KR100811253B1 - Method for fabricating of photo mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 차광 영역에 장축과 단축을 갖고 형성되는 차광 패턴층을 포함하는 포토 마스크에서, 상기 차광 패턴의 장축 끝단에 광 근접 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴을 장축과 단축을 갖는 바(bar) 형태로 구성하고 단축의 패턴 폭 사이즈를 해당 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상되도록 형성하는 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a photomask in which the OPC pattern of a photo mask used in a lithography manufacturing process is formed in a bar shape to increase the pattern transfer efficiency at the wafer level. In a photo mask including a light shielding pattern layer formed with a short axis, an OPC pattern for eliminating an optical proximity effect at the long axis end of the light shielding pattern is formed in a bar shape having a long axis and a short axis, and the pattern width size of the short axis is short. It has a width of 0.8 times or less of the wavelength length of the wafer exposure apparatus and the long axis size is formed to be at least three times the size of the short axis width.
OPC, 포토 마스크OPC, photo mask
Description
도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 평면 구성도1 is a plan view of a conventional photo mask
도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크의 평면 구성도
2 is a plan view of a photo mask according to the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21. 포토 마스크 22. 크롬 패턴층21.Photo Mask 22.Chrome Pattern Layer
23. 바 타입 OPC 패턴 24. 장축 길이23. Bar Type OPC
25. 단축 길이
25. Shortened Length
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 구체적으로 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor device fabrication. Specifically, an optical proximity correction (OPC) pattern of a photo mask used in a lithography manufacturing process is formed in a bar shape to increase pattern transfer efficiency at a wafer level. The manufacturing method of a photo mask is related.
종래 기술의 메탈 라인등 엔드 라인(end line)의 패턴은 웨이퍼에서 형성할 때, 광 간섭 효과(optical proximity effect)에 의해 패턴이 형성되지 않고 라인의 끝단이 짧아지는 현상이 있다.
When the end line pattern, such as a metal line of the prior art, is formed in a wafer, there is a phenomenon in which the end of the line is shortened without a pattern formed by an optical proximity effect.
이하에서 종래 기술의 포토 마스크 및 OPC 패턴에 관하여 설명한다.The photomask and the OPC pattern of the prior art will be described below.
도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 평면 구성도이다. 1 is a plan configuration diagram of a photomask of the prior art.
종래 기술에서는 포토 마스크(11)상에 차광층으로 크롬 패턴층(12)이 특정의 라인등의 형태로 형성되고, 이 패턴의 끝단에는 광간섭 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴(13)이 사각의 섬 모양 형태로 구성된다. In the prior art, the
종래 기술에서는 도 1에서와 같이, 광간섭에 의한 패턴 프로파일의 손상을 포토 마스크 패턴에서 살려주거나 보상해 주기 위해서 보통 0.3내지 0.4㎛ 정도의 작은 홀 형태의 세리프(serif) 패턴을 부착하여 패턴 충실도를 높이는 방법이 사용되고 있다.In the prior art, as shown in FIG. 1, a small hole-shaped serif pattern of about 0.3 to 0.4 μm is usually attached to compensate for damage to a pattern profile due to optical interference in a photo mask pattern. The method of raising is used.
그러나 256M 디램(DRAM)급 이상의 디자인 룰을 갖는 디바이스에서는 세리프 형태도 다양하게 되고 작은 크기를 갖고 있어야 한다.However, in devices with design rules greater than 256M DRAM (DRAM) class, the shape of the serif needs to vary and have a small size.
이러한 작은 사각형 모양의 작은 패턴은 포토 마스크 제조에서 어려움이 있다.These small square shaped small patterns have difficulty in manufacturing photo masks.
보통 이러한 세리프 형태가 포토 마스크 제조시 그 패턴 충실도(fidelity)가 충분히 나온다면 문제는 없지만, 전자빔(E-beam)으로 만들어지는 이러한 패턴들도 웨이퍼에서 광학적 근접효과(OPC; Optical proximity effect)가 나타나듯이 전자빔의 포토마스크 제조에서도 나타나기 때문에 정확한 OPC 패턴이 제조되기가 힘들다.Normally, this type of serif is not a problem if the pattern fidelity is sufficient for photomask fabrication, but these patterns, which are made of E-beams, also exhibit optical proximity effects (OPC) on the wafer. As shown in the photomask fabrication of electron beams, it is difficult to produce an accurate OPC pattern.
따라서, 이와 같은 종래 기술의 포토 마스크 및 OPC 패턴 형성에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.Therefore, there exist the following problems in formation of such a photomask and OPC pattern of the prior art.
