KR100890331B1 - 포토마스크 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 제작 방법에 관한 것으로, 반도체 제조공정 중 포토리소그라피에서 해상력을 높이는데 사용하는 해상도 향상 기술 (RET : Resolution Enhancement Tecnology)중의 한가지인 모델에 근거한 광근접보상 (Model based Optical Proximity Correction : Model based OPC)에 관련된 것으로, 종래에 OPC를 수행할때 너무 과도하게 수행하여 OPC 실행시간이 길어지게 되어, 마스크 제작에 소요되는 경과시간(TAT : Turn Around Time)이 증가하게 되는 것을 방지하고, OPC의 궁극적인 목표인 패턴충실도(Pattern fidelity)를 극대화함은 물론이거니와 마스크 제작에 소요되는 경과시간 및 비용을 줄이는 효과를 갖는 포토마스크 제작 방법를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 패턴을 일부분을 OPC수행하는 단계와 OPC 수행 결과에 따른 마스크 패턴 형성 단계와 OPC 수행 전후의 임계치수를 측정하는 단계와 임계치수를 비교하는 단계 및 임계치수를 비교하는 단계에서 얻은 OPC수행 시간을 모든 패턴에 적용하여 OPC를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

포토마스크 제작 방법{Photo Mask Making Method}

도 1a는 종래의 포토마스크 제작 방법의 OPC 수행 결과 패턴이다.

도 1b는 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법의 OPC 수행 결과 패턴이다.

도 2a는 도 1a의 웨이퍼 패턴이다.

도 2b는 도 1b의 웨이퍼 패턴이다.

도 3은 도1a와 도1b 의 같은 위치에서의 OPC 수행결과 전, 후에 DI와 FI값을 비교한 값이다.

본 발명은 포토마스크 제작 방법에 관한 것으로서, 반도체 제조공정 중 포토리소그라피에서 해상력을 높이는데 사용하는 해상도 향상 기술 (RET : Resolution Enhancement Tecnology)중의 한가지인, 모델에 근거한 광근접보상 (Model based Optical Proximity Correction : Model based OPC)에 관련된 것이다.

일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위해서 사용되는 포토 공정은 패턴을 형성하기 위해서 필연적으로 포토 공정용 마스크가 필요하다. 이러한 포토공정용 마 스크는 표면에 빛을 차광하는 차광 물질로 형성된 막 위에 제작하고자하는 집적회로의 다양한 형태의 패턴들을 형성하여 빛을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작되어 있다.그리하여 포토 공정의 정렬노광시 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. 즉, 비교적 선폭이 세밀한 선형의 패턴은 주변의 패턴 밀도에 따라서 선폭이 영향을 받게 되는데, 마스크 상에는 정상적인선폭으로 패턴이 되었다 하더라도, 실제 포토 공정에서 노광을 하여 포토 레지스트에 패턴을 형성하면, 패턴 크기가 달라지게 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.

이러한 문제를 해결하여 패턴의 선폭이 정확하게 전사되도록 하기 위해서 현재 적용되고 기술은 광근접보상(OPC: Optical Proximity Correction)기술이다. 즉, 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.

그러나 이러한 포토 레지스트에 형성되는 패턴을 실제 패턴과 유사하게 하기 위해서 OPC 수행을 과도하게 수행할수 있다. 이때 OPC 수행 결과는 차이가 있지만 실제적으로 웨이퍼상에 패턴을 보면 큰 차이는 보이지 않게 되므로 이는 마스크 제작에 소요되는 경과시간(TAT : Turn Around Time)이 증가하게 된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래에 OPC를 수행할 때 너무 과도하게 수행하여 OPC 실행시간이 길어지게 되어, 마스크 제작에 소요되는 경과시간이 증가하게 되는 것을 방지하고, OPC의 궁극적인 목표인 패턴충실도(Pattern fidelity)를 극대화함은 물론이거니와 마스크 제작에 소요되는 경과시간을 줄일 수 있는 포토마스크 제작 방법를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 포토마스크 제작 방법은 패턴의 일부분을 OPC수행하는 단계와 상기 OPC 수행 결과에 따른 마스크 패턴 형성 단계와 OPC 수행 전후의 임계치수를 측정하는 단계와 상기 임계치수를 비교하는 단계 및 상기 임계치수를 비교하는 단계에서 얻은 OPC수행 시간을 모든 패턴에 적용하여 OPC수행을 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 포토마스크 제작 방법은 종래에 OPC를 수행할때 너무 과도하게 수행하여 OPC 실행시간이 길어지게 되어, 마스크 제작에 소요되는 경과시간이 증가하게 되는것을 방지하고, OPC의 궁극적인 목표인 패턴충실도(Pattern fidelity)를 극대화함은 물론이거니와 마스크 제작에 소요되는 경과시간을 줄일수 있는 효과가 나타난다.

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.

도 1a는 종래의 포토마스크 제작 방법의 OPC 수행 결과가 도시되어 있고 도 1b는 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법의 OPC 수행 결과가 도시되어 있다. 그리고, 도 2a는 도 1a의 웨이퍼 패턴이고, 도2b는 도1b의 웨이퍼 패턴이 도시되어 있다.

