KR20010050213A - 마스크 리페어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SCALPEL 마스크의 리페어(repair) 방법에 관한 것이다. 특히, 불투명 결함(defect)은 갈륨을 블록킹 물질 아래에 놓여 있는 막으로 적합하게 주입시키도록 하기에 충분한 에너지의 갈륨 빔을 사용한 분쇄에 의해 리페어된다. 투명 결함은 리페어되는 결함 부근의 스티렌 가스에 충격을 가하는 갈륨 빔을 사용하여 리페어된다.
Description
본 발명은 석판인쇄 마스크의 제조 및, 특히, 장치 제조시 사용되는 석판인쇄 마스크의 산란 제조법에 관한 것이다.
장치, 예를 들어, 반도체 장치 또는 광학 장치의 제조시, 통상적으로 기판 위에 영역(예를 들면, 금속, 반도체 또는 유전 영역)을 특정한 공간 패턴으로 특정한 위치에 배치하는 것이 필요하다. (기판은, 예를 들어, 유리판과 같은 지지체 또는 지지 구조를 가로질러 위치한 막 위에 형성된 반도체 영역, 금속 영역 및/또는 유전 영역을 포함하는 기계적으로 안정한 몸체이다.) 이들 영역의 배치 및/또는 패턴화는 일반적으로 석판인쇄 공정으로 수행된다. 당해 공정에서, 마스크는 에너지를 입사 에너지에 민감한 물질로 피복되어진 기판 표면 위에 목적하는 패턴으로 영상화하는 데 사용된다. 당해 노출 단계에서의 마스크는 한번의 절차로 기판과 접촉하도록 놓여지거나 기판에 대한 근접한 공간 관계로 놓여진다. 또한, 마스크 패턴은 기판 위로 투영된다.
노출 후, 에너지 민감성 물질의 전개는 레지스트 물질의 노출된 영역 또는 노출되지 않은 영역을 선택적으로 제거하도록 수행된다. (네가티브 레지스트에서는 노출되지 않은 영역이 제거되는 반면, 포지티브 레지스트에서는 노출된 영역이 제거된다.) 일반적으로, 용매 또는 플라스마로부터의 강력한 실재물이 사용되어 당해 제거를 수행한다. 수득한, 패턴화된 에너지 민감성 물질, 즉 레지스트는 처리, 예를 들어, 아래에 놓인 기판 영역의 선택적 도핑, 에칭, 산화 또는 그 위로의 침착을 수행하기 위한 처리 마스크로서 사용 가능하다.
사진석판인쇄, 즉 스펙트럼 범위가 150 내지 450nm인 빛을 사용하는 석판인쇄에 사용하기 위해 고안된 마스크는 통상적으로 패턴화된 금속 또는 금속 산화물 필름을 포함한다. 크롬, 크롬 산화물, 텅스텐, 몰리브덴 디실리사이드, 마그네슘 불화물 또는 니켈과 같은 금속이 전형적으로 광마스크에 사용된다. 이들 물질은 통상적으로 투명 기판, 예를 들어, 두께가 일반적으로 0.250인치인 석영 유리 기판 위의 광마스크에 대해 약 500 내지 1000Å의 층 두께로 형성된다. (본원에서, 용어 투명 및 블록킹은 노출되는 레지스트 물질에서 반응을 유도하는 데 사용되는 에너지를 지칭한다. 블록킹으로 간주되는 마스크의 물질 영역에 있어, 이는, 석판인쇄 도구에서, 레지스트의 노출이 요구되는 가장 근접한 영역의 동일 부위에서 기판에 충격을 가하는 에너지보다 적어도 10배 미만인 기판에 도달하는 에너지를 감쇠시켜야 한다. 영역이 블록킹되지 않는 경우, 이는 투명한 것으로 간주된다.) 광마스크의 금속 또는 금속 산화물 필름은 전형적으로 전자 또는 양성자에 민감한 레지스트 물질을 그 표면에 침착시키고, 당해 레지스트 물질을 유향 전자 빔 또는 레이저로 노출시키고, 노출된 레지스트를 전개시켜 목적하는 패턴을 형성하고, 예를 들어, 에칭을 사용하여 패턴을 아래에 놓인 금속 또는 금속 산화물 층으로 전송시킴으로써 패턴화된다. 광마스크의 제조는 문헌[참조: D. J. Elliott, Integrated Circuit Fabrication Technology, McGraw-Hill, New York, 1982]을 참조한다.
