KR100573469B1 - 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리소그래피 공정에서 전자빔 장치를 이용하여 포토마스크를 노광하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자빔 레지스트가 도포된 블랭크 마스크를 일정영역씩 분할하여 노광하되 분할된 영역을 중첩시키고 이를 수평방향으로 연속적으로 다중노광하여 전자빔에 노광에 의한 패턴왜곡현상을 방지되는 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크를 소정의 영역으로 나누어 전자빔을 이용하여 다수 회 노광하는 방법에 있어서, 상기 전자빔에 의해 포토마스크상에 선행하여 일회 노광되는 영역과 후속하여 일회노광되는 영역이 수평방향으로 절반씩 중첩하되, 상기 선행하여 일회 노광되는 영역에 절반의 도스량이 상기 후속하여 일회노광되는 영역에 절반의 도스량이 노광되며, 상기 과정이 수평방향으로 연속적으로 이루어져 상기 포토마스크상의 전면에 노광되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법을 제공하여 2차 전자의 산란현상에 의한 포깅현상이 감소됨은 물론 에너지 드리프트가 방지되어 정확한 패터닝이 가능하여 이에 따른 반도체 수율을 향상시키는 발명임.

전자빔, 포토마스크, 포깅효과, 노광, 도스량

Description

전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법{multi exposure method of photo mask using electron beam}

도 1은 종래기술에 의한 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법이 도시된 도면,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법이 도시된 도면,

도 3a 및 도 3b는 종래기술에 의해 포토마스크에 형성된 마스크 패턴이 도시된 도면,

도 4a 및 도 b는 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 의해 형성되는 마스크 패턴이 도시된 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 포토마스크 2, 2' : 단위영역

3 : 중첩영역

본 발명은 포토리소그래피 공정에서 전자빔 장치를 이용하여 포토마스크를 노광하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자빔 레지스트가 도포된 블랭크 마스크를 일정영역씩 분할하여 노광하되 분할된 영역을 중첩시키고 이를 수평방향으로 연속적으로 다중노광하여 전자빔에 노광에 의한 패턴왜곡현상을 방지되는 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 관한 것이다.

반도체 제조공정 중에 포토리소그래피(photo lithography) 공정에서 사용되는 포토마스크를 제조하기 위해서는, 전자빔 리소그래피(electron beam lithography)를 이용하여 다음과 같은 일련의 공정을 진행하는 것이 일반적이다.

우선, 석영이나 유리 등의 재질로 된 투명 포토마스크 기판 상에 차광막과 포토레지스트(photo resist)가 순차적으로 적층된 블랭크 마스크(blank mask)를 준비하고 노광(exposure)장치를 이용하여 상기 포토레지스트에 원하는 패턴대로 전자빔을 노광한다.

이어서, 현상(development) 장치를 이용하여 노광된 포토레지스트를 현상하고, 원하는 패턴대로 형성된 전자빔 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성한다.

그 이후에, 전자빔 레지스트 패턴을 제거함으로써 포토마스크를 완성한다.

이렇게 제조된 포토마스크는 제조 공정상의 여러 가지 원인에 의하여 원하는 임계치수(CD:Critical Dimension)와는 다른 선폭을 가진 차광막 패턴이 형성되고, 패턴 선폭의 균일도(uniformity)가 감소되는 문제가 있다.

이처럼 공정상의 원인에 의해 패턴 선폭이 변화되거나 균일도가 저하된 포토마스크를 이용하여 포토 리소그래피를 수행하면, 웨이퍼상의 패턴도 선폭이 변화되거나 균일도가 감소된다.

따라서, 패턴 선폭이 변화되거나 균일도가 감소된 포토마스크는 반도체 소자의 불량 요인이 되어 공정수율을 감소시킴으로써 제조 단가를 상승시킨다.

상기한 패턴 선폭의 변화를 가져오는 공정상의 원인 중에 대표적인 원인으로서 포깅효과(fogging effect)가 있다.

포깅효과란 포토레지스트의 내부 또는 표면과 전자빔 조사기의 대물렌즈 하부에서 반사된 전자빔에 의하여 포토레지스트가 산란되어 노광됨으로써 선폭 변화가 발생하는 것을 말한다.

특히, 최근 포토마스크의 패턴을 형성하기 위한 노광으로 주로 사용되는 전자빔은 50~100KeV의 높은 수준의 에너지를 지속적으로 포토마스크에 노광하게되므로 이로인해 2차전자가 산란되고 에너지 드리프트(Energy drift)가 발생되어 패터닝(patterning)에 영향을 주는 것이다.

이에 종래기술로서 높은 수준의 에너지원이 지속적으로 노광됨으로 인해 발생되는 문제점을 개선하고자 대한민국 공개특허공보 제1997-12016호 '2차 이상의 노광에 의한 포토전자빔 레지스트패턴 형성방법'과 대한민국 공개특허공보 제1997-49060호 '다중 노광에 의한 미세 패턴 형성방법' 등의 다중 노광방법 등이 제시되 었다.

