KR20110109563A - 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법 - Google Patents

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KR20110109563A
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Abstract

본 발명에 의한 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법은 포토 마스크를 제공하고, 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 포토 마스크를 평가하고, 평가 결과에 따라 포토 마스크에 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 에어리얼 이미지와 관련된 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 것을 포함한다. 가스 클러스터 이온빔은 마스크 패턴이 형성된 포토 마스크의 앞면 또는 마스크 패턴이 형성되지 않은 포토 마스크의 뒷면에 조사할 수 있다.

Description

포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법{Method of correcting an optical parameter in a photo mask}
본 발명은 포토 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토리소그래피 공정에 사용되는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 웨이퍼 상에 형성되는 다수의 회로 패턴(혹은, 포토레지스트 패턴)들은 대부분 포토리소그래피 공정에 의해 형성된다. 특히, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 회로 패턴의 임계 치수(critical dimension, 이하, CD)의 균일도(uniformity)에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다.
회로 패턴의 CD 균일도는 노광장치의 광원, 렌즈(lens) 및 어퍼처(aperture)와 같은 광학 요소들에 의해 영향을 받지만, 고집적 반도체 소자의 경우, 무엇보다도 포토 마스크의 마스크 패턴 CD에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 형성되는 회로 패턴의 CD 균일도를 증대시키려면 마스크 패턴의 CD 균일도를 증대시켜야 한다.
마스크 패턴의 CD 균일도를 증대시키기 위해서, 포토 마스크의 CD를 보정할 필요가 있다. 예를 들어, 마스크 패턴의 CD가 클 경우에는 포토 마스크에 일정한 처리를 행하여 마스크 패턴의 CD를 줄일 필요가 있다.
그리고, 회로 패턴의 CD 균일도는 반도체 제조 공정, 예컨대 현상 공정의 공정 파라미터에 의하여 영향을 받는다. 회로 패턴의 CD 균일도를 향상시키기 위해서는 현상 공정의 공정 파라미터를 조절해야 하지만 필요에 따라서는 마스크 패턴의 CD를 보정할 필요도 있다.
더욱이, 마스크 패턴의 CD를 보정할 경우, 포토 마스크의 전체적인 글로벌(global) CD 균일도나 포토 마스크의 국부적인 로컬(local) CD 균일도를 모두 향상시키는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 포토 마스크의 CD 균일도를 향상시킬 수 있는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예에 의한 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법은 포토 마스크를 제공하고, 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 포토 마스크를 평가하고, 평가 결과에 따라 포토 마스크에 가스 클러스터 이온빔(gas cluster ion beam)을 조사하여 에어리얼 이미지와 관련된 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 것을 포함한다. 가스 클러스터 이온빔은 마스크 패턴이 형성된 포토 마스크의 앞면 또는 마스크 패턴이 형성되지 않은 포토 마스크의 뒷면에 조사할 수 있다.
광학 파라미터는 투과도일 수 있다. 광학 파라미터는 반사도일 수 있다. 포토 마스크의 평가는, 에어리얼 이미지의 측정 CD와 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 수행할 수 있다.
광학 파라미터의 보정은, 측정 CD와 설계 CD를 기초로 포토 마스크의 투과도를 보정하여 수행할 수 있다. 포토 마스크의 투과도 보정은, 포토 마스크 내에 투과도 조절 영역을 형성하여 수행할 수 있다. 광학 파라미터의 보정은, 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 포토 마스크의 반사도를 보정하여 수행할 수 있다. 포토 마스크의 반사도 보정은, 포토 마스크 내에 반사도 조절 영역을 형성하여 수행할 수 있다.
가스 클러스터 이온빔의 조사는 가스 클러스터를 생성하는 클러스터 생성부, 가스 클러스터를 이온화시켜주는 이온화부 및 이온화된 가스 클러스터를 가속시키는 가속부를 포함하는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치로 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 의한 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법은 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공하고, 포토 마스크를 노광하여 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출하고, 에어리얼 이미지의 측정 CD와 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 포토 마스크를 평가하고, 평가 결과에 따라 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정하는 것을 포함한다.
에어리얼 이미지를 검출하기 위한 포토 마스크의 노광은 포토 마스크를 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용할 수 있다. 광학 파라미터의 보정은, 측정 CD와 설계 CD를 기초로 포토 마스크 내에 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역을 형성하여 각각 투과도 및 반사도를 보정하여 수행할 수 있다. 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역은 마스크 패턴이 형성된 포토 마스크의 앞면 근처 또는 마스크 패턴이 형성되지 않은 포토 마스크의 뒷면 근처에 형성될 수 있다.
가스 클러스터 이온빔의 조사는 가스 클러스터를 생성하는 클러스터 생성부, 가스 클러스터를 이온화시켜주는 이온화부 및 이온화된 가스 클러스터를 가속시키는 가속부를 포함하는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치로 수행할 수 있다. 포토 마스크는 투과형 포토 마스크 또는 반사형 포토 마스크일 수 있다.
