KR100732772B1 - 마스크 레이아웃 형성 방법 및 이에 따른 레이아웃 - Google Patents

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Abstract

마스크 레이아웃(layout) 형성 방법 및 이에 따른 레이아웃을 제시한다. 본 발명에 따르면, 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하고, 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 광근접효과보정(OPC)에서 수정하고, 수정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 수평축 방향으로 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 마스크 레이아웃 형성 방법을 제시한다. 제1다각형의 사선 패턴은 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 액티브 영역(active region) 및 소자 분리층을 설정하는 것일 수 있다.
전자빔 노광, 사선 패턴, 프랙처, VSB

Description

마스크 레이아웃 형성 방법 및 이에 따른 레이아웃{Method of preparing mask layout and layout thereby}
도 1은 종래의 소자 분리층을 위한 마스크 레이아웃(mask layout)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 소자 분리층을 위한 마스크 레이아웃(mask layout)을 설명하기 위해서 도 1의 "C" 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 마스크 레이아웃을 프랙처 분할(fracturing)한 결과를 보여주기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원본 마스크 레이아웃을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 원본 마스크 레이아웃을 수정한 레이아웃을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 수정 마스크 레이아웃을 프랙처 분할한 결과를 보여주기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 전자 빔 노광(e-beam writing)에 요구되는 프랙처 분할(fracturing)을 고려하여 마스크 레이아웃(mask layout) 형성 방법 및 이에 따른 마스크 레이아웃에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 디자인 룰(design rule)의 축소가 급격히 이루어지고 있다. 이에 따라, 패턴 형성을 위한 리소그래피(lithography) 과정에서 해상력 제약에 의해, 패턴을 전사(transfer) 중에 왜곡(distortion) 현상이 극심해지고 있다. 따라서, 리소그래피 과정의 제약을 극복하는 방법으로 광 근접 효과를 보정(OPC)하는 기술과 같은 해상력을 증가시켜 하는 기술(RET; Resolution Enhancement Technology)들이 제시되고 있다.
또한, 웨이퍼 상에 배치되는 소자의 배열을 변경하여 소자 집적도를 증가시키려는 시도들이 제시되고 있다. 예컨대, 디램(DRAM) 소자에서 8F2 레이아웃에서 6F2 레이아웃 또는 4F2 레이아웃으로 셀 레이아웃(cell layout)을 변경하고자 하고 있다.
이러한 셀 레이아웃의 변경에 따라, 웨이퍼(wafer) 상에 전사할 패턴(pattern)의 형상이 사선 패턴(diagonal pattern) 형상으로 변경되고 있다. 예컨대, 액티브 영역(active region)을 설정하는 소자 분리층(isolation layer)을 위한 패턴이 8F2 레이아웃에서의 워드 라인(word line)에 수직한 수평 방향으로의 연장되 는 형태와 달리, 워드 라인에 대해 90° 보다 작은 각도(또는 큰 각도), 예컨대, 대략 27° 각도 정도로 교차되는 사선 방향으로의 연장되는 형태의 사선 패턴으로 변경되고 있다.
이러한 사선 패턴의 레이아웃에 OPC를 수행한 후 포토 마스크 기판 상에 전사하기 위해, 전자 빔 노광 과정이 수행된다. 이때, 전자 빔 형상에 의한 제약으로 전자 빔 노광에 많은 시간이 소요되고 있다.
도 1은 종래의 소자 분리층을 위한 마스크 레이아웃(mask layout)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 "C" 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 3은 도 1의 마스크 레이아웃을 프랙처 분할(fracturing)한 결과를 보여주는 도면이다.
도 1에 제시된 셀 레이아웃은 장방형 또는 다각형(polygon)의 사선 패턴(10)들이 대략 27°의 각도 방향으로 배열된 6f2 셀의 소자 분리층을 위한 레이아웃으로 이해될 수 있다. 이때, 사선 패턴(10)들은 액티브 영역(active region: 13) 및 소자 분리 영역(14)을 설정하는 레이아웃으로 이해될 수 있다. 이러한 사선 패턴(10)의 레이아웃은 다각형의 꼭지점(vertex: 15)들의 위치를 대표하는 각도 값들의 데이터(data)로 대표되며, 캐드(CAD :Computer Aided Design) 장비나 전자 빔 노광 장비에서 읽힐 수 있는 데이터(data)로 다뤄지게 된다.
