KR102395198B1 - 마스크 패턴의 보정 방법 및 이를 이용하는 레티클의 제조 방법 - Google Patents

마스크 패턴의 보정 방법 및 이를 이용하는 레티클의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 레티클의 제조 방법은, 기판, 상기 기판에 형성할 패턴의 위치 데이터, 및 상기 패턴을 형성하기 위한 1차 노광 조건을 준비하는 단계; 상기 패턴의 위치 데이터 및 상기 1차 노광 조건하에서 상기 기판을 노광하는 1차 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 1차 시뮬레이션에서 상기 노광에 의해 발생하는 상기 기판의 1차 변형률을 계산하는 단계; 상기 기판의 1차 변형률에 따라 상기 패턴의 위치 데이터를 1차 보정하는 단계; 및 1차 보정된 패턴의 위치 데이터에 기초하여 상기 1차 노광 조건하에서 상기 기판을 1차 노광하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

마스크 패턴의 보정 방법 및 이를 이용하는 레티클의 제조 방법{Method for correcting pattern and method for manufacturing using the same}
본 발명의 기술적 사상은 마스크 패턴의 보정 방법 및 이를 이용하는 레티클의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 기판의 레지스트레이션 에러 (registration error)로 인한 패턴 오정렬을 보정할 수 있는 마스크 패턴의 보정 방법 및 이를 이용하는 레티클의 제조 방법에 관한 것이다.
레티클은 설계 회로를 웨이퍼에 전사하기 위하여 사용되는 마스크이다. 레티클은 블랭크 마스크 상에 형성된 차광막 및 감광막을 포함하며, 회로 패턴 형성을 위한 노광 및 현상 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 회로 패턴이 형성된 레티클은 웨이퍼 상에서 광을 선택적으로 차단하는 마스크로서 기능할 수 있다. 웨이퍼 상의 감광막은 상기 레티클에 의한 노광 유무에 따라 마스크 패턴을 형성하며, 웨이퍼는 마스크 패턴에 따라 식각되어 회로 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 노광에 의한 가열 효과로 인해, 마스크 패턴 또는 레티클의 형상이 변형되어 발생하는 패턴 오정렬을 방지할 수 있는 마스크 패턴의 보정 방법 및 레티클의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 레티클의 제조 방법은, 기판, 상기 기판에 형성할 패턴의 위치 데이터, 및 상기 패턴을 형성하기 위한 1차 노광 조건을 준비하는 단계; 상기 패턴의 위치 데이터 및 상기 1차 노광 조건하에서 상기 기판을 노광하는 1차 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 1차 시뮬레이션에서 상기 노광에 의해 발생하는 상기 기판의 1차 변형률을 계산하는 단계; 상기 기판의 1차 변형률에 따라 상기 패턴의 위치 데이터를 1차 보정하는 단계; 및 1차 보정된 패턴의 위치 데이터에 기초하여 상기 1차 노광 조건하에서 상기 기판을 1차 노광하는 단계;를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 노광 조건은 상기 기판의 단위 영역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량(exposure dose), 총 주입 에너지, 총 노광 시간, 스트라이프별 주입 에너지 및 스트라이프별 노광 시간 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계는, 상기 기판의 온도 프로파일을 계산하고, 상기 온도 프로파일로부터 계산되는 상기 기판의 변형률을 나타내는 단계인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계는, 시간 변화에 따른 상기 기판의 변형률을 나타내는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계의 상기 노광은 상기 기판을 이루는 스트라이프(stripe)들마다 수행되고, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계는, 상기 기판을 이루는 스트라이프들의 변형률들을 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계에서 각각의 스트라이프의 1차 변형률은 각각의 스트라이프가 노광되는 시점의 변형률인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계에서 각각의 스트라이프의 1차 변형률은 각각의 스트라이프가 최대로 변형되는 시점의 변형률인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계에서 각각의 스트라이프의 1차 변형률은 각각의 스트라이프의 최고 온도에서의 변형률인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계는, 상기 기판의 가장자리의 변형된 프로파일을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계는, 상기 기판의 각각의 스트라이프들마다 변형률을 계산하는 단계이고, 상기 1차 보정하는 단계는, 상기 각각의 스트라이프들마다 위치한 패턴이, 상기 각각의 스트라이프들의 변형률에 따른 변형률을 가지는 패턴이 되도록, 상기 패턴의 위치 데이터를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 노광하는 단계는, 상기 기판을 이루는 스트라이프들을 각각 노광하면서, 각각의 스트라이프들의 노광 시간을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 1차 노광 단계 이후, 1차 노광 조건 및 상기 스트라이프들 각각의 노광 시간을 더 포함하는 2차 노광 조건하에서, 2차 시뮬레이션하는 단계, 상기 기판의 2차 변형률을 계산하는 단계, 및 상기 기판의 2차 변형률에 따라 상기 패턴의 위치 데이터를 2차 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 2차 보정된 패턴의 위치 데이터에 기초하여 상기 2차 노광 조건하에서 다른 기판을 노광하는 단계를 더 포함하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계 및 상기 1차 노광하는 단계에서 이용되는 노광 장치는 다중 빔(Multi Beam) 노광 장치인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계 및 상기 1차 노광하는 단계에서 이용되는 노광 장치는 성형빔(Variable Shaped Beam; VSB) 노광 장치인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 마스크 패턴의 보정 방법은, 패턴의 위치 데이터에 기초하여 기판을 노광하는 시뮬레이션하는 단계; 상기 시뮬레이션에서 상기 노광에 의해 발생하는 상기 기판의 변형률을 계산하는 단계; 상기 기판의 변형률에 따라 상기 패턴의 위치 데이터를 보정한 보정맵을 생성하는 단계; 및 상기 보정맵을 적용한 패턴의 위치 데이터에 기초하여 기판을 실제 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 마스크 패턴의 보정 방법 및 레티클의 제조 방법은, 노광시 가열 효과로 인한 마스크 패턴 또는 레티클의 레지스트레이션 변형률을 미리 예측하고, 이와 비례하는 변형률을 가지도록 패턴의 데이터를 보정할 수 있다. 이에 따라, 노광 완료 후 냉각에 따라 초기 레지스트레이션을 회복한 마스크 패턴 및 레티클은 설계 패턴을 오정렬없이 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 조건을 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 기판의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 기판의 변형률을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 시간에 따른 스트라이프별 변형률을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 도 5의 S1 스트라이프에서의 패턴의 위치 데이터 및 실제 패턴을 나타낸 도면으로, 보정전 패턴의 위치 데이터, 보정후 패턴의 위치 데이터에 따라 노광되는 패턴, 및 완성된 패턴을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6a의 보정전 패턴의 위치 데이터 및 보정후 패턴의 위치 데이터에 기초한 패턴의 크기를 비교한 도면이다.
