KR100389567B1 - 전자선노광마스크, 전자선노광방법, 반도체장치 제조방법및 전자선노광장치 - Google Patents
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Abstract
전자선노광마스크는 주마스크및 하나이상의 보상마스크들을 포함하고 있다. 이 주마스크는 다수의 제1분할마스크들을 구비하고 있다. 보상마스크는 상기 제1분할마스크들 중 결함이 있는 분할마스크와 동일한 패턴구조를 갖는 결함이 없는 제2분할마스크들을 하나 이상 구비하고 있다. 이 전자선노광마스크를 사용하여 노광을 수행함에 있어서, 제1분할마스크들은 결함이 없는 한 사용되고, 제1분할마스크가 결함이 있을 때는 제1분할마스크에 대응하는 제2분할마스크가 사용된다.
Description
본 발명은 셀투사용 전자선을 웨이퍼에 조사하는데 사용하기 위한 전자선노광마스크(이하, "노광마스크"라 한다), 이것을 사용하는 전자선노광방법, 반도체장치 제조방법, 및 전자선노광장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 양품률을 위한 전자선노광마스크, 전자선노광방법, 반도체장치 제조방법,및 전자선노광장치에 관한 것이다.
종래에도 전자선을 사용하는 리소그래피기술로서 가변성형기술 및 부분 셀투사(cell projection)기술이 사용되어 왔다. 가변성형에 있어서는, 전자선편향을 통해 임의 사각패턴 노광이 수행된다. 한편, 부분셀투사에 있어서는, 소망패턴의 반복된 부분들은 셀마스크들을 사용하여 노광된다. 이 기술들에 있어서, 웨이퍼보다 수십배 큰 스텐실마스크들이 노광마스크들로 사용된다. 예를들면, 패턴노광 될 웨이퍼상의 최대노광영역은 양측 길이가 5㎛인 사각영역이다. 그러나, 이 기술들은 스루풋(throughput)가 낮은 문제점을 갖고 있다. 이 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 마스크상에서 전자선의 빔직경이 1㎜정도로 증가되고, 웨이퍼보다 4배 큰 스텐실마스크 및 멤브레인마스크가 노광마스크로 사용되는 기술이 제안되고 있다. 이 기술에 있어서, 웨이퍼상에서의 최대노광면적은, 예를들면, 양측길이가 250㎛인 평방면적이다.
이러한 기술의 적용과 함께, 웨이퍼상에 형성될 칩의 전체패턴에 대응하는 다수의 분할된 마스크들로서 노광마스크가 형성되고, 이 분할된 마스크들은 전자선셀투사의 대상이 되는 또 다른 기술이 제안되고 있다. 그 전에는 이 분할된 마스크들이 단지 이들 반복된 부분들만을 위해 형성되어져 왔다.
이러한 개선된 기술에 있어서, 양측 길이가 20㎜인 칩상의 패턴노광은 마스크상의 빔직경이 대략 1㎜로 설정된 전자선으로 수행된다. 그 외에, 칩영역은 웨이퍼상에서 사각패턴의 6400개 분할영역을 얻도록 80 ×80 행렬로 분할된다. 각 분할영역은 양측길이가 각각 250㎛이고, 대략 1/4로 축소투사된다.
따라서, 각각이 분할영역의 대략 4배 또는 1㎜의 측면길이를 갖는 6400개의 분할마스크들이 노광마스크를 구성하도록 형성되고 배열된다. 다음, 대략 1㎜의 빔직경을 갖는, 전자원으로부터 방사된 전자선이 분할마스크들의 어느 하나에 방사된다. 따라서, 분할마스크를 투과한 전자선이 웨이퍼에 전사되고, 분할마스크에 셀투사를 시행한다.
계속해서, 이러한 셀투사는 칩영역 전체의 노광을 수행하기 위한 웨이퍼에 노광마스크내의 전체패턴이 전사될 수 있도록 모든 분할마스크들상에 성공적으로 수행된다.
도 1a는 종래의 멤브레인마스크를 보여주는 단면도이다. 도 1b는 종래의 스텐실 마스크를 보여주는 단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 종래의 멤브레인마스크(100)는 소망두께의 SiN(질화 실리콘) 기판(101)을 구비하고 있다. 두께가 30-50㎚이고 소망 패턴의 W(텅스텐) 및 Cr(크롬)막들로 구성된 적층박막(102)이 SiN기판(101)상에 형성된다. SiN기판(101)의 표면상에는 행렬형태의 보강틀(103)이 필수적으로 형성된다. 이 보강틀(103)은 Si로 이루어지고, 대략 750㎛의 두께를 갖는다. 각 행렬영역은 하나의 분할마스크를 구성한다.
한편, 도 1b에 도시한 바와 같이, 종래의 스텐실마스크(200)는 에칭등의 가공에 의해 행렬배열의 오목부(202)가 형성된 소망 두께의 Si기판(201)을 구비하고 있다. 각 오목부(202)의 저부에 형성된 박부(203)는 하나의 분할마스크를 구성한다. 각 분할마스크(박부, 203)는 사전 설정된 구조의 패턴개구들(204)을 갖고 있다. 이 실리콘기판(201)은 오목부들(202) 사이에서 프레임부들(205)을 형성한다.