6F2 셀 레이아웃에서 사선 패턴(10)은 워드 라인(word line)인 수평 방향(X) 및 이에 수직으로 교차하는 비트 라인(bit line) 방향인 수직 방향(Y)에 대해 대략 27° 방향(A)으로 길게 연장되는 형태를 가지며, 이러한 사선 방향(A)으로 반복 배열되게 된다. 이러한 레이아웃 데이터를 이용하여 후속 과정에서 프랙처 분할 등을 수행한 후 전자 빔 노광을 통해 포토 마스크(photo mask) 상에 이러한 레이아웃이 전사되게 된다.
도 1에 제시된 6F2 셀 레이아웃은 광근접효과(OPE: Optical Proximity Effect)에 대한 보정을 수행한 후의 보정된 레이아웃으로 이해될 수 있다. 따라서, 광근접효과보정(OPC)에 따른 세리프 다각형(serif polygon) 형태의 보정 패턴(16)이 사선 패턴(10)에 융합(merge)된 형태의 레이아웃으로 이해될 수 있다.
OPC에 의한 보정 패턴(16)은 사선 패턴(10)의 측변(11)에 대해 수직한 방향(B)으로 일정 크기의 세그먼트(segment)가 이동된 형태로 이해될 수 있다. 이러한 수직한 방향(B)은 사선 패턴(10)의 끝단(edge)의 변(12)의 방향과 같은 방향으로 이해될 수 있다. 도 2에 제시된 바와 같이, 보정 패턴(16)의 융합에 의해 추가의 제2의 꼭지점(17)들이 수반되게 되며, 이러한 제2의 꼭지점(17)들을 대표하는 각도값 데이터로 이러한 보정 패턴(16)이 인식되게 된다.
이와 같이 준비된 도 1의 레이아웃을 실제 포토 마스크 상으로 전사할 때, 전자 빔 노광 과정이 요구된다. 그런데, 특정한 형상의 빔(beam)을 이용하는 벡터 스캔(vector scan) 방식, 특히, 빔 형상이 가변되는 가변형 빔(VSB: Variable Shaped Beam) 방식의 전자 빔 노광 장비는, 직사각형(rectangle) 또는 사다리꼴(trapezoid)과 같은 한정된 전자 빔의 형상만이 가능하다. 따라서, 전자 빔 노광 장비는 이러한 직사각형 또는 사다리꼴을 대표하는 0°, 90° 및 45°의 각도값들로 대표되는 데이터를 실제 인식하게 된다.
따라서, 도 1의 레이아웃 데이터는 전자빔 노광 장비에서 인식할 수 있는 데이터 형태(form)로 전환되며, 노광 전자빔 크기에 연관된 노광 단위(exposure element)들로 전환하는 프랙처(fracture) 분할 과정이 수행된다. 도 3은 도 1의 레이아웃을 프랙처 분할한 결과를 보여준다.
도 3을 참조하면, 이러한 프랙처 과정에서 원하지 않는 매우 작은 크기의 영역인 슬라이버(sliver: 23, 25)들이 주로 분할된 다각형의 프랙처 분할 영역(21)들 사이에 발생할 수 있다. 이러한 슬라이버(23, 25)들은 사선 패턴(10) 및 보정 패턴(16)을 대표하는 꼭지점들(15, 17)이 전자빔 노광 장비에서 인식할 수 있는 0°, 90° 및 45°가 아닌 실질적으로 27°의 각도값으로 대표되는 데 기인한다.
프랙처 분할 방향은 일반적으로 수평 방향(X)을 따르지만, 제1 및 제2꼭지점(15, 17)들은 이러한 프랙처 분할 방향과 일정 각도, 예컨대, 27°각도를 가지게 각도값들로 표시된다. 따라서, 이러한 꼭지점(15, 17)들에 연관되어 프랙처 분할 과정에서 다수의 제1슬라이버(23)들이 발생되게 된다.