도 6c는 도 6a의 보정전 패턴의 위치 데이터와 보정후 패턴의 위치 데이터의 위치를 비교한 도면이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 8은 도 7에 따른 노광 시뮬레이션에서의 시간에 따른 스트라이프별 변형률을 노광 조건에 포함한 경우 기판의 변형률을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 마스크 패턴의 보정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법 및 마스크 패턴의 보정 방법에 이용되는 노광 장치를 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법(10)을 나타내는 플로 차트이다.
도 1을 참조하면, 레티클을 형성하기 위한 기판, 상기 기판에 형성할 패턴의 위치 데이터, 및 상기 패턴을 형성하기 위한 노광 조건을 준비할 수 있다(S101). 상기 패턴의 위치 데이터 및 상기 노광 조건은 상기 기판에 실제 노광 공정(S109)을 수행하기에 앞서, 노광 시뮬레이션(S103), 기판의 변형률 계산(S105), 및 패턴의 위치 데이터 보정(S107)하는 데 이용될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 함께 참조하면, 상기 기판(10)은 석영 재질로 이루어진 투명한 블랭크 마스크(11)와, 상기 블랭크 마스크(11) 상에 형성된 차광막(13)과, 상기 차광막(13) 상에 적층되는 감광막(photoresist layer)(15)을 포함할 수 있다. 상기 기판(10)은 웨이퍼의 리소그래피 공정에 이용되는 레티클(reticle)일 수 있다. 상기 감광막(15)은 전자빔(B, MB)에 의한 노광량에 따라 현상의 정도가 달라질 수 있다. 따라서, 적절한 감광 패턴을 형성하기 위해서는 상기 감광막(15)의 종류 및 두께에 따라 상기 감광막(15)의 단위 영역에 주사할 수 있는 전자빔(B, MB)의 노광량이 결정될 수 있다. 도 10a에서 도시한 노광 장치(20)는 단일 전자빔(B)을 출력하는 것으로, 성형빔(Variable Shaped Beam; VSB) 노광 장치일 수 있다. 도 10b에서 도시한 노광 장치(30)는 복수의 전자빔(MB)들을 출력하는 멀티빔 노광 장치이다. 상기 전자빔 노광 장치(20, 30)들은 노광 시뮬레이션(S103), 상기 기판(10)의 변형률 계산(S105), 및 패턴의 위치 데이터 보정한 후(S107), 보정된 패턴의 위치 데이터에 기초하여 상기 기판(10)을 실제로 노광하는 데 이용될 수 있다. 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편, 상기 기판(10) 상에 상기 전자빔(B, MB)을 노광하면, 상기 기판(10)은 상기 전자빔(B, MB)에 의한 가열 효과(heating effect)에 의해 온도가 상승할 수 있다. 상기 기판(10)의 가열 효과는 적절한 감광 패턴을 형성하기 위해 필요한 최소한의 노광량을 가지는 전자빔(B, MB)에 의해서도 발생할 수 있다. 노광 공정에 따라 상기 기판(10)이 가열되면, 상기 기판(10)은 열에 의해 부피가 팽창할 수 있다. 따라서 상기 기판(10)은 본래의 부피보다 팽창된 상태에서 당초 설계된 패턴이 형성되게 된다. 노광 공정 이후 시간 경과에 따라 상기 기판(10)이 냉각되면, 상기 기판(10)은 본래의 부피로 수축할 수 있다. 따라서, 팽창된 상태에서 상기 기판(10)에 형성된 패턴 또한 수축하여 당초 설계한 패턴의 위치 데이터와 달라지는 레지스트레이션 불량이 발생할 수 있다. 즉, 노광 당시에는 당초 설계한 패턴의 위치 데이터에 일치하는 패턴이 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있으나, 시간 경과에 따라 레지스트레이션 불량이 발생한다. 레지스트레이션(registration)이란 설계한 위치에 따라 패턴이 배치된 정도를 나타내는 것으로, 상기 기판(10)의 팽창 및 수축은 패턴의 크기 변형에 따른 레지스트레이션 불량 및 오정렬이 따른 레지스트레이션 불량이 동시에 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 레티클의 제조 방법(100)에 따르면, 실제 노광 조건에 이용될 기판, 기판에 형성될 패턴의 위치 데이터 및 노광 조건을 준비하고(S101), 이를 기초로 노광 시뮬레이션을 선행하고(S103), 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10)의 변형률을 미리 계산함으로써(S105), 상기 기판(10)의 변형률을 보상하도록 상기 기판(10)의 변형률과 일치하는 변형률을 가지도록 상기 패턴의 위치 데이터를 미리 보정할 수 있다(S107). 상기 기판(10)에 형성되는 모든 패턴의 위치 데이터에 대하여 보정을 하여 보정맵을 생성할 수 있다.
