KR100971326B1 - 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법 및그에 따라 제작된 반도체 소자용 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법 및 그에 따라 제작된 반도체 소자용 마스크에 관한 것이다. 상기 방법은 다수개 평행하게 배치된 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 제1 보조 패턴을 배치하는 단계; 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 사이에 제2 보조 패턴을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 방법에 따르면, 반도체 소자용 마스크 패턴에서의 광 근접 효과를 보상하기 위한 최적의 보조 패턴을 형성할 수 있어서, 노광 공정 후에 원하는 패턴을 정밀하게 형성할 수 있다.

반도체 소자용 마스크, 주패턴, 제1 보조 패턴, 제2 보조 패턴, 광 근접 효과

Description

반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법 및 그에 따라 제작된 반도체 소자용 마스크 {Method for forming an auxiliary pattern in a mask for a semiconductor device and a mask for a semiconductor device manufactured by using the method}

본 발명은 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법 및 그에 따라 제작된 마스크에 관한 것으로, 특히 마스크 패턴의 밀집도가 떨어지는 곳에서 광 근접 효과를 효과적으로 보상하기 위한 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법 및 그에 따라 제작된 반도체 소자용 마스크에 관한 것이다.

반도체 포토리소그래피 기술은 마스크 제조를 정교하게 해줌으로써 마스크로부터 투광되어 나오는 빛의 양을 적절히 조절할 수 있게 한다. 또한, 제조 장치가 갖고 있는 기술적인 한계를 극복할 수 있도록 새로운 감광제, 고 구경(high numerical aperture) 렌즈를 장착한 스캐너, 및 변형 마스크 기술이 개발되고 있다.

특히, 광학 근접 보상 기술(Optical Proximity Correction)은 종래의 노광 장치가 갖고 있는 기술적인 한계를 극복하는데 많은 도움을 주었다. 광학 근접 보 상 기술은 논리소자와 같이 반복적이지 않고 불규칙적인 패턴을 갖는 제품들에 있어 광학 해상 한계를 극복하고 광 왜곡 현상을 효과적으로 보정하여 매우 섬세한 패터닝을 가능하게 하였다.

패턴의 밀집도는 패턴의 해상력 및 균일도에 영향을 주는 요인이며, 이러한 밀집 패턴에 대한 정밀한 패터닝이 이루어지지 못할 경우 공정마진이 감소되는 결과가 발생한다.

도 1은 종래의 마스크 패턴에서 광 근접 효과를 보상하기 위해 더미(dummy) 패턴을 부가한 것을 나타내는 도면이다.

도 1의 (a)와 같이 반도체 소자용 패턴을 원판(6)에 설계할 때, 주패턴(1)이 서로 다른 거리(2 내지 5)로 이격된 경우, (b)에 도시된 바와 같이 점선으로 표시된 원본 주패턴(1)이 동일한 크기를 갖는다 해도, 광학 렌즈를 통해 마스크 노광을 한 후에 생성되는 각각의 패턴은 이격된 거리에 따라 서로 다른 폭을 갖게 된다. 파지티브 포토레지스트를 적용할 경우, 일반적으로 도면부호 7 내지 11에 도시된 바와 같이, 주패턴(1) 간의 거리가 멀어질수록 노광 후의 패턴이 원래의 패턴보다 작게 형성된다. 이와 반대로, 네거티브 포토레지스트를 적용할 경우에는, 주패턴 간의 거리가 가까워질수록 노광 후의 패턴의 원래 패턴보다 작게 형성된다.

