KR20040001276A

KR20040001276A - 포토마스크의 결함 수정 방법

Info

Publication number: KR20040001276A
Application number: KR1020020036416A
Authority: KR
Inventors: 성문규; 윤희선; 최요한
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-07

Abstract

감쇠형 PSM (attenuated phase shift mask)상에서의 대형 오페이크 결함을 수정하는 포토마스크의 결함 수정 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는 투명 기판상에 위상 반전층을 형성한다. 상기 위상 반전층 위에 차광층을 형성한다. 상기 차광층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성한다. 상기 차광 패턴을 통하여 노출된 상기 위상 반전층을 식각하여 상기 투명 기판을 노출시킨다. 상기 투명 기판에 남아 있는 상기 위상 반전층의 오페이크 결함이 있는 위치를 검사한다. 상기 차광 패턴을 마스크로 이용하여 FIB (focused ion beam)에 의해 상기 위상 반전층의 오페이크 결함을 제거한다.

Description

포토마스크의 결함 수정 방법{Method for repairing defect on photomask}

본 발명은 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 감쇠형 PSM (attenuated phase shift mask)상에서의 오페이크 결함을 수정하는 포토마스크의 결함 수정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자 형성에 필요한 각종 패턴은 포토리소그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막 또는 도전막 등과 같은 하지막 위에 X선, 레이저, 자외선 등과같은 광선의 조사에 의하여 현상액에 대한 용해도가 변화되는 감광막을 형성하고, 상기 감광막의 소정 부위를 포토마스크를 이용하여 노광한 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 하지막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선 또는 전극과 같은 다양한 패턴을 형성한다.

그러나, 반도체 소자가 날로 고집적회되어 감에 따라 포토마스크상에서의 마스크 패턴 형성 공정도 점차 어려워지고 있으며, 그에 수반하여 포토마스크 패턴 형성시 포토마스크상에서 발생되는 다양한 형태의 결함을 수정하는 방법도 더욱 어려워지고 있다.

포토리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크의 해상 한계를 극복하기 위한 기술중 하나로서 감쇠형 PSM이 개발되었다. 감쇠형 PSM은 위상 반전층과 상기 위상 반전층에 의하여 한정되는 투명한 개구부를 갖추도록 구성된다. 감쇠형 PSM을 제조하기 위하여는 먼저 투명한 기판상에 위상 반전층과 차광층을 차례로 형성하고, 상기 차광층의 건식 식각 및 상기 위상 반전층의 건식 식각 공정으로 이루어지는 두 차례의 건식 식각 공정을 거치게 된다. 이 때, 식각 공정시 발생되는 파티클 또는 기타 여러가지 이유로 인하여 포토마스크상에 결함이 발생된다. 감쇠형 PSM에서 자주 발생되는 결함은 크게 구분하면 클리어(clear)형 결함과 오페이크(opaque)형 결함으로 구분된다. 클리어형 결함은 핀홀(pinhole) 또는 하프-핀홀(half-pinhole)과 같은 결함을 말하며, 오페이크형 결함은 제거되어야 할 부분에 불필요한 물질이 남아 있음으로 인하여 발생되는 결함이다.

종래 기술에 따르면, 감쇠형 PSM의 제조 단계에서 발생된 오페이크형 결함을 제거하기 위하여, 상기 차광층의 식각 공정, 위상 반전층의 식각 공정 및 상기 위상 반전층 위에 남아 있는 상기 차광층의 제거 공정까지 완료된 후 상기 오페이크 결함을 수정하였다. 이를 위하여, 위상 반전층상의 결함 영역에 해당하는 부분에 소프트웨어를 이용하여 패턴을 그린 후, 상기 투명 기판상에 위상 반전층만 존재하는 상태에서 결함 수정을 행하였다.

상기와 같은 종래 기술에 따라 결함 수정을 하는 경우, 수 ㎛ 이상의 대형 오페이크 결함이 발생된 때에는 결함 수정 장비의 기술적 한계로 인한 수정 정밀도에 한계가 있으며, 결함 수정을 위한 스캔(scan)시 발생되는 또 다른 결함, FIB(focused ion beam)을 사용한 이온 빔 조사시 주변의 가스 환경으로 인한 빔 시프트 (beam shift), 포토마스크의 차징(charging)에 기인하는 이미지 시프트 (image shift) 등과 같은 현상이 발생되어 이상적인 결함 수정이 거의 불가능하다.

