KR19980029721A - Lithography Process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 리소그라피 공정방법에 관한것으로, 전자빔과 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 웨이퍼 상부에 도포된 감광막을 노광할때 셀 블록 중앙부와 가장자리에 형성되는 패턴의 임계 크기(Critical Dimension)가 셀 블록의 중앙부분과 가장자리에서 차이가 발생되는 것을 해소하기 위한 리소그라피 공정방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography processing method for a semiconductor device, wherein a critical dimension of a pattern formed at the center and the edge of a cell block is exposed when the photosensitive film coated on the wafer is exposed using an electron beam and a cell aperture mask. Lithography processing method to eliminate the difference between the center and the edge of the block.
Description
본 발명은 반도체소자의 리소그라피 공정방법에 관한것으로, 특히 전자빔과 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 웨이퍼 상부에 도포된 감광막을 노광할때 셀 블록 중앙부와 가장자리에 형성되는 패턴의 임계 크기(Crtical Dimension)가 셀 블록의 중앙부분과 가장자리에서 차이가 발생되는 것을 해소하기 위한 리소그라피 공정방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography processing method of a semiconductor device, and in particular, when a photoresist coated on an upper surface of a wafer is exposed using an electron beam and a cell aperture mask, a critical dimension of a pattern formed at a center and an edge of a cell block is increased. The present invention relates to a lithography process for eliminating gaps in the center and edge of cell blocks.
일반적으로 리소그라피 공정을 진행할때 패턴이 구비된 레티클을 제작하고, 이 레티클을 마스크로 이용하여 웨이퍼 상부에 도포된 감광막을 노광하고, 현상 공정으로 감광막 패턴을 형성한다.In general, during the lithography process, a reticle having a pattern is manufactured, and the photosensitive film coated on the wafer is exposed using the reticle as a mask, and a photosensitive film pattern is formed by a developing process.
한편, 전자빔을 이용한 묘화방식은 고정밀도로 제어되어 연속 이동하는 스테이지상의 기판 표면에 전자빔을 스테이지의 이동방향과 수직으로 편향시켜 고속으로 마스크 기판상의 묘화부분을 전면 주사한다. 빔 블랭킹 동작에서 기판 표면의 레지스트에 빔을 조사하는 부분과 그렇지 않는 부분을 분리하여 묘화하고 패턴을 작성해 간다.On the other hand, in the drawing method using the electron beam, the electron beam is deflected perpendicularly to the moving direction of the stage on the surface of the substrate on the stage which is controlled with high precision and scans the entire drawing portion on the mask substrate at high speed. In the beam blanking operation, the portion irradiated with the beam on the resist on the substrate surface and the portion not otherwise drawn are drawn and a pattern is created.
이방식의 특징으로는 도형이 복잡해도 노광시간이 좌우되지 않는 것을 들 수 있는데 도형의 복잡성이 어느 한계를 넘으면 노광시간이 길어진다.The characteristic of this system is that the exposure time does not depend on the complicated figure. If the complexity of the figure exceeds a certain limit, the exposure time is long.
전자빔 직묘장비중 생산성을 향상시키기 위하여 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 노광하는 장비에서 적용할 수 있는 기술로 셀 어퍼처 마스크 제작시 단위 블록에 구비되는 패턴의 선폭을 전체적으로 축소 또는 확대하여 형성시키고 노광될 지역을 분할하여 노광 하는 방식이 있다.It is a technique that can be applied to equipment that uses cell aperture masks to improve productivity among electron beam drawing equipments. When fabricating cell aperture masks, the line width of the pattern provided in the unit block is reduced or enlarged as a whole and then exposed. There is a method of dividing the area by exposure.
일반적으로 근접효과를 보상하지 않고 노광을 한다면 보통 셀 블록에서 중심과 외곽의 임계 크기 차이가 약 0.04-0.05㎛정도가 발생하는데 이러한경우 1기가 디램급 이상의 패턴 형성시에는 심각한 문제가 발생될 수 있다.In general, if exposure is performed without compensating for the proximity effect, the difference in the critical size between the center and the outer edge of the cell block is usually about 0.04-0.05㎛. In this case, a serious problem may occur when forming a pattern larger than 1G DRAM. .