이제, 종래의 수십배의 노광마스크를 사용하는 부분셀투사기술에 있어서, 노광마스크로서의 스텐실마스크는 10-20㎛정도의 두께를 갖는 Si을 이용한다. 한편, 개량기술에 있어서 4배의 노광마스크로 사용될 스텐실마스크는 패턴들을 미세하게 형성할 필요가 있고, 따라서, Si기판의 두께를 2㎛정도로 감소될 것이 요구된다. 이것은 스텐실마스크의 기계적 강도를 저하시킨다. 그러므로, 마스크의 제조에 있어서 마스크결함의 가능성이 높아지고 결함이 없는 노광마스크의 제조가 어렵게 된다.
더우기, 분할마스크를 사용하는 기술에 있어서, 스텐실마스크를 구성하는 다수의 분할마스크들은 반복부들용 패턴들뿐만 아니라 전체 칩 패턴들이 다수의 다른 패턴들을 갖는 분할패턴들로 분할될 것을 요구한다. 이것은 동일한 반복패턴들을 형성하는 수십배 정도의 노광마스크를 제조하는 경우에 비교하여 마스크결함의 생성이 용이하다는 것을 의미한다. 결과적으로, 어떠한 결함도 없이 분할마스크 모두를 형성하는 것은 어렵게 된다.
이러한 결함이 있는 멤브레인마스크및 스텐실마스크를 위해, 광학노광시스템의 포토마스크용으로 채용된 패턴수정기술을 노광마스크로서의 기능손실 없이 응용하는 것은 어렵다. 이러한 패턴수정기술은 패턴수정이 마스크패턴을 구성하는 크롬막과 같은 금속박막상에 이온빔을 집광함에 의해 수행되는 집광이온빔(focused ion beam, FIB)법을 포함하고 있다. 따라서, 결함이 있는 노광마스크들은 사용할 수가 없고, 재제조를 요구한다. 이것은 노광마스크의 제조율을 떨어뜨리고, 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 분할마스크들의 일부에 결함이 있을 때 조차도 소망패턴의 전자선노광을 수행할 수 있고, 따라서 마스크제조율을 실질적으로 증진하는 전자선노광마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 노광마스크가 소망패턴의 노광을 가능하도록 채용되는 전자선노광방법및 전자선노광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 전자선노광방법의 사용을 통해 반도체장치등을 제조할 수 있는 장치제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1a는 종래의 멤브레인 마스크(membrane mask)의 단면도;
도 1b는 종래의 스텐실 마스크(stencil mask)의 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도;
도 3은 노광마스크(EM1)를 사용하는 전자선노광장치의 개략구성도;
도 4는 주마스크 및 보상마스크를 검사하는 단계들을 보여주는 흐름도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 사용하는 노광방법을 보여주는 흐름도;
도 6은 분할된 마스크들의 선택순서를 보여주는 개략도;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 사용하는 다른 노광방법을 보여주는 흐름도;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도; 및
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도이다.
*도면의 주오목부분에 대한 부호의 설명
1...실리콘기판 11...전자총
12...마스크스테이지 13...웨이퍼스테이지
14...제1광학시스템 15...제2광학시스템
16...제어장치 17, 18...스테이지구동기
19...메모리 EM1-EM3...노광마스크
MM...주마스크 CM...보상마스크
MDM, CDM...분할마스크 W...웨이퍼
본 발명에 따른 전자선노광마스크는 다수의 제1분할마스크들을 구비하는 주마스크, 및 결함이 없는 제2분할마스크를 하나 이상 구비한 하나 이상의 보상마스크를 포함하고 있다. 각 제2분할마스크는 제1분할마스크들 가운데 결함이 있을 수도 있는 마스크와 동일하게 형성된 패턴구조를 갖는다.
이러한 전자선노광마스크를 사용함에 의한 전자선노광에 있어서, 제1분할마스크들의 일부에 결함이 있을 때 조차, 패턴노광을 위해 결함이 있는 분할마스크들은 결함이 없는 제2분할마스크들로 대체될 수 있다.
그러므로, 주마스크의 모든 분할마스크들이 결함이 없는 분할마스크들로 구성될 필요는 없다. 이것은 결함이 없는 분할마스크들로만 구성되는 주마스크의 제조필요성을 제거한다. 따라서, 노광마스크의 실질적인 제조율이 향상되고, 제조소요시간이 단축되어 제조비용을 절감한다.
본 발명의 본질, 원리 및 응용등은 첨부한 도면과 관련한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하에서, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도이다.
제1실시예에 따른 노광마스크(스텐실마스크, EM1)는 마스크기판으로서 원형실리콘기판(1)을 포함하고 있다. 이 실리콘기판(1) 상에는 주마스크(MM)및 보상마스크(CM)가 배열된다. 주마스크(MM)는 단일칩을 80 ×80 또는 그 이상의 행렬로 분할함에 의해 얻어진 6400개의 분할마스크들(MDM)을 포함한다. 보상마스크(CM)에는 분할마스크들(MDM) 만큼 많은 분할마스크들(CDM)이 배열된다. 여기서, 단순화를 위하여, 도 2는 적은 수의 분할마스크들(MDM 및 CDM)로 구성된 주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)를 보여주고 있다.
분할마스크들(MDM 및 CDM)의 각각은 전자선의 선직경에 대응하는 1평방㎜의 형상을 갖고 있다. 도 1b에 도시된 종래의 스텐실마스크와 같이, 소망두께의 Si기판(1)은 매트릭스배열 내에 오목부를 형성하기 위하여 에칭 또는 가공된다. 각 오목부의 기저에 형성된 박부는 하나의 분할마스크를 구성한다.각 분할마스크는 사전설정된 구조의 패턴개구들을 갖고 있다. 이 실리콘기판은 오목부들 사이에서 매트릭스구조의 프레임부들을 형성한다.
