KR102150972B1 - 전자 빔 노광 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노광 시스템, 노광 방법, 및 패턴 형성 방법을 개시한다. 그의 시스템은, 노광 레이아웃을 준비하는 데이터 처리부와, 상기 노광 레이아웃에 따라 감광막에 전자 빔을 주사하는 노광부와, 상기 노광부를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 데이터 처리부는 상기 노광 레이아웃과, 상기 감광막으로부터 형성되는 마스크 레이아웃이 불 일치되는 패턴 위치 불량 및 빔 드립트 불량을 방지하기 위한 상기 노광부의 구동 제어 변수를 도출하도록 구성된다.

Description

전자 빔 노광 시스템{electron beam exposure system}
본 발명은 미세 패턴 형성 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자 빔 노광 시스템에 관한 것이다.
리소그래피 기술은 전자 소자들의 집적화 및 생산성을 높일 수 있다. 그 중에 포토리소그래피 공정은 포토마스크의 마스크 패턴을 기판 상의 감광막(photo-resist)에 전사하는 공정이다. 마스크 패턴 내의 패턴들 위치의 정확도는 제품의 품질 결정에 있어 매우 중요한 인자이다. 일반적으로 포토마스크는 전자 빔 노광 시스템에 의해 제조되고 있다. 종래의 전자 빔 노광 시스템은 노광 레이아웃 내의 레이아웃 패턴들의 분포에 따라 패턴 위치 불량(pattern position error) 및 빔 드립트 불량(beam drift error)을 발생시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 패턴 위치 불량을 방지할 수 있는 전자 빔 노광 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 빔 드립트 불량을 방지할 수 있는 전자 빔 노광 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일부 실시 예에 따른 노광 시스템은, 노광 레이아웃을 준비하는 데이터 처리부; 상기 노광 레이아웃에 따라 감광막에 전자 빔을 주사하는 노광부; 및 상기 노광부를 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 데이터 처리부는, 상기 노광 레이아웃과, 상기 감광막에 형성되는 마스크 레이아웃이 불 일치되는 패턴 위치 불량 및 빔 드립트 불량을 방지하기 위한 상기 노광부의 구동 제어 변수를 도출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 노광 레이아웃의 단위 면적 내에서의 상기 레이아웃 패턴들의 면적으로 정의되는 샷 밀도로부터 상기 구동 제어 변수를 도출할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 샷 밀도에 관련된 특성 변수를 산출하고, 상기 특성 변수로부터 상기 구동 제어 변수를 도출할 수 있다. 상기 샷 밀도는: 상기 노광 레이아웃 내의 패턴 조밀 영역의 제 1 밀도; 및 상기 패턴 조밀 영역 이외의 패턴 희소 영역에서의 제 2 밀도를 포함할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 제 1 밀도와 상기 제 2 밀도의 차이, 또는 상기 제 1 밀도와 상기 제 2 밀도의 비율로부터 상기 특성 변수를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 노광부는: 상기 전자 빔을 생성하는 빔 소스; 상기 전자 빔을 상기 마스크 막에 기울어진 방향으로 편향하는 편향기; 상기 기판을 지지하고, 상기 전자 빔에 대해 상기 기판을 이동시키는 스테이지를 포함할 수 있다. 상기 구동 제어 변수는: 상기 스테이지의 가속도에 관련된 제 1 구동 제어 변수; 및 상기 편향기에서의 상기 전자 빔의 편향 폭에 관련된 제 2 구동 제어 변수를 포함할 수 있다. 상기 스테이지는 상기 노광 레이아웃의 패턴 조밀 영역과 패턴 희소 영역사이의 경계에서 가속되고, 상기 메인 조밀 영역에서의 속도가 상기 패턴 희소 영역에서의 속도보다 낮을 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 전자 빔의 주사 방향에 대한 상기 스테이지의 상기 가속도를 상기 제 1 구동 제어 변수로 도출할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 전자 빔의 주사 방향에 수직한 방향에 대해 상기 패턴 희소 영역과, 상기 패턴 희소 영역에 인접하는 상기 패턴 조밀 영역에서의 상기 전자 빔의 상기 편향 폭을 상기 제 2 구동 제어 변수로 도출할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 노광 레이아웃의 단위 면적 내에서의 상기 레이아웃 패턴들의 면적으로 정의되는 샷 밀도로부터 특성 변수를 계산하고, 상기 특성 변수와 상기 스테이지의 상기 가속도의 비례 값으로부터 상기 제 1 구동 제어 변수를 도출하고, 상기 특성 변수와 상기 전자 빔의 편향 폭의 관계 값으로부터 상기 제 2 구동 제어 변수를 도출할 수 있다. 상기 노광 레이아웃은 상기 패턴 조밀 영역의 메인 패턴 영역; 및 상기 메인 패턴 영역을 둘러싸는 상기 패턴 희소 영역의 스크라이브 레인 영역을 포함할 수 있다. 