KR101350980B1 - Ｃｄ 선형성을 보정할 수 있는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

회로패턴의 설계 CD 에 대한 CD 선형성을 보정하여 공정상 발생하는 CD 산포 및 MTT 차를 최소화할 수 있는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성방법을 개시한다. 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법은 회로 패턴을 노광할 빔 샷의 설계 사이즈가 소정치 이하인지 소정치 이상인지를 판별한다. 판별 결과 상기 설계 사이즈가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 빔 샷의 사이즈를 선형적으로 보정한다. 판별 결과 상기 설계 CD가 상기 소정치 이하인 경우, 상기 빔 샷의 상기 사이즈를 비선형적으로 보정한다.

Description

ＣＤ 선형성을 보정할 수 있는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{Exposing method using variable shaped beam capable of correcting CD linearity of the variable shaped beam and pattern formation method using the same}

본 발명은 반도체 장치 제조용 노광 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가변 성형 빔의 CD 선형성을 보정할 수 있는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법 및 이를 이용하여 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 장치가 고집적화 되어 패턴의 선폭이 점점 미세화되고 있다. 이러한 미세 선폭을 갖는 패턴을 포토 리소그래피 공정을 통해 웨이퍼상에 정확하게 구현하는 것이 매우 어려워지고 있다. 미세 선폭을 갖는 패턴을 포토 리소그래피 공정을 통해 웨이퍼상에 정확하게 구현하기 위하여 다양한 노광기술이 제안되고 있다. 이러한 노광 기술중 하나로 전자빔을 이용한 노광기술(Electron beam lithography)이 사용되고 있다. 전자 빔 노광기술은 다른 노광기술에 비하여 분해능 및 정확도가 우수한 이점이 있다.

전자 빔 노광 기술로는 빔 형태에 따라 가우시안 빔 방식, 셀 프로젝션 방식 및 가변 성형 빔(VBS, variable shaped beam) 방식 등이 있다. 가변 성형 빔 방식의 노광 기술은 어퍼쳐들의 개구부들이 소정 부분 오버랩되도록 배열하고, 오버랩된 개구부를 통해 전자 빔을 투과시키며, 성형된 전자 빔을 기판상의 감광막에 조사하여 상기 기판상에 감광막 패턴을 형성하게 된다. 이러한 가변 성형 빔 방식의 노광기술은 설계된 회로 패턴을 다양한 크기를 갖는 다수의 사각형의 샷으로 분할하여 노광시켜 주므로, 상기 분할된 회로 패턴과 동일한 크기를 갖는 전자 빔을 생성하는 것이 중요하다.

실제로, 설계 빔 샷의 CD 에 대해 생성된 빔 샷의 CD를 측정하면, 전자 빔 노광장비의 콘트롤 정확도 및 공정 조건 등에 따라 설계 빔 샷의 CD와 측정 빔 샷의 CD 간에 CD 차가 발생하게 되어 기판상에 원하는 감광막 패턴을 정확하게 패터닝하는 것이 곤란하였다. 원하는 감광막 패턴을 정확하게 패터닝하기 위해서는, 설계 빔 샷의 CD 와 측정 빔 샷 CD 간의 CD 차를 보정하여 주어야 한다. 특히, 레지스트 해상력의 한계 등으로 인하여, 형성될 회로 패턴의 설계 CD가 일정치 이하인 경우에는 설계 빔 샷의 CD 와 측정 빔 샷의 CD 간의 차는 더욱 더 커지게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 회로 패턴의 CD변화에 따른 가변 성형 빔의 CD 선형성을 비선형적으로 보정할 수 있는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법 및 이를 이용한 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 견지에 따 르면 가변 성형 빔을 이용한 노광방법을 제공한다. 먼저, 회로 패턴을 노광할 빔 샷의 설계 사이즈가 소정치 이하인지 소정치 이상인지를 판별한다. 판별 결과 상기 설계 사이즈가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 빔 샷의 사이즈를 선형적으로 보정한다. 판별 결과 상기 설계 사이즈가 상기 소정치 이하인 경우, 상기 빔 샷의 상기 사이즈를 비선형적으로 보정한다.

상기 빔 샷의 사이즈를 비선형적으로 보정하는 것은 상기 빔 샷의 제1방향(X방향) 설계 사이즈 및 상기 제1방향에 직교하는 제2방향(Y방향) 설계 사이즈에 근거하여 상기 빔 샷의 보정량을 미리 설정하고; 및 상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 빔 샷의 사이즈를 비선형적으로 보정한 다음, 보정된 빔 샷의 위치를 상기 +X 방향 또는 상기 -X 방향중 한 방향 그리고 상기 +Y 방향 또는 상기 -Y 방향중 한 방향으로 시프트시켜 줄 수 있다. 여기서 설계 사이즈가 소정치 이하인 것은 상기 X 방향 설계 사이즈 또는 Y 방향 설계 사이즈중 적어도 하나가 소정치 이하인 것을 포함하며, MTT 가 비선형적으로 변화하는 구간에 존재하는 것을 의미한다.

상기 빔 샷의 상기 보정량을 미리 설정하는 것은 상기 X 방향 설계 사이즈와 상기 Y 방향 설계 사이즈별로 상기 보정량을 테이블로 만들어 주거나 또는 상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 X 방향 보정 사이즈와 Y 방향 보정 사이즈를 테이블로 만들어 줄 수 있다.

