KR100256832B1

KR100256832B1 - 전자빔 노광장치용 마스크 데이터 작성방법 및 마스크

Info

Publication number: KR100256832B1
Application number: KR1019970028196A
Authority: KR
Inventors: 겡 나까지마
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2000-06-01
Also published as: US5897978A; JP2785811B2; JPH1012510A; KR980005342A

Abstract

본 발명에 따라, 반복 패턴들은 설계 패턴 데이터에 포함된 패턴들을 분할함이 없이 미리 형성된다. 반복 패턴 데이터는 부분 전체 전자빔 노광을 위한 마스크를 제조하는데 사용된다. 이것은 레지스트 패턴이 반복 패턴영역들 간의 경계상에 접속 에러가 없도록 보장한다. 따라서, 본 발명은 매번의 부분 일괄 전자빔 조사시에 지금까지 발생하였던 약 0.02㎛ 내지 0.03㎛ 의 접속 에러를 방지함으로써, 전자빔 노광에 의해 형성된 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 향상시킨다.

Description

전자빔 노광장치용 마스크 데이터 작성방법 및 마스크

본 발명은 전자빔 노광장치용 마스크 데이터 작성방법 및 마스크에 관한 것으로서, 특히 다수의 소망패턴을 대규모 메모리 또는 유사 반도체 집적회로 (IC) 에 집중적으로 노광시키는 유형의 전자빔 노광장치용 마스크에 관한 것이다.

오늘날, 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 정도로 미세한 규칙적인 패턴이 반도체 IC 양산 라인에 적용되고 있다. 패턴 사이즈의 감소와 더불어, 자외선을 이용하는 포토리소그래피와 X-선을 이용하는 X-선 리소그래피 뿐만아니라 전자빔을 이용하는 전자빔 리소그래피가 점차 주의를 끌고 있다. 그러나, 공지의 전자빔 노광장치는, "High Throughput Electron Beam Lithography System", Hitachi Review, Vol.76, No.7 (1994-7) 에 개시된 바와같이, 스테퍼 (stepper)를 이용한 광 조정기에 의해 얻을 수 있는 처리량 보다 처리량이 매우 적다는 문제점을 갖는다. 일괄 전자빔 노광방법은 최소 제조 크기를 개선시키고 처리량을 향상시킬 수 있다. 이러한 유형의 방법은 소망 패턴이 미리 형성되어 있는 전자빔 노광장치용 마스크를 이용한다. 이 마스크는 특히 대규모 메모리의 메모리 셀 처럼 다수의 동일 패턴이 순차적으로 노광되어 있을 때 효과적인 노광을 촉진시킨다.

일괄 전자빔 노광방법에서는 어퍼쳐 형태의 소망 패턴이 형성된 마스크를 제조하는 것이 통상적이다. 마스크는 전자빔의 광축선 근방에 배치된다. 전자빔은 소망 패턴을 실리콘 (Si) 웨이퍼에 전사하기 위해 어퍼처를 통해 조사된다. 노광장치의 처리량을 증가시키기 위해, 설계 데이터에 포함된 여러 반복 패턴 영역중에서도 최대 조사 영역에 가장 밀접한 반복 패턴 영역 또는 조사 영역의 크기에 기초하여 어퍼처의 크기를 결정하는 것이 일반적이었다.

일본 특허 공개공보 평 5-343304 호는 예컨대, 설계 데이터에서 부분 일괄 전자빔 노광장치에 적용가능한 최대 크기를 갖는 반복 패턴을 추출하는 방법을 개시한다. 이 방법은 평행한 연속적인 마스크 패턴으로 추출을 행함으로써 효과적인 추출을 충족한다. 그러나, 여기에는 부분 일괄 전자빔 노광장치가 조사할 수 있는 최대영역과 크기가 가장 밀접한 반복 패턴이 간단히 추출된다는 문제가 있다. 특히, 이 방법이 예컨대 DRAM (Dynamic Random Access Memory) 의 커패시터 패턴 또는 디바이스 분리패턴에 적용된다고 가정하면, 소망 패턴이 최대 조사영역 보다 크기가 작더라도, 이웃하는 조사영역들 간의 경계에 걸쳐 연장하는 패턴들이 분할된다. 이러한 분할에 의해 노광장치용의 마스크 패턴이 추출된다. 상기 마스크 패턴이 노광장치용 마스크 패턴을 형성한 다음 부분 일괄 전자빔 노광을 행하는데 사용된다고 가정하면, 반복 패턴 영역의 경계상에서 분할된 패턴들의 편위로 인해 매번의 노광시 접속 에러가 발생한다. 결과적으로, 마스크로부터 웨이퍼에 전사된 레지스트 패턴은 치수 정밀도가 낮다. 또한, 반복 패턴들의 정합을 고려하여야 하기 때문에, 마스크 패턴 추출공정이 복잡하다.

