KR100834239B1

KR100834239B1 - Photo mask making method

Info

Publication number: KR100834239B1
Application number: KR1020060136560A
Authority: KR
Inventors: 강재현
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-05-30

Abstract

A method of manufacturing a photo mask is provided to make a stable patterning process possible by improving precision of the process. A method of manufacturing a photo mask comprises the following steps of: measuring the critical dimension in accordance with each pattern in order to improve precision of a process; measuring line edge roughness(LER) of each pattern by a CD-SEM; extracting weight factors based on the critical dimension and line edge roughness and then sorting the weight factors correspondingly to line edge roughness according to the critical dimension; and applying the weight factors to adjust optical proximity correction modeling. The critical dimension is proportioned to a product of the line edge roughness and the weight factor. The weight factor is a factor indicating an important degree according to the line edge roughness of a dense line.

Description

Photo Mask Making Method

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 LER의 측정부분을 나타내는 사진.1 is a photograph showing a measurement portion of the LER in the photomask manufacturing method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 OPC 모형화에 반영될 LER의 중요도 측정 및 적용단계를 나타내는 흐름도.2 is a flowchart showing the importance measurement and application steps of the LER to be reflected in the OPC modeling in the photomask manufacturing method according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 OPC 모형화에 반영될 임계치수와 LER별 중요도의 차이를 나타내는 결과표.3 is a critical dimension to be reflected in the OPC modeling in the photomask manufacturing method according to the present invention by LER Result table showing the difference in importance.

도 4는 본발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 LER의 중요도에 따른 조정결과를 나타내는 비교 그래프.Figure 4 is a comparison graph showing the adjustment result according to the importance of the LER in the photomask manufacturing method according to the present invention.

본 발명은 포토마스크 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 포토마스크 제작 방법의 광근접 보상 모형화에서 LER(line edge roughness)을 고려하여 공정에서 발생하는 임계치수 변화량까지 광근접 보상에서 조절함으로써 공정상에서 발생하는 오차를 줄이고, 공정의 정밀도를 향상시켜 안정된 패터닝 공정할 수 있는 반도체 장치 제조용 포토마스크 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask fabrication method, and more particularly, in a photomask fabrication method, in the optical proximity compensation modeling, it is generated in a process by adjusting the optical proximity compensation to a critical dimension variation generated in the process in consideration of line edge roughness (LER). The present invention relates to a method for fabricating a photomask for manufacturing a semiconductor device, which can reduce the error to be made, improve the precision of the process, and perform a stable patterning process.

일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위해서 사용되는 포토 공정은 패턴을 형성하기 위해서 필연적으로 포토 마스크가 필요하다. 이러한 포토 마스크는 투광성 기판 표면에 빛을 차광하는 차광 물질로 제작하고자하는 집적회로의 다양한 형태의 패턴들을 형성하여 빛을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작되어 있다.In general, a photo process used to manufacture a semiconductor device inevitably requires a photo mask to form a pattern. Such photo masks are manufactured to selectively transmit light by forming various types of patterns of an integrated circuit to be made of a light blocking material that shields light on a light transmissive substrate surface.

그리하여 포토 공정의 정렬 노광시 원하는 패턴이 포토 레지스트에 정확히 전사되도록 한다. 이러한 마스크 제작 방법은, 반도체 장치의 회로 선폭이 좁아지고 이에 따라서 노광용 광원의 파장이 짧아짐에 따라, 포토마스크 상에 형성된 패턴들끼리 상호 간섭을 하여 실제 원하는 선폭이 제대로 형성되지 않는 단점이 있다. Thus, during the alignment exposure of the photo process, the desired pattern is accurately transferred to the photo resist. Such a mask fabrication method has a disadvantage in that the circuit line width of the semiconductor device is narrowed and thus the wavelength of the light source for exposure is shortened, so that the patterns formed on the photomasks interfere with each other to actually form a desired line width.