상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하 는 것은, 상기 X방향의 설계 사이즈가 상기 Y방향의 설계 사이즈보다 작으며, 상기 X 방향의 설계 사이즈가 소정치 이하인 경우, 상기 빔 샷의 상기 Y방향의 설계 사이즈를 +Y 방향 또는 -Y 방향중 하나의 방향으로 보정하고; 및 상기 빔 샷의 위치를 상기 +Y 방향 또는 상기 -Y 방향중 다른 하나의 방향으로 시프트시켜 주는 것을 포함할 수 있다.

상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것은, 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 상기 X 방향의 설계 사이즈보다 작으며, Y 방향의 설계 사이즈가 소정치 이하인 경우, 상기 빔 샷의 상기 X 방향의 설계 사이즈를 +X 방향 또는 상기 -X 방향중 하나의 방향으로 보정하고; 및 상기 빔 샷의 위치를 상기 +X 방향 또는 -X 방향중 다른 하나의 방향으로 시프트시켜 주는 것을 포함할 수 있다.

상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것은, 상기 제1방향의 설계 CD와 상기 제2방향의 설계 사이즈가 동일한 경우, 상기 빔 샷 사이즈를 상기 +X 방향 또는 -X 방향 그리고 +Y방향 또는 -Y방향으로 보정하고; 및 보정된 빔 샷의 위치를 상기 +X 방향 또는 상기 -X 방향중 한 방향 그리고 상기 +Y 방향 또는 상기 -Y 방향으로 시프트시켜 주는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 가변 성형 빔을 이용한 노광방법을 제공한다. 먼저, 회로 패턴을 노광할 빔 샷의 X 방향 및 상기 X 방향에 직교하는 Y 방향 설계 사이즈를 측정한다. 상기 빔 샷의 X 방향 및 상기 X 방향에 직교하는 Y 방향 측정 사이즈를 구한다. 상기 빔 샷의 상기 X방향 설계 사이즈 및 상기 Y방향 설계 사이즈와 상기 빔 샷의 상기 X 방향 측정 사이즈 및 Y 방향 측정 사이즈에 근거하여 상기 빔 샷의 보정량을 미리 설정한다. 상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 상기 X 방향 측정 사이즈 및 Y 방향 측정 사이즈를 개별적으로 조정한다.

상기 X 방향 측정 CD 차가 무시할 정도로 작은 경우에는, 상기 X 방향의 직교방향인 상기 Y 방향 측정 사이즈를 상기 Y 방향 CD 차에 근거하여 보정하고, 상기 Y 방향 측정 CD 차가 무시할 정도로 작은 경우에는, 상기 Y 방향의 직교방향인 상기 X 방향 측정 사이즈를 상기 X 방향 CD 차에 근거하여 보정할 수 있다.

또한, 본 발명은 가변 성형 빔을 이용한 패턴 형성방법을 제공한다. 먼저, 회로 패턴을 노광할 빔 샷의 X 방향 및 상기 X 방향에 직교하는 Y 방향 설계 사이즈를 측정한다. 상기 빔 샷의 X 방향 및 상기 X 방향에 직교하는 Y 방향 측정 사이즈를 구한다. 상기 빔 샷의 상기 X방향 설계 사이즈 및 상기 Y방향 설계 사이즈와 상기 빔 샷의 상기 X 방향 측정 사이즈 및 Y 방향 측정 사이즈에 근거하여 상기 빔 샷의 보정량을 미리 설정한다. 상기 빔 샷의 상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 X방향 또는 Y 방향 측정 사이즈를 비선형적으로 보정한다. 상기 보정된 빔 샷을 기판상의 감광막에 조사하여 노광한다.

본 발명의 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법에 따르면, 상기 회로 패턴의 설계 사이즈가 소정치 이하인 경우에는 회로 패턴의 설계 CD 에 대한 빔 샷 사이즈를 테이블로 만들고, 상기 테이블을 그대로 적용하거나 또는 테이블로부터 얻어지는 규칙에 근거하여 상기 회로 패턴의 설계 CD 에 대한 빔 샷 사이즈를 비선형적으로 보정할 수 있다. 따라서, 상기 회로 패턴의 설계 CD 별로 선형적으로 또는 비선형적으로 적절하게 전자 빔의 샷 사이즈를 보정하여 줄 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 방법은 전자 빔의 샷 사이즈를 보정한 다음에 전자 빔이 조사되는 위치를 보정하여 줌으로써 감광막상에 전자 빔을 정확한 위치에 조사시켜 줄 수 있다. 또한, 상기 회로 패턴이 X방향의 설계 CD 와 Y 방향의 설계 CD 가 서로 상이한 경우, X방향 또는 Y 방향의 직교 방향에 대한 영향을 고려하여 전자 빔의 샷 사이즈를 보정하여 줄 수 있다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 1은 전자빔 노광 장비를 이용하여 다양한 CD들(critical dimensions)을 갖는 회로 패턴들을 노광한 경우, 상기 회로 패턴의 CD 변화에 대한 선형성을 보여주는 그래프이다. 여기서, 상기 회로 패턴의 상기 CD 는 설계 CD 를 의미한다. 도 1을 참조하면, 회로 패턴의 설계 CD 가 변화함에 따라 MTT(mean to target) 가 변 화하게 된다. 상기 설계 CD 가 소정치 이상인 경우, 예를 들어 300nm 이상인 경우에는 상기 설계 CD 가 변화함에 따라 MTT 가 선형적으로 변화하여 선형성이 좋은 반면에, 설계 CD 가 300nm 이하인 경우에는 MTT 가 비선형적으로 변화하여 선형성이 나빠진다. 상기 회로 패턴들의 상기 설계 CD가 작아질수록 선형성은 더욱 더 나빠지게 된다.

