KR100762245B1 - 포토마스크의 패턴 결함 수정 방법 - Google Patents
포토마스크의 패턴 결함 수정 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법은 투명기판 상의 대상막을 패터닝하여 제1 패턴들을 형성하는 단계와, 제1 패턴들을 검사하여 불량패턴이 발생된 불량칩다이(chip die)를 검출하는 단계와, 투명기판 상에 마스크막을 형성하는 단계와, 마스크층을 노광 및 현상하여 상기 불량칩다이를 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계와, 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 불량칩다이의 제1 대상막을 식각하여 투명기판을 노출하는 단계와, 노출된 불량칩다이의 투명기판 상에 대상막을 다시 증착하는 단계와, 마스크패턴을 제거하는 단계와, 그리고 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량칩다이에 제2 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다.
포토마스크, 불량패턴, 수정방법
Description
도 1 내지 도 9은 본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 평면도들이다. 도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다.
본 발명은 포토마스크 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토 마스크의 패턴 결함 수정방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하는 포토리소그래피 과정 중에 웨이퍼 상으로 전사될 패턴이 그려진 포토마스크가 사용되고 있다. 포토 마스크는 반도체 소자를 구현하는 회로 및 설계 패턴들이 그려져 노광 과정에서 패턴을 전사하는 역할을 한다. 포토마스크는 투명한 석영 기판에 광차단막 및 레지스트막을 형성한 후 패터닝 과정을 통해 레지스트막 패턴을 형성하게 된다. 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 노출된 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴을 형성하게 된다.
레지스트막 패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상공정에서, 광차단막 표면으로 파티클(paticle)이 떨어질 수 있다. 광차단막 표면에 자리잡은 파티클로 인해 후속 식각공정에서 광차단막 패턴이 서로 브릿지(bridge)되는 결함(defect)을 발생하게 된다. 이러한 패턴 결함은 포토리소그래피 공정을 통해 웨이퍼 상에 패턴결함을 전사하므로, 포토마스크 불량뿐만 아니라 반도체기판 자체에 불량패턴을 형성하게 된다.
이에 따라, 포토마스크 제작 과정에서 불량패턴이 발생되면, 불량패턴을 수정한다. 불량패턴을 수정하기 위한 방법은, 레이저를 이용하는 방법과 이온빔을 이용하는 방법으로 나눌 수 있다. 레이저를 이용하는 방법은 마스크 기판에 손상(damage)을 거의 일으키지 않는 반면에, 광학계로 이미지를 관측하여 수정하므로 정확하게 수정할 수 없다. 이온빔을 사용하여 결함을 수정하는 방법은 결함이 발생한 부분에 이온빔을 직접 조사하여 결함을 식각하므로, 해상도가 우수하나, 마스크 기판에 손상을 심하게 준다.
최근 반도체소자의 선폭이 점점 줄어들면서 결함의 생성 가능성이 급격히 증가하고 있다. 상술한 수정 방법으로 이러한 결함들을 완벽하게 제거하기가 어려워지고 있다. 또한 불량패턴을 수정하고, 세정 한 후 다시 검사하는 과정을 반복하여 정상 패턴과 동일하게 수정하여도, 불량패턴의 결함이 큰 경우 포토마스크 전체를 폐기(reject)처리 하고 다시 재제작하여야 한다. 따라서, 포토 마스크 제조 과정 중에 파티클에 의해서 생성되는 잔류물성 결함을 완전히 제거할 수 있는 방법에 대한 관심이 증가하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토 마스크 패턴 결함 발생시 패턴 수정이 불가능한 패턴을 수정하는 포토마스크의 패턴 결함 수정방법에 관한것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법은, 투명기판 상의 대상막을 패터닝하여 제1 패턴들을 형성하는 단계; 상기 제1 패턴들을 검사하여 불량패턴이 발생된 불량칩다이(chip die)를 검출하는 단계; 상기 투명기판 상에 마스크막을 형성하는 단계; 상기 마스크층을 노광 및 현상하여 상기 불량칩다이를 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 불량칩다이의 제1 대상막을 식각하여 투명기판을 노출하는 단계; 상기 노출된 불량칩다이의 투명기판 상에 대상막을 다시 증착하는 단계; 상기 마스크패턴을 제거하는 단계; 및 상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량칩다이에 제2 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량칩다이에 제2 패턴들을 형성하는 단계는, 상기 마스크패턴을 제거하는 단계 이후에, 상기 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 불량칩다이에 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 제2 패턴들을 형성하는 단계를 수행하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하는 단계는 반도체기판의 얼라인 키를 이 용하여 패터닝하는 것이 바람직하다.
