KR102396647B1 - 포토마스크의 레이아웃 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법 - Google Patents

포토마스크의 레이아웃 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

포토마스크의 레이아웃 설계 방법에 있어서, 마스크 패턴의 설계 데이터를 획득한다. 상기 설계 데이터에 따라 포토마스크의 노광 시에 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득한다. 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하여 상기 설계 데이터를 보정한다. 상기 보정된 설계 데이터에 따라 노광 빔을 노광하도록 노광 설비에 제공한다.

Description

포토마스크의 레이아웃 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법{METHOD OF DESIGNING LAYOUT OF PHOTOMASK AND METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK}
본 발명은 포토마스크의 레이아웃 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 기판 상에 회로 패턴을 전사하기 위한 포토마스크의 레이아웃을 설계하는 방법 및 이를 이용한 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 디자인 룰이 급격하게 축소됨에 따라, 포토마스크에 요구되는 패턴의 정밀도는 매우 높아지고 있다. 포토마스크 상에서 패턴의 위치 정확도를 나타내는 레지스트레이션 오차(registration error)의 경우 웨이퍼의 오버레이 품질과도 직결되는 매우 중요한 품질 인자이다. 포토마스크 상에 레지스트레이션 오차가 발생된 경우, 이러한 레지스트레이션 에러를 보정하지 않고 노광 공정을 진행하면 웨이퍼 오버레이 에러(overlay error)가 발생되어, 결국 웨이퍼 불량을 초래하게 된다.
본 발명의 일 과제는 포토마스크의 패턴의 위치 오차를 최소화할 수 있는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 포토마스크의 레이아웃 설계 방법을 이용하여 포토마스크를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 레이아웃 설계 방법에 있어서, 마스크 패턴의 설계 레이아웃을 획득한다. 상기 설계 레이아웃 상에 광 근접 보정(OPC)을 수행하여 설계 데이터를 획득한다. 상기 설계 데이터에 따라 포토마스크의 노광 시에 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득한다. 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하여 상기 설계 데이터를 보정한다. 상기 보정된 설계 데이터에 따라 노광 빔을 노광하도록 노광 설비에 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 형성할 마스크 패턴의 설계 데이터를 획득한다. 상기 설계 데이터에 따라 상기 기판을 노광 빔으로 노광할 때 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득한다. 상기 패턴의 위치 오차를 보정하기 위하여 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경한다. 상기 보정된 패턴의 위치 데이터에 따라 상기 기판을 노광한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 포토마스크의 설계 패턴 데이터를 획득한다. 실제 노광 시 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득한다. 상기 설계 패턴의 마스크 영역을 기 설정된 크기로 분할하는 그리드를 정의한다. 상기 그리드 상에서 상기 위치 오차 데이터를 반영하여 상기 설계 패턴의 위치를 재배열한다. 상기 재배열된 설계 패턴의 위치 데이터에 따라 기판을 노광한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 실제 노광에 의해 발생될 수 있는 위치 오차 성분들을 반영하여 설계 패턴의 위치 데이터를 원하는 그리드 좌표 프레임 상에서 보정하여 최종적인 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다. 상기 보정된 설계 데이터에 따라 기판 상에 노광을 수행함으로써 포토마스크를 제조할 수 있다.
따라서, 노광 설비 전 단계인 마스크 데이터 준비(MDP, mask data preparation) 단계에서, 실제 노광에 의해 발생될 수 있는 여러 가지 오차 성분들을 고려하여 원하는 크기의 그리드로 분할된 설계 패턴의 위치 데이터 상에서 패턴별, 영역별 위치 보정을 진행함으로써, 보정 정합성 및 생산성을 향상시키고 노광 설비 간 그리드 매칭 능력을 확보하여 오버레이 자유도를 개선시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 포토마스크의 제조 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 마스크 패턴의 이상적인 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이고, 도 3b는 마스크 패턴의 실제 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 설계 마스크 패턴의 마스크 영역을 분할하는 그리드를 나타내는 도면들이다.