단일칩의 패턴노광은, 주마스크(MM)를 구성하기 위하여 실리콘기판(1)의 어느 한 영역에 하나의 블럭으로 배열된, 예를들면 6400개의 분할된 마스크들(MDM)을 요구한다. 유사하게, 6400개의 분할된 마스크들(CDM)은 보상마스크(CM)를 구성하기 위하여 실리콘기판(1)의 다른영역에 다른블럭으로서 배열된다.
주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)는, 1:1의 기초위에 서로 대응하는 분할된 마스크들(MDM 및 CDM)이 동일 패턴들으로 마련되고 동일 배열로 형성되는 관계를 갖고 있다.
도 3은 노광마스크(EM1)를 사용하는 전자선노광장치를 보여주는 개념구성도이다.
이 전자선노광장치는 전자총(11), 마스크스테이지(12), 및 웨이퍼스테이지(13)를 포함하고 있다. 전자총(11)은 전자선(EB)을 방사한다. 마스크스테이지(12)는 그 위에 놓여진 노광마스크(EM1)를 보지할 수 있고 이것을 평면 X및 Y방향으로 이동할 수가 있다. 웨이퍼스테이지(13)는 그 위에 재치된 반도체웨이퍼(W)를 보지할 수 있고 이것을 평면 X 및 Y방향으로 이동할 수가 있다. 전자총(11)으로부터 방사된 전자선(EB)은 노광마스크(EM1) 상으로 주사된다. 웨이퍼(W)는 노광마스크(EM1)를 투과한 전자선에 노광된다.
또한, 전자선노광장치는 제1광학시스템(14) 및 제2광학시스템(15)을 포함하고 있다. 제1광학시스템(14)은 마스크스테이지(12)상의 노광마스크(EM1)에 대하여 전자선의 주사된 위치를 변경하도록 전자총(11)으로부터 방사된 전자선을 평면 X 및 Y방향으로 편향시킨다. 제2광학시스템(15)은 웨이퍼스테이지(13)상의 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 전자선의 주사위치를 변경하도록 노광마스크(EM1)를 투과한 전자선을 평면 X 및 Y방향으로 편향시킨다. 이 제1 및 제2광학시스템들(14 및 15)은 제어장치(16)에 의해 제어된다. 제1광학시스템(14)은 노광마스크(EM1)상에 배열된 분할마스크들(MDM 및 CDM)의 어떤 것 위에도 전자선의 주사를 가능하게 한다. 제2광학시스템(15)은 전자선(EM)이 웨이퍼(W)상의 어떤 위치상에도 투사되도록 노광마스크(EM1)의 투과를 허용한다.
마스크스테이지(12) 및 웨이퍼스테이지(13)에는 제어장치(16)에 의해 제어되는 스테이지구동기들(17 및 18)이 마련된다. 이 스테이지구동기들(17 및 18)은 각각 노광마스크(EM1) 및 웨이퍼(W)의 평면위치를 변경한다. 제어장치(16)는 메모리(19)에 연결된다. 메모리(19)에 기록되어지는 것들은, 나중에 설명되는 바와 같이, 주마스크(MM)및 보상마스크(CM)를 구성하는 분할마스크들(MDM 및 CDM)의 번지들이다. 제어장치(16)는 제1 및 제2광학시스템(14, 15)과 스테이지들(12, 13)을 제어하기 위하여 메모리(19)로부터 번지들을 독출한다.
이제, 도 2에 도시된 제1실시예에 따른 노광마스크(EM1)를 사용하여 도 3에 도시된 전자선노광장치에서 전자선노광을 통해 웨이퍼(W)상에 칩패턴을 적용하는 방법을 설명한다.
먼저, 노광마스크(EM1)가 전자선노광장치의 마스크스테이지(12)상에 배치된다. 부가하여, 실리콘 또는 다른 반도체물질로 구성되는 웨이퍼(W)가 웨이퍼스테이지(13)상에 배치된다. 이와 관련하여, 웨이퍼(W)는 표면상에 도포된 전자선저항(미도시)을 갖고 있다.
다음, 제어장치(16)는 전자총(11)의 광축에 대하여 노광마스크(EM1)및 웨이퍼(W)를 사전설정된 위치에 셋트하기 위하여 스테이지구동기들(17, 18)을 제어한다.
다음, 전자총(11)은 전자선(EB)을 방사하고, 이 전자선(EB)은 제1광학시스템(14)에서 편향된다. 이 전자선(EB)은 제1노광을 위해 분할마스크(MDM)상에 투사된다.분할마스크(MDM)상에 투사된 전자선(EB)은 분할마스크(MDM)에 형성된 패턴개구들에 의해 패턴화된 선구조로 재형성된 후, 제2광학시스템(15)에서 편향된다. 이 전자선(EB)은 웨이퍼(W)의 표면상에 투사된다. 이 결과로서, 웨이퍼(W)의 표면상에 형성된 전자선레지스트는 노광된다.
이 단계들에서, 제어장치(16)는 제1광학시스템(14)의 투사렌즈들 및 제2광학시스템(15)의 대물렌즈들의 촛점위치들을 제어한다. 그러므로, 분할마스크(MDM)는 일괄노광을 위해 웨이퍼(W)의 표면상에 촛점이 맞추어진다.
