KR20110080312A - E-beam exposure apparatus comprising fogging normalizer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electron beam exposure equipment including a fogging normalizer is provided to distribute widely electrons on a photo mask, to induce fogging of the widely distributed electrons, and to restrict widening of a photo mask pattern locally in a specific region. CONSTITUTION: An electron beam column part(101) projects electron beam on a photomask(300). A fogging normalizer(210) includes a body and electrons. The body faces a surface of the photomask under the electron beam column. The electrons of the fogging normalizer induce an electric field for reflecting electrons, incident from the surface of the photomask with a reflection angle which is more than an incidence angle. The electrons of the fogging normalizer are aligned from an inner side to an outer side of the body surface so that the electric field gets diminished from an inner side to an outer side.

Description

포깅 노멀라이저를 포함하는 전자빔 노광 장비{E-beam exposure apparatus comprising fogging normalizer}E-beam exposure apparatus comprising fogging normalizer

본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 레지스트(resist)에 전자빔을 조사하여 묘화할 때 포깅 불량(fogging error)을 억제하는 포깅 노멀라이저(normalizer)를 포함하는 전자빔(E-beam) 노광 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor device fabrication, and in particular, an electron beam exposure apparatus including a fogging normalizer that suppresses fogging errors when the resist is irradiated with an electron beam. It is about.

반도체 소자를 웨이퍼(wafer) 상에 구현하기 위해 리소그래피(lithography) 과정이 수행되고 있다. 리소그래피 과정은 포토마스크를 제작할 때, 설계된 패턴 레이아웃을 포토마스크에 패턴 전사하기 위해서, 전자빔 노광 장비를 이용한 레지스트 묘화 또는 노광 과정이 수행되고 있다. 레지스트 패턴의 선폭 균일도에 영향을 미치는 요소 중의 하나로 마그네틱 렌즈(magnetic lens) 및 빔 슬롯(slot)들을 포함하여 구성되는 전자빔 컬럼부(column part) 하단에서의 전자의 스캐터링(scattering)에 의한 포깅 효과(fogging effect)를 고려할 수 있다. 레지스트층 표면에 입사되는 전자빔은 표면에서 튕겨져 나오는 전자들, 예컨대, 포워드 스캐터링 전자(forward scattering electron)들을 유발할 수 있다. A lithography process is performed to implement a semiconductor device on a wafer. In the lithography process, a resist drawing or exposure process using an electron beam exposure apparatus is performed to pattern-transfer a designed pattern layout to a photomask when a photomask is manufactured. One of the factors affecting the uniformity of the line width of the resist pattern is the fogging effect due to scattering of electrons at the bottom of the electron beam column part, which includes a magnetic lens and beam slots. (fogging effect) can be considered. The electron beam incident on the resist layer surface may cause electrons to bounce off the surface, such as forward scattering electrons.

전자빔 노광 장비에서 조사되는 전자빔은 일정한 가속 전압으로 가속된 상태이므로, 열린 비율(open ratio)이 높은 지역, 즉, 실질적으로 노광될 영역이 넓은 부분에서는 레지스트층 표면에서 튕겨 나가는 전자들이 상대적으로 많이 발생된다. 이러한 전자들은 레지스트층 상에서 산란되고 다시 레지스트층으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 레지스트층에 노광되는 영역이 정밀하게 제거되지 못할 수 있어, 패턴의 크기가 상대적으로 커지는 과도 선폭(over CD)이 유발될 수 있다. Since the electron beam irradiated from the electron beam exposure equipment is accelerated with a constant acceleration voltage, relatively many electrons bounce off the surface of the resist layer in a region having a high open ratio, that is, a large area to be exposed. do. These electrons can be scattered on the resist layer and introduced back into the resist layer. As a result, the region exposed to the resist layer may not be precisely removed, which may result in an over CD having a relatively large size of the pattern.

