KR20040059720A

KR20040059720A - Repair etching method for the photomask

Info

Publication number: KR20040059720A
Application number: KR1020020086125A
Authority: KR
Inventors: 정호용
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2002-12-28
Filing date: 2002-12-28
Publication date: 2004-07-06

Abstract

PURPOSE: A repair etching method of a photomask is provided to improve resolution of the photomask by removing Ga stain using dry-etching in FIB(Focused Ion Beam) repairing. CONSTITUTION: A light shielding pattern(102) is formed on a light transmission substrate(100). An FIB is irradiated to repair opaque defects on the light shielding pattern. A repair layer(114) is formed by irradiating FIB to repair clear defects. Dry-etching is performed to form a trench, thereby removing Ga stain.

Description

포토마스크의 리페어 식각 방법{Repair etching method for the photomask}Repair etching method for the photomask

본 발명은 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 포토마스크의 리페이서 공정시 발생된 잔류물, 불순물 등에 의한 결함을 제거하여 포토마스크의 제작 수율을 향상시킬 수 있는 포토마스크의 리페어 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a photomask, and more particularly, to a method for repairing a photomask in which a defect due to residues or impurities generated during the photomask reprocessing process can be removed, thereby improving the production yield of the photomask. It is about.

반도체 장치의 제조공정은 반도체 기판의 표면에 소자들을 형성하기 위하여 다수의 포토리소그래피 공정을 실시한다. 포토리소그래피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 반도체 기판 위에 패턴을 형성하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION A manufacturing process of a semiconductor device performs a plurality of photolithography processes to form elements on a surface of a semiconductor substrate. The photolithography process is a basic technology leading to high integration of semiconductor devices, and forms a pattern on a semiconductor substrate using light.

이러한 포토리소그래피의 노광 공정시 사용되는 포토마스크는 다음과 같이 제조된다. 유리(glass)나 석영(quartz) 등과 같은 광투과성 기판상에 일정 두께로 광을 투과시키거나 차광시키기 위한 차광막, 예를 들어 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속을 증착한다. 그리고 차광막 상부에 레지스트를 도포하고 노광, 현상으로 레지스트 패턴을 형성하고 레지스트 패턴으로 차광막을 식각하여 광투과성 기판이 드러나는 광투과 영역과 광차단 영역을 형성한 후에 세정 및 검사의 공정을 거쳐 포토마스크를 완성한다.The photomask used in the exposure process of such photolithography is manufactured as follows. Light shielding films for transmitting or blocking light to a certain thickness on a light transmissive substrate such as glass or quartz, for example metals such as nickel (Ni), chromium (Cr), and cobalt (Co) Deposit. Then, a resist is coated on the light shielding film, a resist pattern is formed through exposure and development, and the light shielding film is etched with the resist pattern to form a light transmissive region and a light shielding region where the light transmissive substrate is exposed. Complete

이와 같이 제조된 포토마스크를 이용하여 반도체 소자의 제조하기 위해서는 포토마스크 패턴에 결함(defect)이 없어야 한다. 그러나, 포토마스크의 제조 공정 중에 패턴의 브릿지(bridge), 스폿(spot) 등의 불투명 결함(opaque defect) 또는 패턴 미싱(missing) 등의 투명 결함(clear defect)이 발생하게 된다. 이러한 결함을 제거하기 위하여 포토마스크는 리페어 공정을 거치게 되는데, 이때 주로 사용되는 방식이 FIB(Foucused Ion Beam)이다.In order to manufacture the semiconductor device using the photomask manufactured as described above, there should be no defect in the photomask pattern. However, transparent defects, such as opaque defects such as bridges and spots of patterns or pattern missing, may occur during the manufacturing process of the photomask. In order to remove such defects, the photomask is subjected to a repair process, in which a commonly used method is a FIB (Foucused Ion Beam).

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토마스크의 리페어 공정을 나타낸 도면들로서, 이들 도면을 참조하면 FIB 리페어 공정은 다음과 같이 진행된다.1A and 1B illustrate a repair process of a photomask according to the prior art. Referring to these drawings, the FIB repair process proceeds as follows.

