KR100518607B1 - 진공 지연시간에 따른 선폭변화의 보정방법 - Google Patents

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Abstract

진공 지연시간으로 인하여 추가되어야 할 도우즈량에 따라 보정노광하는 진공 지연시간에 따른 선폭변화의 보정방법에 대해 개시되어 있다. 개시된 본 발명은 소정의 노광패턴에 따른 단위시간당 선폭의 변화량인 지연율을 설정한 후 소정의 노광패턴대로 노광시 진공 지연시간을 실시간으로 구한 다음, 지연시간에 따른 선폭의 변화를 하기의 식을 이용하여 구한다. 지연시간에 따른 선폭의 변화를 추가되는 지연시간 도우즈량으로 환산한 후, 추가되는 지연시간 도우즈량에 따라 전자빔 레지스트를 보정노광한다.
선폭의 변화(지연시간) = 지연시간 * 지연율

Description

진공 지연시간에 따른 선폭변화의 보정방법{Method of correction of line-width change by vacuum delay time}
본 발명은 집적회로에서 사용되는 전자빔 리소그래피에 관한 것으로, 특히 진공 지연시간에 따른 선폭변화의 보정방법에 관한 것이다.
전자빔 리소그래피는 기판 전면에 소정의 물질층을 형성하고 이 물질층을 원하는 패턴으로 패터닝하는 데 이용되는 기술이다. 즉, 물질층 위에 전자빔 레지스트를 도포한 후 원하는 패턴대로 전자빔을 조사(writing)하고(이를 노광이라고도 한다), 전자빔 레지스트를 현상한 다음 원하는 패턴대로 형성된 전자빔 레지스트 패턴을 마스크로 하여 물질층을 식각하는 과정을 지칭한다. 전자빔 리소그래피는 기판 상에 바로 집적회로를 이루는 소정의 물질층 패턴을 형성하기 위해서 사용될 수 있으나, 통상은 포토 리소그래피에 사용되는 포토마스크를 제조할 때 사용된다.
그런데 최근 직접회로가 고집적화됨에 따라 전자빔에 의하여 노광이 시작되는 시간과 노광이 종료되는 시간의 차이인 노광시간이 많이 소요된다. 예를 들어, 선폭이 100nm 이하인 경우에는 노광시간이 20여 시간이 넘게 걸린다. 이에 따라, 노광이 완료되는 패턴은 노광이 종료될 때까지 노광장비에 설정된 진공 중에 노출된다. 임의의 패턴에 대해 노광이 완료된 후 전체 레지스트 패턴에 대해 노광이 완전히 종료되는 사이의 시간 즉, 진공 중에 노출되어 있는 시간을 진공 지연시간이라고 한다.
이렇게 되면 레지스트의 양성자(H+)가 진공 중으로 빠져나가 먼저 노광된 패턴의 선폭이 나중에 노광된 패턴의 선폭보다 작아지는 문제가 발생한다. 즉, 노광이 완료된 패턴의 양성자가 진공중으로 추출되어 레지스트 내에서의 양성자 반응이 감소하게 된다. 양성자 반응이 감소하면 레지스트 패턴의 선폭이 감소한다. 한편, 아크릴레이트(acrylate)계 레지스트는 진공 지연시간에 따른 문제는 없으나 베이크 온도에 따라 선폭변화가 크다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 진공 지연시간에 따른 양성자의 누출로 인한 레지스트 패턴의 선폭변화를 보정하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크 기판을 소정의 노광패턴대로 전자빔으로 노광할 때 선폭변화를 보정하는 방법에 있어서, 상기 소정의 노광패턴에 따른 단위시간당 선폭의 변화량인 지연율을 설정한다. 그 후, 상기 소정의 노광패턴대로 노광시 진공 지연시간을 실시간으로 구한 다음, 상기 지연시간에 따른 선폭의 변화를 하기의 식을 이용하여 구한다. 상기 지연시간에 따른 선폭의 변화를 추가되는 지연시간 도우즈량으로 환산한 후, 상기 추가되는 지연시간 도우즈량에 따라 상기 전자빔 레지스트를 보정노광한다.
선폭의 변화(지연시간) = 지연시간 * 지연율
상기 지연율은 노광을 시작하기 전에 사전에 설정되는 것이 바람직하며, 0.15nm/hr 내지 0.50nm/hr인 것이 바람직하다.
상기 지연율을 구하는 단계는 상기 소정의 노광패턴을 띠 형태의 패턴들로 분할하는 단계와 상기 분할된 각 사각형의 노광 완료시간을 구하는 단계 및 상기 노광 완료시간후 상기 노광패턴의 선폭의 변화를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 진공 지연시간은 상기 노광이 종료되는 시간에서 상기 분할된 임의의 띠 형태의 패턴의 노광 완료시간을 빼서 구할 수 있다.
상기 추가노광 도우즈량을 환산한 단계 이후에, 상기 소정의 노광패턴을 노광시 재산란된 전자빔에 의해 추가되어야 할 재산란 도우즈량을 구하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 소정의 노광패턴에 추가되어야 할 총 도우즈량은 상기 지연시간 도우즈량과 상기 재산란 도우즈량을 합하여 설정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 포토마스크를 제조하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 투명기판(10) 전면에 형성된 차광막(미도시, 위상반전 마스크의 경우에는 위상반전층이 될 수 있다) 위에 전자빔 레지스트(12)를 도포하고 전자빔 조사기(16)에 의한 전자빔(18)을 소정의 패턴(14)대로 조사한다. 빔의 조사는 조사가 시작되는 시간(To)에서 종료되는 시간(Tf)까지 소정의 노광패턴(14)대로 스캔(scan)하는 방식(20)으로 진행된다. 그 후, 전자빔 조사여부에 따라 달라진 용해도 차를 이용하여 전자빔 레지스트를 현상하고, 형성된 레지스트(12) 패턴을 마스크로 하여 차광막을 식각함으로써 이루어진다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 진공 지연시간에 따른 선폭변화를 보정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 참조부호는 도 1을 참조하기로 한다.
도 2에 의하면, 소정의 노광패턴(14)에 대한 단위시간당 선폭의 변화량인 지연율을 설정한다(S1 단계). 여기서, 지연율은 소정의 노광패턴(14)대로 노광을 시작하기 전에 사전에 설정되는 것이다. 그 후, 전자빔(18)을 소정의 노광패턴(14)대로 레지스트(12) 상에 조사한다. 이때, 진공 지연시간을 실시간으로 구한다(S2 단계). 진공 지연시간은 소정의 노광패턴(14)의 노광이 완료되는 시간(Tf)에서 상기 패턴(14)을 이루는 임의의 노광패턴에 대하여 노광이 완료된 시간(Te)을 뺀 값이다.
