KR100800809B1

KR100800809B1 - Ｏｐｃ마스크의 제작방법

Info

Publication number: KR100800809B1
Application number: KR1020060134572A
Authority: KR
Inventors: 김영록
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-02-01

Abstract

본 발명은 OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하여 마스크를 제작하는 과정에 있어서, 노광 장비의 특성에 의해 또는 이전 공정에 의해 포커스 마진(Focus margin)이 감소하는 영역에 디포커스 모델(Defocus model)을 적용하여 포커스 마진을 향상시키고자 하는 OPC 마스크의 제작 방법에 관한 것으로, OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제작 방법에 있어서, 상기 마스크 상에 최적의 포커스 조건(즉, 포커스 편차=0)에서의 정상모델과 일정한 크기의 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델을 선택적으로 적용한 복수개의 칩을 배치하는 것을 특징으로 한다.

OPC, 마스크, 디포커스 모델

Description

ＯＰＣ마스크의 제작방법{METHOD FOR MANUFACTURING OPC MASK}

도 1은 일반적인 OPC 마스크의 구성도.

도 2 및 도 3은 종래 기술에 의한 문제점을 설명하기 위한 OPC 마스크의 평면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 OPC 마스크 제작을 위한 구성도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 OPC 마스크 제작을 위한 구성도.

<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>

10 : OPC 마스크 20 : 칩

본 발명은 OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 장치의 제조를 위한 마스크를 제작하는 과정에 있어서, 노광 장비의 특성에 의해 또는 이전 공정에 의해 포커스 마진(Focus margin)이 감소하는 영역에 디포커스 모델(Defocus model)을 적용하여 포커스 마진을 향상시키고자 하는 OPC 마스크의 제작방법에 관한 것이다.

반도체 집적기술이 나날이 향상되어감으로써 포토리소그라피 공정에서 바로 생기는 문제는 나날이 작아지는 패턴을 기존의 포토장비로 형성을 해야함에 있다. 따라서, 포토장비는 그대로 사용하면서 패턴기술을 향상시키는 것이 패턴공정의 주된 이슈라고 해도 과언이 아니다. 이를 RET(Resolution Enhancement Technology)라고도 표현을 한다.

이러한 RET 기술에는 OAI(Off axis illumination), SRAF(Sub-Resolution Assit Features), OPC(Optical proximity correction)등이 있으며, 이하에서 종래의 기술중 CD 바이어스를 보정하기 위하여 마스크 레이아웃을 수정하는 방법인 OPC(Optical Proximity Correction)에 대하여 설명한다.

즉, 비교적 선폭이 세밀한 선형의 패턴은 주변의 패턴 밀도에 따라서 선폭이 영향을 받게 되는데, 마스크 상에는 정상적인 선폭으로 패턴이 되었다 하더라도, 실제 포토 공정에서 노광을 하여 포토 레지스트에 패턴을 형성하면, 패턴 크기가 달라지게 되는데, 이러한 문제를 해결하여 패턴의 선폭이 정확하게 전사되도록 하기 위해서 현재 적용되고 기술이 OPC(Optical Proximity Correction)기술이다.

이는 실제 패턴과 정렬 노광 후에 실제로 포토 레지스트에 형성되는 패턴 크기 사이의 관계를 통계적 또는 실험적으로 계산하여 이 계산에 따라 포토 마스크 상의 패턴 크기를 미리 조정하여 그에 맞게 패턴을 형성하는 방법이다.

최근 OPC가 0.18㎛ 공정부터 본격적으로 도입이 되기 시작했는데, 여기에는 룰을 기반으로 한 것(Rule based OPC)과 모델을 기반으로 한 것(Model based OPC)이 있으며, 이 두 가지를 혼용해서 쓰는 하이브리드(Hybrid) OPC가 있다.

특히, 모델을 기반으로 하는 OPC는 장비의 광학적 특성 및 PR특성을 데이터 베이스화 하여 OPC를 하는 방법이다. OPC 모델을 수립하는 과정은 첫째, 공정 평가를 통하여 가장 공정능력이 떨어지는 모델의 공정 능력이 최대가 되는 편차(마스크와 실제 웨이퍼에서 구현 하고자 하는 CD의 차이)를 기준으로 나머지 패턴에 대하여 모델 데이터를 수집하고, 둘째, 수집된 데이터를 바탕으로 공정을 대변할 수 있는 모델을 확립하며, 셋째, 보정 정도와 계산의 반복 회수, 프레그멘테이션(Fragmentation) 수, 세리프(Serif, 패턴을 보정하는 또다른 패턴)를 적용하는 방법을 포함하는 레시피를 만드는 단계로 이루어진다. 이러한 모든 과정은 에너지, 포커스 등과 관련된 공정 능력이 최대일 때를 기준으로 이루어진다.