상기 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 투명기판의 얼라인 키 주위에 블록킹 바를 투명기판 상에 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 대상막 및 제2 대상막은 광차단막 패턴 또는 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴의 이중막으로 형성하는 것이 바람직하다.,
상기 광차단막 패턴은 크롬막 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 광차단막 패턴은 크롬막 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 위상 반전막 패턴은 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 대상막 다시 증착하는 단계는 스퍼터 방식을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법은, 투명기판 상의 대상막을 패터닝하여 제1 패턴들을 형성하는 단계; 상기 제1 패턴들을 검사하여 불량패턴이 발생된 불량영역을 검출하는 단계; 상기 불량영역을 선택적으로 노출하는 마스크패턴을 이용해 상기 불량영역의 제1 대상막을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 노출된 불량영역의 투명기판 상에 대상막을 다시 증착하는 단계; 및 상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량영역에 제2 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량영역에 제2 패턴들을 형성하는 단계는, 대상막이 다시 증착된 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 불량영역에 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 제2 패턴들을 형성하는 단계를 수행하여 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 마스크 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사할 패턴을 형성한다. 상세하게는, 투명한 석영 기판 상에 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막, 크롬(Cr)막, 레지스트막을 순차적으로 형성한다. 통상의 전자빔(e-beam)을 이용한 노광 및 현상 공정을 수행하여 레지스트막 패턴을 형성한다. 레지스트막 패턴을 식각마스크로 크롬(Cr)막을 식각하여 크롬(Cr)막 패턴을 형성후, 레지스트막 패턴을 제거한다.
크롬(Cr)막 패턴을 식각마스크로 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막 패턴을 형성한다. 한편, 정확한 패터닝을 위해, 마스크 기판 모서리에 얼라인 키가 형성되어 있다. 얼라인 키를 기준점으로 레지스트막 패턴, 크롬막 패턴, 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막 패턴을 정확하게 구현할 수 있다. 이러한 포토마스크는 위상 반전 마스크의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 실시예 는 바이너리(binary) 마스크의 경우에도 적용할 수 있다.
레지스트막 패터닝 시, 크롬(Cr)막 표면에 레지스트막의 잔류물이 존재하여 불량패턴이 발생할 수 있으며, 공정 이상 등으로 인해 패턴이 형성되지 않을 수도 있다. 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드(MoSiON)막 상에 크롬(Cr)막의 잔류물이 남아 위상 반전 효과를 얻지 못하게 되어, 최소 선폭(critical dimension) 차이 및 브릿지 불량을 일으키기도 한다. 발생된 불량패턴을 검출하기 위하여, 동일한 위상 반전 포토마스크를 가지고 각각의 다이를 비교 검토하는 다이 투 다이 검사 방법을 통해 불량패턴 다이를 검출한다.
도 1 내지 도 9은 본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 평면도들이다. 도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다. 설명의 편의를 위하여 위상반전 마스크 패턴에 발생된 결함 수정방법을 예를 들어 설명하고자 한다.
도 1을 참조하면, 투명 기판(100) 에는 다수의 필드가 형성되어 있으며, 하나의 필드에는 다수의 다이를 포함한다. 각각의 다이를 비교 검토하는 다이 투 다이 검사 방법을 통해 불량패턴이 형성된 다이를 검출한다. 참조부호 200으로 나타낸 다이는 불량패턴이 검출된 불량칩다이이며, 참조부호 300으로 나타낸 다이는 정상적으로 패터닝 된 정상 다이이다. 여기서, 정상 다이에 형성된 패턴들은 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막, 크롬(Cr)으로 형성되어 있다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 투명 기판(100) 상에 레지스트막(400)을 도포한 후, 불량 패턴이 형성된 다이(200)들을 선택하여 포토리소그라피 공정을 통해 불량칩다이(200)를 노출시키는 레지스트막(400) 패턴을 형성한다. 불량칩다이(200)를 노출시키는 레지스트막 패턴(400)을 식각마스크로 노출된 불량칩다이(200)에 형성된 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막(210) 패턴, 크롬(Cr)막(220) 패턴들을 식각한다.
도 3 및 도 11을 참조하면, 레지스트막(400) 패턴에 의해 노출된 투명기판(100) 상에 부분 스퍼터(sputter) 방법으로 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드(MoSiON)막(210)을 다시 증착한다. 도 4 및 11을 참조하면, 레지스트막(400) 패턴에 의해 노출된 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드막(MoSiON)막 상에 크롬(Cr)막(220)을 다시 증착한다. 5는 부분 스퍼터 방식을 설명하기 위한 도면이다. 이를 참조하면, 투명기판(100)을 스퍼터장치의 챔버내로 로딩하고, 챔버내로 챔버내로 아르곤가스를 주입한다. 상기 투명기판(100) 상에는 투명기판(100)을 선택적으로 노출하는 마스크(410)가 형성되어 있다. 이어서, 상기 투명기판(100)을 회전시키면서 크롬(Cr)의 타켓을 아르곤 플라즈마에 의해 스퍼터링됨으로써, 노출된 투명기판(100) 상에 크롬(Cr)막층이 형성하게 된다,
도 6을 참조하면, 불량칩다이(200)를 노출시키는 레지스트막 패턴을 제거한다. 레지스트막의 제거는 아싱(ashing)공정, 예컨데 산소 플라즈마를 이용하여 제거한다. 레지스트막이 제거되므로, 투명기판(100) 상에 정상패턴이 형성된 칩다이(300)와 불량칩다이(200)에 다시 증착된 막의 크롬(Cr)막(220)이 노출된다. 일반적으로 마스크기판(100) 상에는 정확한 패터닝을 위한 얼라인 키를 공정 초기에 형성한다.
