KR100241975B1 - 전자빔노광방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블록노광방법 및 장치에 있어서, 미소투과공에 미세한 패턴을 적절한 노광량으로 노광하고, 또 쿨롱상호작용의 영향을 경감하는 것을 목적으로 한다.

각각이 적어도 하나의 투과공을 포함한 복수의 블록을 갖는 투과공 플레이트를 사용하고, 투과공 플레이트의 복수의 블록의 하나를 선택하여 전자빔을 조사하고, 적어도 하나의 투과공을 투과하여 단면형상이 성형된 전자빔에 의해서 시료상에 패턴의 노광을 행하는 방법은 적어도 하나의 투과공중에 가장 노광부족이 되기 쉬운 제1투과공을 기준으로서 전자빔의 최적노광량을 결정하고, 적어도 하나의 투과공중의 다른 투과공에 대하여 최적노광량으로는 노광과다로 되는 경우에 다른 투과공을 통과하는 전자빔이 적절한 노광량으로 되도록 다른 투과공에 빔을 삽입하여 최적노광량으로 시료를 노광하는 각 단계를 포함한다.

Description

전자빔노광방법 및 그 장치

본 발명은 전자빔노광방법 및 전자빔노광장치에 관한 것으로, 특히 블록마스크를 사용하여 블록노광을 행할 수 있는 전자빔노광방법 및 전자빔노광장치에 관한 것이다.

최근에 전자빔노광방법과 전자빔노광장치는 집적회로의 회로밀도를 증가시키기 위한 분야에서 사용되고 있다. 전자빔노광설계시 수 옹스트롱(Å) 정도로 작게 할 수 있어, 1μm보다 가는 미세패턴으로 형성할 수 있다.

전자빔을 사용하여 단일스트로크로 패턴을 묘화할 경우 바람직하지 못하게 노광처리를 장시간 행해야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 다양한 패턴형상의 적어도 하나의 투과공을 각각 갖는 복수개의 블록이 투과공마스크상에 구비되고, 전자빔이 이들 블록중에서 선택된 하나의 블록으로 조사되도록 한 블록노광방법이 제안된 바 있다. 여기서 상기 투과공 마스크는 전자빔을 차단할 수 있는 판으로 이루어져 있어 마스크의 투과공을 통과하는 전자빔은 투과공형상에 대응하는 단면형상을 갖는다. 선택된 블록의 투과공을 통과하는 전자빔은 웨이퍼등과 같은 대상체로 조사되어 투과공(aperture) 패턴을 형성한다. 이러한 블록 노광방법은 1cm²/sec 정도의 높은 생산량을 달성할 수 있고, 가공의 미세함과 위치맞춤정밀도, 턴어라운드 속도 및 신뢰성등에 있어서 우수한 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.

제1도는 종래의 블록노광형태의 전자빔노광장치의 일예의 블록도이다.

제1도에서, 전자빔노광장치(100)는 노광컬럼부(110)와 제어부(150)를 포함하고 있다. 노광컬럼부(110)는 캐소드(111)와 그리드(112) 및 애노드(113)를 갖는 전자빔발생원(114)을 포함하고 있다. 또 노광컬럼부(110)는 전자빔을 사각형상으로 정형하는 제1슬리트(115)를 더 포함하고 있고, 정형된 빔을 수속하는 제1렌즈(116)와 편향 신호(S1)에 따라서 마스크 상에 조사하는 정형된 빔을 투과공마스크(120)상에 조사하는 위치를 편향시키기 위한 슬리트 편향기(117)를 구비하고 있다. 상기 노광컬럼부(110)는 서로 대향하는 제2, 제3렌즈(118, 119)를 더 포함하고 있다. 상기 제2, 제3렌즈(118, 119)사이에 수평방향으로 이동가능 하게 장착된 투과공 마스크(120)와, 상기 마스크(120)를 통하여 제공된 복수의 홀(투과공)중 하나를 선택하기 위해서 위치정보(P1~P4)에 따라 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 빔을 편향시키는 제1 내지 제4편향기(121~124)를 포함하고 있다. 상기 노광컬럼부(110)는 블랭킹신호(blanking signal)에 따라서 빔을 차단 또는 통과시키는 블랭킹(125)과, 빔을 수속하기 위한 제4렌즈(126)와, 투과공(127)과, 리포커스코일(128)과, 제5렌즈(129)를 더 포함하고 있다. 상기 노광컬럼부(110)는 동적포커스코일(130)과 동적스티그메이터 코일(131)과 빔을 웨이퍼에 투영하는 대물렌즈(132)와, 노광위치신호(S2, S3)에 따라 웨이퍼상의 빔위치를 결정하는 주편향기(133)와 보조편향기(134)를 더 포함하고 있다. 또 상기 노광컬럼부(110)는 X-Y방향으로 이동시키기 위해 웨이퍼를 탑재하는 스테이지(135)와 제1 내지 제4얼라인먼트코일을 더 포함하고 있다.

상기 제어부(150)는 집적회로의 설계데이타를 기억하는 디스크 또는 MT 레코더로 되는 기억매체(151)와, 전자빔노광장치를 제어하는 CPU(152)를 포함하고 있다. 상기 제어부(150)는 데이타관리부(153)와, 노광관리부(159)와, 마스크스테이지 제어부(160)와, 주편향기 편향량설정부(161)와 스테이지제어부(162)를 포함하고, 이들 모두는 데이타 버스(즉 VME버스)를 거쳐서 접속되어 있다. 노광데이타는 주로 주편향데이타와 부편향데이타로 되고, 노광처리전에 미리 데이타관리부(153)를 거쳐서 버퍼메모리(154)에 기억된다. 상기 버퍼메모리(154)는 노광데이타를 판독하기 위한 고속버퍼로서 사용되어 기억매체(151)로 부터 판독하는 저속데이타의 영향을 없앨 수 있다.

상기 주편향기 데이타는 노광관리부(159)를 거쳐서 주편향기 편향설정부(161)내에 설정되어 있다. 편향량이 산출된후에 노광위치신호(S2)가 출력되고,그 값은 DAC/AMP(170)를 거쳐서 주편향기(133)로 공급된다. 그리고 선택된 필드를 노광하기 위한 보조편향데이타를 데이타관리부(153)로 부터 판독하여, 보조편향기 편향설정부(155)로 보낸다. 이 보조편향기 편향설정부(155)에서 보조편향기 편향데이타가 패턴발생부(156)에서 쇼트데이타로 분해되고 패턴보정부(157)에 의해서 보정된다. 이들 회로는 클록설정부(158)에서 발생된 클록신호에 따라 파이프라인 내에서 동작한다.

패턴보정부(157)의 처리후에 슬리트 크기를 설정하는 신호(S1)와, 제1슬리트를 통과한 후에 신호(S1)에 따라 편향된 빔의 마스크상의 편향위치를 결정하는 마스크편향신호(P1~P4)와, 상기 마스크(120)에 의해 성형된 빔의 웨이퍼상의 위치를 결정하는 신호(S3)와, 빔의 왜곡이나 흐림(blurring)을 보정하기 위한 신호(S4)를 얻을 수 있다. 신호(S1)와, 마스크편향신호(P1~P4)와, 신호(S3)와, 신호(S4)가 DAC(디지털-아날로그 변환기)/AMP(증폭기)(166), DAC/AMP(167), DAC/AMP(171) 및 DA/AMP(169)를 거쳐서 노광컬럼부(110)로 공급된다. 또 상기 클록설정부(158)는 블랭킹제어용의 B 신호를 블랭킹제어부(165)에 공급한다. 블랭킹동작을 제어하기 위한 BLK 신호를 블랭킹 제어부(165)로부터 AMP(168)를 거쳐서 블랭킹(125)으로 제공한다.

웨이퍼의 노광위치는 스테이지제어부(162)에 의해서 제어된다. 이 때 레이저간섭계(163)로 검출된 좌표위치는 스테이지제어부(162)로 제공된다. 스테이지제어부(162)는 검출된 좌표위치를 참조하면서 모터를 구동시킴으로서 스테이지(135)를 이동시킨다.

이러한 방법으로 제어부(150)는 노광컬럼부(110)를 제어하여 전자빔발생기로 부터 방출된 전자빔을 제1슬리트(115)에 의해 사각형상으로 정형하고, 렌즈(116, 118)로 수속하고, 마스크편향기(121, 122)로 편향하여 마스크(120)상으로 조사된다. 마스크를 통과한 빔은 블랭킹(125)을 통과하고 제4렌즈(126)에 의해 수속되고, 주편향기(133)에 의해서 약 100μm의 보조 필드의 중심으로 편향되고, 상기 보조편향기(134)에 의해서 보조필드내에서 편향된다.

