KR20100101837A - 포토마스크의 결함 수정 방법 - Google Patents

포토마스크의 결함 수정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토마스크의 결함 수정 방법은, 투광 기판 상에 마스크 대상막을 형성하는 단계; 마스크 대상막을 식각하여 투광 기판을 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 마스크막 패턴 상에 레지스트막을 도포하여 마스크막 패턴 및 마스크막 패턴 상에 발생된 브릿지 결함을 매립하는 단계; 레지스트막 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 브릿지 결함을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 레지스트막 패턴을 식각마스크로 노출된 브릿지 결함을 식각하여 투광 기판을 노출시키는 단계; 및 레지스트막 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
브릿지 결함, 레지스트 도포, 노광

Description

포토마스크의 결함 수정 방법{Method for repairing defect of photomask}
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토마스크의 결함 수정 방법에 관한 것이다.
포토마스크(Photomask)는 투명한 재질의 기판에 형성된 마스크 패턴 상에 빛을 조사하여 선택적으로 투과된 빛이 웨이퍼로 전사되면서 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 그런데 이러한 포토마스크를 제작하는 과정에서 결함이 발생하는 경우가 있다. 포토마스크 상에 발생하는 결함은 마스크를 제작하는 과정에서 유입된 입자나 잔류물질에 의한 오염원에 의한 결함 또는 패턴이 비정상적으로 형성된 결함이 있다. 이 가운데 패턴이 비정상적으로 형성된 결함은 빛이 투과되어야할 부분에 차광물질이 남아 있어 마스크를 통과하는 빛을 차단하는 결함이며, 식각 공정에서 미처 식각되지 못하고 패턴과 패턴 사이가 연결된 브릿지(bridge) 결함이 포함된다. 이와 같이 포토마스크에 결함을 제거하지 않은 상태에서 후속 공정을 진행하면, 마스크 상의 결함이 웨이퍼 상에 전사되어 웨이퍼 불량으로 이어져 수율 저하의 원인이 된다. 따라서 마스크 결함에 의한 소자 불량을 방지하기 위해, 포토마스크 제작공정을 진행한 다음, 결함 검사를 수행하여 검출된 결함에 대해 리페어(repair) 공정 및 세정 공정을 진행하여 결함을 수정하고 있다.
패턴과 패턴 사이가 연결된 브릿지 결함의 경우, 일반적으로 레이저를 포함하는 리페어 장비를 이용하여 결함 수정 공정을 수행하고 있다. 그러나 결함 수정 공정 등을 진행하더라도 포토마스크 상에 형성된 결함의 일부만 수정이 가능하거나 또는 결함 수정이 불가능한 경우도 발생하고 있다. 예를 들어, 브릿지 결함이 발생된 부위의 사이즈가 결함 수정이 가능한 크기보다 크게 발생하는 경우 리페어 장비로는 결함 수정이 어려운 문제가 있다. 이와 같이 리페어 장비를 이용하여 결함 수정이 어려우면 포토마스크를 반송(reject)하고 재제작하게 된다. 그러나 포토마스크를 반송하고, 포토리소그래피 공정을 다시 반복하여 새로운 포토마스크를 제작하게 되면 상당한 시간을 소비하게 된다. 특히 결함이 자주 발생하거나 선폭 균일도의 제어가 어려운 소자 대상막(device layer)일 경우에는 여러 장의 포토마스크를 제작, 반송 및 재제작해야 함으로써 많은 시간과 비용을 소비하는 문제가 있다. 이에 따라 포토마스크 반송 횟수를 줄이면서 결함을 용이하게 수정할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법은, 투광 기판 상에 마스크 대상막을 형성하는 단계; 상기 마스크 대상막을 식각하여 상기 투광 기판을 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크막 패턴 상에 레지스트막을 도포하여 상기 마스크막 패턴 및 상기 마스크막 패턴 상에 발생된 브릿지 결함을 매립하는 단계; 상기 레지스트막 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 브릿지 결함을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 노출된 브릿지 결함을 식각하여 상기 투광 기판을 노출시키는 단계; 및 상기 레지스트막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 마스크 대상막은 광차단막, 위상반전막 또는 광차단막과 위상반전막이 적층된 구조를 포함한다.
상기 레지스트막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 브릿지 결함이 발생된 마스크막 패턴 상에 스페이스 영역이 상기 브릿지 결함 위치에 대응하게 웨이퍼에 전사하려는 타겟 패턴 및 스페이스가 형성된 노광 마스크를 배치하는 단계; 상기 노광 마스크를 이용한 노광 공정으로 상기 스페이스 영역에 대응하는 상기 브릿지 결함 위치의 레지스트막의 용해도를 변성시키는 단계; 및 상기 용해도가 변성된 위치의 레지스트막을 현상액으로 제거하는 현상 공정으로 상기 브릿지 결함을 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 타겟 패턴 및 상기 마스크막 패턴은 동일한 패턴으로 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 특히 도 3은 포토마스크 제조시 발생된 브릿지 결함을 나타내보인 셈(SEM) 사진이다.
