴결함부위(40)는 1차 리페어후에 수십㎛이내의 두께로 현저하게 두께가 얇아진 턴결함부위(45)로 작아지게 된다.

그리고, 도 6은 상기 단계 후에 더 이상 FIB로 제거할수 없는 축소된 패턴결함부위(45)에 레이저장치(60)로 레이저광을 조사하여 초기 수백㎛ 두께 결합제거보다 이때는 용이하게 제거된다. 패턴결함부위(45)를 마저 제거하는 제2단계를 도시하고 있다.

이때, 제2단계에서 상기 위상반전패턴(20)과 결함부위(45)의 경계부분에서 패턴결함부위(45)방향으로 0.5㎛ 이내로 리페어영역을 Laser Repair 정밀도 때문에 축소하여 레이저광을 조사하도록 한다.

또한, 상기 패턴결함부위(45)의 크기가 큰 경우에는 레이저리페어장치(60)의 레이저광 유니포미티(Uniformity)가 좋아지므로 상기 제1단계와 제2단계의 순서를 바꾸어서 패턴결함부위를 제거할 수도 있다.

그리고, 상기 제2단계 후에 상기 패턴결함부위를 완전하게 제거하기 위하여 상기 위상반전마스크(A)를 H₂SO₄과 H₂O₄로 된 혼합용액으로 30분 이상 담궈서 클리닝하는 단계를 더 포함하도록 한다.

이와 같은 과정을 거쳐 제조된 위상반전마스크(A)는 위상반전패턴(20) 사이에 패턴결함 제거후 잔류물질을 거의 갖지 않으므로 본 위상반전마스크(A)를 노광장치에 설치하여 사용하는 경우에 레이저광의 투과율이 우수하여 웨이퍼에 노광공정을 효율적으로 수행하여 웨이퍼에 패턴의 형성을 용이하게 하도록 한다.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 위상반전마스크의 디펙트리페어방법을 이용하게 되면, 석영플레이트 상에 위상반전막를 적층하고 그 위상반전막 상의 레지스트 패턴을 형성하고, 또다시 위상반전패턴을 식각하여 위상반전물질패턴을 형성할 때 미처 제거되지 못한 패턴결함부위를 리페어 Accuracy가 우수한 이온조사장치(FIB)로 일차로 조사하여 패턴결함부위를 어느정도 제거하고, 재차 FIB로 제거할수 없는 잔류부산물은 레이저리페어장치로 레이저광을 조사하여 FIB로 제거후 잔류된 결함부위를 제거하여 투과율이 우수한 위상반전마스크를 얻도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (4)

1. 석영플레이트의 위상반전막 상에 레지스트를 적층하여, 라이팅장비로 라이팅 및 현상공정을 다시 이를 식각으로 위상반전패턴을 형성할 때 패턴결함부위가 발생된 위상반전마스크에 있어서,

   상기 패턴결함부위에 이온조사장치로 이온을 조사하여 결함부위를 일차제기하고 잔류된 상태의 결함부위가 있는 제1단계와;

   상기 단계 후에 축소된 패턴결함부위에 레이저리페어장치로 레이저광을 조사하여 2차 패턴결함부위를 제거하는 제2단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상반전패턴과 축소된 결함부위의 경계부분에서 패턴결함부위 방향으로 0.5㎛ 이내로 리페어영역을 축소하여 레이저광을 조사하는것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴결함부위의 크기가 큰 경우에는 상기 제1단계와 제2단계의 순서를 바꾸어서 패턴결함부위를 제거하도록 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법.
4. 제 1 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제2단계 후에 상기 패턴결함부위를 완전하게 제거하기 위하여 상기 위상반전마스크를 H₂SO₄과 H₂O₄로 된 혼합용액으로 30분 이상 담궈서 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 디펙트리페어방법.