도 7은 설계 마스크 패턴의 위치 데이터를 변경하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 8은 설계 패턴 데이터 및 보정된 설계 패턴 데이터에 따라 각각 형성된 마스크 패턴의 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 장치를 나타내는 개략도이다. 도 2는 도 1의 포토마스크의 제조 장치를 나타내는 블록도이다. 도 3a는 마스크 패턴의 이상적인 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이고, 도 3b는 마스크 패턴의 실제 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 포토마스크의 제조 장치는 노광 장치(100) 및 노광 장치(100)를 제어하기 위한 제어부(200)를 포함할 수 있다. 노광 장치(100)는 제어부(200)에 제공된 설계 데이터에 따른 제어 신호에 의해 기판(10) 상에 노광 빔으로 노광할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 노광 장치(100)는 적어도 하나의 노광 빔(B)을 이용하여 기판(10) 상에 패턴을 발생시킬 수 있다. 노광 장치(100)는 광감성 물질이 도포된 기판 상에 패턴을 라이팅(writing)하기 위한 마이크로-리소그래픽 라이팅 장치일 수 있다. 노광 장치(100)는 웨이퍼의 리소그래피 공정에 이용되는 포토마스크 또는 레티클을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 노광 빔(B)은 레이저 빔, 전자 빔 등을 포함할 수 있다. 노광 장치(100)는 노광 빔(B)을 노광 스테이지 상의 기판(10)을 향하게 하고 스캐닝하는 스캐닝 장치를 포함할 수 있다.
상기 노광 장치는 노광 동작들을 위하여 사용되는 편향기(deflector)를 포함할 수 있다. 상기 편향기는 상기 기판 상으로 상기 노광 빔을 편향시켜 패턴들을 형성할 수 있다. 또한, 상기 노광 스테이지는 상기 기판을 지지하고 이동시킬 수 있다. 상기 노광 스테이지는 구동기에 의해 X 방향 또는 Y 방향으로 이동할 수 있다.
기판(10)은 순차적으로 형성된 블랭크 마스크 기판(12), 차광막(14) 및 감광막(16)을 포함할 수 있다. 블랭크 마스크 기판(12)은 투명 기판, 반사 기판 또는 흡수 기판일 수 있다. 예를 들면, 블랭크 마스크 기판(12)은 유리 또는 석영을 포함할 수 있다. 차광막(14)은 크롬과 같은 금속막을 포함할 수 있다. 기판(10)은 웨이퍼의 리소그래피 공정에 이용되는 포토마스크 또는 레티클로 사용될 수 있다. 노광 장치(100)는 상기 설계 데이터에 따라 기판(10) 상의 감광막(16) 상에 노광 빔들(B)로 노광하여 감광성 패턴을 형성할 수 있다.
상기 설계 데이터에 따라 기판(10)을 상기 노광 빔으로 노광할 때 노광 장치(100) 자체의 특성이나 패턴 밀도에 따른 스캐터링 현상 등으로 상기 감광성 패턴은 상기 설계 데이터에 대하여 위치 오차(즉, 레지스트레이션 오차(registration error)를 가질 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 레지스트레이션 오차가 0(zero)일 경우 마스크 패턴의 이상적인 레지스트레이션 맵(50)이 나타날 수 있다. 이 경우에 있어서, 포토마스크 패턴, 예를 들면, 상기 감광성 패턴은 상기 설계 데이터 상의 마스크 패턴과 동일한 위치에서 동일한 모양을 갖도록 형성될 수 있다. 그러나, 포토마스크 제조 공정 중에 발생하는 패턴의 위치 오차에 의해 상기 포토마스크 패턴은 국부적 또는 전체적으로 레지스트레이션 오차를 가질 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 실제 레지스트레이션 맵(52)은 불규칙적인 레지스트레이션 오차를 나타낼 수 있다. 기판(10) 상의 상기 포토마스크 패턴은 X축 또는 Y축 방향으로 양(+) 또는 음(-)의 레지스트레이션 오차를 가질 수 있다.
이러한 레지스트레이션 오차는 상기 노광 스테이지의 특성, 상기 편향기의 특성과 같은 노광 설비 자체의 고유의 특성에 의해 발생된 위치 오차 또는 패턴 밀도 차이에 의한 차징 효과(charging effect)에 의해 발생된 위치 오차일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(200)는 상기 위치 오차에 대한 데이터를 이용하여 입력된 설계 데이터를 보정하고, 상기 보정된 설계 데이터에 따라 기판(10) 상에 상기 노광 빔을 노광하도록 노광 장치(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 데이터 수신부(210), 데이터 보정부(220) 및 출력부(230)를 포함할 수 있다.