이러한 포깅 효과를 감소시키기 위해서 다양한 시도들이 제시되고 있으나, 레지스트층 표면에서의 전자의 반사 산란을 근원적으로 감소시킬 수 없어, 여전히 포깅 효과에 따른 레지스트 패턴의 선폭 균일도(CD uniformity) 저하가 중요한 문제로 제기되고 있다. Various attempts have been made to reduce this fogging effect, but the reflection scattering of electrons on the surface of the resist layer cannot be fundamentally reduced, and the reduction of the CD uniformity of the resist pattern due to the fogging effect is still an important problem. Is being raised.

본 발명은 레지스트층 상에서 반사 및 산란된 전자들에 의한 패턴 선폭 균일도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 전자빔 노광 장비를 제시하고자 한다. The present invention is to provide an electron beam exposure equipment that can prevent the pattern line width uniformity caused by electrons reflected and scattered on the resist layer to be lowered.

본 발명의 일 관점은, 포토마스크 상에 전자빔(e-beam)을 조사하는 전자빔 컬럼부; 및 전자빔 컬럼부 아래측에 상기 포토마스크 표면에 대향되는 몸체 및 상기 포토마스크 표면으로부터 산란되어 입사되는 전자를 입사각 보다 넓은 반사각으로 반사시키는 전기장을 상기 몸체 표면에 유도하는 전극들을 포함하는 포깅 노멀라이저(fogging normalizer)를 포함하는 전자빔 노광 장비를 제시한다. One aspect of the present invention, the electron beam column for irradiating an electron beam (e-beam) on the photomask; And a fogging normalizer below the electron beam column part, the body facing the photomask surface and electrodes for inducing an electron field scattered from the photomask surface to reflect an incident electron at a reflection angle wider than an incident angle to the body surface. An electron beam exposure apparatus including a fogging normalizer is provided.

상기 전극들은 상기 전자빔에 인근하는 내측으로부터 외측으로 상기 전기장이 순차적으로 점차 감소되게 상기 몸체 표면에 내측으로부터 외측으로 순차적으로 배치될 수 있다. The electrodes may be sequentially disposed from the inside to the outside of the body surface such that the electric field is gradually decreased from the inside to the outside adjacent to the electron beam.

본 발명의 실시예는 레지스트층 상에서 반사 및 산란된 전자들을 포토마스크 상에 산란된 전자빔들을 보다 넓게 확산되게 반사시키는 포깅 노멀라이저(fogging normalizer)를 도입하여, 포토마스크 상에 전자들이 보다 넓게 산란 분포되게 한다. 즉, 포토마스크 상에 넓게 분포된 전자들의 포깅을 유도한다. 이에 따라, 특정 영역에서 국부적으로 포토마스크 패턴의 선폭이 커지는 것을 억제하여, 포토마스크 패턴의 균일도를 증가시킬 수 있다. Embodiments of the present invention introduce a fogging normalizer that reflects electrons scattered and scattered on the resist layer to be more diffusely scattered on the photomask, so that electrons are scattered more widely on the photomask. To be. In other words, it induces fogging of electrons widely distributed on the photomask. Accordingly, it is possible to suppress the line width of the photomask pattern from increasing locally in a specific region, thereby increasing the uniformity of the photomask pattern.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포깅 노멀라이저를 포함하는 전자빔 노광 장비를 보여주는 도면들이다.1 to 3 are diagrams illustrating an electron beam exposure apparatus including a fogging normalizer according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서는, 전자빔 노광 장비의 전자빔 컬럼부 아래에 포깅 노멀라이저를 도입하여, 전자들의 산란 반사가 보다 넓은 포토마스크 영역 상에 퍼지도록 유도한다. 전자 산란 반사에 의한 포깅이 포토마스크 영역 전체에 걸쳐 넓은 영역에 퍼지게 하여 국부적인 패턴 선폭 불균일이 유발되는 것을 억제한다. 패턴 선폭은 전체적으로 커지게 되지만, 패턴 설계 시 포깅에 의한 선폭 변동 폭(ΔCD)을 피드백(feed back) 함으로써, 원하는 크기의 선폭을 가지게 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 포깅 효과의 발생을 억제하기 보다는 포깅 효과가 포토마스크 영역 전체에 걸쳐 균일하게 영향을 미치게 유도함으로써, 패턴 선폭의 국부적 불균일을 억제한다. In an embodiment of the present invention, a fogging normalizer is introduced below the electron beam column portion of the electron beam exposure equipment to induce scattering reflection of electrons to spread over a wider photomask area. Fogging due to electron scattering reflection spreads over a wide area throughout the photomask area, thereby suppressing local pattern linewidth unevenness. Although the pattern line width becomes large as a whole, a resist pattern can be formed to have a line width of a desired size by feeding back the line width fluctuation range ΔCD due to fogging during pattern design. That is, rather than suppressing the occurrence of the fogging effect, the fogging effect is induced uniformly throughout the photomask area, thereby suppressing local nonuniformity of the pattern line width.

