KR20080086189A - 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 오페이크형 결함이 발생된 영역 주변의 상기 패턴 상부에 식각 정지막을 형성하는 단계와, 상기 오페이크 결함과 상기 식각 정지막만 노출되도록 상기 기판 상부에 마스크를 형성하는 단계 및 상기 마스크와 상기 식각 정지막을 이용한 식각 공정으로 상기 오페이크 결함을 수정하는 단계를 포함하기 때문에, 보다 정밀하고 신뢰성있는 노광 공정을 실시할 수 있다.

오페이크형 결함, 포토 마스크, 패턴 결함 수정, 카본막

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 패턴의 평면도이다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법을 설명하기 위하여 도시한 패턴의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

102 : 포토 마스크 기판 104 : 차광패턴

106 : 투과 패턴 108 : 오페이크형 결함

110 : 식각 정지막 112 : 마스크

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

반도체 기술의 고집적화가 빠르게 진행되면서 미세한 패턴을 형성하는 기술 이 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. 오 페이크형 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 오페이크형 결함 주위의 차광 패턴 상부에 카본막을 이용하여 식각 정지막을 형성한 후, 오페이크형 결함을 제거함으로써 포토 마스크 기판에 결함이 발생되지 않는다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법은, 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴 중 오페이크형 결함이 발생된 영역 주변의 상기 패턴 상부에 식각 정지막을 형성하는 단계와, 상기 오페이크 결함과 상기 식각 정지막만 노출되도록 상기 기판 상부에 마스크를 형성하는 단계 및 상기 마스크와 상기 식각 정지막을 이용한 식각 공정으로 상기 오페이크 결함을 수정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 식각 정지막은 불투명한 물질로 형성할 수 있다. 상기 식각 정지막은 카본막으로 형성할 수 있다. 상기 카본막은 집속 이온빔 장치를 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. 상기 패턴은 차광 영역에 형성될 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 패턴의 평면도이다. 또한, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법을 설명하기 위하여 도시한 패턴의 단면도이다.

도 1a 및 도 2a를 참조하면, 포토 마스크 기판(102) 상부에 차광층을 형성한 뒤 차광층의 소정 영역에 대해 식각 공정을 실시하여 패턴(104)을 형성한다. 이때 패턴(104)이 형성되지 않아야 하는 영역인데 패턴(104)이 형성되어 발생하는 오페이크형 결함(108)이 존재하게 된다.

한편, 패턴(104)이 형성된 포토 마스크 기판(102)은 포토리소그래피 공정을 실시할 때 노광 광원과 피식각층의 중간 위치에 설치하여 피식각층의 표면을 선택 적으로 노광시킴으로써 피식각층을 패터닝한다. 이때, 포토 마스크 기판(102)은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 광원이 투과할 수 있는 투명한 재료, 예를 들면 이산화규소(SiO₂) 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 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(104)이 형성되고 패턴(104)이 형성되지 않은 포토 마스크 기판(102)에는 투광 패턴(106)이 형성된다.

도 1b 및 도 2b를 참조하면, 오페이크형 결함(108) 주위의 차광 패턴(104) 상부에 식각 방지막(110)을 형성한다. 식각 방지막(110)은 불투명한 물질, 예를 들면 집속 이온빔(Focused Iom Beam; FIB) 장치를 이용하여 형성된 카본(Carbon)막으로 형성하는 것이 바람직하다. 카본막은 불투명한 물질이기 때문에 차광 패턴(104)과 일체로 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 식각 방지막(110)은 후속하는 식각 공정시 오페이크형 결함(108) 주위의 차광 패턴(104)에 영향을 주지 않을 정도의 두께. 예를 들면 1000Å 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 식각 방지막(110)은 오페이크형 결함(108) 주위의 차광 패턴(104)이 노출되지 않고 오페이크형 결함(108)만 노출되도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 2c를 참조하면, 식각 방지막(110)을 포함하는 포토 마스크 기판(102) 상부에 마스크(mask; 112)를 형성한다. 마스크(112)는 후속하는 식각 공정에서 정상 적인 차광 패턴(104)을 보호한다. 마스크(112)는 포토 레지스트(photo resist)로 형성하는 것이 바람직하다.