그러나 전자는 포토마스크 또는 레티클을 이용하는 노광장치에서 포토마스크에 형성되는 패턴의 왜곡방지에 관한 것이며 후자는 한계피치 이하의 미세 선폭을 구현하고자 스텝퍼 장치를 사용하는 노광장치의 다중 노광방법으로써 현재까지 상기한 전자빔을 이용한 노광장치에 있어서의 포토마스크에 미치는 높은 에너지원에 의한 마스크 패턴의 왜곡현상을 방지하는 노광 제어방법 등이 제시되지 않아 상기한 포깅효과에 의한 문제가 해소되지 못하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크상에 선행하여 일회되는 영역과 후속하여 일회노광되는 영역이 절반씩 중첩되고 도스량도 각각 절반씩 노광되어 일회 노광되는 영역에 전자빔의 에너지가 반으로 감소되어 노광되므로 포토마스크상의 전자빔 레지스트에서 발생되는 포깅현상을 방지할 수 있는 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크를 소정의 영역으로 나누어 전자빔을 이용하여 다수 회 노광하는 방법에 있어서,

상기 전자빔에 의해 포토마스크상에 선행하여 일회 노광되는 영역과 후속하 여 일회노광되는 영역이 수평방향으로 절반씩 중첩하되, 상기 선행하여 일회 노광되는 영역에 절반의 도스량이 상기 후속하여 일회노광되는 영역에 절반의 도스량이 노광되며, 상기 과정이 수평방향으로 연속적으로 이루어져 상기 포토마스크상의 전면에 노광되는 것을 특징으로 한다.

이하 종래기술에 의한 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 종래기술에 의한 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법이 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 전자빔을 이용하는 포토마스크(1)의 다중 노광방법은 포토마스크(1)의 노광되는 영역을 다수개의 단위영역(2)으로 분할하고 각 단위영역(2)에 100%의 도스량으로 노광하되 수평방향으로 연속하여 노광하는 것이다.

그러나 이와같은 다중 노광방법은 상기한 하였던 바와 같이 노광으로 주로 사용되는 전자빔이 50~100KeV의 높은 수준의 에너지를 갖는 바 이를 지속적으로 포토마스크(1)의 일정영역에 노광하게되면 이로인해 2차전자가 산란되고 에너지 드리프트가 발생되어 패터닝에 영향을 주는 것이다.

이하 본 발명의 일실시예에 의한 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 관해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법이 도시된 도면이며, 도 3a는 종래기술에 의해 형성되는 ISO 패턴이 도시된 도면이고, 도 3b는 종래기술에 의해 형성되는 대면적 패턴이 도시된 도면이며, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 의해 형성되는 ISO 패턴이 도시된 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법에 의해 형성되는 대면적 패턴이 도시된 도면이다.

본 발명은 먼저 포토마스크(1)상의 노광영역에 전자빔에 의해 일회노광되며 수평방향으로 연속하여 다수개의 단위영역(2, 2')이 설정된다.

특히 각 단위영역(2, 2')은 도 2에서 같이 그 면적의 절반씩이 수평방향으로 중첩되도록 설정된다.

또한, 상기 종래기술에서는 각 단위영역(2)에 100%의 도스량이 노광되던것과는 달리 본 발명의 일실시예에서는 각 단위영역(2, 2')에 절반씩의 도스량이 노광된다.

이에 선행하여 일회 노광되는 단위영역(2)과 후속하여 일회 노광되는 단위영역(2')과의 중첩영역(3)에는 최종적으로 100%의 도스량이 노광되게 되는 것이다.

상과 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법은 포토마스크에 일회 노광되는 각 단위영역이 절반씩 중첩되게 하고 절반의 도스량으로 수평방향으로 연속하여 노광공정이 진행됨으로 인해 일회 노광되는 영역의 도스량이 종래의 100% 도스량에서 절반으로 줄어듦으로 높은 수준의 에너지원이 지속적으로 노광되어 발생되던 포깅효과를 감소시킬 수 있으며 이로 인해 에너지 드리프트도 방지되어 패턴형성이 더욱 정확해진다.

도 3a, 도3b와 도 4a, 도 4b와의 비교에서 알수 있듯이 본 발명의 일실시예따른 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 노광방법의해 형성된 포토마스크의 패턴이 종래기술에 의해 형성된 포토마스크의 패턴보다 선폭, 균일도 등이 월등히 향상되어 있음을 확인할 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명은 일회 노광되는 영역의 도스량이 종래의 절반이므로 포토마스크에 2차 전자의 산란현상에 의한 포깅현상이 감소됨은 물론 에너지 드리프트가 방지되어 정확한 패터닝(patterning)이 가능하여 이에 따른 반도체 수율이 향상된다는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 반도체를 제조하기 위하여 전자빔 레지스트가 도포된 포토마스크의 일정부분에 현상할 수 있는 도스의 전자빔을 주사하는 방법에 있어서, 상기 전자빔에 의해 상기 포토마스크 상에 선행하여 일회 주사되는 영역과 후속하여 일회 주사되는 영역이 수평방향으로 절반씩 중첩하되 상기 선행하여 일회 주사되는 영역의 전자빔 도스와 상기 후속하여 일회 주사되는 영역의 전자빔 도스의 합이 상기 현상할 수 있는 도스와 같도록 주사되며 상기 과정이 수평방향으로 연속적으로 이루어져 상기 포토마스크의 전면에 전자빔이 주사되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용하는 포토마스크의 다중 주사방법.

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