포깅 효과가 포토마스크 영역 전체에 걸쳐 균일하게 영향을 미치게 하기 위해서, 포깅 노멀라이저는 포토마스크 표면 상에 대향하는 면을 가지는 몸체와 상기 몸체 표면 상에 전기장(E)을 유도하는 전극들의 배열을 포함하여 구성된다. 이때, 전자빔에 인접하는 내측 영역으로부터 외측 영역으로 갈수록 전기장의 세기가 순차적으로 약해지게 전기장 영역들을 배치한다. 포토마스크의 레지스트층 표면에서 산란 반사되는 전자는 포깅 노멀라이저 몸체 표면으로 입사되어 다시 재반사되는 데, 전기장에 의해 영향을 받아 반사되는 각도가 달라져 전자빔이 조사되는 위치에서 더 멀리 도달하게 된다. 이에 따라, 산란된 전자들의 재입사에 의한 포깅 효과가 수반되는 영역은 포토마스크 영역의 일부 영역에 국한되지 않고, 보다 넓은 영역으로 확산되게 된다. 이에 따라, 포토마스크 영역 전체에 걸쳐 보다 균일하게 포깅 효과가 영향을 미치게 되어, 국부적으로 포깅 효과가 영향을 미쳐 선폭 불균일이 국부적으로 유발되는 것을 억제할 수 있다. In order for the fogging effect to be uniformly affected throughout the photomask area, the fogging normalizer comprises a body having opposing faces on the photomask surface and an arrangement of electrodes inducing an electric field E on the body surface. It is configured by. At this time, the electric field regions are arranged such that the intensity of the electric field gradually decreases from the inner region adjacent to the electron beam to the outer region. Electrons scattered and reflected at the surface of the resist layer of the photomask are incident on the surface of the fogging normalizer body and are reflected back again. The angles reflected by the electric field are changed to reach farther from the position where the electron beam is irradiated. Accordingly, the region accompanied by the fogging effect by re-incidence of the scattered electrons is not limited to a portion of the photomask region, but is spread to a wider region. As a result, the fogging effect is more uniformly influenced over the entire photomask area, and the fogging effect is influenced locally, thereby suppressing local occurrence of line width nonuniformity.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포깅 노멀라이저를 포함하는 전자빔 노광 장비를 보여준다. 1 to 3 show electron beam exposure equipment including a fogging normalizer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 노광 장비는 전자빔(100)을 제공하는 전자총, 경로 조절을 위한 렌즈(lens) 등을 포함하는 전자빔 컬럼부(column: 101)를 포함하여 구성된다. 전자빔 컬럼부(101)의 아래측에 전자빔 노광될 레지스트층을 표면에 구비한 포토마스크(300)가 도입된다. 전자빔(100)은 빔 슬릿(beam slit: 102)을 지나 포토마스크(300) 표면에 조사되며, 포토마스크(300)의 표면에서의 산란 반응에 의해 2차 전자가 산란된다. 산란 전자(103)가 전자빔 컬럼부(101)에 입사되는 경로 중간에, 포깅 노멀라이저(210)를 도입한다. Referring to FIG. 1, an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention includes an electron beam column 101 including an electron gun providing an electron beam 100, a lens for adjusting a path, and the like. do. A photomask 300 having a resist layer on the surface of which is to be electron beam exposed is introduced below the electron beam column part 101. The electron beam 100 is irradiated onto the surface of the photomask 300 after passing through a beam slit 102, and secondary electrons are scattered by a scattering reaction on the surface of the photomask 300. A fogging normalizer 210 is introduced in the middle of the path where the scattered electrons 103 enter the electron beam column portion 101.

