KR20090084736A - 포토마스크의 결함 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 포토마스크, 위상 시프트마스크, 포토마스크 세트 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

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Abstract

제1 포토마스크(1)에 형성된 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함(4, 5) 중, 제1 포토마스크(1)를 이용한 피전사체에의 전사와, 제1 포토마스크(1)와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 제2 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 결함(4)에 대해서만, 결함 수정을 행한다.
포토마스크, 결합 수정, 전사 패턴, 피전사체, 노광, 포토마스크 세트, 위상 시프트 마스크

Description

포토마스크의 결함 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 포토마스크, 위상 시프트 마스크, 포토마스크 세트 및 패턴 전사 방법 {METHOD OF MODIFYING PHOTOMASK DEFECT, METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK, METHOD OF MANUFACTURING PHASE SHIFT MASK, PHOTOMASK, PHASE SHIFT MASK, PHOTOMASK SET, AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은 LSI 등의 미세 패턴을 투영 노광 장치에서 전사할 때에 이용되는 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 포토마스크를 용이하게 결함 수정하는 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 포토마스크 세트 및 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
종래, 대규모 집적 회로(LSI)에서의 고집적화 및 회로 패턴의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 공정에서는, 초해상 기술로서, 위상 시프트 마스크가 제안되어 실용화되어 있다. 위상 시프트 마스크는, 해상 성능과 초점 심도의 유리함으로부터 미세 패턴을 갖는 반도체 디바이스의 제조에 다용되고 있다.
위상 시프트 마스크에는 레벤슨형, 엣지 강조형, 보조 패턴형, 크롬리스형, 하프톤형 등, 다양한 종류의 것이 제안되어 있다.
위상 시프트 마스크 중, 개구 패턴이 규칙적으로 반복되는 라인 앤드 스페이스에 대해서는, 교호 위상 시프트 기술(alternating PSM, 또는 레벤슨형 위상 시프트 마스크)이 유용하다. 이 위상 시프트 마스크에서는, 인접하는 투광부를 투과하는 광에 180°전후의 위상차를 부여함으로써, 해상 성능을 향상시킬 수 있다. 위상차를 부여하는 층(위상 시프터)으로서는, 석영 기판을 에칭하여 파임부를 형성하거나, 또는 노광광을 투과하는 위상 시프트막을 사용할 수 있다.
예를 들면, 레벤슨형 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 상에 크롬 등의 금속막 등에 의해 형성된 차광 패턴을 구비하여 구성되어 있고, 라인 앤드 스페이스 패턴과 같이, 차광부와 투광부가 반복하여 존재하는 경우에, 차광부를 통하여 인접하는 투광부를 투과하는 투과광의 위상이 180°어긋나도록 구성되어 있다. 이들 투광부를 투과하는 투과광의 위상이 어긋나 있음으로써, 회절광의 간섭에 의한 해상도의 저하가 방지되어, 라인 앤드 스페이스 패턴의 해상도의 향상을 도모할 수 있다.
이러한 위상 시프트 마스크에서는, 차광부를 통하여 인접하는 투광부 사이에서, 파장 λ의 투과광에 대하여, [λ(2m-1)/2](여기에서, m은 자연수)의 광로 길이 차를 생기게 함으로써, 이들 투과광의 사이에 180°의 위상차를 생기게 하고 있다. 이러한 광로 길이 차를 생기게 하기 위해서는, 차광부를 통하여 인접하는 투광부 사이에서의 투명 기판의 두께의 차 d를, 투명 기판의 굴절률을 n으로 하였을 때, [d=λ(2m-1)/2n]이 성립하도록 하면 된다.
위상 시프트 마스크에서는, 투광부 사이에서의 투명 기판의 두께의 차를 생 기게 하기 위하여, 한쪽의 투광부에서 투명 기판 상에 투명 박막을 피착시켜 두께를 늘리거나, 또는 한쪽의 투광부에서 투명 기판을 새겨넣음으로써 두께를 줄이는 것을 행하고 있다. 즉, 투명 기판 상에 투명 박막을 피착시킨 시프터 피착형(볼록부형) 위상 시프트 마스크의 위상 시프트부는, 두께 d(=λ(2m-1)/2n)의 투명 박막(시프터)으로 덮여져 있다. 또한, 투명 기판을 새겨넣은 새겨넣기형 위상 시프트 마스크의 위상 시프트부는, 투명 기판이 깊이 d(=λ(2m-1)/2n)만큼 에칭되어 있다. 또한, 이들 투명 박막의 피착도 새겨넣기도 이루어지지 않은 투광부, 또는 투광부가 얕은 새겨넣기부와 깊은 새겨넣기부를 갖는 경우에는, 얕은 새겨넣기부가, 비위상 시프트부로 된다.
이러한 위상 시프트 마스크를 사용할 때에는, 피전사체 상의 포토레지스트층의 동일 위치에 대하여, 2회의 노광을 행할 필요가 생기는 경우가 있다. 2회째의 노광은, 기본적으로는 1회째의 노광에 의해 생기는 불필요한 패턴을 소거하기 위하여, 또는 1회째의 노광에 의해 형성되는 패턴에 추가의 패턴을 부여하기 위하여 행해진다.
일본 특허 공개 평성 11-260699호 공보(특허 문헌 1)에는, 복수회의 노광에 의해 포지티브형의 레지스트에 게이트 패턴의 전사를 행하는 패턴 형성 방법에서, 소자 영역 및 게이트 패턴의 형성 영역을 차광부로 하는 마스크 패턴과, 소자 영역으로부터 게이트 패턴의 형성 영역을 뺀 영역을 투광부로 하는 마스크 패턴을 이용하여, 이들 마스크 패턴을 갖는 포토마스크를 각각에 최적인 노광 조건에서 겹쳐 노광을 행함으로써 레지스트 패턴을 형성하는 기술이 기재되어 있다. 즉, 특허 문 헌 1에는, 위상 시프트 마스크에 의한 전사 패턴의 일부를, 2개째의 마스크에 의해 소거하는 것이 개시되어 있다.
상기의 예로서, 예를 들면 레벤슨형 위상 시프트 마스크를 이용하여 피전사체 상의 포지티브 레지스트막에 라인 앤드 스페이스를 전사하면, 위상 시프터에 의한 라인의 종단부는, 의도하지 않은 위상 경계에 의해, 불필요한 선이 형성된다. 이러한 불필요한 선을 소거하기 위하여, 트림 마스크를 이용하여, 2회째의 노광(트림 노광)을 행하는 것이 생각된다.
그런데, 위상 시프트 마스크에서도, 다른 마스크와 마찬가지로, 제작시에 패턴의 형상 결함이 생기는 것은 완전하게는 피할 수 없다. 이들 결함에는, 투명 기판 상에 형성된, 차광막의 누락 결함, 또는 투명 기판 상에 생긴 불투명한 결함, 위상 시프트 영역에 생긴 위상 시프터 누락, 위상 시프터의 위치 어긋남 등의 위상 결함 등이 포함된다. 이러한 결함은, 수정이 가능한 경우에는 수정하고, 불가능한 경우에는 마스크 전체가 사용 불가로 된다.