최근 들어, SCALPEL(Scattering Angular Limited Projection Electron Lithography: 산란각 제한 투영 전자 석판인쇄술)이라 명명되는 새로운 형태의 투영 전자 석판인쇄술이 개발되었다. 당해 형태의 석판인쇄술에서, 마스크는 블록킹 영역과 투명 영역을 갖는다. 그러나, 블록킹 영역은 상당량의 입사 전자가 관통하여 산란을 통해 마스크로부터 출현하도록 세워진다. [SCALPEL 석판인쇄술의 설명에 대해서는, 본원에 참조로 인용되어 있는 문헌(참조: L. R. Harriott, "Scattering with Angular Limitation Projection Electron Beam Lithography for Suboptical Lithography", Journal of Vacuum Science and Technology, B15(6), 2130(1997))을 참조한다]. 또한, 투명 영역은 전자가 마스크를 관통하여 출현하도록 하나, 보다 적은 정도로 산란을 유도한다. 일반적으로, 질화규소 막과 같은 박막은 그 주위에서 지지되고 투명 영역으로서 작용하는 반면, 패턴화된 금속 영역, 예를 들어, 막(전자 공급원과 관련) 위에 지지되거나 막 아래에 위치한 텅스텐은 블록킹 영역으로서 작용한다. 투영 렌즈의 초점 후면(또는 접합면)에 위치한 필터는 블록킹 영역으로 통과하는 전자를 마스크의 투명 영역으로 통과하는 전자와 구별짓는다. 이러한 구별을 통해, 블록킹 영역으로 통과하는 전자나 투명 영역으로 통과하는 전자는 레지스트에 도달하게끔 된다.
마스크의 제조시, 블록킹 영역 중의 핀홀 또는 완전 결실 부분과 같은 투명 결함이 종종 발생한다. 또한, 이들 결함은 마스크를 사용하는 경우 생성되는 집적 회로나 다른 장치에 결함을 가져온다. 또한, 불투명 결함, 즉 블록킹 패턴의 목적하지 않은 부분인 원치 않은 블록킹 영역은 최종 장치에 결함을 가져온다. 또한, SCALPEL 마스크의 경우, 막(투명 영역) 속의 핀홀은 노출 화상 중에 밝은 점으로서 발생하는 결함을 가져온다. 이러한 밝은 점은 그 위치에 따라, 화상이 잠재적으로 붕괴되는 직접 연결 영역에서 조사를 일으킬 수 있다.
마스크의 제조는 일반적으로 시간 소모적이고 특히 마스크를 산란시키는 데 있어 상대적으로 고비용의 작업이므로 원치 않는 투명 영역에 블록킹 물질을 선택적으로 형성하거나 원치 않는 블록킹 영역을 제거함으로써 결함이 있는 마스크를 리페어하는 것이 종종 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 마스크를 단지 제조하기만 하는 것 보다 비용이 적게 들지 않는다면 리페어 공정은 허용되지 않을 수 있다. 또한, 리페어는 마스크 기판에 충분히 부착되는 블록킹 침착물을 생성하여 마스크 제조 또는 마스크의 후속 사용 동안의 후속적인 처리와 세정이 리페어된 물질의 손실을 초래하지 않도록 해야 한다. 또한, 리페어 공정의 해결은 적어도 마스크 자체의 목적하는 해결만큼 양호하여 마스크와, 또한, 장치 분해를 방지해야 한다.
각종 공정이 결함의 리페어를 수행하기 위해 기재된다. 광학 마스크용 및 전자 빔과 함께 사용되는 스텐실 마스크용으로 개발된 공정에서, 투명 결함의 리페어는 이온 빔 유도 반응에 의해 수행된다. 특히, 갈륨 이온 빔은 투명 결함으로 향한다. 스티렌과 같은 불포화 가스는 결함부에서 갈륨 이온의 경로로 도입된다. 이온 빔은 결함부에서 탄소계 침착물을 생성하는 스티렌에서의 반응을 유도한다. 당해 탄소계 침착물은 빛이나 전자 빔의 흡수체인 것으로 밝혀져 입사 에너지가 블록킹 영역을 관통하는 것을 방지하도록 의도된 마스크 중의 투명형 결함을 리페어하는 작용을 한다[참조: 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제5,273,849호].
SCALPEL 마스크에 대한 리페어방법은 보고된 바 없다. 그러나, 사진석판인쇄 마스크에서의 불투명 결함은 전형적으로 이온 분쇄를 사용함으로써 리페어된다. 당해 공정에서, 이온 빔, 예를 들어, 갈륨 빔은 불투명 결함으로 향한다. 결함에 대한 빔의 충격은 모멘텀 전송과 후속 산란을 통해 원치 않은 물질을 제거한다. 원치 않은 블록킹 물질이 제거될 때까지, 빔은 결함 위로 관통한다.