이러한 제1슬라이버들(23)은 사용자에 의해 설정된 상대적으로 큰 크기의 프랙처 분할 영역 크기를 가지지 못하고, 전자빔 노광 장비에서 허용하는 최소 크기를 가지게 일반적으로 자동 설정된다. 따라서, 프랙처 분할 영역 최소 크기를 100㎚로 폭으로 설정하더라도, 이러한 제1슬라이버들(23)은 보다 작은 크기의 노광 장비에서 허용하는 최소 크기, 예컨대, 50㎚ 크기로 설정되게 된다.
한편, 주된 프랙처 분할 영역(21)들이 원하지 않게 분할되어 그 사이에 제2슬라이버(25)들이 발생될 수 있다. 도 1에 제시된 바와 같은 보정된 레이아웃에 대해 도 3에 제시된 바와 같은 프랙처 분할을 수행할 때, 보정된 레이아웃(도 1)에 대한 CAD 데이터를 CAD를 이용하여 4배 확대하는 과정이 먼저 수행된다. 일반적으로 이용되고 있는 1: 4 축소 포토리소그래피(photolithography) 과정에서, 실제 포토마스크 상에서 수행되는 전자 빔 노광을 위해서는, 실제 웨이퍼 상에 형성될 디자인 룰에 따라 제작된 도 1의 레이아웃 데이터를 CAD를 이용하여 4 배 확대하는 과정이 요구된다.
이때, 보정 패턴(도 2의 16)이 사선 패턴(10)에 융합됨에 따라 발생된 제2꼭지점(17)들에 의해서, 사선 패턴(10)의 측변(11)에 원하지 않는 별도의 꼭지점이 발생될 수 있다. 이러한 꼭지점은 사선 패턴(10)이 확대되었을 때 발생될 수 있는 만곡부(concave)를 직선으로 표현하기 위해 발생되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 4배 확대된 레이아웃 데이터에는 이러한 추가 발생된 꼭지점에 대한 데이터가 포함되게 되고, 이러한 추가의 꼭지점 데이터에 의해 프랙처 분할 과정에서 도 3에 제시된 바와 같이 제2슬라이버(25)들이 발생될 수 있다.
이러한 슬라이버(23, 25)는 주된 프랙처 분할 영역(21)에 비해 매우 작은 크기, 실질적으로는 전자 빔 노광 장비에서 허용하는 최소 크기의 다각형 영역으로 이해될 수 있다. 따라서, 이러한 슬라이버(23, 25)들의 발생은 실제 노광 과정에서 전자 빔의 노광 샷(shot) 수를 매우 크게 증가시키는 주된 요인으로 작용할 수 있다. 전자 빔의 노광 샷(shot) 수의 증가는 전자빔 노광에 소요되는 시간을 적어도 4배 정도 크게 증가시키고, 실제 전자빔 노광되는 레지스트층의 열화에 따른 포토 마스크 패턴 불량, 예컨대, 선폭(CD: Critical Dimension) 불량을 유발하는 요인으로 이해될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사선 패턴을 포함하는 레이아웃을 포토 마스크 상에 전사하기 위해서 프랙처 과정을 수행할 때, 슬라이버 발생을 줄일 수 있는 전자빔 노광을 위한 마스크 레이아웃 형성 방법을 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계, 상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정하는 단계, 및 상기 수정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 마스크 레이아웃 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은, 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계, 상기 사선 패턴에 세리프(serif) 형태의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 도입하는 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계, 및 상기 보정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 마스크 레이아웃 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은, 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계, 상기 사선 패턴에 세리프(serif) 형태의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 도입하는 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계, 상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정하는 단계, 및 상기 수정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 마스크 레이아웃 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은 상기한 방법에 따른 마스크 레이아웃을 제시한다. 또한, 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 반복 배열된 제1다각형의 사선 패턴들, 상기 사선 패턴의 변에 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 오버랩(overlap)되는 세리프(serif) 형태의 광근접효과보정(OPC) 패턴들, 및 상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 계단 형태 레이아웃을 이루게 적층된 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형들을 포함하는 마스크 레이아웃을 제시한다.