이어서, 진공 지연시간에 따른 패턴의 선폭의 변화를 다음 식을 이용하여 구한다(S3 단계).
선폭 변화(지연시간) = 지연시간 * 지연율
즉, 선폭의 변화는 지연시간에 비례하여 증가한다.
지연시간에 따른 선폭의 변화를 보정하기 위하여 추가되어야 할 도우즈량인 지연시간 도우즈량으로 환산한다(S4 단계). 소정의 노광패턴(14)을 노광시 재산란된 전자빔에 의해 추가되어야 할 도우즈량인 재산란 도우즈량을 구한다(S5 단계). 추가되어야 할 지연시간 도우즈량과 재산란 도우즈량을 합하여 추가되어야 할 총 도우즈량을 구한다(S6 단계). 마지막으로, 추가되어야 할 총 도우즈량에 따라 소정의 노광패턴(14)을 보정노광한다(S7 단계).
한편, 상술한 본 발명의 지연시간에 의한 선폭변화를 도우즈량으로 환산하는 방법은 프로그램으로 구현가능하고, 이 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 의해 제공될 수 있다. 그리하여 본 발명의 선폭변화 보정방법은 범용 디지털 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 이때, 기록매체는 자기 기록매체(예: 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 기록매체(예: CD-ROM, DVD 등) 및 캐리어 웨이브(carrier wave, 예: 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지연율을 구하는 방법을 상세하게 설명하기 위한 평면도 및 도표이다. 여기서, 지연율은 소정의 노광패턴(14)에 노광을 시작하기 전에 사전에 설정하는 것으로 별도의 테스트(test) 패턴에 의해 결정된다.
도 3 및 도 4에 의하면, 지연율을 구하는 단계는 소정의 노광패턴(14)을 띠 형태의 패턴(20)들로 분할하는 단계와 분할된 패턴(20)의 노광 완료시간(Te)을 구하는 단계 및 노광 완료시간후 노광패턴의 선폭의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이 지연시간이 커질수록 선폭의 변화는 일정한 비율로 증가함을 알 수 있다. 따라서, 지연시간에 따른 선폭의 변화량인 지연율은 일정한 값을 가진다. 이러한 지연율의 값은 패턴의 밀도 등에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 지연율은 0.15nm/hr 내지 0.50nm/hr인 것이 바람직하다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 진공 지연시간에 따른 선폭변화를 보정하는 방법을 설명하기 위하여 시뮬레이션한 사진들이다. 도 5는 소정의 패턴의 패턴(14)의 밀도를 나타낸 것이고 도 6은 재산란에 의하여 추가되어야 할 도우즈량을 나타낸 것이다. 도 7은 진공 지연시간에 따른 추가되어야 할 도우즈량을 시뮬레이션한 결과이고 도 8은 추가되어야 할 재산란 도우즈량과 진공 지연시간에 의한 도우즈량을 합한 총 도우즈량에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 메인 셀영역(a)에는 다양한 패턴을 포함하고 있으며 메인 셀영역(a) 이외의 부분은 주변회로부분이다. 본 발명의 실시예에서는 메인 셀영역(a)을 중심으로 설명하기로 한다. 메인 셀영역(a)에는 다양한 패턴밀도가 존재한다. 패턴밀도의 프로파일은 소정의 패턴(14) 상에 나타나는 음영의 농담에 의해 구분된다. 즉, 음영의 농도가 짙을수록 패턴밀도가 크다.
도 6을 참조하면, 도우즈량의 프로파일은 메인 셀영역(a)를 포함하는 소정의 패턴(14) 상에 나타나는 음영의 농담에 의해 구분된다. 즉, 음영의 농도가 짙을수록 도우즈량이 크다. 재산란된 전자빔에 의하여 추가되어야 할 도우즈량이 메인 셀영역(a)의 가장자리가 더 큰 것을 알 수 있다. 재산란된 전자빔에 의한 선폭변화를 보정하는 방법에 대해서는 한국등록특허 10-0327343에 개시되어 있다.
도 7을 참조하면, 메인 셀영역(a)에서의 진공 지연시간에 의한 도우즈량의 프로파일을 음영의 농담에 의해 나타낸 것이다. 즉, 음영의 농도가 짙을수록 추가되어야 할 도우즈량이 크다. 도우즈량은 메인 셀영역(a)의 일측, 에를 들어 도 7의 하단부로 갈수록 커진다. 즉, 노광 초기시간(To)으로 갈수록 추가되어야 할 도우즈량이 증가한다. 이에 대해, 노광 완료시간(Tf)에 근접할수록 추가되어야 할 도우즈량이 작아진다.
도 8을 참조하면, 재산란과 진공 지연시간에 의한 영향을 모두 고려하여 추가되어야 할 도우즈량의 프로파일을 음영의 농담에 의해 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 재산란에 의해 추가되어야 할 도우즈량은 메인 셀영역(a)의 가장자리 부분에서 가장 크다. 또한, 진공 지연시간에 의해 추가되어야 할 도우즈량은 메인 셀영역(a)의 하단부에서 가장 크다.
본 발명의 실시예에 의하면, 포토마스크를 제작하는 데 있어서 노광이 완료된 소정의 패턴이 진공에 노출되어 발생하는 선폭변화를 보정할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
상술한 본 발명에 따른 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법은 진공 지연시간에 비례하여 증가하는 추가되어야 할 도우즈량으로 보정노광함으로써 양성자의 누출로 인한 레지스트 선폭변화를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 포토마스크를 제조하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 진공 지연시간에 따른 선폭변화를 보정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 지연율을 구하는 방법을 상세하게 설명하기 위한 평면도 및 도표이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 진공 지연시간에 따른 선폭변화를 보정하는 방법을 설명하기 위하여 시뮬레이션한 사진들이다.