이들 결함의 허용 범위는, 마스크를 사용하여 얻고자 하는 디바이스의 성능에 의해 제한된다. 일반적으로는, 결함의 허용 범위는, 마스크의 용도에 따라서, 일 품종의 마스크에 대한 사양으로서 결정된다. 즉, 일 품종의 마스크에 대하여, 그 영역에 의해 결함 사양이 서로 다르다고 하는 일은 없었다. 그 때문에, 위상 시프트 마스크 패턴 상의 결함은, 기본적으로는 주어진 사양을 충족하도록, 전부 검사하여, 수정을 행할 필요가 있다.
한편, 현재 포토리소그래피를 이용하여 형성되는 반도체 디바이스의 회로는, 점점 미세화하는 경향이 있으며, 이에 수반하여 허용되는 결함의 범위도 미소화된다. 위상 시프트 마스크에서의 결함의 발생은 완전하게는 피할 수 없다고 하는 상황에서, 결함 검사 및 수정 공정은, 생산 효율화 상의 저해로 되어, 수율의 향상이 종래 이상으로 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은, 전술한 실정을 감안하여 제안되는 것으로서, 위상 시프트 마스크에서의 결함 검사 및 수정 공정의 효율화를 도모하고, 마스크 생산에서의 수율의 향상 및 안정을 도모할 수 있는 위상 시프트 마스크의 결함 수정 방법 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하고, 또한 이러한 수정을 거쳐 제조된 위상 시프트 마스크 및 포토마스크 세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 위상 시프트 마스크의 채용에 의한 해상도의 해상력 및 초점 심도를 얻을 목적으로, 다중 노광(동일한 피전사체에 복수의 포토마스크를 이용하여 순차적으로 패턴을 전사함으로써, 하나의 포토마스크로는 해상할 수 없는 미세 패턴을 해상함)이나 다중 패터닝(동일한 피전사체에 복수의 포토마스크를 이용하여 순차적으로 패턴 가공을 행함으로써, 1회의 포토마스크에 의한 포토리소 공정 이상의 가공 정밀도를 얻음)의 방법을 검토함에 있어서, 이들 방법에서도, 효율이 높고 수율이 좋은 결함 수정 방법이 과제인 것을, 발명자들은 인식하였다. 따라서, 이들 문제의 해결도 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하고, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 구성 중 어느 하나를 갖는 것이다.
[구성 1]
본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법은, 포토마스크에 형성된 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와, 포토마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 다른 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 2]
구성 1을 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에서, 제1 전사 패턴은, 투명 기판에 형성한 파임부를 갖는 위상 시프트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 3]
구성 1 또는 구성 2를 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에서, 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽이, 다른 쪽의 전사 패턴에 의해 피전사체 상에 형성되는 불필요한 패턴을 소거하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 4]
구성 1 내지 구성 3 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에서, 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽의 피전사체에의 전사가, 다른 쪽의 전사 패턴을 피전사체 상에 전사할 때의 해상도를 높게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 5]
본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법은, 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에 의한 결함 수정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 6]
본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 투명 기판 상에, 각각 소정의 패터닝이 실시된 차광층 및 시프터층을 가짐으로써, 비위상 시프트 투광부와, 비위상 시프트 투광부에 대하여 노광광의 위상을 대략 180°반전하여 투과시키는 위상 시프트부와, 차광부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서, 차광층 및 시프터층의 패터닝 후에 형성된 위상 시프트 마스크 패턴의 결함 수정을 행하는 결함 수정 공정을 갖고, 결함 수정 공정에서는, 위상 시프트 마스크 패턴에서의 패턴 결함의 위치를 특정함과 함께, 위상 시프트 마스크를 이용하여 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여, 그 전사 전 또는 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크의 트림 마스크 패턴의 데이터를 참조하여, 위치가 특정된 패턴 결함 중, 트림 마스크 패턴의 전사에 의해 피전사체 상에 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 패턴 결함만을 수정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 7]
본 발명에 따른 포토마스크는, 제1 전사 패턴이 형성된 포토마스크로서, 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 다른 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서, 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 8]
본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크로서, 위상 시프트 마스크 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 위상 시프트 마스크를 이용한 위상 시프트 마스크 패턴의 피전사체에의 전사와, 위상 시프트 마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 패턴을 전사하는 제2 마스크를 이용한 피전사체에의 노광과의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 9]
본 발명에 따른 포토마스크 세트는, 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크와, 이 위상 시프트 마스크를 이용하여 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여, 전사 전 또는 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크를 갖는 포토마스크 세트로서, 위상 시프트 마스크 의 위상 시프트 마스크 패턴과, 트림 마스크에 성형된 트림 패턴을 겹쳤을 때에, 위상 시프트 마스크 패턴의 영역 내로서 트림 패턴의 투광부에 겹치는 영역을 트림 영역으로 하였을 때, 위상 시프트 마스크는, 트림 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
[구성 10]
본 발명에 따른 패턴 전사 방법은, 구성 5를 갖는 포토마스크의 제조 방법, 또는 구성 6을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크, 또는 위상 시프트 마스크, 혹은 구성 7을 갖는 포토마스크, 또는 구성 8을 갖는 위상 시프트 마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 것이다.
구성 1을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는, 포토마스크에 형성된 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와, 포토마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 다른 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정을 행하므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어, 효율적인 생산을 행할 수 있다.
구성 2를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는, 제1 전사 패턴은, 투명 기판에 형성한 파임부를 갖는 위상 시프트 패턴으로 할 수 있다.
구성 3을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는, 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽이, 다른 쪽의 전사 패턴에 의해 피전사체 상에 형성되는 불필요한 패턴을 소거하므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어, 효율적인 생산을 행할 수 있다.
구성 4를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법에서는, 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽의 피전사체에의 전사가, 다른 쪽의 전사 패턴을 피전사체 상에 전사할 때의 해상도를 높게 하므로, 고해상도의 포토마스크를 제조하는 것을 가능하게 한다.
구성 5를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에서는, 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 결함 수정 방법에 의한 결함 수정 공정을 포함하므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어, 효율적으로 포토마스크의 제조를 행할 수 있다.
구성 6을 갖는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 결함 수정 공정에서는, 위상 시프트 마스크 패턴에서의 패턴 결함의 위치를 특정함과 함께, 위상 시프트 마스크를 이용하여 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여, 그 전사 전 또는 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크의 트림 마스크 패턴의 데이터를 참조하여, 위치가 특정된 패턴 결함 중, 트림 마스크 패턴의 전사에 의해 피전사체 상에 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 패턴 결함만을 수정하므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어, 효율적인 생산을 행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 번잡한 공정을 늘리지 않고 효율적으로, 또한 본래의 사용 목적에 따라서, 결과적으로 수율 좋고 안정적으로 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.
구성 7을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크에서는, 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 다른 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서, 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있으므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어 있어, 효율적인 생산을 행할 수 있다.
구성 8을 갖는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크에서는, 위상 시프트 마스크 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 위상 시프트 마스크를 이용한 위상 시프트 마스크 패턴의 피전사체에의 전사와, 위상 시프트 마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 패턴을 전사하는 제2 마스크를 이용한 피전사체에의 노광과의 양방을 행하였을 때에, 피전사체 상에서 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있으므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어 있어, 효율적인 생산을 행할 수 있다.