통상 전자빔노광방법은 쿨롱상호작용의 문제를 안고 있다. 이것은 전자빔의 전자가 서로 반발함으로서 빔의 전류치에 비례하여 일반적으로 전자빔의 단면이 흐려지는 현상이다. 특히 전자빔의 촛점에서 서로 전자빔이 상호작용할 가능성이 증가되어, 바람직하지 못하게 상이 흐려지는 현상을 유발할 수 있다.

투과공을 통과하는 전자빔을 사용하여 넓은 면적에 걸쳐 미세패턴을 형성하는 블록노광방법에 있어서, 전자빔의 전류량이 많아지는 경향이 있어 상기 노광방법은 쿨롱상호작용의 영향을 쉽게 받는다. 단촛점렌즈를 사용함으로서 충분한 정도는 아니나 쿨롱상호작용의 영향을 줄일 수 있다.

블록노광방법에서 전자빔의 전류량을 감소시키기위해서 두가지 방법이 사용된다. 이들 두가지 방법은 1) 전자빔의 전류밀도를 낮추고, 2) 노광면적의 크기(투과공의 크기)를 줄이는 방법이다. 전류량은 전류밀도와 노광면적크기의 적으로서 공급되므로 이들 두가지 요인중 한가지를 감소시킴으로서 전류량을 낮출 수 있다.

그러나 전류밀도를 방법 1)로서 낮추면 필요한 웨이퍼의 노광량을 유지하기 위해서 노광시간을 증가시켜야 한다. 따라서 생산량이 저하된다. 가능한한 생산량의 저하를 작게 유지하기 위해서 투과공의 면적크기에 따른 전류 밀도를 변경시키는 것이 바람직하다. 즉, 투과공의 면적크기가 클 경우에는 장시간 동안 낮은 전류밀도로 노광을 행하고, 투과공의 면적크기가 작을 경우에는 단시간 동안 고전류밀도로 노광을 행한다. 그러나, 이러한 경우에 노광 처리 동안에 전류밀도가 변경되어 장치의 동작이 불안정하게 될 우려가 있다. 이러한 이유로 인하여 상기 방법은 실용적이지 못하다.

방법 2)의 투과공의 면적크기를 감소시키기 위해서는 블록크기(1회의 전자빔으로 선택되는 면적크기)를 패턴밀도가 높을 경우에 더 작게하고, 패턴밀도가 낮은 경우에는 더 크게 한다. 이렇게 함으로서 생산량의 저하를 회피할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에 블록내의 일부분이 효율적으로 사용되지 못하는 경우가 생길 수 있다. 또 블록추출처리나 블록노광처리가 복잡하게 되는 결점이 있다.

따라서, 생산량을 희생시키면서 낮은 전류밀도를 사용하는 노광방법이 종래의 블록노광처리에 사용되고 있다.

또 블록노광방법에서는 또 다른 문제점이 있고, 이러한 문제점에 대해서 아래에 기술한다.

상기한 바와같이 블록노광방법을 사용하는 전자빔노광장치에서, 다양한 패턴형상의 적어도 하나의 투과공을 갖는 각 복수의 블록을 투과공마스크상에 구비하고, 전자빔을 이들 블록중에서 선택된 하나의 블록에 조사되도록 되어 있다. 상기 선택된 블록의 투과공을 통과하는 전자빔은 웨이퍼로 조사되어 상기 웨이퍼상에 투과공의 패턴을 형성한다.

각 블록은 다른 형상의 투과공을 갖고, 어느 블록의 투과공을 통과하는 전자빔의 전류량은 투과공의 면적크기에 따른다. 따라서 다른 블록이 선택되면 다른 전류량이 전자빔을 거쳐서 웨이퍼로 조사된다.

제2(a)도와 제2(b)도는 다른 투과공면적을 갖는 블록의 예를 나타낸 설명도이다.

제2(a)도에 나타낸 투과공의 패턴과 비교하여 제2(b)도의 투과공의 패턴은 면적크기가 작다. 이들 두 패턴을 동일 노광량으로 노광할 경우, 제2(a)도의 패턴에 대한 적절한 노광량은 제2(b)도의 패턴에 대해서는 노광부족의 결과를 초래하고, 제2(b)도의 적절한 노광량은 제2(a)도의 패턴에 대해서는 과잉노광의 결과를 초래한다. 즉 동일한 노광량의 사용은 제2(a)도와 제2(b)도의 양패턴을 묘화할 수 없다. 따라서 제2(a)도에 나타낸 바와같은 큰 투과공 면적크기를 갖는 패턴을 노광하는 경우와 비교하여 통상 제2(b)도에 나타낸 바와같은 더 작은 투과공면적을 갖는 패턴에 대해서는 노광량이 증가된다. 노광량을 증가시키기 위해서는 상기한 바와같이 노광시간을 증가시키거나 또는 전자빔의 전류밀도를 증가시킬 수 있다.

상기한 바와같이 다른 투과공 면적크기를 갖는 다른 패턴에 대해서 다른 노광량을 설정할 수 있다. 그러나 이러한 방법에서는 노광량조정에 관한 것이 문제가 된다.

제3도는 노광량조정에 관한 문제를 설명하기 위한 블록과 블록내의 투과공패턴을 나타낸 설명도이다.

제3도에서 블록(200)은 투과공(201, 202)을 포함하고 있다. 투과공(201)의 면적크기를 A1으로, 투과공(202)의 면적크기를 A2로 나타내고, 여기서 A1은 A2보다 작다. 상기 노광량조정 방법에서 블록의 투과공의 총면적에 따라 블록에 대한 노광량을 결정할 수 있다. 따라서 블록(200)에 대한 노광량을 총면적크기(A1+A2)에 근거하여 결정할 수 있다. 노광량을 이러한 방법으로 결정할 경우 투과공(202)의 노광을 적절하게 행할 수 있으나, 상기 투과공(201)은 노광 부족으로 되어 적절한 패턴이 형성되지 않는다. 즉 광범위하게 다른 면적크기를 갖는 복수의 투과공이 블록내에 포함되어 있는 경우에는, 작은 면적크기를 갖는 투과공은 노광부족이 발생하게 되는 경향이 있다. 이러한 현상은 노광량을 블록마다 조정하기 때문이다.

또 상기한 바와같이 쿨롱상호작용의 영향이 있다. 쿨롱상호작용을 억제하기 위해서, 적절한 노광량을 유지하기 위해서는 노광시간을 증가시키면서 전자빔의 전류밀도를 감소시켜야 한다. 그러나 쿨롱상호작용이 없는 블록을 포함하는 모든 블록에 대해 무차별적으로 전류밀도를 감소시키는 것은 생산량이 낮아지므로 바람직하지 않다. 또 각각 다른 블록에 대해 다른 전류밀도를 설정하는 것은 전류밀도의 과도한 변경을 초래하여 장치의 동작이 불안정하게 되는 문제가 있다.

따라서 생산량을 저하시키지 않고, 장치가 불안정하게 동작되는 것을 방지하고, 노광처리가 복잡하게 되지않고, 쿨롱상호작용의 영향을 감소시킬 수 있는 블록노광방법 및 블록노광장치가 요구되고, 또 이러한 블록노광방법과 블록노광장치에서 사용되는 마스크와 상기 마스크를 형성할 수 있는 방법이 요구된다.

또 쿨롱상호작용의 영향을 감소시킬 수 있고, 적절한 노광량으로 소형크기의 미세패턴을 형성할 수 있는 블록노광방법 및 블록노광장치가 요구된다.

본 발명의 목적은 상기한 바와같은 요구를 만족시킬 수 있는 블록노광방법 및 블록노광장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 생산량(생산속도)을 저하시키지 않고, 장치가 불안정하게 동작되는 것을 방지하고, 노광처리가 복잡하지 않고, 쿨롱상호작용의 영향을 감소시킬 수 있는 블록노광방법 및 블록노광장치를 제공하고, 또 이러한 블록노광방법과 블록노광장치에서 사용되는 마스크와 상기 마스크를 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 상기 목적을 달성하기 위해서 블록노광법과 블록노광장치는 각각 적어도 하나의 투과공을 갖는 복수의 블록을 갖는 마스크를 사용하고, 이들 블록중에서 선택된 블록의 적어도 하나의 투과공을 통과하는 전자빔을 웨이퍼와 같은 대상에 조사하여 웨이퍼상에 패턴을 형성한다. 상기 마스크는 전자빔을 차단할 수 있는 플레이트와, 상기 플레이트상에 패턴을 형성하는 미세사각형 영역을 포함하고, 상기 미세사각형영역은 각각이 상기 플레이트를 거쳐 형성된 미세투과공을 하나 포함하고, 상기 하나의 미세투과공은 대응하는 미세사각형영역보다 면적크기가 작고, 여기서 상기 미세투과공의 총면적크기는 소정크기 이하이다.