여기서, 상기 회로 패턴들은 석영 등과 같은 기판상에 형성되는 감광막 패턴을 의미하거나 또는 반도체 웨이퍼상에 형성되는 감광막 패턴을 의미할 수도 있다. 상기 설계 CD 는 상기 기판상에 형성될 감광막 패턴의 타겟 CD 또는 상기 웨이퍼상에 형성될 감광막 패턴의 타겟 CD를 의미한다. 상기 측정 CD 는 노광 공정후, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼상에 형성된 감광막 패턴으로부터 측정된 실제 CD 를 의미할 수 있다. 상기 선형성(linearity)은 "상기 회로 패턴의 설계 CD 와 상기 회로 패턴의 측정 CD 간의 CD 차가 설계 CD에 따라 변화되는 정도"를 의미할 수 있다. 설계 CD 와 측정 CD 간의 CD 차가 상기 설계 CD 가 변화함에 따라 일정할수록 선형성이 좋다고 할 수 있다. 그러므로, 설계된 회로 패턴들을 기판상에 정확하게 구현하기 위해서는, 전자 빔 노광 방식에서의 전자 빔의 샷 사이즈를 조정하여 CD 선형성을 보정하여야야 한다.

도 2는 본 발명의 CD 선형성을 보정하기 위하여 전자 빔의 빔 샷 사이즈를 조정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 이상적인 경우에는 기판 또는 웨이퍼상에 노광되는 전자 빔의 샷 출력(측정 빔 샷의 CD)가 전자빔 노광장비에서 발생되는 전자 빔의 샷 입력(설계 빔 샷의 CD)와 동일하게 된다 (라인 21). 이런 경우에는 회로 패턴의 CD 가 변화하더라도, 상기 설계 빔 샷의 상기 CD와 상기 측정 빔 샷의 상기 CD간에 CD 차가 발생되지 않게 되고, 빔 샷의 CD를 보정할 필요가 없다.

한편, 샷 입력이 증가함에 따라 샷 출력이 일정 비율로 증가하는 경우에는, 전자 빔의 샷 게인을 조정하여 상기 빔 샷의 상기 CD를 보정해 준다 (라인 23). 샷 입력이 증가함에 따라 샷 출력이 항상 일정하게 변화하는 경우, 전자 빔의 샷 오프셋을 조정하여 상기 빔 샷의 상기 CD를 보정해 준다 (라인 25). MTT 가 선형적으로 변화하는 구간 (도 1의 A 구간)에서는 빔 샷의 CD 선형성을 상기 샷 오프셋 보정방식 또는 샷 게인 보정방식으로 보정할 수 있다. 하지만, 상기 MTT 가 비선형적으로 변화하는 구간 (도 1의 B 구간)에서는, 선형 보정방식인 샷 게인 또는 샷 오프셋 보정방식으로 빔 샷의 CD 선형성을 보정하게 되면 도 3과 같이 오차가 크게 발생하게 된다.

그러므로, 회로 패턴의 설계 CD 가 소정치 이상인 경우에는, 상기 빔 샷의 상기 CD를 샷 게인 또는 샷 오프셋 보정방식을 이용하여 선형적으로 조정하여 CD 선형성을 보정할 수 있다. 그러나, 회로 패턴의 설계 CD 가 소정치 이하인 경우에는, 상기 빔 샷의 상기 CD를 비선형적으로 보정해주어야 한다. 본 발명에서는, 상기 회로 패턴의 상기 설계 CD 가 소정치 이하인 경우에는, 상기 회로 패턴의 설계 CD 에 대한 상기 빔 샷의 상기 CD 를 테이블로 만들고, 상기 빔 샷의 상기 CD에 대한 상기 테이블을 그대로 이용하거나 또는 상기 테이블로부터 얻어지는 규칙을 이용하여 상기 빔 샷의 상기 CD 를 비선형적으로 조정하여 CD 선형성을 보정한다. 본 발명의 CD 선형성을 보정하는 방법은 추후 상세하게 기술되어 질 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 성형 빔을 발생하는 가변 성형 빔 발생장치의 구성도를 도시한 것이다. 가변 성형 빔 발생 장치(100)는 전자 빔 발생기(110), 제1개구(125)를 구비하는 제1어퍼쳐(120) 및 제2개구(135)를 구비하는 제2어퍼쳐(130)를 구비한다. 상기 전자 빔 발생기(110)로부터 전자 빔이 발생되고, 상기 전자 빔이 상기 제1어퍼쳐(120)의 상기 제1개구(125)를 투과하여 사각형의 전자 빔으로 성형된다. 상기 제1어퍼쳐(120)를 투과한 사각형의 빔은 상기 제2어퍼쳐(130)의 상기 제2개구(135)를 투과하여, 상기 제1어퍼쳐(120)의 상기 제1개구(125)와 상기 제2어퍼쳐(130)의 상기 제2개구(135)의 오버레이에 의해 일정 사이즈를 갖는 전자 빔으로 성형된다.

