KR100607730B1 - 반도체 제조공정에서의 마스크 제작 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 공정에 사용되는 마스크의 제작 방법 중 패턴간의 브리지 현상을 제거하기 위한 장치로서, 길이가 긴 변을 y축 방향으로 배열한 직사각형 모양의 제 1 패턴, 상기 제 1 패턴에 형성된 제 1 홀 패턴을 통해 상기 제 1 패턴과 합체된 제 1 도그 본 형태 패턴, 상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 동일한 모양 및 형태로 결합되어 있어 있으며, 상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴보다 음의 y축방향으로 위치하는 제 2 패턴 및 제 2 도그 본 형태 패턴, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴의 마주보는 부분 중, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴 사이의 간격이 일정 거리보다 좁은 부분을 제거하여 상기 제 1 패턴과 상기 제 2 패턴 사이의 간격을 상기 일정 거리 이상으로 유지시키고자 하는 광근접보상법을 적용하기 위하여, 상기 제 2 패턴의 양의 y축 방향의 최상단 상에 배열되는 어시스트 바를 포함하는 반도체 제조 공정 장치를 제공한다. 일정 높이를 가지는 어시스트 바를 사용하여 마스크를 제작하게 되면 미스얼라인먼트와 라인 엔드 쇼트닝 현상에 대해서도 개선시킬 수 있고, 패턴 브리지 문제를 동시에 해결할 수 있다.

Description

반도체 제조공정에서의 마스크 제작 장치 {APPARATUS FOR FORMING MASK IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS}

도1a 는 일반적인 패턴을 도시하며, 도1b는 일반적인 패턴의 단부에서 발생하는 라인 엔드 쇼트닝 현상을 도시한다.

도2a는 일반적인 패턴에 룰에 근거한 광근접보상(OPC : optical proximity correction) 또는 모델에 근거한 OPC를 적용한 것을 도시하며, 도2b는 일반적인 패턴에 도그 본 형태의 OPC를 적용한 것을 나타낸 것이다.

도3a는 단순하게 패턴의 라인이 하나만 존재하는 단순한 도그 본 형태의 OPC를 도시하며, 도3b는 패턴의 라인과 라인사이의 간격이 라인의 폭 사이즈의 두배 이상이 되는 도그 본 형태의 OPC를 도시한다.

도4a는 패턴의 라인과 라인의 간격이 라인의 폭 사이즈 만큼 떨어져 있는 도그 본 OPC를 도시하며, 도4b는 도4a에 나타나 있는 도그 본 OPC 부분 중에서 서로 마주 보는 부분을 잘라낸 상태를 도시한다.

도5는 두 개의 홀 패턴이 어긋나게 배열되어 있는 상태를 도시하고 있다.

도6a는 도5와 같은 패턴에 어시스트 바 없이 룰에 근거한 OPC를 적용한 상태를 도시하며, 도6b는 동일 패턴에 어시스트 바를 사용하여 OPC를 적용한 상태를 도시한다.

도7은 도6b에서 어시스트 바를 제거한 상태를 도시한다.

도8은 어시스트 바의 높이를 구하기 위한 작도법을 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 : 패턴 21, 55 : 홀 패턴

22 : 일반적 OPC 부분

23, 43: 도그 본 형태의 OPC 부분

31,41,42,51,52,53,54,61,62,62',63,81,82,83 : 거리

65, 85 : 어시스트 바

본 발명은 반도체 제조공정 중 포토리소그라피에서 해상력을 높이는데 사용하는 해상도 향상 기술 (RET : Resolution Enhancement Tecnology)중의 한가지인 룰에 근거한 광근접보상 (Rule based Optical Proximity Correction)에 관련된 것으로, 기존에 존재하는 도그 본, 또는 개뼈 (Dog bone) 형태의 룰에 근거한 OPC에 어시스트 바(Assist bar)를 이용하여 미스어라인(Misalign)과 라인 엔드 쇼트닝(Line end Shortening) 현상을 동시에 개선할 수 있는 기술로서 OPC의 궁극적인 목적인 패턴충실도(Pattern fidelity)를 극대화하는데에 그 목적이 있다.