즉, 셀 어퍼처 마스크를 반복적으로 이용하여 노광 공정을 진행하고, 현상 공정으로 셀 블록에 도포되는 감광막을 패턴하는 경우 각각의 셀 블록의 중앙부에는 인접되는 영역에 셀 어퍼처 마스크가 반복적으로 많이 배열되고, 상대적으로 셀 블록의 가장자리에는 셀 어퍼처 마스크가 적게 배열됨으로 인하여 상기 셀 어퍼처 마스크를 통과한 전자빔이 다른 단위 셀 블록에 영향을 주게되어 셀 블록의 중앙부에 형성되는 패턴이 정상적일때 셀 블록의 가장자리에 형성되는 패턴은 상대적으로 크거나 작게 형성된다.That is, when the exposure process is performed using the cell aperture mask repeatedly, and the photosensitive film applied to the cell block is patterned by the developing process, many cell aperture masks are repeatedly arranged in an adjacent area at the center of each cell block. Since the cell aperture mask is arranged at the edge of the cell block relatively little, the electron beam passing through the cell aperture mask affects the other unit cell block so that the cell block is normally formed at the center of the cell block. The pattern formed at the edges of is formed relatively large or small.
참고로, 감광막의 타입에 따라 패턴의 선폭이 달라지는데 예를들어 포지티브 감광막인 경우 셀 블록의 가장자리가 셀 블록의 중앙부보다 상대적으로 패턴의 선폭이 크게 형성되고, 네가티브 감광막인 경우 셀 블록의 가장자리가 셀 블록의 중앙부보다 상대적으로 패턴의 선폭이 작게 형성된다.For reference, the line width of the pattern varies according to the type of photoresist film. For example, in the case of a positive photoresist film, the line width of the pattern is formed to be larger than the center portion of the cell block, and in the case of a negative photoresist film, the edge of the cell block is a cell. The line width of the pattern is formed to be smaller than the center portion of the block.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래기술은 컴퓨터를 계산에 의하여 노광하여 왔으나 계산시의 많은 시간 소용과 메모리 용량 초과로 인하여 전자빔 직묘 공정에서의 생산성 저하에 큰 영향을 주어 실제로 디램과 같은 대용량 칩 제작에는 적용하기가 어렵다.In order to solve this problem, the prior art has exposed the computer by calculation, but due to the large amount of time used in the calculation and the excess of memory capacity, it has a great effect on the productivity deterioration in the electron beam drawing process. Difficult to do
본 발명은 전자빔 직묘공정에서 노광시간을 줄이기 위해 사용하는 셀 어퍼처 마스크 제작시 근접효과 보상 패턴을 미리 디자인 한후 이것을 이용하여 일정 노광양으로 블록을 분할하여 노광함으로써 자동적인 근접 효과 보상이 되도록 하는 리소그라피 공정방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, a lithography which automatically compensates for proximity effect compensation by preliminarily designing a proximity effect compensation pattern when fabricating a cell aperture mask used to reduce exposure time in an electron beam drawing process by dividing a block by a predetermined exposure amount using the same. The purpose is to provide a process method.
도1은 셀 블록의 중심부와 가장자리를 도시하는 도면.1 shows a center and an edge of a cell block;
도2는 본 발명에 의해 단위 셀 블록의 패턴의 선폭을 각각 다르게 구비한 셀 어퍼처 마스크를 도시한 것이다.2 illustrates a cell aperture mask having different line widths of patterns of unit cell blocks according to the present invention.
도3은 도2에 도시된 셀 어퍼처 마스크에서 단위 셀 블록의 단면을 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a cross section of a unit cell block in the cell aperture mask shown in FIG. 2.
도4는 본 발명에 의해 하나의 셀 블록에서 셀 블록의 위치에 따라 패턴의 선폭을 다르게 구비한 셀 어퍼처 마스크가 노광되는 지역을 등분한 것을 도시한 도면.FIG. 4 is a view showing an equal division of an area where a cell aperture mask having a line width of a pattern is exposed according to the position of the cell block in one cell block according to the present invention; FIG.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 셀 블록 10 : 셀 어퍼처 마스크1: Cell Block 10: Cell Aperture Mask
11 : 100% 패턴 12 : 105% 패턴11: 100% pattern 12: 105% pattern
l3 : l10% 패턴 14 : 115% 패턴l3: l10% Pattern 14: 115% Pattern
15 : 120% 패턴 20 : 실리콘층15: 120% Pattern 20: Silicon Layer
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체소자에서 전자빔을 이용하여 웨이퍼 상부에 감광막 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 패턴의 선폭을 다르게 구비한 단위 셀 블록을 갖는 셀 어퍼처 마스크를 구비하는 것과 노광하고자 하는 웨이퍼에서 셀 블록의 중심에서 가장자리까지 노광 지역을 다수개로 등분한다음, 일정 노광양으로 상기 등분된 노광지역에 대응되는 패턴의 선폭을 갖는 상기 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 노광하는 단계와, 일정 노광양으로 상기 등분된 노광지역의 또다른 곳에 대응되는 패턴의 선폭을 갖는 상기 셀 어퍼처 마스크를 각각 이용하여 반복적 으로 노광하는 단계를 포함하는 리소그라피 공정 방법이다.The present invention for achieving the above object is a method of forming a photoresist pattern on the wafer using an electron beam in a semiconductor device, comprising a cell aperture mask having a unit cell block having a different line width of the pattern and exposure Dividing the exposure area from the center of the cell block to the edge of the wafer to be divided into a plurality of exposure areas, and then exposing the cell aperture mask using the cell aperture mask having a line width of a pattern corresponding to the exposure area divided by a predetermined exposure amount; And repeatedly exposing each of the cell aperture masks having a line width of a pattern corresponding to another portion of the equalized exposure area by a predetermined exposure amount.
