KR19980081749A - 하전 입자빔용 부분 일괄 마스크 구조 - Google Patents

하전 입자빔용 부분 일괄 마스크 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하전 입자 빔 노광을 위한 부분 일괄 마스크는 단선, 결함 접촉 끌림 및 다른 치명적 결함을 방지하기 위해 용이하게 재가공될 수 있다. 마스크는 주 패턴 또는 소자 패턴을 구성하는 개구뿐만 아니라 보조 패턴을 구성하는 개구로 형성된다. 주 패턴 중 임의의 하나가 설계된 크기 보다 작은 크기를 가지며 단선 또는 유사한 치명적 결함을 초래하기 쉬운 경우, 불량 패턴과 이와 인접한 보조 패턴이 결합되어 크기를 보정한다.

Description

하전 입자빔용 부분 일괄 마스크 구조
본 발명은 복수의 소망 패턴을 일괄적으로 전사(transfer)하는 하전 입자빔 노광(exposure)에 사용되는 부분 일괄 마스크에 관한 것이다.
근년의 반도체 장치의 제조에서 높은 작업 처리량(throughput)이 요구된다. 이는 또한 반도체 웨이퍼에서 미세한 패턴을 형성하는 리쏘그라피도 예외는 아니다. 높은 작업 처리량을 실현하기 위해서, 사전에 소망된 패턴으로 형성되고 광선 또는 X선에 적응시킨 마스크 또는 망선(reticle)과 동등한 하전 입자 빔 마스크를 사용하는 전사 공정이 제안된다. 하전 입자빔을 위해 적응된 이러한 종류의 전사 공정을 위한 부분 일괄 마스크는 일반적으로 가변 형태의 개구(opening) 및 장치 설계 데이타로부터 추출된 접촉 패턴, 라인-및-스페이스 패턴, 또는 유사한 반복 패턴을 나타내는 개구를 가지도록 형성된다.
부분 일괄 마스크를 생성하기 위해서, 20㎛ 두께의 실리콘(Si) 웨이퍼가 소자 패턴 또는 개구를 형성하도록 통상적으로 트렌치 에칭을 받게 된다. 그러나, 문제는 마스크내에 형성될 패턴 각각은 그 개구의 영역에 따른 특정 에칭 시간을 필요로 한다는 점이다. 기체의 조성 및 흐름 속도(flow rate)와 에칭 시간 등을 최적화함에 의한 가공 정밀도(shaping accuracy)의 향상이 통상적으로 실행된다. 소자 패턴의 개구 영역은 종종 70% 또는 그 이상만큼 서로 다르다. 웨이퍼 평면의 에칭 조건 사이의 차이는 무시될 수 없다는 점과 결부된 상기 사항은 패턴 및 개구의 크기의 산란(scatter)을 초래한다. 그러므로, 패턴 또는 개구가 설계된 크기 보다 작은 크기를 갖는 경우, 불량 접촉 끌림(defective draw of contacts) 및 부분 일괄 접속의 불량을 포함하는 다양한 불량이 발생하고 최악의 경우에는 단선(snapping)등의 치명적 결함이 발생한다. 그러한 치명적 결함의 경우에도 마스크는 그 형태를 수정할 수 없다.
본 발명의 목적은 하전 입자 빔 노광을 위한 것으로, 부정확한 개구로 인한 부정확한 기록을 방지할 수 있는 부분 일괄 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 전자총(electron gun)으로부터 출력된 전자 빔 및 이온 소스로부터 출력된 이온 빔으로서 수행된 하전 입자 빔을 가공하기 위한 부분 일괄 마스크에서, 개구 형태의 보조 패턴이 개구 형태의 소망된 주 패턴에 추가하여 형성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 하전 입자 빔을 사용하는 노광 방법에 있어서, 전자총으로부터 출력된 전자 빔 또는 이온 소스로부터 출력된 이온 빔으로서 수행된 하전 입자 빔을 가공하기 위한 부분 일괄 마스크를 사용함에 의해 패턴이 기록된다. 부분 일괄 마스크는 소망된 주 패턴 및 보조 패턴을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 소망된 패턴을 일괄적으로 전사하기 위한 하전 입자 빔 노광을 위한 부분 일괄 마스크는 개구 형태의 소망된 주 패턴 및 재가공을 위한 개구 형태의 보조 패턴을 포함한다. 주 패턴 중 임의의 하나가 설계된 크기보다 작은 크기를 갖는 경우, 주 패턴과 인접한 보조 패턴이 재가공되고 주 패턴과 결합한다. 결과적으로, 설계된 크기보다 작은 크기로 인한 단선 또는 유사 접속 불량이 방지된다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 소망된 패턴을 일괄적으로 전사하는 전자 빔 노광을 위한 전자 빔 기록 장치에서 사용되는 부분 일괄 마스크는 개구의 형태의 소망된 주 패턴 및 각각이 전자 빔을 받게되는 경우 해상하지 않는 크기를 갖는 개구의 형태의 보조 패턴을 포함한다. 보조 패턴은 주 패턴 중의 임의의 하나의 단부 또는 모서리와 이에 인접한 보조 패턴 중의 하나를 브리징(bridging)하는 부분이 삭제 가능(removable)하도록 위치한다.