SCALPEL 마스크는 상대적으로 얇은 투명 막 위에 형성된 블록킹 영역을 구성하기 때문에 전형적인 사진석판인쇄 마스크보다 리페어하기가 상당히 어렵다. 막은 막의 기계적 하자 또는 허용되지 않는 석판인쇄 변화를 가져오는 두께의 변화를 가져올 수 있는 손상에 민감하다. 따라서, 이온 분쇄와 같은 공정은 이러한 손상과 관련된 문제점을 제공한다. 또한, 갈륨 이온을 사용하여 사진석판인쇄 마스크의 불투명 결함을 분쇄시키면, 불투명 결함이 제거된 후에 빔에 의해 충격을 받는 석영 기판의 일부에 불투명 영역이 생성된다. 석영에서의 이러한 목적하지 않은 불투명성은 석영 표면의 후속적인 에칭에 의해 제거되어 이온 분쇄에 의해 손상받은 석영의 상당 두께를 제거한다. 수득된 광마스크가 아주 허용 가능할 지라도, SCALPEL 마스크에 대한 유사한 교정방법은, 예를 들어, 전형적으로 70 내지 150nm인 막의 두께가 필요한 후속 에칭을 허용하지 않으므로, 허용되지 않는다.
유사하게, SCALPEL 마스크에 막 핀홀을 포함하는 투명 결함의 임의의 리페어는 적합한 밀도 두께 및 구성 원자의 원자수를 가져서 마스크가 석판인쇄적으로 손상되지 않도록 해야 한다. 따라서, 투명 결함을 리페어하는 데 사용되는 임의의 물질은 입사 전자를 블록킹시키기 보다는 주위의 마스크 물질(예를 들어, 막 또는 블록킹 영역)과 동일한 정도로 산란시켜야 한다. 따라서, 사진석판인쇄 마스크에 비해 SCALPEL 마스크의 리페어에 의해 상당한 문제점이 제시된다.
본 발명에 이르러, 갈륨 실재물 빔을 포함한 공정을 사용하여 SCALPEL 마스크를 리페어(막 핀홀을 포함하는 투명 결함과 불투명 결함 둘 다)할 수 있음을 발견하였다. (갈륨 실재물은 전하 상태와, 결합되어 있다고 하더라도 결합방법과는 무관하게 갈륨 원자를 함유하는 것이다.) 놀랍게도, 불투명 결함은 아래에 놓인 막을 허용되지 않게 손상시키지 않으면서, 리페어된 영역에 의해 유도된 산란도가 허용되지 않게 증가되지 않으면서 갈륨 실재물 빔을 사용하여 제거될 수 있다. 빔이 막의 일부를 제거함에도 불구하고, 갈륨에 대한 적합한 가속 전압을 사용하여 막에서의 갈륨의 주입을 일으킨다. 당해 주입은 분쇄 과정 동안 제거된 막의 일부에 대해 적어도 상당 부분에서 석판인쇄적으로 수정되는 것으로 사료된다.
또한 놀랍게도, 갈륨 빔과 스티렌과의 상호작용은 적합하게 두께를 조정한 침착물이 막과 블록킹 영역 둘 다에 대해 동등한 산란 특성을 갖도록 하여, 석판인쇄 특성이 허용되지 않게 손상되지 않고도 효과적인 리페어가 수득된다. 예를 들어, 갈륨 빔과 스티렌과의 상호작용에 의해 형성된 1000Å 두께의 침착물은 275Å 두께의 텅스텐 블록킹 영역에 대해 필수적으로 동등한 산란 특성을 갖고 80nm 두께의 침착물은 100nm 두께의 질화규소 막에 대해 동등한 특성을 갖는다. 그 결과, SCALPEL 마스크의 리페어는 투명 결함을 리페어하기 위한 스티렌의 존재하 또는 불투명 결함을 리페어하기 위한 스티렌의 부재하에 갈륨 빔을 사용하여 투명한 결함과 불투명 결함 둘 다에 대해 가능하다. 따라서, 불투명형 결함과 투명형 결함은 둘 다 진공에서의 파단 없이 동일한 쳄버에서 리페어 가능하다. 따라서, SCALPEL 마스크는 석판인쇄 특성이 허용되지 않게 손상되지 않고 효율적으로 리페어된다.
도 1은 프로그램화된 결함(defect)의 세 가지 유형에 대한 마스크 패턴을 나타낸 것이다.