본 발명의 또 다른 예에 의한 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법은 마스크 패턴이 형성된 앞면과 그 반대의 뒷면을 갖고, 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공하고, 포토 마스크를 노광하여 상기 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출하고, 상기 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 상기 포토 마스크를 평가하고, 상기 평가 결과에 따라 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 상기 포토 마스크의 앞면에서 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 상기 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정하는 것을 포함한다.
광학 파라미터 보정은, 포토 마스크 내에 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역을 형성하여 투과도 또는 반사도를 조절하여 수행할 수 있다. 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역은 상기 포토 마스크의 앞면 근처에 형성할 수 있다. 가스 클러스터 이온빔의 조사는 가스 클러스터를 생성하는 클러스터 생성부, 가스 클러스터를 이온화시켜주는 이온화부 및 이온화된 가스 클러스터를 가속시키는 가속부를 포함하는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치로 수행할 수 있다.
본 발명은 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 포토 마스크를 평가하고, 평가 결과에 따라 포토 마스크에 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 에어리얼 이미지와 관련된 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정한다.
광학 파라미터 보정은 가스 클러스터 이온빔으로 포토 마스크의 앞면 또는 뒷면에 투과도(transmittance) 조절 영역 또는 반사도(reflectance) 조절 영역을 형성함으로써 수행한다. 본 발명은 가스 클러스터 이온빔을 이용하기 때문에, 포토 마스크의 전체적인 글로벌(global) CD 균일도나 포토 마스크의 국부적인 로컬(local) CD 균일도를 모두 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 저 에너지를 갖는 가스 클러스터 이온빔을 이용하기 때문에 포토 마스크의 앞면에 손상 없이 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 저 에너지를 갖는 가스 클러스터 이온빔을 이용하기 때문에 수십 내지 수백 ㎛의 국부적인 CD 뷸균일을 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어리얼 이미지의 검출 장치를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따라 가스 클러스터 이온빔을 이용한 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 포토 마스크 처리 공정에 이용되는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치의 개략도이다.
도 6은 도 5의 노즐의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 클러스터 이온빔 조사 장치를 이용하여 포토 마스크에 투과도 조절 영역을 형성하는 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 노즐 부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 클러스터 이온빔 조사 장치에 의해 생성되는 가스 클러스터 이온빔이 포토 마스크에 조사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 비교예로 단원자(monomer) 이온빔이 포토 마스크에 조사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 비교예로 레이저빔을 이용한 광학 파라미터 보정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 투과도 조절 영역이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이다.
도 14는 불균일한 CD를 갖는 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티(intensity)를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크는 포토리소그래피 공정에서 이용되며, 레티클이라고 불리기도 한다. 포토리소그래피 공정에서 포토 마스크 상의 마스크 패턴은 기판, 예컨대 웨이퍼 상에 전사될 수 있다. 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼가 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법은 포토 마스크의 제조 과정 중에 포함하여 수행될 수도 있고, 포토 마스크 제조 공정 후에 별도의 처리 공정을 통하여 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법을 보여주는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크를 보여주는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어리얼 이미지의 검출 장치를 보여주는 개략도이다.
도 1 및 도 2를 같이 참조하면, 포토 마스크를 제공할 수 있다(스텝 S1). 포토 마스크(30)는 기판(31) 상에 회로 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴(37)을 포함할 수 있다. 포토 마스크(30)는 복수의 섹션들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 마스크(30)는 기판(31), 예컨대 유리 기판 상에 복수의 셀 어레이 영역들(32)들을 포함할 수 있고, 나아가 셀 어레이 영역들(32)을 둘러싸는 주변 회로 영역(33)을 더 포함할 수 있다. 셀 어레이 영역들(32) 및 주변 회로 영역(33)은 칩 영역(34)을 구성할 수 있다. 각 섹션(section)은 각 셀 어레이 영역(32)이 되거나 또는 각 셀 어레이 영역(32) 내의 특정 영역이 될 수도 있다.
포토 마스크(30)가 바이너리(binary) 마스크인 경우 마스크 패턴(도 3의 37)은 크롬과 같은 차광 패턴일 수 있으며, 위상 반전 마스크의 경우 위상 반전 패턴일 수 있다. 칩 영역(34)의 외부에는 다양한 형태의 얼라인먼트 키(alignment key, 35)가 형성될 수 있으며, 칩 영역(34)의 외주면을 따라서 레지스트레이션(registration) 측정용 키(36)들이 형성될 수 있다.
이와 같은 포토 마스크(30)는 기판(31) 상부에 마스크층을 형성하고, 이 마스크층을 패터닝하여 마스크 패턴(37) 및 그 외의 키들(35, 36)을 형성하는 공정을 통해서 형성될 수 있다. 마스크 패턴(37)은 차광층 또는 위상 반전층일 수 있다.