구성 9를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크 세트는, 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크와, 이 위상 시프트 마스크를 이용하여 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여 전사 전 또는 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크를 갖는 포토마스크 세트로서, 위상 시프트 마스크의 위상 시프트 마스크 패턴과, 트림 마스크로 성형된 트림 패턴을 겹쳤을 때에, 위상 시프트 마스크 패턴의 영역 내로서 트림 패턴의 투광부에 겹치는 영역을 트림 영역으로 하였을 때, 위상 시프트 마스크는, 트림 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있으므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어 있어, 효율적인 생산을 행할 수 있다.
구성 10을 갖는 본 발명에 따른 패턴 전사 방법은, 구성 5를 갖는 포토마스크의 제조 방법, 또는 구성 6을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크, 또는 위상 시프트 마스크, 혹은 구성 7을 갖는 포토마스크, 또는 구성 8을 갖는 위상 시프트 마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하므로, 결함 수정의 작업량이 필요 최소한으로 삭감되어 효율적으로 제조된 포토마스크, 또는 위상 시프트 마스크를 이용함으로써, 효율적으로 패턴의 전사를 행할 수 있다.
즉, 본 발명은, 포토마스크에서의 결함 검사 및 수정 공정의 효율화를 도모하여, 마스크 생산에서의 수율의 향상 및 안정을 도모할 수 있는 포토마스크의 결함 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하고, 또한 이러한 수정을 거쳐 제조된 포토마스크, 위상 시프트 마스크 및 포토마스크 세트를 제공할 수 있는 것이다. 또한, 이들 포토마스크, 또는 위상 시프트 마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 제공할 수 있는 것이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 일 공정으로서 포함하는 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법의 실시 형태에 대 하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명에서는, 이하의 설명에 상관없이, 투명 기판은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 임의의 여러가지의 기판으로 할 수 있고, 또한 차광층은 여러가지의 피복층으로 할 수 있다.
본 발명에서는, 제1과 제2 전사 패턴을 조합하여, 동일한 피전사체에 원하는 디바이스 패턴을 형성하는 것으로서 사용한다. 여기에서 피전사체는, 마스크를 이용하여 가공하고자 하는 박막, 또는 그 박막 상에 레지스트막을 형성한 것으로 할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1과 제2 전사 패턴은, 동일한 피전사체 상에 순차적으로 노광됨으로써, 피전사체의 레지스트막에 대하여, 소정의 광 패턴을 공급하고, 레지스트막에 얻고자 하는 디바이스 패턴의 잠상을 형성하는 것으로 할 수 있다.
또는, 상기 제1과 제2 전사 패턴은 이하와 같은 것이어도 된다. 즉, 피전사체의 레지스트막에, 우선 한쪽의 전사 패턴을 노광에 의해 전사하고, 그 레지스트막을 현상하여 제1 레지스트 패턴을 형성하고, 그 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 피전사체의 박막을 에칭하여 제1 박막 패턴을 형성한 후, 레지스트 박리하고, 다시 그 박막 패턴 상에 형성한 레지스트막에, 다른 쪽의 전사 패턴을 노광에 의해 전사하고, 상기와 마찬가지로 레지스트막의 현상, 박막의 에칭을 행하여, 제2 박막 패턴을 형성하고, 결과로서, 해당 박막에 얻고자 하는 디바이스 패턴을 형성하는 것이다.
제1, 제2 외에 제3 전사 패턴을 병용하여도 상관없다.
상기에서 박막이란, 얻고자 하는 디바이스의 용도나 성능에 따라서, 금속 등 의 적절한 두께의 박막으로 할 수 있다.
제1 전사 패턴은, 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴일 수 있고, 제2 전사 패턴은, 제1 전사 패턴만을 피전사체 상에 전사하면, 피전사체 상에 형성되게 되는 불필요한 패턴을 형성되지 않게 하는(소거하는 경우를 포함함) 것일 수 있다. 이와 같이, 피전사체 상의 임의의 영역에, 제1 전사 패턴에 의해 형성되는 패턴을 형성되지 않게 하는 것으로서, 트림 마스크가 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서 사용하는 위상 시프트 마스크(제1 포토마스크) 및 트림 마스크(제2 포토마스크)의 구성을 도시하는 평면도이다.
본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해, 도 1 중의 (d)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(3) 상에 3개의 라인 앤드 스페이스 패턴(원하는 디바이스 패턴의 일부로서)을 형성하는 경우에 있어서는, 우선, 도 1 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1)를 제작하고, 이 위상 시프트 마스크(1)를 이용하여, 웨이퍼 상에 형성한 포지티브 레지스트막에 노광한다. 도 1 중의 (a)에서, 흑색부는 Cr로 이루어지는 차광부, 백색부는 투명 기판이 노출된 비위상 시프트부(투광부), 음영부는 비위상 시프트부에 대하여 노광광이 180°위상 반전하는 양만큼 파인 파임부, 또는 180°위상 반전하는 양만큼 쌓아올린 위상 시프트부이다. 또한, 차광부 및 위상 시프트부 중, 투명 기판측(하층)에 있는 층은, 투명 기판의 표층부인 경우를 포함한다.
다음으로, 도 1 중의 (b)에 도시한 바와 같이, 트림 마스크(2)를 제작하고, 이 트림 마스크(2)를 이용하여, 도 1 중의 (c)에 도시한 바와 같이, 동일한 포지티브 레지스트막에 노광함으로써, 원하는 3개의 라인 앤드 스페이스 패턴이 얻어진다. 즉, 도 1 중의 (d)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(3) 상에서는, 트림 마스크(2)를 이용한 노광(트림 노광)에 의해, 위상 시프트 마스크(1)를 이용한 노광에 의해 형성되게 되는 패턴 외연의 선이 소거된다.
또한, 위상 시프트 마스크(1)를 이용한 노광과, 트림 마스크(2)를 이용한 노광은, 어느 것을 먼저 행하여도 된다.
이러한 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1) 및 트림 마스크(2)의 조합에는, 마스크 제작 상, 몇가지의 구성 상의 조합이 생각된다. 서로 다른 조합에 의해, 전술한 바와 마찬가지로, 웨이퍼(3) 상에 3개의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우에 대하여, 그들 마스크의 예를 도 2 내지 도 4에 도시한다.
도 2는, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1)의 제작에 포지티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크(2)의 제작에는 네가티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3은, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1)의 제작에 네가티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크(2)의 제작에는 포지티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4는, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1)의 제작에 네가티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크(2)의 제작에는 포지티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4에 도시하는 위상 시프트 마스크(1)는, 위상 시프트부의 엣지를 노출시키는 형태이다. 이 경우에도, 트림 마스크(2)를 이용한 노광에 의해, 시프터 엣지에 의한 불필요한 패턴을 없앨 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같은 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1) 및 트림 마스크(2)의 조합에 의한 피전사체 상에의 패턴 형성에서는, 통상의 마스크 제작 방법과는 달리, 본 발명에 따른 결함 수정 방법을 적용함으로써, 결함 검사 및 결함 수정의 효율화를 도모하여, 수율의 향상을 도모할 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 위상 시프트 마스크(1)의 결함 수정 공정에서, 트림 마스크(2)를 이용한 노광에 의해 최종적으로 패턴이 소거되는 영역에 대해서는, 결함 수정을 행하지 않고, 그 이외의 영역에 대해서만, 결함 수정을 행한다.