종래 기술에서는 광간섭 효과에 의한 패턴 전사의 불명료를 막기 위하여 OPC 패턴을 형성하는데, 섬모양의 세리프 형태이기 때문에 메탈 라인등 엔드 라인(end line)의 패턴은 웨이퍼에서 형성할 때, 광 간섭 효과(optical proximity effect)를 완전히 배제하지 못하여 패턴이 형성되지 않고 라인의 끝단이 짧아지는 문제가 발생한다.In the prior art, an OPC pattern is formed to prevent obscurity of pattern transfer due to an optical interference effect. Since an island-shaped serif form forms an end line pattern such as a metal line on a wafer, an optical interference effect ( Failure to completely eliminate the optical proximity effect results in a problem in that the pattern is not formed and the end of the line is shortened.
즉, 종래 기술의 OPC 패턴은 라인의 패턴 끝단 모서리에서 작은 (0.3um) 사각형 모양이 들어있는 포토 마스크를 형성하는데 이렇게 제조된 포토 마스크는 실제 둥근 형태로 만들어지는 단점이 있어서, OPC 패턴이 최초 디자인한 것과 같이 형성되지 않는다.
In other words, the OPC pattern of the prior art forms a photo mask containing a small (0.3um) square shape at the edge of the end of the line. The photomask manufactured in this way has a disadvantage in that it is actually rounded, so that the OPC pattern is the first design. It does not form as it did.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and the optical proximity correction (OPC) pattern of the photo mask used in the lithography manufacturing process is formed in the form of bars to increase the pattern transfer efficiency at the wafer level. It is for providing a manufacturing method of a photo mask.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법은차광 영역에 장축과 단축을 갖고 형성되는 차광 패턴층을 포함하는 포토 마스크에서, 상기 차광 패턴의 장축 끝단에 광 근접 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴을 장축과 단축을 갖는 바(bar) 형태로 구성하되, OPC 패턴 단축의 폭 사이즈를 해당 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고, OPC 패턴 장축의 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a photomask according to the present invention for achieving the above object, in a photomask including a light shielding pattern layer formed with a long axis and a short axis in a light shielding area, to remove the light proximity effect at the long axis end of the light shielding pattern The OPC pattern is formed in a bar shape having a long axis and a short axis, and the width of the OPC pattern short axis has a width of 0.8 times or less of the wavelength length of the wafer exposure apparatus, and the size of the long axis of the OPC pattern is short. Characterized in that formed to be three times or more of the size.
이하에서 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the photomask according to the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크의 평면 구성도이다.2 is a plan configuration diagram of a photomask according to the present invention.
본 발명은 미세 패턴을 형성하고, 패턴 충실도(fidelity)를 확보하기 위해서 기존의 작은 사각형 세리프를 전자빔 쓰기시에 용이하게 제조되면서도 OPC의 본 기능을 충실히 웨이퍼에서도 확보할 수 있는 라인 패턴 끝단의 세리프 패턴을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a fine pattern, a serif pattern at the end of the line pattern that can easily secure the original function of the OPC even on the wafer, while the existing small square serif is easily manufactured at the time of electron beam writing in order to secure pattern fidelity. It is to provide.
현재, 전자빔에 의한 포토 마스크 제조 공정에서 어느 정도 마진을 갖고 패턴 형성할 수 있는 최소 사이즈는 약 0.3㎛정도이다.At present, the minimum size which can form a pattern with some margin in the photomask manufacturing process by an electron beam is about 0.3 micrometer.
이것은 0.3㎛이내의 작은 콘택트 홀은 패턴 형성이 어렵고 패턴 충실도를 보장할 수 없음을 의미한다.This means that small contact holes within 0.3 mu m are difficult to form patterns and cannot guarantee pattern fidelity.
그러나 일반적으로 전자짐 근사 효과 고려하고 패턴 모양에 따른 분해능 (resolution)을 고려할 때, 긴 장축을 갖는 라인 패턴인 경우, 전자빔의 최소 분해능 크기는 0.15㎛ 내지 0.2㎛까지 만들어 낼 수 있다.However, in general, considering the electron load approximation effect and the resolution according to the pattern shape, in the case of a line pattern having a long major axis, the minimum resolution size of the electron beam can be made up to 0.15 μm to 0.2 μm.
이와 같은 특징을 이용하여 본 발명은 0.3㎛ 이상의 OPC 패턴 제조의 한계점을 극복하고, 최근에 더욱 작은 크기를 갖는 OPC 패턴의 제조 요구에 의해서 분해능 이하의 미세 OPC 패턴 기능을 제공하는 OPC 패턴을 제공하고 이를 이용하여 웨이퍼 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.By using the above characteristics, the present invention overcomes the limitations of OPC pattern manufacturing of 0.3 μm or more, and provides an OPC pattern that provides a fine OPC pattern function of resolution or less due to the recent demand for the production of an OPC pattern having a smaller size. By using this, it is possible to provide a wafer pattern forming method.