이에 따라, 보정된 패턴의 위치 데이터 및 상기 노광 조건에 기초하여 상기 기판(10)에 실제 노광 공정을 수행하면(S109), 팽창된 상태의 기판(10)에 형성된 패턴이 시간 경과에 따라 수축되더라도 당초 설계한 대로의 패턴의 위치 데이터와 일치하게되므로 레지스트레이션 불량을 개선할 수 있다.
상기 패턴의 위치 데이터는 상기 기판(10)에 형성할 패턴에 관한 위치 정보를 의미하는 것으로, 상기 용어에 한정되지 않는다. 상기 패턴의 위치 데이터는 패턴 레이아웃을 의미할 수 있다.
상기 노광 조건은 상기 기판(10)에 상기 패턴을 형성하기 위한 노광 공정에 있어서 영향을 끼치는 모든 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 노광 조건은 상기 기판(10)의 구역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량(exposure dose), 총 주입 에너지, 총 노광 시간, 스트라이프(stripe)별 주입 에너지 및 스트라이프별 노광 시간 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 노광 조건은 후술하는 노광 시뮬레이션을 수행하기 위한 것이다.
상기 구역별 패턴 밀도는, 상기 기판(10)의 패턴 영역(10P) 내에서 유사한 패턴 밀도를 가진 구역을 나누고, 각 구역의 패턴 밀도를 나타낸 것이다. 패턴 밀도가 높은 구역일수록 패턴 형성을 위한 노광뿐만이 아니라 인접한 패턴 형성을 위해 불가피하게 발생하는 노광이 더해져 총 노광량이 커질 수 있다. 즉, 패턴 밀도가 높은 구역일수록 가열 효과에 의한 부피 팽창이 더 크게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 구역별 패턴 밀도는 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10) 내의 각 구역의 서로 다른 부피 변형률을 반영하는 파라미터일 수 있다. 상기 구역별 패턴 밀도는 상기 노광 장치(20, 30)에 패턴의 위치 데이터를 입력하여 얻을 수 있다. 상기 구역별 패턴 밀도는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
단위 영역별 노광량은 상기 감광막(15)의 종류 및 두께에 따라 결정될 수 있다. 상기 단위 영역별 노광량에 따라 상기 감광막(15)의 현상의 정도가 결정되므로, 상기 단위 영역별 노광량을 일정한 범위로 제한하여야만 적절한 감광 패턴을 형성할 수 있다. 상기 단위 영역별 노광량은 상기 감광막(15)의 종류 및 두께에 따라 결정되므로, 상기 기판(10)의 전체 영역에 걸쳐서 균일한 노광 조건일 수 있다. 따라서, 상기 단위 영역별 노광량은 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10)의 전체적인 부피 변형률을 반영하는 파라미터일 수 있다.
상기 총 주입 에너지는 상기 기판(10)에 노광하기 위해 주입되는 에너지량이다. 인가되는 전압, 전류, 및 노광 시간에 기초하여 결정할 수 있다. 상기 총 주입 에너지는 상기 기판(10)의 전체 영역에 대한 수치이므로, 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10)의 전체적인 부피 변형률을 반영하는 파라미터일 수 있다.
상기 총 노광 시간은 상기 기판(10)에 패턴을 형성하기 위해 소요되는 총 시간이다. 상기 총 노광 시간은 상기 기판(10)의 전체 영역에 대한 수치이므로, 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10)의 전체적인 부피 변형률을 반영하는 파라미터일 수 있다. 상기 총 노광 시간은 제어기(22, 32)에 포함된 노광 시간 예측 프로그램, 예를 들어 다우싱(dowsing; DWS)을 통해서 얻을 수 있다. 상기 제어기(22, 32)는 상기 노광 장치(20, 30)와 연결된다.
스트라이프(stripe)는 전자빔 노광 장치에 의해 노광될 수 있는 최소의 한 줄을 의미할 수 있다. 따라서, 스트라이프별 주입 에너지 및 스트라이프별 노광 시간은 상기 패턴의 위치 데이터를 보다 세분화한 노광 조건이므로, 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10) 내의 각 스트라이프의 서로 다른 부피 변형률을 반영하는 파라미터일 수 있다. 즉, 상기 스트라이프별 주입 에너지 및 상기 스트라이프별 노광 시간에 기초한 노광 시뮬레이션은 실제 노광에 가깝게 구현될 수 있다. 이에 따라 상기 기판(10)의 변형률을 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 보다 개선된 패턴의 위치 데이터 보정맵을 생성할 수 있다.
상기 노광 조건, 즉 상기 기판(10)의 구역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량(exposure dose), 총 주입 에너지, 총 노광 시간, 스트라이프별 주입 에너지 및 스트라이프별 노광 시간은 예비 기판에 실제로 노광 공정을 수행하여 얻을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 실제 노광 공정을 수행하지 않더라도 개별적인 과정을 통해서 각각의 노광 조건을 추출할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 조건으로서, 구역별 패턴 밀도 및 스트라이프별 노광 시간을 각각 예시하는 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(10)의 패턴 영역(10P) 내에서 6개의 패턴 구역(DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6)들 각각의 패턴 밀도가 예시되어 있다. 상기 6개의 패턴 구역(DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6)들은 패턴 밀도의 유사성에 따라 나뉜 것이다. 제1 패턴 구역(DR1)의 패턴 밀도는 약 20%, 제2 패턴 구역(DR2)의 패턴 밀도는 약 80%로서, 동일한 스트라이프 내에서도 서로 다른 패턴 밀도를 가질 수 있다. 제3 패턴 구역(D3)의 패턴밀도는 약 50%, 제4 패턴 구역(DR4) 및 제6 패턴 구역(DR6)의 패턴 밀도는 약 20%, 제5 패턴 구역(DR5)의 패턴 밀도는 약 80%일 수 있다. 상기 구역별 패턴 밀도는 상기 노광 장치(20, 30)에 패턴의 위치 데이터를 입력하여 얻을 수 있다.