상기 스크라이브 레인 영역은 상기 전자 빔의 주사 방향을 메인 패턴에 인접한 제 1 스크라이브 레인 영역; 및 상기 전자 빔의 주사 방향에 수직한 방향으로 제 2 스크라이브 레인 영역을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제 1 스크라이브 레인 영역과 상기 메인 패턴 영역의 경계 부근에서의 상기 패턴 위치 불량을 방지하도록 상기 제 1 구동 제어 변수로 상기 노광부를 제어하고, 상기 제 2 스크라이브 레인 영역과 상기 메인 패턴 영역의 경계 부근에서의 상기 빔 드립트 불량을 방지하도록 상기 제 2 구동 제어 변수로 상기 노광부를 제어할 수 있다. 상기 비례 값과 상기 관계 값을 룩업 테이블 값으로 저장하는 데이터 베이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에 따르면, 노광 시스템은 노광 레이아웃 내의 메인 패턴 영역과 스크라이브 레인 영역 각각의 샷 밀도에 따라 스테이지의 가속도를 조절하여 패턴 위치 불량을 방지할 수 있다. 또한, 노광 시스템은 샷 밀도 및 편향기의 오염 정도에 따라 전자 빔의 편향 폭을 조절하여 빔 드립트 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 시스템(100)을 보여준다
도 2는 도 1의 전자 빔의 편향 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 노광 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 노광 레이아웃으로부터 패턴 위치 불량이 발생된 마스크 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3의 노광 레이아웃으로부터 빔 드립트 불량이 발생된 마스크 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 예시적으로 나타내는 플로우 챠트이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 기판 상에 마스크 패턴들(32)을 형성하는 과정을 나타내는 공정 단면도들이다.
도 11은 도 3의 노광 레이아웃으로부터 패턴 위치 불량 및 빔 드립트 불량 없이 정상적으로 형성된 마스크 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서, 도전성막, 반도체막, 또는 절연성막 등의 어떤 물질막이 다른 물질막 또는 기판"상"에 있다고 언급되는 경우에, 그 어떤 물질막은 다른 물질막 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 또 다른 물질막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 물질막 또는 공정 단계를 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 물질막 또는 공정 단계를 다른 물질막 또는 다른 공정 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 불량 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 시스템(100)을 보여준다. 노광 시스템(100)은 노광부(exposure part, 110), 제어부(controlling part, 120), 데이터 처리부(data processing part, 130), 및 데이터 베이스(140)를 포함할 수 있다.
노광부(110)는 전자 빔(104)을 기판(102)에 제공할 수 있다. 전자 빔(104)은 이온 빔일 수 있다. 일 예에 따르면, 노광부(110)는 빔 소스(112), 렌즈들(114), 조리개들(apertures, 115), 편향기들(deflector, 116), 및 스테이지(118)를 포함할 수 있다. 빔 소스(112)는 전자 빔(104)을 생성할 수 있다. 렌즈들(114)은 전자 빔(104)을 기판(102) 방향으로 집중(focusing)할 수 있다. 전자 빔(104)은 기판(102)에 수직한 방향으로 진행할 수 있다. 조리개들(115)은 전자 빔(104)의 양을 조절할 수 있다. 렌즈들(114), 조리개들(115) 및 편향기들(116) 각각은 빔 소스(112)와 스테이지(118) 사이에 교번(alternatively)하여 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 전자 빔(104)의 편향 원리를 보여준다. 편향기들(116)은 전자 빔(104)을 편향시킬 수 있다. 편향된 전자 빔(104)은 기판(102)에 기울어진 방향으로 제공될 수 있다. 편향기들(116)은 전자 빔(104)에 전기장을 인가할 수 있다. 전자 빔(104)은 전기장에 비례하여 편향될 수 있다. 제어부(120)는 전기장을 유도하기 위한 전류를 편향기들(116)에 제공할 수 있다. 전자 빔(104)의 편향 폭은 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 스테이지(118)는 기판(102)를 지지할 수 있다. 전자 빔(104)은 기판(102)에 주사(scanned)될 수 있다. 스테이지(118)는 기판(102)을 이동시킬 수 있다. 기판(102)은 고정된 전자 빔(104)에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 스테이지(118)는 전자 빔(104)을 기판(102)의 상면 전체에 주사하도록 기판(102)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 스테이지(118)는 기판(102)을 일정한 속도로 이동시킬 수 있다. 또한, 스테이지(118)는 기판(102)을 가속시킬 수 있다. 스테이지(118)는 전력(power)에 비례하는 속도 또는 가속도로 이동될 수 있다. 제어부(120)는 전력을 스테이지(118)에 제공할 수 있다. 스테이지의 속도 및 가속도는 전력의 크기에 따라 결정될 수 있다.
