KR100422811B1 - Method for forming pattern using electron beam apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자빔(electron beam)을 이용한 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 전자빔 장치에 의해 전자빔 및 이온빔을 마스크기판이나 웨이퍼위에 입사시켜 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method using an electron beam, and more particularly, to a method of forming a pattern by injecting an electron beam and an ion beam onto a mask substrate or a wafer by an electron beam device.
현재의 16M DRAM 내지 1G DRAM 및 ASIC 반도체등에 사용되는 마스크는 보통 전자빔장치를 이용하여 제작되는데, 마스크상에 소정의 CAD 디자인에 따라 전자빔을 주사하여 컴퓨터상의 CAD디자인에 따른 패턴형상을 마스크상의 레지스트에 전사시킴으로써 마스크패턴을 형성한다.Masks used in current 16M DRAM to 1G DRAM and ASIC semiconductors are usually manufactured by using an electron beam apparatus. The mask is scanned by electron beam according to a predetermined CAD design, and the pattern shape according to CAD design on a computer is applied to a resist on a mask. The mask pattern is formed by transferring.
전자빔을 이용한 마스크 패턴 형성시, 통상 전자빔은 10KeV-50KeV의 높은 가속전압에 의해 마스크상에 형성된 폴리머계열의 레지스트의 특정한 부위에 입사되며, 전자빔이 입사된 레지스트부분과 입사되지 않은 레지스트부분의 고분자상이 차이가 나게 되어 이를 현상액(developer)에 노출시키면 소정의 레지스트패턴이 형성되게 된다.In forming a mask pattern using an electron beam, an electron beam is usually incident on a specific portion of a polymer-based resist formed on a mask by a high acceleration voltage of 10 KeV-50 KeV, and the polymer phase of the resist portion to which the electron beam is incident and the resist portion to which the electron beam is not incident The difference is caused by exposing it to a developer to form a predetermined resist pattern.
종래의 전자빔 장치는 크게 두가지로 나뉘어지는데, 하나는 라스터 주사(Raster scanning)방식에 의한 것이고, 다른 하나는 벡터(vector) 주사방식에 의한 것이다. 라스터 주사방식은 CAD상의 레이아웃에 따른 패턴의 유무에 따라 전자빔 주사의 온(on), 오프(off) 모드를 번갈아 행하여 CAD상의 이미지를 마스크위에 전사하는 것이다. 이때, 주사되는 전자빔은 전자빔 주사장치내의 여러 렌즈경로를 거치는 과정에서 전자장 조절장치를 통해 편향(diffraction)에 의해 주사되어 인접한 여러 패턴들을 형성해 나가거나 스테이지의 이동에 의해 마스크 전반에 걸쳐 패턴을 형성해나간다.The conventional electron beam apparatus is largely divided into two, one by the raster scanning method, and the other by the vector scanning method. In the raster scanning method, the image on the CAD is transferred onto the mask by alternately turning on and off the electron beam scanning depending on the presence or absence of a pattern according to the layout on the CAD. At this time, the electron beam to be scanned is scanned by deflection through an electromagnetic field adjusting device in the course of several lens paths in the electron beam scanning device to form a plurality of adjacent patterns or to form a pattern throughout the mask by moving the stage. .
제1도 및 제2도는 이러한 라스터 주사방식의 전자빔장치를 이용하여 마스크기판(1)상에 형성된 크롬층(2)을 콘택홀패턴(4)으로 패터닝하기 위하여 크롬층상에 도포된 레지스트(3)를 패터닝하는 경우를 도시한 것으로, 제1도는 마스크의 평면도이고, 제2도는 단면도이다. 도면에서 참조부호 10은 전자빔 렌즈를 나타내고, 20은 편향된 전자빔을 나타내며, 100은 전자빔의 주사방향을 나타낸다.1 and 2 show a resist 3 coated on the chromium layer for patterning the chromium layer 2 formed on the mask substrate 1 into the contact hole pattern 4 using the raster scanning electron beam apparatus. 1) is a plan view of the mask, and FIG. 2 is a sectional view. In the drawing, reference numeral 10 denotes an electron beam lens, 20 denotes a deflected electron beam, and 100 denotes a scanning direction of the electron beam.