도 2는 수득된 침착 두께 대 투사량의 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 0.09nC/cm2의 투사량을 사용하는 0.7㎛의 불투명 결함에 대한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 검사된 패턴에 대한 주사 전자 현미경사진을 나타낸 것이다.
거론된 바와 같이, 갈륨 실재물로부터 형성된 빔의 사용은 SCALPEL 마스크에서의 불투명 결함과 투명 결함을 둘 다 리페어하는 데 사용될 수 있다. 교육상의 목적에서, 투명 결함의 리페어가 먼저 거론될 것이다. (이러한 리페어는 막 중의 핀홀과 블록킹 영역 중의 결함 둘 다에 관한 공정을 포함한다.) 후속적으로, 불투명 결함의 리페어가 거론될 것이다.
마스크에서의 투명 에러의 내용물 중의 결함은 조심스럽게 정의되어야 한다. 결함은, 궁극적으로 아래에 놓인 물질 층으로, 예를 들어, 이온 주입 또는 에칭을 통해 전송되는 레지스트 층에 석판인쇄 동안 목적하지 않은 특징을 가져오는, 마스크 중의 목적하지 않은 인공물이다. 따라서, 궁극적으로 제조되는 장치의 성능을 허용되지 않는 정도로 손상시키는 특징을 나타내는 임의의 마스크 인공물은 결함으로 간주된다. 전형적으로, 블록킹 물질에 의해 위에 놓여 있지 않은 막 영역 중의 핀홀은 결함인데, 즉 마스크 위의 최소 형태 크기보다 큰, 눈에 띄는 크기의 직경을 갖는 경우에 장치 성능을 허용되지 않게 만든다. (눈에 띄는 크기의 직경은 핀홀의 면적과 동일한 원의 직경이다. 또한, 본원의 내용 중에서 위에 놓인 것이란, 마스크가 석판인쇄 도구에 삽입되어 있는 경우 위에 놓인 물질보다 전자의 공급원에 보다 밀접한 물질이다.) 장치를 허용되지 않게 손상시키는 블록킹 영역 중의 결함은 장치의 디자인 규칙에 좌우된다. (본원 중의 디자인 규칙은 최소 형태 크기-전형적으로 게이트의 길이이다.) 일반적으로, 범위가 30 내지 200nm인 디자인 규칙에 있어서, 불투명 결함은 두께가 적합하여 전자를 충분히 산란시켜 50% 이상의 콘트라스트가 비블록킹 영역에 대해 형성되고(1), 최종 패턴 중의 목적하지 않은 부분을 생성하는 최소 형태 크기보다 큰 막의 부위를 포함하는(2) 블록킹 물질의 영역이다.
앞서 거론된 바와 같이, SCALPEL 마스크는 블록킹 영역에 의해 전형적으로 위에 놓인(또는, 가능하다면 아래에 놓인) 막을 포함한다. 투명 결함을 리페어하기 위해, 블록킹 영역의 공간 부위와 같이, 갈륨을 함유하는 탄소계 물질의 침착이 유도된다. 당해 공정은 스티렌에 갈륨 실재물 빔으로 충격을 가함을 포함한다. (갈륨 실재물은 갈륨 이온과 중성 갈륨 원자를 둘 다 포함할 뿐만 아니라 갈륨 원자의 클러스터도 포함한다.) 최종 침착물의 두께는 막 또는 리페어되는 투명 결함의 유형에 따르는 블록킹 영역에 의해 각각 유도된 필수적으로 동일한 에너지의 원자의 산란과 동등한 입사 원자의 산란을 생성하기에 충분해야 한다. (본원에서의 동등한 산란이란, 마스크 리페어 영역에 상응하는 기판 부위에서의 콘트라스트가 목적하는 영역에서 리페어를 필요로 하지 않는 동일 패턴의 마스크에 대해 측정된 콘트라스트의 80% 이상인, 마스크의 투명 영역에 상응하는 기판의 가장 근접한 영역에 대한 콘트라스트를 가짐을 의미한다.) 조절된 샘플을 사용하여 특정 조건하에 침착된 물질을 함유하는 침착된 특정 두께의 갈륨에 대한 산란도(산란도는 리페어가 필요 없는 동등한 형태에 대한 콘트라스트의 %로서 정의된다)를 측정할 수 있다. 특히, 각종 두께의 샘플은 최종 리페어에 사용되는 전류, 점 크기, 휴지 기간 및 기압과 같은 변수를 사용하여 침착된다. 이러한 샘플에 의해 유도된 콘트라스트는 문헌[참조: M. M. Mhrtchyan et al., "Electron Scattering and Transmission through SCALPEL Masks", Journal of Vacuum Science and Technology, B16(6), 3385(1998)]에 기재되어 있는 바와 같은 산출법으로 결정되거나, 사용되는 최종 SCALPEL 석판인쇄에 대해 사료되는 바와 동일한 전자 에너지를 사용하는 투과 전자 현미경을 통한 측정법으로 측정된다. 콘트라스트 대 두께의 플롯은 두께의 선택을 가능케 하여 리페어된 영역의 동등한 산란을 가져온다. 전형적으로, 두께 범위가 50 내지 200nm인 질화규소와 같은 물질로부터 형성된 막은 사용되는 전형적인 침착 변수에 대해 30 내지 175nm 범위의 침착 두께를 필요로 한다. 유사하게, 예를 들어, 두께 범위가 20 내지 50nm인 텅스텐의 형성된 블록킹 영역은 동등한 산란 영역을 생성하기 위해 50 내지 200nm 범위의 침착 두께를 필요로 한다. 중요하게는, 막과 블록킹 영역 투명 결함 둘 다의 리페어에 대해 일반적으로 요구되는 침착 두께는 실용적인 범위 내이다.