제어부(120)는 노광부(110)를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 스테이지(118)의 속도, 가속도, 및 운동 모드를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 전자 빔(104)의 편향 폭을 제어할 수 있다.
데이터 처리부(130)는 기판(102)에 노광할 전자 빔(104)의 주사 정보(scanning information)를 제어부(120)에 제공할 수 있다. 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제어부(120)와 데이터 처리부(130)는 하나의 연산처리 장치(processing unit)일 수 있다.
도 3은 노광 레이아웃(10)의 일 예를 보여준다. 일 예에 따르면, 데이터 처리부(130)는 노광 레이아웃(10)을 도출할 수 있다. 노광 레이아웃(10)은 설계 레이아웃으로부터 도출될 수 있다. 설계 레이아웃은 이후에 다시 실명될 것이다. 데이터 처리부(130)는 데이터 베이스(140)로부터 설계 레이아웃을 제공받을 수 있다. 일 예에 따르면, 노광 레이아웃(10)은 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)을 가질 수 있다. 메인 패턴 영역(18)은 레이아웃 패턴들(12)이 조밀하게 배치된 패턴 조밀 영역일 수 있다. 메인 패턴 영역(18)은 셀 영역들(16)과 주변회로 영역(14)을 포함할 수 있다. 셀 영역들(16)은 레이아웃 패턴들(12)이 군집하는 영역이다. 주변회로 영역(14)은 셀 영역들(16) 사이에 배치되고, 상기 셀 영역들(16) 보다 작은 개수의 레이아웃 패턴들(12)이 배치되는 영역이다. 메모리 소자의 경우, 노광 레이아웃(10) 내의 셀 영역들(16)이 4개인 4 뱅크 구조를 가질 수 있다. 주변회로 영역(14)은 십자 모양을 가질 수 있다.
스크라이브 레인 영역(20)은 메인 패턴 영역(18)의 가장자리를 둘러싼다. 스크라이브 레인 영역(20)은 레이아웃 패턴들(12)이 없거나 희박한 패턴 희소 영역(pattern sparse region)일 수 있다. 스크라이브 레인 영역(20)은 전자 빔(104)의 주사 방향으로 메인 패턴 영역(18)에 인접한 제 1 스크라이브 레인 영역(20a), 및 상기 전자 빔(104)의 주사 방향에 수직한 방향으로 상기 메인 패턴 영역(18)에 인접한 제 2 스크라이브 레인 영역(20b)을 포함할 수 있다. 전자 빔(104)의 주사 방향은 도 3의 수평 방향임을 알 수 있다.
데이터 처리부(130)는 노광 레이아웃(10)의 샷 밀도를 산출할 수 있다. 샷 밀도는 노광 레이아웃(10)의 단위 면적(22) 내에 상기 레이아웃 패턴들(12)이 차지하는 면적으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 단위 면적(22)은 수백 나노미터 제곱 또는 수 마이크로 미터 제곱의 면적일 수 있다. 도 3의 점선들은 단위 면적(22)을 구분하기 위한 가상 선이다. 샷 밀도는 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)에서 각각 다르게 나타날 수 있다. 샷 밀도는 셀 영역들(16)과 주변회로 영역(14)에서 각각 다르게 나타날 수 있다. 일 예에 따르면, 메인 패턴 영역(18)의 샷 밀도가 제 1 밀도이고, 스크라이브 레인 영역(20)의 샷 밀도를 제 2 밀도일 경우, 제 1 밀도는 제 2 밀도보다 클 수 있다. 제 1 밀도는 메인 패턴 영역(18)에서의 샷 밀도의 평균 밀도이고, 제 2 밀도는 스크라이브 레인 영역(200에서의 샷 밀도의 평균 밀도이다. 즉, 메인 패턴 영역(18)의 샷 밀도는 스크라이브 레인 영역(20)의 샷 밀도보다 높을 수 있다.