도 1의 (c)는 이러한 광 근접 효과를 보상하기 위해 주패턴(1) 주위에 더미 패턴(12)을 부가한 경우를 나타내는 도면이다. 통상, 더미 패턴은 주패턴 주위에 골고루 배치할 수 있도록 하기 위해 가능한 한 단순한 형태로 배치한다. 특히, 트랜지스터 같은 경우에는 패턴의 형태가 소자의 특성에 민감하게 영향을 주는데, 트 랜지스터 주변의 더미 패턴이 균일하지 않을 경우, 선형적인 트랜지스터 특성을 얻지 못하게 된다. 즉, 마스크 내에서 더미 패턴이 비대칭적으로 배치될 경우, 심각한 소자 특성 문제가 발생된다(예를 들어, NMOS 대 PMOS 비대칭 문제 등). 도 1의 (c)에 도시된 더미 패턴은 비대칭적으로 배치되어 있고, 이와 같은 형태의 더미 패턴을 부가하는 것으로는 주패턴의 이격된 거리에 따른 광 근접 효과를 효과적으로 보상하지 못한다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 소자용 마스크 패턴에서 광 근접 효과를 보상할 수 있는 최적의 보조 패턴을 형성하기 위한 방법 및 이를 적용한 반도체 소자용 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따른 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법은, 평행하게 배치된 복수의 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 제1 보조 패턴을 배치하는 단계; 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 사이에 제2 보조 패턴을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 보조 패턴은 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 보조 패턴의 선폭은 노광 장비의 한계 해상력 이하에서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법은, 평행하게 배치된 복수의 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 보조 패턴을 배치하는 단계; 상기 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 패턴은 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 패턴의 선폭은 노광 장비의 한계 해상력 이하에서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법은, 평행하게 배치된 복수의 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 제1 보조 패턴을 배치하는 단계; 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 설정된 범위 사이인 경우에는, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키고, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 상기 설정된 범위의 상한보다 큰 경우에는, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 사이에 제2 보조 패턴을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 보조 패턴은 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 보조 패턴은 제1 보조 패턴의 중심으로부터 상기 설정된 범위의 하한만큼 이격된 영역을 설정하고, 상기 설정된 영역의 단부와 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 보조 패턴의 선폭은 노광 장비의 한계 해상력 이하에서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 반도체 소자용 마스크는 상기의 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법을 사용하여 제작된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반도체 소자용 마스크 패턴에서의 광 근접 효과를 보상하기 위한 최적의 보조 패턴을 형성할 수 있어서, 노광 공정 후에 원하는 패턴을 정밀하게 형성할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더 라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2 내지 도 10은 광 근접 효과를 효과적으로 보상하기 위한 본 발명의 보조 패턴 형성 방법을 나타내는 도면이다.

파지티브 포토레지스트의 경우 주패턴(1) 간의 거리가 멀어질수록 노광 후의 패턴이 원래의 패턴보다 작게 형성되므로, 먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 노광 후의 패턴에 영향을 주기 시작하는 주패턴(1) 간의 이격 거리를 체크한다. 다음에, 체크된 이격 거리 이상의 이격 거리를 갖는 부분에 수직으로 중심선(16, 17, 18)을 형성한다. 상기 중심선(16, 17, 18)은 인접하는 주패턴(1) 사이의 중간에 위치하는 것이 바람직하다. 그 후, 각각의 중심선(16, 17, 18)으로부터 인접하는 주패턴(1)까지의 거리를 체크한다(19).

다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 기판에 패터닝이 되지 않을 정도로 한계 해상력 이하의 선폭을 갖도록 원판(6)의 중심선(16, 17, 18)에 보조 패턴(160, 170, 180)을 형성한다. 보조 패턴의 크기는 이미지 시뮬레이션을 통해 단계적으로 최적화한다(반복 과정).

다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 치수설정이 종료된 각각의 보조 패턴(160, 170, 180)의 중심선에서부터 인접하는 주패턴(1)의 에지와 가장 먼저 만날 때까지 동일 간격으로 대칭으로 거리를 체크한다(20, 21, 22).

다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 인접하는 주패턴의 에지까지의 거리가 설정치(소정치) 이내인 보조 패턴(160)은 제외하고, 나머지 보조 패턴(170, 180)에 대해 인접하는 주패턴까지의 거리를 체크한다. 여기서 설정치는 보조 패턴(160)의 형성만으로 주패턴(1) 형성에 왜곡이 발생하지 않는 범위를 의미하고, 시뮬레이션을 통해 얻어지는 값이다. 보조 패턴(170, 180)을 둘러싸는 직사각형 부분이 이러한 범위를 나타낸다. 도면부호 22로 표시된 부분은 보조 패턴(160)의 형성만으로 주패턴(1) 형성에 왜곡이 발생하지 않는 최대 범위를 나타낸다.

