KR100475031B1 - Block Mask of Electron Beam Direct Drawing Equipment and Its Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
수명을 더욱 연장시킬 수 있는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크 본체 및 상기 블록마스크 본체 내부에 복수개로 구성되고 각각 다른 형상을 띈 단위 블록마스크 패턴을 갖는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크에 있어서, 상기 단위 블록마스크 패턴은 사용 빈도수가 높은 단위 블록 마스크 패턴을 복수개로 구성하는 것을 특징으로 하는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크를 제공한다.Disclosed is a block mask of an E-beam direct writing device that can further extend its lifespan. To this end, the present invention, the E-beam direct writing (E-beam) having a block mask body of the E-beam direct writing equipment and a unit block mask pattern composed of a plurality of inside the block mask body and having a different shape, respectively. In the block mask of a direct writing device, the unit block mask pattern provides a block mask of an E-beam direct writing device, comprising a plurality of frequently used unit block mask patterns. .
Description
본 발명은 반도체 집적회로의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자빔(Electron Beam) 노광장비에 들어가는 마스크 및 마스크의 제작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a mask and a method of fabricating a mask for an electron beam exposure apparatus.
리소그래피(Lithography) 공정은 반도체 기판의 최상층에 집적회로 형성을 위한 패턴을 선택적으로 형성하는 기술이다. 이러한 기술은 일반적으로 반도체 기판의 최상층에 포토레지스트막을 코팅하고, 마스크를 사용하여 노광(exposure)을 수행한 후, 광원(exposure source)에 대해 다중화가 진행된 포토레지스트막을 선택적으로 제거(development)함으로써 원하는 패턴의 식각을 위한 포토레지스트 패턴을 형성하는 기술이다.Lithography is a technique for selectively forming a pattern for forming an integrated circuit on a top layer of a semiconductor substrate. This technique is generally desired by coating a photoresist film on the top layer of a semiconductor substrate, performing exposure using a mask, and then selectively removing the photoresist film that has been multiplexed with an exposure source. It is a technique of forming a photoresist pattern for etching the pattern.
상기 노광공정에서는 포토레지스트막이 코팅(coating)된 반도체 기판에 광원을 조사하는 방법이 여러 가지가 있다. 그것을 크게 분류하면, 마스크를 반도체 기판에 직접 접촉시키는 접촉형(Contact type) 노광방법, 마스크를 반도체 기판에 접촉시키지 않고 근접한 거리에서 광원을 조사하는 근접형(proximity type) 노광방법, 광학장치를 마스크 패턴을 통과한 광원을 반도체 기판에 조사하는 투사형(projection type) 노광방법, 상기 투사형 노광방법에서 나타나는 웨이퍼의 고정 및 광원의 조도변화에 의한 불량을 보완한 스테퍼(stepper)를 이용한 노광방식 및 마스크나 레티클(reticle) 대신에 블록마스크(block mask)를 전자선 조사 장비에 포함시켜 전자선을 직접 조사하는 방식인 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 방식 등이 있다.In the exposure process, there are various methods of irradiating a light source to a semiconductor substrate coated with a photoresist film. It is largely classified into a contact type exposure method in which a mask is brought into direct contact with a semiconductor substrate, a proximity type exposure method in which a light source is irradiated at a close distance without contacting the mask with a semiconductor substrate, and an optical device is masked A projection type exposure method for irradiating a semiconductor substrate with a light source passing through a pattern, an exposure method using a stepper that compensates for defects caused by the fixation of a wafer and a change in illuminance of the light source shown in the projection type exposure method, and a mask or Instead of a reticle, a block mask is included in an electron beam irradiation apparatus, and an E-beam direct writing method, which directly irradiates an electron beam, is used.
상술한 노광 방법 중에서 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 방식은 가장 개선된 방식의 하나로 패턴을 형성할 수 있는 크기가 다른 투사형 조사방식 및 스텝퍼(stepper)를 이용한 조사방식보다 미세하기 때문에, 서브 미크론급(submicron) 이하의 고집적화가 요구되는 반도체 소자에 유리하다. 그러나, 이러한 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 방식은 가격이 비싸고 처리속도가 낮은 단점이 추후로 보완되어야 할 과제라고 할 수 있다.Among the above-mentioned exposure methods, the E-beam direct writing method is one of the most improved methods, and is smaller than the projection type irradiation method and the irradiation method using a stepper, which are different in size to form a pattern. It is advantageous for semiconductor devices that require high integration of submicrons or less. However, such an E-beam direct writing method has a high cost and a low processing speed, which should be supplemented later.
도 1은 종래기술에 의한 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비에서 사용되는 블록마스크(block mask)의 평면도이다.1 is a plan view of a block mask used in the E-beam direct writing equipment according to the prior art.