이때, 상기 제1다각형의 사선 패턴은 디램(DRAM) 소자의 액티브 영역(active region) 및 소자분리층을 설정하는 레이아웃으로 설정되는 것일 수 있다.
상기 제1다각형의 사선 패턴은 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 배열되게 설정되는 것일 수 있다.
상기 제1다각형의 사선 패턴은 상기 수직축 방향에 대해 대략 27°의 각도로 기울어지게 설정되는 것일 수 있다.
상기 제1다각형의 사선 패턴은 장방형 또는 사다리꼴의 레이아웃으로 설정되는 것일 수 있다.
상기 제1다각형의 끝단 변을 계단 형태 레이아웃으로 수정하는 제2다각형은 상기 수직 또는 수평축에 대해 0°, 45° 또는 90°의 각도값으로 대표되는 장방형 또는 사다리꼴의 레이아웃으로 설정되는 것일 수 있다.
이때, 상기 제1다각형의 끝단 변을 계단 형태 레이아웃으로 수정하는 제2다각형의 상기 수직축 방향의 선폭은 상기 전자빔 장비가 허용하는 최소 노광 단위의 크기보다 크게 설정될 수 있다.
상기 제1다각형의 사선 패턴에 광근접효과보정(OPC)을 위한 세리프(serif) 형태의 제3다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 다각형으로 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제3다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴에 오버랩(overlap)시키는 단계, 및 상기 제3다각형의 보정 패턴이 상기 사선 패턴에 오버랩된 레이아웃 데이터를 상기 프랙처 분할을 위해 축소 노광 비율의 역수배로 확대하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전자빔 노광 장비는 상기 수직 또는 수평축에 대해 0°, 45° 또는 90°의 각도값으로 대표되는 장방형 또는 사다리꼴의 전자 빔 형상을 제공하는 벡터 스캔 전자 빔 장비일 수 있다.
본 발명에 따르면, 사선 패턴을 포함하는 레이아웃을 포토마스크 상에 전사하기 위해서 프랙처 과정을 수행할 때, 슬라이버 발생을 줄일 수 있다. 이에 따라, 전자 빔 노광 샷 수 및 데이터 크기(data volume)를 줄여 노광 시간을 줄일 수 있는 마스크 레이아웃 제작 방법을 제시할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는, 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃, 즉, 액티브 영역 및 이를 설정하는 소자 분리층을 위한 사선 패턴의 레이아웃의 디자인(design) 변경하여, 전자빔 노광을 위한 프랙처 분할 과정에서 슬라이버의 발생을 감소시키는 기술을 제시한다. 이러한 레이아웃의 변경은 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 과정에서 수행될 수 있다.
예컨대, OPC 보정 패턴을 예컨대, 세리프 형태의 다각형으로 도입할 때, 보정 패턴은 사선 패턴의 변에서 수직하게 설계되지 않고, 프랙처 방향과 대등한 수 평축 방향으로 연장되는 다각형으로 설계된다. 이에 따라, 보정 패턴의 추가에 따라 발생된 꼭지점들에 연관되어 발생되는 슬라이버들을 배제하거나 감소시킬 수 있다.
또한, 이러한 보정 패턴을 추가할 때 사선 패턴에 보정 패턴이 융합(merge)되도록 설정하지 않고, 단지 오버랩(overlap)되도록 CAD 툴(tool)을 이용하여 데이터 처리한다. 이에 따라, 실제 웨이퍼 상에 구현될 패턴의 디자인 룰(design rule)을 따라 설계된 사선 패턴을 포함하는 레이아웃의 CAD 데이터를 축소 노광의 비율의 역수로 확장시키는 과정, 예컨대, 4: 1 축소 노광 시 4배 확장시키는 과정에서 원하지 않는 불필요한 꼭지점들이 사선 패턴의 레이아웃에 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 원하지 않게 발생된 꼭지점들에 연관되어 슬라이버들이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 사선 패턴의 끝단 변을 OPC 과정에서 수평축 방향으로 연장되는 보다 작은 크기의 다각형들을 적층에 의한 계단 형태(stair shape)로 변경하여, 이러한 끝단 변에 연관된 꼭지점들에서 슬라이버들이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 계단 형태를 위한 보다 작은 크기의 다각형들의 선폭, 예컨대, 프랙처 방향에 대해 수직한 선폭은 프랙처 과정에서 전자빔 노광 장비, 예컨대, 전자 빔의 형상이 한정된 벡터 스캔 방식의 전자빔 노광 장비에서 허용하는 최소 노광 단위, 또는 최소 프랙처 크기에 비해 큰 크기를 가지게 설정될 수 있다. 이에 따라, 이러한 다각형들에 대한 프랙처 분할된 영역은 실질적으로 다각형과 대등한 영역으로 분할될 수 있다.
