KR100529428B1 - Method for manufacturing pattern mask by using proximity effect calibrating mask - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 고립 라인과 밀집 라인을 갖는 패턴 형성용 마스크를 제작하는 방법은 고립 라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 고립라인들과, 밀집라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 밀집라인들을 포함하는 근접 효과 보정용 마스크를 제공하는 단계와, 근접 효과 보정용 마스크로 감광막이 도포된 반도체 기판을 노광하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 반도체 기판에 형성된 감광막 패턴의 폭을 측정하고, 측정된 감광막 패턴 폭들 중에서 실제 형성하고자 하는 패턴 폭과 동일한 패턴 폭을 갖는 고립라인, 밀집라인 선폭을 산출하는 단계와, 산출된 고립라인 및 밀집라인 선폭을 토대로 패턴 형성용 마스크를 제작하는 단계를 포함한다. According to the present invention, a method for fabricating a pattern forming mask having at least one isolation line and a dense line includes isolation lines having a line width smaller than the line widths of the isolated line and a predetermined width than the line widths of the dense line. Providing a proximity effect correction mask comprising dense lines having a small line width, exposing a semiconductor substrate coated with a photosensitive film with a proximity effect correction mask to form a photoresist pattern, and the width of the photoresist pattern formed on the semiconductor substrate Calculating and measuring an isolated line and a dense line line width having the same pattern width as the pattern width to be actually formed among the measured photoresist pattern widths, and manufacturing a mask for pattern formation based on the calculated isolated line and dense line line widths. Steps.
이와 같이, 본 발명은 실제 마스크의 밀집라인과 고립라인보다 작은 라인을 갖는 근접 효과 보정용 마스크로 감광막이 도포된 반도체 기판을 노광하여 감광막 패턴을 형성한 후에 감광막 패턴의 폭을 측정하고, 측정된 감광막 패턴들 중에서 실제로 제작하고자 하는 패턴의 폭과 동일한 패턴에 대응되는 밀집라인과 고립라인 폭을 산출하여 패턴 형성용 마스크 패턴을 제작함으로써, 근접 효과에 영향을 받지 않는 패턴 형성용 마스크 패턴을 제작할 수 있다.As described above, the present invention exposes a semiconductor substrate coated with a photosensitive film using a proximity effect correction mask having a smaller density line than the actual mask and an isolated line to form a photosensitive film pattern, and then measure the width of the photosensitive film pattern, and then measure the measured photosensitive film. Among the patterns, by forming a mask pattern for forming a pattern by calculating a dense line and an isolated line width corresponding to a pattern that is actually the same as the width of the pattern to be manufactured, a mask pattern for forming a pattern that is not affected by the proximity effect can be manufactured. .
Description
본 발명은 패턴 형성용 마스크 제작 방법에 관한 것으로, 특히 광 근접 효과가 보정된 패턴 형성용 마스크 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a mask for pattern formation, and more particularly to a method for manufacturing a mask for pattern formation in which the optical proximity effect is corrected.
도 3a 내지 도 3c는 종래 기술에 의한 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 도시한 공정 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a mask for pattern formation according to the prior art.
패턴 형성용 마스크 제작은, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 일반적으로 반도체 제조 공정의 포토리소그라피 공정과 동일하게 광 투과 기판(예를 들면, 글래스, 10)에 크롬(crome, 12) 및 감광막(14)을 순차적으로 도포한 후에 감광막 패턴(14a)을 형성한다. As shown in FIGS. 3A to 3B, the mask for pattern formation is generally used in the same manner as the photolithography process of the semiconductor fabrication process. After the photosensitive film 14 is sequentially applied, the photosensitive film pattern 14a is formed.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, e-beam 또는 레이저로 감광막 패턴(14a)에 맞추어서 크롬(12)을 노광한 후에 감광막 패턴(14a)을 제거하여 크롬 패턴(12a)이 형성된 광 투과 기판(10), 즉 패턴 형성용 마스크를 제작한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3C, after exposing the chromium 12 in accordance with the photosensitive film pattern 14a by an e-beam or a laser, the light transmitting substrate on which the chromium pattern 12a is formed by removing the photosensitive film pattern 14a ( 10) That is, a mask for pattern formation is produced.