마스크 패턴(37)은 섹션별로 소정의 설계 CD(critical dimension)를 갖도록 제작될 수 있다. 하지만, 제조 과정에서 여러 가지 에러 요인으로 인해서, 마스크 패턴(37)은 설계 CD로부터 벗어나게 제조될 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크(30)의 마스크 패턴(37)의 CD 분포가 불균일해질 수 있다. 물론, 마스크 패턴(37)이 설계 CD와 부합하더라도 노광 공정의 파라미터에 의해 마스크 패턴(37)의 CD 분포가 불균일해질 수 있다. 마스크 패턴(37)의 CD 분포는 포토 마스크(30)의 전면에 걸친 전체적인 글로벌(global) CD 분포나 포토 마스크(30)에 국부적인 로컬 CD 분포가 불균일해 질 수 있다. 로컬 CD 분포의 불균일 정도는 수십 내지 수백 ㎛ 정도이다.
이어서, 포토 마스크(30)를 노광하여 에어리얼 이미지(aerial image)를 검출하여 포토 마스크(30)를 평가할 수 있다 (스텝 S2). 이 실시예에서, 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)를 실제로 노광하였을 때 기준면 상에 형성되는 이미지를 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 에어리얼 이미지는 노광 조건을 시뮬레이션하여 형성된 가상적인 에어리얼 이미지와는 차별화될 수 있다. 왜냐하면, 가상적인 에어리얼 이미지는 시뮬레이션 조건에 크게 영향을 받을 수 있고, 시뮬레이션 조건은 실제 노광 조건을 그대로 반영하기 어렵기 때문이다.
이 실시예에서 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)를 웨이퍼 상에 전사할 때와 거의 동일한 조건에서 생성될 수 있다. 즉, 에어리얼 이미지를 검출하기 위한 포토 마스크(30)의 노광은 포토 마스크(30)를 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용할 수 있다. 예를 들어, 에어리얼 이미지의 검출은 포토 마스크와 반응하는 0차광과 더불어 -1차광 및 +1차광 가운데 적어도 하나를 더 이용할 수 있고, 바람직하게는 0차광, -1차광 및 +1차광을 모두 이용할 수 있다. 따라서, 이 실시예에 따른 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)의 결함 또는 균일성을 실제 노광 조건에서 테스트하기에 적합하다.
여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에어리얼 이미지의 검출 장치를 설명한다.
도 3을 참조하면, 광원(42)에서 조사된 빛은 콘덴서 렌즈(47) 및 조명계(48)를 거쳐서 포토 마스크(30) 상에 전달될 수 있다. 광원(42)은 다양한 파장의 빛을 이용할 수 있고, 바람직하게는 193nm 이하의 파장을 갖는 DUV(deep ultra violet) 광을 이용할 수 있다. 예를 들어, 광원(42)은 193nm의 파장을 갖는 ArF 레이저를 이용할 수 있다. 이러한 광원을 사용하는 경우 약 100nm 내지 약 130nm의 CD를 갖는 회로 패턴을 형성할 수 있다.
포토 마스크(30)는 광이 투과하므로 투과형 포토 마스크라 칭할 수 있다. 조명계(48)는 웨이퍼 노광을 위해서 사용되는 스캐너 시스템과 동일한 것을 이용할 수 있다. 따라서, 조명계(48)를 이용하면, 정입사(on-axis) 조명 및 사입사(off-axis) 조명이 모두 용이하다.
포토 마스크(30)의 마스크 패턴(37) 사이를 투과한 빛 가운데 0차광(T0), -1차광(T-1) 및 +1차광(T+1)이 모두 프로젝션 렌즈(49)를 거쳐서 검출기(45)로 전달된다. 검출기(45)는 0차광(T0), -1차광(T-1) 및 +1차광(T+1)으로 구현된 에어리얼 이미지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기(45)는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하는 전자 장치, 예컨대, CCD(charge coupled device) 또는 CIS(CMOS image sensor)를 포함할 수 있다.
이러한 검출 장치는 포토 마스크(30)를 투과한 빛이 웨이퍼 상에 전달되지 않는다는 점을 제외하고는 웨이퍼 노광 시스템과 매우 유사하다. 따라서, 이러한 검출 장치를 이용하면 웨이퍼 상에 전사될 패턴과 매우 유사한 에어리얼 이미지를 얻을 수 있다.