상기 가변 전자 빔 성형장치(100)는 상기 전자 빔을 편향시켜 주기 위한 편향기(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 편향기(140)는 성형 편향기들(shaping deflector, 141)과 위치 편향기들(position deflector, 145)을 포함할 수 있다. 상기 성형 편향기(141)는 상기 제1어퍼쳐(120)에 의해 성형된 상기 전자 빔을 상기 제2어퍼쳐(130)의 상기 제2개구(135)를 투과하도록 편향시켜 준다. 상기 위치 편향기(145)는 상기 제2어퍼쳐(130)를 투과한 상기 전자 빔이 상기 감광막(153)의 노광될 부분(154)에 정확하게 조사되도록 상기 전자 빔의 위치를 편향시켜 준다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 가변 성형 빔 노광장비(100)를 이용한 전자 빔 노광방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6은 도 5의 전자 빔 노광방법을 이용하여 노광될 회로 패턴을 예시한 것이다. 예를 들어, 전자 빔 노광방법에 의해 노광될 회로 패턴(155)이 F 자형이며, 서로 다른 설계 CD 를 갖는 복수개의 패턴(155a, 155b, 155c)으로 분할하고 3번의 빔 샷을 조사하여 노광한다고 가정한다. 상기 패턴(155a, 155b, 155c)은 회로 패턴중 한 번의 빔 샷에 의해 노광되는 부분을 의미한다.

먼저, 감광막(153)의 회로 패턴(155)을 설계하고, 설계된 회로 패턴(155)을 전자 빔의 샷 사이즈별로 다수의 패턴(155a, 155b, 155c)으로 분할하며, 각 패턴들(155a, 155b, 155c)에 대한 설계 빔 샷의 설계 사이즈를 측정한다(S210). 이어서, 상기 설계 빔 샷에 대한 측정 빔 샷의 측정 사이즈를 구한다(S220). 여기서, 설계 사이즈란 상기 각 패턴들(155a, 155b 또는 155c)을 노광하기 위하여 설계된 빔 샷의 CD 를 의미하는 것으로, 상기 각 패턴들(155a, 155b 또는 155c)의 상기 설계 CD와 동일한 값을 갖는다. 측정 사이즈란 상기 패턴(155a, 155b 또는 155c)의 상기 설계 CD와 동일한 설계 사이즈를 갖는 빔 샷으로, 도 4의 상기 기판(151)상의 상기 감광막(153)을 노광한 경우, 상기 감광막(153)으로 조사되는 빔 샷의 측정된 CD를 의미한다.

상기 제1패턴(155a)에 대한 상기 설계 빔 샷은 제1방향, 예를 들어 X 방향의 설계 사이즈가 d1x 이고, 상기 제1방향에 직교하는 제2방향, 예를 들어 Y 방향의 설계 사이즈가 d1y이다. 상기 X 방향의 설계 사이즈(d1x)가 상기 Y 방향의 설계 사이즈(d1y)보다 상대적으로 클 수 있다. 상기 제2패턴(155b)에 대한 상기 설계 빔 샷은 상기 X 방향의 설계 사이즈가 d2x 이고, 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 d2y이다. 상기 X 방향의 사이즈(d2x)가 상기 Y 방향의 설계 사이즈보다 상대적으로 작 을 수 있다. 상기 제3패턴(155c)에 대한 상기 설계 빔 샷은 상기 X 방향의 설계 사이즈가 d3x 이고 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 d3y이다. 상기 X 방향 설계 사이즈(d3x)와 상기 Y 방향의 설계 사이즈(d3y)가 실제로 동일할 수 있다.

이어서, MTT 가 비선형적으로 변화하는 구간에서 상기 설계 빔 샷의 상기 설계 사이즈를 상기 설계 사이즈에 근거하여 비선형적으로 보정하여 준다. 먼저, 상기 빔 샷의 상기 사이즈를 비선형적으로 조정하는 하나의 방법으로 상기 설계 빔 샷의 X방향 설계 사이즈 및 Y 방향 설계 사이즈와 상기 측정 빔 샷의 X 방향 측정 사이즈 및 Y 방향 측정 사이즈에 근거하여 각 설계 빔 샷에 대한 설계 사이즈를 테이블로 만들어 준다(S230). 즉, 상기 빔 샷의 X 방향 설계사이즈 및 Y 방향 설계 사이즈에 대한 보정 빔 샷의 X 방향 사이즈 및 Y 방향 사이즈를 (표 1)과 같이 테이블화한다. (표 1)에는 설계 빔 샷의 X 방향 설계 사이즈가 각각 1000nm, 500nm, 300nm, 200nm, 100nm 그리고 Y 방향 설계 사이즈가 각각 1000nm, 500nm, 300nm, 200nm, 100nm 인 경우, 보정 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향 보정량이 테이블화 되어 있다.