한편, 이러한 계단 형태는 웨이퍼 상으로 상(image)을 전사하는 과정에서 유발되는 광근접효과(OPE)에 의해 실제 웨이퍼 상으로 전사되지 않고 바람직하게 직선 형태로 전사될 수 있도록, 다각형의 크기를 OPE 효과를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 프랙처 과정에서 슬라이버들을 줄일 수 있어, 전자빔 노광 샷 수의 감소를 구현할 수 있다. 또한, 프랙처 분할 후에 실제 전자빔 노광에 요구되는 레이아웃 데이터의 크기(volume)를 크게 줄일 수 있다. 따라서, 전자빔 노광에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 전자빔 노광 시간 과다에 따른 레지스트층의 변형 등에 의해 발생될 수 있는 패턴 선폭 변동을 방지할 수 있다. 따라서, 포토 마스크 상에 형성되는 레지스트 패턴 및 이에 따른 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 선폭 균일도를 개선할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 및 형성 방법은, 먼저, 웨이퍼 상에 구현하고자하는 사선 패턴(100)을 위한 원본 레이아웃을 도 4에 제시된 바와 같이 설계한다(도 8의 701).
이러한 사선 패턴(100)은 장방형 또는 사다리꼴의 제1다각형 형태로 설정되며, 실질적으로 액티브 영역(101) 및 소자분리층(103)을 설정하는 레이아웃으로 설정된다. 사선 패턴(100)의 레이아웃은 다각형의 꼭지점들의 위치를 대표하는 각도 값들의 데이터(data)로 인식되어, 캐드(CAD) 장비나 전자 빔 노광 장비에서 읽힐 수 있는 데이터 파일(data file), 예컨대, GDS 형식(format)의 파일로 저장된다.
사선 패턴(100)을 포함하는 원본 레이아웃에서 사선 패턴(100)은 6F2 셀 레이아웃을 따라 바람직하게 그려진다. 6F2 셀 레이아웃에서 사선 패턴(100)은 워드 라인인 수평 방향(X) 및 이에 수직으로 교차하는 비트 라인 방향인 수직 방향(Y)에 대해 대략 27° 방향(A)으로 길게 연장되는 형태를 가지며, 이러한 사선 방향(A)으로 반복 배열되게 된다. 따라서, 이러한 사선 방향(A)에 수직한 방향(B)으로 사선 패턴(100)의 끝단 변(105)이 그려지게 된다.
한편, 이러한 사선 패턴(100)은 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 배열되게 설정될 수도 있다. 이러한 4F2 셀(cell) 레이아웃의 경우에도 사선 패턴(100)은 6F2 셀 레이아웃에서와 마찬가지로 벡터 스캔 방식의 전자빔 노광 장비 등에서 인식될 수 있는 각도값, 예컨대, 0°, 45° 또는/ 및 90°의 각도값으로 표현되기 어려운 사선 방향으로 연장되는 제1다각형으로 설정될 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 사선 패턴(100)의 레이아웃에 대해서 광근접효과보정(OPC)을 수행한다. 이러한 OPC 과정에서 사선 패턴(100)의 레이아웃 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위한 프랙처 분할 과정을 고려하여, 프랙처 분할 시 슬라이버들의 발생을 방지하기 위한 레이아웃 수정 또는 보정을 수행한다.