이러한 패턴 형성용 마스크에는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 크롬 패턴이 밀좁은 간격으로 밀집되어 있는 밀집 라인들(A)과 고립라인(B)이 존재한다.In the pattern forming mask, as shown in FIG. 3C, there are dense lines A and an isolation line B in which chromium patterns are densely packed at narrow intervals.
밀집 라인들이 있는 곳은 다중 슬릿으로 구성되어 있기 때문에 광 근접 효과가 발생된다. 광 근접 효과에 대한 부연 설명은 아래와 같다.Where the dense lines are composed of multiple slits, an optical proximity effect occurs. Further explanation of the optical proximity effect is as follows.
반도체 칩에 집적화된 소자 및 연결선의 최소 선폭이 작아짐에 따라 자외선을 이용한 전통적인 리소그라피 기술로는 웨이퍼에 형성되는 패턴의 왜곡 현상을 피하기 힘들게 되었다.As the minimum line widths of devices and connecting lines integrated in semiconductor chips have been reduced, it has become difficult to avoid distortion of patterns formed on wafers using traditional lithography techniques using ultraviolet rays.
즉, 최근 사용되고 있는 I선, DUV 등의 사용으로 파장이 365nm 임에 반하여 최소 선폭은 350nm에 달하고 있으므로, 빛의 회절 간섭 등에 의한 패턴의 왜곡은 공정에서 심각한 제약조건으로 등장하였다.That is, since the wavelength is 365 nm and the minimum line width is 350 nm due to the use of I-line, DUV, etc., which is recently used, the distortion of the pattern due to diffraction interference of light has emerged as a serious constraint in the process.
이와 같은 패턴의 근접에 따른 왜곡 현상(optical proximity effect, OPE)은 앞으로 최소 선폭이 더욱 작아짐에 따라 더욱 심각해질 것으로 예상되며, 광리소그래피의 해상 한계에서 발생하는 패턴의 왜곡 현상에 대한 보정은 이제 불가피한 기술이 되고 있다.The optical proximity effect (OPE) is expected to become more severe as the minimum line width becomes smaller in the future, and correction of the pattern distortion occurring at the resolution limit of optical lithography is now inevitable. It is a technology.
광리소그래피는 일반적으로 포토마스크의 패턴을 광학 렌즈를 통하여 웨이퍼에 복사하는 방법을 사용하고 있다. 상을 투영시키는 광학계가 저대역 필터로 작용하기 때문에 웨이퍼에 맺히는 상은 원래의 모양에서 왜곡된 형태가 나타난다.Optical lithography generally uses a method of copying a pattern of a photomask to a wafer through an optical lens. Since the optical system that projects the image acts as a low pass filter, the image formed on the wafer appears distorted from its original shape.
이 영향은 사각형 모양의 마스크를 사용했을 경우 높은 주파수 부분, 모서리 부분이 투과되지 않으므로 원형의 패턴을 보이게 된다. 마스크 패턴의 크기가 큰 경우에는 기본 공간 주파수가 낮으므로 비교적 많은 차수의 주파수까지 투과가 가능하여 원래의 패턴과 유사한 상이 맺히게 된다. 그러나 패턴의 사이즈가 작아지면 공간 주파수가 높아지므로 투과되는 개수가 감소하고, 따라서 왜곡은 점점 심해지게 된다.This effect shows a circular pattern because the high frequency and corner parts are not transmitted through the use of a rectangular mask. When the size of the mask pattern is large, since the fundamental spatial frequency is low, transmission is possible up to a relatively large order of frequencies, thereby forming an image similar to the original pattern. However, the smaller the size of the pattern, the higher the spatial frequency, so the number of transmissions decreases, and the distortion becomes more severe.
현재까지는 리소그라피 장비의 개발로 이와 같은 문제를 해결해 왔으나, 이제 장비의 한계에 도달하여 설계 차원의 접근이 필요하게 되었다.Until now, the development of lithography equipment has solved this problem, but now the equipment has reached its limit and needs a design approach.