대개 OPC 모델을 적용하여 제작한 마스크(production mask)는 여러 개의 동일한 칩(chip)이 존재하게 되는데, 위의 과정을 통하여 만들어진 하나의 모델을 모든 칩에 동일하게 적용을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 여러개의 칩(20)이 동일한 OPC 모델로 적용이 되어 하나의 마스크(10)에 만들어진다. 그리고, 포토공정에서는 마스크 단위(shot)로 반복적으로 노광 장비에서 노광이 이루어진다.

하지만, OPC 모델에서 반영되지 않는 요소 즉, 노광 장비에 의하여 공정 능력이 감소하는 것과, 이전 공정(예를 들면, CMP공정)에 의하여 공정 능력이 감소하는 것에 의하여 공정 능력이 감소할 수 있다.

노광 장비에 의하여 공정이 감소하는 것은, 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈의 특성에 기인하는 TFD(Total focus deviation) 즉, 샷(100) 내의 위치 별로 포커스가 틀리게 나타남으로 인한 것인데, 노광 장비에 의한 포커스 편차는 대개 샷의 센터와 샷의 에지가 경향성을 가지고 나타난다. 도 2에서도, 샷의 센터에 비해서 샷의 에지가 0.05만큼 포커스 편차가 편향된 것을 확인할 수 있다.

그리고, 이전 공정에 의하여 공정이 감소한다는 것은, 도 3에 도시된 바와 같이, CMP 공정에 의하여 특정 지역의 토폴로지(topology)가 틀리게 유발되어 포커스가 틀리게 나타남으로 인한 것이다. 이전 공정에 의한 포커스 차이는, 도 3에서와 같이, 대개 마스크(10)의 에지 부분의 네 군데 샷(50)에서 주로 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 반도체 장치의 제조를 위한 마스크를 제작하는 과정에 있어서, 노광 장비의 특성에 의해 또는 이전 공정에 의해 포커스 마진(Focus margin)이 감소하는 영역에 디포커스 모델(Defocus model)을 적용하여 포커스 마진을 향상시키고자 하는 OPC 마스크의 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 OPC 마스크의 제작 방법은 OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제작 방법에 있어서, 상기 마스크 상에 최적의 포커스 조건(즉, 포커스 편차=0)에서의 정상모델과 일정한 크기의 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델을 선택적으로 적용한 복수개의 칩을 배치하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 OPC 마스크의 제작방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 마스크 상에는 복수개의 칩들이 배치되는데, 상기 칩들 중에 는 포커스 편차가 제로인 최적의 포커스 조건에서 만들어진 정상모델에 의해 적용받는 것과 일정한 크기의 포커스 편차를 가지는 조건에서 만들어진 디포커스 모델에 의해 적용받는 것이 혼재되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 정상모델 및 디포커스 모델은 실제 패턴과 정렬 노광 후에 실제로 포토 레지스트에 형성되는 패턴 크기 사이의 관계를 통계적 또는 실험적으로 계산하여 이 계산에 따라 포토 마스크 상의 패턴 크기를 미리 조정하여 그에 맞게 패턴을 형성하기 위해 각 칩들에 적용하는 것이다.

기존의 OPC 모델은 에너지, 포커스 등의 조건들이 최적인 상태에서 OPC 테스트 패턴의 CD 데이터를 이용하여 OPC 모델을 만든 것인데 반해서, 본 발명에 의한 디포커스 모델(Defocus model)은 최적의 포커스 조건이 아닌 포커스에서 모델을 만들어서 포커스에 대해 민감하게 반응하는 패턴을 찾고, 만들어진 OPC 모델에 대해 검증하기 위해 사용하는 것이다.

본 발명에서는 하기 표1에 기재된 바와 같이, 최적의 포커스 조건에서 만들어진 정상모델 이외에, 0.05 단위로 포커스 편차를 가지는 복수개의 디포커스 모델들을 만들어서 마스크 내에 위치별로 다른 모델을 적용하여 샷내 포커스 마진 향상을 통해 공정능력을 최대로 하고자 한다. 다만, 포커스 편차를 0.05단위로 구분하여 디포커스 모델을 만드는 것에 한정하지는 않는다.

정상모델	최적의 포커스 조건에서의 OPC 모델
디포커스 모델 1	-0.05의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 2	-0.1의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 3	-0.15의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 4	-0.2의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 5	0.05의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 6	0.1의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 7	0.15의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델
디포커스 모델 8	0.2의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델

위와 같이 정상모델과 여러가지 디포커스 모델들을 준비해두고 이것을 선택적으로 사용함으로써, 샷내 포커스 마진 향상을 기대할 수 있다.

