KR20080095153A - Method for fabricating in photo mask - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 1 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a photomask according to the present invention.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에서 보정된 패턴의 CD을 비교하기 위한 SEM 사진이다. 9 and 10 are SEM photographs for comparing the CD of the pattern corrected in the manufacturing method of the photomask according to the present invention.
본 발명은 포토마스크의 제조방벙에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토마스크 상의 패턴 CD을 보정할 수 있는 포토마스크의 제조방법에 과한 것이다. The present invention relates to a manufacturing method of a photomask, and more particularly, to a method of manufacturing a photomask capable of correcting a pattern CD on a photomask.
포토마스크는 반도체소자 제조 과정에서 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위해 사용되고 있다. 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 반도체 소자를 구성하는 패턴들도 미세해 지고 있다. 예컨대, 100nm 보다 작은 선폭(CD; Critical Dimension)의 패턴을 웨이퍼에 전사하기 위해서는 포토마스크 상에 400nm 보다 작은 CD를 가진 패턴이 형성되어야 한다. 최근 미세 패턴을 형성하기 위한 디자인 룰(design rule)은 CD 4nm 및 MTT 8nm 정도를 요구하고 있으며, 현재의 양산 공정으로는 요구되는 디자인룰을 정확하게 구현하기가 어렵다. 또한, 포토마스크 제조과정에서 여러 가지 원인으로 인해 원하는 CD를 가진 패턴을 포토마스크 상에 구현하는데 어려움이 있다. Photomasks are used to implement patterns to be formed on wafers during semiconductor device manufacturing. As the degree of integration of semiconductor devices increases, the patterns constituting the semiconductor devices also become finer. For example, in order to transfer a pattern of a critical dimension (CD) smaller than 100 nm to a wafer, a pattern having a CD smaller than 400 nm must be formed on the photomask. Recently, design rules for forming fine patterns require CD 4 nm and MTT 8 nm, and it is difficult to accurately implement the required design rules in the current mass production process. In addition, it is difficult to implement a pattern having a desired CD on the photomask due to various causes in the photomask manufacturing process.
이에 따라, 포토마스크 제조 과정 중에 패턴의 CD를 보정하는 방법이 이용되고 있다. 종래의 CD 보정 공정을 개략적으로 설명하면, 위상반전막이 형성된 투명기판 상에 포토리소그라피과정을 통해 형성된 레지스트 패턴을 식각마스크로 광차단막 패턴을 형성한 후, 레지스트 패턴을 제거한다. 다음에, 측정장비를 통해 광차단막 패턴의 CD를 측정하고, 별도의 포토 마스크를 이용해 보정이 필요한 영역을 노출시킨 후, 다양한 보정방법을 이용해 광차단막 패턴의 CD를 보정한다. 다음에, 보정된 광차단막 패턴을 식각마스크로 사용하여 위상반전막 패턴을 형성한다. Accordingly, a method of correcting the CD of the pattern during the photomask manufacturing process is used. Referring to the conventional CD correction process, a photoresist pattern is formed using a resist pattern formed through a photolithography process on an transparent substrate on which a phase inversion film is formed, and then the resist pattern is removed. Next, the CD of the light blocking film pattern is measured by using a measuring device, and a region that needs to be corrected is exposed using a separate photo mask, and then the CD of the light blocking film pattern is corrected using various correction methods. Next, a phase inversion film pattern is formed using the corrected light blocking film pattern as an etching mask.
일반적으로, 레지스트 패턴의 FICD(Final Inspection Critical Dimension)을 SEM(Scanning Electron Microscope)을 통해 측정하면, CD 측정 시 발생된 2차 전자(sencondary electron)에 의해 측정 시 마다 레지스트 패턴이 손상될 수 있다. 게다가, 레지스트 패턴의 CD 측정을 여러번 반복할 경우 정확한 CD 값을 얻을 수 없게 되므로, 레지스트 패턴을 제거한 후 광차단막 패턴의 CD를 측정한다. In general, when the final inspection critical dimension (FICD) of the resist pattern is measured through a scanning electron microscope (SEM), the resist pattern may be damaged at every measurement by the secondary electrons generated during the CD measurement. In addition, if the CD measurement of the resist pattern is repeated several times, an accurate CD value cannot be obtained. Thus, the CD of the light blocking film pattern is measured after removing the resist pattern.