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, 회절 등의 영향으로 패턴 크기가 다르게 된다. 특히 마스크 패턴의 광 근접 효과를 제대로 고려하지 못하는 경우에는 리소그라피 (Lithography) 본래의 노광 의도와 다르게 패턴 선폭 왜곡이 발생하게 되어 선폭 선형성(Linearity)이 왜곡되는 현상이 나타나 반도체 소자 특성에 나쁜 영향을 많이 주게 된다. In other words, the linear pattern having a relatively fine line width is affected by the pattern density of the surroundings. Even though the pattern has a normal line width on the mask, when the pattern is formed in the photoresist by exposure in the actual photo process, diffraction or the like is performed. The size of the pattern is different due to the influence of. In particular, if the optical proximity effect of the mask pattern is not properly considered, the pattern line width distortion occurs due to the lithography original exposure intention, which causes the linearity of the line width to be distorted. Given.

이러한 문제를 해결하여 패턴의 선폭이 정확하게 전사되도록 하기 위해서 현재 적용되고 기술은 광근접보상(OPC: Optical Proximity Correction)기술이다. 0.13um 급 이하의 광근접보상기술은 거의 모든 소자에 보편화 된 해상도 향상 기술(RET: resolution enhancement)기술 이다.In order to solve this problem and to ensure that the line width of the pattern is accurately transferred, the current technology is Optical Proximity Correction (OPC) technology. Optical proximity compensation technology of less than 0.13um is a resolution enhancement technology (RET) technology that is common to almost all devices.

모델에 근거한 광근접보상(Model based Optical Proximity Correction : Model based OPC)은 반도체 제조 공정 중 복잡한 전기적 설계회로를 실리콘 웨이퍼 기판에 그려넣는 포토리소그래피 공정에서 빛의 특성 때문에 발생하는 굴절과 공정효과 등 왜곡 현상을 보정하는 작업이다. 선폭이 점점 작아짐에 따라 모델에 근거한 광근접보상은 점점 유용하게 되고 있다. Model based Optical Proximity Correction (Model based OPC) is a distortion phenomenon such as the refraction and process effects caused by the characteristics of light in the photolithography process in which complex electrical design circuits are drawn on the silicon wafer substrate during the semiconductor manufacturing process. It is a task to calibrate. As line widths become smaller, model-based optical proximity compensation is becoming increasingly useful.

그러나 모델에 근거한 광근접보상의 경우 정확도 측면에서 레이아웃된 회로와 동일한 패턴에서 요구되는 모든 조건을 만족시키기는 어렵고, 회로의 정확도 또한 회로의 구조와 공정의 안정도에 기인하기 때문에 이런 모든것을 만족시키기는 어렵다. 특히 ArF 광원을 이용하는 포토레지스트(PR: Photo resist)를 사용하는 경우에는 몇 가지 문제가 발생할 수 있는데, ArF 광원(193nm)의 PR은 임계치수(CD; Critical Dimension) 측정시 축소를 일으켜 데이터의 신뢰도를 떨어뜨릴 뿐 아니라 웨이퍼에서의 Critical Dimension Uniformity(CDU), Line Edge roughness(LER), ArF 포토 레지스트 패턴에서 측정 횟수에 의해 임계치수 변화 등의 문제점이 발생한다. However, in the case of model-based optical proximity compensation, it is difficult to meet all the requirements in the same pattern as the circuit laid out in terms of accuracy, and the accuracy of the circuit is due to the structure of the circuit and the stability of the process. it's difficult. In particular, when using a photoresist (PR) using an ArF light source, some problems may occur. The PR of the ArF light source (193 nm) causes a reduction in the measurement of critical dimensions (CD), thereby increasing the reliability of the data. In addition to lowering the size, problems such as critical dimension uniformity (CDU), line edge roughness (LER) and ArF photoresist pattern in the wafer may cause a change in the critical dimension.