도 2d를 참조하면, 마스크(112)에 대해 베이킹(baking) 공정을 실시한다. 그리고, 오페이크형 결함(108) 주위에 형성된 마스크(112)에 대해 노광 공정을 실시한다. 이때 사용되는 소스(source)는 램프 또는 레이저를 사용할 수 있다. 그리고노광 공정이 실시된 오페이크형 결함(108) 주위에 형성된 마스크(112)에 대해 현상 공정을 실시하여 오페이크형 결함(108) 주위가 노출된다. 이때, 차광 패턴(104) 상부에 형성된 식각 방지막(110)과 투광 패턴(106)에 형성된 오페이크형 결함(108)이 노출된다.

도 2e를 참조하면, 마스크(112)와 식각 방지막(110)을 에치 스탑퍼(etch stopper)로 이용하는 식각 공정으로 오페이크형 결함(108; 도 2d 참조)을 제거한다.

도 1c 및 도 2f를 참조하면, 마스크(112; 도 2e 참조)를 제거하여 오페이크형 결함(108; 도 2d 참조)을 제거하는 공정을 완료한다. 이때, 식각 방지막(110)은 차광 패턴(104) 상부에 잔류하여 차광 패턴(104)과 일체로 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 오페이크형 결함을 제거하기 위하여 레이저 또는 집속 이온빔 장치를 이용하여 열화공정 또는 식각공정을 실시할 수 있다. 하지만, 레이저를 이용한 오페이크형 결함 제거 방법은 포토 마스크 기판의 손상을 줄일 수는 있으나 형성할 수 있는 패턴의 해상력 및 정밀도에 한계가 있다. 또한, 집속 이온빔을 이용하는 방법은 패턴의 해상력은 좋으나 이온을 이용한 GAE(Gas Assisted Etch)시, 오페이 크형 결함의 중앙부와 에지 부분의 이온빔의 산란수율의 차이에서 기인한 에지(edge) 부분의 과도 식각(over etch) 현상으로 오페이크형 결함의 에지 부분이 심하게 손상되는 리버베드가 발생되는 문제가 있다. 리버베드와 같은 손상 부분이 발생되면, 후속 과정으로서 반도체 기판에 포토 마스크를 이용하여 전사시킬 경우, 손상 부분을 투과하는 빛이 산란, 굴절되거나 차단되어 반도체 기판에 그대로 나타나는 치명적인 현상이 발생할 수 있다.

하지만, 본 발명과 같이 차광 패턴(104) 상부에 부가적으로 식각 방지막(110)을 더욱 형성한 후 오페이크형 결함(108)을 제거하기 때문에, 오페이크형 결함(108)만 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 이때 형성되는 식각 방지막(110)은 차광 패턴(104)과 일체로 패턴을 형성할 수 있기 때문에, 별도의 제거 공정이 필요없어 공정이 단축될 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법에 따르면, 오페이크형 결함 주위의 차광 패턴 상부에 카본막을 이용하여 식각 정지막을 형성한 후, 오페이크형 결함을 제거함으로써 포토 마스크 기판에 결함이 발생되지 않는다. 따라서 패턴이 형성된 포토 마스크 기판을 이용하여 보다 정밀하고 신뢰성있는 노광 공정을 실시할 수 있기 때문에, 고집적화된 초소형의 반도체 소자의 제조가 가능하다.

Claims (9)

1. 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계;

   상기 패턴 중 오페이크형 결함이 발생된 영역 주변의 상기 패턴 상부에 식각 정지막을 형성하는 단계;

   상기 오페이크 결함과 상기 식각 정지막만 노출되도록 상기 기판 상부에 마스크를 형성하는 단계;

   상기 마스크와 상기 식각 정지막을 이용한 식각 공정으로 상기 오페이크 결함을 수정하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 식각 정지막은 불투명한 물질로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 식각 정지막은 카본막으로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 카본막은 집속 이온빔 장치를 이용하여 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
5. 제1항에 있어서,

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

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

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

   상기 패턴은 크롬으로 형성하는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 패턴은 차광 영역에 형성되는 반도체 소자의 패턴 결함 수정 방법.

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