KR20120125796A - 전자빔 노광 장치 및 이를 이용한 레티클 제조 방법 - Google Patents

Abstract

레티클을 제조하기 위하여, 감광막이 코팅된 블랭크 레티클에, 제1 전자빔을 이용하여 중요 패턴 영역 내의 제1 샷 패턴들을 노광한다. 상기 제1 전자빔보다 넓은 단면적의 제2 전자빔을 이용하여 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들을 노광한다. 상기 감광막을 현상하여, 제1 및 제2 마스크 패턴을 형성한다. 또한, 상기 제1 및 제2 마스크 패턴을 이용하여 블랭크 레티클을 식각하여 레티클을 완성한다. 상기 방법에 의하면, 단시간 내에 레티클을 완성할 수 있다.

Description

전자빔 노광 장치 및 이를 이용한 레티클 제조 방법{Electron beam exposure system and method for manufacturing reticle using the same}

본 발명은 전자빔 노광 장치 및 이를 이용한 레티클 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고속 노광용 전자 빔 노광 장치 및 이를 이용한 레티클 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조를 위한 포토리소그라피(photolithography) 공정에서, 반도체 회로 패턴을 투영시키기 위해 쓰는 원판인 레티클이 필요하다. 상기 레티클은 전자빔 노광 장치를 이용하여 석영 기판 상에 반도체 회로 패턴들을 패터닝하여 제조된다. 상기 반도체 회로 패턴들은 다양한 형상을 갖고 있고, 각 패턴들이 복잡하게 형성되어 있다. 때문에, 상기 석영 기판 상에 단시간 내에 반도체 회로 패턴들을 형성하는 것은 용이하지 않다. 특히, 상기 레티클을 형성할 때 상기 레티클 내에 형성되는 가장 정밀한 반도체 회로 패턴을 기준으로 전자빔 노광 장치의 각 조건들을 세팅하기 때문에, 하나의 레티클을 제조하는데 장시간이 소요되어 레티클 제조 비용이 증가된다.

본 발명의 목적은 레티클 제조에 소요되는 시간이 단축되는 전자빔 노광 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 전자빔 노광 장치를 이용하여 단시간내에 레티클을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 노광 장치는, 전자빔을 제공하는 전자총이 구비된다. 상기 전자총으로부터 제공되는 전자빔의 일부를 투과시키기 위한 제1 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기가 가변되는 구조의 제1 어퍼쳐가 구비된다. 상기 제1 개구부를 통과한 전자빔의 경로를 제어하고 포커싱하는 제1 렌즈가 구비된다. 상기 제1 렌즈에 의해 포커싱된 전자빔의 일부를 투과시키기 위한 제2 개구부를 포함하는 제2 어퍼쳐가 구비된다. 또한, 상기 제2 개구부를 통과한 전자빔의 경로를 제어하고 포커싱하는 제2 렌즈가 구비된다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 어퍼쳐는 L자 형상의 제1 부재 및 ㄱ자 형상의 제2 부재를 포함하고, 중심부에 제1 개구부가 생성되도록 상기 제1 및 제2 부재의 단부가 서로 겹쳐지게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 어퍼쳐는 중심 부위에 예비 개구부를 포함하는 제1 부재 및 상기 예비 개구부의 크기를 조절하기 위한 ㄱ자 형상의 제2 부재를 포함하고, 제1 개구부가 생성되도록 상기 제1 및 제2 부재가 서로 겹쳐지게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 어퍼쳐는 중심 부위에 예비 개구부를 포함하는 제1 부재 및 상기 예비 개구부의 크기를 조절하기 위하여 제공되고 상기 예비 개구부를 덮을 수 있는 면적을 갖는 제2 부재를 포함하고, 제1 개구부가 생성되도록 상기 제1 및 제2 부재가 서로 겹쳐지게 배치될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 제조 방법으로, 감광막이 코팅된 블랭크 레티클에, 제1 전자빔을 이용하여 중요 패턴 영역 내의 제1 샷 패턴들을 노광한다. 상기 제1 전자빔보다 넓은 단면적의 제2 전자빔을 이용하여 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들을 노광한다. 상기 감광막을 현상하여, 제1 및 제2 마스크 패턴을 형성한다. 또한, 상기 제1 및 제2 마스크 패턴을 이용하여 블랭크 레티클을 식각하여 레티클을 형성한다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제2 전자빔을 형성하기 위하여 사용되는 제1 어퍼쳐의 개구부의 크기는 상기 제1 전자빔을 형성하기 위하여 사용되는 제1 어퍼쳐의 개구부의 크기보다 더 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 레티클에 포함되는 상기 비중요 패턴은 반도체 소자의 희생 패턴 및 더미 패턴을 형성하는 패턴일 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 비중요 패턴은 상기 중요 패턴보다 큰 선폭을 갖는 패턴일 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제2 샷 패턴들은 상기 제1 샷 패턴들보다 더 큰 크기를 갖는 패턴일 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제2 샷 패턴들을 노광한 이 후에, 상기 비중요 패턴 영역 내의 노광된 제2 샷 패턴들에 대해 복수 회만큼 반복하여 노광할 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들을 노광한 이 후, 상기 비중요 패턴 영역 내에 상기 제2 샷 패턴들과 다른 위치에 제3 샷 패턴들을 설정한다. 또한, 상기 제3 샷 패턴들에 대해 한번 더 노광할 수 있다.