도 1a와 같이, 포토마스크는 리페어 공정전에 광투과성 기판(10)이 노출되도록 하는 광투과 영역과 그렇지 않는 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴(12)을 갖는다. 그런데, 제조 공정시 기판에는 패턴 미싱 등의 투명 결함 부위(14)와 패턴의 브릿지, 스폿 등의 불투명 결함 부위(16)가 발생하게 된다.As shown in FIG. 1A, the photomask has a light shielding film pattern 12 that defines a light transmissive region and a light blocking region that expose the light transmissive substrate 10 prior to the repair process. By the way, the transparent defect site | part 14, such as a pattern sewing machine, and the opaque defect site | parts 16, such as a bridge and a spot of a pattern, generate | occur | produce in a board | substrate at the time of a manufacturing process.

이러한 포토마스크의 결함을 제거하기 위하여 도 1b와 같이 FIB 리페어 공정을 진행하게 된다. 우선 갈륨(Ga) 이온과 보조 가스로서 Br2를 이용한 FIB 이온 빔으로 1차 리페어 공정을 진행하여 차광막 패턴(12), 예컨대 크롬(Cr)의 브릿지 또는 스폿을 제거한다. 도면 부호 24는 1차 리페어 공정으로 불투명 결함 부분이 제거된 것을 나타낸 것이다. 그리고 FIB 이온 빔으로 카본(C)을 증착하는 2차 리페어 공정을 진행하여 투명 결함 부위에 리페어막(22)을 형성한다.In order to remove defects of the photomask, the FIB repair process is performed as shown in FIG. 1B. First, a primary repair process is performed using a gallium (Ga) ion and an FIB ion beam using Br 2 as an auxiliary gas to remove a light shielding film pattern 12, for example, a bridge or spot of chromium (Cr). Reference numeral 24 shows that the opaque defect portion was removed by the first repair process. The secondary repair process of depositing carbon (C) with an FIB ion beam is performed to form the repair film 22 on the transparent defect site.

그런데, 이러한 FIB 리페어를 위하여 이온 빔이 조사된 영역(18)의 기판 표면에는 갈륨 스테인(Ga stain)(20)이 남게 되고, 마스크 세정 공정으로도 제거되지 않고 남아 있게 된다. 이러한 갈륨 스테인(20)은 광투과성 기판의 광투과율을 저하시키게 된다.However, gallium stain (Ga stain) 20 remains on the substrate surface of the region 18 irradiated with the ion beam for the FIB repair, and is not removed even by the mask cleaning process. The gallium stain 20 will lower the light transmittance of the light transmissive substrate.

도 2는 종래 기술에 의해 결함이 발생된 포토마스크를 이용한 웨이퍼 노광 공정을 나타낸 도면으로서, FIB 리페어 공정이 진행된 영역(18)의 기판에 갈륨 스테인이 형성된 포토마스크를 웨이퍼 노광 공정시 사용했을 경우 도 3a 및 도 3b와 같이 포토마스크의 해상력이 저하된다.2 is a view illustrating a wafer exposure process using a photomask in which defects are generated by a prior art, and a case in which a photomask in which gallium stain is formed on a substrate in a region 18 in which an FIB repair process is performed is used in a wafer exposure process. As shown in 3a and 3b, the resolution of the photomask is lowered.