고 집적 및 미세구성의 디바이스를 충족하기 위해 0.2㎛ 의 설계 패턴 크기에 대해 ±0.02㎛ 미만의 치수 정밀도에 대한 요구가 증가하고 있다. 따라서 전술한 접속 에러에 기인한 치수 정밀도의 악화를 감소시킬 필요가 있다.

본 발명에 관련된 기술은 예컨대, 일본 특허 공개공보 평 5-136036 호에도 개시되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 매번의 부분 일괄 조사시 발생하는 접속 에러를 감소시킬 수 있고 그에 따라 마스크로부터 Si 웨이퍼에 전사되는 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 마스크 데이터 작성방법 및 전자빔 노광장치용 마스크를 제공하는 것이다.

도 1 은 부분 일괄 전자빔 노광 장치에 대한 마스크 패턴을 형성하는 종래의 공정을 나타내는 도면;

도 2a 및 도 2b 는 반복 패턴 영역을 이용하여 마스크 패턴이 Si 웨이퍼에 전사되었을 때, 이웃하는 반복 패턴 영역간의 경계상에 발생하는 접속 에러를 예시하는 도면;

도 3 은 전자빔 노광장치에 대한 마스크 데이터 작성을 위한 과정을 도시하며 본 발명의 실시예 1 을 나타내는 흐름도;

도 4 는 반복 패턴을 포함하는 영역을 최대 조사영역으로 상기 실시예가 분할하는 것을 나타내는 도면;

도 5 는 상기 실시예에 의해 형성된 특정 마스크 패턴을 나타내는 도면;

도 6a 내지 도 6e 는 전자빔 노광장치에 대한 마스크 제조방법을 도시하며 본 발명의 실시예 2 를 나타내는 단면도; 및

도 7 은 마스크를 사용하여 실시예 2 가 마스크 패턴을 Si 웨이퍼에 전사하는 특정 공정을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,51,52 : 패턴 2 : 최대 조사 영역

3 : 반복 패턴 영역 6 : 웨이퍼

7,9 : 마스크 8 : 어퍼쳐

10 : 도전층

본 발명에 따라, 전자빔 노광 장치용 마스크 데이터 작성방법은, 적어도 다수의 기본 패턴으로 각각 구성된 다수의 반복 패턴을 포함하는 집적회로용 마스크 패턴을 전자빔 노광장치에 의한 일회의 조사에 의해 각각 노광될 수 있는 다수의 사각형 영역으로 분할하는 단계, 개별 사각형 영역에 포함된 기본 패턴을 추출하는 단계, 추출된 하나이상의 기본 패턴이 이웃하는 사각형 영역들 간의 경계상에서 분할되어 있는지를 판정하는 단계; 및 경계상에서 분할된 하나이상의 기본 패턴을 개별 반복 패턴에서 제외하는 단계로 이루어진다. 결과적으로, 마스크 데이터가 작성된다.

본 발명의 이러저러한 목적, 특징 및 이점들은 첨부도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.

본 발명의 양호한 이해를 위해, 도 1, 2a 및 2b 에 도시된 이웃하는 부분 일괄 전자빔 조사 영역들간의 경계에 걸쳐 연장하는 패턴들을 분할하기 위한 종래의 공정을 간단히 참조한다. 종래의 부분 일괄 전자빔 노광장치가 디바이스의 분할을 위해 DRAM 메모리 셀에 적용된다고 가정한다. 도 1 에 도시된 바와같이, 디바이스들을 분할하기 위한 패턴들 (1) 각각은 실선으로 지시된 최대 조사 영역 (2) 보다 작음에도 불구하고, 패턴들 (1) 이 반복 패턴영역 (3) 간의 경계상에서 부분적으로 분할된다. 도 2a 는 부분 일괄 전자빔 노광장치에 대해 얻어지는 마스크 패턴 (4) (빗금부분)을 나타낸다. 도시된 바와같이, 마스크 패턴 (4) 은 이웃하는 반복 패턴영역 (3) 간의 경계부상에서 분할된 패턴 (52) 의 부분과 분할되지 않은 패턴 (51) 으로 형성된다.