도 5는, 도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크에 발생한 다종의 결함을 나타내는 평면도이다.
예를 들면, 도 2 중의 (a)에 도시하는 위상 시프트 마스크(1)에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 다종의 결함(4, 5)이 발생한 경우에는, 종래에는, 설계대로 패턴이 형성되지 않았기 때문에 수정이 필요, 또는 불량으로 판단되고 있었다. 그러나, 도 2 중의 (b)에 도시하는 트림 마스크(2)를 이용한 노광이 행해지는 것을 고려하면, 이들 다종의 결함(4, 5)에 의한 웨이퍼 상에서의 영향은, 디바이스 패턴부(중앙 부분의 영역) 내의 잉여 결함(4)에 의한 것만으로 된다. 따라서, 이 경우에는, 메인 패턴부에 존재하는 잉여 결함(4)만을 수정하면 된다. 결함 수정은, 레이저광 조사나 FIB 등에 의한 투명 기판의 깎아내기에 의해 행할 수 있다.
여기에서, 디바이스 패턴부란, 실제로 얻고자 하는 전자 디바이스의 구성에 관련된 부분의 패턴이며, 피전사체 상에 전사되지 않으면 안되는 패턴 부분이다. 본 발명에 의해 결함의 수정을 행하지 않는 영역은, 위상 시프트 패턴에 의해 피전사체 상에 형성되는 패턴, 정확하게는 레지스트 상에 형성되는 현상 전의 잠상 중, 트림 마스크(2)를 이용한 노광에 의해 소거되게 되는 트림 영역의 마스크 패턴이다. 단, 트림 영역 중, 그 주연으로부터 일정 폭의 마진 영역을 뺀 영역을, 결함 수정을 행하지 않는 영역으로 하는 것이 바람직하다. 마진 영역은, 마스크 패턴의 형상이나, 마스크에 대하여 이용하는 노광광의 파장 등에 따라서 결정할 수 있다.
도 6은, 도 4에 도시하는 위상 시프트 마스크에 발생한 다종의 결함을 나타내는 평면도이다.
또한, 도 4 중의 (a)에 도시하는 위상 시프트 마스크(1)에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 다종의 위상 시프터 결함(4, 5)이 발생한 경우, 종래에는, 설계대로 패턴이 형성되지 않았기 때문에 수정이 필요, 또는 불량으로 판단되고 있었다. 그러나, 도 4 중의 (b)에 도시하는 트림 마스크(2)를 이용한 노광이 행해지는 것을 고려하면, 이들 다종의 결함(4, 5)에 의한 웨이퍼 상에서의 영향은, 디바이스 패턴부(중앙 부분의 영역) 내의 잉여 결함(4)에 의한 것만으로 된다. 따라서, 이 경우에는, 디바이스 패턴부에 존재하는 잉여 결함(4)만을 수정하면 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 종래, 위상 시프트 마스크로서 치명적인 결함으로서 수정하지 않으면 불량 마스크로서 처리되게 되었던 결함이어도, 트림 마스크를 이용한 노광을 고려함으로써, 수정할 결 함과 수정하지 않아도 되는 결함으로 분류되어, 수정하지 않아도 되는 결함에 대해서는 그대로 수정없이 양품으로 할 수 있다.
즉, 제1 포토마스크의 마스크 패턴에 생긴 결함이어도, 그 제1 포토마스크와 조합하여 이용하는 다른 마스크(제2 포토마스크)의 패턴과의 양방의 마스크에 의한 동일한 피전사체 상에의 패턴 전사에서, 상기 결함의 유무가, 최종적으로 피전사체에 형성하는 패턴에 영향을 주지 않는 경우가 있는 것을 감안하고, 그러한 경우에는, 상기 결함을 마스크의 수정 공정에서 수정의 대상으로 하지 않고, 그 이외의 결함을 수정의 대상으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명에서는, 위상 시프트 마스크의 생산 효율 및 수율에서, 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 결함 수정 공정에서, 위상 시프트 마스크(1)의 위상 시프트 마스크 패턴에서의 패턴 결함의 위치를 특정함과 함께, 트림 마스크(2)의 트림 마스크 패턴의 데이터를 참조함으로써, 위치가 특정된 패턴 결함에 대하여, 수정할 결함과 수정하지 않아도 되는 결함으로 분류할 수 있다.
즉, 위치가 특정된 패턴 결함 중, 위상 시프트 마스크(1)를 이용한 노광(제1 노광) 및 트림 마스크(2)를 이용한 노광(제2 노광)에 의해 피전사체 상에 패턴이 형성되지 않게 되는 영역(트림 영역)을 제외한 영역에 있는 패턴 결함만을 수정함으로써, 결함 수정의 작업량을 필요 최소한으로 삭감하여, 효율적인 생산을 행할 수 있다. 제1과 제2 노광은 어느 것이 먼저이어도 된다.
이와 같이 하여, 위상 시프트 패턴(1)에 생긴 패턴 결함 중, 위상 시프트 마 스크(1)를 이용한 피전사체에의 노광에 의한 전사와 트림 마스크(2)를 이용한 피전사체에의 노광에 의한 전사와의 양방을 행하였을 때에 피전사체 상에서 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해진 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크가 제조된다.
또한, 본 발명에 따른 포토마스크 세트는, 전술한 바와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크(1)와, 트림 마스크(2)를 조합한 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 위상 시프트 마스크에서의 결함 검사 및 수정 공정의 효율화를 도모하여, 마스크 생산에서의 수율의 향상 및 안정을 도모할 수 있는 위상 시프트 마스크의 결함 수정 방법 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하고, 또한, 이러한 수정을 거쳐 제조된 위상 시프트 마스크 및 포토마스크 세트를 제공할 수 있다.
또한, 물론, 본 발명은 위상 시프트 마스크와 트림 마스크의 조합에 한정되지 않는다.
예를 들면, 제1과 제2 전사 패턴을 순차적으로, 동일한 피전사체의 레지스트막에 노광하고, 각각의 노광 조건(예를 들면 조명 방법)을 바꿈으로써, 1개의 전사 패턴만으로는 해상할 수 없는 미세한 패턴의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제1 전사 패턴의 일부는, 제2 전사 패턴의 노광에 의해 소거되는 경우가 있다. 이 경우, 제2 전사 패턴의 노광에 의한 전사에 의해 소거되는, 제1 전사 패턴의 영역을 제외한 영역에 대하여, 결함 수정을 실시하면 된다.
이중 노출에 의한 미세 패턴 형성의 대표적인 공정에 대해서는, 도 10을 이 용하여 후술한다.
동일한 피전사체 상의 레지스트막에 다중의 노광을 행하는 상기의 예 외에, 동일한 피전사체의 피가공막(에칭에 의해 가공되는 막)에 복수회의 패터닝을 행함으로써, 보다 가공 정밀도가 높은 디바이스 패턴을 형성하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 예를 들면, 제1 전사(패터닝)에 의해 형성되는 패턴 중, 제2 전사(패터닝)에 의해 소거되는, 제1 전사 패턴의 영역을 제외한 영역에 대하여, 결함 수정을 행하면 된다.