데이터 처리부(130)는 샷 밀도로부터 패턴 레이아웃 특성 변수를 산출할 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수는 제 1 밀도와 제 2 밀도의 차이일 수 있다. 이와 달리, 패턴 레이아웃 특성 변수는 제 1 밀도와 제 2 밀도의 비율일 수 있다.
데이터 처리부(130)는 패턴 레이아웃 특성 변수로부터 노광부(110)의 제 1 구동 제어 변수를 도출할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 구동 제어 변수는 패턴 위치 불량(pattern position error)을 방지할 수 있는 스테이지의 가속도에 대응되는 변수이다.
도 4는 패턴 위치 불량이 발생된 마스크 레이아웃(30)을 보여준다. 패턴 위치 불량은 도 3의 노광 레이아웃(10) 내의 레이아웃 패턴들(12)과 마스크 레이아웃(30) 내의 마스크 패턴들(32)이 불 일치되는 불량이다. 예를 들어, 마스크 패턴들(32)은 마스크 레이아웃(30)의 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)의 경계 부근에서 패턴 위치 불량이 발생될 수 있다. 도 4의 경우, 제 1 스크라이브 레인 영역(20a)과 메인 패턴 영역(18)의 경계 부근에서의 마스크 패턴들(32)은 레이아웃 패턴들(12)에 대해 양측으로 이동(shift)되어 있다. 마스크 패턴들(32)은 전자 빔(104)의 주사 방향으로 이격된 스크라이브 레인 영역(20)으로 이동될 수 있다. 데이터 처리부(130)는 마스크 패턴들(32)의 위치 정보로부터 패턴 위치 불량을 파악할 수 있다. 패턴 위치 불량은 스테이지(118)가 과도하게 가속될 경우에 발생될 수 있다.
데이터 처리부(130)는 패턴 레이아웃 특성 변수로부터 패턴 위치 불량을 방지할 수 있는 스테이지(118)의 가속도를 도출(derive)한다. 예를 들어, 스테이지(118)의 가속도는 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)에서의 전자 빔(104)의 주사 속도 차이에 대응될 수 있다. 전자 빔(104)이 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)의 경계 부근을 지날 때, 스테이지(118)는 가속될 수 있다. 전자 빔(104)은 메인 패턴 영역(18) 내에서는 등속으로 주사(scanned)될 수 있다. 전자 빔(104)은 메인 패턴 영역(18)보다 스크라이브 레인 영역(20)에서 빠르게 주사될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전자 빔(104)은 스크라이브 레인 영역(20)에서 등속으로 주사될 수 있다. 스테이지(118)의 가속도가 클 경우, 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)에서 전자 빔(104)의 주사 속도 차가 클 수 있다. 제 1 구동 제어 변수는 전자 빔(104)의 주사 방향의 스테이지(118)의 가속도를 제어하는 변수이다. 제 1 구동 제어 변수와, 패턴 레이아웃 특성 변수는 서로 비례할 수 있다.
예를 들어, 제 1 밀도와 제 2 밀도의 차가 크면 스테이지(118)의 가속도가 클 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수와 스테이지(118)의 가속도는 서로 비례할 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수와 스테이지(118)의 가속도의 비례 값은 제 1 구동 제어 변수로서, 제 1 룩업 테이블 값으로 설정될 수 있다. 데이터 베이스(140)는 제 1 룩업 테이블 값을 저장할 수 있다. 제 1 룩업 테이블 값은 실험적(empirically)으로 산출될 수 있다. 제어부(120)는 제 1 구동 제어 변수에 따라 스테이지(118)의 가속도를 제어할 수 있다.
한편, 데이터 처리부(130)는 패턴 레이아웃 특성 변수로부터 노광부(110)의 제 2 구동 제어 변수를 도출할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 구동 제어 변수는 빔 드립트 불량(beam drift error)을 방지할 수 있는 전자 빔(104)의 편향 폭에 대응되는 변수이다.