패턴 밀도가 높은 구역일수록 패턴 형성을 위한 노광뿐만이 아니라 인접한 패턴 형성을 위해 불가피하게 발생하는 노광이 더해져 총 노광량이 커질 수 있다. 즉, 패턴 밀도가 높은 구역일수록 가열 효과에 의한 부피 팽창이 더 크게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 구역별 패턴 밀도는 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10) 내의 각 구역의 서로 다른 부피 변형률을 반영하는 중요한 파라미터일 수 있다.
상기 패턴 영역(10P) 내의 6개의 패턴 구역(DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6)들의 평균적인 패턴 밀도를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 패턴 영역(10P) 내에서 보다 세부적인 구역 또는 패턴 그 자체를 파악하여 본 발명에 따른 노광 조건으로 선택할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 기판(10)의 패턴 영역(10P) 내에서 4개의 속도 구역(TR1, TR2, TR3, TR4)들 각각의 노광 시간이 예시되어 있다. 상기 4개의 속도 구역(TR1, TR2, TR3, TR4)들은 노광 시간, 즉 노광 속도의 유사성에 따라 나뉜 것이다. 상기 4개의 속도 구역(TR1, TR2, TR3, TR4)들은 복수의 스트라이프들을 포함할 수 있다.
제1 속도 구역(TR1)의 노광 속도는 약 10분이다. 제2 속도 구역(TR2)의 노광 속도는 약 5분, 제3 속도 구역(TR3)의 노광 속도는 약 15분으로, 상기 제2 및 제3 속도 구역(TR2, TR3) 모두 도 2a의 제3 패턴 구역(DR3) 내에 포함되어 있으나 서로 노광 속도를 가질 수 있다. 제4 속도 구역(TR4)의 노광 속도는 약 20분일 수 있다.
노광 속도가 높은 구역일수록 노광량이 적을 수 있다. 즉, 노광 속도가 느린 구역일수록 가열 효과에 의한 부피 팽창이 더 크게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 스트라이프별 노광 시간은 상기 노광 시뮬레이션에서 상기 기판(10) 내의 각 구역의 서로 다른 부피 변형률을 반영하는 중요한 파라미터일 수 있다.
이와 같이, 복수의 노광 조건들에 기초한 노광 시뮬레이션은 실제 노광에 가깝게 구현될 수 있다. 이에 따라 상기 기판(10)의 변형률을 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 보다 개선된 패턴의 위치 데이터 보정맵을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 기판의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 실제 노광 조건에 이용될 기판(10), 상기 기판(10)에 형성될 패턴의 위치 데이터 및 노광 조건을 기초로 노광 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S103).
상기 노광 시뮬레이션은 X방향으로 연장된 라인 형상의 전자빔이 상기 기판(10)의 하부에서부터 Y방향으로 이동하며 상기 기판(10)의 전체를 노광하도록 모델링될 수 있다. 즉, 상기 노광 시뮬레이션 단계(S103)는 상기 기판(10)을 이루는 스트라이프들마다 수행될 수 있다. 도 3에서는 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)만을 표시하였으나, 상기 노광 시뮬레이션은 상기 제1 스트라이프(S1)부터 상기 제5 스트라이프(S5)까지 라인 형상의 전자빔에 의해 연속적으로 노광되는 단계를 포함 수 있다.
도 3에서는 라인 형상의 전자빔이 상기 제1 스트라이프(S1)을 노광하는 단계를 나타나 있다. 이에 따라, 라인 형상의 전자빔에 의해 노광되는 상기 제1 스트라이프(S1)를 중심으로 방사형으로 온도가 감소될 수 있다. 즉, 상기 제1 스트라이프(S1)에서 가장 높은 온도를 보이고, 상기 제1 스트라이프(S1)로부터 멀어질수록 온도가 낮아진다.
도 3에서는 상기 제1 스트라이프(S1)만이 노광되는 단계를 나타내었으나, 상기 노광 시뮬레이션은 상기 제1 스트라이프(S1)로부터 제5 스트라이프(S5)까지 Y방향으로 연속적으로 이동하며 상기 기판(10)을 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 내지 제5 스트라이프(S2, S3, S4, S5) 각각을 중심으로 방사형으로 온도가 감소하는 온도 프로파일이 형성될 수 있다.
다만, 상기 라인 형상의 전자빔이 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)를 순차적으로 이동하게 되므로, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도가 시간 경과에 따라 달라질 수 있다. 노광 공정이 완전히 종료되면 상기 기판(10)은 노광 공정 전과 같이 냉각될 수 있다. 즉, 상기 노광 시뮬레이션(S103)은 시간 변화에 따른 상기 기판(10)의 온도 프로파일을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 기판의 변형률을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 도 3의 온도 프로파일로부터 얻어지는 변형된 기판(10')의 변형률을 계산할 수 있다(S105). 상기 기판(10)의 온도 프로파일과 상기 기판(10)을 이루는 물질의 열 변형률에 기초하여, 상기 기판(10')의 변형률을 계산해낼 수 있다. 이 때, 상기 기판(10')의 변형률은 변형되기 전 상기 기판(10)의 가장자리의 프로파일(10S)과, 변형된 후 상기 기판(10)의 가장자리의 프로파일(10S')을 비교하여 얻어질 수 있다. 상기 기판(10')의 변형에 따라, 상기 기판(10') 내의 패턴 형성 영역(10P')도 변형될 수 있다.