상기한 라스터 주사방식은 제1도에 도시된 바와 같이 기판상의 특정부분에 콘택홀 패턴을 형성하는데도 마스크 전면을 모두 주사해야 하기 때문에 많은 시간이 걸리는 단점이 있으며, 제3도에 도시한 바와 같이 콘택홀의 엣지를 스쳐 지나가는 전자빔의 온(on)모드시 그 조절이 어려워 콘택홀의 엣지인 A와 B부분에서 에너지 전송의 차이가 생겨 정확한 콘택홀패턴 모양을 형성하기 어렵다.The raster scanning method has a disadvantage in that it takes a lot of time to scan the entire surface of the mask even when forming a contact hole pattern on a specific portion of the substrate as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. In the on mode of the electron beam passing through the edge of the contact hole, it is difficult to control the energy transmission at the edges A and B of the contact hole, making it difficult to form an accurate contact hole pattern.
본 발명은 전자빔장치를 이용하여 마스크 또는 웨이퍼상에 둥근 형상의 콘택홀패턴을 형성함에 있어서, 균일한 전자빔 에너지의 전달을 통해 패턴의 모양을 정확하게 형성하고 패턴 제작을 신속하게 행할 수 있도록 한 전자빔을 이용한 패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, in forming a round contact hole pattern on a mask or a wafer using an electron beam device, an electron beam is formed to accurately form a pattern and to quickly produce a pattern by transmitting uniform electron beam energy. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴 형성방법은 전자빔을 나선형으로 주사하여 마스크기판 또는 웨이퍼상에 한개 이상의 원형의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.The pattern forming method using the electron beam of the present invention for achieving the above object is characterized by forming one or more circular patterns on the mask substrate or the wafer by scanning the electron beam in a spiral.
제1도는 종래의 전자빔 주사에 의해 마스크상에 패턴을 형성하는 방법을 평면도로 나타낸 도면,1 is a plan view showing a method of forming a pattern on a mask by conventional electron beam scanning;
제2도는 종래의 전자빔 주사에 의해 마스크상에 패턴을 형성하는 방법을 단면도로 나타낸 도면,2 is a cross-sectional view showing a method of forming a pattern on a mask by conventional electron beam scanning;
제3도는 종래의 전자빔 주사에 의해 콘택홀 패턴을 형성할 경우의 문제점을 도시한 도면,3 is a view showing a problem when forming a contact hole pattern by conventional electron beam scanning;
제4도는 본 발명의 전자빔 주사에 의해 마스크상에 패턴을 형성하는 방법을 평면도로 나타낸 도면,4 is a plan view showing a method of forming a pattern on a mask by electron beam scanning of the present invention;
제5도는 본 발명의 전자빔 주사에 의해 마스크상에 패턴을 형성하는 방법을 나타낸 도면.5 shows a method for forming a pattern on a mask by electron beam scanning of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 마스크 기판 2: 크롬층1: mask substrate 2: chrome layer
3: 레지스트 4: 제1콘택홀3: Resist 4: First Contact Hole
30; 전자빔의 나선형 주사 300: 전자빔 건(gun)30; Spiral Scanning of the Electron Beam 300: Electron Beam Gun
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
제4도 및 제5도는 본 발명의 일실시예에 의한 전자빔을 이용한 콘택홀 패턴 형성방법을 도시한 것으로, 마스크 기판(1)상에 형성된 크롬층(2)을 콘택홀 패턴으로 패터닝하기 위하여 크롬층(2)상에 도포된 레지스트(3)에 콘택홀 패턴을 형성하는 방법을 도시한 것이다. 제4도 및 제5도에는 마스크 패턴을 형성하는 경우를 도시하였으나, 반도체소자 제조를 위하여 웨이퍼상의 소정의 패턴을 형성하는 경우에도 동일하게 본 발명을 적용시킬 수 있다.4 and 5 illustrate a method of forming a contact hole pattern using an electron beam according to an embodiment of the present invention, in order to pattern the chromium layer 2 formed on the mask substrate 1 into a contact hole pattern. A method of forming a contact hole pattern in the resist 3 applied on the layer 2 is shown. 4 and 5 illustrate a case of forming a mask pattern, the same applies to the case of forming a predetermined pattern on a wafer for manufacturing a semiconductor device.
본 발명은 통상의 전자빔 편향장치를 통해 전자빔이 제4도의 참조부호 200으로 나타낸 바와 같이 나선형으로 주사되도록 하여 패턴을 형성하는 것이다. 인접하는 콘택홀 패턴으로 전자빔을 이동시킬때는 주사를 오프시키거나 스테이지를 소정방향으로 이동(제4도의 경우 X방향)시켜 인접한 패턴을 형성한다.The present invention forms a pattern by scanning electron beams in a spiral manner as indicated by reference numeral 200 in FIG. 4 through a conventional electron beam deflector. When the electron beam is moved to an adjacent contact hole pattern, scanning is turned off or the stage is moved in a predetermined direction (X direction in FIG. 4) to form an adjacent pattern.