도 5는 빔 드립트 불량이 발생된 마스크 레이아웃(30)을 보여준다. 주사선(scan line, 24)은 빔 드립트 불량에 의해 일방향으로 쏠릴(displace) 수 있다. 주사선(24)은 전자 빔(104)의 주사 결과물이다. 빔 드립트 불량은 오염물질(105)에 오염된 편향기들(116)에 의해 발생할 수 있다. 편향기들(116)이 오염되면 전자 빔(104)은 비정상적으로 편향될 수 있다.
예를 들어, 주사선(24)은 스크라이브 레인 영역(20)과, 스크라이브 레인 영역(20)에 인접한 메인 패턴 영역(18)에서 어긋(dislocate)날 수 있다. 빔 드립트 불량은 주사선(24)에 평행한 제 2 스크라이브 레인 영역(20b)에서 나타날 수 있다. 또한, 빔 드립트 불량은 주사선(24)에 평행한 제 2스크라이브 레인 영역(20b)과 메인 패턴 영역(18)의 경계 부근에서의 마스크 패턴들(32)에서 발생될 수 있다.
빔 드립트 불량은 편향기들(116)의 오염 정도에 따라 계산될 수 있다. 예를 들어, 빔 드립트 불량은 편향기들(116)의 오염 정도에 비례할 수 있다. 제어부(120)는 편향기들(116)의 오염 정보를 데이터 처리부(130)에 제공할 수 있다. 편향기들(116)의 오염 정보는 데이터 베이스(140)로부터 제공될 수도 있다. 전자 빔(104)는 편향기들(116)의 오염 정도에 따라 빔 드립트 불량만큼 편향될 수 있다. 데이터 처리부(130)는 빔 드립트 불량을 방지하기 위한 전자 빔(104)의 편향 폭을 산출할 수 있다. 빔 드립트 불량을 방지할 수 있는 전자 빔(104)의 편향 폭은 제 2 구동 제어 변수에 대응될 수 있다.
즉, 제 2 구동 제어 변수는 전자 빔(104)의 편향 폭을 제어하는 변수이다. 보다 구체적으로, 제 2 구동 제어 변수는 전자 빔(104)의 주사 방향에 평행한 제 2 스크라이브 레인 영역(20b)과 제 2스크라이브 레인 영역(20b)의 경계 부근에서의 전자 빔(104)의 편향 폭을 조절하는 변수이다. 제 2 구동 제어 변수는 패턴 레이아웃 특성 변수에 비례할 수 있다. 제어부(120)는 제 2 구동 제어 변수에 따라 전자 빔(104)의 편향 폭이 조절되도록 편향기(116)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 밀도와 제 2 밀도의 차가 크면 전자 빔(104)의 편향 폭이 증가할 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수와 전자 빔(104)의 편향 폭은 서로 비례할 수 있다. 이와 달리, 제 1 밀도와 제 2 밀도의 차가 크면 전자 빔(104)의 편향 폭이 감소할 수 있다. 제 2 구동 제어 변수는 패턴 레이아웃 특성 변수에 반비례할 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수 및 편향기들(116)의 오염 정도에 대응되는 전자 빔(104)의 편향 폭의 관계 값은 제 2 구동 제어 변수로서, 제 2 룩업 테이블 값으로 설정될 수 있다. 데이터 베이스(140)는 제 2 룩업 테이블 값을 저장할 수 있다. 제 2 룩업 테이블 값은 실험적(empirically)으로 산출될 수 있다. 제어부(120)는 제 2 구동 제어 변수에 따라 전자 빔(104)의 편향 폭이 조절되도록 편향기들(116)을 제어할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 노광 시스템을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴 형성 방법을 예시적으로 보여준다.
먼저, 설계 레이아웃(design layout)을 설정한다(S10). 설계 레이아웃은 노광 레이아웃(10)의 초안일 수 있다. 설계 레이아웃은 사용자의 요구 사양에 따라 다양하게 그려질 수 있다. 설계 레이아웃은 기판(102) 상에 실제로 형성하려는 패턴들에 대한 평면적 정보를 가질 수 있다. 설계 레이아웃은 기본 도형들의 모양, 크기, 및 위치에 관계되는 데이터들을 포함할 수 있다. 기본 도형들은 사각형 또는 삼각형일 수 있다. 설계 레이아웃은 서버로부터 데이터 베이스(140) 또는 데이터 처리부(130)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(130)는 서버 또는 데이터 베이스(140)로부터 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20) 각각의 샷 밀도에 대응되는 제 1 밀도와 제2 밀도에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 제 1 밀도와 제 2 밀도는 설계 레이아웃의 작성 시에 결정될 수 있다. 이와 달리, 제 1 밀도 및 제 2 밀도는 노광 레이아웃(10)의 생성 후에 계산될 수 있다.
