KR950001749B1 - 위상반전마스크의 결함수정방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위상반전마스크의 결함수정방법

제1도는 위상반전의 기본원리를 나타낸 도면이다.

제2도는 에칭된 석영마스크기판을 시프터로 사용한 위상반전마스크를 나타낸 도면이다.

제3a도 내지 제3c도는 본 발명에 의한 위상반전마스크의 결함수정방법을 공정순서에 따라 나타낸 도면이다.

본 발명은 위상반전마스크(Phase shift mask)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 위상시프터의 결함을 수정하는 방법에 관한 것이다.

반도체장치의 각종 패턴은 포토리소그래피(photolithography) 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토리소그래피 기술은 반도체웨이퍼상의 절연막이나 도전성막 등, 패턴을 형성하여야 할 막위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 소기 부분을 광선에 노출시킨 후, 현상에 의하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의하여 제거하여 배선이나 전극등 각종 패턴을 형성하는 것을 구성되어 있다.

최근 반도체장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 보다 더 미세한 패턴을 형성하기 위한 기술이 개발되고 있다. 예를 들면 전자빔, 이온빔 또는 X선을 이용한 노광법이나 새로운 레지스트재료나 레지스트 처리방법에 관하여 많은 연구가 있었다.

반면에 마스크나 제조방법에 관하여는 거의 연구가 이루어지고 있지 못하였다. 그러나 최근에는 마스크패턴의 해상도를 향상시키기 위하여 위상반전방법(Phase shift method)이 제안되어 큰 주목을 받고 있다(참조문헌 : IBM 1986, IEEE Trans, Elet. Devices. Vol. ED-29, 1982. CP 1828 : 1988, Fall Applied Physics Meeting 4a-K-7, 8(p.497).

일반적으로 광학투영 노광시의 해상도와 초점심도는 투영광의 파장과 렌즈의 개구수에 의존한다는 것이 공지되어 있다. 즉, 투영장치의 해상도를 R이라고 하면, R=K×λ/NA이다(식중 K는 공정능력 변수이고, NA는 렌즈의 개구수(numerical aperture)이고 λ는 전사파장이다). 또한 초점심도를 DOF라고 하면(식중 NA, λ, R은 상기에서 정의한 바와 동일하다)이다. 상기한 식에 의하면 파장이 짧을수록 NA는 커지지만 DOF는 감소하고, NA의 향상을 통하여 해상도를 향상시키는 경우에 초점심도가 극단적으로, 감소하기 때문에 렌즈가공비의 상승으로 인하여 한계에 이르고 있다. 또한 최근에는 노광파장으로써 g-라인(436mm) 대신에 i-라인(365nm) 또는 나아가 Eximer Laser(예를들면 248nm의 KrF) 등을 사용하여 즉, 보다 단파장을 사용하여 해상도를 향상시키고자 하는 시도가 보여지고 있다. 그렇지만 이들 방법은 레지스트 및 노광기 전체를 변경시켜야 하는 단점이 있다. 이에 반하여, 위상반전마스크는 다른 미세한 패턴형성방법과는 달리 새로운 장비의 추가없이 마스크의 제조방법의 변경만으로 빛의 회절을 역이용하여 마스크의 분해능이 30% 정도 향상될 수 있기 때문에 차세대 반도체의 유력한 양산기술로써 고려되고 있다.

위상반전마스크는 간섭 또는 부분간섭광의 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 형성하여 해상도, 초점심도 등을 증가시킨다. 위상반전(Phase Shifting)은 기존의 마스크에 투명한 막으로 추가적인 패턴을 형성시켜 만들 수 있다.

빛이 마스크기판을 통과할 때 또는 시프터(Shifter)막을 통과할 때 그 파장은 진공중의 파장을 굴절률로 나눈 값으로 짧아진다. 따라서 같은 위상이 빛이 시프터의 유무에 따라 차이가 생기게 되며 이때 광경로 차이를θ라고 하면, θ=2πt(n-)/λ(식중 n은 시프터의 굴절률이고, t는 시프터의 두께이고 λ는 사용되는 파장이다)이고, θ가 π인 경우에 시프터를 통과한 광선은 역위상을 갖게 된다. 따라서 광투광부만을 통과한 빛과 시프터를 통과한 빛은 서로 역위상이기 때문에, 시프터를 마스크패턴의 가장자리에 위치시키면 패턴의 경계부분에서는 빛의 강도가 제로(0)가 되어 콘트라스트가 증가하게 된다.

제1도는 상기와 같은 위상반전마스크의 원리를 나타낸 도면이다.

이와 같은 원리를 이용한 위상반전마스크의 예로서는 라인 스폐이스(line-space)가 밀집하게 반복되어 있는 경우 교대로 시프터를 배치함으로써 전기장 파동이 두라인간에 상대적으로 반대방향이 되도록 한 공간주파 변조형(Alternating Phase Shifter)마스크, 소기 패턴의 주위에 해상도 이하의 작은 보조패턴을 넣어 위상을 반전시킨 보조시프터 첨가형 마스크, 모든 패턴의 주위에 시프터를 형성시켜서 패턴 엣지부분만을 개선한 주변효과 강조형(Rim Shiter) 마스크, 크롬없이 위상 시프터 경계면의 광량이 제로가 되는 원리를 이용한 무크롬 위상반전형(Chromless Phase Shifting) 마스크로, 광차단부의 투과율을 ＂0＂에서 ＂0＂이 아닌 값으로 투과율을 높이고 그외 부분을 위상반전 시켜 서로 상쇄하는 효과를 이용한 감쇄위상 반전형(attenuated Phase Shifting) 마스크 등을 들 수 있다.

