KR20090029434A - 포토마스크의 패턴 선폭 보정방법 - Google Patents

포토마스크의 패턴 선폭 보정방법 Download PDF

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Abstract

타겟 패턴의 선폭과 선폭 차이를 갖는 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 상기 광차단막 패턴의 일부가 노출되게 네가티브 레지스트 패턴을 형성하고, 네가티브 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴 부분을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 포토마스크의 선폭 보정 방법을 제시한다.
선폭, 포토마스크, 보정공정, 광차단막 패턴, 네가티브 레지스트막

Description

포토마스크의 패턴 선폭 보정방법{Method for correcting pattern critical dimesion in photo mask}
본 발명은 반도체소자의 보정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토마스크의 패턴 선폭 보정 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하는 공정 중에서 반도체기판에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위한 방법으로 패턴이 형성된 포토마스크가 이용된다. 포토마스크 상에 구현된 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크 상에 구현된 패턴의 선폭(CD;Critical Dimesion)는 매우 중요하게 인식되고 있다.
이에 따라, 포토마스크 상에 구현된 패턴의 CD 정확성을 향상시키기 위해 위상반전마스크 제조 시, 광차단막 패턴을 형성한 후, 광차단막 패턴의 CD를 측정하고, 광차단막 패턴의 CD를 보정하여 보정된 광차단막 패턴을 이용하여 위상반전막을 패터닝하는 과정을 수행하고 있다.
광차단막 패턴의 CD 보정공정은 별도의 마스크를 이용하게 되는데, 별도의 마스크는 통상의 레지스트막 예컨대, 포지티브(positive) 레지스트막을 이용하여 수행하고 있다. 이러한 포지티브 레지스트막은 노광 시 전자빔으로 조사된 부분은 현상액에 의해 제거되고, 조사되지 않은 부분은 현상액에 제거되지 않고 남아있게 되어 보정 공정을 위한 마스크 패턴을 형성하게 된다.
그런데, 레지스트 코팅, 노광 및 현상공정을 수행하면서 레지스트막 상에 파티클(paticle) 등의 이물질이 부착될 수 있다. 이러한, 이물질로 인해 노광 되어야 할 부분이 노광 되지 않게 되고, 현상 공정 과정에서 제거되어야 할 부분이 제거되지 않아 레지스트 잔류물이 광차단막 패턴 사이에 유발될 수 있다.
따라서, 광차단막 패턴 사이에 유발된 레지스트 잔류물에 의해 후속 위상반전막 패터닝 시 위상반전막을 식각하지 못하고 패턴이 위상반전막 패턴이 서로 브릿지(bridge)되는 결함이 유발될 수 있다. 브릿지 결함은 포토마스크의 품질을 저하시켜 웨이퍼 노광 과정에 패터닝 불량등을 일으키게 된다.
본 발명에 따른 포토마스크의 선폭 보정 방법은, 타겟 패턴의 선폭과 선폭 차이를 갖는 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 상기 광차단막 패턴의 일부가 노출되게 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 네가티브 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴 부분을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계를 포함한다.
상기 네가티브 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 광차단막 패턴의 선폭을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 광차단막 패턴이 타겟 패턴과의 선폭 차이값만큼 노출되게 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 포토마스크의 선폭 보정 방법은, 위상반전막이 형성된 투명기판 상에 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 상기 광차단막 패턴의 일부가 노출되도록 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 네가티브 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴 부분을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 광차단막 패턴을 식각마스크로 사용하여 노출된 위상반전막을 선택적으로 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 네가티브 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 광차단막 패턴의 선폭을 측정하는 단계를 더 포함하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 광차단막 패턴이 타겟 패턴과의 선폭 차이값만큼 노출되게 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1을 참조하면, 투명기판(100) 상에 위상반전막(110), 광차단막(120) 및 제1 레지스트막(130)을 형성한다. 위상반전막(110)은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘산화질화(MoSiON)막으로 형성할 수 있다. 광차단막(120)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다. 제1 레지스트막(130)은 포지티브(positive) 레지스트막으로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 포토리소그라피(photolithography) 공정을 수행하여 제1 레지스트 패턴(131)을 형성한다. 구체적으로, 제1 레지스트막에 통상의 전자빔(e-beam)을 이용한 노광 공정을 수행한 후, 현상하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 제1 레지스트 패턴(131)을 형성한다. 이때, 포지티브 레지스트막의 특성으로 인해, 전자빔에 의해 조사된 부분은 현상액에 의해 제거되고, 전자빔에 의해 조사되지 않는 부분이 남게 되어 제1 레지스트 패턴(131)이 된다.
다음에, 제1 레지스트 패턴(131)을 식각마스크로 사용하여 노출된 광차단막을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴(121)을 형성한다.
도 3을 참조하면, 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 선폭 측정장비를 이용하여 광차단막 패턴(121)의 CD를 측정한다. 광차단막 패턴(121)은 후속 위상반전막 패턴의 CD를 결정하는 식각장벽층으로 이용되므로, 광차단막 패턴(121)의 CD를 측정하면 위상반전패턴의 CD를 예측할 수 있다.