반도체 제조공정 중에서 포토리소그라피관련 공정이 중요함은 동종업계에 있는 사람이면 누구나 알고 있다. 포토리소그라피공정에서 패턴이 형성되어야 반도체가 만들어질 수 있기 때문이다. 이 포토리소그라피공정은 소자의 집적도가 높아질수록 그 중요성이 더욱 커지게 되는데, 이는 소자의 집적도가 높아질수록 패턴의 사이즈는 작아지게 되며, 이 작은 패턴을 해상(Resolution)하기 위해서는 그 공정이 정교해야 하기 때문이다. 갈수록 작아지는 패턴을 포토리소그라피장비가 따라가지 못하기 때문에 해상력 향상과 충실도를 위해서 개발되는 기술이 RET(Resolution Enhancement Technology)이다. 이 기술중 본 발명에서 설명하고자 하는 것은 광근접보상(OPC : Optical Proximity Correction)이며, 그 중에서도 룰에 근거한 OPC부분과 도그 본 형태의 OPC를 언급하고자 한다.

도그 본 형태의 OPC라 함은, 원래의 형태의 패턴에 언더 레이어(Under layer)와의 사이에 바이어스(bias)를 가하고 합체(merge)를 통해서, 즉, 불리언 이퀘이션 (Boolean equation)의 원리를 이용하여, 패턴의 충실도를 높이고자 하는 것이다.

도1a은 일반적인 패턴의 모양을 도시한다. 도1a는 로직(Logic)부분에 일반적으로 존재하는 하나의 긴 패턴(10)을 도시하고 있고, 그 패턴(10)의 끝단(Line end)에 홀 패턴(hole pattern)(11)이 존재하고 있다. 이런 패턴(10)들의 끝단은 근접효과(Proximity effect)로 인해 짧아지는 현상이 발생하게 되는데, 이를 라인 엔드 쇼트닝(Line end shortening)현상이라고 하며, 도1b에 이 현상을 도시하고 있 다.

근접효과는 포토 프로세스에서 패터닝하고자 하는 패턴의 사이즈가 작아지면 작아질수록 많이 생긴다. 이런 사이즈가 작은 패턴은 패터닝 프로세스를 거치면서 배열(alignment)이 틀어지게 되면 근접효과에 의해 심각한 문제를 일으키게 된다. 이런 경우에는 홀의 저항이 증가하거나 신뢰도(Reliablilty)에 심각한 문제를 일으킬 수 있게 된다.

이를 보완하기 위해 룰에 근거한 OPC(Rule based OPC) 또는 모델에 근거한 OPC(Model based OPC)를 사용하거나 가장 간단하게 적용할 수 있는 도그 본 형태의 OPC를 사용하게 되었다. 도2a는 일반적인 패턴에 룰에 근거한 OPC 또는 모델에 근거한 OPC를 적용한 것을 도시하며, 도2b는 일반적인 패턴에 도그 본 형태의 OPC를 적용한 것을 나타낸 것이다. 도2a 및 도2b는 패턴(20), 홀 패턴(21), 룰 또는 모델에 근거한 OPC 부분(22), 도그 본 형태의 OPC 부분(23)가 도시되어 있다.

앞서 설명했듯이 도그 본 형태의 OPC는 단순한 불리언 이퀘이션에 의해 나타낼 있다. 도2b를 보면, 패턴(20)에 홀 패턴(21)을 'B' 만큼의 bias를 준 다음 합체시키면 쉽게 얻을 수 있다. 쉽게 패턴의 충실도를 높일 수 있는 반면 브리지(Bridge)(원치 않은 곳에서 패턴과 패턴이 붙어버리는 현상) 등의 심각한 문제를 일으킬 수도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도그 본 형 태의 OPC에 룰에 근거한 OPC를 적용하면서 일정 높이를 가지는 어시스트 바를 사용하는 마스크를 제공하여, 미스얼라인먼트와 라인 엔드 쇼트닝 현상에 대해서도 개선시킬 수 있고, 도그 본 형태의 OPC로 인해 취약해질수도 있는 패턴 브리지 문제를 동시에 해결하여 더욱 더 강한 패턴 프로세스를 구축하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 마스크의 제작 방법 중 패턴간의 브리지 현상을 제거하기 위한 장치로서, 길이가 긴 변을 y축 방향으로 배열한 직사각형 모양의 제 1 패턴, 상기 제 1 패턴에 형성된 제 1 홀 패턴을 통해 상기 제 1 패턴과 합체된 제 1 도그 본 형태 패턴 - x축과 y축이 직각일 때, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴의 x축 방향의 폭이 상기 제 1 패턴의 x축 방향의 폭보다 크고, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴의 y축방향 길이가 상기 제 1 패턴의 y축 방향 길이보다 짧음 - , 상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 동일한 모양 및 형태로 결합되어 있어 있으며, 상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴보다 음의 y축방향으로 위치하는 제 2 패턴 및 제 2 도그 본 형태 패턴, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴의 마주보는 부분 중, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴 사이의 간격이 일정 거리보다 좁은 부분을 제거하여 상기 제 1 패턴과 상기 제 2 패턴 사이의 간격을 상기 일정 거리 이상으로 유지시키고자 하는 광근접보상법을 적용하기 위하여, 상기 제 2 패턴의 양의 y축 방향의 최상단 상에 배열되는 어시스트 바를 포함하는 반도체 제조 공정 장치를 제공한다.

