KR100307223B1 - 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 상기 블럭형태의 활성영역과 활성영역 사이에 라인패턴 형태의 소자분리영역을 디자인하고 이를 전자빔 노광장비에 프로그래밍한 다음, 노광 및 현상공정으로 마스크를 형성하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 있어서, 상기 디자인시 각각의 블록을 일정폭의 세로방향으로 나누고, 이를 라인과 스페이스로 디자인한 다음, 스티칭 에러가 유발되지않도록 샷 크기를 최대 샷 크기보다 작게하고 라인 방향인 세로 방향으로 일정폭 중첩되어 이중노광되도록 디자인함으로써 예정된 크기의 소자분리영역을 확보할 수 있도록 하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 마스크를 용이하게 형성할 수 있는 기술이다.

Description

전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법

본 발명은 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전자빔(E-beam)의 샷 (shot) 크기를 조절하여 라인형태의 소자분리공간을 갖는 활성영역의 디자인시 활성영역의 노광공정시 발생되는 스캐터링에 의하여 상기 라인형태의 소자분리공간이 예정된 크기로 형성되지않는 현상을 방지하는 기술에 관한 것이다.

종래에는 반도체기판 상부에 감광막을 형성하고, 이를 광원으로 노광한 다음, 현상공정을 실하여 감광막패턴을 형성하고 상기 감광막패턴을 마스크로하여 피식각층을 식각함으로써 미세패턴을 형성하였다.

그러나, 반도체소자가 고집적화됨에따라 패턴의 크기가 작아져 종래와 같이 빛을 이용한 리소그래피공정으로는 고집적화된 반도체소자에서의 미세패턴을 형성하기 어려운 단점이 발생하였다

이를 해결하기 위하여, 반도체기판 상부에 전자빔용 감광막을 형성하고 전자빔으로 노광한 다음, 현상공정을 실시함으로써 고집적화된 반도체소자의 미세패턴을 형성하였다.

참고로, 상기 전자빔 노광공정과 빛을 이용한 노광공정을 비교하면 다음과 같다.

우선, 전자빔 노광공정은 1Å 이하의 파장을 사용하는데 반하여 상기 빛 노광공정은 2000∼4360Å 정도의 파장을 사용한다. 그리고, 상기 전자빔 노광공정은 30∼100㎛ 의 초점심도(depth of focus, 이하에서 DOF 라 함) 를 갖는데 비하여 상기 빛 노광공정은 1∼3㎛의 DOF를 갖는다.

그리고, 상기의 비교된 사항으로 형성된 감광막패턴의 해상도는 상기 전자빔 노광공정이 1㎛ 이하이고 상기 빛 노광공정이 1㎛ 이상으로서, 파장이 짧고 DOF 가 우수한 상기 전자빔 노광공정의 해상도가 뛰어남을 알 수 있다.

그러나, 상기 노광공정시 상기 감광막이나 반도체기판에 반사되는 빽-스캐터링(back-scattering)과, 상기 감광막을 통하여 상기 반도체기판으로 스캐터링되는 포워드-스캐터링(forword scattering) 현상이 발생한다. 상기의 현상들로 인하여, 노광영역 외의 부분이 노광됨으로써 예정된 패턴을 형성할 수 없게 되는 단점이 있다.

도 1 내지 도 4 는 종래기술에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도 및 단면도로서, 상기 도 3 및 도 4는 도 2의 ⓨ-ⓨ 절단선을 따라 석영기판 상부에 형성될 예정된 감광막패턴과 실제의 감광막패턴을 도시한 단면도이다.

상기 도 1 은 반도체기판 상부에 형성될 활성영역(100)과 활성영역의 연결부(200) 및 소자분리영역(300)을 설계한다.

이때, 소자분리영역(300)은 활성영역(100) 간에 라인패턴 형태로 디자인한다. 그리고 상기 활성영역(100)은 가로와 세로 각각 5∼15㎛ 와 100∼900㎛ 정도의 폭으로 디자인한다.