위 검출 장치는 포토 마스크(30)를 투과한 빛을 이용하여 에어리얼 이미지를 형성하도록 도시되었으나, 포토 마스크(30)를 반사한 빛을 이용하여 에어리얼 이미지를 형성하도록 변경될 수도 있다. 후술하는 바와 같이 포토 마스크가 광이 투과되지 않고 반사될 경우, 반사형 포토 마스크일 수 있다. 반사형 포토 마스크는 ArF 레이저의 광원보다 짧은 극자외선(Exetreme UltraViolet) 광을 이용할 수 있다. 극자외선 광은 중심 파장으로 파장이 13.5nm일 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 평가 결과에 따라서, 가스 클러스터 이온빔(gas cluster ion beam)을 이용하여 포토 마스크(30)의 광학 파라미터를 보정할 수 있다(스텝 S3). 포토 마스크(30)가 섹션들로 구분될 경우, 가스 클러스터 이온빔을 이용하여 적어도 하나의 섹션의 광학 파라미터를 보정할 수 있다. 또한, 가스 클러스터 이온빔을 이용하여 포토 마스크(30)의 광학 파라미터는 포토 마스크(30)의 전체에 걸쳐서 보정할 수 있고, 또한 국부적인 영역에만 보정할 수도 있다. 다시 말해, 가스 클러스터 이온빔을 이용한 광학 파라미터 보정에 따라, 글로벌(global) CD 균일도나 포토 마스크(30)의 국부적인 로컬(local) CD 균일도를 모두 향상시킬 수 있다. 특히, 로컬 CD 분포의 불균일 정도는 포토 마스크 내에서 수십 내지 수백 ㎛ 정도이므로, 가스 클러스터 이온빔을 이용하여 이를 향상시킬 수 있다.
가스 클러스터 이온빔을 이용한 광학 파라미터 보정 방법은 후에 보다 더 자세하게 설명한다. 본 실시예에서 광학 파라미터는 에어리얼 이미지와 관련될 수 있다. 즉, 이러한 광학 파라미터를 보정함으로써, 에어리얼 이미지가 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 광학 파라미터는 투과도(transmittance) 또는 반사도(reflectance)일 수 있다. 이러한 광학 파라미터의 보정은 포토 마스크(30)의 설계 형상과 위 단계(스텝 S2)에서 검출된 에어리얼 이미지를 비교하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 포토 마스크(30)의 설계 CD와 에어리얼 이미지의 측정 CD를 비교할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 가스 클러스터 이온빔을 이용한 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 포토 마스크(30)의 설계 CD를 컴퓨터에 입력할 수 있다(스텝 S31). 도 2에서 설명한 바와 같이, 설계 CD는 포토 마스크(30)를 제조할 때 목표 CD가 된다. 이러한 설계 CD는 포토 마스크(30)의 각 섹션별로 구해질 수 있다.
이어서, 도 1의 단계(S2)에서 포토 마스크(30)를 노광하여 검출된 에어리얼 이미지에 대해서 CD를 측정하여 이 값을 측정 CD로 입력할 수 있다(스텝 S33). 측정 CD는 포토 마스크(30)의 각 섹션별로 구해질 수 있다.
이어서, 설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 내인지 판단할 수 있다(스텝 S34). 설계 CD와 측정 CD가 동일하다면, 그 포토 마스크(30)는 가장 이상적으로 제조되었거나, 반도체 제조 공정 파라미터를 배제할 수 있다. 하지만, 포토 마스크(30)의 제조 과정이나 반도체 제조 공정에서의 에러와 노광 조건의 최적화 정도에 따라서 섹션별로 설계CD와 측정 CD의 절대값 차이가 달라질 것이다. 따라서, 포토 마스크(30)를 이용하는 공정에서 허용하는 공정 마진을 오차 범위로 정하여, 설계CD와 측정 CD의 차이가 이러한 오차 범위 내에 있는 가를 판단한다.
설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 내인 경우 보정 단계를 종료할 수 있다. 하지만, 설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 밖인 경우 이를 보정할 필요가 있다. 이러한 차이를 기초로 가스 클러스터 이온빔 조사 장치를 이용하여 포토 마스크(30)의 광학 파라미터, 예컨대 투과도 또는 반사도를 조절하는 포토 마스크 처리 공정을 수행한다(스텝 S35). 가스 클러스터 이온빔 조사 장치를 이용한 포토 마스크 처리 공정은 후에 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 포토 마스크 처리 공정에 이용되는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치의 개략도이고, 도 6은 도 5의 노즐의 확대도이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 가스 클러스터 이온빔 조사 장치는 가스 클러스터 이온빔을 생성하기 위한 것으로 단열 팽창의 조건에서 고압에서 저압 상태로 가스를 분사하여 가스 클러스터(117)로 변화시켜 주는 클러스터 생성부(112, 116)와, 클러스터 생성부(112, 116)를 통과한 가스 클러스터를 이온화시켜주는 이온화부(132)와, 이온화된 클러스터(117), 즉 가스 클러스터 이온빔의 크기를 측정하는 클러스터 측정부(136)와, 이온화부(132)에 의하여 가스 클러스터 이온빔의 포커스를 조절하는 렌즈부(152)와, 가스 클러스터 이온빔을 가속시켜주는 가속부(154)와, 가속부(154)에 의하여 가속된 가스 클러스터 이온빔을 타겟(175), 즉 마스크(30)에 조사시켜 주는 조사부(156, 158)로 구성된다.