도 3을 함께 참조하면, 라인 형상의 전자빔이 상기 제1 스트라이프(S1)를 노광하는 단계를 나타낸 것으로, 상기 제1 스트라이프(S1)와 근접한 상기 기판(10)의 하부 영역에서 중점적으로 부피가 팽창되어 있다.
도 4에서는 노광 시뮬레이션 과정 중 상기 제1 스트라이프(S1)를 노광하는 단계만을 나타내었으나, 상기 노광 시뮬레이션은 상기 제1 스트라이프(S1)로부터 제5 스트라이프(S5)까지 Y방향으로 연속적으로 이동하며 상기 기판(10')을 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 내지 제5 스트라이프(S2, S3, S4, S5) 각각을 중심으로 가장자리(10S')가 팽창하는 프로파일이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들의 변형률들을 각각 계산할 수 있다.
다만, 상기 라인 형상의 전자빔이 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)를 순차적으로 이동하게 되므로, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)에서의 변형률이 시간 경과에 따라 달라질 수 있다. 즉, 노광 공정이 완전히 종료되면 상기 기판(10')의 온도는 노광 공정 전과 같이 냉각될 수 있으며, 이에 따라 상기 기판(10')이 변형전과 같은 부피로 수축될 수 있다. 즉, 상기 노광 시뮬레이션(S103)은 시간 변화에 따른 상기 기판(10')의 변형률을 제공할 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 노광 시뮬레이션에서의 시간에 따른 스트라이프별 변형률을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도 3 및 도 4의 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들 각각에서의 시간 변화에 따른 변형률이 나타나 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들 각각에 형성되는 패턴의 위치 데이터들은, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들 각각의 변형률들에 따라 보정될 수 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 노광 시뮬레이션 초기에 라인 형상의 전자빔은 상기 제1 스트라이프(S1)를 노광할 수 있다. 노광 초기에, 상기 제1 스트라이프(S1)는 변형률 0에서부터 시간 경과에 따라 변형률이 커져, 제1 시점(t1)에서 제1 최대 변형률(D1)에 도달할 수 있다. 상기 제1 스트라이프(S1)와 인접한 제2 스트라이프(S2)는 상기 제1 스트라이프(S1)의 노광에 의해 영향을 받아 노광 초기에서부터 제1 시점(t1)까지도 비교적 높은 변형률을 가진다. 이후, 전자빔이 상기 제1 스트라이프(S1)에 대한 노광을 마치고 상기 제2 스트라이프(S2)를 노광할 수 있다. 이에 따라, 더 이상 노광되지 않는 상기 제1 스트라이프(S1)는 상기 제1 시점(t1) 이후 서서히 냉각되어 변형률이 감소하게 된다. 노광이 시작되는 상기 제2 스트라이프(S2)는 상기 제1 시점(t1) 이후로도 변형률이 서서히 증가하여 제2 시점(t2)에서 제2 최대 변형률(D2)에 도달할 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 제3 스트라이프(S3)는 제3 시점(t3)에서 제3 최대 변형률(D3)을, 상기 제4 스트라이프(S4)는 제4 시점(t4)에서 제4 최대 변형률(D4)을, 상기 제5 스트라이프(S5)는 제5 시점(t5)에서 제5 최대 변형률(D5)을 나타낼 수 있다. 이후, 모든 노광 공정이 종료되면 상기 기판(10)이 냉각하여 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들 각각 변형률이 0이 될 수 있다.
상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5)들 각각에 형성되는 패턴은, 각 스트라이프를 노광하는 시점에서의 변형률에 기초하여 패턴의 위치 데이터를 보정하여야 한다. 예를 들어, 제1 스트라이프(S1)에 형성되는 패턴은, 제1 스트라이프(S1)를 노광하는 시점에서의 상기 제1 스트라이프(S1)의 변형률에 기초하여 상기 제1 스트라이프(S1)에 형성되는 패턴의 위치 데이터를 보정하여야 한다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 스트라이프(S1)가 최대 변형률을 가질 때의 변형률이 상기 제1 스트라이프(S1)를 노광하는 시점에서의 변형률일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 스트라이프(S1)는 상기 제1 최대 변형률(D1)에 따른 변형률을 가지는 패턴이 되도록, 상기 제1 스트라이프(S1)에 위치하는 패턴의 위치 데이터를 보정할 수 있다. 또한, 상기 2 스트라이프(S2)는 상기 제2 최대 변형률(D2)에 따른 변형률을 가지는 패턴이 되도록, 상기 제2 스트라이프(S2)에 위치하는 패턴의 위치 데이터를 보정할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제3 내지 제4 스트라이프(S3, S4, S5)도 각각 상기 제3 내지 제5 최대 변형률(D3, D4, D5)에 따른 변형률을 가지는 패턴이 되도록, 상기 제3 내지 제5 스트라이프(S3, S4, S5)에 위치하는 패턴의 위치 데이터를 보정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 제1 스트라이프(S1)의 최고 온도에서의 변형률이 상기 제1 스트라이프(S1)를 노광하는 시점에서의 변형률일 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 내지 제5 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5) 각각에서의 보정된 패턴의 위치 데이터를 추출하여, 상기 기판(10) 전체에 대한 보정맵을 생성할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 제1 스트라이프(S1)에서의 패턴의 위치 데이터 및 실제 패턴을 나타낸 도면이다. 보정전 패턴의 위치 데이터, 보정후 패턴의 위치 데이터에 따라 노광되는 패턴, 및 완성된 패턴을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 도면의 상부에는, 실제 노광 공정이 수행되기 전 기판(10)의 제1 스트라이프(S1)에 배치된 보정전 패턴의 위치 데이터(Pd)를 나타낸 것이다. 보정전 패턴의 위치 데이터는 최종적으로 상기 기판(10)에 형성되어야 할 패턴의 레지스트레이션이다.