다음, 제1광학시스템(14)은 다음노광을 위해 분할마스크(MDM)상에 전자선(EB)이 투사되도록 전자선(EB)을 편향한다. 또한, 제2광학시스템(15)은 웨이퍼(W)의 표면상에 전자선을 투사하기 위하여 해당 분할마스크(MDM)를 투과한 전자선(EB)을 편향한다. 이것에 의해, 이전 분할마스크를 통해 노광된 영역의 다음에, 현재분할마스크의 패턴이 웨이퍼(W)의 표면상에서 일괄적으로 노광된다.
이와 같이, 웨이퍼표면상의 단일칩의 패턴을 노광하기 위하여 웨이퍼(W)의 표면상에서 다수의 분할마스크들(MDM)의 패턴들을 순차적으로 노광하는 단계는 이 실시예의 경우에 6400회 반복된다.
상술한 방법은 분할마스크들(MDM)의 결함이 없는 경우에 사용되는 것임을 알아야 한다. 사실은, 상기와 같이, 일부의 분할마스크들(MDM)은 결함이 있다. 이제, 일부 분할마스크들(MDM)이 결함이 있는 경우의 전자선노광방법에 대하여 설명한다. 도 4는 주마스크 및 보상마스크를 검사하는 단계들을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 전자선노광 전에 노광마스크(EM1)가 제조된다(단계 S101).
다음, 마스크검사시스템에 설치된 노광마스크(EM1)로 주마스크(MM)의 각 분할마스크들(MDM)의 결함이 검사된다(단계 S102). 이 결함검사에 있어서, 각 분할마스크들(MDM)에 형성된 패턴개구들은 CCD카메라등에 의해 촬상된다. 확대된 패턴개구들은 패턴결함을 검출하도록 패턴설계와 비교될 수 있다.
계속해서, 결함이 있는 분할마스크(MDM)는 추출되고(단계 S103), 이 결함이 있는 분할마스크(MDM)의 번지는 메모리(19)에 기록된다(단계 S104). 첨언하면, 이 번지는 분할마스크(MDM)의 XY좌표, 또는 사전에 부여된 분할마스크(MDM)의 일렬번호, 또는 어떤 다른 인식수(identifying number)이어도 좋다.
결국, 분할마스크들(MDM)은 검사완료되고(단계 S105), 결함검사는 보상마스크(CM)의 각 분할마스크들(CDM)에 수행된다. 이 검사에서, 분할마스크들(MDM)의 결함검사에서 결함이 있는 것으로 메모리(19)에 기록된 번지들이 독출된다(단계 S106). 이 때, 단지 이 번지들에 상응하는 분할마스크들(CDM)만이 결함검사가 수행된다(단계 S107). 만일 검사대상인 분할마스크(CDM)가 결함이 없다면(단계 S108), 이 분할마스크(CDM)는 결함이 있는 분할마스크(MDM)를 보상하는 분할마스크(CDM)로 되고, 그것의 번지가 메모리에 기록된다(단계 S109). 여기서, 검사대상인 분할마스크(CDM)가 역시 결함이 있다면, 보상마스크(CM)는 보상용 마스크로 사용될 수 없다. 그러므로, 노광마스크(EM1)는 사용되지 못하고, 새로운 노광마스크가 제조된다(단계 S108, S101).
검사대상인 모든 분할마스크들(CDM)이 결함이 없을 때(단계 S110), 결함검사는 완료된다.
주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)는, 예를 들면, 동일한 마스크원형패턴으로부터 제조된다. 일반적으로, 단일분할마스크의 결함가능성이 P라고 가정할 때, 동일패턴의 분할마스크들(MDM 및 CDM)의 결함가능성은 P×P=P2이다. 예를 들면, P가 대략 1/10의 값을 가질 때, 분할마스크들(MDM 및 CDM)의 결함가능성은 1/100이다. 즉, 그러한 경우의 가능성은 극히 적다. 그러므로, 주마스크(MM)가 결함이 있는 분할마스크들(MDM)의 일부를 포함하고 있더라도, 보상마스크(CM)의 대응하는 분할마스크들(CDM)은 결함이 없는 정상적인 분할마스크들일 가능성이 대단히 높다. 이것은 결함있는 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)을 결함없는 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)로 보상할 수 있게 한다. 첨언하여, 결함가능성이 높은 것으로 평가된다면, 주마스크 및 모든 보상마스크들의 결함가능성을 줄이기위하여 동일하게 패턴화된 보상마스크들이 다수개 제조되어도 좋다.
결함검사의 완료 후, 메모리(19)에 저장된 결함있는 분할마스크들(MDM)의 번지들과 결함없는 보상마스크들(CDM)의 번지들과 함께 전자선노광장치안에서, 웨이퍼(W)의 노광이 수행된다. 도 5는 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 사용하는 노광방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5에서, 제어장치(16)는 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 대한 순차노광을 수행함에 있어서 번지확인을 한다(단계 S201).
다음, 이 번지는 메모리(19)에 기록된 번지들과 비교된다(단계 S202). 노광용 분할마스크(MDM)의 번지가 메모리(19)에 기록된 결함있는 분할마스크들의 번지들과 일치되지 않으면, 이 분할마스크(MDM)는 노광을 수행하는데 사용된다(단계 S203).