이에 따라, 노광 공정 및 현상공정을 수행하여 별도의 포토 마스크를 이용하므로, 공정 시간 및 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다. 또한, 별도의 노광 공정, 현상공정 및 보정공정을 수행하면서 유발된 이물질이 위상반전막의 일부 표면에 잔류될 수 있다. 이에 따라, 후속 위상반전막 패턴을 형성하기 위해 식각공정을 수행하게 되면, 잔류된 이물질로 인해 위상 반전막 패턴 사이에 브릿지(bridge)가 유발되어 불량 패턴이 형성될 수 있다. Accordingly, since a separate photo mask is used by performing an exposure process and a developing process, process time and manufacturing cost increase. In addition, foreign matters generated during the separate exposure process, development process, and correction process may remain on some surfaces of the phase shift film. Accordingly, when an etching process is performed to form a subsequent phase inversion film pattern, a bridge may be generated between the phase inversion film patterns due to the remaining foreign matter, thereby forming a bad pattern.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토마스크 제조과정에서 패턴의 CD 보정을 단순화할 수 있는 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photomask that can simplify the CD correction of the pattern in the photomask manufacturing process.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법은, 광차단막이 형성된 투명기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴을 자외선으로 조사하여 레지스트 패턴을 축소하는 단계; 상기 축소된 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴을 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계; 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a photomask according to the present invention comprises the steps of: forming a resist pattern on a transparent substrate on which a light blocking film is formed; Forming a light blocking layer pattern using the resist pattern as an etching mask; Irradiating the resist pattern with ultraviolet light to reduce the resist pattern; Correcting the line width of the light blocking layer pattern by etching the light blocking layer pattern exposed by the reduced resist pattern; And removing the resist pattern.
상기 광차단막 하부에 위상반전막을 형성하고, 상기 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계 이후에, 상기 보정된 광차단막 패턴의 선폭을 식각마스크로 사용하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. Forming a phase inversion layer under the light blocking layer, and after correcting the line width of the light blocking layer pattern, using the corrected line width of the light blocking layer pattern as an etching mask to form a phase inversion layer pattern; Can be.
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계 이후에, 상기 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴의 일부를 노출하는 마스크패턴을 이용해 상기 광차단막 패턴의 일부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. After removing the resist pattern, the method may further include removing a portion of the light blocking layer pattern by using a mask pattern exposing a portion of the light blocking layer pattern and the phase inversion layer pattern.
상기 레지스트 패턴을 자외선으로 조사하는 단계는, 상기 레지스트 패턴이 축소된 기판에 오존수를 이용한 세정공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. The irradiating the resist pattern with ultraviolet rays may further include performing a cleaning process using ozone water on the substrate on which the resist pattern is reduced.
상기 레지스트 패턴을 축소하는 단계는, 상기 레지스트 패턴이 형성된 투명기판을 각각 90°각도로 회전시켜가면서 동일 시간동안 4회 정도 수행하는 것이 바 람직하다. Reducing the resist pattern is preferably performed about four times during the same time while rotating the transparent substrate on which the resist pattern is formed at an angle of 90 °.
상기 광차단막의 패턴의 선폭을 보정하는 단계는 건식식각공정으로 수행하는 것이 바람직하다. Correcting the line width of the pattern of the light blocking film is preferably performed by a dry etching process.
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 1 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a photomask according to the present invention.
도 1을 참조하면, 석영과 같은 투명기판(100) 상에 위상반전막(110) 및 광차단막(120)을 형성한다. 위상반전막(110)은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘질화(MoSiN)막으로 형성할 수 있다. 광차단막(120)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
광차단막(120) 상에 제1 레지스트 패턴(131)을 형성한다. 구체적으로, 광차단막(120) 및 위상반전막(110)이 형성된 투명기판(100) 상에 제1 레지스트막을 형성하고, 제1 레지스트막에 전자빔으로 설계된 디자인 룰(design rule)과 동일한 CD을 가지는 패턴을 전사한 후, 현상하여 제1 레지스트 패턴(131)을 형성한다. The
도 2를 참조하면, 제1 레지스트 패턴(131)을 식각마스크로 사용하여 노출된 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴(121)을 형성한다. Referring to FIG. 2, the exposed light blocking layer is etched using the
그런데, 노광공정, 현상 공정 및 식각공정을 수행하면서 여러 가지 원인 등에 의해 설계된 디자인 룰의 패턴 CD보다 상대적으로 큰 CD을 가진 광차단막 패턴이 형성될 수 있다. However, a light blocking film pattern having a CD that is relatively larger than a pattern CD of a design rule designed for various reasons may be formed while performing an exposure process, a developing process, and an etching process.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같은 과정을 수행하여 광차단막 패턴의 CD을 보정할 수 있다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the CD of the light blocking layer pattern may be corrected by performing the following process.