한 가지 양태에서, 목적하는 침착물을 형성하기 위한 특정 방법은 본원에 참조로 인용되어 있는, 1993년 12월 28일자로 허여된 미국 특허 제5,273,849호에 기재되어 있다. 전형적으로, 스티렌 가스는, 입구의 직경이 전형적으로 100μm 내지 1mm인 운송관을 사용하여 결함으로부터 100μm 내지 1mm의 거리를 두고 도입된다. 일반적으로, 관의 내경과 거의 동일한 거리를 사용하여 가스 플럭스를 유지하는 것이 바람직하다. 수 mm 보다 먼 거리는 전형적으로 허용되지 않는데, 이는 결함에서의 가스 플럭스가 일반적으로 허용되지 않을 정도로 낮으면서 100μm보다 근접한 거리는 일반적으로 유지하기에 실용적이지 않기 때문이다. 스티렌은 전형적으로 운송관으로 향하는 입구에서 측정된 기압인 1 내지 10 Torr의 범위에서 도입된다. 1 Torr 미만의 압력은 일반적으로 침착을 과도하게 느리게 하고 사실상 심지어는 튀는 제거를 일으키는 반면, 10 Torr 초과의 압력은 침착 쳄버 벽 위에 목적하지 않은 침착을 일으킨다. 전형적으로, 결함에서의 가스의 분자성 플럭스는 갈륨 빔으로부터의 이온 플럭스와 거의 동등하게 유지되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 빔을 형성하기 위해 사용되는 갈륨 실재물은 10 내지 50kV 범위의 전위차를 통해 가속화된다. 10kV 미만의 차이는 일반적으로 허용되지 않은 공간 분해를 일으키는 반면, 50kV 초과의 전압은 전형적으로 허용되지 않는데, 이는 갈륨의 주입이 경쟁적인 반응을 일으키기 때문이다. 일단, 갈륨 실재물은 가속화되어 리페어되는 결함에서 유도되는 유동 저 에너지 전자 빔과 같은 편리한 방법으로 전하를 중화시킬 수 있다. 10pA 내지 10nA 범위의 전형적인 갈륨 빔 전류가 사용되어 10 내지 200nm 범위에서 빔 점 크기를 사용하여 허용 가능한 침착률을 수득한다. 막 또는 블록킹 영역에서의 결함을 리페어하는 데 적합한 두께를 수득하기 위해, 일반적으로 0.1 내지 1.0nC/μm2의 범위의 투사량이 사용된다. 일반적으로, 제시된 빔에 있어서 전류 및 1 내지 100μsec 범위의 점 크기 휴지 시간이 사용되어 적합한 투사량을 수득한다. 갈륨 빔을 사용하여 결함을 래스터 주사(또는, 달리는 주사)시킬 수 있다. 이러한 리페어에서, 제시된 영역에서의 빔의 충격과 다음 번의 이러한 충격 유도 침착 사이의 시간은 10μsec 내지 10msec이다.
거론된 바와 같이, 특정 투사량과 기타 변수는 리페어되는 부위와 산란 특성이 동등한 침착물을 수득하도록 선택된다.