도 1을 참조하면, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비에 사용되는 마스크 본체(51)에는 여러개의 단위 블록 마스크 패턴(53)들이 구성되어 있다. 이러한 단위 블록 마스크 패턴(53)의 전체적인 개수는, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비를 만드는 각 회사의 하드웨어(hardware) 구성 및 장비의 능력(capability)에 따라 다소 차이가 있다. 그러나 단위 블록마스크 패턴(53)의 개수가 많을수록 노광공정시에 전체적인 공정진행 시간(throughput time)이 줄어든다.Referring to FIG. 1, a plurality of unit block mask patterns 53 are formed in a mask body 51 used in an E-beam direct writing apparatus. The overall number of such unit block mask patterns 53 is somewhat different depending on the hardware configuration of each company making the E-beam direct writing equipment and the capability of the equipment. However, as the number of unit block mask patterns 53 increases, the overall throughput time during the exposure process decreases.
이러한, 복수개의 단위 블록마스크 패턴(53)을 배치하는 원칙은, 가장 많이 사용되고, 미세한 패턴을 마스크 본체(100)의 중심(0번 패턴이 있는 자리)에 위치시키고, 이를 중심으로 블록마스크 패턴(53)이 사용되는 빈도수, 전자빔 노광시의 편향차(deflection aberration) 등의 영향을 고려하여 반시계 방향으로 배치한다. 그리고 편향 강도(deflection strength) 교정 및 가변형 빔(variable beam)의 생성에 사용되는 복수개의 애퍼쳐 패턴(aperture pattern, 55)이 가장자리에 복수개 구성되어 있다.The principle of arranging the plurality of unit block mask patterns 53 is most frequently used, and the fine pattern is positioned at the center of the mask body 100 (the position where the pattern 0 is located), and the block mask pattern ( 53) is disposed in the counterclockwise direction in consideration of the influence of the frequency used and deflection aberration during electron beam exposure. In addition, a plurality of aperture patterns 55 used for correction of deflection strength and generation of a variable beam are configured at the edge.
그러나, 실제로 전자빔 묘화(E-beam direct writing)에 의한 노광공정을 진행할 때, 0∼99까지의 단위 블록 마스크(53)의 사용 빈도수는 각각 달라지게 된다. 따라서, 높은 가속전압에 의해 고에너지(high energy)를 갖는 전자빔(E-beam)이 단위 블록마스크 패턴(53)에 조사되면 단위 블록마스크 패턴(53)은 높은열에 의해 가열되고, 이로 인해 단위 블록마스크(53)의 뒤틀림(distortion)이 발생한다. 이러한 뒤틀림은 블록 마스크 패턴(53)의 변형을 초래하여 블록마스크 전제 수면에 제한을 주게 된다. 즉, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비에 사용되는 블록마스크의 수명은 가장 사용 빈도수가 높은 단위 블록 마스크 패턴(53)의 변형에 의해 좌우된다.However, when actually performing the exposure process by E-beam direct writing, the frequency of use of the unit block mask 53 from 0 to 99 is different. Therefore, when the electron beam E-beam having high energy is irradiated to the unit block mask pattern 53 by the high acceleration voltage, the unit block mask pattern 53 is heated by high heat, thereby causing the unit block. Distortion of the mask 53 occurs. This warpage causes deformation of the block mask pattern 53, thereby limiting the sleep surface of the block mask. That is, the life of the block mask used in the E-beam direct writing equipment is determined by the deformation of the unit block mask pattern 53 having the highest frequency of use.
따라서, 단위 블록마스크 패턴의 변형이 발생하면 새로운 마스크를 제작해야 하는데, 이는 비경제적일 뿐만 아니라, 블록마스크의 교체주기가 짧아지면 이로 인해 반도체 소자의 제품생산 기간(TAT: Turn Around Time)가 길어지는 문제점이 발생한다.Therefore, when a deformation of the unit block mask pattern occurs, a new mask must be manufactured, which is not only economical, but when the replacement period of the block mask is shortened, this leads to a long turn around time (TAT) of the semiconductor device. Losing problems occur.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수명을 연장할 수 있는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a block mask of E-beam direct writing equipment that can extend the life.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 블록마스크를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the block mask.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크 본체 및 상기 블록마스크 본체 내부에 복수개로 구성되고 각각 다른 형상을 띈 단위 블록마스크 패턴을 갖는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크에 있어서, 상기 단위 블록마스크 패턴은 사용 빈도수가 높은 단위 블록 마스크 패턴을 복수개로 구성하는 것을 특징으로 하는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides an electron beam direct having a block mask body of an E-beam direct writing device and a unit block mask pattern having a plurality of different shapes in the block mask body. In the block mask of an E-beam direct writing device, the unit block mask pattern comprises a plurality of unit block mask patterns having a high frequency of use. Provide a block mask.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크는, 편향강도(deflection strength)나 가변형 빔(variable shaped beam)을 만들 때 사용하는 적어도 한 개 이상의 애퍼쳐 패턴(aperture pattern)을 더 구비하는 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the block mask of the E-beam direct writing equipment, at least one or more obstacles used to create a deflection strength (variable shaped beam) It is suitable to further provide an aperture pattern.