도 3을 참조하면, 제1 레지스트 패턴(131)에 자외선(Ultra Violet)을 소정 시간 동안 조사하여 레지스트 패턴을 축소(shrink)시킨다. 이때, 자외선은 172nm 파장을 가진 엑시머 광이 이용될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
구체적으로, 제1 레지스트 패턴(131) 및 광차단막 패턴(121)이 형성된 투명기판(100)을 자외선 조사 장치에 로딩시킨 후, 자외선 램프(ramp)를 이용해 제1 레지스트 패턴(131)에 자외선을 소정시간 동안 조사시킨다. 그러면, 레지스트 패턴(131)이 분해되면서 제거되어 광차단막 패턴(121)의 에지(edge)영역 노출된다. Specifically, after loading the
일반적으로 자외선으로 레지스트 패턴을 조사하는 경우, 1분당 대략 4~5nm 정도의 레지스트 패턴이 제거되므로, 광차단막 패턴의 에지영역이 노출되도록 레지스트 패턴의 조사시간 및 조건을 임의로 조절할 수 있다. 또한, 축소된 레지스트 패턴의 균일도 향상을 위해 레지스트 패턴이 형성된 투명기판을 각각 90°각도로 회전시켜가면서 동일 시간동안 4회 정도 수행할 수 있다. In general, when irradiating the resist pattern with ultraviolet rays, since the resist pattern of about 4-5 nm is removed per minute, the irradiation time and conditions of the resist pattern may be arbitrarily adjusted to expose the edge region of the light blocking layer pattern. In addition, in order to improve uniformity of the reduced resist pattern, the transparent substrate on which the resist pattern is formed may be rotated at an angle of 90 °, respectively, for about four times during the same time.
한편, 레지스트 패턴을 자외선으로 일정시간 동안 조사한 후, 오존수를 이용한 세정공정을 수행하여 자외선 조사 과정에서 유발된 오염물질을 제거한다. On the other hand, after irradiating the resist pattern with ultraviolet rays for a predetermined time, a cleaning process using ozone water is performed to remove contaminants caused in the ultraviolet irradiation process.
이처럼 레지스트 패턴에 적절한 파장의 자외선을 조사하면, 시간이 지남에 따라 레지스트 패턴이 축소된다. 특히, 레지스트 패턴의 높이 보다는 폭이 두드러지게 감소되므로 후속 공정 과정에서 레지스트 패턴의 두께 마진도 확보할 수 있다. In this way, when the ultraviolet rays of the appropriate wavelength are irradiated to the resist pattern, the resist pattern is reduced over time. In particular, since the width is significantly reduced rather than the height of the resist pattern, the thickness margin of the resist pattern may be secured in a subsequent process.
또한, 자외선으로 레지스트 패턴을 분해시켜 제거하고, 유발된 이물질은 오 존수로 간단하게 세정할 수 있으므로 후속 위상반전막 패턴이 서로 브릿지되는 현상을 억제시킬 수 있다. In addition, since the resist pattern is decomposed and removed by ultraviolet rays, the foreign matters generated can be easily cleaned with ozone water, thereby suppressing a phenomenon in which subsequent phase inversion film patterns are bridged to each other.
도 4를 참조하면, 축소된 제1 레지스트 패턴(131a)에 의해 노출된 광차단막 패턴(121)의 CD를 측정장비 예컨대, SEM을 통해 측정한다. Referring to FIG. 4, the CD of the light
이처럼, 레지스트 패턴을 축소하여 광차단막 패턴의 에지영역을 노출시키면, 레지스트 패턴을 제거하지 않아도 광차단막 패턴의 CD를 신뢰성 있게 측정할 수 있다. 또한, 측정 시, 유발된 2차 전자(secondray electron)에 의해 광차단막 패턴이 손상되지 않으므로 반복적으로 광차단막 패턴의 CD을 측정하여도 측정 오차를 줄일 수 있다. 따라서, 별도의 포토 마스크를 요구하지 않으므로 보정 공정을 단순화할 수 있다. As such, when the resist pattern is reduced to expose the edge region of the light blocking film pattern, the CD of the light blocking film pattern can be reliably measured without removing the resist pattern. In addition, since the light blocking layer pattern is not damaged by the induced secondary electrons, the measurement error may be reduced even if the CD of the light blocking layer pattern is repeatedly measured. Therefore, since a separate photo mask is not required, the correction process can be simplified.