한편, 번지일치가 되면, 제어장치(16)는 그 분할마스크(MDM)가 결함있는 분할마스크로 인식하고, 메모리(19)로부터 해당분할마스크(MDM)에 대응하는 분할마스크(CDM)의 번지를 독출한다(단계 S204). 독출된 번지에 기초하여, 제어장치(16)는 전자선(EB)이 분할마스크(CDM)상에 투사되도록 제1광학시스템(14)에서 편향을 제어함은 물론 마스크스테이지(12)를 제어한다. 한편, 이 제어장치(16)는 전자선(EB)이 웨이퍼(W)상에 투사되도록 제2광학시스템(15)을 제어한다. 뒤이어서, 전자선(EB)은 노광을 수행하기 위하여 전자총(11)으로부터 방사된다(단계 S205).
다음, 동일한 과정이 노광이 끝날 때 까지 각 주마스크(MM)의 분할마스크(MDM)상에서 완료된다(단계 S206).
이러한 노광방법에 있어서, 결함있는 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 의한 노광들이 회피되어 결함없는 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)에 의한 노광이 수행된다.
이와 관련하여, 보상마스크(CM)를 사용한 노광이 끝날 때, 제어장치(16)는 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 의한 다음 노광들로 되돌아 가기 위하여 마스크스테이지(12)를 이전 위치에 놓는다. 유사하게, 뒤따르는 결함있는 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 의한 노광들은 매번 대응하는 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)에 의한 노광으로 대체된다. 결론적으로, 결함없는 분할마스크들(CDM)에의한 칩패턴노광은 주마스크(MM)와 보상마스크(CM)의 사용을 통해 달성된다.
도 6은 분할마스크들의 선택순서를 보여주는 개념도이다. 상술한 방법에 있어서, 예를들어, 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)이 (1) 내지 (5)까지는 성공적으로 노광되고 분할마스크(MDM)(6)에서 결함이 발견된 것으로 가정하자. 여기서, 대응하는 보상마스크(CM)의 분할마스크 또는 결함없는 분할마스크(CDM)(6)가 노광용으로 사용된다. 다음, 주마스크(MM)로 돌아가서, 동일한 노광이 다음 분할마스크(MDM)(7)에 수행된다. 이어서, 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 결함이 발견될 때, 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)을 사용하여 유사하게 노광이 수행된다.
상기로부터 알 수 있듯이, 제1실시예에 따르면, 주마스크(MM)의 결함들은 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)의 일부에 결함이 있을 때조차 결함없는 패턴으로 칩노광이 달성되도록 보상마스크(CM)에 의해 보상된다. 이것은 결함이 없는 분할마스크들로만 이루어지는 주마스크의 제조필요성을 제거한다. 그러므로, 노광마스크의 제조시간이 단축되어 비용을 저감시키고, 실질적인 생산성을 향상시킨다.
제1실시예에서는, 주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)의 사이에 구분이 필요없다는 것을 알아야한다. 예를 들면, 주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)를 만들기 위한 두개의 마스크들을 동시에 형성한 후에, 결함있는 분할마스크들을 검사하여, 결함있는 분할마스크들이 더 적은 하나는 주마스크(MM)로 설정되고 다른 하나는 보상마스크(CM)로 설정된다. 이 경우에, 분할마스크들(MDM)과 분할마스크들(CDM) 사이의 교체숫자가 작아지게 되어, 총노광시간을 단축하는 이점이 있다.
이 제1실시예는 다른 노광방법에 사용되어도 좋다. 이 방법에 있어서, 주마스크(MM)에 의한 노광과 보상마스크(CM)에 의한 노광은 시간축에 있어 서로 분리된다. 도 7은 제1실시예에 따른 전자선노광마스크를 사용한 다른 노광방법을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 전자선노광장치는, 상술한 방법들에서와 같이(단계 S301-S303), 개별 분할마스크들(MDM) 상에서 웨이퍼(W)에 대한 노광을 순차적으로 수행할 때 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)의 번지들을 인지한다.
그럼에도 불구하고, 제어장치(16)가 분할마스크(MDM)의 주소와 메모리(19)에 기록된 결함있는 분할마스크들(MDM)의 주소의 일치를 발견하여 해당 분할마스크(MDM)가 결함이 있다고 인지할 때, 제어장치(16)는 해당 분할마스크(MDM)의 노광을 하지 않고, 다음 분할마스크(MDM)로 진행한다(단계 S304). 즉, 도 6에 있어서, 분할마스크(MDM)(6)의 노광은 이 시점에서 수행되지 않는다.
결함있는 분할마스크들(MDM)에 의한 노광이 수행되지 않고, 결함없는 분할마스크들(MDM)에 의한 노광이 모두 완료된다(단계 S305).
다음, 제어장치(16)는 전자선이 보상마스크(CM)상에 투사되도록 제1광학시스템(14)을 제어하고, 이 제1광학시스템(14)의 제어에 수반되는 제2광학시스템(15)을 제어한다. 다음, 제어장치(16)는 결함있는 분할마스크(MDM)에 대응하는 분할마스크(CDM)의 번지, 즉, 아직 노광되지 않은 분할마스크(MDM)의 번지를 메모리로부터 독출한다(단계 S306).
계속해서, 전자선은 노광을 위해 독출한 번지에서 분할마스크(CDM)상에 투사된다(단계 S307). 말할 필요도 없이, 제어장치(16)는 웨이퍼(W)상의 노광이 되지않은 영역에 노광이 되도록 유사하게 웨이퍼스테이지(13)를 제어한다.
