KR20000000592A - 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크 ( stencil mask of E-beam lithography ) 에 관한 것으로, 전자빔을 이용한 노광공정으로 미세패턴을 형성하는 스텐실 마스크에 있어서, 전자빔을 이용한 노광공정시 전자가 전량 통과되는 노광영역과, 전자가 흡수되어 통과하지 못하는 흡수층과, 미세패턴의 주변에 형성되어 근접효과를 보정하는 더미패턴이 구비되어 예정된 크기의 미세패턴을 형성할 수 있도록 함으로써 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크

본 발명은 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크에 관한 것으로, 미세패턴을 형성하기 위한 마스크의 주변에 더미패턴 ( dumy pattern ) 을 형성하고 후속공정에서 이를 이용하여 미세패턴을 형성할 수 있는 기술에 관한 것이다.

종래의 스텐실 마스크는 광학적 바이너리 마스크, 즉 일반적인 마스크처럼 노광영역과 차광영역으로 나뉘어진다. 따라서, 근접효과는 패턴 모양이나 크기를 조절하여 보정하는 것이 전부였다.

이러한 최적의 패턴을 찾기 위하여 많은 시뮬레이션 및 실험들이 필요하다. 패턴의 크기가 서로 다른 두 가지의 패턴이 한 스텐실 마스크에 형성될 경우 근접효과에 의해 작은 패턴이 형성되지 않는 경우가 발생된다.

이를 보정하기 위하여 형성되지않은 패턴의 크기를 크게 만든다. 하지만, 이러한 방법은 패턴의 크기가 작아질수록 작은 패턴의 크기를 확장시키는데도 한계가 있다. 또한, 패턴의 크기를 바꾸면 전체패턴의 밀도에 영향을 끼쳐 전혀 다른 결과가 나올 가능성도 있다.

또한, 스텐실 마스크의 패턴중 근접효과에 의해 상대적으로 노광양이 작아서 패턴의 형성이 어려운 부분이 발생하기도 한다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 도시하고 이를 이용하여 형성된 감광막패턴을 도시한 단면도 및 평면도를 도시한다. 이때, 상기 도 1b 내지 도 1d 는 도 1a 의 ⓐ 부분을 따라 형성된 스텐실 마스크 및 이를 이용하여 형성한 감광막패턴을 도시한다.

먼저, 노광부분(43)과 흡수층(45)으로 스테실 마스크(41)를 형성한다. 이때, 상기 흡수층(45)은 전자를 흡수하는 흡수층으로서 실리콘, 텅스텐 또는 금과 같은 물질로 형성하되, 상기 흡수층(45)은 광 리소그래피 공정에서의 차광영역과 같은 역할을 한다. (도 1a 내지 도 1c)

이때, 도 1c 는 도 1b 의 평면도를 도시한다.

그 다음에, 상기와 같이 형성된 스텐실 마스크(41)를 이용한 전자빔 리소그래피공정으로 반도체기판(47) 상부에 감광막패턴(49)을 형성한다.

여기서, 상기 전자빔 리소그래피공정은, 반도체기판 상부에 노광된 부분만이 남아 패턴으로 형성되는 네가티브형 감광막을 형성하고 상기 스텐실 마스크(41)를 이용한 노광하고 현상하는 것이다.

이때, 상기 감광막패턴(49)은 좁은 폭을 갖는 부분이 근접효과에 의하여 형성되지 않은 것이다. (도 1d)

상기한 바와같이 종래기술에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크는, 반도체소자가 고집적화됨에 따라 예정된 크기의 감광막패턴을 형성하기 어렵게 되어 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기위하여, 전자빔 리소그래피 공정시 예정된 크기의 미세패턴을 형성하기 위하여 더미패턴이 구비되는 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크와 그를 이용하여 형성한 감광막패턴을 도시한 단면도 및 평면도.

도 2a 내지 도 2d 는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크와 그를 이용하여 형성한 감광막패턴을 도시한 단면도 및 평면도.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 도시한 단면도 및 평면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11,41 : 스텐실 마스크 13,35,43 : 완전노광영역

15,31,45 : 흡수층 17,33 : 더미패턴, 부분노광영역

19,47 : 반도체기판 21,49 : 감광막패턴

이상의 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크는,

전자빔을 이용한 노광공정으로 미세패턴을 형성하는 스텐실 마스크에 있어서,

전자빔을 이용한 노광공정시 전자가 전량 통과되는 노광영역과,

전자가 흡수되어 통과하지 못하는 흡수층과,

미세패턴의 주변에 형성되어 근접효과를 보정하는 더미패턴이 구비되는 것을 특징으로한다.

