KR20100076679A

KR20100076679A - 위상반전 마스크의 제조방법

Info

Publication number: KR20100076679A
Application number: KR1020080134805A
Authority: KR
Inventors: 김희천
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-06

Abstract

본 발명의 위상반전 마스크의 제조방법은, 투명기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계와, 위상반전막 패턴들 사이의 흑결함을 제거를 위한 식각을 수행하는 단계와, 흑결함에 대한 식각으로 인한 위상반전막 패턴의 선폭변화 유무를 확인하는 단계와, 확인 결과 선폭이 변화된 위상반전막 패턴에 대해 변화된 선폭에 대응되는 위상차 변화량을 계산하는 단계와, 계산된 위상차 변화량이 보상되도록 선폭이 변화된 위상반전막 패턴 주변의 투명기판에 위상차 보상패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

위상반전 마스크, 흑결함, 과도식각, 트랜치, 위상차 보상패턴

Description

위상반전 마스크의 제조방법{Method for fabricating in phase shift mask}

본 발명은 위상반전 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로 흑결함에 대한 제거가 충분하게 이루어지도록 하는 위상반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 과정에서 웨이퍼 상에 회로 패턴을 구현하는 포토리소그래피(photo lithography) 공정이 수행되고 있다. 최근 점차 미세화되는 회로 패턴을 구현하기 위하여, 위상반전막을 포함하는 마스크 패턴(mask pattern)을 구비하는 위상반전 마스크(phase shift mask; PSM)의 사용빈도가 증가하고 있다. 위상반전 마스크는 마스크 상에서의 빛의 위상을 반전시켜 패턴의 공간주파수를 줄이거나, 가장자리의 대비를 증가시키는 간섭효과를 이용하는 것으로, 높은 해상력을 실현할 수 있으며, 초점심도(depth of focus; DOF)를 높일 수 있다. 위상반전 마스크는 위상반전 패턴이 형성되는 위상반전 영역과 위상반전막 패턴이 형성되지 않아 투명기판이 노출되는 광투과 영역을 포함한다.

이와 같은 위상반전 마스크를 제조하기 위해서는, 전자빔을 이용한 레지스트막 패턴의 형성과, 레지스트막 패턴을 이용한 위상반전막의 식각 공정과, 그리고 레지스트막 패턴의 에싱 등의 복잡한 공정이 수행되어야 한다. 이 과정에서 위상반 전 마스크 상에는 브리지(bridge) 또는 불투명 결함(opaque defect)을 포함하는 흑결함이 유발될 수 있다. 이러한 흑결함을 갖는 위상반전 마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정을 진행하게 되면, 위상반전 마스크 상에 포함된 흑결함 형상이 반도체 기판상의 포토레지스트막 패턴에 구현되며, 이는 포토레지스트막 패턴 사이에 브릿지 또는 불투명한 결함을 유발시켜 패턴불량으로 이어지게 된다. 따라서, 위상반전 마스크를 사용하기 전에, 흑결함은 제거되어야 하는데, 이는 FIB(Focused ion beam), 이빔(E-beam), 레이저(laser) 또는 다이아몬드 팁(diamond tip)을 이용하여 수행할 수 있다. 그런데, 이와 같은 방법들을 이용하여 흑결함을 제거하는 과정에서 장비 정렬 등과 같은 정밀도 오차에 의해 흑결함에 인접하는 위상반전막 패턴도 영향을 받을 수 있으며, 이 경우 위상반전막의 패턴 일부가 식각되어 해당 부분에서 원치않는 위상차가 발생될 수 있다.

일 실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조방법은, 투명기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계와, 위상반전막 패턴들 사이의 흑결함을 제거를 위한 식각을 수행하는 단계와, 흑결함에 대한 식각으로 인한 위상반전막 패턴의 선폭변화 유무를 확인하는 단계와, 확인 결과 선폭이 변화된 위상반전막 패턴에 대해 변화된 선폭에 대응되는 위상차 변화량을 계산하는 단계와, 그리고 계산된 위상차 변화량이 보상되도록 선폭이 변화된 위상반전막 패턴 주변의 투명기판에 위상차 보상패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

일 예에서, 흑결함 제거를 위한 식각은 흑결함에 인접하는 일정크기의 주변 부분에 대해서도 식각이 이루어지는 과도식각으로 수행한다.