이어서, 테이블화되어 있는 보정량에 근거하여 발생될 보정 빔 샷의 사이즈를 비선형적으로 보정한다(S240). (표 1)에서 "10/10"은 빔 샷의 X 방향 설계 사이즈가 300nm 이고 Y 방향 설계 사이즈가 300nm 인 경우에는, 설계 X방향에서 빔 샷 사이즈를 10nm 만큼, Y 방향에서 빔 샷 사이즈를 10nm 만큼 보상하여 보상 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향 보정 사이즈가 각각 310nm, 310nm 로 보상되어야 함을 의미한다. 즉, X 방향 및 Y 방향 설계 CD 가 300nm, 300nm 인 상기 제3패턴(155c)을 노광하는 경우, 실제로 웨이퍼상에 노광되는 측정 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향의 측정 는 각각 290nm, 290nm 로 된다. 따라서, X방향 설계 CD와 Y 방향 설계 CD가 각각 300nm, 300nm 인 제3패턴(155c)을 노광하기 위해서는, X 방향 및 Y 방향의 CD 가 각각 (300+10)nm, (300+10)nm 인 보정 빔 샷을 발생하여야 한다.

"20/10"은 빔 샷의 X 방향 설계 CD 가 300nm 이고 Y 방향 설계 CD 가 200nm 인 경우, X방향에서 빔 샷 CD를 20nm 만큼, Y 방향에서 빔 샷 CD를 10nm 만큼 보상하여, 보상 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향 보정 CD 가 각각 320nm, 310nm 로 보상되어야 함을 의미한다. 예를 들어 X 방향 및 Y 방향의 설계 CD 가 각각 300nm, 200nm 인 제1패턴(155a)을 노광하기 위해서는, 각각 X방향 CD 와 Y 방향 CD 320nm, 310nm 인 보정 빔 샷을 발생하여야 한다. "10/20"은 빔 샷의 X 방향 설계 CD 가 200nm 이고 Y 방향 설계 CD 가 300nm 인 경우, X방향에서 빔 샷 CD를 10nm 만큼, Y 방향에서 빔 샷 CD를 20nm 만큼 보상하여, 보상 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향 보정 CD 가 각각 310nm, 320nm 로 보상되어야 함을 의미한다. 예를 들어 X 방향 및 Y 방향의 CD 가 각각 200nm, 300nm 인 제2패턴(155b)을 노광하기 위해서는 X 방향 및 Y 방향의 CD 가 각각 310nm, 320nm 인 보정 빔 샷을 발생하여야 한다.

(표 1)

X 방향 Y방향 설계 CD 설계 CD	1,000	500	300	200	100
1,000	10/10	10/30	10/50	10/70	10/100
500	30/10	30/30	30/50	30/70	30/100
300	50/10	50/30	50/50	50/70	50/100
200	70/10	70/30	70/50	70/70	70/100
100	100/10	100/30	100/50	100/70	100/100

도 7a는 X 방향 설계 사이즈는 일정하고, Y 방향에서의 설계 사이즈가 변화 하는 다양한 빔 샷들을 보여주는 도면이다. 도 7b는 도 7a의 빔 샷들의 X 방향 MTT 및 Y 방향 MTT 를 도시한 것이다. 도 7c는 도 7a의 빔 샷들의 설계 사이즈에 대해 직교 방향에서의 빔 샷 사이즈를 보상한 후의 MTT 를 도시한 것이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 설계 빔 샷의 상기 X 방향설계 사이즈는 일정하고 상기 Y 방향 설계 사이즈가 변하게 되는 경우, 상기 Y 방향 MTT는 변화가 작고, 상기 X 방향 MTT 는 상기 Y 방향 설계 CD가 변함에 따라 크게 변화하게 된다.

그러므로, 상기 설계 빔 샷의 상기 X 및 Y 방향 설계 사이즈가 상이한 경우, 상기 X 방향 설계 사이즈와 Y 방향 설계 사이즈에 따라 상기 측정 빔 샷의 측정 사이즈는 상기 설계 빔 샷의 직교방향에서의 설계 사이즈에 의해 크게 영향을 받게 된다. 예를 들어, 상기 설계 빔 샷의 X 방향 설계 사이즈 또는 Y 방향 설계 사이즈중 X 방향 설계 사이즈에 대한 MTT가 비선형인 경우에는 상기 측정 빔 샷의 상기 X방향 측정 사이즈보다 상기 Y방향 측정 사이즈가 크게 변화하게 된다. 상기 설계 빔 샷의 X 방향 설계 사이즈 또는 Y 방향 설계 사이즈중 Y 방향 설계 사이즈에 대한 MTT가 비선형인 경우에는, 상기 측정 빔 샷의 상기 Y방향 측정 사이즈보다 상기 X 방향 측정 사이즈가 크게 변화하게 된다.