도 1a 내지 도1c는 부분 일괄 마스크를 생성하는 종래의 공정 및 이 종래 공정의 문제점을 도시하는 도면.
도 2a 및 3a는 본 발명의 실시예인 부분 일괄 마스크를 도시하는 평면도.
도 2b 및 3b는 도 2a 및 도 3a의 선(X-Y)을 따라 절단한 단면도.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 평면도.
도 4b는 도 4a의 선(X-Y)를 따라 절단한 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼
2 : 소자 패턴
3 : 홀
4 : 주 개구
5 : 보조 개구
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해서, 도1a 내지 도1c에 도시된 하전 입자 빔에 대한 부분 일괄 마스크를 생성하기 위한 종래 공정에 대해 간략히 설명한다. 먼저, 도1a에 도시된 것처럼, 20㎛ 두께의 Si 웨이퍼(1)는 트렌치 에칭을 받게된다. 도1b는 웨이퍼(1)내에 형성되는 결과적인 소자 패턴(device pattern: 2)을 도시한다. 순차적으로, 도1c에 도시된 것처럼, 웨이퍼(1)는 예를 들면 KOH에 의해 후면 에칭(back etching)되어 홀(hole: 3)을 형성한다. 일반적으로, 그러한 복수의 마스크가 Si 웨이퍼내에 형성된 이후에, 웨이퍼는 다이스된다(diced).
그러나, 마스크내에 형성된 패턴 각각은 상술한 것처럼 그 개구의 영역에 따른 특정 에칭 시간을 필요로 한다. 소자 패턴의 개구 영역은 종종 70% 또는 그 이상만큼 서로 상이하여, 패턴 또는 개구의 크기의 산란을 유발한다. 결과적으로, 불량 접촉 끌림(draw) 및 부분 일괄 접속의 불량을 포함하는 다양한 결함이 발생하고 최악의 경우에는 단선(snapping)등의 치명적 결함이 발생한다.
본 발명에 따른 부분 일괄 마스크의 양호한 실시예가 아래에 설명된다. 간략하게는, 본 발명에 따르면, 부정확한 주 패턴 또는 개구가 재가공되거나 수정되도록 보조 패턴 또는 개구가 마스크내에 형성된다. 크기는 장치의 한계 해상도(limit resolution)에도 좌우되지만, 직접 EB(전자 빔) 기록을 받게되는 경우 보조 패턴은 해상되지 않도록 양호하게는 0.2㎛ 또는 그 이하가 된다. 주 패턴 중 임의의 하나가 소망된 크기보다 작은 크기이며 단선 또는 유사한 치명적 결함을 초래하기 쉬운 경우, 결함을 갖는 주 패턴 및 이와 인접한 보조 패턴은 그 크기를 보정하기 위해 예를 들면 FIB(집속 이온 빔) 또는 레이저 빔에 의해 함께 결합된다. 전자보다 무거운 이온을 가속하고 집속함에 의해 마스크를 수정하는 데에는 FIB 수정 장치가 유용하다.
보조 패턴으로, 마스크의 주 패턴 또는 소자 패턴을 재가공하는 것이 비교적 용이하다. 이는 부분 일괄 샷(shot)에 의해 접속된 부분에서 발생하기 쉬운 단선, 불량 접촉 끌림 및 다른 결함을 성공적으로 감소시킨다.
도 2a, 2b, 3a, 및 3b를 참조로, 본 발명의 실시예인 부분 일괄 마스크가 설명된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼, 마스크는 주 패턴 또는 소자 패턴(4)과 주 패턴(4)을 재가공하기 위해 사용될 보조 패턴(5)을 포함한다. 소자 패턴(4 및 5)은 개구(A 및 B)로서 각각 수행된다. 도시된 것처럼, 개구(B)는 각각 개구(A)의 대향 단부와 인접한다. 보조 패턴(5) 각각은 약 0.1㎛의 크기이며, 종래의 직접 EB 기록(direct EB writing)을 받게되는 경우에도 해상되지 않는다. 마스크내에 형성된 개구(A) 중 임의의 하나가 설계된 크기보다 작은 크기를 가지며 단선 또는 유사한 치명적 결함을 초래하기 쉽다고 가정한다. 다음으로, 도 3b에 도시된 것처럼, 개구(보조 패턴: B)가 그러한 결함 개구(주 패턴: A)와 인접한 곳인 마스크의 부분(6)이 개구(A 및 B)를 서로 결합하기 위해 적절히 제거된다. 이는 상술한 치명적 결함을 성공적으로 제거한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 도시된 것처럼, 마스크는 개구(A)로서 수행되는 주 패턴 또는 소자 패턴(4) 및 개구(B)로서 수행되는 보조 패턴(5)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 4개의 개구(B)는 각각의 개구(A)의 4개의 모서리 부분의 인근에 각각 위치한다. 보조 패턴(5) 각각은 약 0.1㎛크기이고 종래의 직접 EB 기록을 받게되는 경우에도 해상하지 않을 것이다. 마스크내에 형성된 개구(A) 중 임의의 하나는 설계된 크기보다 작은 크기를 가지며 스컴(scum)을 초래하기 쉬운 경우, 상술한 실시예에서와 같이 불량 개구(A)와 이에 인접한 개구(B)가 결합된다. 이는 불량 접촉 끌림을 성공적으로 방지한다.
