KR20080086188A - 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법에 관한 것으로, 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴 중 클리어 결함이 발생된 영역의 상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계 및 상기 클리어 결함이 보완되도록 상기 트렌치를 비투과성 물질로 매립하여 보조 패턴을 형성하는 단계를 포함하기 때문에, 투광 패턴으로 헤일로 효과가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

클리어 결함, 패턴 수정, 포토 마스크 패턴, 헤일로 효과

Description

반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법{Method for repairing defect of semiconductor}

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

102 : 포토 마스크 기판 104 : 패턴

106 : 트렌치 108 : 보조 패턴

본 발명은 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법에 관한 것으로, 특히 클리어형 패턴 결함을 수정할 수 있는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법에 관한 것이다.

반도체 기술의 고집적화가 빠르게 진행되면서 미세한 패턴을 형성하는 기술이 더욱 중요하게 대두되었으며, 이에 반도체 소자 형성에 필요한 각종 패턴을 형성하는 포토리소그래피(Photolithography) 기술도 빠르게 발전하고 있다. 포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막 또는 도전막 등과 같은 하지막 위에 X선, 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의하여 현상액에 대한 용해도가 변화되는 감광막을 형성하고, 상기 감광막의 소정 부위를 포토 마스크를 이용하여 노광한 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성한다. 감광막 패턴을 이용하여 하지막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선 또는 전극과 같은 다양한 패턴을 형성한다.

포토리소그래피 공정은 투명한 기판상에 차광층을 형성한 뒤 차광층을 식각하는 공정을 거치게 된다. 이때, 식각 공정시 발생되는 파티클 또는 기타 여러 가지 이유로 인하여 포토 마스크 상에 결함이 발생되며, 이는 반도체 소자가 날로 고집적화되어 감에 따라 포토 마스크 상에서의 마스크 패턴 형성 공정도 복잡해지고 어려워짐에 따라 더욱 많은 결함이 발생되고 있다.

따라서, 무엇보다도 품질 좋은 포토 마스크의 제작을 위한 마스크 결함의 감소 및 제거에 관한 기술이 많이 요구되고 있다. 특히 마스크의 미세패턴에 결함이 존재할 경우, 이에 대한 결함수정 여부가 마스크 제작 공정시간의 단축 및 품질에 큰 영향을 미치는 변수가 되었다. 이에 따라 포토 마스크 패턴 형성시 포토 마스크상에서 발생되는 다양한 형태의 결함을 수정하는 것이 중요하게 되었다.

포토 마스크의 공정과정 중 발생되는 결함은 크게 두 종류로 나눌 수 있는데 하나는 오페이크(Opaque)형 결함이며, 다른 하나는 클리어(Clear)형 결함이다. 오페이크형 결함은 마스크의 차광막이 없어야 할 곳에 차광막이 존재하는 경우이고, 클리어형 결함은 차광막이 존재해야 할 곳에 차광막이 없이 투광 영역이 형성된 것을 말한다. 이러한 다양한 결함들의 제거를 위하여 통상적으로 집속 이온빔 장치를 이용하여 제거하거나 증착하는 방식을 취한다.

본 발명은 클리어형 결함을 수정해야 하는 부분에 트렌치를 형성한 후 트렌치를 매립하여 보조 패턴을 형성함으로써, 헤일로 효과(Halo Effect)의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법은, 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴 중 클리어 결함이 발생된 영역의 상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계 및 상기 클리어 결함이 보완되도록 상기 트렌치를 비투과성 물질로 매립하여 보조 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 트렌치는 이온빔 밀링을 실시하여 형성할 수 있다. 상기 이온빔 밀링은 30eKV의 Ga+ 이온빔을 사용할 수 있다. 상기 보조 패턴은 카본 필름으로 형성할 수 있다. 상기 카본 필름은 이온빔과 반응가스를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 기판은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 있도록 형성할 수 있다. 상기 기판은 이산화규소로 형성할 수 있다. 상기 패턴은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 없도록 형성할 수 있다. 상기 패턴은 크롬으로 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

그러나, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 포토 마스크 기판(102) 상부에 차광층을 형성한 뒤 차광층의 소정 영역에 대해 식각 공정을 실시하여 패턴(104)을 형성한다. 이때 패턴(104)이 형성되어야 하는 영역인데 패턴(104)의 일부가 소실되어 발생하는 클리어형 결함(104a)이 존재하게 된다.

한편, 포토 마스크 기판(102)은 포토리소그래피 공정을 실시할 때 노광 광원과 피식각층의 중간 위치에 설치하여 피식각층의 표면을 선택적으로 노광시킴으로써 피식각층을 패터닝한다. 포토 마스크 기판(102)은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 있는 투명한 재료, 예를 들면 이산화규소(SiO₂) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 패턴(104)은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 없는 불투명한 재료, 예를 들면 크롬(Cr)등으로 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 패턴(104)이 형성된 포토 마스크 기판(102)에는 차광 패턴 이 형성되고 패턴(104)이 형성되지 않은 포토 마스크 기판(102)은 투광 패턴이 형성된다.

