KR100762228B1 - 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치 제조시에 설계 데이터를 E 빔 데이터로 컨버젼할 때 원본 데이터와 필드 단위로 쉬프트 시킨 데이터를 이중 적용하여 정밀도를 높인 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법에 관한 것으로, 복수개의 원본 데이터 칩을 갖는 원본 데이터 프레임과 TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시 디파인되지 않는 크기의 원본 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계;메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격되는 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 원본 데이터를 구성하고, 상기 원본 데이터보다 큰 사이즈로 전체적으로 시프트시켜 복수개의 시프트 데이터 칩,시프트 데이터 프레임, TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시에 디파인 되지 않는 크기의 시프트 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계; 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격된 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 최소한 하나 이상의 시프트 데이터를 구성하고, 상기 원본 데이터 및 시프트 데이터를 E 빔으로 전송하여 각각 하프 도우즈를 적용하여 라이팅을 실시하여 패턴을 시프트 시키면서 최소한 2번이상으로 라이팅을 실시한다.

시프트 데이터, exposure, E beam

Description

전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법{Method for writing image by multi-exposure to E-beam}

도 1은 종래 기술의 원본 데이터만을 이용한 이미지 라이팅시의 구성도

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 원본 데이터 형성 방법을 나타낸 구성도

도3a와 도 3b는 본 발명에 따른 시프트 데이터 형성 방법을 나타낸 구성도

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 원본 및 시프트 데이터를 이용한 다중 라이팅 과정을 나타낸 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

21. 원본 데이터 더미 패턴 22. 원본 데이터 프레임

23. 원본 데이터 칩 31. 시프트 데이터 더미 패턴

32. 시프트 데이터 프레임 33. 시프트 데이터 칩

본 발명은 반도체 장치 제조에 관한 것으로, 구체적으로 설계 데이터를 E 빔 데이터로 컨버젼할 때 원본 데이터와 필드 단위로 쉬프트 시킨 데이터를 이중 적용하여 정밀도를 높인 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법에 관한 것이다.

리소그래피(Lithography) 공정은 반도체 기판의 최상층에 집적 회로 형성을 위한 패턴을 선택적으로 형성하는 기술이다.

이러한 기술은 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.

상기 노광 공정에서는 포토레지스트막이 코팅(coating)된 반도체 기판에 광원을 조사하는 방법이 여러 가지가 있다.

그것을 크게 분류하면, 마스크를 반도체 기판에 직접 접촉시키는 접촉형(Contact type) 노광 방법, 마스크를 반도체 기판에 접촉시키지 않고 근접한 거리에서 광원을 조사하는 근접형(proximity type) 노광 방법, 광학 장치를 마스크 패턴을 통과한 광원을 반도체 기판에 조사하는 투사형(projection type) 노광 방법이 있다.

그리고 상기 투사형 노광 방법에서 나타나는 웨이퍼의 고정 및 광원의 조도변화에 의한 불량을 보완한 스테퍼(stepper)를 이용한 노광 방식 및 마스크나 레티클(reticle) 대신에 블록마스크(block mask)를 전자선 조사 장비에 포함시켜 전자선을 마스크나 웨이퍼에 직접 조사하는 방식인 전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 방식 등이 있다.

전자선 직접 묘화(E-beam direct writing) 방식은 가장 개선된 방식의 하나로 패턴을 형성할 수 있는 크기가 다른 투사형 조사 방식 및 스테퍼(stepper)를 이용한 조사 방식보다 미세하기 때문에, 서브 미크론급(submicron) 이하의 고집적화가 요구되는 반도체 소자에 유리하다.

이하에서 종래 기술의 전자빔 라이팅 방법에 관하여 설명한다.

도 1은 종래 기술의 원본 데이터만을 이용한 이미지 라이팅시의 구성도이다.

종래 기술은 기판(마스크 또는 웨이퍼) 위에 설계 데이터를 라이팅할 때 데이터를 필드(field) 또는 스트라이프(stripe), 서브 필드(subfield), 서브서브필드(subsubfield)의 영역으로 분리하여 그 내부를 순차적으로 라이팅하고, 서브서브필드, 서브필드를 순차적으로 라이팅하고 필드 또는 스트라이프를 순차적으로 라이팅하여 한번의 일괄 진행으로 기판(substrate)의 전면을 노광(exposure)하여 라이팅을 종료한다.