상기 도 2 는, 상기 도 1 에서와 같이 디자인된 활성영역(300)일부를 도시한 레이아웃도로서, ⓧ 는 활성영역간의 거리를 도시한다.

상기 도 3 은, 상기 도 2 에 도시된 디자인의 ⓨ-ⓨ 방향을 따라 석영기판(21) 상부에 감광막패턴(23)을 형성한 것을 도시한다.

이때, 상기 감광막패턴(23)은 상기 석영기판(21) 상부에 전자빔용 네가티브 감광막을 형성하고 이를 프로그램된 전자빔 노광장치를 이용하여 노광한다음, 이를 현상하여 형성된 예정된 크기를 도시한다.

여기서, 상기 전자빔 노광장치를 이용한 노광공정은, 상기 활성영역(100)을 노광시키는 전자들이 상기 감광막이나 석영기판에 반사되는 빽 스캐터링 현상과, 상기 감광막이나 석영기판을 통과시키는 포워드 스캐터링 현상을 유발시킨다.

상기 도 4는, 상기 도 2 의 디자인을 이용하여 석영기판(21)에 감광막패턴(23)을 형성하는 노광공정시 유발되는 빽 스캐터링 공정으로 인하여 예상치 못한 라인패턴의 소자분리 영역(300)의 일정폭을 노광시키거나 상기 소자분리영역(300)으로 분리되는 활성영역(100)을 연결시켜 노광시킴으로써 "25"와 같은 불필요한 감광막패턴을 형성시켜 브릿지 등의 현상을 유발시킨다.

상기한 바와같이 종래기술에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법은, 종래와 같은 레이아웃을 이용하여 0.20㎛ 이하 크기로 라인패턴 형태의 소자분리영역을 형성하는 경우 씨.디.(critical dimension) 변화가 크고 국부적으로 브릿지 현상이 유발되어 공정상 많은 문제점을 유발시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기위하여, 블록형태로 형성된 활성영역을 다수의 라인형태로 형성함으로써 소자분리영역으로 빽 스캐터링 현상을 완화시킴으로써 예정된 크기의 소자분리영역을 확보하여 활성영역을 형성하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 제곡하는데 그 목적이 있다.

도 1 내지 도 4 는 종래기술에 따라 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도 및 단면도.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도.

◈ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 석영기판 23 : 예정된 크기의 감광막패턴

25 : 실제 형성된 크기의 감광막패턴

100,400 : 디자인시 활성영역

200 : 디자인시 활성영역 간의 연결부

300 : 디자인시 소자분리영역

ⓐ : 전자빔의 샷(shot)크기

ⓑ : 전자빔 샷 간의 중첩크기

ⓒ : 라인패턴의 선폭

ⓓ : 라인패턴 간의 공간

ⓧ : 디자인시 활성영역 간의 소자분리영역

이상의 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법은,

상기 블럭형태의 활성영역과 활성영역 사이에 라인패턴 형태의 소자분리영역을 디자인하고 이를 전자빔 노광장비에 프로그래밍한 다음, 노광 및 현상공정으로 마스크를 형성하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 있어서,

상기 디자인시 각각의 블록을 ⓔ 의 폭으로 세로방향으로 나누고, 상기 ⓔ 의 폭으로 나누어진 영역을 각각 ⓒ 의 선폭을 갖는 세로방향의 라인패턴과 ⓓ 의 스페이스로 나누며, 상기 ⓒ 의 선폭으로 형성된 라인패턴 노광시 전자빔 노광장치의 샷 크기를 ⓐ 로 하고, 각각의 샷이 세로방향으로 각각 ⓑ 의 폭정도 중첩되도록 이중노광되도록 디자인하는 것을 특징으로한다.

한편, 이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원리는, 마스크 상에 형성되는 라인패턴의 양측에 형성되는 블록형태의 영역 디자인시 상기 라인패턴 형태의 영역을 예정된 크기로 형성하기 위하여, 후속공정인 전자빔 형태의 패턴을 다수의 라인과 스페이스 형태의 패턴으로 설계하고 라인방향으로 일정폭 중첩되도록 이중노광함으로써 스티칭 에러의 유발을 방지하여 라인형태의 미세패턴을 블록패턴과 블록패턴 사이에 형성할 수 있는 영역을 용이하게 형성할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법을 도시한 레이아웃도이다.