도면의 중간부에는, 실제 노광 공정이 수행되어 상기 기판(10')이 변형되는 경우이다. 변형된 상기 기판(10')은 변형전 제1 기판 너비(D)로부터 양측으로 소정의 변형량(ΔD)만큼 팽창되어 제2 기판 너비(D')를 가진다. 변형된 상기 기판(10')에는 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)가 형성될 수 있다. 상기 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)에 포함된 패턴의 제2 패턴 너비(cPW)는 보정전의 패턴의 위치 데이터(Pd)에 포함된 제1 패턴 너비(cPd)보다 크며, 상기 기판(10')의 팽창에 따라 정렬이 바깥쪽으로 치우쳐 형성되어 있다.
도 6b를 참조하면, 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)에 포함된 패턴의 너비(cPW)는 보정전의 패턴의 위치 데이터(Pd)에 포함된 너비(cPd)보다 소정의 변형량(ΔPWa)만큼 팽창되어 있다.
보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)의 변형률은 상기 기판(10')의 변형률에 기초할 수 있다. 즉, 제2 패턴 너비(cPW) / 제1 패턴 너비(PW)는 제2 기판 너비(D')/ 제1 기판 너비(D)와 비례할 수 있다. 다만, 상기 비례 관계는 예시적인 것이며, 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)의 변형률과 상기 기판(10')의 변형률은 다른 관계식을 가질 수 있다.
도 6c를 참조하면, 보정전의 패턴의 위치 데이터(Pd1, Pd2, Pd3, Pd4)와 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd1, cPd2, cPd3, cPd4)를 변형된 기판(10') 상에 배치하여 레지스트레이션을 비교한 것이다.
보정된 패턴의 위치 데이터(cPd1, cPd2, cPd3, cPd4)는 기판(10')의 변형률에 기초하여 보정전의 패턴의 위치 데이터(Pd1, Pd2, Pd3, Pd4)과는 다른 정렬을 가질 수 있다. 즉, 중심을 기준으로 좌측에 위치한 제1 보정 패턴(cPd1) 및 제2 보정 패턴(cPd2)은 제1 무보정 패턴(Pd1) 및 제2 보정 패턴(Pd2)에 비해 왼쪽으로 치우쳐 정렬이 된다. 또한, 상기 기판(10')의 변형률에 따라, 중심과 인접한 제2 보정 패턴(cPd2)과 제2 무보정 패턴(Pd2)간의 제2 간격 (Δ PWb2)보다, 중심과 이격된 제1 보정 패턴(cPd1)과 제1 무보정 패턴(Pd1)간의 제1 간격(Δ PWb1)이 넓게 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 패턴들의 중심으로 기준으로 우측에 위치한 제3 보정 패턴(cPd3) 및 제4 보정 패턴(cPd4)은 제3 무보정 패턴(Pd3) 및 제4 보정 패턴(Pd4)에 비해 오른쪽으로 치우쳐 정렬이 된다. 또한, 상기 기판(10')의 변형률에 따라, 중심과 인접한 제3 보정 패턴(cPd3)과 제3 무보정 패턴(Pd3)간의 제3 간격 (Δ PWb3)보다, 중심과 이격된 제4 보정 패턴(cPd4)과 제4 무보정 패턴(Pd4)간의 제4 간격(Δ PWb4)이 넓게 형성될 수 있다.
다시 도 6a를 참조하면, 도면의 하부에는 노광 공정이 종료된 후 완성된 패턴(ccPd)이 형성된 기판(10")이 나타나 있다. 노광 공정이 종료되어 시간이 경과하면, 노광에 의한 가열 효과로 변형되었던 기판(10")은 냉각되어 본래의 부피로 수축하게 된다. 이에 따라, 냉각된 상기 기판(10")의 부피는 노광전 기판(10)의 부피와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 기판(10")의 수축에 따라 상기 기판(10")에 형성된 패턴(ccPd) 또한 수축할 수 있다. 따라서, 노광 당시 보정된 패턴의 위치 데이터(cPd)에 기초하여 변형된 기판(10')에 형성된 패턴은, 상기 변형된 기판(10')의 수축에 따라 함께 수축하여 당초 설계한 크기 및 정렬에 부합하는 패턴(ccPd)이 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법(200)을 나타내는 플로 차트이다. 상기 레티클의 제조 방법(200)은 도 1의 레티클의 제조 방법(100)과 유사하나, 실제로 기판을 노광할 때 스트라이프별 노광 시간을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 스트라이프별 노광 시간을 노광 조건에 추가적으로 포함시키는 차이가 있다.
도 7을 참조하면, 1차 기판, 상기 1차 기판에 형성할 패턴의 위치 데이터, 및 1차 노광 조건을 준비할 수 있다(S201). 상기 1차 기판은 레티클을 형성하기 위한 것은 아니며, 스트라이프별 노광 시간을 측정하기 위해 이용되는 예비 기판일 수 있다. 다만, 상기 1차 기판은 레티클로 형성될 2차 기판의 변형률을 보다 정밀하게 예측하기 위해 이용되는 것으로, 상기 2차 기판과 동일한 종류일 수 있다.
이후, 상기 패턴의 위치 데이터 및 상기 1차 노광 조건하에서 1차 기판에 대한 1차 노광 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S203). 상기 1차 노광 시뮬레이션에 따라 상기 1차 기판의 부피가 변형될 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 노광 시뮬레이션에서 발생하는 1차 기판의 1차 변형률을 계산할 수 있다(S205). 상기 1차 변형률에 따라 패턴의 위치 데이터를 1차 보정할 수 있다(S207).