포깅 노멀라이저(210)는 산란 전자(103)를 흡수 제거하기 보다는 전자빔(100)이 조사되는 위치에서 보다 멀리 산란 분포되도록 산란 전자(103)를 보다 큰 반사각도로 반사시키는 작용을 한다. 포깅 노멀라이저(210)는 전자빔 컬럼부(101)의 하단측에 포토마스크(300) 표면에 대향되는 판형 몸체를 가지게 도입된다. 이때, 판형 몸체는 입사하는 산란 전자(103)를 흡수하는 구조 또는 재질로 구성될 수도 있으나, 산란 전자(103)를 다시 반사시키게 구성된다. 산란 전자(103)를 흡수하는 구조나 재질이어도 산란 전자(103)를 완전히 흡수 소거하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 산란 전자(103) 전체 또는 일부는 다시 재반사되게 된다. The fogging normalizer 210 reflects the scattering electrons 103 at a larger reflection angle so that the scattering electrons 103 are scattered farther away from the position where the electron beam 100 is irradiated, rather than absorbing and removing the scattering electrons 103. The fogging normalizer 210 is introduced to have a plate-shaped body opposite to the surface of the photomask 300 at the lower end side of the electron beam column portion 101. In this case, the plate-shaped body may be made of a structure or material that absorbs the incident scattering electrons 103, but is configured to reflect the scattering electrons 103 again. Even if a structure or a material absorbs the scattering electrons 103, it is practically impossible to completely absorb and scatter the scattering electrons 103, so that all or part of the scattering electrons 103 is reflected again.

포깅 노멀라이저(210)의 포토마스크(300) 표면에 대향되는 몸체 표면에는 전기장(E)이 도입된다. 이러한 전기장(E)은 전자빔(101)의 조사 위치에 인접하는 내측으로부터 바깥쪽 외측으로 순차적으로 배치되는 세부 영역의 전기장 E1, E2 및 E3을 포함하여 도입될 수 있다. 이때, 전기장은 전자빔(101)의 경로를 교란하지 않을 정도로 상당히 약한 전기장으로 유도된다. 전기장의 유도를 위해서, 포깅 노멀라이저(210)의 표면에는 다수의 전극들이 순차적으로 배치되고, 전극들은 음극(211) 및 양극(213)이 대응되게 쌍으로 도입된다. An electric field E is introduced into the body surface opposite to the photomask 300 surface of the fogging normalizer 210. Such an electric field E may be introduced to include electric fields E1, E2 and E3 of subregions sequentially arranged from the inner side adjacent to the irradiation position of the electron beam 101 to the outer outer side. At this time, the electric field is induced to an electric field which is considerably weak so as not to disturb the path of the electron beam 101. In order to induce the electric field, a plurality of electrodes are sequentially arranged on the surface of the fogging normalizer 210, and the electrodes are introduced in pairs so that the cathode 211 and the anode 213 are correspondingly provided.