또한, 종래 기술에 따른 결함 수정 방법에서는 결함 수정시 포토마스크 기판에서 발생 가능한 손상을 최소화하기 위하여 식각을 여러 차례로 나누어서 진행하는 인터벌(interval) 방식을 이용하며, 이로 인하여 여러 차례 반복 스캔을 진행하게 된다. 그 결과, 위상 반전층이 손상되어 투과율 및 위상의 변화가 발생되고, 결함 수정 시간이 길어지게 된다. 예를 들면, 20개 정도의 콘택 패턴이 막혀 있는 오페이크형 결함을 종래 기술에 따른 인터벌 방식으로 수정하는 경우, 콘택 1개에 대하여 3회 이상 스캔하여야 하므로, 상기 오페이크형 결함을 수정하기 위하여는 동일 영역을 최소한 60회 이상 스캔하여야 하며, 이 경우 결함 수정에 소요되는 시간은 6시간 이상이 된다. 이와 같이 여러 차례 반복 스캔을 진행하게 되면 정상 영역까지 손상되는 결과를 초래하여 실제로는 대형 결함을 수정하는 것이 불가능하다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 감쇠형 PSM에서의 대형 오페이크 결함을 수정하는 데 있어서 위상 반전층의 손상을 최소화하고 패턴 시프트를 최소화하면서 짧은 시간 동안 대형 오페이크 결함을 효과적으로 제거할 수 있는 포토마스크의 결함 수정 방법을 제공하는 것이다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2a 및 도 2a는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 실제로 적용한 경우의 사진들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 투명 기판, 20: 위상 반전층, 20a: 위상 반전층 패턴, 30: 차광층, 30a: 차광 패턴, 40: 이온 빔.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는 투명 기판상에 위상 반전층을 형성한다. 상기 위상 반전층 위에 차광층을 형성한다. 상기 차광층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성한다. 상기 차광 패턴을 통하여 노출된 상기 위상 반전층을 식각하여 상기 투명 기판을 노출시킨다. 상기 투명 기판에 남아 있는 상기 위상 반전층의 오페이크 결함이 있는 위치를 검사한다. 상기 차광 패턴을 마스크로 이용하여 FIB (focused ion beam)에 의해 상기 위상 반전층의 오페이크 결함을 제거한다.

바람직하게는, 상기 위상 반전층은 MoSiON으로 이루어지고, 상기 차광막은 크롬(Cr)으로 이루어진다.

본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에 있어서, 상기 위상 반전층의오페이크 결함을 제거하기 위하여, 먼저 상기 FIB로부터 상기 오페이크 결함이 있는 위치에 갈륨을 소스로 하는 이온 빔을 발사한다. 이 때, 상기 이온 빔의 발사와 동시에 상기 오페이크 결함이 있는 위치에 불소 함유 가스를 공급한다. 바람직하게는, 상기 불소 함유 가스는 XeF₂로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 차광 패턴을 제거하기 전에 상기 차광 패턴을 마스크로 하여 결함 수정을 행하므로 대형 오페이크 결함을 수정하기 위하여 필요한 스캔 횟수를 획기적으로 줄일 수 있으며, 결함을 수정하는 데 소요되는 시간이 단축되어 TAT(turn around time)가 단축될 수 있다. 또한, 오페이크 결함 수정에 따른 투과율 및 위상 변화와, 빔 시프트에 의한 패턴 시프트 등과 같은 문제를 최소화시킬 수 있으며, 투명 기판이 손상될 염려가 없다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 도 1a를 참조하면, 투광성 투명 기판(10) 예를 들면 석영 기판상에 상에 위상 반전층(20)과 차광층(30)을 차례로 형성한다. 예를 들면, 상기 위상 반전층(20)은 MoSiON으로 이루어지고, 상기 차광층(30)은 크롬(Cr)으로 이루어질 수 있다.

도 1b를 참조하면, 상기 차광층(30)을 패터닝하여 차광 패턴(30a)을 형성한다.

도 1c를 참조하면, 상기 차광 패턴(30a)을 통하여 노출된 상기 위상 반전층(20)을 식각하여 상기 투명 기판(10)을 노출시킨다.

그 후, 상기 차광 패턴(30a)이 상기 투명 기판(10)상에 제거되지 않고 그대로 남아 있는 상태에서, 상기 투명 기판(10)상에 있는 상기 위상 반전층(20)의 오페이크 결함이 있는 위치(A)를 검사한다. 상기 위상 반전층(20)에서의 결함은 주로 상기 위상 반전층(20)의 건식 식각 도중에 떨어지는 파티클 등에 의하여 발생된다.

도 1d를 참조하면, 상기 차광 패턴(30a)을 마스크로 이용하여 FIB (focused ion beam)에 의해 상기 오페이크 결함을 제거한다. 이를 위하여, 상기 차광 패턴(30a)이 남아 있는 상태에서 상기 오페이크 결함이 있는 위치(A)에 불소 함유 가스를 공급하면서 상기 FIB로부터 상기 오페이크 결함이 있는 위치(A)에 갈륨(Ga)을 소스(source)로 하는 이온 빔(40)을 발사하여 상기 오페이크 결함의 외곽을 따라 식각한다. 이 때, 불소 함유 가스 공급과 동시에 행해지는 상기 이온 빔(40) 발사에 의한 식각 공정에서는 상기 차광 패턴(30a)을 구성하는 크롬과, 상기 위상 반전층(20)을 구성하는 NoSiON과의 식각 선택비 차이가 크다. 따라서, 상기 위상 반전층(20)의 오페이크 결함을 수정하는 데 있어서 상기 차광 패턴(30a)이 마스크 역할을 하게 된다. 상기 이온 빔(40) 발사와 동시에 공급되는 불소 함유 가스로서 예를 들면 XeF₂를 사용할 수 있다.