미세투과공을 포함하는 미세사각형영역의 배치에 대응하는 패턴을 웨이퍼상에 형성할 경우 미세투과공을 갖는 마스크를 사용함으로서, 상기 미세투과공을 통과하는 전자빔의 전류량을 제한할 수 있다. 적절한 노광량을 확보하기 위해서 각 블록에 대해서 적당한 시간 주기로 노광시간을 연장할 수 있어 실제로 쿨롱상호작용의 영향을 받지 않는 노광처리를 달성할 수 있다. 이러한 노광처리에서 전류밀도를 변경할 필요없이, 각 블록에 대해서 전류량을 적절하게 감소시킬 수 있어, 생산량의 감소를 최소화할 수 있고, 또 장치가 안정되게 동작하도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 쿨롱상호작용을 감소시킬 수 있고, 적절한 노광량으로 작은 크기의 투과공의 미세패턴을 형성할 수 있는 블록노광장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 상기 목적을 달성하기 위해서, 각각 적어도 하나의 투과공을 갖는 복수의 블록을 갖는 마스크를 사용하면서 전자빔으로 웨이퍼를 노광하는 방법을 제공하고, 여기서 이들 블록중에서 선택된 블록의 적어도 하나의 투과공을 통과하는 전자빔을 웨이퍼에 조사하여 웨이퍼상에 패턴을 형성한다. 상기 방법은 상기 블록중 상기 적어도 하나의 투과공중에서 가장 노광부족이 되기쉬운 제1투과공을 기준으로 상기 블록 중 하나에 대한 노광량을 결정하고, 이 노광량이 다른 투과공에 대해서 과잉 노광이 되는 경우에 상기 적어도 하나의 투과공중 다른 투과공에 제1빔(梁)을 삽입하여 제1빔과 함께 다른 투과공을 통과하는 전자빔이 적절한 전류량을 갖도록 하고, 웨이퍼상에 패턴을 형성하기위해 상기 노광량으로 웨이퍼를 노광하는 공정을 포함한다. 또 상기 방법은 상기 제1빔과 함께 제1투과공과 다른 투과공을 통과하는 전자빔의 전류량이 소정량 이상일 경우, 전자빔의 전류량을 감소시키기 위해 상기 제1빔과 함께 제1투과공과 다른 투과공에 제2빔(梁)을 삽입하고, 상기 전자빔의 전류량이 패턴에 대한 적절한 노광량이 되도록 노광시간을 결정하는 공정을 포함하고 있다.

상기와 동일한 목적을 각각 적어도 하나의 투과공을 갖는 복수의 블록을 갖는 마스크를 사용하면서 전자빔으로 웨이퍼를 노광하는 방법을 제공하고, 여기서 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해서 이들 블록중에서 선택된 블록의 적어도 하나의 투과공을 통과하는 전자빔을 웨이퍼에 조사하여 웨이퍼를 노광하는 장치에 의해서 달성할 수 있다. 상기 장치는 상기 블록중 하나의 상기 적어도 하나의 투과공중에서 가장 노광부족이 되기쉬운 제1투과공을 기준으로 상기 블록 중 하나에 대한 노광량을 결정하고, 노광량이 다른 투과공에 대해서 과잉노광이 되는 경우에 상기 적어도 하나의 투과공중 다른 투과공에 제1빔을 삽입하여, 제1빔과 함께 다른 투과공을 통과하는 전자빔이 적절한 전류량을 갖도록 하고, 웨이퍼상에 패턴을 형성하기위해 상기 노광량으로 웨이퍼를 노광하는 유니트를 포함한다. 또 상기 장치는 상기 제1빔과 함께 제1투과공과 다른 투과공을 통과하는 전자빔의 전류량이 소정량 이상일 경우, 전자빔의 전류량을 감소시키기 위해 상기 제1빔과 함께 제1투과공과 다른 투과공에 상기 제2빔을 삽입하고 상기 전자빔의 전류량이 패턴에 대한 적절한 노광량이 되도록 노광시간을 결정하는 유니트를 더 포함한다.

상기한 방법과 장치에서 가장 노광부족이 되는 투과공에 따라서 노광량을 설정하여, 노광부족이 되지 않고 미세패턴까지도 적절하게 형성할 수 있다. 또 이러한 노광량으로 과잉노광될 다른 투과공에 빔을 삽입함으로서, 과잉노광이 되지않고 더큰 패턴도 적절하게 형성할 수 있다. 또 바람직하지 못한 쿨롱상호작용의 영향이 클 경우, 쿨롱상호작용의 영향을 감소시키기 위해서 투과공 사이의 균형을 잃지 않고 빔을 모든 투과공내에 삽입할 수 있다. 따라서 적절한 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적과 특징은 첨부한 도면을 참조하여, 이하에 기술한 바에 의하면 더욱 명백해질 것이다.

제1도는 종래의 블록노광 방식의 전자빔노광예의 블록도.

제2(a)도 및 제2(b)도는 다른 면적크기의 투과공을 갖는 블록 예를 나타낸 설명도.

제3도는 제1도의 전자빔노광장치에서 노광량 조절에 관한 문제점을 설명하기 위해서 블록과 블록내의 투과공패턴을 나타낸 설명도.

제4(a)도와 제4(b)도는 본 발명의 제1원리를 설명하기 위한 설명도.

제5도는 본 발명의 제1원리의 실시예 1에 의한 미세투과공 패턴을 형성하는 처리와, 패턴을 사용하여 웨이퍼를 노광하는 처리를 나타낸 플로우차트.

제6도는 소정 수로 등분된 사각형부를 나타낸 설명도.

제7도는 본 발명의 제1원리의 실시예 1에 따라 형성된 미세투과공을 나타낸 설명도.

제8도는 본 발명의 제1원리의 실시예 2에 의한 미세투과공 패턴을 형성하는 처리와 미세투과공 패턴을 사용하여 웨이퍼를 노광하는 처리를 나타낸 플로우차트.

제9도는 본 발명의 제1원리의 실시예 3에 의한 미세투과공을 형성하는 처리를 나타낸 플로우차트.

제10(a)도와 제10(b)도는 본 발명의 제1원리의 실시예 3에서 빔을 삽입하는데 사용된 기준을 나타낸 설명도.

제11(a)도와 제11(b)도는 본 발명의 제2원리를 나타낸 설명도.

제12도는 본 발명의 제2원리의 실시예 1에 의한 빔삽입과 노광량조정에 따른 노광처리의 플로우챠트.

제13(a)도 내지 제13(c)도는 빔삽입패턴의 예를 나타낸 설명도.

제14도는 본 발명의 제2원리의 실시예 1의 변형예를 설명하기 위한 데이타테이블을 나타낸 테이블챠트.

제15도는 본 발명의 제2원리의 실시예 2에 의한 빔삽입과 노광량조정에 따른 데이타작성처리의 플로우챠트.

다음에 도면을 참조하여 본 발명의 원리 및 실시예를 구체적으로 기술한다.

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 제1원리를 설명하기 위한 설명도이다. 제4(a)도는 블록내의 일반적인 투과공의 예를 나타낸다. 본 발명의 제1원리에 의하면 제4(b)도에 나타낸 바와같이 투과공(aperture)을 통과하는 전자빔의 전류량을 웨이퍼상의 노광패턴을 변경하지 않고 감소시킬 수 있다.

제4(a)도의 블록(1)은 투과공(2)을 포함한다. 상기 투과공(2)은 2개의 사각형부(L₁, L₂)를 포함한다. 상기 사각형부(L₁)의 크기는 Lx(1)×Ly(1)이고, 사각형부(L₂)의 크기는 L_x(2)×L_y(2)이다. 본 발명의 제1원리에서는 제4(a)도의 투과공(2)을 형성하는 대신에 제4(a)도의 투과공(2)과 동일한 패턴을 형성하는 복수의 미세투과공(3)을 형성한다.

제5도는 본 발명에 제1원리의 실시예 1에 의한 미세투과공을 사용하여 미세투과공 패턴형성과 웨이퍼 노광을 행하는 플로우차트이다. 본 발명의 제1원리의 실시예 1에 따라 제1도의 전자빔노광장치에 의해서 제5도의 처리를 행한다.

스텝 S1에서 미세 투과공(3)의 기준치수(Mx, My)를 결정한다.

스텝 S2에서 기준치수(Mx, My)를 기준으로 사각형부(L₁)의 각변을 등분하는 수(Kx(1), Ky(1))를 결정한다.

수(Kx(1), Ky(1))는

Kx(1)=[Lx(1)/Mx]……………(1)

Ky(1)=[Ly(1)/My)……………(2)

로 얻는다. 여기서 [ ]는 [ ] 내의 값 보다 큰 가장 근접한 정수의 절상치를 나타낸다.

스텝 S3에서 스텝 S1 및 S2의 공정이 주어진 블록의 사각형부의 일부 또는 모두에 대해서 반복된다. 제4(a)도 및 제4(b)도의 실시예에서 사각형부(L₂)의 각 변을 등분하는 수(Kx(2) Ky(2))가 결정된다. 제6도는 상기에서 얻은 수로 등분되는 사각형부를 나타내는 설명도이다.