불투명 결함은 갈륨 실재물을 사용한 분쇄로 리페어된다. 갈륨 실재물은 투명 결함의 리페어와 관련하여 기재한 바와 같이 제조된다. 유리하게는, 동일한 가속 전압이 투명 결함 리페어에 대해 사용되는 바와 같이 사용 가능하다. 이러한 방식으로, 투명 결함의 리페어와 불투명 결함의 리페어 간의 스윗치는 침착 가스 유동을 종결시킬 필요가 거의 없다. 일반적으로, 불투명 결함의 리페어 동안에는 가스가 도입되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 10-6Torr 미만의 배경 압력을 가질 수 있는데, 당해 압력은 대기 중의 질소 및 다른 성분과 같은 기체에 의한다. 불투명 결함의 제거를 위한 갈륨 실재물의 충격은, 리페어가 수행될 때까지 계속된다. 일반적으로, 결함 두께를 제거하는 데 충분한 투사량이 사용된다. 가장 두드러지게는, 결함 제거 후의 심한 충격이 방지되어, 원치 않은 블록킹 영역의 제거 동안에 노출된 막의 산란 특성은 허용되지 않을 정도로 영향을 미치지 않는다. 5kV 이상, 유리하게는 10 내지 50kV 범위의 전위를 통해 가속화된 전자가 일반적으로 사용된다. 전형적으로, 10 내지 200nm 범위의 점 크기가 10pA 내지 10nA 범위의 빔 전류와 함께 사용되어 허용 가능한 제거율을 수득한다. 일반적으로, 이들 변수에 대해 텅스텐과 같은 물질을 갖는 결함은 1초 내지 1분 범위의 시간 내에 제거된다.
다음의 실시예는 본 발명의 수행시 사용되는 조건의 예시이다.
SCALPEL 마스크는 이러한 마스크의 제조시에 종종 직면하게 되는 것들을 대표하는 일련의 결함을 갖도록 제조된다. 이들 결함은 마스크의 산란층이 존재하지 않는 부위를 포함하는데, 이때 당해 부위는 정상적인 제조법에서 어느 것도 요구되지 않는 산란층과, 정상적인 제조법에서 이러한 물질이 요구될 수 있는 핀홀 부위 결실 산란 물질을 갖는다. 이러한 결함은 각각 약 0.3 내지 1㎛ 범위의 다양한 크기로 존재한다. 프로그램화된 결함의 세 가지 유형에 대한 마스크 패턴은 도 1에 도시되어 있다. 당해 마스크는 약 275Å 두께의 텅스텐의 블록킹 영역과 텅스텐 아래에 놓인 약 60Å 두께의 크롬 층을 갖는다. 또한, 마스크는 규소가 풍부한 질화규소(규소 약 60원자%) 막을 사용한다. 당해 막의 두께는 약 1500Å이고 막의 인장 응력은 약 150MPa이다. 마스크는 문헌[참조: Novembre, A. E., Peabody, M. L., Blakey, M.I., Farrow, R. C., Kasica, R. J., Liddle, J. A., Saunders, T., and Tennant, D. M., "Fabrication and Commercialization of SCALPEL Masks", Proc. SPIE, vol. 3412, p. 350, (1998)]에 기재되어 있는 방법으로 형성된다. 위의 문헌에 기재되어 있는 바와 같이, 마스크는 그릴 사이에 폭 1mm×길이 12mm의 막 영역을 갖는 귀틀을 갖는다. 전체 마스크는 직경이 약 100mm인 것으로 측정되었다. 사용된 마스크는 규소 지지체 환 위에 놓이지 않는다.
마스크 블록킹 영역 패턴을 제조하기 위해 사용되는 석판인쇄법은 문헌[참조: Novembre, A. E., Blakey, M.I., Farrow, R. C., Kasica, R. J., Knurek, C. S., Liddle, J. A., Peabody, M. L., "Pattern processing results and characteristics for SCALPEL masks", Microelectronic Engineering, vol. 46(1-4), p. 271, (1999)]에 기재되어 있다. 당해 석판인쇄 공정에 사용되는 레지스트는 ZEP-520[판매원: 닛폰 제온(Nippon Zeon)]으로, 원래 할로겐화 아크릴레이트와 α-메틸스티렌 사이의 공중합체이다. 레지스트는 처리 이전에 마스크 형성에 사용되는 규소 웨이퍼로 스피닝한다. 이어서, 레지스트를 JEOL 모델 6000 전자 빔 노출 시스템을 사용하여 상술한 패턴에 노출시킨다. 50kV의 가속 전압에서 75μC/cm2의 투사량을 사용한다. 약 80nm의 점 크기로 노출을 실시한다. 대기 중에서 10분 동안 170℃의 전노출 베이킹을 사용하고 30분 동안 145℃의 후전개 베이킹을 사용하여 레지스트를 처리한다. 스티그 하마텍 레지스트 디벨롭먼트 시스템(STEAG Hamatech Resist Development System)을 사용하여 레지스트를 전개시킨다. 사용되는 전개제는 분무 스핀 모델에 사용되는 크실렌이고, 이를 2-프로판올을 사용하여 1회 세정한다. 세정 후, 마스크를 대기 중에서 스핀 건조시킨다.