상기 제3 샷 패턴들을 노광할 때, 상기 제2 샷 패턴들을 노광하는 것과 동일한 노광 조건에서 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 상기 제2 전자빔은 상기 제1 전자빔보다 빔의 세기 균일도가 낮을 수 있다.

설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 전자빔 노광 장치는 제1 어퍼쳐에서 개구부의 크기를 가변할 수 있기 때문에 레티클을 제조할 때 반도체 회로 패턴들의 종류에 따라 각각 서로 다른 크기의 전자빔으로 노광할 수 있다. 즉, 실질적으로 반도체 소자의 동작에 직접 관여하는 중요 패턴들은 작은 크기의 전자빔으로 노광하여 각 패턴들을 정밀하게 형성하고, 보조 패턴이나, 희생 패턴, 더미 패턴들 또는 큰 크기의 패턴과 같은 비중요 패턴들은 상대적으로 큰 크기의 전자빔으로 노광하여 각 패턴들을 형성할 수 있다. 이와같이, 상기 비중요 패턴들을 큰 크기의 전자빔으로 노광함으로써 노광 시간을 단축시킬 수 있다. 이로인해, 상기 레티클을 단시간 내에 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔(E-beam) 노광 장치의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제1 어퍼쳐의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 3에 따른 제1 어퍼쳐의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 중요 패턴을 형성하기 위한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 어퍼쳐를 통과하는 전자빔을 나타낸다.
도 8은 노광 공정 시에 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 나타낸다.
도 9는 비중요 패턴을 형성하기 위한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제1 어퍼쳐를 통과하는 전자빔을 나타낸다.
도 11은 노광되는 제2 샷 패턴들을 나타낸다.
도 12는 노광시의 전자빔 프로파일을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 노광되는 제3 샷 패턴들을 나타낸다.
도 15는 노광시의 전자빔 프로파일을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

전자빔 노광 장치

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자빔(E-beam) 노광 장치의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 전자빔 노광 장치는, 전자빔을 제공하는 소스(source)인 전자총(10), 블랭크 레티클(32) 표면 상으로 상기 전자빔을 유도하는 노광 유도부(28) 및 블랭크 레티클(32)이 정렬되고 장착되는 기판 스테이지(stage, 30) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전자총(10)에서는 일정한 단면적을 갖는 전자빔을 주사한다. 상기 전자총(10)은 일정 주기로 전자빔을 반복 주사할 수 있다. 노광 공정 시에, 상기 전자총(10)은 전자빔 주사 구간 및 안정화 구간이 반복되도록 전자빔을 주사한다.

상기 노광 유도부(28)는 복수의 렌즈(12, 16, 24), 어퍼쳐(14, 20), 반사기(18, 22, 26) 등을 포함하여 상기 전자빔의 경로를 제어하거나 포커싱하는 작용을 한다. 일 예로, 상기 노광 유도부(28)는 컨덴서 렌즈(12), 제1 어퍼쳐(14), 프로젝트 렌즈(16), 셰이핑 반사기(Shaping reflector, 18), 제2 어퍼쳐(20), 서브 반사기(22), 대물 렌즈(24), 메인 반사기(26)를 포함할 수 있다.

상기 컨덴서 렌즈(12)는 상기 전자총(10)으로부터 제공되는 전자빔을 1차 포커싱한다.

상기 제1 어퍼쳐(14)는 상기 1차 포커싱된 전자빔의 일부만을 투과시켜 전자빔의 단면 형상을 만들기 위하여 제공된다. 본 실시예에서, 상기 제1 어퍼쳐(14)는 상기 투과되는 전자빔의 단면 크기를 조절할 수 있는 구성을 갖는다. 즉, 상기 제1 어퍼쳐(14)에는 전자빔을 투과시키기위한 제1 개구부가 포함되고, 상기 제1 개구부의 크기는 가변될 수 있는 구성을 갖는다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 제1 어퍼쳐(14)는 L자 형상의 제1 부재(14a)와 상기 ㄱ자 형상의 제2 부재(14b)를 포함한다. 상기 제1 어퍼쳐(14)는 중심 부위에 제1 개구부(15)가 생성되도록 상기 제1 및 제2 부재(14a, 14b)의 각 단부들이 서로 겹쳐진다. 상기 제1 및 제2 부재(14a, 14b)가 겹쳐지는 정도에 따라, 상기 제1 개구부(15)의 크기가 변경될 수 있다.