도 5를 참조하면, 광차단막 패턴(121)의 노추된 부분을 식각하여 광차단막 패턴(121)의 CD를 보정한다. 이때, CD 보정을 위한 식각공정은 건식식각으로 수행할 수 있다. 이때, 광차단막 패턴의 식각률은 1분당 대략 1nm 정도의 광차단막이 제거되므로 식각프로파일을 조절하여 원하는 CD 및 MTT(Mean to Target)를 맞추기 위한 보정공정을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 5, the extracted portion of the light
도 6을 참조하면, 제1 레지스트 패턴(도 5의 131a)을 제거한 후, 보정된 광차단막 패턴(121a)을 식각마스크로 사용하여 위상반전막을 선택적으로 식각하여 위상반전막 패턴(111)을 형성한다.Referring to FIG. 6, after removing the first resist pattern (131a of FIG. 5), the phase shift film is selectively etched using the corrected light
도 7을 참조하면, 보정된 광차단막 패턴(121a) 및 위상반전막 패턴(111)이 형성된 투명기판(100) 상에 보정된 광차단막 패턴(121a) 및 위상반전막 패턴(111) 의 일부를 노출시키는 제2 레지스트 패턴(141)을 형성한다. Referring to FIG. 7, a portion of the corrected light
다음에, 제2 레지스트 패턴(141)을 식각마스크로 사용하여 보정된 광차단막 패턴(121a)을 선택적으로 식각한다. Next, using the
도 8을 참조하면, 제2 레지스트 패턴(도 7의 131a)을 제거한다. 그러면, 투명기판(100) 일부 영역에서는 위상반전막 패턴(111)만 형성되고, 일부 영역에서는 광차단막 패턴(111) 및 위상반전막 패턴(121a)이 형성된다. Referring to FIG. 8, the
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법에서 보정된 패턴의 CD을 비교하기 위한 SEM 사진으로서, 도 9는 차광막 패턴 및 제1 레지스트 패턴을 형성한 후, 자외선 조사 및 오존수 세정을 수행하기 이전의 SEM 사진이고, 도 10은 자외선 조사 및 오존수 세정을 수행한 후의 SEM 사진이다. 9 and 10 are SEM photographs for comparing the CD of the pattern corrected in the method of manufacturing a photomask according to the present invention. It is an SEM photograph before performing, and FIG. 10 is an SEM photograph after performing ultraviolet irradiation and ozone water washing | cleaning.
도 9에 도시된 CD(200)와 패턴 사이의 간격(201)을 가진 레지스트 패턴에 적절한 파장의 자외선을 조사하면 시간이 지남에 따라 레지스트 패턴의 CD가 점점 줄어들게 되어 도 10에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴이 축소된다. 도 10에서 도면부호 300은 축소된 레지스트 패턴의 CD을 나타내고, 도면부호 301은 레지스트 패턴이 축소됨에 따라, 증가된 패턴 사이의 간격(space)을 나타낸다. When the ultraviolet rays of the appropriate wavelength are irradiated to the resist pattern having a
이에 따라, 별도의 포토 마스크 없이 레지스트 패턴의 크기를 조절할 수 있으며, 결과적으로 포토마스크 상에 형성되는 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴의 CD도 조절할 수 있다. Accordingly, the size of the resist pattern can be adjusted without a separate photo mask, and as a result, the CD of the light blocking film pattern and the phase shift film pattern formed on the photomask can be adjusted.
경우에 따라, 본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 위상반전마스크 외에도 다른 포토마스크의 제조과정에 적용하여 선폭 보정을 단순화할 수 있다. In some cases, the present invention can be applied to the manufacturing process of the other photomask in addition to the phase inversion mask according to an embodiment of the present invention can simplify the line width correction.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법에 따르면, 포토마스크 제작 단계에서 광차단막 패턴의 CD을 보정하여 위상반전막 패턴의 CD 균일도를 개선할 수 있다. 또한, 제1 레지스트 패턴을 제거하지 않아도 광차단막 패턴의 CD을 측정할 수 있다. As described above, according to the manufacturing method of the photomask according to the present invention, the CD uniformity of the phase shift film pattern may be improved by correcting the CD of the light blocking film pattern in the photomask manufacturing step. In addition, the CD of the light blocking film pattern can be measured without removing the first resist pattern.
이에 따라, 별도의 보정 마스크가 요구되지 않으므로, 제조 공정 시간 및 제조비용이 절감된다. Accordingly, since a separate correction mask is not required, manufacturing process time and manufacturing cost are saved.
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KR1020070039587A KR20080095153A (en) | 2007-04-23 | 2007-04-23 | Method for fabricating in photo mask |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7794898B2 (en) | 2007-10-31 | 2010-09-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of fabricating photomask |
US7887979B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-02-15 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating rim type photomask |
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2007
- 2007-04-23 KR KR1020070039587A patent/KR20080095153A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7794898B2 (en) | 2007-10-31 | 2010-09-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of fabricating photomask |
US7887979B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-02-15 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating rim type photomask |
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