도 3a 및 도 3b의 도면들을 참조하면, FIB 리페어 공정이 진행된 포토마스크의 기판 영역(18)에 비해 그렇지 않은 기판 영역의 광투과율(위상, 강도 등)이 더 높음을 알 수 있다. 즉 FIB 리페어 공정이 진행된 포토마스크의 기판 영역(18)에 있는 갈륨 스테인(20)이 웨이퍼 노광시 해상력을 감소시켜 디포커스 마진을 떨어뜨리는 것이다.3A and 3B, it can be seen that the light transmittance (phase, intensity, etc.) of the non-substrate region is higher than that of the substrate region 18 of the photomask having the FIB repair process. That is, the gallium stain 20 in the substrate region 18 of the photomask, which has undergone the FIB repair process, reduces the resolution when the wafer is exposed, thereby reducing the defocus margin.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 FIB 리페어시 광투과성 기판에 생성된 갈륨 스테인을 제거하는 추가 건식 식각 공정을 진행함으로써 광투과성 기판의 광투과율 저하를 미연에 방지할 수 있어 웨이퍼 노광 공정시 FIB 리페어 영역과 그렇지 않은 영역 모두 동일한 해상력을 확보할 수 있는 포토마스크의 리페어 식각 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to prevent the degradation of the light transmittance of the light-transmissive substrate by performing an additional dry etching process to remove the gallium stain generated on the light-transmissive substrate during FIB repair in order to solve the above problems of the prior art. Therefore, the present invention provides a repair etching method of a photomask capable of securing the same resolution in both a FIB repair region and a region not otherwise during a wafer exposure process.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토마스크의 리페어 공정을 나타낸 도면들,1A and 1B are views illustrating a repair process of a photomask according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 의해 결함이 발생된 포토마스크를 이용한 웨이퍼 노광 공정을 나타낸 도면,2 is a view showing a wafer exposure process using a photomask in which defects have been generated by the prior art;

도 3a 및 도 3b는 도 2의 노광 공정시 측정된 포토마스크의 해상력을 나타낸 도면들,3a and 3b are views showing the resolution of the photomask measured in the exposure process of Figure 2,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 포토마스크의 리페어 식각 공정을 나타낸 도면들,4A to 4C are views illustrating a repair etching process of a photomask according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따라 결함이 제거된 포토마스크를 이용한 웨이퍼 노광 공정을 나타낸 도면,5 is a view showing a wafer exposure process using a photomask from which defects are removed according to the present invention;

도 6a 및 도 6b는 도 5의 노광 공정시 측정된 포토마스크의 해상력을 나타낸 도면들.6a and 6b are views showing the resolution of the photomask measured in the exposure process of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 광투과성 기판 102 : 차광막 패턴100: light transmissive substrate 102: light shielding film pattern

104 : 투명 결함 106 : 불투명 결함104: transparent defect 106: opaque defect

108 : 이온 빔 조사 영역108: ion beam irradiation area

110 : 갈륨 스테인 112 : 불투명 결함이 리페어된 부분110: gallium stain 112: opaque defect repaired portion

114 : 리페어막 116 : 건식 식각된 광투과성 기판114: Repair Film 116: Dry Etched Light Transmissive Substrate

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 광투과성 기판 상부에 차광막 패턴을 형성하는 단계와, 차광막 패턴이 형성된 기판의 불투명 결함을 리페어하기 위하여 이온 빔으로 조사하는 단계와, 차광막 패턴이 형성된 기판의 투명 결함을 리페어하기 위하여 이온 빔으로 조사하여 리페어막을 형성하는 단계와, 광투과성 기판 전면에 건식 식각 공정을 진행하여 차광막 패턴 사이의 기판에 트렌치를 형성하여 상기 리페어시 생성된 기판 잔여물을 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a photomask, comprising the steps of: forming a light shielding film pattern on a light transmissive substrate, irradiating with an ion beam to repair opaque defects of the substrate on which the light shielding film pattern is formed; In order to repair the transparent defects of the substrate on which the light shielding film pattern is formed, a repair film is formed by irradiating with an ion beam, and a dry etching process is performed on the entire surface of the light-transmissive substrate to form trenches in the substrate between the light shielding film patterns. Removing the substrate residue.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 포토마스크의 리페어 식각 공정을 나타낸 도면들로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제조 공정을 설명한다.4A to 4C are views illustrating a repair etching process of a photomask according to the present invention, with reference to these drawings to explain the manufacturing process of the present invention.

도 4a에 도시된 바와 같이, 포토마스크는 리페어 공정전에 광투과성 기판(100)이 노출되도록 하는 광투과 영역과 그렇지 않는 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴(102)을 갖는다. 그런데, 포토마스크의 제조 공정시 광투과성 기판(100)에는 패턴 미싱 등의 투명 결함 부위(104)와 패턴의 브릿지, 스폿 등의 불투명 결함 부위(106)가 발생하게 된다.As shown in FIG. 4A, the photomask has a light shielding film pattern 102 that defines a light transmissive region and a light blocking region that allow the light transmissive substrate 100 to be exposed prior to the repair process. By the way, during the manufacturing process of the photomask, the transparent defect portion 104 such as a pattern sewing machine and the opaque defect portion 106 such as a bridge or a spot of a pattern are generated in the light transmissive substrate 100.