도 1a와 1b에 도시된 바와 같이 포토마스크 제작 방법의 OPC 수행결과를 보면, 도1a와 도1b는 미세한 부분이 차이가 나게 되는데, 이는 웨이퍼 패턴(도 2a 도 2b)을 보면 큰차이를 보이지 않고 유사하다. 이는 OPC 수행을 일정시간이 지나면, 거기서 더 오랜 시간 진행하지 않아도 웨이퍼 형상이 거의 유사한 것을 보여주는데, 이는 일정시간 후에 진행하는 OPC 수행 시간은 웨이퍼 형상시 원래의 패턴과 동일한 웨이퍼 패턴을 얻기 위한 수행이 아닌 마스크 제작에 소요되는 경과시간만 증가시키는 과도하게 진행되는 OPC수행시간 일 수 있다.

도 3은 도1a와 도1b 의 같은 위치에서의 OPC 수행결과 전, 후에 DI와 FI값을 비교한 값이 도시되어 있다.

도 3에서 DB는 원래 패턴의 CD(Critical Dimension)이고, OPCed CD는 OPC수행후의 CD(Critical Dimension)이고, DI(Develop inspection)는 노광 장치에 의해 형성되는 선폭 CD(Critical Dimension)이고, FI(Final Inspection)는 설계 CD(Critical Dimension)간에 형성되는 선폭 바이어스로 에칭까지 종료된 후에 형성된 선폭 CD(Critical Dimension)를 나타낸다. 즉, DI CD는 노광후의 임계치수인 노광 선폭 임계치수이고, FI CD는 에칭후의 임계치수인 에칭 선폭 임계치수를 나타낸다.

도 3에 나타낸 바와 같이 도1a와 도1b의 임의적인 위치에서 OPC수행전과 후에 DI, FI 값을 비교한 값은 거의 비슷함을 볼 수 있다. 상기 DI 바이어스는 프로그램 모사 방법에 의해 어느 정도 예측이 가능하여 바이어스 보상 방법을 예측할 수 있는 모델(Model)을 생성시킬 수 있지만, 반면에 상기 FI 바이어스는 프로그램 모사 방법에 의해 예측이 매우 어려운데, 화학 조성 및 반응을 수식으로 표현해서 모사하기가 매우 어렵고 정확하지도 않으며, 또한 DI 의 경향을 그대로 따라가지 않고 새로운 경향을 나타내고 있어 FI 패턴 형성 모델을 생성하는 작업은 매우 어렵다. 그러나 FI이 또한 도1a와 도1b에서 비슷함을 볼 수 있다. 이는 도1a가 마스크 제작에 소요되는 경과시간만 증가시키는 과도하게 진행되는 OPC수행시간 임을 보여주고 있다. 위와 같은 과도하게 진행되는 OPC 수행시간을 줄이기 위해, 패턴의 일부분에 OPC 수행시간을 다르게 하여 상기 OPC를 수행한 후의 CD, DI CD 및 FI CD를 측정하는 단계를 수회 반복한다. 다음, OPC를 수행한 후의 CD, DI CD 및 FI CD 값이 일정값이 유지 될 때 OPC 수행시간을 중단한다. 마지막으로 얻어진 OPC 수행시간을 모든 패턴에 적용하여 OPC를 수행한다. 이때, OPC를 수행하는 횟수는 일정한 시간간격으로 진행하고, 특별히 정하지는 않는다. 그리고, OPC를 수행한 후의 CD, DI CD 및 FI CD 값이 0.015 범위 이내의 값으로 반복 될때 일정하다고 본다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크 제작 방법는 반도체 제조공정 중 포토리소그라피에서 해상력을 높이는데 사용하는 해상도 향상 기술 중의 한가지인 모델에 근거한 광근접보상 기술에 관련된 것으로, 종래에 OPC를 수행할때 너무 과도하게 수행하여 OPC 실행시간이 길어지게 되어, 마스크 제작에 소요되는 경과시간이 증가하게 되는것을 방지하고, OPC의 궁극적인 목표인 패턴충실도(Pattern fidelity)를 극대화함은 물론이거니와 마스크 제작에 소요되는 경과시간 및 비용을 줄이는 효과를 나타낸다.

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 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 패턴의 일부분에 광근접보상을 수행하는 단계;

   상기 광근접보상 수행 결과에 따른 마스크 패턴 형성 단계;

   상기 광근접보상을 수행한 후에 노광선폭과 에칭선폭의 임계치수를 측정하는 단계;

   상기 광근접보상을 수행한 후에 측정한 노광선폭 및 에칭선폭의 임계치수 측정값을 비교하는 단계; 및

   상기 임계치수 측정값을 비교하는 단계에서 얻은 광근접보상 수행 시간을 모든 패턴에 적용하여 광근접보상 수행을 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 포토마스크 제작 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패턴의 일부분에 대한 광근접보상 수행하는 단계는 상기 패턴의 일정 부분을 광근접보상 수행시간을 다르게 하여 상기 광근접보상을 수행 후에 노광 선폭 및 에칭 선폭의 임계치수를 측정하는 단계를 수회 반복하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제작 방법.

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