그런데, 광차단막 패턴을 형성하는 과정에서 여러 가지 원인으로 인해 타겟 패턴의 CD 와는 다른 CD을 가진 광차단막 패턴이 형성될 수 있다. 이에 따라, 광차단막 패턴의 CD를 보정한 후, 보정된 광차단막 패턴을 이용하여 위상반전막을 패터닝하여 포토마스크 상에 구현된 패턴의 CD 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 위상반전막(110) 및 광차단막 패턴(121)이 형성된 투명기판(100) 상에 제2 레지스트막(140)을 형성한다. 이때, 제2 레지스트막은 네가티브(nagative) 레지스트막을 형성할 수 있다. 다음에, 제2 레지스트막(140)에 통상의 전자빔으로 보정공정을 위한 패턴을 전사한다.
도 5를 참조하면, 현상액을 이용한 현상공정을 수행하여 상기 광차단막 패턴(121)의 일부가 노출되도록 제2 레지스트 패턴(141)을 형성한다. 이때, 제2 레지스트 패턴(141)은 측정된 광차단막 패턴(121)의 CD 와 타겟 패턴과의 CD 차이(ΔCD) 만큼 광차단막 패턴(121)이 노출되게 형성할 수 있다. 이때, 네가티브 레지스트막의 특성으로 인해, 전자빔에 의해 조사되지 않은 부분은 현상액에 의해 제거되고, 전자빔에 의해 조사된 부분은 남게되어 제2 레지스트 패턴(141)이 된다.
여기서, 제2 레지스트막 코팅, 노광공정을 수행하면서 파티클등의 이물질이 제2 레지스트막 상에 부착될 수 있다. 그러나, 네가티브 레지스트막 특성으로 인해 파티클등의 이물질이 제2 레지스트막 상에 부착되어 현상 공정 시 제2 레지스트막에 작은 크기의 핀홀 결함등이 유발될 수 있다. 그러나, 이러한 핀홀 결함은 CD 오 차 범위 이내로 발생되므로, 후속 보정공정을 수행하는데 영향을 미치지 않는다.
또한, 제2 레지스트막 패턴을 형성하면서, 사이즈(size)가 상대적으로 큰 이물질 등의 파티클에 의해 광차단막 패턴 상에 보정공정을 위한 제2 레지스트막 패턴 일부가 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에도 제2 레지스트막 패턴이 없는 광차단막 패턴을 함께 보정하더라도 CD 보정량 오차 범위 이내로 광차단막이 추가 식각되므로 마스크 CD 균일도에 영향을 미치지 않는다.
따라서, 네가티브 레지스트막을 보정 공정을 위한 보정 마스크로 사용함으로써, 광차단막 패턴 사이에 노출된 위상반전막 상에 이물질 등이 부착되는 것을 방지하여 위상반전막 패턴이 서로 브릿지되는 패턴 결함을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 레지스트 패턴(141)을 소정 폭 예컨대, 측정된 광차단막 패턴(121)의 CD 와 타겟 패턴과의 CD 차이(ΔCD) 만큼 식각하여 광차단막 패턴(121)의 CD를 보정한다.
다음에, 보정된 광차단막 패턴(121a)을 식각마스크로 사용하여 노출된 위상반전막을 선택적으로 식각하여 위상반전막 패턴(111)을 형성한다. 예컨대, 위상반전막을 패터닝하기 이전에, 광차단막 패턴의 CD를 보정함으로써, 위상반전막 패턴의 CD 균일도를 향상시킬 수 있다.
한편, 광차단막 패턴의 CD 보정 및 위상반전막 패턴을 위한 식각과정에서 제2 레지스트막 패턴(141)은 함께 식각될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 레지스트막 패턴을 제거한 후, 보정된 광차단막 패턴(121a) 및 위상반전막 패턴(111)이 형성된 투명기판(100) 상에 제3 레지스트 막(150)을 형성한다. 이때, 제3 레지스트막은 포지티브 레지스트막으로 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제3 레지스트막에 노광 및 현상공정을 수행하여 투명기판(100)의 소정 영역을 노출시키는 제3 레지스트막 패턴(151)을 형성한다.
도 9를 참조하면, 제3 레지스트막 패턴(도 8의 151)에 의해 노출된 광차단막 패턴(121)을 식각한 후, 제3 레지스트막 패턴을 제거한다. 그러면, 투명기판(100) 일부영역에서는 위상반전막 패턴(111) 및 광차단막 패턴(121a)을 형성하고, 투명기판(100) 일부영역에서는 위상반전막 패턴(111)을 형성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 위상반전막을 패터터닝 하기 이전에 위상반전막 패턴을 한정하기 위한 광차단막 패턴의 CD를 보정함으로써, 위상반전막 패턴의 CD 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 광차단막 패턴을 보정하기 위한 레지스트막 패턴을 네가티브 레지스트막으로 형성함으로써, 파티클 등에 의해 후속 위상반전막 패턴이 식각되지 않고 브릿지되는 결함을 방지할 수 있다. 이에 따라, 위상반전마스크 제조 공정 중에 패턴 CD를 보정할 수 있으므로 마스크 폐기 처분률을 줄일 수 있으며 제조 공정 비용도 절감할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 포토마스크의 선폭 보정 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.

Claims (6)

  1. 타겟 패턴의 선폭과 선폭 차이를 갖는 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 상기 광차단막 패턴의 일부가 노출되게 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 네가티브 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴 부분을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계를 포함하는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네가티브 레지스트막을 형성하는 단계 이전에,
    상기 광차단막 패턴의 선폭을 측정하는 단계를 더 포함하는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 광차단막 패턴이 타겟 패턴과의 선폭 차이값만큼 노출되게 형성하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
  4. 위상반전막이 형성된 투명기판 상에 광차단막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 상기 광차단막 패턴의 일부가 노출되도록 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 네가티브 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴 부분을 선택적으로 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 광차단막 패턴을 식각마스크로 사용하여 노출된 위상반전막을 선택적으로 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 네가티브 레지스트막을 형성하는 단계 이전에,
    상기 광차단막 패턴의 선폭을 측정하는 단계를 더 포함하는 단계를 더 포함하는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 네가티브 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 광차단막 패턴이 타겟 패턴과의 선폭 차이값만큼 노출되게 형성하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 선폭 보정 방법.
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