따라서, 노광될 패턴의 설계 사이즈중 X 방향 설계 사이즈에 대한 MTT가 비선형구간에서는, 상기 설계 빔 샷의 상기 X 방향 설계 사이즈에 대해 상기 측정 빔 샷의 상기 Y 방향 측정 사이즈를 보상한다. 상기 노광될 패턴의 설계 사이즈중 Y 방향 설계 사이즈에 대한 MTT가 비선형구간에서는, 상기 설계 빔 샷의 상기 Y방향 설계 사이즈에 대해 상기 측정 빔 샷의 상기 X 방향 측정 사이즈를 보정해 주어야 한다. 도 7c를 참조하면, X 방향 설계 사이즈와 Y 방향의 설계 사이즈가 다르고, Y방향 설계 사이즈에 대한 MTT 가 비선형인 경우에는, 설계 빔 샷에 대하여, 상기 Y 방향 설계 사이즈에 대해 직교 방향인 상기 X 방향에서의 측정 사이즈를 보정하면 도 7c와 같이 상기 X 방향 MTT 가 보정전에 비해 크기 개선됨을 알 수 있다.

도 8은 상기 X방향 설계 사이즈와 상기 Y 방향 설계 사이즈가 상이한 경우, 예를 들어 제1패턴(155a)을 노광하기 위한 설계 빔 샷의 선형성을 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 제1패턴(155a)을 노광하기 위해 설계된 설계 빔 샷(155aa)은 X 방향 설계 사이즈(d1xb)와 Y 방향 설계 사이즈(d1yb)를 갖는다. 이상적인 경우에는 상기 설계된 빔 샷(155aa)을 이용하여 상기 제1패턴(155a)을 노광할 때, 상기 설계된 빔 샷(155aa)이 상기 감광막(도 1의 153)에 조사된다. 그러나, 실제로 상기 감광막(153)에 조사된 빔 샷을 측정하게 되면 X 방향 설계 사이즈 d1xb' 와 Y 방향 설계 사이즈 d1yb' 를 갖는 측정 빔 샷(155ab)이 얻어진다.

설계 빔 샷(155aa)와 측정 빔 샷(155ab)로부터 X 방향의 설계 사이즈 와 측정 사이즈 간의 CD 차(2△x)를 구하고, Y 방향에서의 설계 사이즈와 측정 사이즈간의 CD 차(2△y)를 구한다. 이때, X 방향에서는 설계 사이즈(d1x)보다 측정 사이즈(d1x')가 충분히 작아서, X 방향에서의 CD 차(2△x)는 설계 사이즈(d1x)에 대하여 충분한 의미를 갖는 값을 수 있다. 한편, Y 방향에서는 설계 사이즈(d1y)가 측정 사이즈(d1y')와 거의 비슷하여, Y 방향에서의 CD 차(2△y)는 설계 사이즈(d1y)에 대하여 충분한 의미를 갖지 않는 값을 수 있다. 즉, Y 방향에서의 설계 사이즈 와 측정 사이즈간에 CD 차는 상기 측정 빔 샷의 측정 사이즈에 크게 영향을 미치지 않은 것으로 간주할 수 있다. 예를 들어 (표 1)에서 X 방향 및 Y 방향 설계 사이즈가 각각 1000nm, 100nm 인 경우라 한다.

구해진 CD 차(2△x)에 근거하여 측정 빔 샷(155ab)의 샷 게인 또는 오프셋을 조정하여 상기 측정 빔 샷(155ab)의 상기 측정 사이즈를 선형적으로 보정해준다. 상기 설계 빔 샷(155aa)의 상기 설계CD(d1xb)와 측정 CD(d1xb')간에 +X 방향으로 △x 그리고 -X방향으로 △x의 합인 2△x 만큼의 CD 차를 선형적으로 보정하면, CD 가 보정된 빔 샷(155ac)이 얻어진다. 상기 1차 보정된 빔 샷(155ac)은 X 방향 보정 CD d1xb'' 와 Y 방향 보정 CD d1yb''를 갖는다. 상기 측정 빔 샷(155ab)의 선형적 보정에 의해, 상기 설계 빔 샷(155aa)의 상기 X 방향 설계 CD(dlxb)와 상기 보정 빔 샷(155ac)의 상기 X 방향 보정 CD(d1xb'')가 실제로 같아지고, 상기 Y 방향 설계 CD(d1yb)와 상기 Y 방향 보정 CD(d1yb'')가 실제로 같아질 수 있다.

한편, 측정 빔 샷(155ab)을 선형적으로 보정하여 보정 빔 샷(155ac)을 생성할 때, 상기 측정 빔 샷(155ab)의 중심을 기준으로 +X 방향과 -X 방향의 양방향으로 신장되는 것이 아니라, 상기 측정 빔 샷(155ab)의 일측 모서리를 기준으로 +X 방향 또는 -X 방향중 일 방향, 예를 들어 +X 방향으로만 신장되게 된다. 이는, 가변 성형된 전자 빔의 빔 샷, 즉 측정 빔 샷(155ab)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1어퍼쳐(130)의 상기 제2개구(135)의 모서리(137)를 기준으로, 상기 제1어퍼쳐(120)의 상기 제1개구(125)와 상기 제2어퍼쳐(130)의 상기 제2개구(135)의 오버레이 정도에 따라 크기가 결정되기 때문이다.