이에 본 발명은 포토마스크의 결함을 제거하기 위하여 도 4b 및 도 4c와 같이 FIB 리페어 공정을 진행하게 된다. 우선 갈륨(Ga) 이온과 보조 가스로서 Br2를 이용한 FIB 이온 빔으로 1차 리페어 공정을 진행하여 차광막 패턴(102), 예컨대 크롬(Cr)의 브릿지 또는 스폿을 제거한다. 도면 부호 112는 1차 리페어 공정으로 불투명 결함 부분이 제거된 것을 나타낸 것이다. 그리고 FIB 이온 빔으로 카본(C)을 증착하는 2차 리페어 공정을 진행하여 투명 결함 부위에 리페어막(114)을 형성한다.Accordingly, the present invention proceeds the FIB repair process as shown in Figure 4b and 4c to remove the defect of the photomask. First, a primary repair process is performed using a gallium (Ga) ion and an FIB ion beam using Br 2 as an auxiliary gas to remove a light shielding film pattern 102, for example, a bridge or spot of chromium (Cr). Reference numeral 112 denotes an opaque defect portion removed by the first repair process. The secondary repair process of depositing carbon (C) with the FIB ion beam is performed to form the repair film 114 on the transparent defect site.

그런데, 이러한 FIB 리페어 공정시 이온 빔이 조사된 영역(108)의 기판 표면에는 광투과성 기판(100)의 광투과율을 저하시키는 원인인 갈륨 스테인(110)이 남게 되는데, 본 발명에서는 도 4c와 같이 제거한다. 광투과성 기판(100) 전면을 소정 깊이로 건식 식각하여 트렌치(116)를 형성한다. 이때 건식 식각은 차광막 패턴(102)과 식각 선택성이 높으며 기판 식각량을 쉽게 제어할 수 있는 플로우린(F) 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정으로 진행한다. 또한 광투과성 기판(100)을 건식 식각으로 진행할 경우 이방성 식각 특성으로 인해 차광막 패턴(102) 하단에 언더컷(undercut) 현상을 나타내지 않고 수직으로 기판을 식각하여 광투과 영역의 갈륨 스테인을 깨끗이 제거한다.However, in the FIB repair process, gallium stain 110, which is a cause of lowering the light transmittance of the light transmissive substrate 100, remains on the substrate surface of the region 108 irradiated with the ion beam, as shown in FIG. 4C. Remove The trench 116 is formed by dry etching the entire surface of the light transmissive substrate 100 to a predetermined depth. In this case, the dry etching may be performed by a plasma etching process using a fluorine (F) gas which can easily control the amount of etching of the substrate and the etching selectivity and the etching selectivity. In addition, when the light transmissive substrate 100 is subjected to dry etching, the substrate is etched vertically without showing an undercut phenomenon at the bottom of the light blocking layer pattern 102 due to the anisotropic etching characteristic to cleanly remove the gallium stain in the light transmissive region.

그러므로, 본 발명은 추가된 기판의 건식 식각 공정으로 FIB 이온 빔이 조사된 기판 표면에 있는 갈륨 스테인을 제거하여 포토마스크의 광투과율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can improve the light transmittance of the photomask by removing the gallium stain on the surface of the substrate irradiated with the FIB ion beam by the dry etching process of the added substrate.