기존의 모형화에서는 이러한 과정으로부터 기인하는 임계치수 변화를 고려하기 어려웠다. 단지 주어진 패턴의 한가지 조건에서 얻어진 임계치수 크기 만을 기본으로 모형화해서 사용해왔다. 이 중 도 1에서 보여주는 것처럼 LER(line-edge roughness)이 큰 레지스트 특성이 있는 경우 기 영향을 모델에 반영하는 것은 불가 능하여 한 패턴의 임계치수가 a;105nm, b;104nm, c;102nm, d;100nm, e;107nm 및 f;106nm 임에도 모형화에 반영되는 임계치수는 측정 평균값인 105nm를 가지고 모형화를 한다는 것이다. 이러한 LER은 임계치수 크기가 작아짐에 따라 더 심각하게 발생하고 그 차는 모델 정밀도에 더욱 심각한 영향을 주게 된다.In traditional modeling, it is difficult to consider the change in critical dimension resulting from this process. Only the critical dimension sizes obtained under one condition of a given pattern have been modeled and used. Among these, as shown in FIG. 1, when there is a resist characteristic with a large line-edge roughness (LER), it is impossible to reflect the influence on the model so that the critical dimension of one pattern is a; 105 nm, b; 104 nm, c; 102 nm, d; Although the 100 nm, e; 107 nm and f; 106 nm, the critical dimension reflected in the modeling is to model with the measured average value of 105 nm. This LER occurs more seriously as the size of the critical dimension gets smaller and the difference has a more serious impact on model precision.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광근접보상 모형화에서 LER(line edge roughness)을 고려하여 LER(line edge roughness)로 인하여 공정에서 발생하는 임계치수 변화량까지 OPC에서 조절함으로써 공정상에서 발생하는 오차를 줄이고, 공정의 정밀도를 향상시켜 안정된 패터닝 공정이 가능한 포토마스크 제작 방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention in the optical proximity compensation modeling considering the LER (line edge roughness) up to the critical dimension variation caused by the process due to the LER (line edge roughness) OPC The present invention provides a photomask fabrication method that can reduce the errors occurring in the process and improve the precision of the process to enable a stable patterning process.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 포토마스크 제작 방법은, In order to achieve the above object, the photomask manufacturing method according to the present invention,

OPC 공정정밀도를 향상시키기 위해 패턴별로 임계치수를 측정하는 단계와Measuring critical dimensions for each pattern to improve OPC process precision;

상기 패턴의 LER을 주사현미경으로 측정하는 단계와;Measuring the LER of the pattern with a scanning microscope;

상기 LER 별 요인중요도를 분류하는 단계; 및 Classifying factor importance for each LER; And

상기 요인 중요도를 적용하여 모형화를 조정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And adjusting the modeling by applying the factor importance.

이러한 본 발명에 의한 포토마스크 제작 방법은 광근접보상 모형화에서 LER 을 고려하여 공정에서 발생하는 임계치수 변화량까지 광근접보상에서 조절함으로써 공정상에서 발생하는 오차를 줄이고, 공정의 정밀도를 향상시켜 안정된 패터닝 공정을 할 수 있는 효과가 나타낸다.The photomask fabrication method according to the present invention reduces the errors occurring in the process by adjusting the optical proximity compensation to the critical dimension variation generated in the process in consideration of the LER in the optical proximity compensation modeling, and improves the precision of the process to stabilize the patterning process The effect can be shown.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 OPC 모형화에 반영될 LER의 중요도 측정 및 적용단계를 나타내고 있다.Referring to Figure 2, in the photomask manufacturing method according to the present invention shows the importance measurement and application steps of the LER to be reflected in the OPC modeling.