1차 보정된 패턴의 위치 데이터 및 1차 노광 조건하에서 상기 1차 기판을 실제로 1차 노광할 수 있다. 이 때, 상기 1차 기판의 스트라이프들마다 노광 시간을 측정할 수 있다(S209). 상기 스트라이프별 노광 시간은 구역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량, 총 주입 에너지, 총 노광 시간에 비해 보다 세분화된 노광 조건일 수 있다. 따라서, 상기 스트라이프별 노광 시간은 노광 시뮬레이션에서 기판 내의 각 스트라이프의 서로 다른 부피 변형률을 반영하는 중요한 파라미터가 될 수 있다. 즉, 상기 스트라이프별 노광 시간에 기초한 노광 시뮬레이션은 실제 노광에 가깝게 구현될 수 있다. 이에 따라 상기 기판의 변형률을 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 보다 개선된 패턴의 위치 데이터 보정맵을 생성할 수 있다.
상기 1차 노광 조건 및 상기 스트라이프별 노광 시간을 포함하는 2차 노광 조건과 1차 보정된 패턴의 위치데이터를 기초로 2차 기판을 노광하는 2차 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S210). 상기 2차 시뮬레이션의 노광에 의해 발생하는 2차 기판의 2차 변형률을 계산할 수 있다(S213).
이후, 상기 2차 변형률에 따라 1차 보정된 패턴의 위치 데이터를 2차 보정할 수 있다(S215). 상기 2차 보정된 패턴의 위치 데이터에 기초하여 2차 노광 조건하에서 2차 기판을 2차 노광하여 당초 설계한 패턴을 높은 정확도로 형성할 수 있다.
도 8은 도 7에 따른 노광 시뮬레이션에서의 시간에 따른 스트라이프별 변형률을 노광 조건에 포함한 경우 기판의 변형률을 나타내는 그래프이다. 구역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량, 총 주입 에너지, 총 노광 시간 등과 같은 1차 노광 조건하에서 수행된 노광 시뮬레이션에 따른 그래프는 가는 선으로 도시되고, 상기 1차 노광 조건 및 스트라이프별 노광 시간을 포함하는 2차 노광 조건하에서 수행된 노광 시뮬레이션에 따른 그래프는 굵은 선으로 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 스트라이프별 노광 시간은 구역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량, 총 주입 에너지, 총 노광 시간 등과 같은 노광 조건에 비해 세분화된 노광 조건일 수 있다. 따라서, 상기 스트라이프별 노광 시간이 노광 조건으로 포함된 노광 시뮬레이션은 실제 노광 공정과 보다 근접할 수 있다. 이에 따라, 기판의 변형률도 실제 노광 공정에 따른 기판의 변형률과 보다 유사할 수 있다.
즉, 제1 스트라이프(S1)는 제1 시점(t1)에서 제1 최대 변형률(D1)이 아닌 보정된 제1 최대 변형률(D1')을 갖고, 제2 스트라이프(S2)는 제2 시점(t2)에서 제2 최대 변형률(D2)이 아닌 보정된 제2 최대 변형률(D2')을 가진다. 이와 마찬 가지로, 상기 제3 스트라이프(S3)는 제3 시점(t3)에서 보정된 제3 최대 변형률(D3')을, 상기 제4 스트라이프(S4)는 제4 시점(t4)에서 보정된 제4 최대 변형률(D4')을, 상기 제5 스트라이프(S5)는 제5 시점(t5)에서 보정된 제5 최대 변형률(D5')을 나타낼 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 마스크 패턴의 보정 방법(300)을 나타내는 플로 차트이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 패턴의 위치 데이터에 기초하여 기판을 노광하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S301). 이후, 상기 시뮬레이션에서 노광에 의해 발생하는 기판의 변형률을 계산할 수 있다(S303). 상기 기판의 변형률에 따라 상기 패턴의 위치 데이터를 보정한 보정맵을 생성할 수 있다(S305). 상기 보정맵을 적용한 패턴의 위치 데이터에 기초하여 기판을 실제로 노광할 수 있다(S307).
이에 따라, 변형된 상태의 기판에 형성된 패턴이 시간 경과에 따라 수축되더라도, 당초 설계한 대로의 패턴의 위치 데이터와 일치하게 되므로 우수한 레지스트레이션을 갖는 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
상기 마스크 패턴은 웨이퍼에 선택적으로 광을 주사하기 위한 레티클 또는 웨이퍼의 상면을 덮도록 형성된 패턴층일 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 레티클의 제조 방법 및 마스크 패턴의 보정 방법에 이용되는 노광 장치(20, 30)를 나타내는 도면들이다. 상기 노광 장치(20, 30)들은 레티클 상에 패턴을 형성하기 위한 라이터 시스템(writer system)을 구성할 수 있다. 상기 노광 장치(20, 30)는 노광 시뮬레이션을 수행하고, 노광 시뮬레이션에 나타나는 기판의 변형률을 계산하여, 패턴의 위치 데이터를 보정하는 제어부(22, 32)를 더 포함할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 전자빔 노광 장치(20)는 단일 전자빔(B)을 출력할 수 있다. 이 때, 상기 전자빔 노광 장치(20)는 성형 빔 노광 장치일 수 있다. 이에 따라, 상기 전자빔(B)은 삼각형 및 사각형의 등의 간단한 형상과 임의의 크기를 가지면서 기판(10)으로 주사될 수 있다. 상기 단일 전자빔(B)은 노광 공정시에 국소(local) 영역에서 가열 효과가 크게 나타날 수 있으며, 이에 따라 기판 전체(global) 영역에 영향을 끼쳐 기판(10)의 레지스트레이션 변형을 초래할 수 있다. 이에 따라, 도 1 내지 도 9에서 설명한 레티클의 제조 방법(100, 200) 및 마스크 패턴(300)의 보정 방법에 따라, 기판(10)의 레지스트레이션 변형에 영향받지 않고 상기 기판(10)에 설계 패턴을 높은 정확도로 형성할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 전자빔 노광 장치(30)는 복수의 전자빔(MB)들을 출력할 수 있다. 