Claims (7)

  1. 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크 기판을 소정의 노광패턴대로 전자빔으로 노광할 때 선폭변화를 보정하는 방법에 있어서,
    상기 소정의 노광패턴에 따른 단위시간당 선폭의 변화량인 지연율을 설정하는 단계;
    상기 소정의 노광패턴대로 노광시 진공 지연시간을 실시간으로 구하는 단계;
    상기 지연시간에 따른 선폭의 변화를 하기의 식을 이용하여 구하는 단계;
    상기 지연시간에 따른 선폭의 변화를 추가되는 지연시간 도우즈량으로 환산하는 단계; 및
    상기 추가되는 지연시간 도우즈량에 따라 상기 전자빔 레지스트를 보정노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
    선폭의 변화(지연시간) = 지연시간 * 지연율
  2. 제1항에 있어서, 상기 지연율은 노광을 시작하기 전에 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지연율은 0.15nm/hr 내지 0.50nm/hr인 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지연율을 구하는 단계는,
    상기 소정의 노광패턴을 띠 형태의 패턴들로 분할하는 단계;
    상기 분할된 각 사각형의 노광 완료시간을 구하는 단계; 및
    상기 노광 완료시간후 상기 노광패턴의 선폭의 변화를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진공 지연시간은 상기 노광이 종료되는 시간에서 상기 분할된 임의의 띠 형태의 패턴의 노광 완료시간을 빼서 구하는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 추가노광 도우즈량을 환산한 단계 이후에.
    상기 소정의 노광패턴을 노광시 재산란된 전자빔에 의해 추가되어야 할 재산란 도우즈량을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
  7. 제1항 및 제6항에 있어서, 상기 소정의 노광패턴에 추가되어야 할 총 도우즈량은 상기 지연시간 도우즈량과 상기 재산란 도우즈량을 합하여 설정하는 것을 특징으로 하는 진공 지연시간에 의한 선폭변화의 보정방법.
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