예를 들면, 제4도에 도시한 바와 같이 제1콘택홀(4)의 중심에서 주사를 시작하여 다음에 이동할 인접한 콘택홀과 가장 가까운 지점의 제1콘택홀 엣지에서 주사를 끝낸다. 그런 다음, 상기 주사가 끝난 엣지 지점에서 다음의 제2콘택홀의 중심으로 오프(off) 주사로 이동한 후, 상기한 제1콘택홀의 경우와 동일하게 중심에서 온(on)모드로 주사를 행하여 패턴을 형성한다.For example, as shown in FIG. 4, scanning starts at the center of the first contact hole 4 and finishes scanning at the first contact hole edge closest to the adjacent contact hole to be moved next. Then, the scan is moved from the edge point where the scan is completed to the center of the next second contact hole, and then the scan is performed in the on mode at the center in the same manner as in the case of the first contact hole. To form.
이때, 상기한 바와 같이 제1콘택홀의 엣지지점에서 제2콘택홀의 중심으로 전자빔을 오프 주사하는 대신에 제2콘택홀의 중심으로 전자빔이 주사될 수 있도록 스테이지를 이동시킬 수도 있다.In this case, as described above, the stage may be moved to scan the electron beam to the center of the second contact hole instead of off-scanning the electron beam from the edge of the first contact hole to the center of the second contact hole.
한편, 상기와 같이 전자빔의 주사를 중심에서 시작하여 엣지부분에서 끝내지않고 제1콘택홀의 엣지부분에서 시작하여 중심에서 끝내고, 제2콘택홀의 엣지부분으로 오프 주사 또는 스테이지의 이동으로 전자빔을 이동시켜 제2콘택홀의 엣지부분에서 시작하여 중심에서 전자빔의 주사를 끝내는 것도 가능하다.Meanwhile, as described above, the scanning of the electron beam starts at the center and does not end at the edge portion, but starts at the edge portion of the first contact hole and ends at the center, and moves the electron beam to the edge portion of the second contact hole by off-scanning or moving the stage. It is also possible to finish the scanning of the electron beam at the center, starting at the edge of the contact hole.
또한, 전자빔의 주사를 콘택홀의 중심에서 시작하여 엣지부분에서 끝내고, 다음 콘택홀로 이동하여 이 콘택홀의 엣지부분에서 시작, 중심에서 끝낸 후, 다시 그다음 콘택홀로 이동하여 이 콘택홀의 엣지에서 시작하고 중심에서 끝내는 식으로 주사 이동거리 또는 스테이지 이동거리를 최대한 줄일 수 있다.In addition, scanning of the electron beam starts at the center of the contact hole and ends at the edge part, moves to the next contact hole, starts at the edge part of the contact hole, ends at the center, and then moves to the next contact hole, starting at the edge of this contact hole and at the center. In the end, the scan travel or the stage travel can be minimized.
이와 같이 본 발명은 종래와 같이 패턴이 형성되지 않는 부분을 포함한 마스크 전반에 걸쳐 전자빔을 주사하지 않고 패턴이 형성되는 부분만 주사를 행하므로 시간을 절약할 수 있어 공정시간의 단축이 가능하게 된다. 또한, 제5도에 도시된 바와 같이 전자빔의 나선형 주사(30)는 전자빔 건(gun)(300)의 전장(E) 및 자장(B)의 조합에 의해 쉽게 조절할 수 있다. 그리고 둥근형태의 콘택홀을 나선형으로 주사하여 패터닝하므로 종래기술에서와 같이 콘택홀의 엣지부분에 전달되는 에너지가 차이가 나는 일이 없게 되어 정확한 모양의 콘택홀 패턴을 얻을 수 있다.As described above, the present invention scans only the portion where the pattern is formed without scanning the electron beam over the mask including the portion where the pattern is not formed as in the related art, thereby saving time and shortening the process time. Further, as shown in FIG. 5, the helical scan 30 of the electron beam can be easily adjusted by the combination of the electric field E and the magnetic field B of the electron beam gun 300. In addition, since the round contact hole is scanned and patterned in a spiral manner, the energy transmitted to the edge portion of the contact hole does not vary as in the prior art, thereby obtaining a contact hole pattern having an accurate shape.
본 발명에 의하면, 마스크패턴을 정확한 모양으로 형성할 수 있으며, 마스크 패턴 형성공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.According to the present invention, the mask pattern can be formed in an accurate shape, and the time required for the mask pattern forming process can be shortened.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
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