한편, 이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원리는,

흡수층으로 사용하는 물질의 높이를 조절하여 전자가 완전차단되지않고 일부가 통과하도록 형성함으로써 패턴의 노광량을 간접적으로 높여 패턴의 형성을 용이하게 하는 것이다. 즉, 패턴의 크기나 밀도에 의한 근접효과를 노광량 보정으로 줄여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2d 는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 도시한 것으로서, 도 2a 내지 도 2c 는 상기 스텐실 마스크의 단면도 및 평면도이고, 상기 도 2b 내지 도 2d 는 상기 도 2a 의 ⓑ 부분을 따라 도시한 것이며, 상기 도 2d 는 상기 도 2a 내지 도 2c 와 같은 형상을 갖는 스텐실 마스크를 이용하여 반도체기판 상부에 형성된 감광막패턴을 도시한 평면도이다.

먼저, 노광부분(13), 즉 전자를 통과시키는 부분과 전자를 차단하는 흡수층(15)으로 구성된 스테실 마스크(11)를 형성한다.

그리고, 미세패턴이 디자인된 부분의 주변에는 더미패턴(17)을 형성하여 전자빔 노광공정시 전자의 일부만이 통과되도록 두께를 상기 흡수층 보다 얇게 형성한다.

이때, 상기 흡수층(15)은 15 ∼ 25 ㎛ 정도의 두께로 형성된다. 참고로, 전자의 통과 깊이는 전자빔의 가속전압에 따라 다르게 된다. 예를들면, 50 keV 가속전압에서 전자의 투과깊이는 20 ㎛ 이다.

여기서, 상기 노광공정시 더미패턴(17) 부분을 통과하는 전자는 패턴의 형성에 직접적인 영향은 없지만 패턴의 노광량을 간접적으로 증가시키는 효과를 가져온다.

따라서, 상기한 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 이용하면 원하는 패턴을 별다른 보정공정없이 형성할 수 있다. (도 1a 내지 도 1c)

그 다음에, 반도체기판(19) 상부에 피식각층(도시안됨)을 형성하고 그 상부에 감광막을 도포한 다음, 상기 스텐실 마스크(11)를 이용하여 전자빔으로 노광하고 현상함으로써 감광막패턴(21)을 형성한다.

이때, 상기 감광막은 네가티브형 감광막으로 노광된 부분만이 패턴으로 형성된다. (도 1d)

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크를 도시한 것으로 본 발명의 제1실시예와 같이 ⓑ 부분을 따른 단면도및 평면도이다.

먼저, 상기 도 2a 와 같은 형상으로 스텐실 마스크를 형성하되, 더미패턴(33)을 흡수층(31)과 같은 물질로 형성하지 않고 상기 흡수층(31)보다 전자 투과도가 우수한 물질로 형성한다.

이때, 상기 스텐실 마스크는 예정된 디자인으로 더미패턴(33)을 먼저 패터닝하고 그 상부에 흡수층을 패터닝하여 형성한 것이다. (도 3a, 도 3b)

여기서, 상기 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크는, 이온빔이나 전자빔을 이용한 노광공정에 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크는, 미세패턴의 주변에 더미패턴을 형성하되, 전자빔 노광공정시 전자가 일부 통과할 수 있도록 흡수층보다 얇게 형성함으로써 근접효과를 보정하기 위한 노광량 조절을 용이하게 하고 그에 따라 예정된 패턴을 형성할 수 있도록 하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전자빔을 이용한 노광공정으로 미세패턴을 형성하는 스텐실 마스크에 있어서,

   전자빔을 이용한 노광공정시 전자가 전량 통과되는 노광영역과,

   전자가 흡수되어 통과하지 못하는 흡수층과,

   미세패턴의 주변에 형성되어 근접효과를 보정하는 더미패턴이 구비되는 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 더미패턴은 상기 흡수층과 같이 실리콘, 텅스텐 및 금으로 형성하는 것을 특징으로하는 전자빔 리소그래피의 스텐실 마스크.