KR20010008594A - 반도체소자의 포토마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리소그래피 공정에서 전자빔 장치를 이용하여 메인패턴 및 서포트패턴을 갖는 포토마스크의 노광 방법에 있어서, 메인패턴과 서포트패턴을 제외한 필드 영역을 노광한 후에, 후전자에 의해 높아진 에너지 레벨에 맞추어 메인패턴의 영역만 선택적으로 후면 노광한다. 따라서, 본 발명은 서포트패턴에서 후방산란전자에 의해 높아진 에너지 레벨을 메인패턴에만 선택적으로 후면노광을 실시하여 에너지 레벨을 맞추어 줌으로써, 서포트패턴의 충실도를 향상시켜 높은 품질의 고집적 디바이스용 마스크의 제작을 용이하게 한다.

Description

반도체소자의 포토마스크 제조방법{Method of forming photo mask of semiconductor device}

본 발명은 반도체소자의 포토리소그래피(photo-lithography) 공정중에서 포토마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히 선택적 후면 노광을 이용해서 전자빔 노광방식에 발생하는 후방산란(back scattering)에 의한 근접효과(proximity effect)를 개선하는 전자빔 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포토리소그래피 기술은 반도체 소자의 고집적화를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 반도체 기판 위에 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 상기 기술은 반도체 기판 상의 절연막이나 도전성막등 패턴을 형성하여야 할 위치에, 자외선이나, 전자빔 또는 X선 등과 같은 광선을 조사하여 그 용해도가 변화하는 포토레지스트를 형성하고, 이 포토레지스트의 소정 부위를 광선에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴에 의해 하부에 노출된 부분은 식각 공정을 통해서 제거되어 배선이나 전극등 원하는 소자 구조로 형성된다.

한편, 최근에는 상기 패턴을 형성하기 위한 포토마스크의 노광으로 전자빔(electron beam) 장치를 사용하는데, 여기에서의 노광방식은 전자빔에 포토레지스트 막을 선택적으로 노출시켜서 레지스트의 화학반응을 선택적으로 일으킨다. 좀 더 상세하게, 전자빔은 그 특성상 포토레지스트에 입사되면서 레지스트와 하부 기판에 산란을 일으킨다. 이렇게 산란되는 전자가 패턴에 영향을 주어 패턴의 충실도(fidelity)와 선폭(critical dimension)에 영향을 미친다. 이렇듯 전자빔 노광방식은 스테퍼와 같이 레티클을 매개체로 이용하여 노광하는 방식이 아닌 실제 패턴 데이터를 마스크에 직접 노광하는 방식이다. 노광하고자 하는 영역을 작은 픽셀로 나누어 그 픽셀 사이즈에 맞는 전자빔으로 데이터가 있는 영역을 채워나간다.

그러나, 디바이스의 집적도가 높아지면서 마이크로 프로세서등 로직 소자에서 흔히 볼 수 있는 불규칙으로 배치된 패턴에서는 초점 심도, 해상도 모두 향상 효과가 적어지고 있다. 이를 극복하고자 해상 한계에 가까운 수치의 패턴을 형성할 경우, 설계상의 패턴과 실제로 웨이퍼상에 형성되는 패턴이 괴리되어 버리는 이른바 광근접 효과(optical proximity effect)가 발생하게 된다. 설계와 실제의 패턴의 괴리에 의해 소자의 성능이 설계에 비해 현저히 열화되어 버린다.

그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이 포토마스크의 제조 공정시 광근접 효과가 두드러져 패턴의 충실도가 저하되어 실제 원하는 패턴(4) 모양을 얻기가 어려워졌다. 도 1의 미설명된 2는 패턴을 제외한 나머지 부분인 필드 영역을 나타낸 것이다.

이러한 현상을 개선하기 위하여 패턴을 디자인할때 서포트패턴을 추가하여 원하는 패턴의 충실도 향상을 꾀하고 있다. 도 2는 도 1의 패턴 디자인 데이터에 의해 구분되는 메인패턴, 서포트패턴 및 그 필드 영역을 나타낸 도면이다. 여기에서, 메인패턴(10) 및 서포트패턴(12)이 불투명한 상태일 경우 이 패턴들(10,12)은 다크-범위이므로 노광되지 않는 영역이며, 필드 영역(14)은 투명 상태인 클리어 범위이므로 노광된 영역이 된다.

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의해 도 2에 도시된 패턴의 노광 방법을 나타낸 순서도이다.

이를 참조하면, 서포트패턴을 사용하는 전자빔 노광방식은 도 3a에 도시된 바와 같이 메인패턴(10)과 서포트패턴(12)이 하나의 패턴으로 묶어서 같은 조건으로 상기 패턴들(10,12)을 제외한 필드 영역(14)만을 노광한다. 그러면, 광근접 효과에 의하여 메인패턴(10)과 서포트패턴(12) 사이에는 에너지 레벨의 차이가 발생하여 도 1과 같이 서포트패턴이 제대로 정의되지 않는다.