스텝 S4에서 전체 미세투과공(3)을 통과하는 전자빔의 전류가 소정기준량이 되도록 미세투과공(3)의 x 방향길이(Sx(n))와 y 방향길이(Sy(n))를 결정한다. 여기서 쿨롱(coulomb) 상호작용의 영향은 상기 전류의 소정 기준량에서 무시할 수 있다. 제7도는 이러한 방법으로 형성된 미세투과공(3)을 나타내는 설명도이다.

다음과 같이 Sx(n)과 Sy(n)을 구할 수 있다. 쿨롱 상호작용을 무시할 수 있는 기준전류량(Aref)은 다음과 같이 표시할 수 있다.

Aref[μA]=D[μA/μm²]×｛투과공면적크기｝×α……………(3)

여기서 투과공 면적크기는 삽입된 빔을 갖지 않는 가상투과공의 면적 크기이고, D는 전류밀도이다. 또 α는 전류량을 조정하기 위해 사용되는 계수이고, 기준전류량(Aref)까지 전류량을 감소시키기 위해서 투과공면적 크기를 어느정도 감소시킬지를 나타낸다. 예를들어 전류밀도(D)가 0.4μA/μm²이고, 투과공 면적크기가 5μm×5μm이면, 전류량은 10μA가 된다. 이 전류량은 쿨롱 상호작용이 크게 작용함으로 상기 전류량을 2.5μA 이하, 즉 10μA 총량의 25% 정도까지 감소시키는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 상기 계수(α)는 0.25로 계산된다. 전류량은 감소시키기 위한 계수(α)를 사용하여 Sx(n) 및 Sy(n)을 다음 식으로 구한다.

Sx(n)=α^1/2·Lx(n)/Kx(n)……………(4)

Sy(n)=α^1/2·Ly(n)/Ky(n)……………(5)

Lx(n)/Kx(n)×Ly(n)/Ky(n)으로 정의된 영역은 미세투과공(3)을 형성할 영역이고, 여기서는 미세사각영역(4)이라 한다(제4(a)도, 제4(b)도, 제7도 참조). 즉 식(4), (5)에서 상기 미세투과공(3)은 각 사각형부(L₁, L₂)에 대해서 미세사각영역(4)의 x 방향과 y 방향길이에 α^1/2을 곱하여 구할 수 있다.

이렇게 함으로서 사각형부에 구비된 전 미세투과공의 총 면적 크기는 각 L₁과 L₂에 대한 사각형부의 면적크기의 α배로 된다. 또, x 방향 빔폭(dx)과 y 방향빔폭(dy)은 다음식으로 표시된다.

dx(n)=Lx(n)/Kx(n)-Sx(n)……………(6)

dy(n)=Ly(n)/Ky(n)-Sy(n)……………(7)

스텝 S5에서 상기 스텝 S4에서 결정된 크기를 갖는 미세투과공(3)을 Kx(n)×Ky(n)개 투과공마스크에 형성한다(제4(b)도 참조).

이러한 방법으로 미세투과공 패턴을 갖는 블록(1)을 형성한다. 제5도의 이후의 스텝은 형성된 블록을 사용하여 웨이퍼를 노광하는 처리를 나타낸다.

스텝 S6에서 미세투과공패턴을 갖는 블록(1)(삽입된 빔(梁)을 갖는 블록)을 사용하여(투과공의 총면적크기)/(전미세투과공의 총 면적크기)배의 정상노광시간동안 웨이퍼를 노광한다. α가 0.25이고, 전미세투과공(3)의 총면적크기(빔이 없음)가 투과공의 총면적의 0.25배인 경우 웨이퍼는 정상노광시간의 4배(1/0.25)시간동안 노광한다.

본 발명의 제1원리의 실시예 1에 있어서, α값은 각 블록마다 변경가능하다. 즉, 빔이 없는 투과공(2)의 면적 크기가 비교적 작은 경우에는 α는 1에 더 가깝고, 투과공의 면적크기가 큰 경우에는 쿨롱의 상호작용도 커지게 되므로 α는 보다 작게 된다. 이러한 방법으로 전미세투과공(3)의 총면적 크기를 각 블록(1)에 대한 적당한 크기로 설정할 수 있어, 노광시간의 증가에 따른 생산량의 감소를 최소 수준으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제1원리의 실시예 1에서 미세투과공(3)의 크기를 각 블록(1)에 대한 변경가능한 계수(α)(면적크기 축소율)에 따라서 결정하고, 소정 노광패턴을 형성하기 위해서 투과공마스크내에 미세투과공 패턴을 형성한다. 이 미세투과공 패턴을 사용하여 노광시간을 소정시간 증가시킴으로서 용이하게 쿨롱 상호작용의 영향을 실질적으로 받지 않는 노광처리를 행할 수 있다. 이러한 노광처리로 생산량의 감소를 최소화 할 수 있고, 불안정한 장치 동작을 초래하지도 않는다.

본 발명의 제1원리의 실시예 2에 의한 미세투과공 패턴 공정을 이하에 설명한다. 실시예 2에 의한 미세투과공 패턴을 형성하는 처리는 빔(梁)폭을 결정하는 방법에서 실시예 1의 결정방법과는 다르다. 실시예 2에서는 빔폭(dh)은 x 방향과 y 방향에서 동일하도록 설정한다.

제8도는 본 발명의 실시예 2에 의한 미세투과공 패턴을 형성하는 처리와 상기 미세투과공 패턴을 사용하여 웨이퍼를 노광하는 처리를 나타낸 플로우차트이다. 제8도의 처리는 본 발명의 제1원리의 실시예 2에 의하여 제1도의 전자빔 노광장치로 행해진다.

스텝 S11에서 미세투과공(3)의 기준치수(Mx, My)를 결정한다.

스텝 S12에서 사각형부(L₁)의 각변을 등분하는 수(Kx(1), Ky(1))를 기준치수(Mx, My)를 기준해서 구한다.

Kx(1)=[Lx(1)/Mx)……………(8)

Ky(1)=[Ly(1)/My]……………(9)

여기서 [ ]는 [ ]내의 값보다 큰 가장 근접한 정수의 절상치를 나타낸다.

스텝 S13에서 블록의 사각형부의 일부 또는 모두에 대해 스텝 S11과 S12의 처리를 반복한다. 제4(a)도, 제4(b)도의 실시예에서 사각형부(L₂)의 각변을 등분하는 수(Kx(2), Ky(2))를 구한다.

스텝 S14에서 미세투과공(3)간의 빔폭(dh(n))은 전미세투과공(3)을 통과하는 전자빔의 전류가 소정기준량이 되도록 결정한다. 여기서 쿨롱의 상호작용에 의한 영향은 소정기준량에서 무시할 수 있다. 빔폭(dh(n))은 x 방향과 y 방향에 대해서 동일하다.

상기 빔폭(dh(n))은 다음과 같이 구할 수 있다. 미세사각형영역(4)의 x 방향 치수(mx(n))와 y 방향치수(my(n))는 다음과 같이 표시된다.

mx(n)=Lx(n)/Kx(n)……………(10)

my(n)=Ly(n)/Ky(n)……………(11)

전류량 조정을 위한 계수(α)는 mx(n), my(n) 및 dh(n)을 사용하여 구한다.

α=(mx(n)-dh(n))(my(n)-dh(n))/mx(n)/·my(n)……………(12)

상기 식(12)에서 dh(n)의 2차 방정식을 풀어 dh(n)을 구한다.

dh(n)=｛mx(n)+my(n)±[(mx(n)+my(n))²-4mx(n)my(n)(1-α)]^1/2｝/2……………(13)

상기 식(13)의 두개 해답중 양의 실수가 dh(n)이 된다.

스텝 S15에서 상기 스텝 S14에서 얻은 크기를 갖는 미세투과공(3)을 Kx(n)×Ky(n)개 투과공 마스크에 형성한다.

이러한 방법으로 미세투과공 패턴을 갖는 블록(1)을 형성한다. 제8도의 스텝 이후는 형성된 블록(1)을 사용하여 웨이퍼를 노광하는 처리를 나타낸다.

스텝 S16에서 미세투과공 패턴을 갖는 블록(1)(삽입된 빔을 갖는 블록)을 사용하여 (투과공의 총면적)/(미세투과공의 총면적크기)배의 표준 노광시간동안 웨이퍼를 노광한다. α가 0.25이고, 전 미세투과공(3)의 총면적 크기가 투과공(2)(빔이 없음)의 총면적의 0/.25배인 경우 정상노광시간의 4배(1/0.25)의 노광시간동안 웨이퍼를 노광한다.

