KR20020054658A - Ｅ-빔 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가우시안 빔을 사용하는 E-빔 노광방법은 설계 패턴 데이타에 따라 노광장비가 샷을 조절하여 노광하게 되는데, 설계 패턴 데이타를 정사각 형상의 단위 픽셀로 분해하여 데이타화하고, 각 픽셀의 한 변 크기 보다 큰 직경을 가지는 E-빔으로 노광하였으므로, 에지 거칠기가 개선되어 E-빔 노광으로 형성되는 패턴의 충실도가 증가되고, 한계전류가 증가되어 일정 도우즈를 유지하게가 용이해져 전자소스의 수명이 증가되므로 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

Ｅ-빔 노광방법{Exposuring method of E-beam}

본 발명은 E-빔 노광방법에 관한 것으로서, 특히 가우시안 빔을 사용하는 E-빔 노광장비의 노광시 픽셀 크기 보다 큰 빔 직경으로 노광하여 패턴의 에지 거칠기를 개선하고 전자소스의 수명을 연장시킬 수 있는 E-빔 노광방법을 제공함에 있다.

최근의 반도체 장치의 고집적화 추세는 미세 패턴 형성 기술의 발전에 큰 영향을 받고 있으며, 미세 패턴 형성을 위하여는 반도체 장치의 제조 공정 중에서 식각 또는 이온주입 공정 등의 마스크로 매우 폭 넓게 사용되는 감광막 패턴의 미세화가 필수 요건이다.

이러한 감광막 패턴의 분해능(R)은 감광막 자체의 재질이나 기판과의 접착력 등과도 밀접한 연관이 있으나, 일차적으로는 사용되는 축소노광장치의 광원 파장(λ) 및 공정 변수(k)에 비례하고, 노광 장치의 렌즈 구경(numerical aperture; NA, 개구수)에 반비례한다. [R=k*λ/NA,~R=해상도,~λ=광원의~파장,~NA=개구수~]

여기서 상기 축소노광장치의 광분해능을 향상시키기 위하여 광원의 파장을 감소시키게 되는데, 예를 들어 파장이 436 및 365㎚인 G-라인 및 i-라인 축소노광장치는 공정 분해능이 라인/스페이스 패턴의 경우 각각 약 0.7, 0.5㎛ 정도가 한계이고, 0.5㎛ 이하의 미세 패턴을 형성하기 위해서는 이보다 파장이 더 작은 원자외선(deep ultra violet; DUV), 예를 들어 파장이 248㎚인 KrF 레이저나 193㎚인 ArF 레이저를 광원으로 사용하는 노광 장치를 이용하여야 한다.

또한 노광마스크는 이미지 패턴을 얻을 수 없으므로 노광장비 자체로 선택 노광이 가능한 E-빔 노광장비를 사용하게 되는데, 가우시안 빔을 사용하는 E-빔 노광장비에 의한 노광마스크의 제조방법을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 E-빔 노광방법을 설명하기 위한 개략도로서, 도 1a를 참조하면, E-빔 노광을 실시하기 위하여 데이타 상의 패턴을 각각의 작은 픽셀(10)로 분해하여 데이타화하고, 각 픽셀(10)의 한변의 크기 정도의 직경을 가지는 E-빔(12)으로 데이타에 따라 노광한다.

도 1b를 참조하면, 이러한 E-빔에 의하여 형성된 패턴(20)은 매우 거칠게 형성되어, 에지 거칠기가 크게 형성된다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 E-빔 노광방법은 패턴 데이타를 픽셀로 분해하여 각 픽셀의 한변 크기의 직경을 가지는 원형의 E-빔으로 노광하게 되는데, 패턴의 에지 거칠기가 매우 크게 나타나, 패턴의 충실도가 떨어져 이 패턴에 따라 형성되는 이미지 패턴의 신뢰성이 떨어지고, 패턴이 미세화되어 픽셀이 작아져 E-빔의 직경이 감소되면, 원하는 도즈를 얻기 위하여 전류량이 증가되어야 하므로 E-빔 노광장비의 전자소스의 수명이 감소되는 등의 문제점이 있다.

표 1에서와 같이 E-빔의 직경이 작을 수록 에지 거칠기가 증가되고, 도 3에서와 같이 직경이 작아지면 한계전류가 작아지는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 E-빔 노광 공정시에 패턴 데이타를 픽셀로 분해하고, 각 픽셀의 한변 보다 큰 직경을 가지는 E-빔으로 노광하여, E-빔 직경 증가에 의해 에지 거칠기가 개선되고, 한계전류가 증가되어 전자소스의 수명이 연장되는 E-빔 노광방법을 제공함에 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 E-빔 노광방법을 설명하기 위한 개략도.