도 1을 참조하면, 투광 기판(100) 위에 마스크 대상막(105)을 형성한다. 투광 기판(100)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어지며, 석영(Quartz)을 포함한다. 투광 기판(100) 위에 증착된 마스크 대상막(105)은 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 구현하기 위해 이후 진행할 노광 공정에서 투광 기판(100)으로 투과되는 빛을 선택적으로 차단 또는 투과시키는 막이다. 이러한 마스크 대상막(105)은 광차단막, 위상반전막 또는 광차단막과 위상반전막이 적층된 구조로 형성한다. 여기서 광차단막은 투광 기판으로 투과되는 빛을 차단하는 역할을 한다. 광차단막은 크롬(Cr)막을 포함하여 형성할 수 있다. 위상반전막은 수 %의 투과율을 갖는 물질로 이루어지며, 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물을 포함한다. 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물은 몰리브덴 실리콘(MoSi)을 포함하여 형성할 수 있다. 다음에 마스크 대상막(105) 위에 제1 레지스트막 패턴(110)을 형성한다. 제1 레지스트막 패턴(110)은 마스크 대상막(105) 위에 제1 레지스트막을 도포하고, 노광 및 현상 공 정을 포함하는 리소그래피(lithography) 공정을 진행하여 형성한다. 제1 레지스트막 패턴(110)은 마스크 대상막(105)의 표면을 선택적으로 노출시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 레지스트막 패턴(110)을 식각마스크로 마스크 대상막(105, 도 1 참조)의 노출 부분을 식각하여 마스크막 패턴(115)을 형성한다. 마스크막 패턴(115)을 형성하는 과정에서 원하는 선폭의 패턴이 형성되지 않고, 결함이 발생하는 경우가 있다. 마스크막 패턴(115) 형성시 발생되는 결함 가운데 브릿지(bridge) 결함이 있다. 브릿지 결함은 인접하는 패턴 사이의 스페이스(space)가 배치될 영역에 물질막이 미처 제거되지 않고 잔류하는 결함이다. 다시 도 2를 참조하면, 마스크막 패턴(115)을 형성하기 위한 식각 공정시 인접하는 마스크막 패턴(115a, 115b) 사이의 마스크 대상막이 미처 제거되지 않고 잔류하는 브릿지(bridge) 결함(120)이 발생한다. 브릿지 결함은 일반적으로 레이저를 포함하는 리페어 장비를 이용하여 연결된 부분을 끊어주는 방식으로 수정하고 있다. 그러나 도 3에 도시한 바와 같이, 브릿지 결함이 발생된 부위(A)의 사이즈가 리페어 장비로 수정이 가능한 사이즈보다 큰 경우, 결함 수정이 어려운 점이 있다. 도 3에서 설명하지 않은 부분은 정상적으로 패턴이 형성된 부분(B)이다.
도 4를 참조하면, 브릿지 결함이 발생된 마스크막 패턴(115) 상에 제2 레지스트막(125)을 도포하여 매립한다. 제2 레지스트막(125)은 포지티브 타입(positive type)의 레지스트 물질로 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 노광 공정을 진행하여 브릿지 결함이 발생된 부위의 제2 레지스트막(125)을 변성시킨다. 구체적으로, 브릿지 결함이 발생된 마스크 상에 타 겟 패턴(210)이 투광 기판(200) 상에 형성된 노광 마스크(200)를 배치한다. 노광 마스크(200)에는 웨이퍼에 전사하려는 타겟 패턴(210)이 투광 기판(200) 상에 마스크막 패턴(115)과 좌우 반전된 형상으로 배치되어 있다. 다음에 타겟 패턴(210)이 형성된 노광 마스크(200) 및 스캐너(scanner) 장비를 이용하여 도면에서 화살표로 도시한 바와 같이, 노광 공정을 진행한다. 그러면 제2 레지스트막(125)의 빛이 조사된 지역(125a)에 광화학반응에 의한 용해도 차이가 발생한다. 여기서 빛이 조사된 지역(125a)은 브릿지 결함(120)이 발생된 부위로 이후 스페이스(space)가 배치될 영역이다.
도 6을 참조하면, 노광 공정이 진행된 제2 레지스트막(125) 상에 현상 공정을 진행한다. 현상액을 이용하여 제2 레지스트막(125) 상에 진행한 노광 공정으로 용해도 차이가 발생된 부분(125a)을 제거한다. 그러면 브릿지 결함(120)이 발생된 부위를 노출시키는 제2 레지스트막 패턴(130)이 형성된다. 여기서 브릿지 결함(120)이 발생된 부위를 제외한 마스크막 패턴(115)은 제2 레지스트막 패턴(130)으로 덮여 있다.
도 7을 참조하면, 제2 레지스트막 패턴(130)을 마스크로 노출된 브릿지 결함(120)을 식각하는 추가 식각 공정을 진행한다. 브릿지 결함을 제거하는 추가 식각 공정은 건식식각(dry etch) 방식으로 진행할 수 있다. 추가 식각 공정을 진행하는 동안 제2 레지스트막 패턴(130)이 함께 식각될 수 있다. 이러한 추가 식각 공정으로 마스크막 패턴(115a, 115b) 사이의 마스크 대상막이 미처 제거되지 않고 잔류하는 브릿지(bridge) 결함(120, 도 6 참조)이 제거되어 투광 기판(100)이 노출되는 스페이스 영역이 배치된다. 여기서 브릿지 결함이 발생된 부위를 제외한 나머지 영역은 제2 레지스트막 패턴(130)으로 덮여 있으므로 추가 식각 공정에 의한 영향이 미치는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 추가 식각 공정을 진행한 이후 마스크막 패턴(115) 상에 잔류하는 제2 레지스트막 패턴(130)을 스트립 공정으로 제거한다. 그러면 투광 기판(100) 상에 웨이퍼에 전사하고자 하는 마스크막 패턴(115)으로 정의되는 패턴 전사 영역(140) 및 투광 기판(100)이 노출되어 빛을 투과시키는 투광 영역(135)을 포함하는 마스크가 형성된다.
본 발명에 의한 포토마스크의 결함 수정 방법은 마스크를 제조하는 과정에서 리페어 장비로 수리가 어려운 크기의 브릿지 결함이 발생한 경우 결함 발생 부위에 레지스트막을 도포하고, 동일한 패턴을 가진 노광 마스크를 이용한 노광 공정을 진행하여 브릿지 결함 부위만 선택적으로 노출시켜 제거한다. 이에 따라 포토마스크를 반송 횟수 및 재제작 횟수를 감소시켜 시간과 비용을 소비하는 문제를 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