데이터 수신부(210)는 CAD 시스템으로부터 설계 패턴 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 상기 설계 패턴 데이터는 포토마스크에 형성하는 패턴의 설계 데이터이고, 상기 패턴의 윤곽의 좌표값으로 제공될 수 있다. 상기 설계 패턴 데이터는 다각형들(삼각형, 사각형)의 조합에 의해 제공될 수 있다. 상기 설계 패턴 데이터는 다각형 형상의 복수 개의 서브-패턴들이 하나의 패턴을 구성할 수 있다. 상기 패턴 데이터는 복수 개의 서브-패턴들의 크기, 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 데이터 수신부(210)는 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 레지스트레이션 툴(300)로부터 상기 위치 오차 데이터를 수신할 수 있다. 레지스트레이션 툴(300)은 실제 노광에 의해 형성된 패턴의 위치 오차를 측정하고 이러한 위치 오차에 대한 데이터를 제공할 수 있다.
상기 패턴의 위치 오차 데이터는 복수 개의 위치 오차 성분들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 위치 오차 데이터는 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분 및 패턴 밀도에 의해 기인한 위치 오차 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분은 상기 노광 스테이지, 상기 편향기, 스캐너 등에 기인한 위치 오차 성분을 포함할 수 있다. 즉, 상기 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분은 상기 노광 스테이지의 특성, 상기 편향기의 특성과 같은 노광 설비 자체의 고유의 특성에 의해 발생된 위치 오차일 수 있다.
상기 패턴 밀도에 의해 기인한 위치 오차 성분은 전자 빔으로 노광할 때 노광 영역이 커짐에 따라 스캐터링(scattering) 현상으로 인해 상기 전자 빔의 왜곡이 크게 일어나 발생된 차징 효과(charging effect) 오차일 수 있다.
또한, 데이터 수신부(210)는 사용자에 의해 직접 결정된 복수 개의 위치 오차 성분들 및 상기 오차 성분들에 대한 가중치들에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이와 다르게, 데이터 수신부(210)는 기 설정된 레시피에 따라 복수 개의 위치 오차 성분들 및 상기 오차 성분들에 대한 가중치들을 결정할 수 있다.
데이터 보정부(220)는 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하여 상기 설계 데이터를 보정할 수 있다.
구체적으로, 상기 마스크 패턴의 마스크 영역을 원하는 크기로 분할하는 그리드를 정의하고, 상기 그리드 상에서 상기 위치 오차 데이터를 반영하여 상기 패턴의 위치를 재배열할 수 있다. 예를 들면, 상기 그리드는 수 내지 수십 나노미터의 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 오차 성분들에 대한 가중치들의 영향 하에 상기 패턴의 위치를 재배열할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 마스크 영역의 제1 영역을 제1 크기를 갖는 제1 그리드 영역으로 분할하고 상기 마스크 영역의 제2 영역을 상기 제1 크기와 다른 제2 크기를 갖는 제2 그리드 영역으로 분할할 수 있다. 서로 다른 해상도를 갖는 상기 제1 및 제2 그리드 영역들 내에서 상기 패턴들 각각의 위치를 재배열할 수 있다.
출력부(230)는 상기 보정된 설계 데이터를 출력하고 상기 보정된 설계 데이터에 따라 노광 장치(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 노광 장치(100)는 상기 제어 신호에 따라 기판(10) 상에 상기 노광 빔을 노광할 수 있다.
상기 보정된 설계 데이터는 포토마스크의 제조를 위해 제공되는 설계 단계의 마지막 결과물일 수 있다. 상기 보정된 설계 데이터는 마스크 테이프 아웃(MTO, mask tape out)이라 할 수 있다. 노광 장치(100)는 상기 보정된 설계 데이터에 따라 기판(10) 상에 상기 노광 빔을 노광할 수 있다.