앞서 설명되었듯이, 라인 엔드 쇼트닝 현상 및 미스얼라인먼트(misalignment)를 개선 및 향상시키기 위해서 룰에 근거한 OPC나 도그 본 형태의 OPC를 사용하게 되었는데 이는 많은 문제점을 나타내고 있다.

예를 들어, 도3a에는 단순하게 패턴의 라인이 하나만 존재하는 단순한 도그 본 형태의 OPC를 도시하고 있는데, 이 때에는 문제가 전혀 될 것이 없고, 도3b에는 패턴의 라인과 라인사이의 간격이 라인의 폭 사이즈의 두배이상이 되는 도그 본 형태의 OPC를 도시하고 있는데, 이 경우에도 라인 사이의 간격이 멀리 떨어져 있으므로 문제점이 없다. 하지만, 도4a에 도시된 것처럼 패턴(40)의 라인과 라인의 간격(41)이 라인의 폭 사이즈(42) 만큼 떨어져 있게 되는 경우에는, 즉, 1:1 피치(Pitch) 간격으로 패턴(40)이 존재하는 경우에는, 문제점이 생기게 된다. 하지만, 이러한 문제점도 룰에 근거한 OPC를 적용하면 쉽게 해결 할 수가 있다. 도4a에 나타나 있는 도그 본 OPC 부분(43) 중에서 서로 마주 보는 부분을 잘라내어 도4b와 같이 만들면 되기 때문이다.

한편, 상기와 같은 단순한 패턴 모양이 아니라, 다양한 패턴이 존재하는 로직 부분에서는 OPC를 적용하여 매끄러운 패턴을 얻는데에 많은 문제점을 내포하게 된다.

예를 들어, 패턴 및 홀 패턴 등이 대칭성이 없게 배치가 되면 문제점이 발생하게 된다. 도 5는 홀 패턴이 어긋나게 배열되어 있는 패턴을 도시하고 있다. 서로 인접한 양 쪽의 패턴(50) 및 홀 패턴(55)이 높낮이가 다르게 어긋나게 배치되어 있 다. 이런 경우에는 도6에서 설명되는 것처럼 비정상적인 OPC결과를 나타낼 수 있게 된다.

앞서 설명한 것처럼 패턴의 라인과 라인 사이가 어느정도의 간격을 유지하도록 하기 위해서 룰에 근거한 OPC가 사용되는데, 이러한 룰에 근거한 OPC는 어느 라인의 폭과 인접한 라인과의 간격이 일정한 간격보다 가까울 때 패턴의 OPC 보정이 가능한 기술이다. 즉, 도5의 도그 본 형태의 OPC 중에서 라인의 폭(51)과 라인 사이의 간격(52)이 정해진 간격보다 가까운 폭(53) 부분의 패턴을 없앨 수 있는 것이다.

그러나, 도5에서 보다시피 양 패턴이 어긋나 있기에 아래쪽으로 내려가 있는 패턴의 도그 본 부분의 상단부분의 특정 구간(54)에서는 마주보는 패턴이 존재하지 않기 때문에 정해진 조건을 만족할 수가 없다. 따라서 도5과 같은 패턴에 룰에 근거한 OPC를 적용하게 되면 도6a와 같은 결과를 초래하게 된다. 즉, 라인 엔드 쇼트닝 현상과 미스얼라인먼트를 향상시킬 수는 있으나, 패턴간의 브리지(bridge)는 더욱 나빠지게 되는 현상이 생기게 된다. 도6a에서 패턴(60)의 라인과 라인 사이의 거리를 간격(61)으로 유지하고자 하는 것이 목표였으나, 도5의 특정 구간(54)에서 보정 오류가 생기기 때문에 간격(62) 또는 간격(63) 만큼의 거리가 간격(61)보다 좁아지게 되는 관계로 패턴간의 브리지가 야기된다. 따라서 이러한 패턴은 초점심도 마진이 부족하게 되며, 패턴의 공정능력을 더욱 나쁘게 할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 비정상적인 OPC를 없애기 위하여 도6b와 같이 어시스트 바(assist bar)를 도입하고자 한다.