다음, 설계 레이 아웃으로부터 노광 레이아웃(10)을 준비한다(S20). 데이터 처리부(130)는 데이터 베이스(140)로부터 설계 레이아웃과 노광 시스템(100)의 실험적 정보를 제공받아 노광 시스템(100)에 적합한 노광 레이아웃(10)을 도출할 수 있다.
그 다음, 노광 시스템(100)의 구동 제어 변수를 계산한다(S30). 구동 제어 변수는 노광 시스템(100)의 노광부(110)를 제어하는 변수들이다. 구동 제어 변수는 제 1 구동 제어 변수와 제 2 구동 제어 변수를 포함할 수 있다. 제 1 구동 제어 변수는 패턴 위치 불량을 방지하기 위한 스테이지(118)의 가속도를 결정하는 변수이다. 제 2 구동 제어 변수는 편향기들(116)의 오염에 따른 빔 드립트 불량을 방지하기 위한 전자 빔(104)의 편향 폭을 결정하는 변수이다. 제 1 및 제 2 구동 제어 변수들은 패턴 레이아웃 특성 변수로부터 도출될 수 있다. 패턴 레이아웃 특성 변수는 노광 레이아웃(10)의 샷 밀도로부터 계산될 수 있다. 일 예에 따르면, 구동 제어 변수의 계산 단계(S30)는 패턴 레이아웃 특성 변수의 계산 단계(S40)와, 구동 제어 변수의 도출 단계(S50)를 포함할 수 있다.
패턴 레이아웃 특성 변수의 도출 단계(S40)는 샷 밀도 사용 여부 확인 단계(S42), 샷 밀도 계산 단계(S44), 샷 밀도 분류 단계(S46), 및 샷 밀도 비교 단계(S48)를 포함할 수 있다.
샷 밀도 사용 여부 확인 단계(S42)는 노광 레이아웃(10)의 샷 밀도를 계산할지를 결정하는 단계이다. 예를 들어, 노광 레이아웃(10) 내의 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)이 구분되지 않을 경우, 데이터 처리부(130)는 제 2 구동 제어 변수를 도출할 수 있다(S50).
메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)이 구분되면, 데이터 처리부(130)는 노광 레이아웃(10)의 전체에 대한 샷 밀도를 계산한다(S44).
샷 밀도 분류 단계(S46)는 노광 레이아웃을 샷 밀도의 크기에 따라 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 라인 영역(20)으로 분류하는 단계이다. 메인 패턴 영역(18)의 샷 밀도와 스크라이브 라인 영역(20)의 샷 밀도는 각각 평균적으로 계산될 수 있다. 예를 들어, 메인 패턴 영역(18)은 제 1 밀도의 샷 밀도를 가질 수 있다. 스크라이브 레인 영역(20)은 제 2 밀도의 샷 밀도를 가질 수 있다. 제 1 밀도 및 제 2 밀도의 샷 밀도에 대한 정보가 데이터 베이스(140) 또는 서버로부터 제공되면, 샷 밀도 계산 단계(S44) 및 샷 밀도 분류 단계(S46)는 생략될 수 있다.
샷 밀도 비교 단계(S48)는 메인 패턴 영역(18)의 샷 밀도와 스크라이브 라인 영역(20)의 샷 밀도를 비교하여 패턴 레이아웃 특성 변수를 계산하는 단계이다. 데이터 처리부(130)는 제 1 밀도와 제 2 밀도의 차이 또는 제 1 밀도와 제 2 밀도의 비율을 산출하여 패턴 레이아웃 특성 변수를 산출할 수 있다.
구동 제어 변수 도출 단계(S50)는 패턴 레이아웃의 특성 변수로부터 제 1 및 제 2 구동 제어 변수들을 각각 도출하는 단계이다. 구동 제어 변수 도출 단계(S50)는 제 1 구동 제어 변수의 도출 단계(52)와 제 2 구동 제어 변수의 도출 단계(S54)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(130)는 패턴 레이아웃의 특성 변수에 근거하여 제 1 룩업 테이블 값으로부터 제 1 구동 제어 변수를 도출할 수 있다(S52). 제 1 구동 제어 변수는 패턴 위치 불량을 방지할 수 있는 스테이지의 가속도에 대응될 수 있다.