요약하면, 본 발명은 단선, 불량 접촉 끌림 및 다른 치명적 결함을 방지하도록 용이하게 재가공할 수 있는 부분 일괄 마스크를 제공한다. 특히, 마스크는 주 패턴 또는 소자 패턴을 구성하는 개구로만 형성되는 것이 아니라, 보조 패턴을 구성하는 개구로도 형성된다. 주 패턴이 소망된 크기를 갖지 못하고 단선 또는 유사한 치명적 결함을 초래하기 쉬운 경우, 불량 패턴 및 이와 인접한 보조 패턴이 연결되어 그 크기를 보정한다.
본 명세서를 숙지한다면 당해 기술 분야의 숙련자는 그 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 전자총(electron gun)으로부터 출력된 전자 빔 또는 이온 소스로부터 출력된 이온 빔으로서 수행된 하전 입자 빔(charged particle beam)을 가공(shaping)하기 위한 부분 일괄 마스크(partial collective mask)에 있어서, 개구 형태의 보조 패턴이 개구 형태의 소망된 주 패턴에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 패턴 각각은 상기 주 패턴의 각각의 개체의 대향 단부에 인접한 것을 특징으로 하는 마스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보조 패턴 각각은 하전 입자 빔을 받게되는 경우 해상(resolving)하지 않는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 주 패턴 중 임의의 하나의 단부 또는 모서리와 상기 단부 또는 상기 모서리와 인접한 상기 보조 패턴 중 하나를 브리징(bridge)하는 부분이 집속 이온 빔(focused ion beam: FIB) 또는 레이저에 의해 제거 가능하도록 상기 보조 패턴이 위치하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보조 패턴 각각은 하전 입자 빔을 받는 경우 해상하지 않는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보조 패턴 각각은 하전 입자 빔을 받게 되는 경우 해상하지 않는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 주 패턴 중 임의의 하나의 단부 또는 모서리와 상기 단부 또는 상기 모서리와 인접한 상기 보조 패턴 중 하나를 브리징하는 부분이 집속 이온 빔(FIB) 또는 레이저에 의해 제거 가능하도록 상기 보조 패턴이 위치하는 것을 특징으로 하는 마스크.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보조 패턴 각각은 하전 입자 빔을 받게되는 경우 해상하지 않는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
  9. 하전 입자 빔을 이용한 노광 방법에 있어서, 패턴은 전자총으로부터 출력된 전자 빔 또는 이온 소스로부터 출력된 이온 빔으로서 수행된 하전 입자 빔을 가공하기 위한 부분 일괄 마스크를 사용함에 의해 기록되며, 상기 부분 일괄 마스크는 소망된 주 패턴 및 보조 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 복수의 소망된 패턴을 일괄적으로 전사(transferring)하기 위한 하전 입자 빔 노광을 위한 부분 일괄 마스크에 있어서, 상기 부분 일괄 마스크는
    개구 형태의 소망된 주 패턴; 및
    재가공을 위한 개구 형태의 보조 패턴
    을 포함하며, 상기 주 패턴 중 임의의 하나가 설계된 크기 보다 작은 경우, 상기 하나의 주 패턴과 인접한 상기 보조 패턴은 재가공되고 상기 하나의 주 패턴과 결합되어, 설계된 크기 보다 작은 크기로 인한 단선 또는 유사한 연결 불량이 방지되는 것을 특징으로 하는 부분 일괄 마스크.
  11. 복수의 소망된 패턴을 일괄적으로 전사하는 전자 빔 노광을 위한 전자 빔 기록 장치에 사용되는 부분 일괄 마스크에 있어서, 상기 부분 일괄 마스크는
    개구 형태의 소망된 주 패턴; 및
    각각이 전자 빔을 받게되는 경우 해상하지 않는 크기를 갖는 개구 형태의 보조 패턴
    을 포함하며, 상기 보조 패턴은 상기 주 패턴 중 임의의 하나의 단부 또는 모서리와 상기 단부 또는 모서리와 인접한 상기 보조 패턴 중 하나를 브리징(bridging)하는 부분이 제거 가능하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 부분 일괄 마스크.
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