도 2에 제시된 바와 같이, 음극(211) 및 양극(213) 사이에 형성된 전기장 E1은 산란 전자(103)의 입사각(A)은 이상적으로 대등한 반사각(B1)으로 반사되어 포토마스크(도 1의 300) 표면으로 재입사하게 된다. 이에 따라, 전자빔(102) 조사 위치에 인근하는 포토마스크(300) 영역에 국부적으로 산란 전자(103)의 재입사가 이루어져, 산란 전자에 의한 포깅 효과 또한 이러한 국부적 영역에서 상대적으로 불균일하게 심화되게 된다. 본 발명의 실시예서 도입되는 전기장 E1은 입사되는 산란 전자(103)가 보다 넓은 반사각(B2)을 가지고 반사되게 한다. 즉, 양극(213)쪽으로 산란 전자(103)가 이끌리게 하여, 반사각(B2)이 전기장 E1이 도입되지 않은 경우의 반사각(B1)에 비해 크게 한다. 이에 따라, 반사된 산란 전자(105)는 전기장 E1이 도입되지 않은 경우의 반사 경로(104)에 비해 더 먼 거리에 도달하게 된다. As shown in FIG. 2, the electric field E1 formed between the cathode 211 and the anode 213 reflects the incident angle A of the scattering electrons 103 at an ideally equal reflection angle B1 so that the photomask (see FIG. 1). 300) to reenter the surface. Accordingly, the reentry of the scattering electrons 103 is locally performed in the photomask 300 region adjacent to the irradiation position of the electron beam 102, and the fogging effect by the scattering electrons is also intensified relatively nonuniformly in this local region. . The electric field E1 introduced in the embodiment of the present invention causes the incident scattered electrons 103 to be reflected with a wider reflection angle B2. In other words, the scattered electrons 103 are led toward the anode 213 so that the reflection angle B2 is made larger than the reflection angle B1 when the electric field E1 is not introduced. As a result, the reflected scattered electrons 105 reach a farther distance than the reflection path 104 when the electric field E1 is not introduced.

이와 같이 입사되는 산란 전자(103)가 보다 더 먼 거리에 도달하게 반사되도록 전기장 E1, E2, E3, E4, E5 및 E6을 도 3에 제시된 바와 같이 순차적으로 도입한다. 이때, 각각의 전기장 영역들에 입사되는 산란 전자(103)들은 보다 먼 거리에 도달하게 반사시키기 위해서, 전기장 E1, E2, E3, E4, E5 및 E6은 전자빔(102)이 조사되는 위치에서 멀어질수록 작은 전기장 세기를 가지게 도입된다. The electric fields E1, E2, E3, E4, E5 and E6 are introduced sequentially as shown in FIG. 3 so that the incident scattered electrons 103 are reflected to reach a greater distance. At this time, in order to reflect the scattered electrons 103 incident to the respective electric field regions to reach a farther distance, the electric fields E1, E2, E3, E4, E5 and E6 will be far from the position where the electron beam 102 is irradiated. The more it is introduced with a smaller electric field strength.

이는 전자빔(102)이 조사되는 위치에 인근하는 영역에서는 산란 전자(103)를 보다 먼 거리에 도달하게 반사각(B2)을 크게 변화시켜야 하지만, 전자빔(102) 조사 위치에서 멀어질수록 반사각(B2)의 변화 정도는 작게 유도함으로써, 포토마스크(300) 표면 영역 전체에 걸쳐 포깅 효과가 수반되는 영역(도 1의 107)이 보다 넓게 분포되게 유도한다. 이와 같이, 포깅 효과가 수반되는 영역(107)이 보다 넓게 분포되게 되고, 또한, 단위 면적 당 재입사되는 산란 전자들의 수 또한 보다 균일하게 분포되도록 하기 위해서, 전기장 E1, E2, E3, E4, E5 및 E6이 세기는, E1 > E2 > E3 > E4 > E5 > E6과 같이 점차 멀어질수록 감소되도록 한다. This means that the reflection angle B2 should be greatly changed so that the scattered electrons 103 reach a farther distance in the region near the position to which the electron beam 102 is irradiated, but as the distance from the electron beam 102 irradiation position increases, the reflection angle B2 By inducing the degree of change to small, the area (107 in FIG. 1) accompanied by the fogging effect is more widely distributed over the entire surface area of the photomask 300. Thus, in order to make the area 107 accompanied by the fogging effect more widely distributed, and also to more uniformly distribute the number of scattered electrons re-incident per unit area, the electric fields E1, E2, E3, E4, and E5. And the intensity of E6 decreases with increasing distance such as E1> E2> E3> E4> E5> E6.