일 예에서, 식각은 FIB(focused ion beam), 이빔(E-beam), 레이저(laser) 또는 다이아몬드 팁(diamond tip) 중 어느 하나를 이용하여 수행한다.

일 예에서, 위상차 보상패턴은 트랜치 형태로 형성한다.

일 예에서, 트랜치의 위치, 길이, 폭 및 깊이 중 적어도 어느 하나의 치수는 계산된 위상차가 보상되도록 설정된다.

일 예에서, 트랜치는 FIB 또는 이빔(E-beam)을 이용하여 형성한다.

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.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 흑결함을 설명하기 위하여 나타낸 도면들로서, 도 1 및 2는 위상반전 마스크를 제조하는 과정에서 발생된 흑결함을 나타내기 위한 사시도이고, 도 3 및 4는 흑결함을 제거하는 방법을 나타내는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 투명기판(100) 상에 위상반전막 패턴용 물질막(110) 및 광차단막 패턴용 물질막(120)을 형성한다. 위상반전막 패턴용 물질막(110)으로는 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)를 사용할 수 있고, 광차단막 패턴용 물질막(120)으로는 크롬막(Cr)을 사용할 수 있다. 다음에, 광차단막 패턴용 물질막(120) 상에 포토레지스트막(130)을 형성한다.

도 2를 참조하면, 포토레지스트막(도 1의 130)을 패터닝한 후, 이를 식각마스크로 광차단막 패턴용 물질막(도 1의 120) 및 위상반전막 패턴용 물질막(도 1의 110)을 식각하여 광차단막 패턴들(미도시) 및 위상반전막 패턴들(210,220)을 형성한다. 다음에, 포토레지스트 패턴과, 위상반전 영역 상의 광차단막 패턴들을 제거한다. 이어서, 통상의 검사방벙을 사용하여, 위상반전 마스크를 제조하는 과정에서 위상반전 영역 상에 형성된 위상반전막 패턴들(210,220) 사이에 브릿지(bridge) 형태의 흑결함(200)이 발생되었는지 확인한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 흑결함(200)이 발생된 경우, 이를 제거하기 위한 수정작업을 수행한다.

도 3을 참조하여 수정작업을 구체적으로 설명하면, 먼저 흑결함(200)을 제거하기 위하여 FIB(focused ion beam), 이빔(E-beam), 레이저(laser) 또는 다이아몬드 팁(diamond tip)을 이용하여 흑결함(200)에 대해 식각을 수행한다. 여기서, 식 각은 흑결함(200)에 대해서 수행하지 않고, 흑결함(200)을 포함하여 흑결함(200)과 인접하는 일정 크기의 주변 영역(도 2의 250)에 대해 식각이 이루어지는 과도식각을 수행한다. 주변 영역(도 2의 250)은 흑결함(200)이 충분히 제거될 정도의 면적으로 설정한다. 통상의 식각을 사용하는 경우에 비하여, 이와 같은 과도식각을 수행함에 따라, 흑결함(200)에 대한 제거가 보다 충분하게 이루어진다. 그러나, 이 과도식각 과정에서, 흑결함(200)이 위상반전막 패턴들(210,220)과 인접되게 위치하고 있는 경우, 특히 과도식각 영역(도 2의 250)과 위상번전막 패턴들(210,220)이 중첩되는 경우에는 이 중첩부분도 또한 과도식각에 의한 영향을 받는다. 즉, 과도식각에 의해 과도식각 영역(도 2의 250)에 중첩되는 위상반전막 패턴들(210,220)에 대해서도 식각이 이루어지게 된다. 그 결과, 위상반전막 패턴들(210,220) 중 식각이 이루어진 부분에서의 선폭(B,B')이 원래의 선폭(A,A')에 비해 원치않게 줄어들게 된다. 따라서, 원래의 선폭(A.A')을 갖는 정상적인 부분에서의 위상차와, 원치않게 줄어든 선폭(B,B')을 갖는 비정상적인 부분에서의 원치않는 위상차가 발생된다.