도 5는 본 발명에 따라 결함이 제거된 포토마스크를 이용한 웨이퍼 노광 공정을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, FIB 리페어 공정이 진행된 영역(108)의기판에 갈륨 스테인을 제거한 포토마스크를 웨이퍼 노광 공정시 사용했을 경우 도 6a 및 도 6b와 같이 포토마스크의 해상력이 향상된다. 즉, 본 발명은 FIB 리페어 공정이 진행된 포토마스크에 추가 건식 식각공정으로 차광막 패턴(102) 사이의 기판에 트렌치(116)를 형성하여 투명 또는 불투명 결함 리페어 과정시 생성된 기판 잔여물(갈륨 스테인)을 제거하였기 때문에 광투과성 기판의 광 투과 영역의 해상력이 향상된다.5 is a view illustrating a wafer exposure process using a photomask in which defects are removed according to the present invention. Referring to FIG. 5, when a photomask from which gallium stain is removed is used on a substrate in an area 108 where an FIB repair process is performed, during the wafer exposure process, resolution of the photomask is improved as shown in FIGS. 6A and 6B. That is, according to the present invention, a trench 116 is formed on the substrate between the light shielding layer patterns 102 by an additional dry etching process on the photomask having the FIB repair process, and thus, the substrate residue (gallium stain) generated during the transparent or opaque defect repair process. By eliminating, the resolution of the light transmitting region of the light transmissive substrate is improved.

도 6a 및 도 6b의 도면들을 참조하면, 본 발명은 FIB 공정이 적용된 기판과 그렇지 않는 기판 영역의 광투과율(위상, 강도 등)이 모두 동일함을 알 수 있다. 즉, FIB 리페어 공정이 진행된 포토마스크의 기판 영역에 있는 갈륨 스테인이 추가 건식 식각 공정에 의해 제거되었기 때문에 FIB 리페어 공정이 진행된 기판 영역의 광 투과율 저하를 회복하였다. 따라서, 본 발명은 포토마스크의 FIB 리페어 공정을 진행하더라도 웨이퍼 노광 공정시 리페어 영역이 더 이상 해상력에 영향을 주지 않게 됨을 알 수 있다.6A and 6B, it can be seen that the present invention has the same light transmittance (phase, intensity, etc.) of the substrate to which the FIB process is applied and the substrate region to which the FIB process is not applied. That is, since the gallium stain in the substrate region of the photomask subjected to the FIB repair process was removed by an additional dry etching process, the decrease in light transmittance of the substrate region subjected to the FIB repair process was restored. Therefore, the present invention can be seen that even if the FIB repair process of the photomask, the repair region no longer affects the resolution during the wafer exposure process.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 FIB 리페어시 광투과성 기판에 생성된 갈륨 스테인을 제거하는 추가 건식 식각 공정을 진행함으로써 광투과성 기판의 광투과율 저하를 미연에 방지할 수 있어 웨이퍼 노광 공정시 FIB 리페어 영역과 그렇지 않은 영역 모두 동일한 해상력을 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명은 포토마스크의 제작 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can further prevent the light transmittance of the light transmissive substrate by performing an additional dry etching process to remove the gallium stain generated on the light transmissive substrate during the FIB repair, thereby preventing the FIB repair region during the wafer exposure process. The same resolution can be achieved in both the and other areas. Therefore, the present invention can improve the production yield and productivity of the photomask.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims

포토마스크의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the photomask,

광투과성 기판 상부에 차광막 패턴을 형성하는 단계;Forming a light shielding film pattern on the light transmissive substrate;

상기 차광막 패턴이 형성된 기판의 불투명 결함을 리페어하기 위하여 이온 빔으로 조사하는 단계;Irradiating with an ion beam to repair an opaque defect of the substrate on which the light shielding film pattern is formed;

상기 차광막 패턴이 형성된 기판의 투명 결함을 리페어하기 위하여 이온 빔으로 조사하여 리페어막을 형성하는 단계;Forming a repair film by irradiating with an ion beam to repair a transparent defect of the substrate on which the light shielding film pattern is formed;

상기 광투과성 기판 전면에 건식 식각 공정을 진행하여 상기 차광막 패턴 사이의 기판에 트렌치를 형성하여 상기 리페어시 생성된 기판 잔여물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 리페어 식각 방법.And performing a dry etching process on the entire surface of the light transmissive substrate to form trenches in the substrate between the light shielding film patterns to remove the substrate residues generated during the repair.

제 1항에 있어서, 상기 건식 식각은 플로우린 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 리페어 식각 방법.The repair etching method of claim 1, wherein the dry etching is performed by a plasma etching process using a flowin gas.