도 2에 도시된 바와 같이 공정의 정밀도를 형상시키기 위해서 OPC에서 임계치수 변화량까지 조절하기 위해, 첫째로 각각 패턴별로 임계치수를 측정하고, 또 그 패턴의 LER도 주사현미경(CD-SEM)에서 측정한다. 여기서 측정된 임계치수 값과 LER값에 따라 중요도를 다르게 하여 모형도에 반영함으로써 LER의 효과도 모형도에 반영할 수 있음을 나타내는 것이다. 이것을 도 3과 같은 도표로 작성하여 이것을 기준으로 임계 치수 값이 LER값이 달라서 발생할 수 있는 모델의 정밀도 저하 현상을 LER별 중요도를 적용하여 광근접보상 모형화에 반영할 수 있다. As shown in FIG. 2, in order to adjust the amount of change of the critical dimension in the OPC to shape the precision of the process, first, the critical dimension is measured for each pattern, and the LER of the pattern is also measured by the scanning microscope (CD-SEM). do. In this case, it is possible to reflect the effect of the LER on the model diagram by reflecting it on the model diagram with the different importance depending on the measured critical dimension value and the LER value. This can be created as a diagram as shown in FIG. 3, and the degradation of the accuracy of the model, which can be caused by the difference in the LER value of the critical dimension value, can be applied to the optical proximity compensation modeling by applying the LER importance.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법의 OPC 모형화에 반영될 임계치수와 LER별 중요도의 차이를 나타내고 있다.Referring to FIG. 3, there is shown a difference between critical dimensions and LER importance, which will be reflected in OPC modeling of the photomask fabrication method according to the present invention.

도 3은 도 2의 과정으로 임계치수 측정값과 LER 측정값과 중요도를 나타낸 것이다. 도 3에서 임계치수는 밀집된 선(Dense line)의 LER 값에 따라 중요도를 나타내는 인자인 요인 중요도(weight factor)를 분류하고 있다. 여기서, 임계 치수의 측정된 값은 LER 값이 크면 중요도를 작게 가지게 되고, LER 값이 작게되면 중요도를 크게 가지게 된다. 즉, LER 측정값과 중요도의 곱은 일정한 값이 나오게 된다. 임계치수 측정값과 LER측정값으로 얻어진 중요도 값을 광근접보상 모형화에 적용하여 LER값을 고려한 모형화가 가능한 것이다. FIG. 3 shows the critical dimension measurement value, the LER measurement value, and the importance of the process shown in FIG. 2. In FIG. 3, the critical dimension classifies the factor weight factor, which is a factor indicating importance according to the LER value of a dense line. Here, the measured value of the critical dimension has a small importance when the LER value is large, and has a large importance when the LER value is small. In other words, the product of the LER measurement and the importance is a constant value. It is possible to model the LER value by applying the criticality value obtained from the critical dimension measurement value and the LER measurement value to the optical proximity compensation modeling.

도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법에서 LER의 중요도에 따른 조정결과가 도시되어 있다. 4, the adjustment result according to the importance of the LER in the photomask manufacturing method according to the present invention is shown.

도 4에서 도시된 바와 같이, LER의 중요도에 따른 조정결과로, 상단은 중요도를 적용하기 전에 결과이고, 하단은 중요도를 적용 후에 결과이다. 도에서 보는 바와 같이 중요도를 적용함에 따라 결과가 달라져 공정상에서 발생하는 오차를 줄이고, 공정의 정밀도를 향상시킨 공정이 가능하다.As shown in Figure 4, as a result of the adjustment according to the importance of the LER, the top is the result before applying the importance, the bottom is the result after applying the importance. As shown in the figure, the results are different according to the application of the importance, thereby reducing the errors occurring in the process and improving the precision of the process.

본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법은 OPC 모형화에서 LER을 고려하여 공정에서 발생하는 임계치수 변화량까지 OPC에서 조절함으로써 공정상에서 발생하는 오차를 줄이고, 공정의 정밀도를 향상시켜 안정된 패터닝 공정을 할 수 있는 효과가 있다.The photomask fabrication method according to the present invention reduces the errors occurring in the process by adjusting the OPC model to the critical dimension change generated in the process in consideration of the LER, and improves the precision of the process, thereby enabling a stable patterning process. There is.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시 가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the photomask manufacturing method according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the subject matter of the present invention as claimed in the following claims Without departing, it will be appreciated by those skilled in the art that the technical spirit of the present invention is to the extent that various modifications can be made.

Claims

Measuring a critical dimension for each pattern;

Measuring the LER of the pattern;

Extracting factor importance based on the threshold and the LER value to classify factor importance for each LER according to the threshold; And

A method of manufacturing a photomask for a semiconductor device, comprising the step of adjusting the OPC modeling by applying the factor importance.

delete

The method of claim 1,

And the critical dimension is proportional to the product of LER and factor importance.