본 발명은 전자빔 직묘 공정에서 노광시간을 줄이기 위하여 사용하는 셀 어퍼처 마스크 제작시 근접효과 보상 패턴을 미리 디자인한 후 이것을 이용하여 일정 노광량으로 셀 블록을 분할하여 노광하므로서 자동적인 근접효과 보상이 된다.According to the present invention, a proximity effect compensation pattern is designed in advance when fabricating a cell aperture mask used to reduce an exposure time in an electron beam drawing process, and the cell block is exposed by dividing the cell block by a predetermined exposure amount to automatically compensate for the proximity effect.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명 하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 칩 내부에 형성되는 셀 블록(1)을 도시한 것으로, 셀 블록의 중심부(A)에 형성되는 단위 셀 블록의 패턴과 셀 블록의 가장자리(B)에 형성되는 단위 셀 블록의 패턴의 임계 크기 차이가 0.04-0.05㎛ 정도 발생된다.FIG. 1 shows a cell block 1 formed inside a chip, wherein the pattern of the unit cell block formed at the center portion A of the cell block and the pattern of the unit cell block formed at the edge B of the cell block. A critical size difference occurs about 0.04-0.05 mu m.
참고로, 상기 셀 블록(1)에 작은 단위 셀 블록의 패턴이 반복적으로 배열될때 단위 셀 블록의 패턴이 구비된 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 전자빔을 노광하는 것이다.For reference, when the pattern of the small unit cell blocks is repeatedly arranged in the cell block 1, the electron beam is exposed using a cell aperture mask provided with the pattern of the unit cell block.
도2는 본 발명에 의해 패턴의 선폭을 각각 다르게 구비한 셀 어퍼처 마스크(10)를 도시한 것으로, 예를들어 단위 셀 블록에 구비되는 패턴의 선폭을 0.20㎛ 로 하는 100% 패턴(11)과, 0.21㎛ 선폭의 105% 패턴(12), 0.22μm 선폭의 110% 패턴(13), 0.23μm 선폭의 1l5% 패턴(14),0.24μm 선폭의 120% 패턴(15)이 하나의 셀 어퍼처 마스크에 구비됨을 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a cell aperture mask 10 having different line widths of patterns according to the present invention. For example, a 100% pattern 11 having a line width of 0.20 μm of a pattern provided in a unit cell block is shown. One cell upper is 105% pattern 12 with 0.21 μm line width, 110% pattern 13 with 0.22 μm line width, 1 l5% pattern 14 with 0.23 μm line width, and 120% pattern 15 with 0.24 μm line width. It is shown in the treatment mask.
참고로, 상기 셀 어퍼처 마스크(10)에서 해칭된 부분이 스페이스이며, 스페이스와 스페이스 사이에 전자빔을 차단하는 패턴이 남는 것이다. 또한, 하나의 셀 어퍼처 마스크에 하나의 패턴을 구비할 수도 있다.For reference, the hatched portion of the cell aperture mask 10 is a space, and a pattern for blocking the electron beam remains between the space and the space. In addition, one pattern may be provided in one cell aperture mask.
도3은 도2의 구조를 알기 쉽게 하기 위해 I-I의 단면을 따라 도시한 것으로, 실리콘층으로 기판이 형성되고, 전자빔이 차단될 지역은 실리콘층이 남아있고, 전자빔이 통과될 부분은 실리콘층을 식각하여 개구가 구비된다.FIG. 3 is a cross-sectional view taken along II in order to make the structure of FIG. 2 easy to understand, wherein a substrate is formed of a silicon layer, a region where the electron beam is to be blocked, and a silicon layer remains, and a portion to which the electron beam passes is shown in FIG. It is etched to provide an opening.