도 4를 참조하면, 과도식각에 의해 흑결함(200)과 인접하는 위상반전막 패턴들(210,220)의 선폭 변화가 발생했는지를 확인하다. 이 확인은 선폭변화를 측정하는 시뮬레이션 장치, 예컨대 공간상 측정장비(Aerial Image System; AIMS)를 이용하여 수행할 수 있다.

공간상 측정장비(AIMS)를 이용하는 경우를 예로 들면, 선폭변화가 발생된 위상반전막 패턴들(210,220)의 위치를 좌표화시키고, 이를 공간상 측정장비(AIMS) 내 의 기억장치, 예컨대 에뮬레이터(emulator)에 입력시킨다. 그리고, 에뮬레이터에 시뮬레이션을 위한 공정 조건들 예를 들면, 파장 길이, 개구수(NA), 조사의 타입, 빛에 대한 간섭성 등을 입력하여, 그 결과를 이미지 데이터화 시킨다. 다음에 이 이미지데이터를 정상 이미지데이터와 비교하여, 선폭변화가 발생되었는지 여부를 확인한다. 이 확인 결과, 선폭변화가 확인될 경우, 선폭변화에 대응되는 위상차 변화량을 계산한다. 이 계산 또한 시뮬레이션 장비 및 소프트웨어를 이용함으로써 수행할 수 있다. 계산된 위상차 변화량은 원치않게 발생된 것으로서, 이를 보상하기 위하여 위상반전막 패턴들(210,220) 중 선폭변화가 이루어진 부분에 인접하는 투명기판(100)에 트랜치 형태의 위상차 보상패턴(240)을 형성한다. 이 트랜치 형태의 위상차 보상패턴(240)의 위치, 길이, 폭 및 깊이 중 적어도 어느 하나의 치수는 원치않게 발생된 위상차가 보상되도록 결정된다. 따라서, 결과적으로 흑결함의 제거를 충분하게 수행하면서, 이와 함께 이 과정에서 발생된 위상반전막 패턴들(210,220)의 위상차 변화를 트랜치 형태의 위상차 보상패턴(240)을 통해 보상함으로써 정상적인 패턴전사를 수행할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 흑결함을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

Claims

투명기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계;

상기 위상반전막 패턴들 사이의 흑결함을 제거를 위한 식각을 수행하는 단계;

상기 흑결함에 대한 식각으로 인한 상기 위상반전막 패턴의 선폭변화 유무를 확인하는 단계;

상기 확인 결과 선폭이 변화된 위상반전막 패턴에 대해 상기 변화된 선폭에 대응되는 위상차 변화량을 계산하는 단계; 및

상기 계산된 위상차 변화량이 보상되도록 상기 선폭이 변화된 위상반전막 패턴 주변의 투명기판에 위상차 보상패턴을 형성하는 단계를 포함하는 위상반전 마스크의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 흑결함 제거를 위한 식각은 상기 흑결함에 인접하는 일정크기의 주변 부분에 대해서도 식각이 이루어지는 과도식각으로 수행하는 위상반전 마스크의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 식각은 FIB(focused ion beam), 이빔(E-beam), 레이저(laser) 또는 다 이아몬드 팁(diamond tip) 중 어느 하나를 이용하여 수행하는 위상반전 마스크의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 위상차 보상패턴은 트랜치 형태로 형성하는 위상반전 마스크의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 트랜치의 위치, 길이, 폭 및 깊이 중 적어도 어느 하나의 치수는 상기 계산된 위상차가 보상되도록 설정되는 위상반전 마스크의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 트랜치는 FIB 또는 이빔(E-beam)을 이용하여 형성하는 위상반전 마스크의 제조방법.