Claims (4)

  1. 투광 기판 상에 마스크 대상막을 형성하는 단계;
    상기 마스크 대상막을 식각하여 상기 투광 기판을 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크막 패턴 상에 레지스트막을 도포하여 상기 마스크막 패턴 및 상기 마스크막 패턴 상에 발생된 브릿지 결함을 매립하는 단계;
    상기 레지스트막 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 브릿지 결함을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 노출된 브릿지 결함을 식각하여 상기 투광 기판을 노출시키는 단계; 및
    상기 레지스트막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 대상막은 광차단막, 위상반전막 또는 광차단막과 위상반전막이 적층된 구조를 포함하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레지스트막 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 브릿지 결함이 발생된 마스크막 패턴 상에 스페이스 영역이 상기 브릿 지 결함 위치에 대응하게 웨이퍼에 전사하려는 타겟 패턴 및 스페이스가 형성된 노광 마스크를 배치하는 단계;
    상기 노광 마스크를 이용한 노광 공정으로 상기 스페이스 영역에 대응하는 상기 브릿지 결함 위치의 레지스트막의 용해도를 변성시키는 단계; 및
    상기 용해도가 변성된 위치의 레지스트막을 현상액으로 제거하는 현상 공정으로 상기 브릿지 결함을 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 결함 수정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타겟 패턴 및 상기 마스크막 패턴은 동일한 패턴인 포토마스크의 결함 수정 방법.
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