클러스터 생성부(112. 116)는 고압의 가스를 공급하는 가스 공급 장치(110)로부터 고압의 가스를 공급받아 단열 팽창시켜서 가스 클러스터(117)를 생성시켜 주는 노즐(112)을 포함한다. 노즐(112)의 통로 구경은 도 6에 도시한 바와 같이 전구경(φ1)이 크고 스키머(116)와 근접하는 후구경(φ2)이 작다. 고압의 가스는 CO2, SF2, SF6, Ar, O2, N2O, N2, NH3, 실리콘계 가스 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 상온에서 클러스터가 잘 생성되는 CO2가스를 이용할 수 있다.
클러스터 생성부(112, 116)는 노즐(112)에 의하여 생성된 가스 클러스터에 포함된 모노머(단원자)를 제거하기 위하여 가스 클러스터 플럭스 중에서 중앙 부분의 가스 클러스터만을 통과시켜주는 스키머(116, skimmer)를 포함한다. 노즐(112) 및 스키머(116)는 프리 챔버(100, pre-chamber)에 설치된다. 프리 챔버(100)의 전단에는 노즐(112)이 장착되고 프리 챔버(100)의 후단에는 스키머(116)가 장착된다. 프리 챔버(100)에는 진공 상태를 유지시켜 주는 펌프(114)가 연결되어 있다. 펌프(114), 예컨대 부스터 펌프 및 로터리 펌프를 이용하여 프리 챔버(100)를 배기함으로써 가스 공급 장치 및 노즐보다 낮은 압력으로 유지시킨다. 고압 가스는 노즐(112)과 프리 챔버(100)간의 압력차이에 의하여 단열 팽창하면서 클러스터(117)가 형성되는 것이다.
이온화부(132)는 클러스터 생성부(112, 116)를 통하여 공급되는 가스 클러스터(117)를 이온화시켜주는 것으로, 이를 위하여 가속된 전자를 가스 클러스터(117)에 충돌시킴으로써 가스 클러스터(117)를 이온화시킨다. 이온화된 클러스터(117)는 가스 클러스터 이온빔이 된다. 가스 클러스터 이온빔의 크기는 클러스터 측정부(136)에서 측정된다. 이온화부(132)와 클러스터 측정부(136)는 프리 챔버(100)에 장착된 스키머(116)에 연결되어 프리 챔버(100)의 진공도보다 높은 진공도로 유지되는 소스 챔버(130) 내에 설치된다. 소스 챔버(130)의 압력은 펌프(138), 예컨대 터보 분자 펌프에 의하여 일정 압력으로 유지한다.
렌즈부(152)는 3개의 전극으로 된 아인젤(Einzel) 렌즈로 구성되며, 가스 클러스터 이온빔의 포커스를 집속하고 조절하는데 이용된다. 가속부(154)는 렌즈부(152)에 의하여 포커스가 조절된 가스 클러스터 이온빔을 가속시켜 주는 것으로 일정 전압, 예컨대 50-150kv의 전압을 인가한다. 렌즈부(152) 및 가속부(154)는 가속 챔버(150) 내에 위치한다. 가속 챔버(150)의 압력은 펌프(164)에 의하여 일정 압력을 유지한다.
조사부(156, 158)는 가속부(154)에 의하여 가속된 가스 클러스터 이온빔을 타켓(175), 예컨대 마스크(30)의 일정한 위치에 정확하게 조사되도록 조사 위치를 조절시켜 주는 것이다. 조사부(156, 158)는 2쌍의 편향판(156)이 X-Y축, 즉 가로 및 세로축으로 이온화된 가스 클러스터 이온빔을 편향시켜 주고, 스캐너(158)에 의해 X-Y축으로 가스 클러스터 이온빔을 타켓(175), 즉 포토 마스크(30)에 정확히 조사시킨다. 포토 마스크(30)의 앞면에 조사되는 가스 클러스터 이온빔의 조사량을 조절할 수 있게 어퍼처(aperture: 미도시)가 설치될 수 있다. 스캐너(158) 및 타겟(170)은 공정 챔버(170)에 위치한다. 공정 챔버(170)의 압력은 펌프(172)에 의하여 일정 압력을 유지한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 클러스터 이온빔 조사 장치를 이용하여 포토 마스크에 투과도 조절 영역을 형성하는 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 노즐 부분을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 7 및 8에 도시한 바와 같이 고압의 가스는 화살표 방향으로 노즐(112)에 도입된다. 고압 가스는 앞서 설명한 바와 같이 CO2, SF2, SF6, Ar, O2, N2O, N2, NH3 등이 사용될 수 있다. 노즐(112)에 도입되는 고압 가스는 압력이 높고 온도도 높은 상태이다. 노즐(112)에 도입된 고압 가스는 압력이 낮은 프리 챔버에 분사되어 단열 팽창함으로써 압력이 낮고 온도도 낮은 가스 클러스터(117)가 생성된다. 도 8에서는 노즐(112)을 통한 가스 흐름을 도시한 것이다. 가스 클러스터(117)는 수백 내지 수천 개의 단원자들로 구성된 거대분자로서 결합력이 반데르발스(van-der Waals) 결합으로 매우 느슨한 상태이다. 가스 클러스터(117)는 스키머(116)에 의해 모노머(단원자)를 제거하고 중앙 부분의 가스 클러스터(117)만을 통과된다.