바람직하게는, 상기 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크 본체는 실리콘을 재질로 하는 것이 적합하다.Preferably, the block mask body of the E-beam direct writing equipment is preferably made of silicon.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크 본체와, 상기 블록마스크 본체 내부에 복수개로 구성되고, 각각 다른 형상을 띈 단위 블록마스크 패턴을 갖는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크에 있어서, 상기 각각의 단위 블록마스크 패턴의 사용 빈도수를 측정하는 단계와, 상기 사용 빈도수를 바탕으로 모든 단위 블록마스크 패턴의 사용빈도수가 비슷한 정도가 되도록 사용 빈도수가 높은 단위 블록마스크 패턴을 복수개로 설계하는 단계와, 상기 설계된 결과를 바탕으로 블록 마스크를 제조하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above another technical problem, the present invention provides a block mask body of an E-beam direct writing device and a plurality of unit block mask patterns each having a different shape and having a different shape inside the block mask body. In a block mask of an E-beam direct writing apparatus, the frequency of use of each unit block mask pattern is measured, and the frequency of use of all unit block mask patterns is similar based on the frequency of use. Designing a plurality of unit block mask patterns with a high frequency of use so as to have a degree, and manufacturing a block mask based on the designed results. It provides a block mask manufacturing method.
본 발명에 따르면, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비에 사용되는 블록마스크의 수명을 연장하여 제조 비용을 절감할 수 있고, 블록마스크의 빈번한 교체로 인해 발생하는 제품생산 기간이 길어지는 문제를 억제할 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost by extending the life of the block mask used in the E-beam direct writing equipment, the product production period caused by the frequent replacement of the block mask is long Can be suppressed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
당 명세서에서 설명되는 사용 빈도수가 높은 특정 단위 블록마스크 패턴의 개수는 이해를 돕기 위해 예시적으로 사용된 것이지 이를 한정하거나 제한하는 의미가 아니다. The number of specific unit block mask patterns with a high frequency of use described in the present specification are used as examples for the purpose of understanding and not as a limitation or limitation.
도 2는 본 발명에 의한 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록 마스크를 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a block mask of an E-beam direct writing apparatus according to the present invention.
도 2를 참조하면, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록 마스크 본체(100)에 단위 블록 마스크 패턴(102)들이 형성되어 있으나, 동일한 패턴, 예를 들면, 0∼8번 단위 블록마스크 패턴(102)들은 복수개로 형성되어 있다. 이것은 0∼8번까지의 단위 블록마스크 패턴(102)의 사용 빈도수가, 다른 한 개만 있는 단위 블록마스크 패턴(9∼36까지)들의 사용빈도수보다 높기 때문이다. 이에 따라, 종래기술과 같이 특정 단위 블록마스크 패턴만 과도하게 사용함으로써, 그 패턴에 뒤틀림(distortion)에 의한 변형이 발생하여 전체 블록마스크를 교체해야 하는 문제점이 해결할 수 있다. 따라서, 마스크의 수명은 연장된다. Referring to FIG. 2, although the unit block mask patterns 102 are formed on the block mask body 100 of the E-beam direct writing device, the same pattern, for example, the 0 to 8 unit blocks The mask patterns 102 are formed in plural. This is because the frequency of use of the unit block mask patterns 102 from 0 to 8 is higher than the frequency of use of the unit block mask patterns (up to 9 to 36) with only one other. Accordingly, by using only a specific unit block mask pattern excessively, as in the related art, deformation caused by distortion occurs in the pattern, and thus the problem of replacing the entire block mask can be solved. Thus, the life of the mask is extended.