다음, 보상마스크(CM)의 모든 목표 분할마스크들(CDM)의 노광이 완료되도록 진행된다(단계 S308). 주마스크(MM)를 사용하여 노광되지 아니한 웨이퍼(W) 표면상의 영역들이 보상마스크(CM)의 이들 분할마스크들(CDM)에 의해 노광된다. 이것은 결과적으로 결함이 없는 분할마스크들(CDM)에 의해 칩패턴노광이 달성된다.
이 노광방법에 있어서, 주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)의 각 분할마스크들(CDM)은, 결함있는 분할마스크들이 매번 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)로 대체하기 위하여 마스크스테이지(12)가 주마스크(MM)를 사용한 노광들에 있어서 제어될 필요가 없도록, 제1광학시스템(14)에 의한 전자선(EB)의 편향범위 내에서 배열되어야 한다. 결과적으로, 분할마스크대체를 위한 마스크스테이지(12)의 이동시간이 생략될 수 있어 노광시간이 단축된다.
이제, 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도이다.
제1실시예에서와 같이, 제2실시예에 따른 노광마스크(스텐실마스크)(EM2)는 실리콘기판(1) 상에 형성된 주마스크(MM)를 구비하고 있다. 이 주마스크는 그 안에 배열된 소망개수의 분할마스크들(MDM)을 갖고 있다. 이 주마스크(MM)의 구조및 배열은 노광마스크(EM1)의 주마스크(MM)의 것들과 동일하다. 더우기, 사전설정된 갯수의 분할마스크들(CDM)을 포함하는 보상마스크(CM)는 주마스크(MM)에 인접하는 영역에 배열된다. 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)과 비교하여 수가 적은 제2실시예에 있어서의 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)은 단지 분할마스크들(MDM)의 일부에 대응하게 배열된다. 즉, 모든 분할마스크들(MDM) 가운데 높은 결함가능성을 갖고 있는 분할마스크들(MDM)에 대응하는 분할마스크들이 보상마스크(CM)를 구성하도록 배열된다.
이러한 노광마스크(EM2)는 예를 들면 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 우선, 단일 주마스크(MM)가 제조된다. 주마스크(MM)에 있는 분할마스크들(MDM)은 결함있는 분할마스크들(MDM)을 검지하기 위하여 제1실시예에 있어서와 마찬가지로 동일한 검사가 수행된다. 다음, 결함있는 분할마스크들(MDM)이 보상마스크(CM)를 구성하기 위하여 선택되고, 주마스크(MM) 및 보상마스크(CM)가 동시에 다른 실리콘기판상에 새롭게 형성된다. 이 경우에 있어서, 다수의 주마스크들(MM)은 자주 결함을 만드는 분할마스크들이 보상마스크를 구성하기 위하여 선택되도록 각 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)에 대한 검사전에 형성되어도 좋다. 이 형성방법은 주마스크(MM)의 결함있는 분할마스크들(MDM)을 보상할 가능성이 높은 분할마스크들(CDM)을 포함하는 보상마스크(CM)를 구비한 노광마스크(EM2)를 제조할 수가 있다.
더우기, 보상마스크(CM)를 위한 충분한 공간이 있을 때, 다수의 동일한 분할마스크들(CDM)이 결함가능성이 높은 분할마스크들, 즉 개구률이 큰 분할마스크들 및 치수정밀도가 엄격한 분할마스크들을 위해 형성되어도 좋다. 이것은 모든 분할마스크들(CDM)에 대한 결함으로부터의 회피가능성을 높일 수가 있고, 효과적으로 보상마스크(CM)를 제조할 수 있는 이점이 있다. 이 경우에 있어서, 높은 결함가능성을 갖는 분할마스크들이 결함가능성이 낮은 분할마스크들 보다 개수를 더 많이 형성하는 점진접근이 채용되어져도 좋다.
제2실시예에 따른 노광마스크(EM2)를 사용함에 의한 전자선노광방법은 노광마스크(EM2)가 전자선노광전에 결함검사를 받는 제1실시예의 사용방법과 기본적으로 동일하다. 주마스크(MM)의 결함있는 분할마스크들(MDM)의 번지들은 메모리(19)에 기록되고, 결함있는 분할마스크들(MDM)에 대응하는 분할마스크들(CDM)의 번지들은 마찬가지로 메모리(19)에 기록된다.
다음, 전자선노광장치에 있어서, 분할마스크들(MDM)은 웨이퍼(W)에 대한 노광이 순차적으로 진행된다. 여기서, 제어장치(16)가 메모리(19)에 기록된 번지들로부터 결함이 있는 분할마스크들(MDM)을 인지할 때, 해당하는 분할마스크(MDM)의 번지가 메모리(19)로부터 독출된다. 이 제어장치(16)는 이 때 노광용 번지들에서 분할마스크들(CDM)을 사용하기 위하여 제1및 제2광학시스템(14및 15)을 제어한다.
그 결과, 노광은 주마스크(MM)의 결함있는 분할마스크들(MDM)을 대체하는 보상마스크(CM)의 결함없는 분할마스크들(CDM)에 의해 수행된다. 즉, 결함없는 분할마스크들에 의한 칩패턴노광이 주마스크(MM)및 보상마스크(CM)의 사용을 통해 실현된다.