가스 클러스터(117)는 이온화부(132)에 의하여 가스 클러스터 이온빔(166)으로 변경된다. 이온화부(132)는 가속된 전자를 가스 클러스터(117)에 충돌시킬 수 있는 필라멘트 전극(160) 및 이에 연결된 전원부(162)를 포함한다. 이온화부(132)에 의하여 이온화된 가스 클러스터 이온빔(166)은 렌즈부(152)에 의해 포커스되고, 가속부(154)에 의하여 가속되어 타겟(175), 즉 마스크(30)에 조사시킨다. 가스 클러스터 구성 원자들은 표면 쪽에 존재하여 그 반응성이 높고 이를 이온화하여 가속에너지를 가하는 경우 구성원자들이 그 에너지를 공유함으로 저 에너지의 가스 클러스터 이온빔(166)을 얻게 된다.
가스 클러스터 이온빔(166)은 마스크 패턴(37)이 형성되어 있는 포토 마스크(30)의 앞면(22)에 조사하여 앞면 근처에 투과도 조절 영역(190)을 형성한다. 앞면 근처는 후술하는 바와 같이 앞면(22)으로부터 얕은 깊이, 예컨대 100Å 이내, 바람직하게는 20Å 이내로 형성할 수 있다. 도 7에서, 참조번호 20은 포토 마스크(30)의 뒷면에 해당한다. 투과도 조절 영역(190)은 마스크(30)의 광학 파라미터인 투과도를 조절하기 위한 것이다.
투과도 조절 영역(190)으로 인해 마스크 패턴의 CD를 보정할 수 있다. 마스크 패턴의 CD를 보정할 경우 포토 마스크(30)의 CD 균일도를 향상시킬 수 있다. 본 발명은 포토 마스크(30)의 전체적인 글로벌(global) 균일도나 포토 마스크(30)의 국부적인 로컬(local) 균일도를 모두 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 저 에너지를 갖는 가스 클러스터 이온빔을 이용하기 때문에 마스크 패턴의 손상없이 수십 내지 수백 ㎛의 국부적인 CD 뷸균일을 보정할 수 있다.
도 7에서는 포토 마스크(30)의 앞면(22) 근처에 가스 클러스터 이온빔(166)을 조사하는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로 포토 마스크(30)의 뒷면(20) 근처에 가스 클러스터 이온빔(166)을 조사하여 마스크 패턴의 손상 없이 투과도 조절 영역(190)을 형성할 수 있다. 뒷면 근처도 앞면 근처와 마찬가지로 뒷면(20)으로부터 얕은 깊이, 예컨대 100Å 이내, 바람직하게는 20Å 이내로 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 클러스터 이온빔 조사 장치에 의해 생성되는 가스 클러스터 이온빔이 포토 마스크에 조사되는 과정을 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 비교예로 단원자(monomer) 이온빔이 포토 마스크에 조사되는 과정을 도시한 도면이다.
구체적으로, 본 발명의 가스 클러스터 이온빔 조사 장치에서는 노즐(112)에 만들어진 가스 클러스터가 이온화부(132)를 거쳐 가스 클러스터 이온빔(166)이 되고, 가스 클러스터 이온빔(166)은 가속부(154)에 의해 가속된다. 가스 클러스터 이온빔(166)은 많은 구성 원자들로 이루어지고, 표면에 위치하는 166a로 표시한 원자만 이온화부(132)에서 이온이 된다.
가속된 가스 클러스터 이온빔(166)은 앞서 설명한 바와 같이 타겟(175), 즉 포토 마스크(30)에 조사한다. 가스 클러스터 이온빔(166)은 단열 팽창에 의해 형성된 가스 클러스터를 가속시킨 것이어서 에너지가 낮은 상태이다. 따라서, 가스 클러스터 이온빔(166)에 의해서는 타겟(175), 즉 포토 마스크(30)의 앞면에서 얕은 깊이(d1), 예컨대 100Å 이내, 바람직하게는 20Å 이내로 침투하여 포토 마스크(30)의 손상을 대폭 줄이게 된다.
가스 클러스터 이온빔(166)은 포토 마스크(30)의 앞면이나 뒷면에 조사되어 앞서 설명한 바와 같이 투과도 조절 영역(190)을 형성할 수 있다. 투과도 조절 영역(190)은 투과율을 낮추어 포토 마스크(30)의 CD를 보정할 수 있는 역할을 수행할 수 있다. 투과도 조절 영역(190)은 포토 마스크(30)의 앞면이나 뒷면에 형성할 수 있으나, 바람직하게는 포토 마스크(30)의 앞면에 형성한다.