상기 마스크 패턴 (4) 이 노광 장치용의 마스크를 제조한 다음 부분 일괄 전자빔 노광을 행하는데 사용된다고 가정하면, 도 2b 에 도시된 바와같이, 마스크 패턴 (4) 은 패턴들 (41, 42 및 43) 의 형태로 Si 웨이퍼에 순차적으로 전사된다. 이때, 패턴들 (41, 42 및 43) 의 경계상에서 분할된 패턴들 (52) 의 편위 (53 및 54) 로 인해 매번의 노광시 접속 에러가 발생한다. 따라서, 마스크로부터 웨이퍼에 전사된 레지스트 패턴은 전술한 바와같이 치수 정밀도가 낮다. 또한, 패턴들 (52) 의 접속부들 처럼 반복 패턴들의 정합을 고려하여야 하기 때문에, 마스크 패턴 추출공정도 역시 전술한 바와같이 복잡하다.

상기 문제점들이 없는 본 발명의 바람직한 실시예들을 이하에 설명한다.

도 3 은 전자빔 노광장치에 대한 마스크 데이터 작성을 위한 과정을 도시하며 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다. 도 4 에 도시된 바와같이, DRAM 메모리 셀 영역은 디바이스의 분할을 위해 X (수평) 방향 및 Y (수직) 방향으로 반복된 다수의 패턴 (1)을 포함한다. 먼저, DRAM 메모리 셀 영역은 최대 조사 영역 (2) 에 의해 순차적으로 분할되고, 참고로 메모리 셀 영역의 하부 좌측에 배치된 패턴 (100) 의 하부 좌측을 취한다 (도 3 의 단계 S1). 이어서, 개개의 최대 조사 영역 (2) 에 포함된 모든 패턴 (1) 이 추출된다 (단계 S2). 그다음, 이웃하는 최대 조사 영역들 (2) 간의 경계상에서 하나이상의 패턴 (1) 이 분할되었는지를 판정한다 (단계 S3). 만일 단계 S3 의 대답이 긍정 (예) 이면, 경계상에서 분할된 패턴 (1) 은 단계 S2 에서 추출된 패턴으로부터 제외된다 (단계 S4). 도 5 는 결함 접속이 없는 얻어진 마스크 패턴을 나타내며, 다른 경우에 결함 접속은 매번의 부분 일괄 전자빔 조사시에 최대 조사 영역들 (2) 간의 경계에서 발생한다.

단계 S3 의 대답이 부정 (아니오) 이면, 패턴들 (1) 이 상기 경계상에서 분할되지 않는 것을 의미하며, 단계 S4를 건너뛰어 마스크 패턴을 형성하기 위한 단계 S5 가 수행된다. 단계 S5 에서 제조된 마스크도 역시 최대 조사 영역들 (2) 간의 경계상에서 불연속적인 패턴들이 없으며, 따라서 치수 정밀도의 저하가 없다.

도 6a 내지 6e 는 전자빔 노광장치에 대한 마스크 제조공정을 도시하며 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸다. 먼저, 도 6a 에 도시된 바와같이, 제 1 실시예에서 작성되어 결함 접속부가 없는 마스크 데이터를 이용하여, Si 웨이퍼상에 형성된 마스크 재료가 패턴된다. 결과적으로, Si 웨이퍼를 에칭하기 위한 마스크 (7) 가 웨이퍼 (6) 의 정면에 형성된다. 도 6b 에 도시된 바와같이, 소망 패턴을 갖는 어퍼처 (8)를 형성하기 위해 웨이퍼 (6) 가 마스크 (7) 에 대해 에칭된 다음, 전체 마스크 (7) 가 웨이퍼 (6) 로부터 제거된다. 이어서, 도 6c 에 도시된 바와같이, 웨이퍼 (6) 의 배면이 패턴된 다음, 배면 에칭을 위한 마스크 (9)를 형성하기 위해 에칭된다. 도 6d 에 도시된 바와같이, 웨이퍼 (6) 의 배면은 수산화칼륨 (KOH) 용액을 이용하여 마스크 (9)를 통해 에칭된다. 마직막으로, 도 6e 에 도시된 바와같이, 금, 텅스텐, 티타늄 또는 유사 금속으로된 도전층 (10) 이 웨이퍼 (6) 의 정면상에서 성장한다.

마스크 제조를 위한 상기 공정은 다음과 같이 수정될 수도 있다. 수정된 공정에서는, 도 6c 및 6d 에 도시된 배면 에칭이 먼저 행해진다. 이어서, 웨이퍼 (6) 의 정면이 도 6a 에 도시된 바와같이 패턴된 다음 도 6b 에 도시된 바와같이 에칭된다. 마지막으로, 도 6e 에 도시된 바와같이 도전층 또는 금속막 (10) 이 웨이퍼 (6) 의 정면상에서 성장한다.