도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 및 제2 부재(14a, 14b)가 작게 겹쳐지도록 하여 상기 제1 개구부(15)의 크기가 커지게 할 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 및 제2 부재(14a, 14b)가 많이 겹쳐지도록 하여 상기 제1 개구부(15)의 크기가 작게 되도록 할 수 있다.

상기 제1 어퍼쳐(14)의 제1 개구부(15) 부위로 인가되는 전자빔만이 하부로 통과된다. 그러므로, 상기 제1 개구부(15)의 크기를 조절함으로써 하부로 투과되는 전자빔의 크기를 조절할 수 있다.

상기 프로젝트 렌즈(16)는 상기 전자빔을 투과시키고, 상기 셰이핑 반사기(18)는 상기 전자빔의 이동 경로를 조절한다.

상기 제2 어퍼쳐(20)는 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과한 전자빔의 일부를 투과시켜 최종적인 전자빔의 단면 형상 및 전자빔의 단면 크기를 성형하기 위하여 제공된다. 상기 제2 어퍼쳐(20)는 제2 개구부(21)를 갖고, 상기 제2 개구부(21)로 제공되는 전자빔만이 하부로 투과된다. 즉, 상기 제1 및 제2 어퍼쳐(14, 20)에 포함된 제1 및 제2 개구부(15, 21)의 중첩된 부위를 통과하는 전자빔이 투과된다.

상기 서브 반사기(22) 및 메인 반사기(26)는 제2 어퍼쳐(20)를 투과한 전자빔의 경로를 조절한다. 상기 대물 렌즈(24)는 상기 전자빔을 최종적으로 포커싱되고 편향한다.

상기 최종적으로 포커싱된 전자빔은 스테이지에 놓여진 블랭크 레티클(32)로 주사된다. 이와같이, 상기 전자빔 노광 장치를 이용하여 감광막에 원하는 반도체 회로 패턴이 형성되도록 상기 전자빔을 주사할 수 있다.

본 실시예에 따른 전자빔 노광 장치는 제1 어퍼쳐(14)에 포함된 제1 개구부(15)의 크기를 가변할 수 있다. 또한, 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과하는 전자빔의 단면적을 조절할 수 있다.

도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 어퍼쳐(14)의 제1 개구부(15)가 크게 되도록 조절하는 경우, 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과하는 전자빔의 개수가 증가되어 1회의 전자빔 주사에 의해 형성할 수 있는 샷 패턴의 크기를 증가시킬 수 있다. 이와같이, 샷 패턴의 크기가 커지게 되면, 반도체 회로 패턴을 형성하기 위하여 필요한 노광 회수를 감소시킬 수 있다.

그러므로, 상기 전자빔 노광 장치를 사용하면, 레티클 내에 형성된 반도체 회로 패턴의 종류, 크기 및 중요도에 따라 전자빔의 단면적을 변경할 수 있어서 단시간 내에 레티클을 형성할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전자빔 노광 장치들을 나타낸다. 상기 전자빔 노광 장치는 제1 어퍼쳐를 제외하고는 도 1에 도시된 전자빔 노광 장치와 동일하다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제1 어퍼쳐의 평면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 어퍼쳐(34)는 투과되는 전자빔의 단면 크기를 조절할 수 있는 구성을 갖는다. 본 실시예에서 상기 제1 어퍼쳐(34)는 중심 부위에 예비 제1 개구부(35)를 포함하는 제1 부재(34a)와 상기 예비 제1 개구부(35)의 크기를 조절하는 역할을 하고, ㄱ자 형상을 갖는 제2 부재를 포함한다. 상기 제1 부재(34a)에 포함된 예비 제1 개구부(35)는 사용하고자 하는 최대 전자빔의 단면을 형성할 수 있을 정도의 크기 이상을 가져야 한다. 또한, 상기 제2 부재(34b)를 이용하여 상기 예비 제1 개구부(35)의 크기를 조절할 수 있도록 하기 위해, 상기 ㄱ자 형상의 제2 부재(34b)의 각 변의 길이는 상기 예비 제1 개구부(35) 모서리의 길이보다 커야 한다. 상기 제2 부재(34b)의 각 변의 너비는 상기 예비 제1 개구부(35)의 모서리 길이와 동일하거나 더 커야 한다.

상기 제1 부재(34a)의 예비 제1 개구부(35)의 모서리 부위와 상기 제2 부재(34b)가 서로 겹쳐지도록 함으로써, 제1 개구부(36)를 갖는 상기 제1 어퍼쳐(34)가 형성된다. 상기 겹쳐지는 정도에 따라 상기 제1 개구부(36)의 크기가 변경될 수 있다. 상기 제1 개구부(36) 부위로 제공되는 전자빔만이 통과되어 하부로 투과된다. 그러므로, 상기 제1 개구부(36)의 크기를 조절함으로써 하부로 투과되는 전자빔의 크기를 조절할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 3에 따른 제1 어퍼쳐의 평면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 어퍼쳐(44)는 투과되는 전자빔의 단면 크기를 조절할 수 있는 구성을 갖는다. 본 실시예에서 상기 제1 어퍼쳐(44)는 중심 부위에 예비 제1 개구부(45)를 포함하는 제1 부재(44a)와 상기 예비 제1 개구부(45)의 크기를 조절하기 위하여 제공되고 상기 예비 제1 개구부(45)를 덮을 수 있는 크기 및 형상을 갖는 제2 부재(44b)를 포함한다.