이렇게 진행하게 되면 각각의 단위 영역 즉, 서브서브필드와 이웃 서브서브필드간의 경계, 서브필드와 서브필드의 경계, 필드와 필드의 경계( 또는 스트라프와 스프라이프 경계)에서 정밀도가 어긋나는(stitching accuracy)것의 영향으로 CD 에러가 발생하여 로컬 CD가 나빠지게 된다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 전자빔 라이팅 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

원본 데이터를 풀 도우즈(full dose)로 라이팅 실시하여 바운더리(boundary)의 에러(error)가 로컬(local) CD 및 형성 위치(registration)에 영향을 준다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 전자빔 라이팅 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 설계 데이터를 E 빔 데이터로 컨버젼할 때 원본 데이터와 필드 단위로 쉬프트 시킨 데이터를 이중 적용하여 정밀도를 높인 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법은 복수개의 원본 데이터 칩을 갖는 원본 데이터 프레임과 TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시 디파인되지 않는 크기의 원본 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계; 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격되는 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 원본 데이터를 구성하고, 상기 원본 데이터보다 큰 사이즈로 전체적으로 시프트시켜 복수개의 시프트 데이터 칩,시프트 데이터 프레임, TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시에 디파인 되지 않는 크기의 시프트 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계; 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격된 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 최소한 하나 이상의 시프트 데이터를 구성하고, 상기 원본 데이터 및 시프트 데이터를 E 빔으로 전송하 여 각각 하프 도우즈를 적용하여 라이팅을 실시하여 패턴을 시프트 시키면서 최소한 2번 이상 라이팅을 실시하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명에 따른 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법에 관하여 상세히 설명한다.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 원본 데이터 형성 방법을 나타낸 구성도이고, 도3a와 도 3b는 본 발명에 따른 시프트 데이터 형성 방법을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 E 빔 라이팅 기술에 관한 것으로 설계 데이터를 E 빔 데이터로 컨버젼(conversion) 할 때 데이터를 원본 데이터와 필드(또는 서브 필드, 서브서브 필드)시프트 시킨 데이터를 적용하여 멀티 노광을 실시하여 CD 및 형성 위치 정밀도를 향상시킨 것이다.

먼저, 설계 데이터를 원본 데이터와 쉬프트 데이터(shift data)로 2가지 또는 그 이상으로 작성하고 원본 데이터 및 쉬프트 데이터에는 각각 서브서브필드의 경계를 정확하고 균일하게 만들 수 있는 더미 패턴을 삽입한다.

그리고 이 설계 데이터를 E 빔 장치에 전송하여 처음에는 원본 데이터로 라이팅을 하고 다음에 쉬프트 데이터를 이용하여 서브서브필드를 시프트 시켜서 라이팅을 실시한다.

이와 같은 라이팅 방법에 의해 원본 데이터에 의한 서브서브필드의 경계 부분과 시프트 데이터에 의한 서브서브필드의 경계 부분이 일치하지 않게 한다.

이는 서브서브필드가 만나는 부분이 완만한 라이팅 결과를 갖도록 하기 위한 것이다.

설계 데이터를 E 빔 데이터로 컨버젼(conversion)할 때 원본 데이터와 쉬프트 데이터를 다음과 같은 원칙에 의해 준비한다.

원본 데이터와 쉬프트 데이터는 데이터 시작 점 및 데이터 사이즈가 다르다.

필드, 스트라이프, 서브필드, 서브서브필드의 사이즈를 고려하여 크기 차이를 결정한다.

도 2a에서와 같이, 원본 데이터 칩(23), 원본 데이터 프레임(22), TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시 디파인(define)되지 않는 크기의 원본 데이터 더미 패턴(23)을 삽입한다.

그리고 도 2b에서와 같이, 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 10㎛ 떨어진 위치에 더미 스페이스를 10㎚의 크기(너비)로 삽입한다.

이때 더미 스페이스는 기판에 디파인되지 않는 크기로 조절 가능하다.

그리고 시프트 데이터를 다음과 같이 준비한다.

도 3a에서와 같이, 데이터 사이즈를 점선의 원본 데이터보다 사이드 30㎛씩 전체 60㎛ 정도 크게 데이터를 아래와 같은 조건으로 작성한다.