프랙처 분할 과정은 예컨대 수평축 방향(X)으로 수행될 수 있는 데, 사선 패 턴(100)은 사선 방향(A)으로 연장된 제1다각형 형태이므로, 원하지 않는 설정된 프랙처 분할 영역의 크기 보다 작은 크기의 영역인 슬라이버들이 발생될 수 있다. 이러한 슬라이버들의 발생을 방지하기 위해서 사선 패턴(100)의 레이아웃을 프랙처 과정을 고려하여 수정한다.
먼저, OPE를 고려하여 사선 패턴(100)에 OPC를 수행한다. 구체적으로, 세리프(serif) 형태의 OPC 보정 패턴(200)을 사선 패턴(100)에 부가한다(도 7의 703). 이때, 종래의 경우 보정 패턴(200)을 사선 패턴(100)에 융합(merge)되도록 하는 것과 달리, 사선 패턴(100)에 보정 패턴(200)이 오버랩(overlap)되도록 캐드 데이터를 작성한다.
일반적으로, 반도체 메모리 소자 양산에 사용되는 포토리소그래피 과정에서는 축소 노광이 이용되고 있다. 따라서, 사선 패턴(100)을 포함하는 원본 레이아웃은 웨이퍼 상에 구현되는 소자 패턴의 디자인 룰에 맞춰 설계된다.
포토마스크 상에 구현되는 패턴은 축소 노광의 축소 비율의 역수, 예컨대, 4: 1 축소 노광의 경우 4배만큼 원본 레이아웃 데이터를 캐드를 이용하여 확대하여 포토마스크를 위한 레이아웃 데이터로 전환하고 있다. 그런데, 이러한 확대 과정에서 사선 패턴(도 1의 10)과 보정 패턴(도 1의 16)의 융합에 의해 발생되는 새로운 꼭지점(도 2의 17)에 의해, 사선 패턴(도 1의 10)의 변(도 1의 11)에 원하지 않는 새로운 꼭지점이 발생될 수 있다.
이러한 새로운 꼭지점에 연관되어 프랙처 과정에서 슬라이버들이 발생될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 캐드를 이용하여 원본 레이아웃을 확대할 때, 사 선 패턴(100)과 보정 패턴(200)이 상호 독립적인 데이터로 확대 처리되도록 유도한다. 이를 위해서, 보정 패턴(200)을 부가할 때, 보정 패턴(200)을 사선 패턴(100)에 융합시키지 않고, 독립적인 데이터로 유지되도록 오버랩시킨다.
한편, 보정 패턴(200)으로 그려지는 제2다각형은, 사선 패턴(100)의 변과 사선 방향으로 교차하게 수평축 방향(X)으로 연장되는 보다 작은 크기의 다각형으로 도입된다. 이는 프랙처 분할 영역의 장방향으로 이해될 수 있는 프랙처 분할 방향을 고려한 것으로, 프랙처 분할 방향이 수평축 방향(X)이므로, 이러한 수평축 방향(X)으로 연장되는 제2다각형 형태로 세리프 보정 패턴(200)을 설정한다.
이에 따라, 프랙처 분할 방향에 제2다각형의 보정 패턴(200)이 일치할 수 있어, 제2다각형(200)을 대표하는 꼭지점(201)들에 연관되어 추가의 슬라이버들이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 꼭지점(201)들의 각도값으로 대표되는 제2다각형 형상이 전자빔 노광 시 노광 빔의 형태와 대등한 각도값, 예컨대, 0°, 45° 또는/ 및 90°로 인식되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 7을 다시 참조하면, OPC 과정에서 제1다각형 사선 패턴(100)의 상호 대면하는 끝단 변(도 4의 105)을 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형(300)들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정한다(도 7의 705).
사선 패턴(100)의 끝단 변(105)은 사선 방향(A)에 수직한 방향(B)으로 연장되는 형태이다. 따라서, 이러한 끝단 변(105)에 대해 프랙처 분할할 경우, 인근하는 꼭지점들에 도 3에 제시된 바와 같이 슬라이버(23)들이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 이러한 끝단 변(105)을 OPC 과정에서 도 5에 제시된 바와 같이 계단 형태로 수정하기 위해서 제3다각형(300)들을 적층하는 형태로 부가한다.
