KR100437542B1 - 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 마름모형태의 활성영역을 디자인하고, 상기 활성영역을 새로운 디자인 룰(design rule)에 따라 디자인하여 전자빔 샷(shot)에 노광되는 노광영역의 크기를 조절하되, 상기 노광영역 간에 일정거리의 간격을 둠으로써 후방산란(back scattering)에 의한 근접효과(proximity effect)로 예정된 크기의 활성영역을 확보하고, 전자빔의 샷 횟수를 감소시켜 쓰로우 풋(through-put)을 증가시키는 기술이다.

Description

전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법{Manufacturing method for semiconductor device using electron beam}

본 발명은 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전자빔을 사용하여 활성영역을 패터닝하는 경우 전자빔용 데이타 변환후에도 실제 노광영역이 레이아웃 대로 유지되도록 하는 디자인 룰을 적용함으로써 패턴의 충실도(fidelity)를 향상시키고, 전자빔의 샷 횟수를 감소시켜 쓰로우 풋(through-put)을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

종래에는 반도체기판 상부에 감광막을 형성하고, 이를 광원으로 노광한 다음, 현상공정을 실시하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로하여 피식각층을 식각함으로써 미세패턴을 형성하였다.

그러나, 반도체소자가 고집적화됨에 따라 패턴의 크기가 작아져 종래와 같이 빛을 이용한 리소그래피공정으로는 고집적화된 반도체소자에서의 미세패턴을 형성하기 어려운 단점이 발생하였다.

이를 해결하기 위하여, 반도체기판 상부에 전자빔용 감광막을 형성하고, 전자빔으로 노광한 다음, 현상공정을 실시함으로써 고집적화된 반도체소자의 미세패턴을 형성하였다.

참고로, 상기 전자빔 노광공정과 빛을 이용한 노광공정을 비교하면 다음과 같다.

우선, 전자빔 노광공정은 1Å 이하의 파장을 사용하는데 반하여 상기 빛 노광공정은 2000 ∼ 4360Å 정도의 파장을 사용한다. 그리고, 상기 전자빔 노광공정은 30 ∼ 100㎛ 의 초점심도(depth of focus, 이하 DOF 라 함)를 갖는데 비하여 상기 빛 노광공정은 1 ∼ 3㎛의 DOF를 갖는다.

그리고, 상기의 비교된 사항으로 형성된 감광막 패턴의 해상도는 상기 전자빔 노광공정이 1㎛ 이하이고 상기 빛 노광공정이 1㎛ 이상으로서, 파장이 짧고 DOF가 우수한 상기 전자빔 노광공정의 해상도가 뛰어남을 알 수 있다.

그러나, 상기 노광공정시 상기 감광막이나 반도체기판에 반사되는후방산란(back scattering) 현상과, 상기 감광막을 통하여 상기 반도체기판으로 산란되는 전방산란(forword scattering) 현상이 발생한다. 상기의 현상들로 인하여, 노광영역 이외의 부분이 노광됨으로써 예정된 패턴을 형성할 수 없게 되는 단점이 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도로서, 도 1a 는 마름모형 블럭형태의 활성영역ⓨ 사이에 통상적으로 사용되는 직각이 아닌 고립영역ⓧ을 갖는 패턴의 레이아웃도이고, 도 1b 는 상기 도 1a 의 레이아웃을 전자빔용으로 데이타 변환한 후 나뉘는 실제 전자빔 샷을 도시한다.

도면에서와 같이 전자빔용으로 레이아웃을 조정하지 않은 경우 전자빔의 특성상 직각이 아닌 대각선 부분을 허용 가능치까지 작은 직사각형으로 나누게 되며, 이 경우 도 1b 와 같이 대각선 부분에는 전자빔으로 형성할 수 있는 최소 격자(grid)의 크기의 노광 샷이 존재하게 되어 전체적으로 샷의 횟수가 증가하여 쓰로우 풋(through-put) 감소현상이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 마름모형의 활성영역을 새로운 디자인룰을 사용하여 레이아웃함으로써 전자빔의 샷 횟수를 감소시켜 쓰로우 풋을 증가시키고, 패턴의 충실도를 향상시키는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도.