이에 따라, 각각의 전자빔(MB)들의 총 라이팅 시간이 비교적 짧을 수 있다. 다만, 상기 복수의 전자빔(MB)을 출력하는 노광 장치(30)는 기판(10)의 국소 영역에서는 가열 효과가 비교적 적은 편이나, 상기 기판(10)의 전체 영역에서 가열 효과가 크게 나타날 수 있다. 이에 따라 상기 기판(10)에 패턴을 형성하기 위한 노광 공정을 수행하는 동안, 상기 기판(10)의 레지스트레이션 변형이 과도하게 나타날 수 있다. 그러나, 상기 멀티 전자빔 노광 장치(30)를 이용하는 경우에도, 도 1 내지 도 9에서 설명한 레티클의 제조 방법(100, 200) 및 마스크 패턴(300)의 보정 방법에 따라, 기판(10)의 레지스트레이션 변형에 영향받지 않고 상기 기판(10)에 설계 패턴을 높은 정확도로 형성할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
10: 기판, 10': 변형된 기판, 10": 냉각된 기판, 10S: 기판의 프로파일, 10P: 패턴 영역, S1, S2, S3, S4, S5: 스트라이프, Pd: 보정전 패턴의 위치 데이터, cPd: 보정후 패턴의 위치 데이터, ccPd: 완성된 패턴, 100, 200: 레티클의 제조 방법, 300: 마스크 패턴의 보정 방법

Claims (10)

1차 기판, 상기 1차 기판에 형성할 패턴의 위치 데이터, 및 상기 패턴을 형성하기 위한 1차 노광 조건을 준비하는 단계;
상기 패턴의 위치 상기 데이터 및 상기 1차 노광 조건 하에서 상기 1차 기판의 1차 노광에 1차 시뮬레이션을 수행하는 단계;
상기 1차 시뮬레이션에서 상기 1차 노광에 의해 발생하는 상기 1차 기판의 1차 변형률을 계산하는 단계;
상기 1차 기판의 상기 1차 변형률에 따라 상기 패턴의 상기 위치 데이터를 1차 보정하는 단계;
1차 보정된 상기 패턴의 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 1차 노광 조건 하에서 상기 1차 기판을 1차 노광하는 단계로서, 상기 1차 노광하는 단계는, 상기 1차 기판 상에 스트라이프들을 각각 노광하면서, 상기 스트라이프들 각각의 노광 시간을 측정하고;
상기 1차 노광하는 단계 이후, 2차 노광 조건 하에서 2차 기판의 노광에 2차 시뮬레이션을 수행하는 단계로서, 상기 2차 노광 조건은 상기 1차 노광 조건 및 상기 스트라이프들 각각의 상기 노광 시간을 포함하고;
상기 2차 노광 조건에 따른 상기 2차 기판의 2차 변형률을 계산하는 단계; 및
상기 2차 기판의 상기 2차 변형률에 따라 상기 패턴의 상기 위치 데이터를 2차 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 1차 노광 조건은 상기 1차 기판의 단위 영역별 패턴 밀도, 단위 영역별 노광량(exposure dose), 총 주입 에너지, 총 노광 시간, 상기 스트라이프들 각각의 주입 에너지 및 상기 스트라이프들 각각의 노광 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계는, 시간 변화에 따른 상기 1차 기판의 상기 1차 변형률을 나타내는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계에서 스트라이프(stripe)들 각각은 별도로 노광되고,
상기 1차 변형률을 계산하는 단계는, 상기 스트라이프들의 변형률들을 각각 별도로 계산하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제4 항에 있어서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계에서 상기 스트라이프들 각각의 상기 1차 변형률은 상기 스트라이프들 각각이 노광되는 시점의 변형률인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제4 항에 있어서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계에서 상기 스트라이프들 각각의 상기 1차 변형률은 상기 스트라이프들 각각이 최대로 변형되는 시점의 변형률인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 1차 변형률을 계산하는 단계는, 상기 1차 기판의 가장자리의 변형된 프로파일을 계산하는 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 1차 시뮬레이션하는 단계 및 상기 1차 노광하는 단계에서 이용되는 노광 장치는 다중 빔(Multi Beam) 노광 장치 또는 성형빔(Variable Shaped Beam; VSB) 노광 장치인 것을 특징으로 하는 레티클의 제조 방법.
패턴의 위치 데이터에 기초하여 1차 기판의 노광에 1차 시뮬레이션을 수행하는 단계;
상기 1차 시뮬레이션에서 상기 노광에 의해 발생하는 상기 1차 기판의 1차 변형률을 계산하는 단계;
상기 1차 기판의 상기 1차 변형률에 따라 상기 패턴의 상기 위치 데이터를 보정한 1차 보정맵을 생성하는 단계;
상기 1차 보정맵을 적용한 상기 패턴의 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 1차 기판을 실제 노광하는 단계로서, 상기 1차 기판을 실제 노광하는 단계는, 상기 1차 기판 상에 스트라이프들을 각각 노광하면서 상기 스트라이프들 각각의 노광 시간을 측정하고;
상기 스트라이프들 각각의 상기 노광 시간을 포함하는 노광 조건 하에서 2차 기판의 2차 노광에 2차 시뮬레이션을 수행하는 단계;
상기 2차 노광에 의해 발생하는 상기 2차 기판의 2차 변형률을 계산하는 단계; 및
상기 2차 기판의 상기 2차 변형률에 따라 상기 패턴의 상기 위치 데이터를 보정한 2차 보정맵을 생성하는 단계;를 포함하는 마스크 패턴의 보정 방법.
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