데이터 처리부(130)는 패턴 레이아웃 특성 변수 및 편향기들(116)의 오염 정도에 근거하여 제 2 룩업 테이블 값으로부터 제 2 구동 제어 변수를 도출 할 수 있다(S54). 제 2 구동 제어 변수는 빔 드립트 불량을 방지할 수 있는 전자 빔(104)의 편향 폭에 대응될 수 있다.
제 1 및 제 2 구동 제어 변수들을 이용한 마스크 패턴들(32)의 형성 과정은 도 7 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 기판(102) 상에 마스크 패턴들(32)을 형성하는 과정을 보여 준다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 노광 레이아웃(10)을 따라 감광막(106)을 전자 빔(104)에 노광한다(S60). 전자 빔(104)은 감광막(106)에 제공될 수 있다. 제어부(120)는 제 1 및 제 2 구동 제어 변수들에 따라 노광부(110)를 제어할 수 있다. 전자 빔(104)에 노광된 감광막(106)은 화학적으로 반응될 수 있다. 전자 빔(104)에 노광되면, 감광막(106)의 화학적 연결 고리들(chains)이 끊어질 수 있다. 감광막(106)은 기판(102), 및 마스크 층(31) 상에 형성될 수 있다. 일 예에 따르면, 기판(102) 및 마스크 층(31)은 포토마스크일 수 있다. 예를 들어, 기판(102)는 글래스를 포함할 수 있다. 마스크 층(31)은 크롬을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(102) 및 마스크 층(31)은 멤스(MEMS) 기술 또는 반도체 기술에 기초하여 제작되는 제품들일 수도 있다.
그 다음, 감광막(106)을 현상하여 감광 패턴들(photo-resist patterns, 108)을 형성 한다(S70). 감광막(106)의 일부는 제거되고, 상기 감광막(106)의 나머지는 감광 패턴(109)로서 마스크 층(31) 상에 잔존한다.
그리고, 감광 패턴들(108) 사이의 마스크 층(31)을 식각하여 마스크 패턴들(32)을 형성한다(S80). 마스크 패턴들(32)은 건식식각방법 또는 습식식각방법으로 형성될 수 있다.
마지막으로, 감광 패턴들(108)를 세정한다(S90). 감광 패턴들(108)은 유기 용매에 의해 세정될 수 있다. 유기 용매는 에탄올, 메탄올, 또는 아세톤을 포함할 수 있다.
도 11은 패턴 위치 불량 및 빔 드립트 불량 없이 정상적으로 형성된 마스크 레이아웃(30)을 보여준다. 마스크 레이아웃(30)은 노광 레이아웃(10)과 동일하게 형성될 수 있다. 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 레인 영역(20)은 마스크 레이아웃(30) 및 노광 레이아웃(10)에 각각 동일한 위치에 배치될 수 있다. 마스크 패턴들(32)은 레이아웃 패턴들(12)과 일치된 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴들(32)은 메인 패턴 영역(18)과 스크라이브 라인 영역(20)의 경계 부근에서 레이아웃 패턴들(12)에 일치할 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 노광 레이아웃 12: 레이아웃 패턴들
14: 주변회로 영역 16: 셀 영역
18: 메인 패턴 영역 20: 스크라이브 레인 영역
20a: 제 1 스크라이브 레인 영역 20b: 제 2 스크라이브 레인 영역
22; 단위 면적 24: 주사선
30: 마스크 레이아웃 31: 마스크막
32: 마스크 패턴들 100: 노광 시스템
102: 기판 104: 전자 빔
105: 오염 물질 106: 감광막
108: 감광 패턴들 110: 노광부
112: 빔 소스 114: 렌즈들
115: 조리개들 116: 편향기들
118: 스테이지 120: 제어부
130: 데이터 처리부 140: 데이터 베이스

Claims (10)

  1. 데이터 베이스에 저장된 설계 레이아웃으로부터 노광 레이아웃을 준비하는 데이터 처리부;
    상기 노광 레이아웃에 따라 기판 상의 감광막에 전자 빔을 주사하는 노광부; 및
    상기 노광부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 데이터 처리부는, 상기 노광 레이아웃과, 상기 감광막에 형성되는 마스크 레이아웃이 레이아웃 패턴에 불일치되는 패턴 위치 불량 및 빔 드립트 불량을 방지하도록 상기 노광 레이아웃으로부터 구동 제어 변수를 도출하되,