상기 제1 부재(44a)의 예비 제1 개구부(45)의 모서리 부위와 상기 제2 부재(44b)가 서로 겹쳐지도록 함으로써, 제1 개구부(46)를 갖는 상기 제1 어퍼쳐(44)가 형성된다. 상기 겹쳐지는 정도에 따라 상기 제1 개구부(46)의 크기가 변경될 수 있다. 상기 제1 개구부(46) 부위로 제공되는 전자빔만이 통과되어 하부로 투과된다. 그러므로, 상기 제1 개구부(46)의 크기를 조절함으로써 하부로 투과되는 전자빔의 크기를 조절할 수 있다.

레티클 제조

도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 레티클 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 6은 중요 패턴을 형성하기 위한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 석영 재질로 이루어진 투명 레티클 상에 차광막을 형성한다. 상기 차광막은 크롬을 포함할 수 있다. 상기 차광막 상에는 감광막을 형성한다. 이하에서는, 상기 투명 레티클에 차광막 및 감광막이 적층된 구조를 블랭크 레티클(32)이라 한다.

상기 블랭크 레티클(32)의 표면은 중요 패턴들이 형성되는 제1 영역과, 비중요 패턴들이 형성되는 제2 영역을 포함한다. 상기 중요 패턴들은 반도체 소자의 동작에 직접 관여하는 패턴 및 미세한 선폭을 갖는 패턴들을 포함한다. 상기 비중요 패턴들은 반도체 소자의 동작에 직접 관여하지 않는 희생 패턴 및 더미 패턴들을 포함한다. 또한, 상기 비중요 패턴은 상기 중요 패턴에 비해 넓은 선폭을 갖는 패턴을 포함한다.

상기 블랭크 레티클(32)을 노광 장치의 스테이지 상에 로딩시킨다.(S10)

상기 감광막에서 중요 패턴 영역(52)을 노광하기 위한 노광 조건들을 조절한다. 상기 중요 패턴들은 미세한 선폭을 가지므로, 노광 불량을 발생시키지 않으면서 상기 중요 패턴 영역(52)을 정확하게 노광하는 것이 용이하지 않다. 그러므로, 상기 중요 패턴 영역(52)은 빔 균일도가 높은 전자빔을 이용하여 노광되어야 한다.

구체적으로, 상기 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐(14)의 제1 부재(14a) 및 제2 부재(14b)의 겹쳐지는 정도를 조절함으로써 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 단면 크기를 좁게 조절한다.(S12)

도 7은 제1 어퍼쳐를 통과하는 전자빔을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 전자총으로부터 빔 세기 분포를 갖는 전자빔이 제공되고, 상기 제1 개구부(15)를 통과한 투과 영역의 전자빔만이 투과된다.

도시된 것과 같이, 상기 제1 개구부(15)의 넓이를 좁게 함으로써, 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 균일도가 높아진다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과한 전자빔의 일부가 상기 제2 어퍼쳐(20)에 포함된 제2 개구부(21)를 투과되도록 전자빔의 투과 위치를 조절하여 제1 전자빔의 단면 형상을 갖도록 한다.

상기 제1 전자빔은 상기 블랭크 레티클(32) 상부면으로 포커싱되도록 한다. 상기 블랭크 레티클(32) 상부면에 포커싱된 제1 전자빔의 단면 크기는 1회 노광에 의해 형성하는 제1 샷 패턴(50)의 크기와 동일하게 되도록 한다.

상기 감광막의 제1 영역 상에 상기 제1 전자빔을 주사하여 중요 패턴영역(52) 내의 제1 샷 패턴들(50)을 1차 노광한다.(S14)

구체적으로, 상기 중요 패턴 영역(52) 내를 작은 사이즈의 제1 샷 패턴들(50)로 나눈다. 상기 각각의 제1 샷 패턴들(50)을 제1 전자빔을 이용하여 노광한다.

도 8은 노광 공정 시에 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 나타낸다.

도 8에 도시된 것과 같이, 전자총을 통해 전자빔을 방출하는 구간(te)과 전자빔의 안정화를 위하여 전자빔 방출을 중단하는 구간(ts)을 반복하게 되며, 상기 전자빔이 방출되는 동안에 감광막이 노광된다.

