KR20090094681A - Method for repairing defect in photo mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토마스크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토마스크의 결함 수정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a photomask, and more particularly to a method for correcting defects in a photomask.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 반도체기판 제작, 산화 공정, 열처리 공정, 확산 공정, 증착 공정, 이온주입 공정, 식각공정, 마스크 패터닝 공정 등의 복잡한 공정을 거치게 된다. 이러한 증착과 식각의 사이에서 원하는 부분을 반도체기판 상에 축소하여 구현하는 과정이 리소그라피 공정의 기능이다. 최근 사용되는 마스크로는 위상 쉬프터(phase shifter)을 이용한 위상반전마스크를 사용하여 노광하는 방법이 연구되고 있다. 위상반전마스크는 마스크 상에서의 빛의 위상을 반전시켜 패턴의 공간주파수를 줄이거나, 가장자리의 대비를 증가시키는 간섭효과를 이용하는 것이다. 이러한 기술은 높은 해상력을 실현할 수 있으며, 초점심도(depth of focus; DOF)를 높일 수 있다. 위상반전마스크에서의 위상반전 영역에는 위상반전막 패턴이 배치되고 광차단 영역에는 위상반전막과 광차단막이 중첩되는 구조로 형성된다. 이와 같은 위상반전마스크를 제조하기 위해서는, 전자빔을 이용한 레지스트막의 패터닝과, 레지스트막 패턴을 이용한 차광막 및 위상반전막의 식각 공정과 레 지스트막의 에싱 등의 복잡한 공정이 수행되어야 한다. 위상반전마스크를 제작하는 과정에서 위상반전막의 일부가 제거되거나 핀홀과 같은 백결함(clear defect, break)이 발생한다. 이를 수정하기 위해서 FIB(focused ion beam)를 이용한 탄소화합물 증착(carbon deposition) 방법을 사용하여 주변 정상 패턴을 기준으로 작업 영역을 설정하여 수정 작업을 수행한다. 하지만 이러한 방법으로 백결함을 수정한 후 수정 작업을 한 포토마스크를 AIMS와 같은 측정장비로 확인하면, 수정된 부분에서의 임계 크기(critical demension; CD)가 정상 패턴의 임계크기보다 작아지는 형태로 나타나게 된다. 따라서 반도체 기판 상의 반복 결함(repeating defect)이 발생하게 되어 마스크의 재제작 및 제품 개발 일정 지연에 따른 원가 상승 요인으로 나타나게 된다.In order to manufacture a semiconductor device, a semiconductor substrate is fabricated, an oxidation process, a heat treatment process, a diffusion process, a deposition process, an ion implantation process, an etching process, and a mask patterning process are complicated. The process of reducing the desired portion on the semiconductor substrate between the deposition and etching is a function of the lithography process. Recently, a method of exposing a mask using a phase shift mask using a phase shifter has been studied. The phase inversion mask inverts the phase of light on the mask to reduce the spatial frequency of the pattern or to use the interference effect of increasing the contrast of the edges. This technology can achieve high resolution and increase the depth of focus (DOF). In the phase inversion mask, a phase inversion region pattern is disposed in the phase inversion region, and the phase inversion region and the light blocking layer are formed in the light blocking region. In order to manufacture such a phase inversion mask, complex processes such as patterning of a resist film using an electron beam, etching of a light shielding film and a phase inversion film using a resist film pattern, and ashing of a resist film must be performed. In the process of fabricating the phase inversion mask, part of the phase inversion film is removed or a clear defect such as a pinhole occurs. In order to correct this problem, a carbon dioxide deposition method using a focused ion beam (FIB) is used to set a work area based on a surrounding normal pattern to perform a correction operation. However, after correcting the defect in this way, if the modified photomask is checked with a measuring instrument such as AIMS, the critical demension (CD) in the modified portion is smaller than the critical size of the normal pattern. Will appear. As a result, repeating defects occur on the semiconductor substrate, resulting in a cost increase due to the remanufacturing of the mask and delayed product development schedule.
본 발명의 포토마스크 결함 수정방법은, 투명기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 패턴에 백결함이 발생하였는지를 검사하는 단계; 상기 백결함의 가장자리에 제1 수정 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 수정 패턴의 안쪽에 제2 수정 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The photomask defect correction method of the present invention comprises the steps of: forming a phase inversion film pattern on a transparent substrate; Checking whether white defects have occurred in the phase shift pattern; Forming a first correction pattern at an edge of the white defect; And forming a second correction pattern inside the first correction pattern.
상기 제1 및 제2 수정 패턴으로 탄소화합물을 사용할 수 있다.Carbon compounds may be used in the first and second crystal patterns.
상기 제1 및 제2 수정 패턴은 FIB(focused ion beam) 또는 전자빔(E-beam)을 사용하여 형성할 수 있다.The first and second crystal patterns may be formed using a focused ion beam (FIB) or an electron beam (E-beam).
상기 제2 수정 패턴을 다수 개의 도트 패턴으로 형성할 수 있다.The second correction pattern may be formed as a plurality of dot patterns.
상기 도트 패턴간의 간격 및 도트 패턴의 크기는 정상 패턴의 선폭을 기준으로 15% 이하의 범위에서 결정할 수 있다.The spacing between the dot patterns and the size of the dot patterns may be determined in a range of 15% or less based on the line width of the normal pattern.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 발명은 위상반전마스크 제작 과정에서 발생하는 백결함을 수정 작업을 통하여 수정함으로써, 마스크의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 노광 공정 진행 시 임계크기(CD) 오류를 최소화하여 노광 효과 개선을 통한 수율 향상에 기여할 수 있다.The present invention can improve the quality of the mask by correcting the white defect generated in the process of manufacturing the phase inversion mask through a correction operation. In addition, by minimizing the critical size (CD) error during the exposure process it can contribute to the improved yield through the exposure effect.