일단 레지스트가 처리되면, 수득된 패턴을 아래에 놓인 텅스텐 층으로 전송한다. 당해 전송은 플라스마 텀(Plasma Therm) 770 반응성 이온 에칭기로 수행된다. 사용되는 에칭 가스는 산소 혼합물에 대해 85/15몰%의 육불화황이다. 가스 혼합물의 유속(sccm)은 45 SF6;5O2로, 분압이 10mTorr가 되고 13.6MHz rf 공급원을 사용하여 동력이 약 60W가 된다. 대략의 에칭 시간은 80초이다.
이어서, 원래 과염산 중의 질산세륨암모늄의 혼합물인 제형물 ID CR7을 갖는 침지욕[판매원: 시안텍(Cyantek)]을 사용하여 텅스텐 층 아래에 놓인 크롬 층을 에칭시킨다. 마스크를 약 2분 동안 담금질한다. 이어서, 플라스마 텀 770 에칭기 중의 산소 플라스마를 사용하여 30mTorr의 산소 분압, 20sccm의 유속 및 40W의 동력에서 7 내지 10분 동안 레지스트를 박리시킨다.
일련의 조절된 실험을 실시하여, 스티렌 가스와 갈륨 빔이 사용되는 특정 조건으로부터 수득한 침착 두께를 측정한다. 사용된 침착 도구는 마이크리온-8000 포커스트 이온 빔 마스크 리페어 툴(Micrion-8000 Focused Ion Beam Mask Repair Tool)이다. 이들 조절된 샘플은 각각 다음의 조건을 사용한다.
| 사용된 수치 | |
| 이온 공급원 | Ga+ |
| 가속 전압 | 30keV |
| 빔 전류 | 98pA |
| 점 크기 | 50nm(FWHM) |
| 전류 밀도 | 5A/cm2 |
| 픽셀 배치 | 75nm |
| 휴지 시간 | 1.0μsec |
| 보충 시간 | 1000μsec |
| 전구체 가스 | 스티렌 |
| 기압 | 8×10-6Torr |
| 노즐 위치 | 반지름 1mm, 마스크로부터 200μm |
사용된 투사량의 범위가 0.3 내지 약 0.6nC/cm2이 되도록 각각의 침착 시간을 다양하게 한다. 도 2는 수득된 침착 두께 대 투사량의 그래프를 나타낸 것이다. 조성물의 나사송곳 분석은 갈륨 약 30%, 탄소 약 65% 및 산소 약 5%의 대략의 화학량론을 나타낸다. (탄소 및 산소의 %는 대략적이고 이들은 함께 물질의 약 70%를 차지한다.)
동일한 조건을 사용하여 유사한 일련의 조절된 실험이 수행되나, 스티렌을 도입하여 갈륨의 투사량을 다양화하기 위한 텅스텐 블록킹 물질의 제거율을 측정하지는 않는다.
갈륨 이온 빔 투사량은 0.03nC/cm2에서 1.5nC/cm2로 다양하다. 투사량 대 제거율의 수득 플롯은 30Å/sec의 경사를 나타낸다. 0.09nC/cm2의 투사량을 사용하는 0.7㎛의 불투명 결함에 대한 결과는 도 3에 나타나 있다.
이들 조절된 샘플을 사용하여, 텅스텐 층 중의 투명 결함이 100nm의 침착 두께를 사용하여 리페어되어야 하고 불투명 텅스텐 결함의 제거는 0.09nC/cm2의 투사량을 사용해야 한다.