다음에, 도 6에 도시된 바와 같이, 인접하는 주패턴의 에지까지의 거리가 도 5에서의 설정치를 넘으면서 소정 값보다 작은 경우에는 주패턴(1)의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시킨다(23, 24).

다음에, 도 7에 도시된 바와 같이, 인접하는 주패턴(1)의 에지까지의 거리가 도 6에서의 소정 값보다 큰 경우에는, 주패턴(1)의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키는 것만으로는 왜곡을 충분히 보정할 수 없다. 따라서, 이 경우에는 도 3에서 설치된 보조 패턴(180)과 인접하는 주패턴 사이에 새로운 중심선(50)을 형성한다. 상기 중심선(50)은 도면부호 22로 표시된 부분을 시작점으로 하여 그로부터 인접하는 주패턴(1)의 에지 사이의 중간에 형성되는 것이 바람직하다.

다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 공정과 동일한 방법으로 한계 해상력 이하의 선폭을 갖도록 중심선(50)에 보조 패턴(230, 240)을 형성하고 단계적으로 최적화한다.

다음에, 도 9에 도시된 바와 같이, 보조 패턴(230, 240)에서 인접하는 주패턴까지의 거리를 체크한다(25).

다음에, 도 10에 도시된 바와 같이, 도 9에서 체크된 거리가 설정치 이내인 경우에는 주패턴의 에지 부분을 늘릴 필요가 없으나, 설정치를 벗어날 경우에는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시킨다(26). 여기서, 설정치 및 주패턴의 크기를 얼마나 증가시킬지는 시뮬레이션을 통해 얻어지는 최적화된 값이다.

도 11은 이러한 반복 과정을 통해 보조 패턴이 최종적으로 형성된 반도체 소자용 마스크를 도시하고 있다.

상기의 설정치, 소정치, 소정 값, 보조 패턴의 선폭 등은 시뮬레이션을 통해 단계적으로 최적화된 값으로서, 노광 파장, 조명계의 구경비, 포토레지스트의 특성 등에 따라 달라지는 값이다. 따라서, 각각의 패턴을 설치하기 위한 공정에서 이러한 용어들이 동일하게 사용된 경우에도, 그 구체적인 수치는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.

이와 같은 방법으로 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성할 경우, 주패턴 간의 이격 거리가 달라지는 곳에서 노광 후의 패턴이 원래의 패턴과 매우 유사하게 되어 광 근접 효과를 효과적으로 보상할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래에 광 근접 효과를 보상하기 위해 더미 패턴을 부가한 것을 나타내는 도면.

도 2 내지 도 10은 본 발명의 보조 패턴 형성 방법을 순차적으로 나타내는 도면.

도 11은 완성된 보조 패턴을 갖는 반도체 소자용 마스크를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주패턴

6 : 원판

23, 24 : 보조 패턴

160, 170, 180 : 보조 패턴

230, 240 : 보조 패턴

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법에 있어서,

   평행하게 배치된 복수의 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 보조 패턴을 배치하는 단계;

   상기 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 보조 패턴은 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 보조 패턴의 선폭은 노광 장비의 한계 해상력 이하에서 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
7. 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법에 있어서,

   평행하게 배치된 복수의 주패턴 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 상기 이격 거리가 소정치 이상인 주패턴 사이에 제1 보조 패턴을 배치하는 단계;

   상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 설정된 범위 사이인 경우에는, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키고, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 상기 설정된 범위의 상한보다 큰 경우에는, 상기 제1 보조 패턴과 인접하는 주패턴 사이에 제2 보조 패턴을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 보조 패턴과 인접하는 주패턴 간의 거리가 소정치 이상인 경우, 상기 인접하는 주패턴의 에지 부분을 늘려 주패턴의 크기를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 보조 패턴은 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 보조 패턴은 제1 보조 패턴의 중심으로부터 상기 설정된 범위의 하한만큼 이격된 영역을 설정하고, 상기 설정된 영역의 단부와 인접하는 주패턴 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보조 패턴의 선폭은 노광 장비의 한계 해상력 이하에서 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크에 보조 패턴을 형성하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 제작된 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 마스크.

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