후속 패턴닝을 위한 마스크층 도포 시, 얼라인 키가 형성된 영역도 함께 도포가 되어 후속 패터닝시 기준점을 찾을 수 없게 된다. 따라서, 도 7을 참조하면, 불량칩다이(200)에 형성된 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드(MoSiON)막 및 크롬막을 정확히 정렬시키기 위한 얼라인 키(500)를 보호하는 블록킹 바(510)를 세운다. 블록킹 바(510)는 투명기판(100) 상에 예를 들면 플라스틱으로 얼라인 키(500) 주위에 바 형태로 5mm 높게 형성하여, 후속 마스크층 도포시 얼라인 키(500)를 보호한다.
도 8을 참조하면, 투명기판(100) 전면에 스핀 코팅 방식으로 마스크층(600)을 도포한다. 이때 얼라인 키(500) 주위에 블록킹 바(510)가 형성되어 있으므로 마스크층(500)이 도포되지 않고 얼라인 키(500)를 보호한다. 도 9 및 도 12를 참조하면, 이빔(E-beem) 이용한 포토리소리피공정을 수행하여 불량칩다이 상에 형성된 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드(MoSiON)막(210) 및 크롬막(220)을 패터닝하여 정상적인 패턴(300)으로 형성한 후, 마스크 층을 제거한다. 이 때, 이빔을 이용한 노광공정은 얼라인 키를 기준으로 하므로, 패턴이 틀어지지 않게 정확한 위치에 패턴을 형성하게 된다.
이상 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크 패턴 결함 수정방법에 따르면, 포토마스크 제조 공정시 생성된 브릿지 불량 등의 패턴 결함을 동시에 수정할 수 있는 방법으로써, 정상 패턴을 제외한 불량패턴 영역만을 선택하여 재공정하기 때문에 공정 시간 및 검사 시간 등을 단축하고, 수율을 향상시킨다.
Claims (11)
- 투명기판 상의 대상막을 패터닝하여 제1 패턴들을 형성하는 단계;상기 제1 패턴들을 검사하여 불량패턴이 발생된 불량칩다이(chip die)를 검출하는 단계;상기 투명기판 상에 마스크막을 형성하는 단계;상기 마스크층을 노광 및 현상하여 상기 불량칩다이를 선택적으로 노출하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계;상기 마스크막 패턴을 식각마스크로 노출된 불량칩다이의 제1 대상막을 식각하여 투명기판을 노출하는 단계;상기 노출된 불량칩다이의 투명기판 상에 대상막을 다시 증착하는 단계;상기 마스크패턴을 제거하는 단계; 및상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량칩다이에 제2 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서, 상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량칩다이에 제2 패턴들을 형성하는 단계는, 상기 마스크패턴을 제거하는 단계 이후에,상기 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 불량칩다이에 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 제2 패턴들을 형성하 는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제2항에 있어서,상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하는 단계는 반도체기판의 얼라인 키를 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제2항 및 제3항에 있어서, 상기 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계 이전에, 상기 투명기판의 얼라인 키 주위에 블록킹 바를 투명기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 대상막 및 제2 대상막은 광차단막 패턴 또는 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴의 이중막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제5항에 있어서,상기 광차단막 패턴은 크롬막 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제5항에 있어서,상기 광차단막 패턴은 크롬막 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제2항에 있어서,상기 위상 반전막 패턴은 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)막 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 대상막 다시 증착하는 단계는 스퍼터 방식을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 투명기판 상의 대상막을 패터닝하여 제1 패턴들을 형성하는 단계;상기 제1 패턴들을 검사하여 불량패턴이 발생된 불량영역을 검출하는 단계;상기 불량영역을 선택적으로 노출하는 마스크패턴을 이용해 상기 불량영역의 제1 대상막을 선택적으로 식각하는 단계;상기 노출된 불량영역의 투명기판 상에 대상막을 다시 증착하는 단계; 및상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량영역에 제2 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
- 제10항에 있어서, 상기 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 불량영역에 제2 패 턴들을 형성하는 단계는, 대상막이 다시 증착된 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 불량영역에 다시 증착된 대상막을 패터닝하여 제2 패턴들을 형성하는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴 결함 수정방법.
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