KR20050001837A - Ｃｄ 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CD 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제조 방법은 광투과성 기판 상부 전면에 차광막 및 레지스트를 순차적으로 적층하고, 레지스트를 노광 및 현상하여 패터닝하고 레지스트 패턴의 CD를 측정한 후에 레지스트 패턴의 CD 측정 결과가 기준 범위를 벗어날 경우 레지스트 패턴의 CD를 확장 또는 축소 보정하고, 레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 차광막을 패터닝한 후에, 레지스트 패턴을 제거하고 차광막 패턴의 CD를 측정한다. 따라서, 본 발명은 포토마스크의 제조 공정 과정에서 레지스트의 노광 및 현상을 진행한 후에 레지스트 패턴의 CD를 보정할 수 있어 최종 포토마스크 패턴의 CD 측정의 정확성을 높일 수 있다.

Description

ＣＤ 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법{Method for forming a photo mask enable to control CD}

본 발명은 반도체 장치의 포토마스크 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 포토마스크의 제조 공정시 CD 보정이 가능한 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조공정은 반도체 기판의 표면에 소자들을 형성하기 위하여 다수의 포토리소그래피 공정을 실시한다. 더욱이 고집적 회로를 형성하기 위해서는 미세한 패턴을 갖는 포토마스크가 요구되며 이 패턴에는 결함(defect)이 없어야 한다. 반도체 소자의 고집적화에 따라 요구되는 선폭(Critical Dimension; 이하 'CD'라 칭함)의 크기는 이미 노광 장비의 해상도의 한계에 이르렀다. 이러한 상황에서 소정의 물질층을 패터닝하기 위한 포토마스크 상의 패턴의 CD 균일도(uniformity)는 매우 중요하게 대두되고 있다.

포토마스크의 제작에 있어서, 일반적으로 마스크의 결함검사와 패턴 CD의 측정은 각각 서로 다른 장비를 이용하여 별도의 공정으로 이루어지고 있는데, 포토마스크의 패턴 CD를 측정하기 위해서는, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; 이하 'SEM'이라 칭함), 광학계 또는 레이저를 이용한 에지 굴절 검출 (edge diffraction detection) 방식의 설비들이 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 포토마스크 제조 및 CD 측정 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 포토마스크 제조 공정을 나타낸 수직단면도들이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 포토마스크 제조 공정은 다음과 같다.

우선 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리(glass)나 석영(quartz) 등과 같은 광투과성 기판(10)상에 일정 두께로 광을 투과시키거나 차광시키기 위한 차광막(12), 예를 들어 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속을 증착한다. 그리고 차광막(12) 상부에 레지스트(resist)(14)를 도포한다.(S10)

그리고 도 2b에 도시된 바와 같이, 노광 및 현상 공정으로 레지스트 패턴(14a)을 형성한다.(S12) 이때 레지스트 패턴(14a)의 오픈 영역(A)은 포토마스크의 광투과 영역이 되며 클로우즈드 영역(B)은 광차단 영역이 될 부분을 정의한 것이다.

그 다음 도 2c에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(14a)을 이용한 건식 식각 공정으로 차광막, 예컨대 크롬(Cr)을 패터닝하여(12a) 광투과성 기판(10)이 드러나는 광투과 영역과 그렇지 않은 광차단 영역을 형성한다.(S14)

그리고나서 도 2d에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(14a)을 제거하고 세정 공정을 거치면 차광막 패턴(12a)만 남게 되는 포토마스크가 완성된다.(S16)

이와 같이 제조된 포토마스크는 다음과 같이 CD 측정을 한다.(S18) 즉 주사형 전자 현미경(SEM)의 전자총에서 전자빔을 방출시켜 상기 포토마스크에 입사한다. 전자빔이 포토마스크에 입사되면, 이로부터 반사된 전자 및 2차 전자, 그리고 X선 등이 발생하게 되고 SEM에서는 2차 전자를 검출하고 이를 전기적인 신호로 전환하여 포토마스크의 패턴 이미지를 디스플레이하여 패턴 CD를 측정하게 된다.

그런데, 포토마스크의 CD에 영향을 주는 인자(factor)는 노광, 현상, 식각 등의 여러 변수가 있을 수 있는데, 현재에는 포토마스크 전체 공정을 진행한 후에 마지막으로 CD 측정을 하기 때문에 어느 공정에서 CD 변화가 있었는지 정확하게 찾을 수 없었다. 그리고 한 종래에는 기존 수집된 CD 데이터를 근거로 하여 포토마스크 제조 공정의 조건을 설정하였지만 새로운 디바이스 기술인 경우에는 패턴의 CD를 정확히 얻기까지 다소 시간이 필요하였다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 포토마스크의 제조 공정시 레지스트의 노광 및 현상을 진행한 후에 레지스트 패턴의 CD를 측정, 보정하고 보정된 레지스트 패턴을 이용하여 하부 차광막을 패터닝함으로써 최종 포토마스크 패턴의 CD 측정의 정확성을 높일 수 있는 CD 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 포토마스크 제조 및 CD 측정 과정을 나타낸 흐름도,

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 포토마스크 제조 공정을 나타낸 수직 단면도들,

도 3은 본 발명에 따른 포토마스크 제조 및 CD 측정 과정을 나타낸 흐름도,

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 포토마스크 제조 공정을 나타낸 수직 단면도들.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 광투과성 기판

102a : 차광막 패턴

104a : 레지스트 패턴

106 : 확장된 레지스트 패턴

108 : 축소된 레지스트 패턴

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서, 광투과성 기판 상부 전면에 차광막 및 레지스트를 순차적으로 적층하는 단계와, 레지스트를 노광 및 현상하여 패터닝하고 레지스트 패턴의 CD를 측정하는 단계와, 레지스트 패턴의 CD 측정 결과가 기준 범위에 포함되는지 판단하는 단계와, CD 측정 결과가 기준 범위를 벗어날 경우 레지스트 패턴의 CD를 확장 또는 축소 보정하는 단계와, 레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 차광막을 패터닝하는 단계와, 레지스트 패턴을 제거하고 차광막 패턴의 CD를 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 포토마스크 제조 및 CD 측정 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 포토마스크 제조 공정을 나타낸 수직 단면도들이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 포토마스크 제조 공정은 다음과 같다.