이러한 제3다각형(300)들은 프랙처 분할 시 최소 단위 분할 영역보다 수직축 방향(Y)의 선폭이 크도록, 즉, 전자빔 장비가 허용하는 최소 노광 단위의 크기, 예컨대, 50㎚보다 크게, 예컨대, 100㎚ 정도 크기로 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 제3다각형(300)들은 프랙처 분할 방향인 수평축 방향(X)으로 연장되는 다각형으로서, 전자빔 노광 장비에서 인식되는 각도값들, 예컨대, 0°, 45° 또는 90°의 각도값으로 대표될 수 있는 형태로 설정될 수 있다. 따라서, 이러한 제3다각형(300)들에 대해서 프랙처 분할 시 꼭지점들에 연관되어 슬라이버들이 발생되지 않고, 실질적으로, 제3다각형(300) 개개의 영역에 대등한 영역으로 바람직하게 프랙처 분할될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, OPC 과정에서 후속될 프랙처 분할 과정을 고려하여 수정된 사선 패턴(100)의 레이아웃 데이터를 포토마스크 상에 전자빔을 스캔하여 노광하는 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해, 수평축 방향(X)으로 다각형들을 보다 작은 크기의 분할 영역들로 프랙처 분할한다(도 7의 707).
이와 같은 프랙처 분할 결과는 도 6에 제시된 바와 같이, 사선 패턴(100)이 주된 다각형 부분(601)에 슬라이버 발생이 방지되고, 사선 패턴(100)의 끝단 부분(603)은 실질적으로 계단 형태를 이루는 제3다각형(도 5의 200)들에 의해 슬라이버들의 발생이 배제될 수 있다. 이에 따라, 도 3에 제시된 바와 같이 슬라이버(23, 25)들이 발생된 경우에 비해, 도 6의 프랙처 분할 결과는 프랙처 분할의 최소 선폭이 더 넓게 설정하는 것이 가능함을 입증한다.
예컨대, 종래의 경우 전자빔 노광 장비에서 프랙처 분할을 실시할 때, 최소 프랙처 분할 크기를 최소 노광 단위 보다 큰 예컨대 100㎚로 설정하더라도, 슬라이버(도 3의 23, 25)의 발생에 의해 설정된 선폭으로 프랙처 분할되지 않고, 보다 작은 크기, 예컨대, 50㎚ 크기로 프랙처 분할되게 된다. 이에 따라, 전체 전자빔 노광 샷 수가 크게 증가되게 된다.
예를 들어, 50㎚ 크기로 프랙처 분할될 때, 대략 197백만의 샷 수가 요구된다. 이러한 경우 전자빔 노광에 소요되는 시간은 대략 65h 정도가 요구된다. 그런데, 본 발명의 실시예의 경우 슬라이버 발생이 방지되므로, 최소 프랙처 분할 영역의 크기가 대략 100㎚ 크기로 더 크게 유도될 수 있다. 이에 따라, 전자빔 노광 샷 수는 대략 93백만 개로 줄어들게 되고, 이에 따라, 노광 시간 또한 대략 30h로 줄어들 수 있다.
이와 같이 전자빔 노광 시간(또는 묘화(writing) 시간)을 줄일 수 있어, 생산성의 증대를 구현할 수 있다. 또한, 노광 시간을 줄일 수 있어, 레지스트의 변형 또는 열화를 보다 효과적으로 방지할 수 있어, 패턴 선폭의 균일도를 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예를 6F2 셀 레이아웃을 이용한 DRAM 소자의 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 4F2 셀 레이아웃이나 플래시(FLASH) 소자 또는 에이직(ASIC) 논리 소자 등에서 사선 패턴을 형성하는 데에도 변형 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 사선 패턴의 레이아웃 데이터를 전자빔 노광 장비에 요구되는 데이터 형식으로 프랙처 분할할 때, 슬라이버들이 발생되는 것을 OPC 단계에서 레이아웃의 보정 또는 수정을 통해 방지할 수 있다. 이에 따라, 프랙처 분할 후 레이아웃 데이트가 급격히 증가하는 것을 방지할 수 있어 데이터 크기(data volume)를 줄일 수 있다.