더블 패터닝에 의한 미세 패턴 형성의 대표적인 공정에 대해서는, 도 13을 참조하여 후술한다.
<실시예 1>
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 레벤슨형의 위상 시프트 마스크(1)의 제조 공정의 단면 모식도이다. 이하, 도 7을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
위상 시프트 마스크(1)의 투명 기판(11)은, 표면을 경면 연마한 석영 글래스 기판(크기 6인치각, 두께 0.25인치)에 소정의 세정을 실시한 것을 이용하였다. 우선, 도 7 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 상에 크롬으로 이루어지는 차광막(12)을 막 두께 100nm로 스퍼터링법에 의해 형성하고, 다음으로 포지티브형 전자선 레지스트(「ZEP7000」: 닛본 제온사 제조)(13)를, 스핀 코팅법에 의해 막 두께 500nm로 도포하였다.
다음으로, 도 7 중의 (b)에 도시한 바와 같이, 투광부를 형성하기 위하여, 원하는 패턴을 전자선 묘화하고, 현상하여 레지스트 패턴(31)을 형성하였다. 다음 으로, 레지스트 패턴(31)을 마스크로 하여 차광막(12)을 Cl2와 O2의 혼합 가스로 드라이 에칭하여, 설계 치수대로의 차광막 패턴(21)을 얻었다.
다음으로, 도 7 중의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트를 박리하여 차광막 패턴(21)을 가진 제1 단계의 마스크를 형성하였다.
다음으로, 도 7 중의 (d)에 도시한 바와 같이, 시프터를 갖는 투광부를 형성하기 위하여, 포지티브형 전자선 레지스트(「ZEP7000」: 닛본 제온사 제조)(14)를 도포하였다.
다음으로, 도 7 중의 (e)에 도시한 바와 같이, 시프터를 갖는 투광부를 형성하기 위하여, 원하는 패턴을 전자선 묘화하고, 현상하여 레지스트 패턴(41)을 형성하였다.
다음으로, 도 7 중의 (f)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하고, CF4와 O2의 혼합 가스를 이용하여, 100nm의 깊이만큼 드라이 에칭하여, 위상 시프트 투광부(24)를 얻었다. 여기에서는, ArF 노광을 전제로 제작하고 있으므로, 180°의 위상차를 얻기 위하여 석영 글래스 기판의 에칭량은 170nm로 하고, Cr 엣지로부터의 사이드 에칭량은 70nm를 상정하고 있다.
다음으로, 도 7 중의 (g)에 도시한 바와 같이, 마찬가지로 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하고, 계속해서 버퍼드 불산으로 70nm 웨트 에칭을 행하여, 시프터 패턴(25)을 얻었다.
마지막으로, 도 7 중의 (h)에 도시한 바와 같이, 레지스트를 박리하여 최종 단계까지 패터닝된 마스크를 완성하였다.
도 8은, 트림 마스크의 제조 공정의 단면 모식도이다.
트림 마스크(2)의 투명 기판(11)은, 표면을 경면 연마한 석영 글래스 기판(크기 6인치각, 두께 0.25인치)에 소정의 세정을 실시한 것을 이용하였다.
우선, 도 8 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 상에, 크롬으로 이루어지는 차광막(12)을 막 두께 100nm로 스퍼터링법에 의해 형성하고, 다음으로 네가티브형 전자선 레지스트(「SAL-601」:Shipley사 제조)(13)를 스핀 코팅법에 의해 막 두께 500nm로 도포하였다.
다음으로, 도 8 중의 (b)에 도시한 바와 같이, 투광부를 형성하기 위하여, 원하는 패턴을 전자선 묘화하고, 현상하여 레지스트 패턴(31)을 형성하였다. 다음으로, 레지스트 패턴(31)을 마스크로 하여 차광막(12)을 C12와 O2의 혼합 가스로 드라이 에칭하여, 설계 치수대로의 차광막 패턴(21)을 얻었다.
다음으로, 도 8 중의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트를 박리하여 차광막 패턴(21)을 가진 트림 마스크를 형성하였다.
도 9는, 포토마스크 및 웨이퍼 상에 형성하는 패턴의 일부를 도시하는 평면도이다.
전술한 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 얻고자 하는 패턴 P의 일부를, 도 9 중의 (a)에 도시한다. 위상 시프트 마스크(1)의 평면도(일부)를 도 9 중의 (b)에, 트림 마스크(2)의 평면도(일부)를 도 9 중의 (c)에 각각 도시한다.
완성된 위상 시프트 마스크(1)의 결함 검사를 실시한 바, 도 9 중의 (d)에 도시한 바와 같이, 2개의 결함이 검출되었다. 하나는 잉여 결함 A, 또 하나는 누락 결함 B이다. 이 단계에서, 위상 시프트 마스크(1) 및 트림 마스크(2)의 마스크 묘화 데이터를 겹쳐 검증해 본 바, 잉여 결함 A는 메인 패턴 내의 결함이며, 이대로 방치하면 웨이퍼 상에서도 브릿지 결함으로 되게 되는 것이 용이하게 판명되었다. 한편, 누락 결함 B에 대해서는, 트림 마스크(2)를 이용한 노광에 의해 웨이퍼 상에 패턴은 남지 않는 부분이기 때문에, 수정하여도 하지 않아도, 최종 결과에 영향이 없는 것이 판명되었다. 따라서, 잉여 결함 A만을 레이저광을 이용한 리페어 장치에서 제거 수정하였다. 결과적으로, 도 9 중의 (e)에 도시한 바와 같이, 누락 결함이 1개소 존재하는 위상 시프트 마스크(1)가 완성되어, 종래에는 결함 불량품으로 되는 부분이지만, 실제의 사용 상에는 아무런 문제가 없는 위상 시프트 마스크로서 사용 가능하며, 도 9 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 원하는 패턴 P가 얻어졌다.
또한, 이 실시예에서는, 드라이 에칭 및 웨트 에칭의 병용에 의한 언더컷이 있는 한쪽 파임 구조의 위상 시프트 마스크의 예를 나타내었지만, 본 발명에서는 트림 마스크를 이용하는 패턴 형성이면 이러한 마스크 구조에 제한은 없으며, 예를 들면 언더컷이 없는 구조나, 듀얼 트렌치(양쪽 파임) 구조이어도 된다. 또한, 트림 마스크를 이용하는 위상 시프트 마스크이면, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크에 한하지 않고, 예를 들면 크롬리스형 위상 시프트 마스크이어도, 완전히 동일한 사고 방식으로 응용 가능하다.
한편, 트림 마스크에 대해서도, 실시예에서는, 통상의 Cr을 이용한 바이너리 마스크로 설명하고 있지만, 이것이 하프톤형 위상 시프트 마스크이어도 되며, 마스크의 종류 구조는 임의로 선택할 수 있다.
상기한 실시예에서는, 본 발명을 위상 시프트 마스크와 트림 마스크의 조합에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 전술한 바와 같이, 이중 노광에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
여기에서, 도 10을 참조하여, 이중 노출에 의해 미세 패턴을 형성하는 공정에 대하여 설명한다.