본 발명의 제1원리의 실시예 2에서 α값은 실시예 1과 같이 각 블록마다 다양하게 변경할 수 있다. 따라서 노광시간의 증가에 의해서 발생되는 생산량의 저하를 최소 수준으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제1원리의 실시예 2에서는 빔폭을 각 블록(1)에 대해 가변가능한 계수(α)(면적크기 수축율)에 따라서 결정할 수 있고, 미세투과공 패턴을 소망하는 노광패턴을 형성하기 위해서 투과공 마스크에 형성한다. 이러한 미세투과공 패턴을 사용하여 노광시간을 소정량 시간만큼 증가된 노광시간을 갖는 이러한 미세투과공 패턴을 사용함으로서 쿨롱 상호작용의 영향을 실질적으로 받지 않고, 노광처리를 행할 수 있다. 이러한 노광공정은 생산량의 감소를 최소화할 수 있고, 장치의 불완전한 동작을 초래하지 않는다.

제9도는 본 발명의 제1원리의 실시예 3에 의한 미세투과공의 형성처리를 나타낸 플로우차트이다. 실시예 3는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서 결정된 빔(梁) 또는 미세투과공의 크기가 소정 기준을 각각 만족하도록 하는 미세투과공 형성처리에 관한 것이다. 제9도의 처리는 본 발명의 제1원리의 실시예 3에 의하여 제1도의 전자빔 노광장치로 행해진다.

상기 미세투과공(3)의 최단변이 너무 짧으면, 상기 홀을 통과하는 전자빔이 너무 가늘어 웨이퍼상에 적당한 패턴을 형성할 수 없게 된다. 주어진 사각형부의 최단변이 예를들어 20μm 이하(웨이퍼상에서 0.2μm)이면 그 최단변의 방향으로 사각형부를 분할하거나 빔을 삽입하지 않는 것이 좋다. 제10(a)도에 나타낸 바와같이 사각형부의 x 방향의 변이 20μm 이하이면, 제10(b)도에 나타낸 바와같이 빔을 x 방향으로는 삽입하지 않고, 다른 변의 방향(y 방향)으로 상기 사각형부를 분할하고, 빔을 삽입한다.

형성된 빔의 폭이 아주 가늘면 빔이 쉽게 파괴될 가능성이 높아진다. 따라서 빔폭은 예를들어 2μm 이상인 것이 바람직하다.

제9도의 스텝 21에서 빔을 삽입할 사각형부의 각변이 소정길이 이상인지 여부를 판단하고, “yes”이면 스텝 S22로 진행하고, 대답이 “NO”이면 스텝 S23으로 진행한다.

스텝 S22에서 형성할 빔의 폭과 미세투과공(3)의 크기를 결정한다.

스텝 S23에서 형성할 미세투과공(3)과 빔의 폭의 크기를 결정한다. 여기서 소정길이 이상이 아닌 변의 방향으로 분할이나 빔의 삽입을 하지 않는다.

스텝 24와 스텝 25에서 소정폭보다 상기에서 결정된 빔 폭이 더 넓은지 여부를 판단한다. 만약 더 넓으면 절차를 종료한다. 만일 빔폭이 소정폭보다 더 가늘다면 S22 또는 S23으로 복귀하기 전에 기준피치(Mx 또는 My)를 증가시킨다(분할피치를 더 넓게 함).

상기한 바와같은 처리를 행함으로서 상기 미세투과공 크기와 빔폭이 소정 범위를 만족시키도록 미세투과공(3)을 형성할 수 있다.

본 발명의 제1원리의 실시예 3에서는 실시예 1에서 형성된 미세투과공(3)이 너무 가늘어서 노광처리에 적합하지 않게 되는 것을 방지하고, 상기 실시예 2에서 형성된 빔이 너무 가늘어서 견고성이 충분하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 노광처리에 사용되는 신뢰할만한 블록마스크를 얻을 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명의 제1원리에 의하면 블록에는 대응하는 미세사각형 영역의 면적크기보다 더 작은 면적을 갖는 미세투과공을 구비하고, 전체적으로 이들 미세사각형 영역을 소망하는 패턴으로 형성할 수 있다. 따라서 미세투과공의 총면적크기를 소정크기보다 작게 할 수 있어, 이들 미세투과공을 통과하는 전자빔의 전류량을 실제로 쿨롱 상호작용을 무시할 수 있을 정도의 크기로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 제1원리에 의하면 패턴을 하나 또는 그 이상의 사각형부로 분할하고, 각 사각형부분내에 복수의 미세사각형영역을 정한다. 따라서 미세사각형 영역을 용이하게 설정할 수 있다.

또 본 발명의 제1원리에 의하면 상기 한 개의 사각형부내의 각각의 미세투과공의 면적 크기는 동일하다. 따라서 소망하는 전류량을 달성하도록 한 미세투과공의 면적 크기를 용이하게 구할 수 있다.

또 본 발명의 제1원리에 의하면 미세투과공은 사각형이고, 그 x 방향과 y 방향변 길이는 각각 상기 한 개의 사각형부내에서는 동일하다. 따라서 소망하는 전류량을 달성하기 위한 미세투과공의 면적크기를 용이하게 구할 수 있다.

또 본 발명의 제1원리에 의하면 상기 미세투과공은 사각형이고, 한 개의 사각형부내에서는 빔의 폭은 서로 동일하고, x 방향과 y 방향으로도 동일하다. 따라서 소망하는 전류량을 달성하기 위한 미세투과공 면적 크기를 용이하게 구할 수 있다.

또 본 발명의 제1원리에 의하면 미세투과공간의 빔폭은 소정폭(즉 2μm)보다 더 넓다. 따라서 빔이 쉽게 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 제1원리에 의하면 상기 사각형부의 일변이 소정길이(즉 20μm)보다 짧으면 미세사각형의 분할을 행하지 않고 상기 사각형부의 변길이와 동일한 변길이를 갖는 미세투과공을 형성할 수 있다. 따라서 투과공이 너무 좁아 패턴을 노광할 수 없는 상황을 피할 수 있다.

또 본 발명의 제1원리에 의하면 정상 노광시간 만큼의 시간동안 웨이퍼를 노광한다(패턴면적크기/미세투과공의 총면적크기). 따라서 감소된 전류량으로 웨이퍼를 확실히 노광할 수 있다.

다음에 본 발명의 제2원리와 그 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하겠다.

제11(a)도, 제11(b)도는 본 발명의 제2원리를 나타내는 설명도이다.

제2원리에서 어느 블록용 노광량을 상기 블록내의 특정 투과공(가장 노광이 부족한 투과공)에 적합한 노광량으로 설정한다. 그러나 노광량을 이러한 범위에 따라 설정하면 면적이 비교적 큰 다른 투과공은 과잉노광이 되어 적절한 패턴이 형성되지 않는다. 이러한 점을 회피하기 위해서 본 발명의 제2원리에 의하면 면적이 비교적 큰 투과공에 대해서 투과공내에 빔을 삽입함으로서 이들 투과공을 통과하는 전자빔의 전류량을 감소시킬 수 있다.

제11(a)도의 블록(10)은 투과공(11), 투과공(12)(미세투과공의 세트), 상기 투과공(12)에 삽입된 빔(13)을 포함한다. 블록(10)에 대한 노광량은 가장 노광이 부족하기 쉬운 투과공(11)을 기준으로 설정한다. 상기 투과공(11)에 대해 설정한 노광량을 사용하여 다른 투과공인 투과공(12)이 적절하게 노광되도록 빔(13)을 상기 투과공(12)에 삽입한다. 빔(13)의 출사가 웨이퍼상의 노광패턴으로 나타나지 않을 정도로 빔(13)이 아주 가늘어 투과공(12)의 의도하는 패턴이 웨이퍼상의 노광패턴으로서 묘화된다.

제11(b)도는 투과공(11)에도 빔(14)이 삽입되어 있다. 이들 빔(14)은 쿨롱 상호작용의 영향을 충분히 경감시키기 위해 삽입되어 있다.

제11(a)도의 블록(10)이 본 발명의 제2원리에 따라 설정된 노광량으로 노광되면 투과공(11) 및 투과공(12)을 통과하는 전자빔의 전류량은 바람직하지 못한 쿨롱 상호작용을 일으킬 정도로 큰 전류량이다. 이러한 경우에 제11(b)도에 나타낸 바와같이 투과공(11)내에 빔(14)을 삽입하고, 투과공(12)내의 빔(13)수를 증가시킴으로서 전자빔의 전류량을 감소시킬 수 있다.