먼저, 시프트 데이터 칩(33), 시프트 데이터 프레임(32), TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시에 디파인 되지 않는 크기의 시프트 데이터 더미 패턴(31)을 삽입한다.

상기 시프트 데이터 더미 패턴(31)은 원본 데이터보다 30㎛ 시프트된 위치에 삽입한다.

이 위치는 서브필드의 크기에 따라 다르게 조절할 수 있다.

그리고 도 3b에서와 같이, 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 40㎛ 떨어진 위치에 더미 스페이스를 10㎚의 크기(너비)를 갖고 30㎛ 더 길어진 형태로 삽입한다.

그리고 상기에서 제작된 패턴 데이터를 E 빔으로 전송하여 라이팅을 실시한다.

본 발명에서는 원본 데이터 및 시프트 데이터를 각각 하프 도우즈를 적용하여 라이팅을 실시하여 패턴 시프트 시키면서 2번 또는 그 이상으로 라이팅을 실시하여 서브서브필드 바운더리의 효과를 반감되게 하여 CD 정확성 및 포지션 정확성을 향상시킨다.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 원본 및 시프트 데이터를 이용한 다중 라이팅 과정을 나타낸 구성도이다.

첫번째로 도 4a에서와 같이, 실선 부분의 원본 데이터를 라이팅을 실시한다.

그리고 두번째로 점선부분의 쉬프트 데이터를 라이팅을 실시한다.

이와 같이 두 번에 나누어 하프 도우즈로 원본 데이터와 시프트 데이터를 라이팅하여 각각의 데이터의 바운더리가 서로 어긋나게 함으로써 경계부분에서 발생하는 오차(stitching)를 반감하여 로컬 CD 및 레지스트레이션이 개선된다.

이와 같은 본 발명에 따른 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법은 차세대 마스크의 개발에 있어 CD 정확도가 가장 중요한 이슈로 강조되고 있으며 이를 개선하기 위해서 더블 데이터 노광 방식을 도입하여 멀티 라이팅을 실시함으로 써 로컬 에어리어 CD 정확도 및 오차 정밀도를 개선한다.

이와 같은 본 발명은 이상에서 설명한 실시예에 한정되지 않고 시프트 데이터의 개수를 더 증가시킬 수 있고, 시프트 크기를 달리하여 실시할 수 있음은 당연하다.

이와 같은 본 발명에 따른 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 서브서브필드의 경계 부분이 서로 다르게 라이팅됨으로 인해 오차 (서브서브필드 바운더리 접속 정확도)가 반감되는 효과로 인해 로컬 CD 정밀도가 개선된다.

둘째, 처음 원본 데이터의 라이팅 시에 적용되는 E 빔의 편향 성분과 시프트 데이터로 라이팅되는 E 빔 편향 성분이 다르게 되어 레지스트레이션(placement accuracy)이 개선되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 복수개의 원본 데이터 칩을 갖는 원본 데이터 프레임과 TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시 디파인되지 않는 크기의 원본 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계;

   메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격되는 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 원본 데이터를 구성하고,

   상기 원본 데이터보다 큰 사이즈로 전체적으로 시프트시켜 복수개의 시프트 데이터 칩, 시프트 데이터 프레임, TP 패턴 데이터의 에지 부분에 프로세스 진행시에 디파인 되지 않는 크기의 시프트 데이터 더미 패턴을 삽입하는 단계;

   메인 칩의 데이터 시작 부분에서 이격된 위치에 더미 스페이스를 삽입하는 단계를 포함하여 최소한 하나 이상의 시프트 데이터를 구성하고,

   상기 원본 데이터 및 시프트 데이터를 E 빔으로 전송하여 각각 하프 도우즈를 적용하여 라이팅을 실시하여 패턴을 시프트 시키면서 최소한 2번 이상 라이팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 원본 데이터 구성시에 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 10㎛ 떨어진 위치에 더미 스페이스를 10㎚의 크기(너비)로 삽입하는 것을 특징으로 하는 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 시프트 데이터 구성시에 시프트 데이터 더미 패턴은 원본 데이터보다 30㎛ 시프트된 위치에 삽입하고, 메인 칩의 데이터 시작 부분에서 40㎛ 떨어진 위치에 더미 스페이스를 10㎚의 크기(너비)를 갖고 30㎛ 더 길어진 형태로 삽입하는 것을 특징으로 하는 전자빔 다중 노광에 의한 이미지 라이팅 방법.

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