우선, 도 10 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(41) 상에, 하층막(42), 막 두께가 0.1㎛ 정도인 하드 마스크(예를 들면, 실리콘 질화막)(43)를 형성하고, 마지막으로 막 두께가 0.15㎛ 정도인 ArF 노광용 포지티브 레지스트막(44)을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 예는, 그 포토마스크 블랭크에 이중 노광에 의해 미세 패턴을 형성하는 예이다.
다음으로, 예를 들면, 도 11 중의 (a)에 도시한 바와 같은 제1 포토마스크를 통하여 ArF 엑시머 레이저광을 이용하여 1회째의 노광을 행하여, 포지티브 레지스트막(44) 상에 노광부(44a)를 형성한다(도 10 중의 (b)).
계속해서, 예를 들면 도 11 중의 (b)에 도시한 바와 같은 제2 포토마스크를 통하여 ArF 엑시머 레이저광을 이용하여, 포지티브 레지스트막(44) 상에 2회째의 노광을 행하여, 노광부(44b)를 형성한다(도 10 중의 (c)).
노광 후, ArF 레지스트막(44)에 대하여, 핫 플레이트에 의해 베이킹을 행하 고, 현상을 더 행하여 레지스트 패턴(441)이 형성된다(도 10 중의 (d)).
다음으로, 레지스트 패턴(441)을 마스크로 하여, 하드 마스크(43)를, 불소계 가스를 이용하여 에칭을 행하여, 하드 마스크 패턴(431)을 형성한다(도 10 중의 (e)).
다음으로, 레지스트 패턴(441)을, 산소 플라즈마에 의한 애싱에 의해 제거하고 하드 마스크의 패터닝이 종료된다(도 10 중의 (f)).
이와 같이, 2회로 나눈 레지스트 노광에 의해, 미세한 하드 마스크 패턴(432)이 얻어지고, 하드 마스크 패턴(432)을 이용하여, 반도체 기판 상에 형성된 하층막(42)을 드라이 에칭하고(도 10 중의 (g)), 마지막으로 하드 마스크 패턴(432)을 제거하여 하층막을 미세 가공할 수 있다(도 10 중의 (h)).
실제의 적용에서는, 박막(상기에서 말하는 하층막(42)) 상에 전사하고자 하는 패턴을, 특징적인 패턴마다 2개로 나누어, 각각을 다른 마스크에 형성하고, 각각의 마스크의 노광 조건을, 각각의 특징적인 패턴에 적합한 것으로 하여, 동일한 피전사체 상에 순차적으로 노광할 수 있다. 특징적인 패턴마다, 서로 다른 노광 조건을 적용할 수 있기 때문에, 외관 상의 해상도를 올릴 수 있다. 예를 들면, 전사하고자 하는 패턴에, 라인계와 홀계가 혼재하고 있는 경우, 각각을 나누어 서로 다른 마스크 상에 형성하고, 각각의 마스크에 서로 다른 노광 조건(주로 변형 조명을 이용할 수 있음)을 적용하여, 동일한 피전사체 상에 전사하고, 피전사체 상에 하나의 레지스트 패턴을 형성한다.
상기의 경우에도, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 유리하게 적용할 수 있다.
상기에 설명한 실시예는, 이중 노광에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 더블 패터닝에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
더블 패터닝을 행하는 경우, 도 13 중의 (a)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(51) 상에, 하층막(52), 막 두께가 0.1㎛ 정도인 하드 마스크(예를 들면, 실리콘 질화막)(53)를 형성하고, 마지막으로 막 두께가 0.15㎛ 정도인 제1 ArF 노광용 포지티브 레지스트막(54)을 형성한다.
다음으로, 예를 들면, 도 14 중의 (a)에 도시한 바와 같은 제1 포토마스크를 통하여 ArF 엑시머 레이저광을 이용하여 1회째의 노광을 행하여, 노광부(54a)를 형성한다(도 13 중의 (b)).
노광 후, 제1 ArF 레지스트막(54)은, 핫 플레이트에 의해 베이킹, 현상을 행하여, 제1 레지스트 패턴(541)이 형성된다(도 13 중의 (c)).
다음으로, 제1 레지스트 패턴(541)을 마스크로 하여, 하드 마스크(53)를, 불소계 가스를 이용하여 에칭을 행하여, 제1 하드 마스크 패턴(531)을 형성한다(도 13 중의 (d)).
다음으로, 제1 레지스트 패턴(541)을, 산소 플라즈마에 의한 애싱에 의해 제거하고 제1 단계의 패터닝이 종료된다(도 13 중의 (e)).
다음으로, 제1 하드 마스크 패턴(531) 상에, 막 두께가 0.15㎛ 정도인 제2 ArF 레지스트막(55)을 형성한다(도 13 중의 (f)).
다음으로, 예를 들면, 도 14 중의 (b)에 도시한 바와 같은 제2 포토마스크를 통하여, ArF 엑시머 레이저광을 이용하여 2회째의 노광을 행하여, 노광부(55a)를 형성한다(도 13 중의 (g)).
노광 후, 제2 ArF 레지스트막(55)은, 핫 플레이트에 의해 베이킹, 현상을 행하여, 제2 레지스트 패턴(551)이 형성된다(도 13 중의 (h)).
다음으로, 제2 레지스트 패턴(551)을 마스크로 하여, 하드 마스크(532)를, 불소계 가스 등을 이용하여 에칭을 행한다(도 13 중의 (i)).
그 후, 제2 레지스트 패턴(551)을, 산소 플라즈마에 의한 애싱에 의해 제거하고 제2 단계의 패터닝이 종료된다(도 13 중의 (j)).
이와 같이, 2회로 나눈 레지스트 노광, 및 하드 마스크의 에칭에 의해, 미세한 제2 하드 마스크 패턴(532)이 얻어지고, 제2 하드 마스크 패턴(532)을 이용하여, 반도체 기판 상에 형성된 하층막(52)을 드라이 에칭하고(도 13 중의 (k)), 마지막으로 하드 마스크 패턴(532)을 제거하여 하층막을 미세 가공할 수 있다(도 13 중의 (l)).
더블 패터닝은, 예를 들면 라인&스페이스 패턴을 형성하고자 할 때, 한개걸러 분할하여 2매의 마스크를 형성하는 것 등을 행할 수 있다. 이 경우에도, 외관 상의 해상도를 올리는 것이 가능해지며, 예를 들면 하프 피치 45, 32nm 등의 초미세 패턴의 전사에 이용된다.
이 경우에도, 후술하는 실시예와 같이, 본 발명을 적용함으로써 우수한 효과가 얻어진다.
<실시예 2>
더블 패터닝을 행하는 경우에 본 발명을 적용한 실시예 2에 대하여 설명한다.
우선, 도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 2매의 포토마스크의 제조 공정의 단면 모식도이다. 또한, 도 15는 2매의 마스크의 결함 검사의 결과 얻어진 발생 결함을 도시한 것이다. 이들 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 13에서 도시한 더블 패터닝 공정을 거쳐 도 14 중의 (c)에 도시한 바와 같은 웨이퍼 상에서의 패터닝을 행하기 위하여, 도 14 중의 (a) 및 (b)와 같은 2매의 포토마스크를 제작하였다.