본 발명의 포토 마스크 OPC 패턴 제작 방법은 다음과 같다.The photomask OPC pattern production method of the present invention is as follows.
도 2에서와 같이, 석영 기판의 포토 마스크(21)위에 라인 패턴을 갖는 크롬(Cr)패턴층(22)을 전자빔(E-beam)으로 형성할 때, 이를 웨이퍼(wafer)상에 축소 노광하여 감광막 패턴을 형성하면, 라인 패턴의 코너가 직각으로 형성되지 않는다.As shown in FIG. 2, when a chromium (Cr) pattern layer 22 having a line pattern is formed as an electron beam (E-beam) on a
이러한 일그러진 패턴 보상을 위해서 포토 마스크 패턴에 별도의 OPC 패턴을 형성하고 이와 같은 포토마스크를 사용하여 축소 노광한다.In order to compensate for such a distorted pattern, a separate OPC pattern is formed on the photomask pattern and reduced exposure is performed using the photomask.
그러나 최근에는 1G 디램(DRAM)급 등 0.1㎛이하 수준의 포토 마스크를 만들 경우 이러한 작은 사각형 모양의 OPC 패턴의 크기는 4x 축소 노광장치용의 포토마스크에서는 대략 크기가, 라인폭 크기의 1/2이하로 잡을 경우 약 0.2㎛이하의 작은 사각형 세리프 패턴 제조가 필요하다.Recently, however, when a photomask of 0.1 μm or less, such as a 1G DRAM, is made, the size of such a small rectangular OPC pattern is approximately the size of a photomask for a 4x reduction exposure device, and is 1/2 the size of the line width. When caught below, it is necessary to prepare a small rectangular serif pattern of about 0.2 μm or less.
그러나 현재의 전자빔 장치로는 이러한 작은 사각형 형태의 패턴을 만드는 것은 힘드는 실정이다. 이는 전자빔 분해능과 상관 있다.However, it is difficult to make such a small square pattern with current electron beam apparatus. This correlates with the electron beam resolution.
더욱이 크롬패턴 극성이 바뀐 경우의 포토 마스크는 더욱 힘들다.Moreover, the photo mask is more difficult when the chrome pattern polarity is changed.
일반적으로 포지티브형 레지스트에서는 라인 패턴 보다 콘택홀 패턴 분해능 이 더 힘들다. In general, contact resist pattern resolution is harder than that of a line pattern in positive type resist.
본 발명은 이러한 점과 웨이퍼에 패턴닝할 때 작은 패턴은 형성되지 않는다는 점을 이용하여, 포토마스크의 OPC 패턴을 디자인하고 적용하고자 한다.The present invention seeks to design and apply an OPC pattern of a photomask, utilizing this point and the fact that small patterns are not formed when patterning on the wafer.
본 발명은 도 2에서와 같은 라인 패턴의 끝단에 웨이퍼 패터닝시 패턴이 형성되지 않는 크기의 긴라인 타입의 세리프를 부착하여 OPC 패턴(23)을 만들 수 있게 한다.According to the present invention, an
본 발명의 OPC 패턴(23)은 작은 콘택트홀 보다 장축 길이(24)와 단축 길이(25)를 갖는 직사각형 모양의 라인 형태의 세리프를 전자빔에서 보다 쉽게 만들 수 있는 것을 이용하여 원하는 크기의 OPC 패턴을 만들 수 있게 한 것이다.The
여기서, OPC 패턴(23)은 홀 형태가 아니고 패턴 형태인 경우 투광량이 4 ~ 15% 정도의 반투명 물질을 사용하여 형성한다.Here, the
본 발명의 바(Bar) 형태 또는 단축과 장축을 갖는 홀 형태의 OPC 패턴의 크기는 웨이퍼 노광 공정에서 사용되는 축소 노광 장치의 광원의 파장 길이와 밀접하다.The size of the OPC pattern in the form of a bar or a hole having a short axis and a long axis is close to the wavelength of the light source of the reduced exposure apparatus used in the wafer exposure process.
본 발명의 실시예에서는 축소 노광장치의 광원이 KrF(λ= 248nm)인 경우, 단축의 크기가 0.2㎛이내 및 장축이 0.5㎛이상의 긴 형태이면 충분하다.In the embodiment of the present invention, when the light source of the reduced exposure apparatus is KrF (λ = 248 nm), it is sufficient that the length of the short axis is within 0.2 m and the long axis is 0.5 m or more.