도6a의 간격(62)를 넓혀 간격(61)과 같도록 만들기 위해서 도6a과 같은 패턴(60) 위에 도6b의 어시스트 바(65)와 같은 패턴을 만들었다. 이 어시스트 바(65)는 패터닝 프로세스를 거치는 과정에도 웨이퍼에는 전사되지는 않는 미세한 패턴을 말한다. 이 어시스트 바(65)를 사용하게 되면, 도6a에서 간격(62)이 정상적인 간격(61)보다 좁아 생겼던 문제가 해결되어, 도6b에서 보는 것처럼 간격(62')을 정상적인 간격(61)과 동일하게 유지할 수 있게 됨으로 패턴의 보정이 가능하게 된다. 그 후, 도6b에서 어시스트 바를 제거하게 되면 도7처럼 우리가 목표하고자 보정된 패턴을 얻을 수 있게 된다.

이러한 어시스트 바를 어떤 싸이즈로 만들지 예를 들어보면, 도8에서 선분(81)으로 표시되는 부분의 사이즈가 선분(82)으로 표시되는 부분의 사이즈와 동일하며 두 선분이 이루는 각이 45도를 유지할 때, 바람직한 어시스트 바(85)의 높이(83)는 선분(81)의 길이와 sin45를 곱한 값으로 표현될 수 있다. 이와 같이 구해진 어시스트 바(85)의 높이(83)을 패턴(80) 상에 설치하여 미스얼라인먼트와 라인 엔드 쇼트닝 현상에 대해 개선효과를 유지하면서 패턴간의 브리지를 방지할 수 있는 패턴 프로세스를 만들 수 있게 된다.

본 발명에서 소개한 것처럼 기존에 존재하는 도그 본 형태의 OPC에 룰에 근거한 OPC를 적용하면서 본 발명에서 설명된 높이를 가지는 어시스트 바를 사용하여 마스크를 제작하게 되면 미스얼라인먼트와 라인 엔드 쇼트닝 현상에 대해서도 개선 시킬 수 있고, 도그 본 형태의 OPC로 인해 취약해질수도 있는 패턴 브리지 문제를 동시에 해결하여 더욱 더 강한 패턴 프로세스를 구축할 수 있게 되며, 그 결과 더욱 향상된 패턴 충실도를 얻을 수 있게 되는 것이다. 그 결과로써 높은 생산성을 갖는 제품을 생산할 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 반도체 제조 공정에 사용되는 마스크의 제작 방법 중 패턴간의 브리지 현상을 제거하기 위한 장치로서,

   길이가 긴 변을 y축 방향으로 배열한 직사각형 모양의 제 1 패턴,

   상기 제 1 패턴에 형성된 제 1 홀 패턴을 통해 상기 제 1 패턴과 합체된 제 1 도그 본 형태 패턴 - x축과 y축이 직각일 때, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴의 x축 방향의 폭이 상기 제 1 패턴의 x축 방향의 폭보다 크고, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴의 y축방향 길이가 상기 제 1 패턴의 y축 방향 길이보다 짧음 - ,

   상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 동일한 모양 및 형태로 결합되어 있어 있으며, 상기 제 1 패턴과 상기 제 1 도그 본 형태 패턴보다 음의 y축방향으로 위치하는 제 2 패턴 및 제 2 도그 본 형태 패턴,

   상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴의 마주보는 부분 중, 상기 제 1 도그 본 형태 패턴과 상기 제 2 도그 본 형태 패턴 사이의 간격이 일정 거리보다 좁은 부분을 제거하여 상기 제 1 패턴과 상기 제 2 패턴 사이의 간격을 상기 일정 거리 이상으로 유지시키고자 하는 광근접보상법을 적용하기 위하여, 상기 제 2 패턴의 양의 y축 방향의 최상단 상에 배열되는 어시스트 바

   를 포함하는 반도체 제조 공정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 어시스트 바의 x축 방향의 폭을 미세하게 하여 패터닝 프로세스를 거쳐도 웨이퍼에는 전사되지 않도록 하는

   반도체 제조 공정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 어시스트 바가 상기 제 2 패턴의 양의 y축 방향의 상기 최상단 상이면서, 상기 제 1 패턴과 가장 가까운 위치에 배열되는

   반도체 제조 공정 장치.

Images