도 2 는 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

ⓐ : 노광영역의 높이 ⓑ : 노광영역 간 간격

ⓒ : 노광영역의 너비 ⓧ : 고립영역

ⓨ : 활성영역

이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법은,마름모형의 활성영역을 디자인하는 공정과,

상기 활성영역을 너비가 각각 다른 다수개의 직사각형의 노광영역으로 분할하되, 상기 노광영역은 상기 활성영역의 각각의 위치에서 최대 너비를 갖으며 전자빔을 이용한 노광공정 시 후방산란에 의해 노광될 정도의 간격을 유지하며 주기적으로 배열되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도이다.

반도체기판 상부에 마름모형 블럭형태의 활성영역ⓨ과 상기 활성영역ⓨ 간에 고립영역ⓧ을 설계한다. 이때, 상기 고립영역ⓧ은 상기 활성영역ⓨ 사이에서 수직이 아닌 공간으로 존재한다.

다음, 상기 활성영역ⓨ을 다수개의 직사각형으로 나눈다.

상기 직사각형은 노광영역의 크기로 노광영역의 높이ⓐ는 0.25 ∼ 0.45㎛이고, 노광영역의 너비ⓒ는 전자빔 노광장비의 최대 샷 크기인 5㎛ 이하로 한다.

그리고, 상기 직사각형은 세로방향으로 0.09 ∼ 0.11㎛의 크기의 노광영역간의 간격ⓑ을 갖는다. 상기와 같이 노광영역 간의 간격ⓑ을 둠으로써 후방산란(back scattering)되는 전자에 의한 근접효과(proximity effect)로 상기 노광영역 간의 간격ⓑ 부분에서 흡수할 수 있게 한다.

상기 노광영역의 너비ⓒ는 상기 활성영역ⓨ 각각의 위치에서 최대로 갖을 수 있는 크기로 설정하여 상기 활성영역ⓨ의 대각선을 따라서 작은 격자 크기의 샷이 형성되는 것을 방지한다.

상기와 같은 방법은 광학마스크(optical mask) 및 스텐실마스크(stencil mask)의 제작에 적용될 수 있고, 전자빔이외에 전자를 에너지원(energy souce)으로 사용하는 SCALPEL, 멀티 칼럼(multi column) 및 전자빔 다이렉트 프린팅(E-beam direct printing)과, 이온을 에너지원으로 사용하는 IPL(ion projection lithography) 등에 적용될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법은, 마름모형태의 활성영역을 디자인하고, 상기 활성영역을 새로운 디자인 룰(design rule)에 따라 디자인하여 전자빔 샷(shot)에 노광되는 노광영역의 크기를 조절하되, 상기 노광영역 간에 일정거리의 간격을 둠으로써 후방산란(back scattering)에 의한 근접효과(proximity effect)로 예정된 크기의 활성영역을 확보하고, 전자빔의 샷 횟수를 감소시켜 쓰로우 풋(through-put)을 증가시키는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 마름모형의 활성영역을 디자인하는 공정과,

   상기 활성영역을 너비가 각각 다른 다수개의 직사각형의 노광영역으로 분할하되, 상기 노광영역은 상기 활성영역의 각각의 위치에서 최대 너비를 갖으며 전자빔을 이용한 노광공정 시 후방산란에 의해 노광될 정도의 간격을 유지하며 주기적으로 배열되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광영역은 0.25 ∼ 0.45㎛의 높이로 디자인되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광영역은 0.01 ∼ 5㎛의 너비로 디자인되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광영역은 0.09 ∼ 0.11㎛의 간격을 유지하며 배열되는 것을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광영역은 광학마스크(optical mask) 및 스텐실마스크(stencil mask)의 제작에 적용되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광영역은 전자빔 이외에 전자 또는 이온을 에너지원으로 사용하는 마스크 제작에 적용되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.