즉, 1회의 전자빔 방출 구간에 생성되는 제1 전자빔으로 상기 하나의 제1 샷 패턴(50)을 노광하게 되고, 계속된 전자빔 방출 구간에서 생성되는 제1 전자빔으로 이웃하는 제1 샷 패턴(50)에 대해 노광한다. 그러므로, 상기 중요 패턴 영역(52) 내의 제1 샷 패턴(50)의 개수만큼 개별 노광을 수행함으로써, 중요 패턴 영역(52) 전체가 노광되는 것이다. 예를들어, 도시된 것과 같이 중요 패턴이 라인 형상을 갖는 경우, 상기 라인 영역들 내부를 작은 사이즈의 제1 샷 패턴들(50)로 나누고 상기 전자빔 방출 구간동안 생성된 제1 전자빔으로 제1 샷 패턴들(50)이 각각 노광되도록 함으로써 라인 형상의 중요 패턴 영역 전체를 노광할 수 있다.

1회의 노광 공정에서 많은 수의 전자빔을 투과시키는 경우, 전자빔의 산란이 증가하게 되어 상기 감광막의 손상이 커질 수 있다. 그러므로, 1회 노광 공정에서 감광막이 노광될 정도로 충분한 수의 전자빔을 투과시키지 못할 수 있다. 이 경우, 상기 1차 노광 공정에 의해 상기 중요 패턴 영역(52)의 감광막이 충분하게 노광되지 않게 된다.

이와같이, 1차 노광 공정에서 충분한 노광이 이루어지지 못하는 경우에는, 상기 1차 노광한 후 상기 제1 샷 패턴들(50)에 대해 동일한 방법으로 노광을 한번 더 수행할 수 있다. 각각의 제1 샷 패턴들(50)에 전자빔을 한번 더 투과시킴으로써 감광막에 충분한 노광이 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 제1 샷 패턴들(50)에 대해 동일한 노광 공정을 2회 이상으로 반복 수행할 수도 있다.

상기 설명한 노광 공정들을 통해, 상기 감광막의 중요 패턴 영역(52) 전체가 노광된다.

이 후, 비중요 패턴을 형성하기 하기 위한 노광 공정이 수행되어야 한다.

도 9는 비중요 패턴을 형성하기 위한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 감광막에서 비중요 패턴 영역을 노광하기 위한 노광 조건들을 조절한다.(S16)

상기 비중요 패턴들은 중요 패턴에 비해 넓은 선폭을 갖는다. 또한, 상기 비중요 패턴들은 반도체 소자의 동작에 직접적인 영향을 주지 않는다. 그러므로, 상기 비중요 패턴 영역을 노광하는 공정에서 사용되는 전자빔은 상기 중요 패턴 영역을 노광하는 공정에서 사용되는 전자빔과 갖은 높은 빔 균일도를 갖지 않더라도 비중요 패턴 영역을 불량없이 노광시킬 수 있다. 또한, 상기 전자빔의 균일도가 낮아져서 상기 비중요 패턴 영역에 노광 불량이 발생된다 하더라도 상기 비중요 패턴의 불량에 의해 반도체 소자의 동작 불량이 발생되지는 않는다. 그러므로, 본 실시예에서, 상기 비중요 패턴 영역은 상기 중요 패턴 영역에 비해 낮은 빔 균일도가 높은 전자빔을 이용하여 노광된다.

구체적으로, 상기 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐(14)의 제1 부재(14a) 및 제2 부재(14b)의 겹쳐지는 정도를 조절하여, 상기 1차 노광 공정 시에 비해 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)의 크기가 더 커지도록 한다. 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)의 크기가 더 커지면, 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 단면 크기가 더 커지게 된다.

도 10은 제1 어퍼쳐를 통과하는 전자빔을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 전자총으로부터 빔 세기 분포를 갖는 전자빔이 제공되고, 상기 제1 개구부(15)를 통과한 투과 영역의 전자빔만이 투과된다.

도시된 것과 같이, 상기 제1 개구부(15)의 넓이가 넓어지면, 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 균일도가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 제2 전자빔의 세기 균일도는 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 제1 전자빔의 세기 균일도보다 더 낮다. 또한, 상기 제2 전자빔의 세기 분포는 상기 제1 전자빔의 세기 분포보다 더 넓다.

또한, 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과한 전자빔의 일부가 상기 제2 어퍼쳐(20)에 포함된 제2 개구부(21)를 투과되도록 전자빔의 투과 위치를 조절하여 최종적인 제2 전자빔의 단면 형상을 갖도록 한다. 상기 최종적인 제2 전자빔의 단면 크기는 1회 노광에 의해 형성하는 제2 샷 패턴(54)의 크기와 동일하게 되도록 한다. 상기 제2 전자빔의 단면 크기는 상기 제1 전자빔의 단면 크기보다 다 커지게 된다. 또한, 상기 제2 샷 패턴(54)은 상기 제1 샷 패턴(50)보다 더 큰 크기를 가지게 된다. 설명한 것과 같이, 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(21)의 크기가 커지도록 조절함으로써, 상기 제2 샷 패턴(54)의 크기를 충분히 넓게 할 수 있다.

상기 감광막의 제2 영역 상에 상기 제2 전자빔을 주사하여 비중요 패턴 영역(56) 내의 제2 샷 패턴들(54)을 2차 노광한다.(S18)

먼저, 형성하고자 하는 상기 비중요 패턴 영역(56)을 작은 사이즈의 제2 샷 패턴들(54)로 나눈다. 상기 제2 샷 패턴들(54) 부위를 제2 전자빔을 이용하여 각각 노광한다.