서포트패턴(12)의 크기가 메인패턴(10)보다도 작아 마스크의 제작시에 원하는 서포트패턴(12)의 모양 및 크기를 얻기가 힘들었다. 그 이유는 서포트패턴(12)이 메인패턴(10)보다 후방산란전자의 영향을 더 많이 받아 상대적으로 에너지 레벨이 높아 현상 공정시 메인패턴(10)보다 더 빨리 현상되게 되기 때문이다.

이와 같이 정확하지 않은 포토마스크의 패턴은 고집적 메모리 소자의 영역을 확보하기 위한 포토레지스트 패턴 공정시 전자빔의 산란에 의해 선폭의 선형성 및 패턴의 충실도가 저하되어 고집적 디바이스에 적용되는 서포트패턴이 첨가된 포토마스크의 제작에 장애가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 서포트패턴과 메인패턴을 분리하여 디자인한 것과 두 패턴을 하나의 디자인으로 묶은 데이터를 가지고 메인패턴만 선택적으로 후면 노광을 실시함으로써 전자빔 노광방식에 발생하는 후방산란에 의한 근접효과를 개선하여 패턴의 정확성을 높일 수 있는 반도체소자의 포토마스크 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 반도체소자의 포토리소그래피 공정중 포토마스크의 제조 공정시 발생하는 광근접 효과를 갖는 패턴,

도 2는 도 1의 패턴 디자인 데이터에 의해 구분되는 메인패턴, 서포트패턴 및 그 필드 영역을 나타낸 도면,

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의해 도 2에 도시된 패턴의 노광 방법을 나타낸 순서도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 메인패턴과 상기 메인패턴의 충실도를 보완하는 서포트패턴의 노광 방법을 설명하기 위한 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 메인패턴 12: 서포트패턴

14: 필드 영역

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체소자의 포토리소그래피 공정에서 포토마스크를 구성하는 메인패턴과 상기 메인패턴의 충실도를 보완하는 서포트패턴의 노광 방법에 있어서, 메인패턴과 서포트패턴을 제외한 필드 영역을 모두 전자빔 장치로 노광시키는 단계와, 후방산란전자에 의해 높아진 서포트패턴의 에너지 레벨에 맞추어 메인패턴의 영역만 선택적으로 후면 노광하는 단계를 포함한다. 그리고, 후면 노광시 전자빔 장치의 도즈와 빔 크기를 메인패턴과 서포트패턴의 에너지 레벨 차이에 따라 조정한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 메인패턴과 상기 메인패턴의 충실도를 보완하는 서포트패턴의 노광 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이를 참조하면, 본 발명은 우선, 서포트패턴과 메인패턴이 분리된 데이터와 통합된 데이터를 준비하고, 잡덱(job deck: 노광시의 도즈, 스팟 사이즈, 노광순서 등이 정의된 명령어)에서 필드 영역을 노광하도록 정의한 후에, 메인패턴만을 선택적으로 후면노광하도록 정의한다. 여기에서, 후면노광시의 조건은 서포트패턴이 후방산란전자에 의해 높아진 에너지 레벨을 메인패턴의 후면노광에 의해 맞출수 있게 하여야 한다.

그러면, 본 발명의 노광 공정 순서는 도 4a에 나타난 바와 같이 필드 영역(14)을 노광한다. 이때, 서포트패턴(12)은 메인패턴(10)보다 상대적으로 후방산란전자의 영향을 많이 받기 때문에 에너지 레벨이 높게 된다.

그 다음, 도 4b에 나타난 바와 같이 메인패턴(10)만을 선택적으로 후면노광하여 메인패턴(10)의 에너지 레벨을 서포트패턴(12)에 맞춘다. 이때, 후면노광시의 조건은 전자빔 장치의 도즈와 빔 사이즈로 결정을 한다.

그러므로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 메인패턴(10)의 에너지 레벨이 서포트패턴(12)에 맞추어지기 때문에 서포트패턴(12)의 충실도가 커져서 제작된 마스크의 품질이 향상된다.

상기한 바와 같이, 종래 기술의 전자빔의 산란에 의해 선폭의 선형성 및 패턴의 충실도가 저하되어 고집적 디바이스에 적용되는 서포트패턴이 첨가된 포토마스크의 제작에 장애가 있었다. 하지만, 본 발명은 서포트패턴에서 후방산란전자에 의해 높아진 에너지 레벨을 메인패턴에만 선택적으로 후면노광을 실시하여 에너지 레벨을 맞추어 줌으로써, 서포트패턴의 충실도를 향상시켜 높은 품질의 고집적 디바이스용 마스크의 제작을 용이하게 한다.

Claims (2)

1. 반도체소자의 포토리소그래피 공정에서 포토마스크를 구성하는 메인패턴과 상기 메인패턴의 충실도를 보완하는 서포트패턴의 노광 방법에 있어서,

   상기 메인패턴과 서포트패턴을 제외한 필드 영역을 모두 전자빔 장치로 노광시키는 단계; 및

   후방산란전자에 의해 높아진 상기 서포트패턴의 에너지 레벨에 맞추어 상기 메인패턴의 영역만을 선택적으로 후면 노광하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토마스크 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 후면 노광 단계에서는 전자빔 장치의 도즈와 빔 크기를 상기 메인패턴과 서포트패턴의 에너지 레벨 차이에 따라 조정하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토마스크 제조방법.