    상기 데이터 처리부는 상기 노광 레이아웃의 샷 밀도를 계산하고,
    상기 데이터 처리부는 상기 샷 밀도로부터 상기 구동 제어 변수를 계산하여 상기 노광부를 상기 구동 제어 변수에 따라 제어시키고,
    상기 샷 밀도는 상기 노광 레이아웃의 단위 면적 당 상기 레이아웃 패턴에 의해 점유되는 면적의 비를 포함하고,
    상기 구동 제어 변수는 상기 기판 상에서 이동되는 상기 전자 빔의 주사 가속도(scanning acceleration)에 대응되는 노광 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 샷 밀도에 관련된 특성 변수를 산출하고, 상기 특성 변수로부터 상기 구동 제어 변수를 도출하는 노광 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 샷 밀도는:
    상기 노광 레이아웃 내의 패턴 조밀 영역의 제 1 밀도; 및
    상기 패턴 조밀 영역 이외의 패턴 희소 영역에서의 제 2 밀도를 포함하되,
    상기 데이터 처리부는 상기 제 1 밀도와 상기 제 2 밀도의 차이, 또는 상기 제 1 밀도와 상기 제 2 밀도의 비율로부터 상기 특성 변수를 산출하는 노광 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노광부는:
    상기 전자 빔을 생성하는 빔 소스;
    상기 전자 빔을 상기 기판에 기울어진 방향으로 편향하는 편향기;
    상기 기판을 지지하고, 상기 전자 빔에 대해 상기 기판을 이동시키는 스테이지를 포함하되,
    상기 구동 제어 변수는:
    상기 스테이지의 가속도에 관련된 제 1 구동 제어 변수; 및
    상기 편향기에서의 상기 전자 빔의 편향 폭에 관련된 제 2 구동 제어 변수를 포함하는 노광 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 노광 레이아웃의 패턴 조밀 영역과 패턴 희소 영역 사이의 경계에서 가속되고, 상기 패턴 조밀 영역에서의 속도가 상기 패턴 희소 영역에서의 속도보다 낮되,
    상기 데이터 처리부는 상기 전자 빔의 주사 방향에 대한 상기 스테이지의 상기 가속도를 상기 제 1 구동 제어 변수로 도출하는 노광 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 전자 빔의 주사 방향에 수직한 방향으로 상기 패턴 조밀 영역에 인접한 상기 패턴 희소 영역과, 상기 패턴 희소 영역에 인접하는 상기 패턴 조밀 영역에서의 상기 전자 빔의 상기 편향 폭을 상기 제 2 구동 제어 변수로 도출하는 노광 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 노광 레이아웃은:
    상기 패턴 조밀 영역의 메인 패턴 영역; 및
    상기 메인 패턴 영역을 둘러싸는 상기 패턴 희소 영역의 스크라이브 레인 영역을 포함하되,
    상기 스크라이브 레인 영역은:
    상기 전자 빔의 주사 방향을 메인 패턴에 인접한 제 1 스크라이브 레인 영역; 및
    상기 전자 빔의 주사 방향에 수직한 방향으로 제 2 스크라이브 레인 영역을 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제 1 스크라이브 레인 영역과 상기 메인 패턴 영역의 경계 부근에서의 상기 패턴 위치 불량을 방지하도록 상기 제 1 구동 제어 변수로 상기 노광부를 제어하고, 상기 제 2 스크라이브 레인 영역과 상기 메인 패턴 영역의 경계 부근에서의 상기 빔 드립트 불량을 방지하도록 상기 제 2 구동 제어 변수로 상기 노광부를 제어하는 노광 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 노광 레이아웃의 단위 면적 내에서의 상기 레이아웃 패턴의 면적으로 정의되는 샷 밀도로부터 특성 변수를 계산하고, 상기 특성 변수와 상기 스테이지의 상기 가속도의 비례 값으로부터 상기 제 1 구동 제어 변수를 도출하고, 상기 특성 변수, 상기 편향기의 오염 정도, 및 상기 전자 빔의 편향 폭의 관계 값으로부터 상기 제 2 구동 제어 변수를 도출하는 노광 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 비례 값과 상기 관계 값을 룩업 테이블 값으로 저장하는 데이터 베이스를 더 포함하는 노광 시스템.
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