도 11은 노광되는 제2 샷 패턴들을 나타내고, 도 12는 노광시의 전자빔 프로파일을 나타낸다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 노광 공정시에 전자총에서는 전자빔을 방출하는 것과 전자빔의 안정화를 위하여 전자빔 방출을 중단하는 것을 반복하게 되며, 상기 전자빔이 방출되는 동안에 감광막이 노광된다.

상기 1회의 전자빔 방출에 의해 감광막으로 투과되는 제2 전자빔(1~4)에 의해 하나의 제2 샷 패턴(1′~4′)을 각각 노광하게 되고, 계속하여 이웃하는 제2 샷 패턴(1′~4′)에 대해 노광함으로써 비중요 패턴 영역(56) 전체가 노광되는 것이다.

상기 2차 노광 공정을 수행하더라도 상기 비중요 패턴 영역(56)의 감광막이 충분하게 노광되지 않을 수 있다. 그러므로, 상기 2차 노광한 후 동일한 방법으로 상기 제2 샷 패턴(54)들에 노광을 한번 더 수행한다.(S20)

즉, 상기 2차 노광 공정과 동일한 조건으로 각각의 제2 샷 패턴(54) 들에 제2 전자빔을 한번 더 투과시킴으로써 감광막에 충분한 노광이 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는, 동일한 노광 공정을 2회 이상으로 반복 수행할 수도 있다.

상기와 같이, 넓은 단면적을 갖는 제2 전자빔을 사용하기 때문에 상기 제2 샷 패턴(54)의 넓이가 넓다. 따라서, 상기 비중요 패턴 영역(56)을 노광하는데 필요한 개별 노광 회수가 감소되며, 이로인해 비중요 패턴 영역(56)의 노광 시간을 감소시킬 수 있다.

이와같이, 상기 비중요 패턴 영역(56)은 낮은 균일도를 갖는 제2 전자빔으로 단시간동안 노광하였으므로, 상기 레티클 내의 비중요 패턴들은 중요 패턴에 비해 낮은 품질로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 비중요 패턴은 실질적으로 반도체 소자의 동작에 기여하지 않거나 상기 제2 전자빔으로도 충분히 형성할 수 있는 넓은 선폭을 갖는 패턴이므로, 상기 노광 공정으로도 정상적인 패턴을 갖는 레티클을 제조할 수 있다.

상기 노광 공정을 수행한 다음, 상기 감광막을 현상하여 제1 및 제2 마스크 패턴을 형성한다.(S22) 상기 제1 마스크 패턴은 중요 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이고, 제2 마스크 패턴은 비중요 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이다.

상기 제1 및 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각함으로써, 중요 패턴 및 비중요 패턴을 포함하는 레티클을 완성한다. (S24)

설명한 것과 같이, 레티클 내에 포함되는 패턴들의 중요도 및 패턴의 크기에 따라 상기 패턴들을 노광하기 위한 전자빔의 단면 사이즈를 각각 다르게 조절함으로써, 노광 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 레티클을 형성하기 위한 노광 시간이 단축됨으로써, 레티클 제작에 소요되는 시간이 감소되어 레티클 생산성이 높아지게 된다.

이하에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 제조 방법을 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시예 5에 따른 레티클 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서 설명하는 레티클 제조 방법은 비중요 패턴 영역의 노광 방법을 제외하고는 상기 도 5를 참조로 설명한 실시예 4에 따른 레티클 제조 방법과 동일하다.

도 13을 참조하면, 반도체 소자의 동작에 직접 관여하는 중요 패턴들이 형성되는 제1 영역과, 희생 패턴 및 더미 패턴과 같은 비중요 패턴들이 형성되는 제2 영역이 포함된 블랭크 레티클(32)을 마련한다.

상기 블랭크 레티클(32)을 노광 장치의 스테이지 상에 로딩시킨다.(S50)

상기 감광막에서 중요 패턴 영역을 노광하기 위한 노광 조건들을 조절한다.(S52)

도 6에 도시된 것과 같이, 상기 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐(14)의 제1 부재(14a) 및 제2 부재(14b)의 겹쳐지는 정도를 조절함으로써 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 단면 크기를 좁게 조절한다.

상기 감광막의 제1 영역 상에 상기 제1 전자빔을 반복 주사하여 중요 패턴 영역을 1차 노광한다.(S54) 상기 1차 노광은 실시예 4에서 설명한 것과 동일한 공정으로 수행될 수 있다.

구체적으로, 중요 패턴 영역을 작은 사이즈의 제1 샷 패턴들(50)로 나눈다. 상기 제1 샷 패턴들(50) 부위를 제1 전자빔을 이용하여 각각 노광함으로써 중요 패턴 영역(52) 전체를 노광한다.