도 14 중의 (a)에 도시하는 포토마스크(10)의 제작 공정을 도 16 중의 (a)∼(d)를 이용하여 설명한다.
투명 기판(61)은 표면을 경면 연마한 석영 글래스 기판(크기 6인치각, 두께0.25인치)에 소정의 세정을 실시한 것이다. 우선 투명 기판(61) 상에 크롬으로 이루어지는 차광막(62)을 막 두께 100nm로 스퍼터링법에 의해 형성하고, 다음으로, 네가티브형 전자선 레지스트(SAL-601: Shipley사 제조)(63)를 스핀 코팅법에 의해 막 두께 500nm로 도포하였다(도 16 중의 (a)).
다음으로 크롬 패턴을 형성하기 위하여 원하는 패턴을 전자선 묘화하고, 현상하여 레지스트 패턴(631)을 형성하였다(도 16 중의 (b)).
다음으로 레지스트 패턴(631)을 마스크로 하여 차광막(62)을 Cl2와 O2의 혼합 가스로 드라이 에칭하여, 설계 치수대로의 차광막 패턴(621)을 얻었다(도 16 중의 (c)).
마지막으로 레지스트를 박리하여 차광막 패턴(621)을 가진 포토마스크가 완성되었다(도 16 중의 (d)).
도 14 중의 (b)에 도시하는 포토마스크(20)의 제작 공정을 도 17 중의 (a)∼(i)를 이용하여 설명한다.
투명 기판(71)은 표면을 경면 연마한 석영 글래스 기판(크기 6인치각, 두께 0.25인치)에 소정의 세정을 실시한 것이다. 우선 투명 기판(71) 상에 몰리브덴 실리사이드로 이루어지는 반투광막(72)을 68nm로 스퍼터링법에 의해 형성하고, 계속해서 크롬으로 이루어지는 차광막(73)을 막 두께 60nm로 스퍼터링법에 의해 형성하고, 다음으로 포지티브형 전자선 레지스트(ZEP7000: 닛본 제온사 제조)(74)를 스핀 코팅법에 의해 막 두께 300nm로 도포하였다(도 17 중의 (a)).
다음으로, 개구 패턴을 전자선 묘화 장치를 이용하여 묘화하고, 현상하여 제1 레지스트 패턴(741)을 형성하고, 그 제1 레지스트 패턴(741)을 마스크로 차광막을 Cl2와 O2의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 차광막 패턴(731)을 형성하였다(도 17 중의 (b)).
그 후 잔존한 제1 레지스트 패턴(741)을 박리, 세정하였다(도 17 중의 (c)).
다음으로, 상기에서 얻어진 차광막 패턴(731)을 마스크로 반투광막(72)을 CF4+O2의 혼합 가스에 의해 드라이 에칭함으로써 반투광막 패턴(721)을 형성하였다(도 17 중의 (d)).
다음으로, 상기에서 얻어진 기판 표면에 제2 레지스트로서 포지티브형 전자선 레지스트(ZEP7000: 닛본 제온사 제조)(75)를 형성하였다(도 17 중의 (e)).
상기 제2 레지스트막에, 메인 개구부에 대응하는 영역을 묘화 장치를 이용하여 묘화하고, 현상하여 제2 레지스트 패턴(751)을 형성하고, 그 레지스트 패턴(751)을 마스크로 하여 차광막을 Cl2와 O2의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 차광막 패턴(732)을 형성하였다(도 17 중의 (f)).
그 후, 잔존한 제2 레지스트 패턴(751)을 박리하여 하프톤형 위상 시프트 마스크가 완성되었다(도 17 중의 (g)).
완성된 상기 2매의 포토마스크의 결함 검사를 실시한 바, 제1 마스크는 도 15 중의 (a)에 도시한 바와 같은 2개의 결함이 검출되었다. 하나는 누락 결함(11a), 또 하나는 잉여 결함(11b)이다. 이 단계에서 제1 마스크 및 제2 마스크의 마스크 묘화 데이터를 겹쳐서 검증해 본 바, 누락 결함(11a)은 제2 마스크에 의해 원래 노광되는 영역에 있어, 최종적으로 형성되지 않는 패턴의 결함이기 때문에 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다. 잉여 결함(11b)도 마찬가지로 제2 마스크에 의해 원래 노광되는 영역이기 때문에 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다.
제2 마스크는 도 15 중의 (b)에 도시한 바와 같은 2개의 결함이 검출되었다. 하나는 누락 결함(21a), 또 하나는 잉여 결함(21b)이다. 이 단계에서 제1 마스크 및 제2 마스크의 마스크 묘화 데이터를 겹쳐서 검증해 본 바, 누락 결함(21a)은 제1 마스크에 의해 원래 패턴이 없고 노광되어도 아무런 문제없는 개소이며, 최종적으로 형성되지 않는 패턴 부분의 결함이기 때문에 수정할 필요가 없는 것이 판명되었다. 잉여 결함(21b)도 마찬가지로 제1 마스크에 의해 원래 노광하지 않아도 되는 개소로서, 최종 패턴에 영향이 없으므로 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다.
결과적으로 도 15 중의 (a), (b)에 도시한 바와 같은 각각 결함이 2개소 존재하는 마스크는, 1매의 독립된 마스크로서 보면 결함이 존재하기 때문에 수정이 필요하며, 경우에 따라서는 결함 불량품으로 되는 부분이다. 그러나, 이들 마스크는, 제1 및 제2 마스크를 조합하면, 실제의 사용 상에는 아무런 문제가 없는 마스크로서 사용 가능하며, 제1 및 제2 마스크를 조합함으로써, 웨이퍼 상에서 원하는 패턴이 얻어졌다.
<실시예 3>
이중 노광을 행하는 경우에 관련한, 본 발명을 적용한 예를 실시예 3으로서 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 2매의 포토마스크의 제조 공정의 단면 모식도는 도 17과 마찬가지이므로, 여기에서는 생략한다. 또한, 도 12는 2매의 마스크의 결함 검사 결과 얻어진 발생 결함을 도시한 것이다. 이들 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 10에서 도시한 이중 노광 공정을 거쳐 도 11 중의 (c)에 도시한 바와 같은 웨이퍼 상에서의 패터닝을 행하기 위하여, 도 11 중의 (a) 및 (b)와 같은 2매의 포토마스크를 제작하였다. 이들 마스크 제작 공정은 도 17과 마찬가지이다.
완성된 상기 2매의 포토마스크의 결함 검사를 실시한 바, 제1 마스크는 도 12 중의 (a)에 도시한 바와 같은 2개의 결함이 검출되었다. 하나는 누락 결함(841a), 또 하나는 Cr 잉여 결함(841b)이다. 이 단계에서 제1 마스크 및 제2 마스크의 마스크 묘화 데이터를 겹쳐서 검증해 본 바, 누락 결함(841a)은 제2 마스크에 의해 원래 노광되는 개소이기 때문에 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다. 잉여 결함(841b)도 마찬가지로 제2 마스크에서는 원래 패턴이 노광되는 개소는 아니기 때문에 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다.