또한, 이 노광방법은 인지된 결함있는 분할마스크(MDM)가 매번 노광용분할마스크(CDM)로 대체되는 도 5의 흐름도에 도시된 바와 같은 방법을 채용해도 좋다. 더우기, 도 7의 흐름도에 도시된 바와 같이, 노광되지 않은 부분들이 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)로 노광되기 전에 주마스크(MM)의 모든 결함없는 분할마스크들(MDM)에 대하여 노광이 수행되어져도 좋다.
본 실시예에 따르면, 보상마스크(CM)의 결함없는 분할마스크들(CDM)은 주마스크(MM)를 구성하는 다수의 분할마스크들(MDM) 가운데 결함가능성이 낮은 비교적 단순한 패턴의 분할마스크들(MDM)을 위하여는 제조될 필요가 없다. 그러므로, 보상마스크(CM)를 구성하는 분할마스크들(CDM)은 보상마스크(CM)의 제조에 소요되는 면적을 감소시킬 수 있도록 개수를 줄일 수가 있다. 이것은 노광마스크를 최소화할 수가 있고, 따라서 많은 수의 분할마스크들을 포함하는 넓은 면적의 주마스크를 갖는 노광마스크를 구성함에 있어서 이점이 된다.
이제, 본 발명의 제3실시예를 설명한다. 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자선노광마스크를 보여주는 평면도이다.
제1실시예에서와 같이, 제3실시예에 따른 노광마스크(스텐실마스크)(EM3)는 실리콘기판(1)상에 형성된 주마스크(MM)를 구비하고, 이 주마스크(MM)는 그 안에 배열된 요망하는 개수의 분할마스크들(MDM)을 갖고 있다. 이 주마스크(MM)는 노광마스크(EM1)의 주마스크(MM)와 동일한 구조와 배열을 갖고 있다. 그 외에도, 사전 설정된 수의 분할마스크들(CDM)을 포함하는 보상마스크(CM)가 주마스크(MM)의 주변영역에 배열되어 있다. 제2실시예에서와 같이, 제3실시예에 있어서 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)은 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)과 비교하여 개수가 적다. 분할마스크들(CDM)은 분할마스크들(MDM)의 일부에 대응되게 배열된다. 즉, 분할마스크들(CDM)은 모든 분할마스크들(MDM) 가운데 결함가능성이 높은 분할마스크들(MDM)에 대응되게 선택되고 배열되며, 보상마스크(CM)를 구성한다.
제3실시예에 있어서, 분할마스크들(CDM)은 대응하는 분할마스크들(MDM) 가까이에 배치된다. 다시말하면, 분할마스크들(CDM)은 결함있는 분할마스크들(MDM)과 이것을 보상하는 분할마스크들(CDM) 사이의 간격이 가능한 한 가깝게 되도록 배열된다.
이러한 노광마스크(EM3)는 제2실시예와 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 노광마스크(EM3)는 주마스크(MM)의 결함있는 분할마스크들(MDM)의 보상가능성이 높은 분할마스크들(CDM)로 구성된 보상마스크(CM)를 갖도록 제조된다.
제3실시예에 따른 노광마스크(EM3)를 사용함에 의한 전자선노광방법은 제2실시예를 사용하는 방법과 동일하고, 따라서 상세한설명은 생략한다. 또한, 제3실시예를 사용하는 전자선노광방법은 인지된 결함있는 분할마스크(MDM)가, 도 7의 흐름도에 도시된 바와 같이, 매번 노광용 분할마스크(CDM)로 대체되는 도 5의 흐름도에 도시된 바와 같은 방법을 채택하여도 좋다. 더우기, 도 7의 흐름도에 도시된 바와 같이, 노광되지 않은 부분들이 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)로 노광되기 전에 모든 주마스크(MM)의 결함없는 분할마스크들(MDM)에 대한 노광을 수행하여도 좋다.
본 실시예에 따르면, 전자선(EB)에 대한 편향제어는, 주마스크(MM)의 분할마스크들(MDM)이 매번 보상마스크(CM)의 분할마스크들(CDM)로 대체되는 노광방법의 경우에 있어서 조차도, 분할마스크들(CDM)이 대체될 분할마스크들(MDM) 가까이 배열되도록 신속히 만들어질 수 있다. 더우기, 제2실시예에서와 같이, 보상마스크(CM)의 결함없는 분할마스크들(CDM)은 주마스크(MM)를 구성하는 다수의 분할마스크들(MDM) 가운데 결함가능성이 낮은 비교적 단순한 패턴의 분할마스크들(MDM)을 위하여는 제조될 필요가 없다. 이것은 보상마스크(CM)를 구성하는 분할마스크들의 개수와 보상마스크의 제조에 소요되는 면적을 줄이고, 노광마스크를 최소화할 수가 있다.
상기의 실시예들에 있어서, 주마스크(MM)및 보상마스크(CM)는 단일의 실리콘기판(1) 상에 형성된다. 그러나, 제1실시예에 있어서는, 주마스크(MM)및 보상마스크(CM)가 서로 다른 실리콘기판상에 형성되어져도 좋다. 이 실리콘기판들은 지지기판등과 같은 다른 기판의 수단에 의해 단일의 노광마스크로 집적되어져도 좋다.
더우기, 이들 실시예들에 있어서, 노광마스크는 필수적으로 실리콘기판으로 이루어진 스텐실마스크이다. 그러나, 이 노광마스크는 멤브레인마스크등으로 구성되어져도 좋다.