그러므로, 측정 빔 샷(155ab)이 선형적으로 보정된 보정 빔 샷(155ac)을 상기 감광막(도 1의 153)상에 조사하더라도 상기 감광막(153)의 제1패턴(153a)이 형성될 부분에 조사되는 것이 아니라 △x 만큼 +X 방향으로 위치가 이동되어 조사되어진다. 상기 설계 빔 샷(155aa)과 동일한 사이즈를 갖는 상기 보정 빔 샷(155ac)을 상기 감광막(153)상에 조사하더라고, 상기 보정 빔(155ac)이 조사되는 위치가 실제로 설계 빔 샷(155aa)이 조사되는 위치와 상이하게 되므로, 상기 감광막(153)에 정확하게 제1패턴(155a)이 형성될 수 없다.

따라서, 상기 보정 빔 샷(155ac)을 -X 방향으로 △x 만큼 위치 이동시켜 위치가 보정된 빔 샷(155ad)을 생성하여 준다. 상기 위치 보정된 빔 샷(155ad)은 -X 방향으로 △x 만큼 시프트된 상태에서 상기 감광막(153)에 조사되므로, 상기 감광막(153)의 상기 제1패턴(155a)이 형성될 위치에 정확하게 전자빔이 노광되어진다. 이와 같이, X방향에서의 설계 사이즈(d1x)가 Y 방향에서의 설계 사이즈(d1y)가 크고 Y 방향에서의 CD 차를 무시할 수 있는 상기 제1패턴(155a)을 노광하는 경우에는, 상기 Y 방향 설계 사이즈에 대해 직교방향인 상기 X 방향 측정 사이즈를 선형적으로 보정한 다음 상기 -X 방향으로 위치 보정을 실시하여, 설계 빔 샷과 동일한 CD 및 위치에 대응하는 보정 빔 샷을 생성하여 준다.

한편, 상기 X방향의 설계 사이즈와 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 상이한 제2패턴(155b)은 X 방향 설계사이즈(d2x)가 Y 방향 설계 사이즈(d2y)보다 작으며, X 방향 설계 사이즈에 대한 MTT 가 비선향 구간인 경우, 예를 들어 (표 1)에서 X 방향 및 Y 방향 설계 사이즈가 각각 100nm, 1000nm 인 경우라 한다. 상기 제2패 턴(155b)을 노광하기 위한 빔 샷의 경우에는, X방향의 설계 사이즈(d2x) 보다 Y방향의 설계 사이즈(d2y)가 크며, X 방향에서의 설계 빔 샷의 설계 사이즈와 측정 빔 샷의 측정 사이즈간의 CD 가 거의 유사하여 X 방향에서의 설계 사이즈(d2x)에 대하여 충분한 의미를 갖지 않는 값을 가질 수 있다. 한편, Y 방향에서의 설계 사이즈와 측정 사이즈간에 CD 차는 충분히 커서 Y 방향에서의 설계 빔 샷의 CD 에 크게 영향을 미칠 수 있다.

그러므로, 제2패턴(155b)의 경우에는, 도 8의 보정 방법과 마찬가지로, 측정 빔 샷의 Y 방향 측정 사이즈와 Y 방향 설계 사이즈간의 CD 차를 구하고, Y 방향의 CD 차에 근거하여 측정 빔 샷의 Y 방향 측정 사이즈를 설계 빔 샷의 Y 방향사이즈로 선형적으로 보정한다. 이어서, 사이즈가 보정된 빔 샷을 +Y방향 또는 -Y 방향으로 위치 보정한다.

패턴의 X 방향의 설계 CD 와 Y 방향의 설계 CD가 동일한 경우에는, 예를 들어 제3패턴(155c)의 경우, 예를 들어 (표 1)에서 X 방향 및 Y 방향 설계 사이즈가 각각 300nm, 300nm 인 경우라 한다. 상기 제3패턴(155c)의 X 방향 설계 사이즈(d3x)와 Y 방향 설계 사이즈(d3y)가 동일하므로, (표 1)의 보정량에 근거하여 측정 빔 샷의 측정 사이즈를 비선형적으로 보정하고(S240), 사이즈가 비선형적으로 보정된 상기 빔 샷의 위치를 도 8에서와 같은 방법으로 -X 방향 또는 +X 방향중 하나의 방향 그리고 -Y 방향 또는 +Y 방향중 하나의 방향으로 x, y 만큼 위치 이동시켜 준다(S250)

이와 같이 MTT 가 비선형구간에서 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 8에 도시된 보정 방법으로 상기 설계 빔 샷의 상기 X 방향의 설계 사이즈에 대한 상기 측정 빔 샷의 상기 Y 방향의 측정 사이즈를 보상하거나 또는 상기 설계 빔 샷의 상기 Y 방향의 설계 사이즈에 대한 상기 측정 빔 샷의 상기 X 방향의 측정 사이즈를 보상하게 된다. 상기 보정 빔 샷에 대한 데이타를 테이블화하는 방법으로는 (표 1)과 같이 빔 샷의 X 방향 및 Y 방향 CD 보정 량을 테이블화하거나 또는 보정 빔 샷의 X방향 및 Y 방향 보정 CD 를 테이블화할 수도 있다. 상기 빔 샷 사이즈를 비선형적으로 보정하는 방법으로는 상기 (표 1)과 같이 테이블화된 상기 보정 빔 샷에 대한 데이타를 있는 그대로 사용하는 방법이외에, 상기 (표 1)의 데이타로부터 특정 룰을 구하고, 구해진 룰을 이용하여 빔 샷을 비선형적으로 보정할 수도 있다.