또한, 노광 샷 수의 감소를 구현할 수 있으며, 이에 따라, 전자빔 노광 또는 쓰기에 요구되는 시간을 효과적으로 줄일 수 있다. 즉, 프랙처 분할 영역의 크기의 증가 또는 해상도(resolution)의 증가를 구현할 수 있다. 이에 따라, 과다한 노광에 의한 레지스트의 변형 또는 열화에 의한 패턴 변형을 방지할 수 있어, 패턴 선폭의 균일도 및 충실도(fidelity)를 확보할 수 있다.

Claims (20)

  1. 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계;
    상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 디램(DRAM) 소자의 액티브 영역(active region) 및 소자분리층을 설정하는 레이아웃으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 배열되게 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 상기 수직축 방향에 대해 대략 27°의 각도로 기울어지게 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 장방형 또는 사다리꼴의 레이아웃으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2다각형은 상기 수직 또는 수평축에 대해 0°, 45° 또는 90°의 각도값으로 대표되는 장방형 또는 사다리꼴의 레이아웃으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2다각형의 상기 수직축 방향의 선폭은 상기 전자빔 장비가 허용하는 최소 노광 단위의 크기보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴에 광근접효과보정(OPC)을 위한 세리프(serif) 형태의 제3다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 다각형으로 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴에 오버랩(overlap)시키는 단계; 및
    상기 제3다각형의 보정 패턴이 상기 사선 패턴에 오버랩된 레이아웃 데이터를 상기 프랙처 분할을 위해 축소 노광 비율의 역수배로 확대하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자빔 노광 장비는 상기 수직 또는 수평축에 대해 0°, 45° 또는 90°의 각도값으로 대표되는 장방형 또는 사다리꼴의 전자 빔 형상을 제공하는 벡터 스캔 전자 빔 장비인 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  11. 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계;
    상기 사선 패턴에 세리프(serif) 형태의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 도입하는 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계; 및
    상기 보정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 액티브 영역(active region) 및 소자 분리층을 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 상기 수직축 방향에 대해 대략 27°의 각도로 기울어지게 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계는
    상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3다각형의 상기 수직축 방향의 선폭은 상기 전자빔 장비가 허용하는 최소 노광 단위의 크기보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계는 상기 제2다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴에 오버랩(overlap)시키는 단계를 포함하고,
    상기 제2다각형의 보정 패턴이 상기 사선 패턴에 오버랩된 레이아웃 데이터를 상기 프랙처 분할을 위해 축소 노광 비율의 역수배로 확대하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  17. 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 제1다각형의 사선 패턴이 반복 배열된 원본 레이아웃을 설정하는 단계;
    상기 사선 패턴에 세리프(serif) 형태의 보정 패턴을 상기 사선 패턴의 변과 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 도입하는 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계;
    상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형들이 적층되어 계단 형태 레이아웃을 이루게 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 레이아웃의 데이터를 전자빔 노광 장비로 제공하기 위해 상기 수평축 방향으로 상기 다각형들을 프랙처(fracture) 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계는 상기 제2다각형의 보정 패턴을 상기 사선 패턴에 오버랩(overlap)시키는 단계를 포함하고,
    상기 제2다각형의 보정 패턴이 상기 사선 패턴에 오버랩된 레이아웃 데이터를 상기 프랙처 분할을 위해 축소 노광 비율의 역수배로 확대하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 형성 방법.
  19. 수직축 방향에 대해 일정 각도 기울어진 사선 방향으로 반복 배열된 제1다각형의 사선 패턴들;
    상기 사선 패턴의 변에 사선 방향으로 교차되게 상기 수평축 방향으로 연장되는 제2다각형으로 오버랩(overlap)되는 세리프(serif) 형태의 광근접효과보정(OPC) 패턴들; 및
    상기 제1다각형 사선 패턴의 상호 대면하는 끝단 변을 계단 형태 레이아웃을 이루게 적층된 수평축 방향으로 연장되는 제3다각형들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1다각형의 사선 패턴은 6F2 또는 4F2 셀(cell) 레이아웃을 따라 액티브 영역(active region) 및 소자 분리층을 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃.
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