상기와 같이 행해지는 오페이크 결함 수정 방법에서는 상기 차광 패턴(30a)을 마스크로 하여 결함 수정을 행하기 때문에 결함 수정을 위하여 별도의 패턴을 그릴 필요가 없이 결함의 외곽을 따라 식각하여 수정하기만 하면 된다. 또한, 상기오페이크 결함 영역(A) 전체에서 동시에 결함 수정하는 것이 가능하므로, 스캔 횟수를 획기적으로 줄일 수 있으며, 그에 따라 스캔에 따른 문제, 예를 들면 패턴의 시프트 등과 같은 손상은 전혀 발생될 염려가 없고, 결함 수정에 소요되는 시간이 단축된다. 또한, 상기 차광 패턴(30a) 및 위상 반전층(20) 위에서만 결함 수정을 행하므로 결함 수정시 상기 투명 기판(10)이 손상되지 않는다.

도 1e를 참조하면, 도 1d에서와 같은 결함 수정에 의하여 대형의 오페이크 결함이라도 마우 신속하게 수정되어 원하는 위상 반전층 패턴(20a)을 얻을 수 있다.

도 1f를 참조하면, 상기 위상 반전층 패턴(20a) 위에 남아 있는 상기 차광 패턴(30a)을 제거하여 형성하고자 하는 감쇠형 PSM을 완성한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 실제로 적용한 경우의 사진들이다.

도 2a에는 복수의 차광 패턴들 사이로 위상 반전층에서의 대형 오페이크 결함이 노출되어 있는 상태를 나타낸다. 상기 대형 오페이크 결함이 있는 영역은 도 2a에서 실선으로 표시된 바와 같다. 도 1d를 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 따라 상기 복수의 차광 패턴들을 마스크로 하여 상기 실선으로 표시한 바와 같은 오페이크 결함의 외곽을 따라 결함 수정을 행하면, 단시간 내에 도 2b에 나타낸 바와 같이 오페이크 결함이 완전히 수정될 수 있다.

본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에 따르면, 감쇠형 PSM을 제조하는 데 있어서 발생된 위상 반전층에서의 대형 오페이크 결함을 수정하기 위하여, 상기 위상 반전층 위에 차광 패턴이 제거되지 않고 남아 있는 상태에서 상기 차광 패턴을 마스크로 하여 불소 함유 가스 공급과 함께 FIB를 이용하여 이온 빔을 발사한다.

따라서, 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에 의하면, 차광 패턴을 제거하기 전에 상기 차광 패턴을 마스크로 하여 결함 수정을 행하므로 대형 오페이크 결함을 수정하기 위하여 필요한 스캔 횟수를 획기적으로 줄일 수 있으며, 결함을 수정하는 데 소요되는 시간이 단축되어 TAT(turn around time)가 단축될 수 있다. 또한, 오페이크 결함 수정에 따른 투과율 및 위상 변화와, 빔 시프트에 의한 패턴 시프트 등과 같은 문제를 최소화시킬 수 있다. 또한, 차광 패턴 및 위상 반전층 위에서만 결함 수정을 행하므로 결함 수정시 투명 기판이 손상될 염려가 없다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims

투명 기판상에 위상 반전층을 형성하는 단계와,

상기 위상 반전층 위에 차광층을 형성하는 단계와,

상기 차광층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계와,

상기 차광 패턴을 통하여 노출된 상기 위상 반전층을 식각하여 상기 투명 기판을 노출시키는 단계와,

상기 투명 기판에 남아 있는 상기 위상 반전층의 오페이크 결함이 있는 위치를 검사하는 단계와,

상기 차광 패턴을 마스크로 이용하여 FIB (focused ion beam)에 의해 상기 위상 반전층의 오페이크 결함을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 위상 반전층은 MoSiON으로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 차광막은 크롬(Cr)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
제1항에 있어서,

상기 위상 반전층의 오페이크 결함을 제거하는 단계는

상기 FIB로부터 상기 오페이크 결함이 있는 위치에 갈륨을 소스로 하는 이온 빔을 발사하는 단계와,

상기 이온 빔의 발사와 동시에 상기 오페이크 결함이 있는 위치에 불소 함유가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
제4항에 있어서,

상기 불소 함유 가스는 XeF₂로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.