근접 효과 보정(OPC : Optical Proximity Correction)은 이와 같은 왜곡을 감안하여 미리 마스크의 모양을 변형하여 웨이퍼에 맺히는 최종 패턴이 원하는 모양이 되도록 하자는 것이다.OPC (Optical Proximity Correction) is to modify the shape of the mask in advance in consideration of such distortion so that the final pattern formed on the wafer becomes a desired shape.
근접 효과는 이웃한 피쳐가 패턴 의존적 변이를 만들어 내도록 상호 작용을 할 때 발생한다. 이와 같은 광근접 효과에 의한 최소 치수(CD : Critical Dimension)의 변동을 감소시키는 방법으로는 크게 두 가지, 즉 노광 장비의 파라미터를 변경시켜 근접 효과에 대한 보정을 취하는 모델 위주 방법과 일반적으로 몇 개의 규칙을 정하여 이를 마스크 설계에 방영하는 규칙 위주 방법이 있다.Proximity effects occur when neighboring features interact to create pattern-dependent variations. There are two ways to reduce the variation of the critical dimension (CD) due to the optical proximity effect, that is, a model-driven method in which the parameters of the exposure equipment are changed to compensate for the proximity effect. There is a rule-driven way to define rules and broadcast them to the mask design.
그러나, 이와 같은 방법을 통해 제작된 마스크를 계측하여 보면 여러 가지 효과가 있겠지만, 특히 같은 디멘젼(Dimension)을 가지도록 설계되었으나 레이아웃 내에서 타 피쳐의 근접도가 다르게 놓여진 라인들은 현상된 후에 서로 같은 디멘죤을 갖지 않는다. 따라서 조밀하게 밀집된 라인(dense line)들의 군은 이격된 라인(isolated line)과 비교했을 때 다르게 전사되는 경향(근접 효과)이 발생되기 때문에 확실한 라인 넓이가 일정하게 재생되지 않고, 이는 IC에서 중대한 문제가 발생시킬 수 있다.However, measuring the mask made through this method will have various effects, but in particular, lines that are designed to have the same dimension but have different proximity of other features in the layout are developed after they are developed. I don't have a menzone. Thus, the group of dense lines produces a tendency to be transferred differently (proximity effect) when compared to the isolated lines, so that certain line widths do not regenerate consistently, which is a significant problem for ICs. Can be generated.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 근접 효과 보정용 마스크를 이용하여 근접 효과가 보정된 패턴 형성용 마스크 제작 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a method for manufacturing a mask for pattern formation in which the proximity effect is corrected using the mask for proximity effect correction.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상의 고립 라인과 밀집 라인을 갖는 패턴 형성용 마스크를 제작하는 방법에 있어서, 상기 고립 라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 고립라인들과, 상기 밀집라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 밀집라인들을 포함하는 근접 효과 보정용 마스크를 제공하는 단계와, 상기 근접 효과 보정용 마스크로 감광막이 도포된 반도체 기판을 노광하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판에 형성된 감광막 패턴의 폭을 측정하고, 상기 측정된 감광막 패턴 폭들 중에서 실제 형성하고자 하는 패턴 폭과 동일한 패턴 폭을 갖는 고립라인, 밀집라인 선폭을 산출하는 단계와, 상기 산출된 고립라인 및 밀집라인 선폭을 토대로 패턴 형성용 마스크를 제작하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a pattern forming mask having at least one isolation line and a dense line, the isolation lines having a predetermined line width smaller than the line width of the isolation line And providing a proximity effect correction mask including dense lines having a line width smaller than the line widths of the dense line, and exposing a semiconductor substrate coated with the photosensitive film with the proximity effect correction mask to form a photoresist pattern. Measuring a width of the photoresist pattern formed on the semiconductor substrate, calculating an isolated line and a dense line width having a pattern width equal to the pattern width to be actually formed among the measured photoresist pattern widths; Based on the isolated line and dense line line width, And a system.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 근접 효과 보정용 패턴을 이용한 패턴 형성용 마스크 제조 과정을 도시한 흐름도이고, 도 2는 임의의 라인 폭을 갖는 패턴 형성용 마스크 제작 시 광 투과 기판에 도포된 크롬의 두께에 따른 노광 에너지 량을 나타내는 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a pattern forming mask using a pattern for proximity effect correction according to the present invention, and FIG. 2 is a thickness of chromium applied to a light transmitting substrate when fabricating a pattern forming mask having an arbitrary line width. It is a graph showing the amount of exposure energy according.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고립 라인과 밀집 라인을 갖는 패턴 형성용 마스크를 제작하는 방법은 먼저 근접 효과 보정용 마스크를 제작한다(S100).Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a pattern forming mask having an isolated line and a dense line according to the present invention first prepares a mask for proximity effect correction (S100).
본 발명에 따른 적어도 둘 이상의 고립 라인과 밀집 라인을 갖는 패턴 형성용 마스크를 제작을 위해 사용되는 근접 효과 보정용 마스크는 패턴 형성용 마스크에서 고립 라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 고립라인들과, 패턴 형성용 마스크에서 밀집라인의 선폭들보다 기 설정된 만큼 작은 선폭을 갖는 밀집 라인들로 구성된다.Proximity effect correction masks used for fabricating a pattern forming mask having at least two or more isolation lines and dense lines according to the present invention are isolated lines having a line width smaller than the line widths of the isolation lines in the pattern forming mask. And dense lines having a line width smaller than the line widths of the dense lines in the pattern forming mask.
다시 말해서, 반도체 기판에 형성될 패턴들의 선폭이 0.15㎛에서 순차적으로 0.01㎛씩 커짐에 따라 0.15㎛, 0.16㎛, 0.17㎛… 순으로 변한다고 할때, 근접 효과 보정용 마스크에서는 고립 라인에서 0.005㎛씩 작게 만들고, 밀집라인에서는 0.01㎛씩 작게 만들거나, 고립라인은 그대로 두고 밀집라인은 0.01㎛씩 작게 제작된다.In other words, as the line widths of the patterns to be formed on the semiconductor substrate are sequentially increased from 0.15 μm by 0.01 μm, 0.15 μm, 0.16 μm, 0.17 μm. In order to change the order, the proximity effect correction mask is made smaller by 0.005 μm in the isolation line, and the density is smaller by 0.01 μm in the dense line, or the density line is made smaller by 0.01 μm with the isolation line intact.
상기와 과정을 통해 제작된 근접 효과 보정용 마스크를 이용하여 반도체 기판에 도포된 감광막을 이용하여 감광막 패턴을 형성한다(S102)The photoresist pattern is formed using the photoresist film coated on the semiconductor substrate using the proximity effect correction mask manufactured through the above process (S102).
반도체 기판에 형성된 감광막 패턴의 폭을 SEM 장치로 측정하고, 측정된 패턴의 폭들 중에서 실제 형성하고자 하는 패턴의 폭과 동일한 패턴 폭을 갖는 고립라인과 밀집라인 선폭을 산출한다(S104, S106).The width of the photoresist pattern formed on the semiconductor substrate is measured by an SEM device, and the line widths of the isolated and dense lines having the same pattern width as the width of the pattern to be actually formed are calculated among the widths of the measured patterns (S104 and S106).
산출된 고립라인 및 밀집라인 선폭을 이용하여 패턴 형성용 마스크를 제작한다(S108).Using the calculated isolated line and dense line line width, a mask for pattern formation is manufactured (S108).
이와 같이, 근접 효과 보정용 패턴으로 고립 및 밀집라인의 선폭 변화에 따라 근접 효과가 반영될 때의 패턴 폭을 측정하고, 근접 효과가 반영되더라도 정확한 패턴을 형성할 수 있는 실질적인 고립라인과 밀집라인의 선폭을 산출한다. 산출된 밀집라인과 고립라인의 선폭을 이용하여 패턴 형성용 마스크를 제작하고, 제작된 패턴 형성용 마스크로 반도체 기판에 패턴을 형성함으로써 보다 정확한 패턴을 형성할 수 있다. As such, the pattern width when the proximity effect is reflected according to the change of the line width of the isolation and dense lines as the proximity effect correction pattern is measured, and the line width of the actual isolated line and the dense line that can form an accurate pattern even if the proximity effect is reflected. To calculate. A pattern for forming a pattern may be manufactured using the calculated line widths of the dense line and the isolated line, and a pattern may be formed on a semiconductor substrate using the manufactured pattern forming mask, thereby forming a more accurate pattern.
패턴 형성용 마스크 제작 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 투과 기판(예를 들면, 글래스(glass))에 도포된 크롬의 두께와 광 투과 기판(예를 들면, 글래스)에 입사되는 노광 에너지량에 따라 광 투과 기판에 형성되는 라인의 폭은 달라질 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 패턴 형성용 마스크 제작 과정에서 광 투과 기판에 도포되는 크롬의 두께와 마스크 제작 시에 이용되는 노광 에너지량은 중요하다. When fabricating a pattern forming mask, as shown in FIG. 2, the thickness of chromium applied to a light transmitting substrate (eg, glass) and the exposure energy incident on the light transmitting substrate (eg, glass) are shown. Since the width of the line formed on the light transmissive substrate may vary depending on the amount, the thickness of chromium applied to the light transmissive substrate and the amount of exposure energy used in manufacturing the mask are important in the process of fabricating the pattern forming mask according to the present invention. Do.
이러한 이유로 아래의 표 1과 같이, 도 2의 그래프를 토대로 서로 다른 두께로 크롬이 도포된 여러 개의 스플릿(S#1, S#2, …, S#16)을 제작한 후에 각각의 스플릿을 다른 노광 에너지로 노광하여 광 투과 기판에 라인을 형성하고, 형성된 라인의 폭을 측정한다.For this reason, as shown in Table 1 below, based on the graph of FIG. 2, after making several splits (S # 1, S # 2, ..., S # 16) coated with chromium at different thicknesses, each split may be different. Exposure is performed with exposure energy to form a line on the light transmitting substrate, and the width of the formed line is measured.
측정된 라인의 폭에 대한 데이터를 이용하여 원하는 패턴 형성용 마스크 제작에 적합한 스플릿을 선택한 후에, 선택된 스플릿을 이용하여 패턴 형성용 마스크를 제작할 수 있다.After selecting a split suitable for fabricating a desired pattern forming mask using data on the width of the measured line, a mask for forming a pattern may be manufactured using the selected split.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 실제 마스크의 밀집라인과 고립라인보다 작은 라인을 갖는 근접 효과 보정용 마스크로 감광막이 도포된 반도체 기판을 노광하여 감광막 패턴을 형성한 후에 감광막 패턴의 폭을 측정하고, 측정된 감광막 패턴들 중에서 실제로 제작하고자 하는 패턴의 폭과 동일한 패턴에 대응되는 밀집라인과 고립라인 폭을 산출하여 패턴 형성용 마스크 패턴을 제작함으로써, 근접 효과에 영향을 받지 않는 패턴 형성용 마스크 패턴을 제작할 수 있다.As described above, the present invention exposes a semiconductor substrate coated with a photosensitive film with a proximity effect correction mask having a smaller density line and a smaller line than an isolated mask to form a photosensitive film pattern, and then measure the width of the photosensitive film pattern. Among the photosensitive film patterns, a mask pattern for pattern formation is produced by calculating a mask pattern for pattern formation by calculating a dense line and an isolated line width corresponding to a pattern that is actually the same as the pattern width to be produced. Can be.
도 1은 본 발명에 따른 근접 효과 보정용 마스크를 이용한 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 도시한 흐름도이고,1 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a mask for forming a pattern using a mask for correcting proximity effects according to the present invention;
도 2는 임의의 라인 폭을 갖는 패턴 형성용 마스크 제작 시 광 투과 기판에 도포된 크롬의 두께에 따른 노광 에너지 량을 나타내는 그래프이고,2 is a graph showing the amount of exposure energy according to the thickness of chromium applied to a light transmitting substrate when fabricating a pattern forming mask having an arbitrary line width.
도 3a 내지 도 3c는 종래 기술에 의한 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 도시한 공정 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a mask for pattern formation according to the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 : 광 투과 기판 12 : 크롬10: light transmitting substrate 12: chrome
14 : 감광막 12a : 크롬 패턴14 photosensitive film 12a: chrome pattern
14a : 감광막 패턴14a: photoresist pattern
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