이와 같이 본 발명의 실시예에 도입되는 포깅 노멀라이저(도 1의 210)는 전기장에 의해 산란 전자의 반사 각도를 보다 크게 유도할 수 있어, 산란 전자들이 보다 넓은 영역에 걸쳐 포토마스크(300) 표면에 재입사되도록 유도한다. 이에 따라, 입사되는 산란 전자에 의한 포깅 효과가 수반되는 영역(107) 또한 보다 넓게 확산되고, 재입사되는 산란 전자의 분포 또한 보다 균일하게 노멀라이징(normalizing)된다. 이에 따라, 포토마스크(300) 영역 전체에 걸쳐 포깅 효과에 의한 선폭 변동 효과가 보다 균일하게 유도될 수 있으므로, 국부적인 선폭 변동에 의한 레지스트 패턴 선폭 불균일이 유효하게 억제될 수 있다. 레지스트의 선폭은 포토마스크(300) 영역 전체에 걸쳐 커지게 되지만, 선폭(CD)이 커지는 현상이 포토마스크(300) 영역 전체에 걸쳐 유도되므로, 선폭 불균일은 유효하게 억제되게 된다. 선폭(CD)이 증가되는 변동량은 레지스트 패턴의 설계 시 반영하여 변동량을 보상하도록 설계 변경함으로써, 원하는 선폭 크기 및 선폭 균일도를 함께 구현할 수 있다. As described above, the fogging normalizer 210 (in FIG. 1) introduced into the embodiment of the present invention can induce a larger reflection angle of scattered electrons by an electric field, so that the scattered electrons surface the photomask 300 over a wider area. Encourage them to reenter Accordingly, the region 107 accompanied by the fogging effect by the incident scattering electrons is also diffused more widely, and the distribution of the scattered electrons which are reincidentally is also normalized more uniformly. Accordingly, since the line width fluctuation effect due to the fogging effect can be induced more uniformly over the entire area of the photomask 300, the resist pattern line width unevenness due to the local line width fluctuation can be effectively suppressed. Although the line width of the resist becomes large throughout the photomask 300 area, the phenomenon of increasing the line width CD is induced over the entire photomask 300 area, so that the line width unevenness is effectively suppressed. The variation in which the line width CD is increased may be reflected in the design of the resist pattern to change the design to compensate for the variation, thereby realizing a desired line width and line uniformity.

100: 전자빔
101: 전자빔 컬럼부
103: 산란 전자
104: 반사 경로
105: 반사된 산란 전자
210; 포깅 노멀라이저
211: 음극
213: 양극
300; 포토마스크100: electron beam
101: electron beam column portion
103: scattering electrons
104: reflection path
105: reflected scattering electrons
210; Fogging Normalizer
211: cathode
213: anode
300; Photomask

Claims (2)

포토마스크 상에 전자빔(e-beam)을 조사하는 전자빔 컬럼부; 및
전자빔 컬럼부 아래측에 상기 포토마스크 표면에 대향되는 몸체 및 상기 포토마스크 표면으로부터 산란되어 입사되는 전자를 입사각 보다 넓은 반사각으로 반사시키는 전기장을 상기 몸체 표면에 유도하는 전극들을 포함하는 포깅 노멀라이저(fogging normalizer)를 포함하는 전자빔 노광 장비. An electron beam column unit irradiating an electron beam (e-beam) on the photomask; And
A fogging normalizer comprising a body facing the photomask surface below the electron beam column portion and electrodes for inducing the body surface to reflect an electron scattered from the photomask surface at a reflection angle wider than the angle of incidence electron beam exposure equipment including a normalizer). 제1항에 있어서,
상기 전극들은
상기 전자빔에 인근하는 내측으로부터 외측으로 상기 전기장이 순차적으로 점차 감소되게 상기 몸체 표면에 내측으로부터 외측으로 순차적으로 배치되는 전자빔 노광 장비.
The method of claim 1,
The electrodes
And an electron beam exposure apparatus disposed sequentially from the inside to the outside of the body surface such that the electric field is gradually decreased from the inside to the outside adjacent to the electron beam.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190138583A (en) * 2018-06-05 2019-12-13 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 Charged particle beam writing apparatus and charged particle beam writing method

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