또한 이러한 본 발명의 OPC 패턴으로 도 포토마스크 패턴의 근접효과를 제어할 수 있는 패턴의 역할도 해낼 수 있음은 물론이다. 이상의 긴 형태이면 충분하다. In addition, the OPC pattern of the present invention can also play a role of a pattern that can control the proximity effect of the photomask pattern. The above long form is enough.
또한 이러한 본 발명의 OPC 패턴으로 도 포토마스크 패턴의 근접효과를 제어 할 수 있는 패턴의 역할도 해낼 수 있음은 물론이다.In addition, the OPC pattern of the present invention can also play a role of a pattern that can control the proximity effect of the photomask pattern.
본 발명은 전자빔으로 OPC 패턴 제조에 있어서, 한축의 길이가(장축) 전자빔 분해능 크기의 2내지 3배 정도 이상이 될 수 있도록 디자인하고, 단축은 요구되는 분해능 크기 사이즈 혹은 분해능 이하의 작은 미세 OPC 패턴을 제조한다. In the present invention, in manufacturing an OPC pattern with an electron beam, the length of one axis (long axis) is designed to be about 2 to 3 times or more of the size of the electron beam resolution, and the short axis is a small fine OPC pattern smaller than the required resolution size or resolution. To prepare.
즉, OPC 패턴의 단축 폭 패턴을 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 동시에 전자빔 쓰기(E-beam writing) 장비의 분해능 이상의 크기이며, 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상이 되는 Bar 형태의 혹은 미세 라인 형태로 형성한다.That is, the short width pattern of the OPC pattern has a width of 0.8 times or less of the wavelength of the wafer exposure apparatus, and at the same time, it is larger than the resolution of the E-beam writing equipment, and the long axis size is three times or more of the size of the short width. It is formed in the form of a bar or fine lines.
이는 웨이퍼에서 OPC 기능을 충분히 제공하면서, OPC 패턴은 형성되지 않도록 하는 방법을 제공하는 포토 마스크 제조방법 및 웨이퍼 패턴 형성 방법을 제공할 수 있도록 한다.This makes it possible to provide a photomask manufacturing method and a wafer pattern forming method which provide a method of sufficiently providing an OPC function on a wafer while preventing the OPC pattern from being formed.
이와 같은 OPC 패턴은 일반적으로 사용되는 바이너리 포토마스크(binnary intensity mask), 하프톤 PSM(phase shift mask)등에서 모두 사용될 수 있다.
Such an OPC pattern may be used in all of a commonly used binary intensity mask, halftone phase shift mask (PSM), and the like.
이와 같은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.Such a method of manufacturing a photo mask according to the present invention has the following effects.
첫째, OPC 패턴을 단축과 장축을 갖는 형태로 설계하여 0.1㎛ 이하의 미세 패턴 형성용의 포토 마스크 OPC 패턴 제조의 한계점을 극복할 수 있다.First, the OPC pattern can be designed in a form having a short axis and a long axis to overcome the limitations of manufacturing a photo mask OPC pattern for forming a fine pattern of 0.1 μm or less.
둘째, 포토 마스크의 장축을 갖는 세리프 OPC 패턴 예컨대, 바(bar) 타입을 형성하게 하여 웨이퍼에서 패터닝하여도 메인 패턴에 근접효과(optical proximity effect)를 보상해 주면서도 웨이퍼에서 OPC 패턴의 이미지는 형성되지 않는 장점이 있다.Secondly, a serif OPC pattern having a long axis of a photo mask, for example, a bar type, is formed so that an image of the OPC pattern is not formed on the wafer while compensating for an optical proximity effect on the main pattern even when patterned on the wafer. There is no advantage.
셋째, OPC 패턴 제조시에 전자빔(E-beam)을 사용할 수 있음은 당연하고 광학 쓰기(optical writing) 장치를 사용하여도 된다.Third, it is natural that an electron beam (E-beam) can be used in manufacturing the OPC pattern, and an optical writing device may be used.
넷째, 종래의 OPC 패턴 형태는 벡터 전자빔 방식의 쓰기 시간(writing time)은 기하 급수적으로 늘어나게 하는데(벡터 전자빔 쓰기를 위해 마련되는 데이터 작업 준비시 부등변 4각형의 수가 매우 많아지게 된다) 본 발명의 OPC 패턴은 부등변 4각형(Trapezoid) 수가 줄어들어 포토 마스크 생산 시간을 단축할 수 있다.Fourth, in the conventional OPC pattern form, the writing time of the vector electron beam method increases exponentially (the number of trapezoids becomes very large when preparing data work prepared for the vector electron beam writing). The pattern reduces the number of trapezoids, which can shorten photomask production time.
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