상기와 같은 방법으로 상기 빔 샷의 선형성 및 위치를 보정한 다음,각 패턴(155a, 155b, 155c) 별로 보정된 보정 빔 샷을 축소 렌즈(미도시)을 통해 도 1의 상기 기판(151)상에 도포된 감광막(153)에 조사한다. 상기 감광막(153)중 상기 전자 빔에 의해 노광된 부분(154)은 현상공정을 통해 제거되어 감광막 패턴이 형성된다. 상기 감광막 패턴에 의해 Cr 등과 같은 차광막(152)을 식각하여 차광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 제거하여 마스크(150)를 제작하게 된다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

도 1은 전자 빔 노광장비를 이용하여 다양한 CD를 갖는 회로 패턴들을 노광한 경우의 CD 변화에 따른 선형성을 보여주는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 CD 선형성을 보정하기 위한 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3은 비선형 구간에서 선형 보정방식으로 빔 샷의 선형성을 보정한 경우에 발명되는 오차를 보여주는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 성형 빔을 생성하는 가변 성형 빔 발생장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 가변 성형 빔 발생장치를 이용한 전자빔 노광방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6은 도 5의 전자빔 노광방법을 이용하여 노광될 회로 패턴의 예를 도시한 것이다.

도 7a는 X 방향 설계 CD는 일정하고, Y 방향 설계 CD가 변화하는 다양한 빔 샷을 보여주는 도면이다.

도 7b는 도 7a의 빔 샷의 X 방향 MTT 및 Y방향 MTT를 보여주는 그래프이다.

도 7c는 도 7a의 빔 샷들의 설계 CD에 대한 직교방향에서의 빔 샷 CD를 보상한 후 빔 샷의 X방향 MTT 및 Y 방향 MTT 를 보여주는 그래프이다.

도 8은 설계 빔 샷의 X 방향 설계 CD 와 Y 방향 설계 CD 가 상이한 경우, 측정 빔 샷의 CD 를 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (19)

1. 회로 패턴을 노광할 빔 샷의 설계 사이즈가 소정치 이하인지 소정치 이상인지를 판별하고;

   판별 결과 상기 설계 사이즈가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 빔 샷의 사이즈를 선형적으로 보정하고; 및

   판별 결과 상기 설계 사이즈가 상기 소정치 이하인 경우, 상기 빔 샷의 상기 사이즈를 비선형적으로 보정하며,

   상기 설계 사이즈가 소정치 이하인 것은 X 방향 설계 사이즈 및 상기 X 방향에 직교하는 Y 방향 설계 사이즈 중 적어도 하나가 소정치 이하인 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,

   상기 빔 샷의 상기 사이즈를 비선형적으로 보정하는 것은,

   상기 빔 샷의 상기 X 방향 설계 사이즈 및 상기 Y 방향 설계 사이즈에 근거하여 상기 빔 샷의 보정량을 미리 설정하고;

   상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하고; 및

   상기 빔 샷의 위치를 시프트시켜 주는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법.
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3. 제1항에 있어서, 상기 X 방향 설계 사이즈 또는 상기 Y 방향 설계 사이즈가 소정치 이하인 것은 X 방향 설계 사이즈 또는 Y 방향 설계 사이즈에 대한 MTT(mean to target)가 비선형적으로 변화하는 구간에 존재하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 빔 샷의 상기 보정량을 미리 설정하는 것은 상기 X 방향 설계 사이즈와 상기 Y 방향 설계 사이즈별로 상기 보정량을 테이블로 만들어 주거나 또는 상기 보정량에 근거하여 상기 빔 샷의 X 방향 보정 사이즈와 Y 방향 보정 사이즈를 테이블로 만들어 주는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것은, 상기 X방향의 설계 사이즈가 상기 Y방향의 설계 사이즈보다 작은 경우, 상기 빔 샷의 상기 Y방향의 설계 사이즈를 +Y 방향 또는 -Y 방향중 하나의 방향으로 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 빔 샷의 위치를 시프트시켜 주는 것은,

   상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정한 다음, 상기 빔 샷의 위치를 상기 +Y 방향 또는 상기 -Y 방향중 다른 하나의 방향으로 시프트시켜 주는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것은, 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 상기 X 방향의 설계 사이즈보다 작은 경우, 상기 빔 샷의 상기 X 방향의 설계 사이즈를 +X 방향 또는 -X 방향중 하나의 방향으로 보정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 빔 샷의 위치를 시프트시켜 주는 것은,

   상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정한 다음, 상기 빔 샷의 위치를 상기 +X 방향 또는 상기 -X 방향중 다른 하나의 방향으로 시프트시켜 주는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 빔 샷의 상기 X 방향 및 상기 Y 방향 설계 사이즈를 개별적으로 조정하는 것은, 상기 X 방향의 설계 CD와 상기 Y 방향의 설계 사이즈가 동일한 경우, 상기 빔 샷의 상기 X 방향의 설계 사이즈를 +X 방향 또는 -X 방향으로 보정하여 주고, 상기 빔 샷의 상기 Y 방향의 설계 사이즈를 +Y 방향 또는 -Y 방향으로 보정하여 주는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 성형 빔을 이용한 노광방법.
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