상기 1차 노광 공정을 수행하더라도 상기 중요 패턴 영역(52)의 감광막이 충분하게 노광되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 1차 노광한 후 동일한 방법으로 노광을 한번 더 수행할 수 있다. 즉, 각각의 제1 샷 패턴들(50)에 전자빔을 한번 더 투과시킴으로써 감광막에 충분한 노광이 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는, 동일한 노광 공정을 2회 이상으로 반복 수행할 수도 있다.

이 후, 비중요 패턴을 형성하기 하기 위한 노광 공정이 수행되어야 한다.

도 9에 도시된 것과 같이, 상기 감광막에서 비중요 패턴 영역(56)을 노광하기 위한 노광 조건들을 조절한다.(S56)

상기 노광 장치에 포함된 제1 어퍼쳐(14)의 제1 부재(14a) 및 제2 부재(14b)의 겹쳐지는 정도를 조절함으로써, 상기 1차 노광 공정 시에 비해 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)의 넓이가 더 넓어지도록 한다. 상기 제1 어퍼쳐(14) 내의 제1 개구부(15)의 넓이가 더 넓어짐으로써, 상기 제1 개구부(15)를 통과하는 전자빔의 단면 크기가 넓게 된다.

또한, 상기 제1 어퍼쳐(14)를 통과한 전자빔의 일부가 상기 제2 어퍼쳐(20)에 포함된 제2 개구부(21)를 투과되도록 전자빔의 투과 위치를 조절하여 최종적인 제2 전자빔의 단면 형상을 갖도록 한다.

상기 감광막의 제2 영역 상에 상기 제2 전자빔을 반복 주사하여 비중요 패턴이 형성될 부위를 2차 노광한다.(S58)

먼저, 형성하고자 하는 상기 비중요 패턴들을 작은 사이즈의 제2 샷 패턴들(54)로 나눈다. 상기 제2 샷 패턴들(54) 부위를 제2 전자빔을 이용하여 각각 노광함으로써 비중요 패턴 영역(56) 전체를 노광한다.

상기 1회의 전자빔 방출에 의해 투과되는 제2 전자빔으로 상기 하나의 제2 샷 패턴(54)을 노광하게 되고, 계속하여 이웃하는 제2 샷 패턴(54)에 대해 노광함으로써 비중요 패턴 영역(56) 전체를 노광한다. 그런데, 상기 2차 노광 공정에서, 상기 제2 샷 패턴(54)이 서로 맞닿은 부위는 전자빔의 세기가 높지 않아서 충분한 노광이 이루어지지 않을 수 있다.

이 후, 2차 노광과 동일한 노광 조건에서 상기 비중요 패턴 영역을 한번 더 수행하는 3차 노광 공정을 수행한다. (S60) 상기 3차 노광에서 비중요 패턴 영역을 노광하지만, 각 개별 노광 시의 제3 샷 패턴의 위치는 상기 제2 샷 패턴의 위치와 다르다.

즉, 상기 3차 노광 공정에서는 상기 제2 전자빔과 동일한 빔 크기의 제3 전자빔으로 노광을 수행한다. 그러므로, 상기 3차 노광 공정 시에 1회 노광에 의해 노광되는 제3 샷 패턴은 상기 제2 샷 패턴과 동일한 크기를 갖는다. 그러나, 상기 제3 샷 패턴이 상기 제2 샷 패턴과 다른 위치에 위치하도록 함으로써, 제3 샷 패턴 내부에 상기 제2 샷 패턴의 맞닿은 부위가 포함되도록 한다.

이하에서, 도 14 및 15를 참조로 2차 및 3차 노광에 대해 한번 더 설명한다.

도 14는 제2 샷 패턴 및 제3 샷 패턴을 나타낸다. 도 15는 2차 및 3차 노광시의 전자빔 프로파일을 나타낸다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 2차 노광 공정에서 1회의 전자빔 방출에 의해 투과되는 제2 전자빔으로 상기 하나의 제2 샷 패턴(1~4)들을 노광한다. 상기 노광 공정에 의해 비중요 패턴 영역(56) 전체가 노광된다.

3차 노광 공정에서, 1회의 전자빔 방출에 의해 투과되는 제3 전자빔(5~8)으로 상기 하나의 제3 샷 패턴(1'~4')들을 노광한다. 상기 노광 공정에 의해 비중요 패턴 영역(56) 전체가 한번 더 노광된다.

3차 노광 공정을 수행하기 위하여, 먼저 상기 비중요 패턴 영역(56)을 작은 사이즈의 제3 샷 패턴들(1′~4′)로 나눈다. 상기 제3 샷 패턴(1′~4′)은 상기 제2 샷 패턴(1~4) 과 동일한 크기를 갖는다. 상기 제3 샷 패턴(1′~4′) 영역 내에 상기 제2 샷 패턴(1~4) 영역이 서로 맞닿은 부위가 들어가게 되도록 한다. 이와같이, 상기 제3 샷 패턴(1′~4′) 내에 상기 제2 샷 패턴(1~4) 영역이 서로 맞닿은 부위가 들어가게 함으로써, 상기 제2 샷 패턴(1~4) 영역이 서로 맞닿은 부위의 노광이 충분하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 제3 샷 패턴들(1′~4′) 부위를 제3 전자빔(5~8)을 이용하여 각각 노광함으로써 비중요 패턴 영역(56) 전체를 노광한다.