상술한 실시예들은 노광기술이 반도체장치를 제조하기위한 반도체웨이퍼의 표면상에 형성된 전자선레지스트에 패턴노광을 적용하는데 사용되는 경우를 취급하였다. 이처럼, 본 발명은 고기술 연산회로소자들 및 고기술 메모리소자들을 포함하는 반도체장치의 제조에 특별히 그리고 적합하게 적용된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 또한 반도체장치의 미세한 배선회로및 기타의 패턴을 노광하는 기술에 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 주마스크의 분할마스크들중 일부가 결함이 있을 때조차, 이들 결함있는 분할마스크들은 패턴노광을 달성하기 위하여 보상마스크의 결함없는 분할마스크들로 대체될 수가 있다. 그러므로, 주마스크의 분할마스크들 모두가 결함이 없는 분할마스크들로만 구성될 필요는 없다. 이것은 결함이 없는 분할마스크들로만 구성되는 주마스크를 제조할 필요성을 제거한다. 결과로서, 노광마스크의 실질적 생산률이 증진되고, 따라서, 제작시간이 단축되며 비용도 줄일 수가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시하였으나, 다양한 변경도 가능하며, 특허청구의 범위는 본 발명의 정신및 범위내에서 이러한 변경들을 포함하게된다,
Claims (12)
- 전자선노광마스크에 있어서, 다수의 제1분할마스크들을 구비한 주마스크; 및상기 제1분할마스크들 중 결함이 있을 수도 있는 분할마스크와 동일한 패턴구조를 갖는 결함이 없는 제2분할마스크들을 하나 이상 구비한 하나 이상의 보상마스크들을 포함하는 전자선노광마스크.
- 제 1항에 있어서, 상기 주마스크 및 적어도 하나의 보상마스크는 동일 기판상에 배열되는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1분할마스크들 중에 결함있는 마스크의 유무에 상관없이, 상기 보상마스크는 상기 제1분할마스크들 중 일부와 동일한 패턴구조를 갖도록 형성된 결함없는 상기 제2분할마스크들을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 제 3항에 있어서, 상기 보상마스크는 동일하게 패턴화된 분할마스크들을 다수개 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 제 3항에 있어서, 상기 제2분할마스크들은 상기 주마스크에 인접하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 제 3항에 있어서, 상기 제2분할마스크들은 상기 주마스크의 주변에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 제 1항에 있어서, 상기 전자선노광마스크는 멤브레인마스크 또는 스텐실마스크로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자선노광마스크.
- 전자선노광방법에 있어서, 제1분할마스크가 결함이 없을 때 사용되는 제1분할마스크 및 상기 제1분할마스크가 결함이 있을 때 사용되는 상기 제1분할마스크에 대응하는 제2분할마스크를 구비하는 청구항 1에 따른 전자선노광마스크를 사용함에 의해 노광을 수행하는 단계를 포함하는 전자선노광방법.
- 전자선노광방법에 있어서,다수의 제1분할마스크들을 구비한 주마스크에서, 결함있는 제1분할마스크의 번지를 기록하는 단계;상기 제1분할마스크들 중 결함이 있는 분할마스크와 동일한 패턴구조를 갖는 결함 없는 제2분할마스크들을 하나 이상 포함하는 보상마스크에서, 상기 결함 있는 제1분할마스크에 대응하는 제2분할마스크의 번지를 기록하는 단계; 및상기 결함 있는 제1분할마스크의 번지가 지정될 때, 상기 제1분할마스크에 대응하는 상기 제2분할마스크의 번지로 제1분할마스크의 번지를 대체하는 단계를 포함하는 전자선노광방법.
- 반도체장치를 제조하는 방법에 있어서,반도체기판의 표면상에 전자선레지스트막을 형성하는 단계; 및청구항 8에 따른 방법에 의해 상기 전자선레지스트막상에 노광을 수행하는 단계를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
- 반도체장치의 제조방법에 있어서,반도체기판의 표면상에 전자선레지스트막을 형성하는 단계; 및청구항 9에 따른 방법에 의해 상기 전자선레지스트막상에 노광을 수행하는 단계를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
- 전자선노광장치에 있어서,전자선을 방사하는 전자총;다수의 제1분할마스크들을 갖는 주마스크,및 각각이 상기 제1분할마스크들 중 결함이 있는 분할마스크와 동일한 패턴구조를 갖는 결함이 없는 제2분할마스크들을 하나 이상 구비한 하나 이상의 보상마스크들을 가지며, 상기 전자선의 일부를 차단하기위한 전자선노광마스크가 배치되는 마스크스테이지;전자선레지스트막과 함께 제공된 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼스테이지;상기 전자선을 상기 전자선노광마스크상에 투사하는 제1전자선광학시스템;상기 전자선노광마스크를 투과한 상기 전자선을 상기 전자선레지스트막상에 투사하는 제2전자선광학시스템;상기 제1분할마스크들 중 결함있는 분할마스크의 번지 및 상기 제1분할마스크에 대응하는 제2분할마스크의 번지를 저장하는 저장장치; 및결함있는 상기 제1분할마스크의 번지가 지정될 때 그 번지를 상기 제1분할마스크에 대응하는 상기 제2분할마스크의 번지로 대체하고, 상기 제1 및 제2전자선광학시스템들 안에서 상기 전자선의 편향을 제어하는 제어장치를 포함하는 전자선노광장치.
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