우선 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리나 석영 등과 같은 광투과성 기판(100)상에 일정 두께로 광을 투과시키거나 차광시키기 위한 차광막(102), 예를 들어 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속을 증착한다. 그리고 차광막(102) 상부에 레지스트(104)를 도포한다.(S100)

그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 노광 및 현상 공정으로 레지스트 패턴(104a)을 형성한다.(S102) 이때 레지스트 패턴(104a)의 오픈 영역은 포토마스크의 광투과 영역이 되며 레지스트 패턴(104a)의 클로우즈드 영역은 광차단 영역이 될 부분을 정의한 것이다.

그 다음 본 발명에 따라 포토마스크의 제조 공정 중에 CD 측정 과정을 수행한다.(S104) 종전과 같이 주사형 전자 현미경(SEM)의 전자총에서 전자빔을 방출시켜 상기 광투과성 기판에 입사한다. 전자빔이 기판에 입사되면, 이로부터 반사된 전자 및 2차 전자, 그리고 X선 등이 발생하게 되고 SEM에서는 2차 전자를 검출하고 이를 전기적인 신호로 전환하여 기판의 레지스트 패턴(104a) 이미지를 디스플레이하여 상기 패턴의 CD를 측정하게 된다.

본 발명은 CD 측정 결과, 측정 결과가 기준 범위, 예컨대 노광 및 현상 공정의 흔들림 폭이 ±10nm이며 CD 스펙 조건이 ±20nm이상에 포함되는지를 판단한다.(S106)

S106의 판단결과, CD 측정 결과가 기준 범위에 포함될 경우에는 CD 보정 작업을 수행하지 않고 다음 식각 공정으로 진행한다.

하지만 CD 측정 결과가 기준 범위를 벗어나 노광 및 현상 공정의 흔들림 폭이 ±30nm이며 CD 스펙 조건이 ±20nm이상인 경우에는 아래 도 4c 또는 도 4d와 같이 레지스트 패턴(104a)의 CD 보정 작업을 수행한다.(S108)

도 4c와 같이 레지스트 패턴(104a)의 CD가 기준 범위보다 큰 경우(광투과 영역이 넓은 경우)에는 그 오차만큼 추가 레지스트 도포 또는 현상 공정을 진행하여 레지스트 패턴의 광차단 영역을 확장(106)시켜 CD를 기준 범위에 맞춘다.

반면에 도 4d와 같이 레지스트 패턴(104a)의 CD가 기준 범위보다 작은 경우(광투과 영역이 큰 경우)에는 그 오차만큼 추가로 디스컴(descum) 공정을 진행하여 레지스트 패턴의 광차단 영역을 축소(108)시켜 CD를 기준 범위에 맞춘다.

이와 같은 CD 보정이 종료되면 다시 포토마스크의 제조 공정으로 돌아가 도 4e와 같이 레지스트 패턴(104a) ?? 건식 식각 공정을 이용하여 차광막(102)을 패터닝하여(102a) 광투과성 기판(100)이 드러나는 광투과 영역과 그렇지 않은 광차단 영역을 형성한다.(S110)

그리고나서 레지스트 패턴(104a)을 제거하고 세정 공정을 거치면 도 4f에 도시된 본 발명의 포토마스크가 완성된다.(S112)

이와 같이 제조된 본 발명의 포토마스크는 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 최종 CD 측정을 진행하게 된다.(S114)

상기한 바와 같이, 본 발명은 포토마스크의 제조 공정시 레지스트의 노광 및 현상을 진행한 후에 레지스트 패턴의 CD를 측정해서 측정 결과가 기준 범위를 벗어날 경우 보정하고 보정된/정상의 레지스트 패턴을 이용하여 하부 차광막을 패터닝함으로써 최종 포토마스크 패턴의 CD 측정의 정확성을 높일 수 있다.

따라서 본 발명은 포토마스크의 제조 공정시 CD에 영향을 주는 인자들을 찾아내어 각 공정의 시간별 CD 변화폭을 테이블(table)화하여 특정 공정에서 문제 발생시 다음 공정 또는 문제 발생 공정에서 추가로 CD 보정 공정을 진행할 경우 CD 에러율과 이로 인한 수율 저하를 막을 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (3)

1. 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서,

   광투과성 기판 상부 전면에 차광막 및 레지스트를 순차적으로 적층하는 단계;

   상기 레지스트를 노광 및 현상하여 패터닝하고 상기 레지스트 패턴의 CD를 측정하는 단계;

   상기 레지스트 패턴의 CD 측정 결과가 기준 범위에 포함되는지 판단하는 단계;

   상기 CD 측정 결과가 기준 범위를 벗어날 경우 상기 레지스트 패턴의 CD를 확장 또는 축소 보정하는 단계;

   상기 레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 상기 차광막을 패터닝하는 단계; 및

   상기 레지스트 패턴을 제거하고 상기 차광막 패턴의 CD를 측정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 CD 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 CD 확장 보정은 레지스트 도포 또는 추가 현상 공정에 의한 것을 특징으로 하는 CD 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 CD 축소 보정은 레지스트의 디스컴 공정에 의한 것을 특징으로 하는 CD 보정이 가능한 포토마스크의 제조 방법.