이러한 사용빈도수가 높은 단위 블록마스크(102)를 복수개로 구성함에 따라 나타나는 두 가지의 문제점이 있다. 첫째가, 사용 빈도수가 낮은 단위 블록마스크 패턴(도1의 37∼99까지의 패턴)들을 블록마스크 내에 포함시킬수 없다. 그러나, 이러한 패턴들은, 없어진 블록마스크 패턴 대신에, 편향강도의 교정(deflection strength calibration) 및 가변형 빔(variable type beam)을 형성하는데 사용되는 애퍼쳐 패턴(104)을 사용하여 형성할 수 있다. 이러한 방법은 공정진행 시간(Throughput time)이 다소 길어지는 문제를 야기할 수 있으나, 100개의 단위 블록마스크 패턴 중에서 복수개로 구성되는 단위 블록마스크 패턴(0∼8번까지의 패턴)이 10개 미만인 경우에는 전혀 공정진행 시간(throughput time)에 영향을 미치지 않고 오히려 큰 장점으로 작용할 수 있다. 두 번째, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비 내에서 어떻게 복수개로 구성된 단위 블록마스크 패턴(0∼8번까지의 패턴)을 적절히 교대로 쓸것인가 하는 문제이다. 그러나 이러한 문제는 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비가 컴퓨터에 의해 제어(control)되기 때문에 작동 프로그램을 수정하여 간단히 해결할 수 있다.There are two problems that appear as a plurality of unit block masks 102 having a high frequency of use. First, it is not possible to include the unit block mask patterns (patterns 37 to 99 in FIG. 1) with low frequency of use in the block mask. However, these patterns may be formed using aperture patterns 104 used to form deflection strength calibration and variable type beams, instead of missing blockmask patterns. This method may cause a problem in that the process time is slightly longer. However, when the number of unit block mask patterns (patterns 0 to 8) composed of a plurality of 100 unit block mask patterns is less than ten. Does not affect the throughput time at all, but rather can be a big advantage. Second, how to properly write a plurality of unit block mask patterns (patterns 0 to 8) composed of a plurality of E-beam direct writing equipment. However, this problem can be solved simply by modifying the operating program because the E-beam direct writing equipment is controlled by the computer.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록마스크를 제조하는 방법은, 먼저 블록마스크 본체에 각각 다른 단위 블록마스크 패턴을 형성하고, 노광 공정에 직접 투입하여 각 단위 블록마스크 패턴의 사용빈도수를 파악한다. 이어서, 사용빈도수가 월등이 많은 단위 블록마스크 패턴을 빈도수가 많은 만큼 복수개로 구성한다. 그래서 전체적으로 단위 블록마스크 패턴의 사용빈도수는 비슷한 정도가 되도록 블록마스크 패턴을 새롭게 설계한다. 이때, 사용이 빈번하지 않은 단위 블록마스크 패턴을 제외하고 설계한다. 일 예로, 도 2에서 0번 단위 블록마스크 패턴은 한 개만 있는 9∼36번 이상의 단위 블록마스크 패턴보다는 약 20배 이상의 사용빈도수가 있기 때문에 20개로 구성한다. 따라서, 종래의 블록마스크보다는 약 20배 이상의 수명 연장이 가능하다. 마지막으로 설계된 자료를 바탕으로 블록마스크를 기존의 방식으로 제조하면 된다.On the other hand, according to a preferred embodiment of the present invention, the method for manufacturing a block mask of the E-beam direct writing equipment, first forming a different unit block mask pattern on the block mask body, and directly to the exposure process Check the frequency of use of each unit block mask pattern. Subsequently, a plurality of unit block mask patterns having a higher frequency of use are constituted of a plurality of times. Therefore, the block mask pattern is newly designed such that the frequency of use of the unit block mask pattern is about the same. At this time, the design except the unit block mask pattern that is not used frequently. For example, in FIG. 2, since the unit block mask pattern 0 is 20 times more than the number of unit block mask patterns of 9 to 36 or more, there are 20 units. Therefore, it is possible to extend the life of about 20 times or more than the conventional block mask. Finally, based on the designed data, the block mask can be manufactured in a conventional manner.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 사용빈도수가 높은 단위 블록마스크 패턴을 복수개로 구성하여 전체적인 단위 블록마스크 패턴의 사용빈도수를 유사하게 함으로써, 첫째, 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비에 사용되는 블록마스크의 수명을 연장하여 비용절감을 할 수 있고, 둘째, 블록마스크의 빈번한 제작으로 인해 발생하는 제품생산 기간이 길어지는 문제를 억제할 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, by constructing a plurality of unit block mask pattern with a high frequency of use to make the overall frequency of use of the unit block mask pattern to be similar, first, it is used in E-beam direct writing equipment It is possible to reduce the cost by extending the life of the block mask, and secondly, it is possible to suppress the problem that the product production period caused by the frequent production of the block mask is prolonged.
도 1은 종래기술에 의한 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록 마스크를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a block mask of an E-beam direct writing apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 장비의 블록 마스크를 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a block mask of an E-beam direct writing apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
100: 마스크 본체, 102: 단위 블록 마스크 패턴,100: mask body, 102: unit block mask pattern,
104: 애퍼쳐(aperture) 패턴.104: Aperture pattern.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |