KR100575081B1 - 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한반도체용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정한 거리 사이에서 인접한 두 패턴간에 선택적으로 보조 패턴을 형성하는 반도체용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 인접한 두 패턴의 어느 한 패턴이라도 콘택홀을 포함하고 있는 경우에는 보조 패턴을 형성하지 않는 보상방법에 관한 것이다.

본 발명의 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 및 그 제조방법은 인접한 폴리라인간의 디자인 룰을 확인하여 광학 근접보상이 필요한 부분을 확인하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 콘택홀을 포함하지 않는 폴리라인 가장자리에 대해서만 바이어스 보상을 하는 제2단계를 포함함에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 및 그 제조방법은 상기와 같은 광학근접효과와 단차 문제를 동시에 효과적으로 데이터베이스상에서 해결할 수 있는 것으로 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 바이어스만을 간단히 광학근접보상함으로써 복잡한 광학근접보상 시뮬레이션(OPC simulation)을 피할 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.

둘째, 간단한 룰 보상만 이루어지므로 라인 끝 부분에 광학근접보상 보조 패턴이 붙지않게 되어 마스크 제조가 용이하다.

셋째, 추가적인 마스크 및 공정이 불필요하다.

넷째, 밀한 부분과 고립된 부분의 패턴간에 발생하는 선폭차에 대해 바이어 스 보상이 선택적으로 가능하며, 컨택홀(contact hole)의 마진(margin)확보가 용이하다.

인접, 노광, 마스크, 광학근접보상

Description

인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 및 그 제조방법{Semiconductor mask with an ancillary pattern formed on one of two adjacent patterns and manufacturing method thereof}

도 1은 종래기술의 단위 비트 셀이다.

도 2는 본 발명의 단위 비트 셀이다.

본 발명은 특정한 거리 사이에서 인접한 두 패턴간에 선택적으로 보조 패턴을 형성하는 반도체용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 인접한 두 패턴의 어느 한 패턴이라도 콘택홀을 포함하고 있는 경우에는 보조 패턴을 형성하지 않는 보상방법에 관한 것이다.

종래의 반도체 포토리소그라피 기술은 마스크 제조를 정교하게 해줌으로써 마스크로 투광되어 나오는 빛의 양을 적절히 조절할 수 있게 되었다. 이를 위하여 광학근접보상기술(optical proximity correction, 이하 OPC)과 위상반전마스크기술 (phase shifting mask)이 등장하였고, 마스크에 그려진 패턴 형상에 의한 빛의 왜곡 현상을 최소화 시킬 수 있는 여러 방법들이 모색되었다. 최근에는 원자외선 파장(248nm or 194 nm wavelength)의 빛에 감광력이 뛰어난 화학증폭형 레지스트의 개발로 더욱 해상도를 증가시킬 수 있는 실질적인 기술들이 등장하였는데, 광학근접보상기술은 John L. Nistler et al., "Large area optical design rule checker for Logic PSM application", SPIE Vol.2254 Photomask and X-Ray Mask Technology(1994)에 의해 발표되면서 마스크 자체에 대한 효과가 검증되었다. 특히, 광학설계법칙을 검사하는 프로그램을 응용해 기존에 그려져 있는 설계도면 내에 광학근접효과가 발생되는 부분을 효율적으로 찾아내어 도면의 모양을 부분적으로 변경해주는 기술이 마스크 해상력 향상에 많은 도움을 주었는데, 종래기술의 예를 들어 설명해 보도록 한다.

도 1a는 에스램(SRAM) 및 디램(DRAM)소자 등에 주로 사용되는 반복적인 셀(cell)구조를 갖는 경우에 생기는 문제점을 예시한 것인데, 단위 비트 셀(unit bit-cell)을 나타낸 것이다. 폴리라인(poly line)(100)과 폴리층 내에 형성되는 컨택홀(contact hole)(200)을 동시에 나타내었다. 이 때, 폴리라인이 정상적으로 정의되지 못하면 컨택홀(200)과의 마진(margin)이 없게 된다. 도 1b는 이를 마스크 노광 하였을 때 형성된 폴리 레지스트 패턴(100a)이 단차 영향 및 광학 근접효과 등으로 인해 라인 끝 부분이 짧아지는 문제가 발생하는 것을 나타낸 것이다.

도 1c와 도 1d는 다른 종래기술의 예인데, 도 1c와 같이 폴리라인(10)에 광학근접보상용 더미 패턴(OPC dummy pattern)(11,12)을 적용한 후에도 도 1d와 같이 폴리 레지스트 패턴 폭이 제대로 형성되지 않는 현상을 나타낸 것이다. 즉, 폴리 레지스트 패턴(10a)에 대한 라인 끝 보상이 이루어 졌으나, 패턴간의 공간 부족으로 인접 패턴간에 서로 붙는 현상이 발생하여 추가적인 보상이 필요하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 반도체용 마스크는 컨택홀과의 마진이 없고, 라인 끝 부분이 짧아지며, 인접 패턴간의 서로 붙는 현상으로 추가적인 보상이 필요하다. 대한민국 공개특허공보 제1999-0066046호에도 보상을 위하여 보조 패턴을 이용하고 있으나, 본 발명과 같이 노광 도우즈(dose)량 조절과 바이어스 보상만으로 컨택홀 마진 확보가 용이한 광학근접보상이 가능하지는 못한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에스램 및 디램 셀과 같이 반복적인 소자에 적합하도록 하며, 폴리/액티브 중첩 부분에서 디자인 룰과 같은 실제 패턴 선폭을 구현함으로써 포화전류(saturation current)와 문턱 전압(threshold voltage)곡선 특성을 정상적으로 맞출 수 있으며, 특히 셀 어레이(cell array) 부분과 스파이스 테스트 패턴(spice test pattern)이 동시에 공존하는 시스템 집적회로(system IC) 소자의 경우에도 모두 동일 선폭을 유지 할 수 있게 되어 안정화된 소자 확보가 가능하도록 함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명은 인접한 폴리라인간의 디자인 룰을 확인하여 광학 근접보상이 필요한 부분을 확인하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 콘택홀을 포함하지 않는 폴리라인 가장자리에 대해서만 바이어스 보상을 하는 제2단계를 포함하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 및 그 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도 2를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2a와 같이 반복적인 에스램 셀 디자인에 대하여 인접한 폴리라인(100)간의 디자인 룰을 확인하여 광학근접보상이 필요한 부분을 확인한다.

도 2b와 같이 상기 도 2a에 표시된 화살표의 방향과 반대 방향에 대해서도 인접한 폴리라인(100)간의 디자인 룰을 만족하는지 확인하여 광학근접보상이 필요한 부분을 확인한다. 즉, 특정한 거리 사이에서 인접한 두 패턴간의 하나의 패턴에 보조 패턴을 형성한다.

도 2c와 같이 컨택홀(200)이 포함되지 않은 인접한 폴리라인(100) 가장자리에 대해서만 바이어스 보상(101,102)을 한다. 상기 인접한 두 패턴의 어느 한 패턴이라도 컨택홀을 포함하고 있는 경우에는 보조 패턴을 형성하지 않고, 상기 두 패턴 모두가 컨택홀을 포함하고 있지 않은 경우에만 보조 패턴을 형성한다. 상기의 두 폴리라인간의 거리에 따라 보조 패턴의 폭이 선택적으로 결정되고, 상기 두 패턴이 컨택홀을 포함할 수 있는 범위까지 최적의 노광량의 변경이 가능하며, 인접한 두 패턴간에 접촉이 일어나지 않는 범위에서 형성된다. 상기의 방법으로 보상을 하게 되면 종래의 방법과는 달리, 컨택홀(200) 주변부에는 광학근접보상패턴이 형성되지 않고, 홀 이외의 부분에 광학근접보상패턴이 형성된 것과 동일한 결과를 얻게 되어 도 2d와 같이 레지스트 패턴(1000a)이 형성된다. 즉, 홀(200)을 포함하고 있는 폴리 패턴 및 마주보는 폴리 패턴 가장자리 선에 광학근접보상패턴이 형성되지 않아서 마스크 제조시에 공정마진 확보가 가능하다. 이 때, 조명계 노광 에너지를 조절하면 1000a => 1000b => 1000c => 1000d 등의 컨터 이미지(contour image)로 순차적으로 변한다. 시프리(shipley)사의 양성 KrF 레지스트 UV135 5000Å 두께를 사용하면 0.15

m 선폭에 대해 KrF 노광 도우즈(dose)량 감소에 따라 폴리라인 선폭이 1000a => 1000b => 1000c => 1000d 등으로 순차적으로 변한다.

도 2e는 다른 실시예를 나타낸 것인데, 밀(dense)한 부분과 소(isolated)한 부분을 나누어서 폴리라인(100)에 대한 바이어스 보상(101,102)을 선택적으로 적용하면 도 2d와 같이 노광 장치의 노광량 변화(1000a => 1000b => 1000c => 1000d)에 대하여 좀더 안정된 초점심도를 갖게되어 공정변화에 따른 브리지(bridge) 문제에 좀 더 안정적이며, 홀 마진(hole margin)확보에 유리한 공정조건 확보가 가능해진다.

상기와 같은 본 발명은 노광 도우즈(dose)량 조절과 바이어스 보상만으로 컨택홀 마진(contact hole margin)확보가 용이한 광학근접보상이 가능한 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 및 그 제조방법은 상기와 같은 광학근접효과와 단차 문제를 동시에 효과적으로 데이터베이스상에서 해결할 수 있는 것으로 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 바이어스만을 간단히 광학근접보상함으로써 복잡한 광학근접보상 시뮬레이션(OPC simulation)을 피할 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.

둘째, 간단한 룰 보상만 이루어지므로 라인 끝 부분에 광학근접보상 보조 패턴이 붙지않게 되어 마스크 제조가 용이하다.

셋째, 추가적인 마스크 및 공정이 불필요하다.

넷째, 밀한 부분과 고립된 부분의 패턴간에 발생하는 선폭차에 대해 바이어스 보상이 선택적으로 가능하며, 컨택홀의 마진 확보가 용이하다.

Claims (7)

1. 반도체용 마스크 제조방법에 있어서,

   인접한 폴리라인간의 디자인 룰을 확인하여 광학 근접보상이 필요한 부분을 확인하는 제1단계; 및

   상기 제1단계에서 콘택홀을 포함하지 않는 폴리라인 가장자리에 대해서만 바이어스 보상을 하는 제2단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인접 폴리라인간의 디자인 룰을 확인할 때, 반대방향으로도 동일한 디자인 룰을 만족하는지 동시에 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리라인을 밀(dense)한 부분과 소(isolated)한 부분으로 선택적으로 나누어서 바이어스 보상을 하는 것을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보 조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리라인간의 거리에 따라 보조 패턴의 폭이 결정됨을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 패턴이 컨택홀을 포함할 수 있는 범위까지 최적의 노광량의 변경이 가능함을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 보조 패턴은 인접한 두 패턴간에 접촉이 일어나지 않는 범위에서 형성됨을 특징으로 하는 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크 제조방법.
7. 상기 제 1 항의 방법으로 제조된 인접한 두 패턴의 선택적인 보조 패턴 형성에 의한 반도체용 마스크.

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