이하에서는, 도 1의 포토마스크의 제조 장치를 이용하여 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 설계 마스크 패턴의 마스크 영역을 분할하는 그리드를 나타내는 도면들이다. 도 7은 설계 마스크 패턴의 위치 데이터를 변경하는 단계를 나타내는 도면이다. 도 8은 설계 패턴 데이터 및 보정된 설계 패턴 데이터에 따라 각각 형성된 마스크 패턴의 레지스트레이션 맵을 나타내는 도면이다.
예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 포토마스크의 레이아웃을 설계한 후, 상기 설계된 레이아웃에 따라 기판 상에 노광 빔을 노광하여 포토마스크를 제조할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 먼저, 제1 단계(S100)에서, 마스크 패턴의 설계 데이터를 획득할 수 있다.
기판(10) 상에 형성하고자 하는 실제 회로 패턴에 대응하는 상기 마스크 패턴의 레이아웃은 반도체 제조 설비의 호스트 컴퓨터 또는 서버로부터 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 마스크 패턴의 설계 데이터는 CAD 시스템으로부터 상기 패턴의 윤곽의 좌표값으로 제공될 수 있다. 상기 패턴 데이터는 다각형들(삼각형, 사각형)의 조합에 의해 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 설계 패턴 데이터는 상기 마스크 패턴 상에 광 근접 보정(OPC, optical proximity correction)이 수행하여 상기 마스크 패턴의 레이아웃을 보정한 상태로 제공될 수 있다.
상기 광 근접 보정은 상기 마스크 패턴의 전체적인 크기를 확장하고 코너(corner) 부분을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 각 패턴의 모서리들을 이동시키거나 추가적인 다각형들을 부가하는 것을 포함할 수 있다. 미리 연산된 룩업 테이블들에 의해 OPC를 수행할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지는 않으며, 다양한 방식의 OPC가 수행될 수 있다.
이어서, 제2 단계(S110)에서, 실제 노광 시 발생하는 상기 패턴의 위치 오차 데이터를 획득할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 레지스트레이션 툴(300)에 계측된 위치 오차 데이터를 획득할 수 있다. 레지스트레이션 툴(300)은 실제 노광에 의해 형성된 실제 패턴의 위치 오차를 측정하고 이에 대한 위치 오차 데이터를 제공할 수 있다.
상기 패턴의 위치 오차 데이터는 복수 개의 위치 오차 성분들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 위치 오차 데이터는 노광 설비에 의해 기인한 위치 에러 성분 및 패턴 밀도에 의해 기인한 위치 오차 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분은 노광 스테이지, 편향기, 스캐너 등에 기인한 위치 오차 성분을 포함할 수 있다. 즉, 상기 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분은 상기 노광 스테이지의 특성, 상기 편향기의 특성과 같은 노광 설비 자체의 고유의 특성에 의해 발생된 위치 오차일 수 있다.
상기 패턴 밀도에 의해 기인한 위치 오차 성분은 전자 빔으로 노광할 때 노광 영역이 커짐에 따라 스캐터링(scattering) 현상으로 인해 상기 전자 빔의 왜곡이 크게 일어나 발생될 수 있다(charging effect).
또한, 상기 패턴의 위치 오차 데이터는 상기 포토마스크를 웨이퍼 상에 전사하는 단계에서의 위치 오차에 대한 데이터를 더 포함할 수 있다.
이어서, 제3 단계(S120)에서, 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하여 상기 설계 데이터를 보정할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 마스크 패턴의 마스크 영역을 원하는 크기로 분할하는 그리드를 정의하고, 상기 그리드 상에서 상기 위치 오차 데이터를 반영하여 상기 패턴의 위치를 재배열할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마스크 설계 패턴(L)의 마스크 영역(R)을 기 설정된 크기를 갖는 그리드(R)로 분할하고, 상기 마스크 패턴을 하나의 그리드(R) 좌표 프레임 상에 위치시킬 수 있다. 예를 들면, 그리드(G)는 사용자의 선택에 따라 수 내지 수십 나노미터의 원하는 크기를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 마스크 영역(R)의 제1 영역(R1)을 제1 크기를 갖는 제1 그리드 영역으로 분할하고 마스크 영역(R)의 제2 영역(R2)을 상기 제1 크기와 다른 제2 크기를 갖는 제2 그리드 영역으로 분할할 수 있다. 제1 영역(R1) 내의 마스크 패턴은 제1 그리드(G1) 좌표 프레임 상에 위치하고, 제2 영역(R) 내의 마스크 패턴은 제2 그리드(G2) 좌표 프레임 상에 위치할 수 있다.