도 1a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 포토마스크 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들로서, 도 1a, 2a, 3a, 4a 및 5a는 입체도이고, 도 1b, 2b, 3b, 4b및 5b는 평면도이다.1A through 5B are diagrams for explaining a method of correcting a photomask defect according to the present invention. FIGS. 1A, 2A, 3A, 4A, and 5A are three-dimensional views, and FIGS. 1B, 2B, 3B, 4B, and 5B are plan views. to be.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 투명기판(100) 상에 위상반전막(110) 및 광차단막(115)을 형성한다. 위상반전막(110)으로는 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)를 형성할 수 있고, 광차단막(115)으로는 크롬막(Cr)을 형성할 수 있다. 다음 광차단막(115) 상에 포토레지스트막을 도포한 후, 노광 및 현상을 통하여 포토레지스트 패턴(120)을 형성한다.1A and 1B, a
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(120)을 식각마스크로 광차단막(도 1a의 115) 및 위상반전막(도 1a의 110)을 식각하여 광차단막 패턴(116) 및 위상반전막 패턴(111)을 형성한다. 2A and 2B, the
도 3a 및 도 3b를 참조하면 포토레지스트 패턴(도 2의 120)을 제거한 후, 위상반전 영역의 광차단막 패턴(도 2a의 116)을 제거하여 위상반전막 패턴(111)이 노출되도록 한다. 그러면 차광영역에 위상반전막 패턴(111)이 형성된다. 이어서, 검사장비(미도시)를 이용하여 마스크 상에 백결함(130)이 발생했는지의 여부를 확인한다. 검사장비와 수정장비 간의 좌표계의 일치를 통하여 해당 백결함(130)의 확인이 가능하다. 백결함(130)은 포토레지스트 패턴형성 과정에서 광차단막 상의 전면에 포토레지스트가 균일하게 도포되지 않을 수 있다. 이 경우, 포토레지스트 패턴이 도포되어 있어야하는 부분에 제대로 도포되지 않아, 후속 공정에서 식각용액에 의하여 위상반전 패턴(111)의 일부가 식각되어 백결함(130)이 발생할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, after removing the photoresist pattern (120 of FIG. 2), the light blocking film pattern (116 of FIG. 2A) of the phase inversion region is removed to expose the phase
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 백결함이 발생한 부분에 대해 1차 수정작업을 실시한다.4A and 4B, a first correction operation is performed on a portion where white defects occur.
구체적으로, 백결함(도 3a의 130)이 발생한 패턴 경계의 양쪽에 FIB(focused ion beam) 또는 전자빔(E-beam)을 이용하여 에지(edge) 패턴(141)으로 예를 들면 탄소화합물을 증착한다. 이 경우, 백결함(130)의 가장자리에 증착되는 에지 패턴(141)의 경계가 도시된 바와 같이, 정상 패턴의 경계와 일치하도록 한다. 백결함(130)의 가장자리에 증착된 에지 패턴(141)의 폭은 정상 패턴의 크기에 따라 달라지며 최적의 크기는 모의실험(simulation)을 통하여 결정된다. 모의실험은 각 변수에 따른 결과를 미리 예측하여 필요한 실험의 스플릿(split)을 줄여 시간 및 비용을 절약할 수 있다. 또한 모의실험을 통하여 실험결과에 대한 폭넓은 해석을 할 수 있다.Specifically, for example, a carbon compound is deposited on the
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 1차 수정작업 후, 백결함(130)의 가장자리에 형성된 에지 패턴(141)의 안쪽에 도트(dot) 패턴(142)으로 예를 들어, 탄소화합물을 증착한다. 탄소화합물로 에치 패턴(141) 및 도트 패턴(142)으로 수정 패턴(140)이 형성된다. 이 경우, 도트 패턴(142) 간의 간격 및 크기는 백결함의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 정상 패턴의 선폭을 기준으로 15% 이하의 범위에서 결정하여야 임계크기(CD)의 오류를 줄일 수 있다. 도트 패턴(142)은 도트 패턴간의 간섭에 의해 백결함 수정 영역에서의 빛의 투과율 및 위상차를 유발하여 임계크기(CD) 오류 제어를 가능하도록 하는 것이며,이때 도트 패턴의 크기 및 개수는 예를 들면, AIMS(aerial image system) 장비 등의 모의실험장치를 이용하여 반복적인 모의실험을 통해 최적의 조건을 결정할 수 있다. AIMS는 소요 시간이 적으며, 박막의 밀도 그래프를 이용하여 정확한 식각 깊이를 파악 및 검증할 수 있다. 5A and 5B, after the first modification, for example, a carbon compound is deposited by a
본 발명은 위상반전마스크 제작과정에서의 백결함(clear defect, break) 수정작업을 수행함으로써, 정상 패턴의 임계크기와 일치하여 반도체 기판 상의 결함을 줄일 수 있다. 또한 노광 효과 개선을 통한 수율 향상에 기여할 수 있다.The present invention can reduce the defects on the semiconductor substrate in accordance with the threshold size of the normal pattern by performing a clear defect (break) correction operation in the manufacturing process of the phase inversion mask. In addition, it may contribute to yield improvement by improving exposure effects.
도 1a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 포토마스크 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들로서, 도 1a, 2a, 3a, 4a 및 5a는 입체도이고, 도 1b, 2b, 3b, 4b 및 5b는 평면도이다.1A through 5B are diagrams for explaining a method of correcting a photomask defect according to the present invention. FIGS. 1A, 2A, 3A, 4A, and 5A are three-dimensional views, and FIGS. 1B, 2B, 3B, 4B, and 5B are plan views. to be.
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