제2 마스크는 도 12 중의 (b)에 도시한 바와 같은 2개의 결함이 검출되었다. 하나는 누락 결함(851a), 또 하나는 잉여 결함(851b)이다. 이 단계에서 제1 마스크 및 제2 마스크의 마스크 묘화 데이터를 겹쳐서 검증해 본 바, 상기 제1 마스크와 완전히 마찬가지의 이유에 의해 수정할 필요가 없는 결함인 것이 판명되었다.
결과적으로 도 12 중의 (a), (b)에 도시한 바와 같은 각각 결함이 2개소 존재하는 마스크가 완성되고, 1매의 독립된 마스크로서 보면 수정이 필요하여, 경우에 따라서는 결함 불량품으로 되는 부분이지만, 실제의 사용 상에는 아무런 문제가 없는 마스크로서 사용 가능하며, 제1 및 제2 마스크를 조합하여 웨이퍼 상에서 도 11 중의 (c)에 도시하는 원하는 패턴이 얻어졌다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법은, 복 수의 마스크를 사용하여 패턴을 형성하는 각종 마스크에도 널리 적용할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서 사용하는 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도.
도 2는, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크의 제작에 포지티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크의 제작에는 네가티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도.
도 3은, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크의 제작에 네가티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크의 제작에는 포지티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도.
도 4는, 레벤슨형의 위상 시프트 마스크의 제작에 네가티브 레지스트를 이용하고, 트림 마스크의 제작에는 포지티브 레지스트를 이용한 경우의 위상 시프트 마스크 및 트림 마스크의 구성을 도시하는 평면도.
도 5는, 도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크에 발생한 다종의 결함을 나타내는 평면도.
도 6은, 도 4에 도시하는 위상 시프트 마스크에 발생한 다종의 결함을 나타내는 평면도.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 레벤슨형 위상 시프트 마스크(1)의 제조 공정의 단면 모식도.
도 8은, 트림 마스크의 제조 공정의 단면 모식도.
도 9는, 포토마스크 및 웨이퍼 상에 형성하는 패턴의 일부를 도시하는 평면 도.
도 10은, 이중 노출에 의한 패터닝 공정 (a)∼(h)를 도시하는 도면.
도 11은, 제1 마스크의 상면도 (a), 제2 마스크의 상면도 (b), 웨이퍼 전사 후의 레지스트 상면도 (c)를 도시하는 도면.
도 12는, 실시예의 제1 마스크 결함 (a), 실시예의 제2 마스크 결함 (b)를 나타내는 도면.
도 13은, 더블 패터닝에 의한 패터닝 공정 (a)∼(l)을 도시하는 도면.
도 14는, 제1 마스크의 상면도 (a), 제2 마스크의 상면도 (b), 웨이퍼 전사 후의 레지스트 상면도 (c)를 도시하는 도면.
도 15는, 실시예의 제1 마스크 결함 (a), 실시예의 제2 마스크 결함 (b)를 나타내는 도면.
도 16은, 제1 마스크의 제조 공정 단면 모식도.
도 17은, 제2 마스크의 제조 공정 단면 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 위상 시프트 마스크
2: 트림 마스크
3: 웨이퍼
4, 5: 결함
11: 투명 기판
12: 차광막

Claims (15)

  1. 포토마스크의 결함 수정 방법으로서,
    상기 포토마스크에 형성된, 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 상기 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와, 상기 포토마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 제2 포토마스크를 이용한 상기 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 상기 피전사체 상에서 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정을 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전사 패턴은, 투명 기판에 형성한 파임부를 갖는 위상 시프트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽이, 다른 쪽의 전사 패턴에 의해 피전사체 상에 형성되는 불필요한 패턴을 소거하는 것인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1과 제2 전사 패턴은, 한쪽의 피전사체에의 전사가, 다른 쪽의 전사 패턴을 피전사체 상에 전사할 때의 해상도를 높게 하는 것인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1과 제2 포토마스크는, 서로 다른 노광 조건에 의해 상기 피전사체 상에 전사되는 것인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1과 제2 전사 패턴은 각각, 피전사체 상에 형성하고자 하는 패턴으로서, 노광기의 해상 한계를 초과한 패턴을, 미리 노광기의 해상 한계 범위 내의 2개의 패턴으로 분리하여 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  7. 포토마스크의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 포토마스크의 결함 수정 방법에 의한 결함 수정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  8. 투명 기판 상에, 각각 소정의 패터닝이 실시된 차광층 및 시프터층을 가짐으 로써, 비위상 시프트 투광부와, 비위상 시프트 투광부에 대하여 노광광의 위상을 대략 180°반전하여 투과시키는 위상 시프트부와, 차광부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 차광층 및 시프터층의 패터닝 후에, 형성된 위상 시프트 마스크 패턴의 결함 수정을 행하는 결함 수정 공정을 갖고,
    상기 결함 수정 공정에서는, 상기 위상 시프트 마스크 패턴에서의 패턴 결함의 위치를 특정함과 함께, 상기 위상 시프트 마스크를 이용하여 상기 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여, 그 전사 전 또는 상기 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크의 트림 마스크 패턴의 데이터를 참조하여, 위치가 특정된 상기 패턴 결함 중, 상기 트림 마스크 패턴의 전사에 의해 상기 피전사체 상에 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 패턴 결함만을 수정하는
    것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  9. 제1 전사 패턴이 형성된 포토마스크로서,
    상기 제1 전사 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 상기 포토마스크를 이용한 피전사체에의 전사와 조합하여 동일한 피전사체에 제2 전사 패턴을 전사하는 제2 포토마스크를 이용한 상기 피전사체에의 전사와의 양방을 행하였을 때에, 상기 피전사체 상에서, 제1 전사 패턴에 포함되는 패턴으로서, 제2 전사 패턴의 전사에 의해 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 있는 것에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  10. 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크로서,
    상기 위상 시프트 마스크 패턴에 생긴 패턴 결함 중, 상기 위상 시프트 마스크를 이용한 상기 위상 시프트 마스크 패턴의 피전사체에의 전사와, 상기 위상 시프트 마스크와 조합하여 동일한 피전사체에 패턴을 전사하는 제2 마스크를 이용한 상기 피전사체에의 노광과의 양방을 행하였을 때에, 상기 피전사체 상에서 패턴이 형성되지 않게 되는 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  11. 위상 시프트부를 포함하는 위상 시프트 마스크 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크와, 이 위상 시프트 마스크를 이용하여 상기 위상 시프트 마스크 패턴의 전사를 행하는 피전사체에 대하여, 상기 전사 전 또는 상기 전사 후에 전사를 행하는 트림 마스크를 갖는 포토마스크 세트로서,
    상기 위상 시프트 마스크의 위상 시프트 마스크 패턴과, 상기 트림 마스크에 성형된 트림 패턴을 겹쳤을 때에, 상기 위상 시프트 마스크 패턴의 영역 내로서 상기 트림 패턴의 투광부에 겹치는 영역을 트림 영역으로 하였을 때, 상기 위상 시프트 마스크는, 상기 트림 영역을 제외한 영역에 대해서만, 결함 수정이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 세트.
  12. 제7항의 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  13. 제8항의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  14. 제9항의 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  15. 제10항의 위상 시프트 마스크를 이용하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
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