이와같이, 각각의 제3 샷 패턴(1′~4′) 영역들에 전자빔을 한번 더 투과시킴으로써 감광막에 충분한 노광이 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 샷 패턴들의 위치를 조절하면서 상기 3차 노광 공정과 동일한 노광 공정을 2회 이상으로 반복 수행할 수도 있다.

상기와 같이, 비중요 패턴 영역(56)을 넓은 단면적을 갖는 전자빔을 사용하여 노광함으로써, 단 시간 내에 노광 공정을 수행할 수 있다. 또한, 반복 노광을 통해 상기 비중요 패턴을 형성할 때, 취약 부위에서 발생되는 노광 불량을 감소시킬 수 있다.

상기 노광 공정을 수행한 다음, 상기 감광막을 현상하여 제1 및 제2 마스크 패턴을 형성한다.(S62) 상기 제1 마스크 패턴은 중요 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이고, 제2 마스크 패턴은 비중요 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이다.

상기 제1 및 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각함으로써, 중요 패턴 및 비중요 패턴을 포함하는 레티클을 형성한다.(S64)

상기 설명한 것과 같이, 본 발명의 방법에 의하면 레티클 제조에 소요되는 시간이 감소된다. 즉, 본 발명은 사진 공정에 사용되는 레티클 제조에 사용될 수 있다.

10 : 전자총 12 : 컨덴서 렌즈
14 : 제1 어퍼쳐 14a, 34a, 44a : 제1 부재
14b, 34a, 44a : 제2 부재 15, 36, 46 : 제1 개구부
35, 45 : 예비 제1 개구부 16 : 프로젝트 렌즈
18 : 셰이핑 반사기 20 : 제2 어퍼쳐
22 : 서브 반사기 24 : 대물 렌즈
26 : 메인 반사기 30 : 스테이지
32 : 블랭크 레티클
50 : 제1 샷 패턴 52 : 중요 패턴 영역
54 : 제2 샷 패턴 56 : 비중요 패턴 영역

Claims (10)

1. 감광막이 코팅된 블랭크 레티클에, 제1 전자빔을 이용하여 중요 패턴 영역 내의 제1 샷 패턴들을 노광하는 단계;
   상기 제1 전자빔보다 넓은 단면적의 제2 전자빔을 이용하여 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들을 노광하는 단계;
   상기 감광막을 현상하여, 제1 및 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
   상기 제1 및 제2 마스크 패턴을 이용하여 블랭크 레티클을 식각하여 레티클을 형성하는 단계를 포함하는 레티클 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 전자빔을 형성하기 위하여 사용되는 제1 어퍼쳐의 개구부의 크기는 상기 제1 전자빔을 형성하기 위하여 사용되는 제1 어퍼쳐의 개구부의 크기보다 더 큰 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 레티클에 포함되는 상기 비중요 패턴은 반도체 소자의 희생 패턴 및 더미 패턴을 형성하는 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 비중요 패턴은 상기 중요 패턴보다 넓은 선폭을 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 샷 패턴들은 상기 제1 샷 패턴들보다 더 큰 크기를 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 샷 패턴들을 노광한 이 후에, 상기 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들에 대해 동일한 노광 조건으로 복수 회만큼 반복하여 노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 비중요 패턴 영역 내의 제2 샷 패턴들을 노광한 이 후,
   상기 비중요 패턴 영역 내에 상기 제2 샷 패턴들과 다른 위치에 제3 샷 패턴들을 정하는 단계; 및
   상기 제3 샷 패턴들에 대해 한번 더 노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제3 샷 패턴들을 노광하는 단계는, 상기 제2 샷 패턴들을 노광하는 것과 동일한 노광 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 레티클 제조 방법.
9. 전자빔을 제공하는 전자총;
   상기 전자총으로부터 제공되는 전자빔의 일부를 투과시키기 위한 제1 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기가 가변되는 구조의 제1 어퍼쳐;
   상기 제1 개구부를 통과한 전자빔의 경로를 제어하고 포커싱하는 제1 렌즈;
   상기 제1 렌즈에 의해 포커싱된 전자빔의 일부를 투과시키기 위한 제2 개구부를 포함하는 제2 어퍼쳐; 및
   상기 제2 개구부를 통과한 전자빔의 경로를 제어하고 포커싱하는 제2 렌즈를 포함하는 전자빔 노광 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 어퍼쳐는 L자 형상의 제1 부재 및 ㄱ자 형상의 제2 부재를 포함하고, 중심부에 제1 개구부가 생성되도록 상기 제1 및 제2 부재의 단부가 서로 겹쳐지게 배치되는 전자빔 노광 장치.

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