도 1b는 도 1a의 E-빔으로 형성된 패턴의 평면도.

도 2a는 본 발명에 따른 E-빔 노광방법을 설명하기 위한 개략도. 은

도 2b는 도 2a의 E-빔으로 형성된 패턴의 평면도.

도 3은 E-빔의 직경에 따른 전류 그래프도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 설계 패턴 데이타의 픽셀 12 : 원형 E-빔

14 : 직경이 증가된 원형 E-빔 20 : 원형 E-빔으로 형성된 패턴

20 : 직경이 증가된 원형 E-빔으로 형성된 패턴

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 E-빔 노광방법의 특징은,

소정의 기판상에 E-빔용 감광막을 도포하는 공정과,

상기 기판에 형성하고자하는 설계 패턴 데이타를 정사각 형상의 픽셀들로 분해하여 데이타화하는 공정과,

상기 픽셀 패턴 데이타에 따라 원형 E-빔을 노광하되, 상기 픽셀의 한변의 크기 보다 큰 직경을 가지는 E-빔으로 노광하는 것을 특징으로한다.

또한 상기 기판은 노광마스크용 석영기판이거나 반도체기판이며, 상기 E-빔의 직경은 픽셀 한변의 길이 보다 140% 보다 작다.

이하, 본 발명에 따른 E-빔 노광방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 E-빔 노광방법을 설명하기 위한 도면들로서, 서로 연관시켜 설명한다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 형성하고자하는 설계 패턴 데이타를 각각의 정사각 형상의 픽셀(0)로 분해하여 데이타화시킨 후, E-빔 노광으로 패턴을 형성하고자하는 소정기판(도시되지 않음) 상에 E-빔용 감광막을 도포하고, 노광장비의 데이타에 따라 상기 정사각 형상 픽셀(10)의 한변의 크기 보다 큰 직경을 가지는 원형의 E-빔(14)으로 노광한다. 여기서 상기 기판은 노광마스크용 석영기판이거나 반도체 기판일 수도 있다.

도 2b를 참조하면, 상기와 같이 픽셀(10) 한변의 크기 보다 큰 직경의 E-빔(14)으로 노광하여 형성된 패턴(22)은 에지 거칠기가 작아지게 된다.

또한 상기의 E-빔 직경의 크기 증가는 어느 정도를 넘어서면 그 효과가 오히려 떨어지게 되는데, 이러한 한계는 패턴 크기에 따라 다르며, 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, E-빔의 직경이 픽셀 한변의 크기 보다 커지면, 에지 거칠기가 감소되다가, 140% 이상으로 너무 커지게 되면, 빔 직경 1.0㎚ 에서 오히려 에지 거칠기가 증가되는 것을 알 수 있다. 따라서 E-빔의 직경은 픽셀 크기 보다 너무 크게하는 것은 한계가 있고, 도 3에서 볼 수 잇는 바와 같이, 빔의 크기가 0.8㎛ 이면 한계 전류가 20㎁ 이지만, E-빔 크기가 1.0㎛ 이면 한계전류가 40㎁ 가 되어 약 2배 정도 한계전류가 증가되므로, 일정 도우즈 이상으로 노광하여야하는 E-빔 노광 공정에서 그만 큼 전자소스의 수명이 연장된다.

이러한 큰 직경의 E-빔 노광은 노광마스크 제작 뿐아니라, E-빔용 감광막 패턴을 사용하는 반도체 공정에서도 적용할 수 있다.

[표 1]

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가우시안 빔을 사용하는 E-빔 노광방법은 설계 패턴 데이타에 따라 노광장비가 샷을 조절하여 노광하게 되는데, 설계 패턴 데이타를 정사각 형상의 단위 픽셀로 분해하여 데이타화하고, 각 픽셀의 한 변 크기 보다 큰 직경을 가지는 E-빔으로 노광하였으므로, 에지 거칠기가 개선되어 E-빔 노광으로 형성되는 패턴의 충실도가 증가되고, 한계전류가 증가되어 일정 도우즈를 유지하게가 용이해져 전자소스의 수명이 증가되므로 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 소정의 기판상에 E-빔용 감광막을 도포하는 공정과,

   상기 기판에 형성하고자하는 설계 패턴 데이타를 정사각 형상의 픽셀들로 분해하여 데이타화하는 공정과,

   상기 픽셀 패턴 데이타에 따라 원형 E-빔을 노광하되, 상기 픽셀의 한변의 크기 보다 큰 직경을 가지는 E-빔으로 노광하는 것을 특징으로하는 E-빔 노광방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은 노광마스크용 석영기판이거나 반도체기판인 것을 특징으로하는 E-빔 노광방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 E-빔의 직경은 픽셀 한변의 길이 보다 140% 보다 작은 것을 특징으로하는 E-빔 노광방법.