투과공(12)내에 빔(13)을 증가시키는 외에 투과공(11)내에 빔(14)을 삽입하는 이유는 다음과 같다. 상기한 제11(a)도에서 빔(13)을 갖는 투과공(11, 12)이 동시에 적절한 노광량이 되도록 한다. 투과공(12)내의 빔(13)수를 쿨롱 상호작용의 영향을 감소시키기 위해 증가시키면 투과공(11)과 투과공(12)사이의 균형이 깨져 투과공(11) 또는 투과공(12) 어느쪽에 대한 노광량이 부적절하게 된다. 본 발명의 제2원리에 의하면 바람직하지 못한 쿨롱 상호작용에 의한 영향이 존재하는 경우 투과공(11, 1)에 빔을 삽입하여 통과하는 전자빔의 전류량을 감소시킨다.

상기한 본 발명의 제2원리에 의하면 가장 노광부족되기 쉬운 투과공에 따라 노광량을 설정하므로 가장 가는 패턴 조차도 노광부족이 되지 않게 적절히 형성할 수 있다. 또 이러한 노광량으로 과잉노광될 패턴의 투과공은 빔이 삽입되므로 더 큰 패턴에서 조차도 과잉노광이 되지 않게 적절히 형성할 수 있다. 또 쿨롱의 영향이 큰 경우에는 투과공간의 배런스가 깨지지 않게 모든 투과공내에 빔을 삽입하여 쿨롱의 영향을 감소시킬 수 있다.

따라서 적절한 패턴을 형성하게 된다. 그리고 본 발명의 제2원리에 의하면 비교적 작은 면적 크기를 갖는 투과공의 미세패턴을 쿨롱의 영향을 감소시킬 수 있는 적절한 노광량으로 노광한다.

본 발명의 제2원리는 하나의 블록내에 2개의 투과공을 갖는 경우를 참조하여 기술했으나, 본 발명의 제2원리는 하나의 블록내에 2개 이상의 투과공을 구비한 경우에도 적용 가능함을 밝혀둔다.

제12도는 본 발명의 제2원리의 실시예 1에 의한 빔삽입 및 노광량 조정에 의한 노광처리의 플로우차트이다. 제12도의 노광처리를 본 발명의 제2원리의 실시예 1에 의하여 제1도의 장치로 행할 수 있다.

제13(a)도 내지 제13(c)도는 빔이 삽입된 패턴의 예를 나타낸 설명도이다. 본 발명의 제2원리에 의한 실시예 1에 의한 빔삽입과 노광량 조정에 따른 노광처리를 제12도, 제13(a)도 내지 제13(c)도를 참조하여 설명한다.

스텝 S31에서 투과공간의 면적크기의 차가 소정량보다 커서 빔삽입이 필요한지 여부를 판단한다. 만일 빔삽입이 필요하면 스텝 S32로 진행하고, 빔삽입이 필요하지 않으면 스텝 S34로 진행한다.

제13(a)도의 블록(20)에서 투과공(21)은 폭 0.2μm, 길이 4.0μm이고, 투과공(22)은 4.0μm평방이다. 투과공(21)과 투과공(22)간의 면적크기의 차가 크기 때문에 투과공(21)과 투과공(22)간의 적절한 노광을 달성하기 위해서 투과공(22)에 빔삽입이 필요하다. 일반적으로 작은 쪽의 투과공(투과공(21))의 폭이 0.3μm이하이고, 큰쪽의 투과공(투과공(22))의 면적이 작은쪽 투과공 면적의 약 3배이상인 경우에는 큰쪽의 투과공에 빔삽입을 행한다.

스텝 S32에서 블록에 대한 노광량을 결정한다. 구체적으로 블록에 대한 노광량을 작은 쪽의 투과공을 적절하게 노광할 노광량이 되도록 결정한다.

노광량을 결정하기 위해서 전류밀도와 노광시간이 정해져야 한다. 따라서 노광시 전자빔의 전류밀도가 일정한 경우, 노광량을 노광시간을 조정함으로서 정한다.

제13(a)도의 실시예에서는 투과공(21)을 고정밀도로 적절하게 노광할 수 있는 노광량으로 블록(20)의 노광량을 설정한다. 일반적으로 큰 쪽의 투과공에 대한 적절한 노광량에 대해서 작은 쪽의 투과공에 대한 노광량은 약 4배에서 5배정도 크게 해야 한다. 실제로 웨이퍼에 사용되는 노광량은 레지스트의 감도에 의존하기 때문에 일괄적으로 노광량을 결정하는 것은 곤란하다. 따라서 레지스트 감도와 같은 요소를 고려하여 실험적으로 정하는 것이 좋다.

스텝 S33에서 빔을 삽입한다. 즉 큰쪽의 투과공을 과잉노광되지 않도록 큰 투과공에 빔을 삽입하여 통과전류량을 적절한 수준으로 제한한다.

이 실시예에서 제13(b)도에 나타낸 바와같이 빔(23)을 투과공(22)내에 삽입한다. 일반적으로 빔(23)의 폭은 0.02μm~0.06μm 범위이다. 빔(23)의 폭이 이 범위내로 제한되는 이유는 빔이 너무 넓으면 빔의 투영이 노광패턴에 나타나고, 너무 가늘면 빔이 쉽게 손상되기 때문이다.

스텝 S34에서 블록의 투과공의 총면적 크기가 소정량 이상이어서 통과전류의 쿨롱 상호작용의 영향을 미연에 방지하기 위해서 빔삽입이 필요한지 체크한다. 빔의 삽입이 필요하면 스텝 S35로 진행한다. 빔삽입이 필요 없으면 스텝 S37로 진행한다.

제13(a)도의 실시예에서 전류밀도가 0.4μm라고 가정하면 블록(20)의 투과공(21, 22)을 통과하는 전류의 전류량은 6.72μA(=0.4μA×4.0μA×4.0μA+0.4μA×0.2μm×4.0μm)이다. 쿨롱의 영향을 무시할 수 있을 정도로 작게 하기 위해서 일반적으로 통과전류량을 2.5μA 이하로 억제할 필요가 있다(예를들어 블록의 면저 크기가 5μm 평방인 경우에는 투과공의 총면적이 블록면적의 25%를 초과하면 쿨롱의 영향을 무시할 수 없게 된다). 따라서 삽입된 빔을 갖는 제13(b)도의 블록(20)에 대해 통과전류량이 2.5μA를 초과하면 쿨롱의 영향을 억제하기 위해서 빔을 더 삽입할 필요가 있다.

스텝 S35에서 빔이 삽입된다. 이 경우에 작은 쪽의 투과공 및 큰 쪽의 투과공이 적절한 노광량 조건으로 유지되게 전 투과공내로 빔이 삽입된다. 본 실시예의 제13(c)도에 나타낸 바와같이 빔(23, 24)이 각각 투과공(22, 21)에 삽입된다. 이 빔삽입후에 제13(c)도의 블록(20)을 통과하는 전류는 쿨롱의 영향을 무시할 수 있도록 2.5μA 이하로 제한한다.

스텝 S36에서 노광량을 조정한다. 스텝 S35에서 빔삽입이 더 행해지므로 스텝 S32에서 결정된 노광량은 작은쪽 투과공과 큰쪽 투과공에 대해서 노광량 부족이 된다. 따라서, 노광량을 증가시켜 전패턴에 대한 적절한 노광량을 재차 결정해야 한다. 이러한 경우에 전류밀도를 증가시키는 것은 쿨롱의 영향이 재생되므로, 전류밀도의 증가없이 노광시간을 증가시킴으로서 적절한 노광량을 실현할 수 있다.

제13(c)도의 실시예에서, 투과공의 총면적크기가 제13(b)도의 면적의 0.4배라고 가정하면 일반적으로 노광시간은 1/0.4배로 하면 된다.

스텝 S37에서 노광처리를 행한다. 즉 제13(c)도의 블록(20)을 사용하여 블록마스크를 형성하고, 스텝 S36에서 결정된 적절한 노광시간과 스텝 S32에서 결정된 전류밀도를 사용하여 웨이퍼를 노광한다. 이상으로 처리를 종료한다.

상기한 바와같이 본 발명의 제2원리에 의하면 어느 블록내의 투과공간에서 면적크기가 크게 다른 경우에도 빔을 삽입함으로서 전 투과공을 적절한 노광량으로 정밀도 좋게 노광할 수 있다. 또 쿨롱의 영향을 억제함으로서 더 정밀도 좋은 노광패턴을 얻을 수 있다.

제2원리의 실시예 1을 한블록내에 2개의 투과공을 구비한 경우를 참조하여 설명했으나, 본 발명의 제2원리는 하나의 블록내에 2개 이상의 투과공을 구비한 경우에도 적용 가능하다.

상기한 제12도의 플로우차트에서 제1도의 전체 장치에 의해서 스텝 37의 노광처리가 행해지고, 다른 처리는 제1도의 CPU(152)에 의해 행해진다. 또 상기 빔삽입은 삽입된 빔을 갖는 투과공을 형성하기 위해 사용되는 마스크 작성데이타의 작성에 대응한다. 즉 상기 마스크 작성 데이타는 실제 마스크를 생성하는데 사용된다.