이들 리페어 두께 및 투사량을 각각 사용하여, 샘플 마스크 중의 각종 결함(상술함)을 리페어한다. 일부 결함은 비교 목적으로 리페어되지 않은 채 잔존한다. 이어서, 마스크를 SCALPEL 노출 도구에 위치시키고 이를 사용하여 문헌[참조: Novembre, A. E., Ocola, L., Houlihan, F., Knurek, C., Blakey, M., "New Developments in Resist Materials for the SCALPEL Technology", J. Photopolymer Science and Technology, vol. II, No. 3, p.541, (1998)]에 기재되어 있는 바와 같은 레지스트 피복된 웨이퍼를 노출시킨다. 사용되는 조건은 100kV의 가속 전압이고, 투사량은 약 35μC/cm2이며 웨이퍼에 비해 2mrad인 후면 필터 구멍을 갖는다. 웨이퍼 위에 사용된 레지스트는 올린 마이크로일렉트로닉 머티리얼즈(Olin Microelectronic Materials)로부터 구입하며, 폴리(하이드록시 스티렌)으로부터 형성된 수지, t-부톡시카보닐옥시메틸 보호기를 사용하는 용해 억제제 및 트리페닐설포늄 트리플레이트를 구성하는 광산 형성자를 사용하는 화학적으로 증폭된 레지스트이다. 레지스트를 스피닝시켜 두께가 0.2㎛이 되도록 한다. 레지스트의 전노출 및 후노출 베이킹은 진공 유지 고온 플레이트를 사용하여 115℃에서 1분 동안 수행된다. 1분 동안 0.13N 테트라메틸암모늄 하이드록사이드에 담궈 전개를 수행하고, 1분 동안 탈염수에서 세정한다. 주사 전자 현미경을 사용하여 수득한 패턴을 검사한다. 수득한 현미경사진은 도 4에 도시되어 있다. 이들 현미경사진으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 불투명 결함과 투명 결함 둘 다 탁월하게 리페어되었다. 그러나, 맨우측 하단의 현미경사진에서 일부 침식은 마스크 리페어 갈륨 이온 빔의 오배치에 의해서만 발생하고 당해 공정의 임의의 결점에 의하지 않는다.
본 발명을 통해, 아래에 놓인 막을 허용되지 않게 손상시키지 않고, 리페어된 영역에 의해 유도된 산란도가 허용되지 않게 증가되지 않으면서 갈륨 실재물 빔을 사용하여 불투명 결함을 제거할 수 있다.
Claims (12)
- 마스크가, 전자를 상이한 정도로 산란시키며 패턴이 당해 산란도를 기본으로 하여 석판인쇄 도구에서 기판 위에 투영 가능하도록 공간 부위에 배치되는 두 가지 유형의 영역을 포함하는, 석판인쇄에 유용한 마스크의 제조방법으로서, 입사 전자를 변형된 당해 공간 부위로 동등한 방식으로 산란시킬 정도의 두께를 갖는 침착물을 형성시켜 당해 공간 부위 중의 적어도 하나에서 당해 공간 부위를 변형시킴을 포함하고, 당해 침착물의 형성이, 스티렌을 변형되는 당해 공간 부위에 가장 근접하게 도입시키고 갈륨 실재물을 사용하여 스티렌에 충격을 가함을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 영역 중의 하나가 텅스텐을 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 영역 중의 하나가 질화규소를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 영역 중의 하나가 질화규소를 포함하는 방법.
- 제4항에 있어서, 침착물의 두께 범위가 30 내지 175nm인 방법.
- 제1항에 있어서, 침착물의 두께 범위가 30 내지 175nm인 방법.
- 제1항에 있어서, 스티렌이 100μm 내지 1mm의 거리에서 공간 부위로부터 도입되는 방법.
- 마스크가, 전자를 상이한 정도로 산란시키며 패턴이 당해 산란도를 기본으로 하여 석판인쇄 도구에서 기판 위에 투영 가능하도록 공간 부위에 배치되는 두 가지 유형의 영역을 포함하는, 석판인쇄에 유용한 마스크의 제조방법으로서, 하나 이상의 당해 부위의 적어도 일부를 제거함을 포함하고, 당해 제거가 일부의 부위 아래에 놓인 막의 갈륨 실재물 이외의 실재물에 의한 후속 에칭 없이 5kV 이상의 전압을 통해 가속화된 갈륨 실재물을 사용하여 일부의 부위에 충격을 가함을 포함하는 방법.
- 제8항에 있어서, 전자가 10 내지 50kV의 전위를 통해 가속화되는 방법.
- 제8항에 있어서, 제거가 수행되는 부위가 텅스텐을 포함하는 방법.
- 영역 중의 하나에 의해 산란된 전자가 다른 영역으로부터 산란된 전자와는 석판인쇄적으로 구별될 수 있을 정도로 전자를 상이하게 산란시키고 영역 중의 하나가 스티렌에 대한 갈륨 실재물의 충격에 의해 형성된 침착물을 포함하는 물질을 포함하는, 두 가지 유형의 영역을 포함하는 패턴을 포함하는 마스크.
- 영역 중의 하나에 의해 산란된 전자가 다른 영역으로부터 산란된 전자와는 석판인쇄적으로 구별될 수 있을 정도로 전자를 상이하게 산란시키고 영역 중의 하나가 주입된 갈륨 실재물을 포함하는, 두 가지 유형의 영역을 포함하는 패턴을 포함하는 마스크.
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