상기한 여러 종류의 위상반전마스크들 중에서 에칭된 석영(Quartz) 마스크기판을 시프터로 사용하는 공간주파 변조형마스크를 제2도에 도시하였다.

제2도에 나타낸 바와 같이 인접한 패턴(2)간에 180°의 위상차를 얻기 위하여 인접한 투과부의 한쪽만 석영마스크기판(1)을 에칭하여 스프터(3)를 형성한다. 이때 에칭되는 깊이(d)는 d=λ/2(n-1)[식에서 λ=입사광 파장, n=파장(λ)에서의 석영의 굴절률] 식에 의해 결정된다.

상기와 같이 시프터로서 에칭된 석영마스크기판을 사용할 경우, 마스크제작시에 시프터(3)부위에 결함(Defect : 4)이 발생할 수 있다. 이와 같은 결함은 마스크제작수율을 떨어뜨리는 결과를 초래함에도 불구하고 이를 수정할 수 있는 방법이 없었다.

따라서, 본 발명은 상술한 위상반전마스크의 시프터부위에 발생한 결함을 수정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에칭된 석영마스크기판을 시프터로 사용하는 위상반전마스크의 시프터부위에 발생된 결함을 수정하는 방법에 있어서, 상기 결함이 발생된 시프터부위에 FIB(Focuse ion beam)를 조사하여 상기 결합을 스피터이온 밀링(sputter ion milling)한 후, 마스크 전면에 드라이에칭을 실시하여 시프터를 포함한 마스크 투광부 전부를 일정깊이 에칭하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 결함수정방법을 제공한다.

본 발명의 하나의 태양에 의하면, 상기 위상반전마스크는 공간주파 변조형 위상반전마스크이다.

상기 FIB를 이용한 결함의 제거는 FIB조사장치의 스캔영역(scan area)을 조절하여 FIB를 조사하여 10초∼20초간 스퍼터이온 밀링을 실시함으로써 행하는 것이 바람직하다. 상기 스퍼터밀링에 의한 결합제거 후에 마스크 전면에 실시하는 드라이에칭은 통상의 드라이 에칭방법에 의하여 80A∼100A 행하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

제3a도 내지 제3c도에 본 발명에 의한 위상반전마스크의 결함수정방법을 공정순서에 따라 나타내었다.

제3a도에 도시된 바와 같이 위상반전마스크의 시프터(3)부위에 결함(4)이 있는 경우, FIB(Focused Ion veam)을 사용하여 상기 시프터(3) 부위의 결함을 약 20초간 스퍼터이온 밀링(Sputter ion milling)한다(제3b도).

이어서 상기 FIB가 조사된 부분의 표면이 고르지 못하고, 오염물로 인해 빛의 강도가 저하되는 것을 개선하기 위하여 마스크 전면을 일정깊이(d3)만큼, 예컨대 100A정도 통상의 드라이 에칭방법을 이용하여 애칭한다(제3c도). 이때, 마스크 전면에 에칭을 실시함에 따라 마스크상의 투광부 및 시프터의 식각되는 깊이가 일정하므로 시프터의 두께 또한 일정하게 유지되어 위상차도 여전히 180°로 유지할 수 있다. 즉, 마스크전면식각후의 시프터의 두께(d2)는 시프터의 원래의 두께(d1)에 추가 식각된 깊이(d3)를 합한 것(d2=d₁+d3)이 되고, 시프터를 포함한 마스크투광부가 모두 일정깊이(d3)만큼 식각되었으므로 실제 시프터의 두께는 d2-d3=d1, 즉 원래의 시프터두께가 됨에 따라 180°의 위상차가 유지된다. 결과적으로, 위상반전효과를 잃지 않으면서 결합의 수정이 가능하게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위상반전마스크의 시프터부위의 결함을 제거함으로써 마스크제작률을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 에칭된 석영마스크기판을 시프터로 사용하는 위상반전마스크의 시프터부위에 발생된 결함을 수정하는 방법에 있어서, 상기 결함이 발생된 시프터부위에 FIB를 조사하여 상기 결함을 스피터이온 밀링한 후, 마스크 전면에 드라이에칭을 실시하여 시프터를 포함한 마스크 투광부전부를 일정깊이 에칭하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 결함수정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 위상반전마스크는 공간주파변조형 위상반전마스크임을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 결함수정방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 FIB를 이용한 결함의 스퍼터이온 밀링은 10∼초간 행함을 특징으로 하는 위상 반전마스크의 결함수정방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 드라이에칭에 의해 에칭되는 깊이는 80Å∼100Å임을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 결함수정방법.