도 10은 도 9와 비교를 위한 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이 플라즈마 상태의 가스가 추출기(extractor, 182)를 거쳐 단원자 이온빔(monomer ion beam, 184)이 만들어진다. 단원자 이온빔(184)은 하나의 원자로 이루어지고, 가속부(154)를 통해 가속된 단원자 이온빔(184)은 타겟(175), 즉 포토 마스크(30)에 조사한다. 단원자 이온빔(184)은 모두가 이온이 된 상태, 즉 에너지가 높은 상태로 타겟(175), 즉 포토 마스크(30)에 조사된다. 이에 따라, 단원자 이온빔(184)은 포토 마스크(30)의 앞면에서 d1보다 깊은 깊이(d2), 예컨대 1000Å 정도 침투하여 포토 마스크(30)의 손상을 크게 증가하게 된다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 비교예로 레이저빔을 이용한 광학 파라미터 보정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 11은 투과형 포토 마스크(30)를 도시한 것이다. 투과형 마스크(30)의 광학 파라미터, 예컨대 투과도 조절은 투과형 포토 마스크(30)의 뒷면(20)에 포커스 렌즈(52)를 이용하여 레이저 빔(54)을 조사하여 투과도 조절 영역(56, 58)을 형성함으로써 수행한다.
그런데, 레이저 빔(54)은 에너지가 높아 화살표 방향으로 포토 마스크(30)의 손상을 야기한다. 또한, 레이저빔(54)은 포토 마스크(30)의 손상을 야기하기 때문 마스크 패턴(37)이 형성되어 있는 포토 마스크(30)의 앞면(22)에 조사할 수 없다. 또한, 레이저빔(54)은 에너지가 높아 마스크 기판(31) 내에 형성되는 투과도 조절 영역(56, 58)의 깊이를 조절하기가 용이하지 않다. 특히, 투과도 조절 영역(58)의 경우에는 마스크 패턴(38)의 손상을 야기한다.
도 12는 반사형 포토 마스크(30a)를 도시한 것이다. 반사형 포토 마스크(30a)는 앞면에 (22)에 마스크 패턴(37a), 즉 흡수 패턴과 반사층(73)이 형성되어 있고, 뒷면에는 도전층(60)이 형성되어 있다. 따라서, 반사형 포토 마스크(30a)는 광학 파라미터를 보정할 때 도전층(60)으로 인해 포토 마스크(30a)의 뒷면(20)에 포커스 렌즈(52)를 이용하여 레이저 빔(54)을 조사할 수 없다. 다시 말해서, 반사형 포토 마스크(30a)는 레이저 빔(54)을 이용하여 마스크 패턴(37a)의 CD를 조절할 수 없다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 투과도 조절 영역이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이다.
도 13을 참조하면, 포토 마스크(30) 내에 제1 투과도 조절 영역(190a)이 형성되는 제 1 섹션, 투과도 조절 영역이 없는 제 2 섹션 및 제 2 투과도 조절 영역(190b)이 형성되는 제 3 섹션이 예시적으로 도시되어 있다. 제1 투과도 조절 영역(190a)의 두께 또는 깊이는 제2 투과도 조절 영역(190b)의 두께 또는 깊이보다 작을 수 있다. 그 결과, 투과도 조절 영역이 없는 제2 섹션을 통과하는 조명의 강도가 가장 크고 제2 투과도 조절 영역(190b)을 통과하는 조명의 강도가 가장 작고 제1 투과율 조절 영역(190a)을 통과하는 조명의 강도가 두 값의 사이값이 된다.
이에 따라, 포토 마스크(30) 내에서 조명 강도 분포가 변형되고, 변형된 조명 강도 분포(43)가 마스크 패턴(37)을 통과하여 웨이퍼(200)상으로 전사될 수 있다. 따라서, 종래의 불균일한 CD를 갖는 패턴(205) 대신에 균일한 CD를 갖는 패턴(210)이 웨이퍼(200) 상에 프린트될 수 있다. 이와 같이, 섹션별로 투과도 조절 영역을 형성함으로써, 포토 마스크(30)의 CD 균일도가 전반적으로 개선되어, 웨이퍼(200)의 샷 균일도가 개선될 수 있다.
도 14는 불균일한 CD를 갖는 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 보여주는 도면이다.