도 1b를 참조하면, 클리어형 결함(104a)이 발생한 포토 마스크 기판(102)에 트렌치(106)를 형성시킨다. 트렌치(106)는 클리어형 결함(104a)이 발생한 포토 마스크 기판(102)에 대해 이온빔 밀링(ion beam milling)을 실시하여 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 클리어형 결함(104a)이 발생한 포토 마스크 기판(102)에 약 30eKV의 Ga+ 이온빔을 소정의 가속 전압 전류 및 도우즈(Dose)로 조사시킨다. 이때 형성되는 트렌치(106)의 에지(edge)는 클리어형 결함(104a)이 발생된 패턴(104)의 에지및 클리어형 결함(104a)이 수정되어야 하는 기판(102)의 에지와 일치하도록 트렌치(106)의 에지를 형성하는 정확도를 향상시키는 것이 바람직하다. 하지만, 형성해야 하는 트렌치(106)의 피치 및 크기에 따라 광노광 장치에서의 전사 특성을 고려하여 트렌치(106)의 에지를 형성하는 정확도를 조절할 수 있다.

이때, 형성되는 트렌치(106)의 깊이는 후속하는 공정에서 트렌치(106)에 매립되어 형성되는 보조 패턴의 두께를 고려하여 형성할 수 있으며, 통상적으로 700Å의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.

도 1c를 참조하면, 트렌치(106)에 비투과성 물질을 매립하여 보조 패턴(108)을 형성한다. 보조 패턴(108)은 이온빔과 반응가스를 이용하여 카본 필름(carbon film)으로 형성하는 것이 바람직하다. 보조 패턴(108)의 폭은 트렌치(106)의 폭과 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다. 보조 패턴(108)의 폭을 트렌치(106)의 폭보다 작게 형성하더라도 헤일로 효과(Halo Effect)가 이미 형성된 트렌치(106)의 내부로 확산되어 충분히 차광 패턴으로서의 역할이 가능할 뿐 아니라, 투광 패턴으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 보조 패턴(108)이 형성되는 두께는 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과되지 않도록 하는 차광 패턴의 일부로써 기능하도록 형성하되 전술한 헤일로 효과가 투광 패턴으로 확산되지 않는 두께, 예를 들면 500∼1000Å로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명과 달리, 기판에 형성된 패턴의 클리어형 결함을 수정할 때 클리어형 결함 부분에 트렌치를 형성하지 않고 기판상에 직접 카본 필름을 증착하여 보조 패턴을 형성함으로써 결함을 수정할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 기판을 포토 마스크로 사용하여 광 노광 장치에서 전사시 보조 패턴 주위에 헤일로 효과가 발생하여 투광 패턴의 투과율을 방해하게 된다. 또한, 이를 해결하기 위하여 도우즈를 높여 카본 필름의 형성 두께를 높이거나 집속 이온빔의 어퍼쳐(Aperture) 크기 및 전류를 변화시키면 헤일로 효과는 더욱 증가할 수 있다. 특히, 이러한 헤일로 효과는 패턴 피치(pitch)가 작은 미세패턴의 경우에 더욱 커질 수 있다. 또한 전술한 방법으로 클리어형 결함을 수정할 경우 반응가스 사용에 따른 이미지 쉬프트(Shift)를 발생시켜 원하지 않는 부분에 잘못 수정이 되어 수정불량을 야기시키는 문제점도 있다.

하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법은 클리어형 결함을 수정할 때 트렌치를 형성한 후 트렌치를 매립하여 보조 패턴을 형성하기 때문에, 보조 패턴의 헤일로 효과가 투광 패턴쪽으로 확산하지 않아 투광 패턴의 투과율 손실을 방지할 수 있다.

본 발명의 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법에 따르면, 패턴을 형성한 후 클리어형 결함이 발생했을 경우, 클리어형 결함을 수정해야 하는 부분에 대해 트렌치를 형성한 후 트렌치를 매립하여 보조 패턴을 형성함으로써, 투광 패턴으로 헤일로 효과가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 투광 패턴의 투과율 손실을 방지할 수 있고, 이미지 쉬프트 현상에 의하여 결함 수정이 잘못되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 더욱 미세하고 고집적화된 반도체 소자의 제조가 가능하다.

Claims (9)

1. 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계;

   상기 패턴 중 클리어 결함이 발생된 영역의 상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계; 및

   상기 클리어 결함이 보완되도록 상기 트렌치를 비투과성 물질로 매립하여 보조 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 트렌치는 이온빔 밀링을 실시하여 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 이온빔 밀링은 30eKV의 Ga+ 이온빔을 사용하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 보조 패턴은 카본 필름으로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 카본 필름은 이온빔과 반응가스를 이용하여 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 있도록 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 이산화규소로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 패턴은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 없도 록 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 패턴은 크롬으로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.

Images