도 4는 장비 및 공정에 의해서 발생하는 포커스 변화를 최소화 하기 위한 OPC가 적용된 예로서, 마스크(110) 상에 배치된 복수개의 칩(120) 중에서, 가운데 열에 배치되는 칩들은 상기 표1의 정상모델이 적용되고 나머지 모서리 열에 배치되는 칩들은 상기 표1의 디포커스 모델 1~8 중에서 선택되어 적용된다.

가운데 열에 배치되는 칩들(A)은 장비에 의한 요인이 없으므로 최적의 포커스 조건에서의 OPC 모델인 정상 모델이 적용되고, 나머지 모서리 열에 배치되는 칩들(B, C)은 장비 및 공정에 의한 요인이 있으므로 포커스 편차를 가지는 OPC 모델인 디포커스 모델이 적용된다. 특히, 모서리 열의 양끝단에 배치된 C칩들에는 -0.1의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델인 디포커스 모델 2가 적용되고, 모서리 열의 양끝단을 제외한 부분에 배치된 B칩들에는 -0.05의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델인 디포커스 모델 1이 적용된다.

위와같이, 장비 및 공정에 의해서 포커스 변화를 일으킬 수 있는 영역의 칩(B,C)에 디포커스 모델 1 또는 디포커스 모델 2를 선택적으로 적용할 경우 포커스 마진이 0.1 개선되었다.

한편, 도 5는 공정에 의한 요인은 제거되고 장비에 의해 발생하는 포커스 변화를 최소화하기 위한 OPC가 적용된 예로서, 마스크(110) 상에 배치된 복수개의 칩들(120) 중에서, 가운데 열에 배치된 칩들(D)의 경우에는 장비에 의한 요인이 없으므로 최적의 포커스 조건에서의 OPC 모델인 정상 모델이 적용되고, 모서리 열의 칩들(E)의 경우에는 장비에 의한 요인이 있으므로 포커스 편차를 가지는 OPC 모델인 디포커스 모델이 적용된다.

이때, 모서리 열의 칩들(E)의 경우, 디포커스 모델 1~8 중에서 선택하여 적용되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, -0.05의 포커스 편차를 가지는 OPC 모델인 디포커스 모델 1이 적용될 수 있다. 위와같이, 장비에 의한 포커스 변화를 일으킬 수 있는 영역의 칩(E)에 디포커스 모델 1을 적용할 경우 포커스 마진이 0.05 개선되었다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

즉, 도면에서는 마스크 상에 4×3 행렬의 배치를 가지는 칩을 도시하여 모델을 선택적으로 적용하였으나, 칩들의 배치는 반도체 기판의 모델에 따라 달라질 수 있으므로 이에 한정하지 않는다. 다만, 이경우에도 마스크 상에 배치되는 칩들의 포커스 마진을 확보하기 위해서 정상 OPC 모델과 디포커스 OPC 모델을 혼재시켜 적용함을 특징으로 해야할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 OPC 마스크의 제작 방법은 다음과 같은 효과가 있다. 즉, 여러 가지 디포커스 모델을 장비 및 공정의 특성에 맞게 준비해두고, 노광 장비의 특성에 의해 또는 이전 공정에 의해 포커스 마진이 감소하는 영역에 디포커스 모델이 적용된 칩을 삽입하여 포커스 마진을 향상시킬 수 있다. 결국, 공정능력이 극대화되어 수율이 향상되고 신뢰성이 향상됨을 기대할 수 있다

Claims

OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제작 방법에 있어서,

상기 마스크 상에 최적의 포커스 조건(즉, 포커스 편차=0)에서의 정상모델과 일정한 크기의 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델을 선택적으로 적용한 복수개의 칩을 배치하는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크의 제작 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 디포커스 모델은 0.05 단위로 포커스 편차를 가지는 복수개의 디포커스 모델들 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크의 제작 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수개의 칩중에서, 상기의 정상모델이 적용되는 칩은 가운데 열에 배치되고 디포커스 모델이 적용되는 칩은 나머지 모서리 열에 배치되는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크의 제작 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 모서리 열에 배치되는 칩은 0.05 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델이 적용되는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크의 제작 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 모서리 열에 배치되는 칩 중에서,

양끝단에 배치된 칩은 0.1 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델이 적용되고, 나머지 부분에 배치된 칩은 0.05 포커스 편차를 가지는 디포커스 모델이 적용되는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크의 제작 방법.