구체적으로, 포토 마스크(30)는 마스크 패턴(37)을 기준으로 정상 간격(혹은 정상 CD, d1)을 갖는 제 1 영역(R1) 및 비정상 간격(d2)을 갖는 제 2 영역(R2)을 포함할 수 있다. 비정상 간격(d2)은 d1+2ω에 해당하고, ω는 광원의 파장(λ) 및 정상 간격(d1)보다 작다. 한편, 포토 마스크(30)를 노광하여 검출된 에어리얼 이미지의 인텐서티는 마스크 패턴(37)의 CD, 예컨대 간격(d1,d2)의 차이에 의해서 서로 상이하게 나타날 수 있다. 여기에서, 제2 영역(R2)에 해당하는 이미지 인텐서티 곡선의 진동축(L2)을 제1 영역(R1)에 해당하는 이미지 인텐서티 곡선의 진동축(L1)과 동일하도록 역보정한다면, 제 2 영역(R2)의 투과도를 보정할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 포토 마스크(30)의 제 2 영역(R2)에 투과도 조절 영역(190a 또는 190b)을 형성하여 제 2 영역(R2)의 에어리얼 이미지의 인텐서티를 조절할 수 있다. 이와 같이, 에어리얼 이미지의 인텐서티가 일정해짐에 따라서, 포토 마스크(30)의 CD 균일도가 확보될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서, 포토 마스크(30)의 보정은 투과도를 기준으로 수행되었으나, 반사도를 기준으로 수행될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 반사형 포토 마스크(30a)는 기판(31) 상에 형성되어 있는 다층으로 구성된 반사층(73) 및 반사층(73) 상부에 형성되는 마스크 패턴(37a), 즉 흡수 패턴으로 구성된다. 반사도 조절 영역(190)은 앞서 설명한 바와 같이 포토 마스크(30a)의 반사층(73)에 가스 클러스터 이온빔(166)을 조사하여 얻어질 수 있다. 가스 클러스터 이온빔(166)을 반사층(73)에 조사하게 되면, 반사층(73)의 반사도가 변화된다. 즉, 반사층(73)을 구성하는 층들의 두께 및 물성이 변화되어, 반사층(73)의 반사도가 변화된다.
앞서와 같은 발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
30, 30a: 포토 마스크, 31: 기판, 37, 37a: 마스크 패턴, 32: 셀 어레이 영역들, 33: 주변 회로 영역, 34: 칩 영역, 35: 얼라인먼트 키, 36: 레지스트레이션(registration) 측정용 키, 47: 콘덴서 렌즈, 48: 조명계, 42: 광원, 117: 가스 클러스터, 112: 노즐, 116: 스키머, 132: 이온화부, 136: 클러스터 측정부, 152: 렌즈부, 154: 가속부, 175: 타겟, 100: 프리 챔버, 130: 소스 챔버, 170: 공정 챔버, 166: 가스 클러스터 이온빔, 190: 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역

Claims (10)

  1. 포토 마스크를 제공하고;
    상기 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 상기 포토 마스크를 평가하고; 및
    상기 평가 결과에 따라 상기 포토 마스크에 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 상기 에어리얼 이미지와 관련된 상기 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 클러스터 이온빔은 마스크 패턴이 형성된 상기 포토 마스크의 앞면 또는 마스크 패턴이 형성되지 않은 상기 포토 마스크의 뒷면에 조사하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 파라미터는 투과도인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 파라미터는 반사도인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 클러스터 이온빔의 조사는 가스 클러스터를 생성하는 클러스터 생성부, 가스 클러스터를 이온화시켜주는 이온화부 및 이온화된 가스 클러스터를 가속시키는 가속부를 포함하는 가스 클러스터 이온빔 조사 장치로 수행하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  6. 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공하고;
    상기 포토 마스크를 노광하여 상기 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출하고;
    상기 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 상기 포토 마스크를 평가하고; 및
    상기 평가 결과에 따라 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 상기 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 파라미터의 보정은,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크 내에 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역을 형성하여 각각 투과도 및 반사도를 보정하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  8. 마스크 패턴이 형성된 앞면과 그 반대의 뒷면을 갖고, 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공하고;
    상기 포토 마스크를 노광하여 상기 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출하고;
    상기 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 상기 포토 마스크를 평가하고; 및
    상기 평가 결과에 따라 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 상기 포토 마스크의 앞면에서 가스 클러스터 이온빔을 조사하여 상기 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학 파라미터 보정은,
    상기 포토 마스크 내에 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역을 형성하여 투과도 또는 반사도를 조절하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투과도 조절 영역 또는 반사도 조절 영역은 상기 포토 마스크의 앞면 근처에 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 광학 파라미터 보정 방법.
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US10256095B2 (en) * 2015-09-16 2019-04-09 Tel Epion Inc. Method for high throughput using beam scan size and beam position in gas cluster ion beam processing system
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3406581B2 (ja) 2000-10-11 2003-05-12 科学技術振興事業団 メンブレンマスク、その製造方法及びマスクパターンの位置精度保持方法
JP3736487B2 (ja) 2002-03-25 2006-01-18 三菱マテリアル株式会社 リソグラフィー用のダイヤモンドウェハ、マスクブランクス及びマスク並びにダイヤモンドウェハの製造方法
US8137870B2 (en) * 2005-06-14 2012-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of manufacturing photomask
US7549141B2 (en) * 2005-09-12 2009-06-16 Asahi Glass Company, Ltd. Photomask, photomask manufacturing method, and photomask processing device
US20100207041A1 (en) 2006-10-30 2010-08-19 Japan Aviatiton Electronics Industry Limited Method of Smoothing Solid Surface with Gas Cluster Ion Beam and Solid Surface Smoothing Apparatus
US8481981B2 (en) 2006-10-30 2013-07-09 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method of smoothing solid surface with gas cluster ion beam and solid surface smoothing apparatus
JP2010109164A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Toshiba Corp Euvマスクの欠陥修正方法

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