도 7 은 상기 제 2 실시예에 의해 제조된 마스크를 통해 Si 웨이퍼상에 패턴이 어떻게 형성되는지를 나타낸다. 도시된 바와같이, 부분 일괄 전자빔 조사가 X 방향 (수평방향) 의 피치 (11) 와 Y 방향 (수직방향) 의 피치 (12) 로 행해진다. 특히, Si 웨이퍼의 표면은 이웃하는 조사 영역들이 서로 중첩되도록 순차적으로 노광된다. 도 7에서, 조사는 예로써 X 방향으로 4회 반복되고 Y 방향으로 2회 반복된다. 물론, X 및 Y 방향들의 피치들 (11 및 12) 은 각기 최대 조사 영역 (2) 보다 작은 적절한 값이어야 한다. 특히, 경계상에서 분할되어 도 3 의 단계 S4 에서 제외된 패턴들 (13) 은 가변 형상의 전자빔에 의해 노광된다

요약하면, 본 발명에 따라 반복 패턴들은 설계 패턴 데이터에 포함된 기본 패턴들을 분할함이 없이 미리 형성될 수 있다. 반복 패턴 데이터는 부분 일괄 전자빔 조사를 위한 마스크를 제조하는데 사용된다. 이것은 레지스트 패턴이 반복 패턴영역들 간의 경계상에 접속 에러가 없도록 보장한다. 따라서, 본 발명은 매번의 부분 일괄 전자빔 조사시에 지금까지 발생하였던 약 0.02㎛ 내지 0.03㎛ 의 접속 에러를 방지함으로써, 조사에 의해 형성된 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 향상시킨다.

또한, 반복 패턴들은 그들의 경계상에 접속 에러가 없기 때문에, 매번의 부분 일괄 전자빔 조사시에 패턴 접속부의 정합을 고려할 필요가 없다. 따라서, 조사를 위한 마스크 데이터가 설계 패턴 데이터로부터 용이하게 작성될 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 설명에 비추어 당업자에게는 여러가지 변형이 가능하다.

Claims

전자빔 노광장치용의 마스크 데이터 작성방법에 있어서,

(a) 적어도 다수의 기본 패턴으로 각각 구성된 다수의 반복 패턴을 포함하는 집적회로용 마스크 패턴을 상기 전자빔 노광장치에 의한 일회의 조사에 의해 각각 노광될 수 있는 다수의 사각형 영역으로 분할하는 단계;

(b) 개별 사각형 영역에 포함된 기본 패턴을 추출하는 단계;

(c) 추출된 하나이상의 상기 기본 패턴이 이웃하는 사각형 영역들 간의 경계상에서 분할되어 있는지를 판정하는 단계; 및

(d) 상기 경계상에서 분할된 하나이상의 기본 패턴을 개별 반복 패턴에서 제외함으로써 마스크 데이터를 작성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 데이터 작성방법.
(a) 적어도 다수의 기본 패턴으로 각각 구성된 다수의 반복 패턴을 포함하는 집적회로용 마스크 패턴을 전자빔 노광장치에 의한 일회의 조사에 의해 각각 노광될 수 있는 다수의 사각형 영역으로 분할하는 단계;

(b) 개별 사각형 영역에 포함된 기본 패턴을 추출하는 단계;

(c) 추출된 하나이상의 상기 기본 패턴이 이웃하는 사각형 영역들 간의 경계상에서 분할되어 있는지를 판정하는 단계; 및

(d) 상기 경계상에서 분할된 하나이상의 기본 패턴을 개별 반복 패턴에서 제외함으로써 마스크 데이터를 작성하는 단계로 이루어지는 전자빔 노광장치용의 마스크 데이터 작성방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전자빔 노광장치용 마스크.
(a) 적어도 다수의 기본 패턴으로 각각 구성된 다수의 반복 패턴을 포함하는 집적회로용 마스크 패턴을 전자빔 노광장치에 의한 일회의 조사에 의해 각각 노광될 수 있는 다수의 사각형 영역으로 분할하는 단계;

(b) 개별 사각형 영역에 포함된 기본 패턴을 추출하는 단계;

(c) 추출된 하나이상의 상기 기본 패턴이 이웃하는 사각형 영역들 간의 경계상에서 분할되어 있는지를 판정하는 단계; 및

(d) 상기 경계상에서 분할된 하나이상의 기본 패턴을 개별 반복 패턴에서 제외함으로써 마스크 데이터를 작성하는 단계로 이루어지는 전자빔 노광장치용의 마스크 데이터 작성방법에 의해 제조된 전자빔 노광장치용 마스크에 의해 형성된 패턴을 웨이퍼의 표면에 전사하는 노광방법.
제 3 항에 있어서, 상기 마스크 데이터 작성방법은 (e) 가변 형상의 전자빔에 의해 상기 경계상에서 분할된 하나이상의 기본 패턴을 노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.