도4는 본 발명에 의해 웨이퍼 상부에 도포된 감광막을 노광할 때 하나의 셀 블록에 단위 셀 블록이 반복적으로 배열되어 패턴이 구비되는 곳에서 패턴의 선폭을 다르게 구비한 셀 어퍼처 마스크를 사용하여 노광할 때 패턴의 선폭에 따라 노광 지역이 달라지는 것을 도시한 것으로, 셀 블록의 중심에서 가장자리까지 예를들어 5등분하여 중심에서 100% 패턴, 105% 패턴, 110% 패턴, 115% 패턴, 120% 패턴이 구비된 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 노광되도록 하는 것을 도시한 것이다.4 is a cell aperture mask having different line widths of a pattern where a unit cell block is repeatedly arranged in one cell block when the photosensitive film coated on the wafer is exposed according to the present invention. The exposure area varies depending on the line width of the pattern during exposure, and is divided into 5 equal parts from the center to the edge of the cell block, for example, 100% pattern, 105% pattern, 110% pattern, 115% pattern, and 120% at the center. It is shown to expose using a cell aperture mask provided with a pattern.
참고로, 도4는 감광막이 네가티브일 경우 적용되는 것이며, 감광막이 포지티브인 경우는 셀 블록의 중심에서 부터 셀 블록의 가장자리로 패턴의 선폭이 크게 설계된 것에서 작게 설계된 예를들어 120%에서 l00%의 순서로 지정하고, 상기와 같이 분할된 지역에 패턴의 선폭이 동일한 크기로 제작된 셀 어퍼처 마스크를 사용하여 노광하여야 한다.For reference, FIG. 4 is applied when the photoresist film is negative. In the case where the photoresist film is negative, the line width of the pattern is designed largely from the center of the cell block to the edge of the cell block. In this order, the divided areas should be exposed using a cell aperture mask fabricated with the same size as the line width of the pattern.
또한, 셀 블록의 중심에서 가장자리까지 5등분이 아닌 3등분, 4등분이나 6등분등으로 분할할 수가 있다.In addition, it is possible to divide the cell block into three, four, six, etc. portions from the center of the cell block to the edges.
상기한 바와같이 본 발명은 전자빔 직묘공정에서 노광 시간을 줄이기 위해 사용하는 셀 어퍼처 마스크를 이용하여 어퍼처 제작시 근접효과를 예상하여 패턴의 선폭을 다르게 구비한 셀 어퍼처 마스크를 미리 디자인 한다음, 이것을 이용하여 일정 노광량으로 블록을 분할하여 노광하므로서 자동적으로 근접효과 보상이 되도록 할 수 있다.As described above, the present invention uses the cell aperture mask used to reduce the exposure time in the electron beam drawing process to predict the proximity effect during the fabrication of the aperture and to design the cell aperture mask having the line width of the pattern differently in advance. By using this, it is possible to automatically compensate the proximity effect by dividing the block by a predetermined exposure amount.
상기한 본 발명은 전자빔 직묘공정에서 셀 어퍼처 마스크를 이용한 노광 공정에서 발생되는 근접효과에 의해 패턴의 임계 크기가 달라지는 것을 해소하기 위하여 패턴의 선폭을 다르게 구비한 단위 셀 어퍼처 마스크를 구비하고, 노광하고자 하는 셀 블록의 중심에서 가장자리로 순차적으로 전자빔 직묘에 의한 노광시 노광되어야 할 지역을 다수개로 등분하여 분할한다음, 일정 노광양으로 해당지역에 대응되는 상기 셀 어퍼처 마스크를 사용하여 노광시켜서 셀 블록의 중심지역과 셀 블록의 가장자리에서 동일한 선폭을 갖는 패턴이 형성되도록 할 수가 있다.The present invention described above includes a unit cell aperture mask having a different line width of the pattern in order to eliminate the change in the critical size of the pattern due to the proximity effect generated in the exposure process using the cell aperture mask in the electron beam drawing process. Divide the area to be exposed into equal parts into a plurality of areas in sequence from the center to the edge of the cell block to be exposed, and then expose it using the cell aperture mask corresponding to the area with a predetermined exposure amount. A pattern having the same line width can be formed at the center region of the cell block and the edge of the cell block.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 가능함은 명백하다.It is apparent that the present invention is not limited to the above embodiments, and many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20000043250A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-15 | 김영환 | Method for forming fine pattern of semiconductor device |
| KR100741593B1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-20 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Copper metallization method by damascene process |
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- 1996-10-28 KR KR1019960049042A patent/KR100253581B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20000043250A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-15 | 김영환 | Method for forming fine pattern of semiconductor device |
| KR100741593B1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-20 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Copper metallization method by damascene process |
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| KR100253581B1 (en) | 2000-04-15 |
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