먼저, 상기 도 2 레이아웃의 각 블록을 ⓔ 의 폭으로 세로방향으로 나누고, 각각 ⓔ 의 폭으로 나누어진 영역을 ⓒ 의 선폭을 갖는 세로방향의 라인패턴과 ⓓ 의 스페이스로 나누며, 상기 ⓒ 의 선폭으로 형성된 라인패턴 노광시 전자빔 노광장치의 샷 크기를 ⓐ 로 프로그램하는 동시에 각각의 샷이 세로방향으로 각각 ⓑ 의 폭정도 중첩되도록 이중노광되도록 프로그램한다. 그리고, ⓧ 는 블록형태로 형성된 활성영역(400) 간의 스페이스를 도시한 것으로 소자분리영역이 디자인되는 곳이다.

그 다음에, 상기와 같이 프로그램된 전자빔 노광장치를 이용하여 석영기판(도시안됨) 상부에 전자빔용 네가티브 감광막을 노광함으로서 노광공정시 빽 스캐터링된 전자에 의하여 블록과 블록간의 영역인 소자분리영역이 노광되지 않도록 상기 ⓓ 의 스페이스에서 빽 스캐터링된 전자를 흡수하여 노광됨으로서 예정된 크기의 활성영역을 형성하는 동시에 소자분리영역을 확보할 수 있다.

상기 도 5 의 레이아웃도를 이용한 노광공정으로 형성된 석영기판 상의 감광막패턴은, 종래기술의 도 3 에 도시된 바와같이 형성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 도 5 에서의 디자인은, 각각 상기 ⓐ는 2.52㎛, ⓑ는 0/02㎛ ⓒ 는 0.17㎛, ⓓ 는 0.03㎛, ⓔ 는 0.20㎛ 의 크기로 것이다.

이때, 상기 ⓑ 부분인 이중노광되는 중첩부분은 형성되지않도록 할 수도 있다.

아울러, 본 발명은, 본 발명과 같이 전자빔을 사용하는 대신에 X-레이나 이온빔을 이용하여 실시할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 전자빔으 이용한 반도체 소자의 제조방법은, 블록형태의 활성영역을 라인과 스페이스 형태로 디자인하고 이를 이용하여 전자빔 노광장비를 이용하여 노광한 다음 현상함으로써 블록과 블록 사이에 구비되는 소자분리영역에 전자가 그캐터링되는 현상을 완화시켜 예정된 크기의 블록형태 활성영역과 상기 활성영역 사이의 소자분리영역을 확보할 수 있도록 하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상기 블럭형태의 활성영역과 활성영역 사이에 라인패턴 형태의 소자분리영역을 디자인하고 이를 전자빔 노광장비에 프로그래밍한 다음, 노광 및 현상공정으로 마스크를 형성하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법에 있어서,

   상기 디자인시 각각의 블록을 ⓔ 의 폭으로 세로방향으로 나누고, 상기 ⓔ 의 폭으로 나누어진 영역을 각각 ⓒ 의 선폭을 갖는 세로방향의 라인패턴과 ⓓ 의 스페이스로 나누며, 상기 ⓒ 의 선폭으로 형성된 라인패턴 노광시 전자빔 노광장치의 샷 크기를 ⓐ 로 하고, 각각의 샷이 세로방향으로 각각 ⓑ 의 폭정도 중첩되도록 이중노광되도록 디자인하는 것을 특징으로하는 전자빔을 이용한 반도체소자의 제조방법.

   ( 단, ⓐ는 전자빔 샷의 세로방향크기, ⓑ는 전자빔의 샷과 샷 간의 세로방향 중첩폭, ⓒ는 전자빔 샷의 가로방향크기, ⓓ는 가로방향으로 주기적인 배열을 갖는 스페이스 패턴의 크기, ⓔ는 가로방향으로 주기적인 배열을 갖는 라인/스페이스 패턴의 크기 )