제14도는 상기 제2원리의 실시예 1의 변형예를 설명하기 위한 데이타 테이블을 나타낸 테이블 차트이다. 이 변형예에서 제12도의 스텝 S36의 노광량 조정이 상기한 실험예를 거쳐 구한 값에 근거하여 행해진다. 다른 처리는 제12도의 플로우차트와 동일하고, 그 설명은 생략한다.

제14도는 예를들어 0.20, 0.30, 0.04 및 0.05μm 범위의 폭을 갖는 1 내지 5개의 빔이 0.16μm폭을 갖는 투과공에 삽입되는 경우의 적절한 노광량을 나타낸다.

여기서 삽입된 빔의 수는 투과공의 길이로 결정된다. 제14도에 나타낸 바와같이 0.02μm폭의 2개의 빔이 삽입될 경우 노광량은 빔이 없는 노광량의 경우보다도 1.017배로 노광량을 설정해야 한다. 이와같은 다양한 폭의 투과공에 대한 테이블을 준비함으로서 다양한 투과공에 대해서 적절한 노광량을 결정할 수 있다.

상기한 바와같이 제2원리의 실시예 1의 변형예에 의하면 다양한 폭의 투과공에 다양한 폭 및 수의 빔이 삽입된 경우의 적절한 노광량을 기재한 테이블을 준비함으로서 삽입된 빔을 갖는 투과공에 대해 적절한 노광량을 결정할 수 있다. 따라서 정밀도 좋게 패턴을 노광시킬 수 있다.

제15도는 본 발명의 제2원리의 실시예 2에 의한 빔삽입과 노광량 조정에 대한 데이타 작성처리의 플로우차트이다.

제15도의 데이타 작성처리는 상기 제2원리의 실시예 2에 의한 제1도의 장치로 실행된다. 제15도의 데이타 작성처리는 빔이 삽입될 경우 노광처리의 데이타를 제공함으로서 적절한 노광처리를 행할 수 있도록 제1도의 장치를 보조하는 것이고, 제2원리의 실시예 1과 함께 사용된다. 상기 제2원리의 실시예 2에 의한 빔삽입과 노광량 조정에 대한 데이타 작성처리에 대해 제15도를 참조하여 설명한다.

제12도에 나타낸 제2원리의 실시예 1에는 상기한 바와같이 빔삽입과 노광처리에 관한 것이다. 제1도의 장치를 사용하여 노광처리를 행하기 위해서는 제1도의 장치에 삽입된 빔의 노광처리에 관한 데이타를 구비해야 한다. 제1도의 장치에서 노광처리 할 마스크(120)의 블록을 선택하면 선택블록에 대한 노광량(노광시간)이 노광관리부(159)에 의해서 관리된다. 기억매체(151)내에 기억된 노광량 데이타에 근거하여 노광량을 결정하고, 마스크(120)를 작성하기 위한 마스크 작성데이타에 근거하여 미리 노광량 데이타를 생성한다. 따라서 제12도의 빔삽입처리에 의해 삽입된 빔을 갖는 마스크(120)가 생성될때 노광량 데이타는 투과공의 면적 크기내에 빔삽입으로 인한 감소를 보상하기 위해 노광량 데이타를 보정해야 한다.

즉 본 발명의 빔삽입 노광처리를 제1도의 장치로 행할 경우, 투과공 마스크(120)로부터 노광처리를 위해서 블록을 선택할때에 블록이 빔삽입된 블록인지 빔이 없는 블록인지 여부를 판단해야 한다. 만일 블록이 빔삽입 블록일 경우, 노광량 보정을 위한 노광량 보정데이타를 사용해야 한다. 제15도의 플로우차트는 어느 블록이 빔 삽입된 블록인지 여부를 나타내는 보정정보데이타 및 노광량을 보정하기 위한 노광량 보정데이타를 작성하는 처리를 나타낸다. 여기서 이러한 처리는 제1도의 CPU(252)에 의해 실행된다.

제15도의 스텝 S41에서 마스크 작성데이타를 판독한다.

스텝 S42에서 마스크작성 데이타로부터 블록을 선택한다.

스텝 S43에서 선택된 블록에 빔이 삽입되었는지를 판단한다. 이 판단은 제12도의 플로우차트의 스텝 S31, 스텝 S34에서 사용되는 범위에 준해서 행해진다. 빔이 삽입될 경우에는 처리가 스텝 S44로 진행하고, 빔이 삽입되지 않을 경우에는 처리가 스텝 S47로 진행한다.

스텝 S44에서 보정정보 데이타를 빔이 삽입되는 것을 나타내는 “1”로 설정한다.

스텝 S45에서 노광량 보정데이타를 작성한다. 즉 제12도의 플로우차트의 스텝 S32 또는 스텝 S37에서 결정된 노광량에 근거한 노광량 보정데이타를 작성한다.

스텝 S46에서 이렇게 작성된 노광량 보정데이타를 기억영역에 격납한다.

스텝 S47에서 스텝 S43의 판단에서 빔삽입이 없는 것으로 나타나면 빔 삽입이 없는 것을 나타내는 보정정보 데이타를 “0”으로 설정한다.

스텝 S48에서 마스크 작성 데이타 중의 모든 블록이 선택되었는지 여부를 판단한다. 아직 선택되지 않는 블록이 있다면 절차는 스텝 S42로 복귀한다. 또 모든 블록이 선택되고, 스텝 S43 내지 스텝 S46 또는 스텝 S43과 S47이 종료한 경우에는 절차가 종료한다.

제15도의 절차는 제12도의 절차와 병행해서 실행해도 좋다. 예를들어 제15도의 스텝 S45에서 제12도의 스텝 S32 내지 스텝 S36을 실행해도 좋다.

상기한 바와같이 본 발명의 제2원리의 실시예 2의 빔삽입과 노광량조정을 위한 데이타작성처리에 의하면, 어느 블록에 빔이 삽입되어 있는지 여부를 나타내는 보정정보데이타 및 노광량보정을 위한 노광량보정 데이타를 작성한다. 상기 작성데이타에 의하면 본 발명의 빔삽입 노광처리를 위해서 마스크로부터 블록을 선택할 경우 블록이 빔삽입 블록인지 빔없는 블록인지 여부를 판단한다. 선택된 블록이 빔삽입 블록이면 노광량보정을 위한 노광량 보정데이타를 사용함으로서 노광처리를 실행할 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명의 제2원리에 의하면 가장 노광부족된 투과공을 기준으로 노광량을 설정하고, 이러한 노광량으로 과잉노광될 투과공에 빔을 삽입하여 그 노광량을 조정한다. 따라서 동일 블록내의 작은 투과공과 큰 투과공을 적절한 노광량으로 노광시켜, 고정밀도의 노광패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 삽입된 빔이 투영패턴에 나타나지 않아 소망하는 패턴을 웨이퍼상에 노광시할 수 있다. 따라서 고정밀도의 노광패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 삽입된 빔이 투영패턴에 나타나지 않아 소망하는 패턴을 웨이퍼상에 형성할 수 있고, 삽입된 빔이 용이하게 손상되지 않도록 충분한 강도를 보유하고 있다. 따라서 고정밀도의 노광패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 쿨롱 상호작용의 영향이 아직 빔이 삽입된 투과공을 통과하는 전자빔내에 존재하면, 빔을 더 삽입함으로서 투과공의 면적크기를 감소시켜 전자빔의 전류량을 감소시킬 수 있다. 따라서 쿨롱상호작용의 영향을 감소시켜 고정밀도의 패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 어느 블록에 대한 노광시간을 그 블록내의 투과공의 총 면적크기에 따라서 자동적으로 결정할 수 있다. 따라서 고정밀도의 노광패턴을 생성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 어느 블록내에 빔이 존재하는지 여부를 나타내는 보정정보 데이타의 어느 블록에 대한 노광량을 보정하기 위한 노광량보정 데이타를 사용함으로서 노광처리를 실행할 수 있다. 따라서 적절하게 보정된 노광량으로 노광패턴을 형성할 수 있어 고정밀도의 노광패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2원리에 의하면, 다양한 폭을 갖는 투과공에 대해 다양한 크기와 다양한 수의 삽입된 빔에 대해 설정된 적절한 노광량의 목록에 근거하여, 어느 블록에 대한 노광 시간을 결정할 수 있고, 여기서 목록은 상기에서 실험적으로 또는 이론적으로 얻은 것이다.

또, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위내에서 여러 변경과 개변이 가능함을 밝혀 두는 바이다.

Claims (18)

1. 각각 1개 이상의 투과공을 갖는 복수의 블록(10, 20)을 갖는 마스크(120)를 사용하여 상기 블록(10, 20)중에서 선택된 한 블록의 상기 1개 이상의 투과공을 통과하는 전자빔을 웨이퍼상에 조사하여 웨이퍼상에 패턴을 형성하기위해 웨이퍼를 노광하는 방법에 있어서, a) 상기 블록(10, 20)중 한 블록의 상기 적어도 하나의 투과공중에서 가장 노광부족이 되기쉬운 제1투과공(11, 12)을 기준으로 상기 블록(10, 20)중 상기 하나에 대한 노광량을 결정하고, b) 상기 노광량이 상기 적어도 하나의 투과공 중 다른 투과공(12, 22)에 대해서 과잉노광이 되는 경우에 상기 다른 투과공(12, 22)에 제1빔(13, 23)을 삽입하여, 상기 제1빔(13, 23)이 삽입된 상기 다른 투과공(12, 22)을 통과하는 전자빔이 적합한 전류량을 갖도록 하고, c) 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해 상기 노광량으로 웨이퍼를 노광하는 노광방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1빔(13, 23)의 폭이 상기 웨이퍼상으로의 다른 투과공(12, 22)의 투영패턴에 대한 영향을 무시할 수 있는 것이 특징인 노광방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1빔의 폭이 0.02μm 내지 0.06μm 범위내인 것이 특징인 노광방법.
4. 제1항에 있어서, d) 상기 제1빔(13, 23)과 함께 제1투과공(11, 21)과 다른 투과공(12, 22)을 통과하는 전자빔의 전류량이 쿨롱상호작용을 무시할 수 있는 전류량 이상일 경우, 상기 전자빔의 전류량을 감소시키기 위해 상기 제1빔(13, 23)과 함께 제1투과공(11, 21)과 다른 투과공(12, 22)에 제2빔(13, 14, 23, 24)을 삽입하고, e) 상기 전자빔의 전류량이 패턴에 대한 노광량이 되도록 노광시간을 결정하는 공간을 더 포함하는 것이 특징인 노광방법.
5. 제4항에 있어서, 공정 e)는 상기 제1투과공(11, 21)과 상기 다른 투과공(12, 22)의 총면적크기에 준하여 노광시간을 결정하는 것이 특징인 노광방법.
6. 제4항에 있어서, f) 상기 블록(10, 20) 각각에 대하여 상기 제1빔(13, 23)과 상기 제2빔(13, 14, 23, 24)중 1개 이상이 존재하는지 여부를 나타내는 노광정보데이타를 생성하고, g) 상기 블록(10, 20)의 각각에 대하여 적합한 노광량으로 상기 웨이퍼상에 대응패턴을 생성하기 위해서 사용되는 노광량보정데이타를 생성하는 공정을 포함하고, 여기서, 상기 공정 c)는 상기 노광정보데이타와 상기 노광량보정데이타를 사용하여 상기 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 공정을 포함하는 것이 특징인 노광방법.
7. 각각 1개 이상의 투과공을 갖는 복수의 블록(10, 20)을 갖는 마스크(120)를 사용하여 상기 블록(10, 20)중에서 선택된 한 블록의 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)을 통과하는 전자빔을 웨이퍼상에 조사하여 상기 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 방법에 있어서, a) 상기 블록중의 1개 이상의 블록(10, 20) 대한 상기 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)중 적어도 하나에 빔(13, 14, 23, 24)을 삽입하고, b) 상기 블록(10, 20) 각각에 대하여 상기 빔(13, 14, 23, 24)이 존재하는지 여부를 나타내는 노광정보데이타를 생성하고, c) 상기 블록(10, 20)의 각각에 대하여 적절한 노광량으로 상기 웨이퍼상에 대응패턴을 생성하기 위해서 사용되는 노광량보정데이타를 생성하고 d) 상기 노광정보데이타와 상기 노광량보정데이타를 사용하여 상기 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 공정을 포함하는 것이 특징인 노광방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 블록(10, 20)의 대응하는 하나중 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22) 총 면적크기에 준하여 상기 블록(10, 20)의 각각에 대한 노광량을 결정하는 공정 f)를 더 포함하는 것이 특징인 노광방법.
9. 제7항에 있어서, 노광량과 일정폭을 갖는 투과공(11, 12, 21, 22)내에 삽입된 상기 빔(13, 14, 23, 24)의 크기와 갯수와의 관계를 미리 구하는 공정 f)를 더 포함하는 것이 특징인 노광방법.
10. 각각 1개 이상의 투과공을 갖는 복수의 블록(10, 20)을 갖는 마스크(120)를 사용하여 상기 블록(10, 20)중에서 선택된 한 블록의 상기 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)을 통과하는 전자빔을 웨이퍼상에 조사하여 상기 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 장치에 있어서, 상기 블록(10, 20)중 하나의 블록의 상기 1개 이상의 투과공중에서 노광부족이 되기쉬운 제1투과공(11, 21)을 기준으로 상기 블록(10, 20)중 상기 하나에 대한 노광량을 결정하기 위한 수단과, 상기 노광량이 상기 적어도 하나의 투과공 중 다른 투과공(12, 22)에 대해서 과잉노광이 되는 경우에, 상기 다른 투과공(12, 22)에 제1빔(13, 23)을 삽입하여, 상기 제1빔(13, 23)이 삽입된 상기 다른 투과공(12, 22)을 통과하는 상기 전자빔이 적절한 전류량을 갖도록 하는 수단과, 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해 상기 노광량으로 웨이퍼를 노광하기 위한 노광수단을 포함하는 것이 특징인 노광장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1빔(13, 23)의 폭이 상기 웨이퍼상으로의 다른 투과공(12, 22)의 투영패턴에 대한 영향을 무시할 수 있는 것이 특징인 노광장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1빔(13, 23)의 폭이 0.02μm 내지 0.06μm 범위내인 것이 특징인 노광장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 제1빔(13, 23)과 함께 제1투과공(11, 21)과 다른 투과공(12, 22)을 통과하는 전자빔의 전류량이 쿨롱상호작용을 무시할 수 있는 전류량 이상일 경우, 상기 전자빔의 전류량을 감소시키기 위해 상기 제1빔(13, 23)과 함께 제1투과공(11, 21)과 다른 투과공(12, 22)에 제2빔(13, 14, 23, 24)을 삽입하기 위한 수단과, 상기 전자빔의 전류량이 패턴에 대한 적절한 노광량이 되도록 노광시간을 결정하기위한 노광시간결정수단을 더 포함하는 것이 특징인 노광장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 노광시간 결정수단은 상기 제1투과공(11, 21)과 상기 다른 투과공(12, 22)의 총 면적크기에 준해서 상기 노광시간을 결정하기 위한 수단을 포함하는 것이 특징인 노광장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 블록(10, 20)과 각각에 대하여, 상기 제1빔(13, 23)과 상기 제2빔(13, 14, 23, 24)중 적어도 하나가 존재하는지 여부를 나타내는 상기 노광정보데이타를 생성하기 위한 수단과, 상기 블록(10, 20)의 각각에 대하여, 적절한 노광량으로 상기 웨이퍼상에 대응패턴을 생성하기 위해서 사용되는 노광량보정데이타를 생성하기 위한 수단과, 상기 노광정보데이타와 상기 노광량보정데이타를 사용하여 상기 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 노광수단을 더 포함하는 것이 특징인 노광장치.
16. 각각 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)을 갖는 복수의 블록(10, 20)을 갖는 마스크(120)을 사용하여 상기 블록(10, 20)중에서 선택된 한 블록의 1개 이상의 투과공(120)를 사용하여 상기 블록(10, 20)중에서 선택된 한 블록의 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)을 통과하는 전자빔을 웨이퍼상에 조사하여 상기 웨이퍼상에 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하는 장치에 있어서, 상기 블록(10, 20)중 1개 이상의 블록에 대한 상기 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22)중 1개 이상에 빔(13, 14, 23, 24)을 삽입하기 위한 수단과, 상기 각각의 블록(10, 20)에 대하여, 상기 빔(13, 14, 23, 24)이 존재하는지 여부를 나타내는 노광정보데이타를 생성하기 위한 수단과, 상기 블록(10, 20)의 각각에 대하여, 적절한 노광량으로 상기 웨이퍼상에 대응패턴을 생성하기 위해서 사용되는 노광량보정데이타를 생성하기 위한 수단과, 상기 노광정보데이타와 상기 노광량보정데이타를 사용하여 상기 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 노광하기 위한 수단을 포함하는 것이 특징인 노광장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 블록(10, 20)의 대응하는 하나중 1개 이상의 투과공(11, 12, 21, 22) 총면적크기에 준하여 상기 블록(10, 20)의 각각에 대한 노광량을 결정하는 수단을 더 포함하는 것이 특징인 노광장치.
18. 제16항에 있어서, 노광량과 일정폭을 갖는 투과공(11, 12, 21, 22)내에 삽입된 상기 빔(13, 14, 23, 24)의 크기와 개수와의 관계를 미리 구하는 수단을 더 포함하는 것이 특징인 노광장치.