따라서, 마스크 영역(R) 내에서 설정되는 그리드 영역에 따라 필드(field) 보정 또는 전체(global) 보정이 수행될 수 있다. 상기 그리드 영역은 패턴의 밀도, 크기 등에 따라 다양하게 지정될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 정의된 그리드(G) 좌표 프레임 상에서 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 마스크 설계 패턴(P)의 위치 데이터를 변경할 수 있다. 설계 패턴(P)은 보정 위치(C)로 시프트되어 재배열될 수 있다. 패턴(P)의 이동 위치는 각각의 그리드(G)에서 오차를 보상하기 위하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 그리드(G)의 경계 부분에 걸쳐 있는 패턴(P) 부분의 위치 이동양은, 경계 부분을 공유하는 양쪽 그리드들에 각각 지정된 값들(여기서, 지정값은 위치 오차 데이터로부터 결정됨) 중 어느 하나의 값으로 결정될 수 있다.
상기 패턴의 위치 오차 데이터는 복수 개의 위치 오차 성분들을 포함할 수 있다. 설계 패턴(P)의 위치 보정은 상기 위치 오차 성분들 중에서 선택된 일부의 오차 성분들만이 고려되어 수행될 수 있다. 또한, 선택된 일부 오차 성분들 각각에 대하여 가중치가 설정될 수 있다. 따라서, 상기 오차 성분들에 대한 가중치들의 영향 하에 설계 패턴(P)의 위치를 재배열할 수 있다.
상기 보정된 설계 데이터는 포토마스크의 제조를 위해 제공되는 설계 단계의 마지막 결과물일 수 있다. 상기 보정된 설계 데이터는 마스크 테이프 아웃(MTO, mask tape out)이라 할 수 있다. 상기 보정된 설계 데이터는 노광 장치(100)로 제공되고, 실제 노광 공정이 수행될 수 있다.
이 때, 상기 포토마스크의 제조를 위해 노광 설비로 제공되기 전에, 상기 보정된 설계 데이터에 대한 검증 단계를 진행할 수 있다. 기 설정된 제작 스펙에 따라 상기 재배열된 패턴의 검증 작업을 수행할 수 있다.
이어서, 제4 단계(S120)에서, 상기 변경된 패턴의 위치 데이터에 따라 기판(10)을 노광할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 변경된 설계 데이터에 따라 기판(10) 상의 감광막(16) 상에 노광 빔으로 노광하여 감광성 패턴을 형성할 수 있다.
구체적으로, 마스크 기판(12) 상에 차광막(14) 및 감광막(16)을 순차적으로 형성하고, 상기 보정된 패턴의 위치 데이터에 따라 감광막(16) 상에 노광 빔(B)들로 노광하여 감광성 패턴을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 감광성 패턴을 이용하여 차광막(14)을 패터닝하여 마스크 패턴을 형성할 수 있다. 상기 마스크 패턴이 형성된 기판(10)은 웨이퍼의 리소그래피 공정에 이용되는 포토마스크(M)일 수 있다. 예를 들면, 블랭크 마스크(12)는 유리 또는 석영을 포함할 수 있다. 차광막(14)은 크롬과 같은 금속막을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 레지스트레이션 맵(54)은 설계 패턴 데이터의 보정 전과 보정 후의 측정된 위치들에서 레지스트레이션 오차 벡터를 나타낼 수 있다. 보정된 설계 데이터에 따라 형성된 감광성 패턴의 오차 벡터는 보정 전 설계 데이터에 따라 형성된 상기 감광성 패턴의 오차 벡터보다 더 작은 크기를 가질 수 있다. 즉, 상기 보정된 설계 데이터에 따라 형성된 감광성 패턴의 레지스트레이션 오차는 감소될 수 있다.
상술한 바와 같이, 포토마스크의 레이아웃의 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 실제 노광에 의해 발생될 수 있는 위치 오차 성분들을 반영하여 설계 패턴의 위치 데이터를 원하는 그리드 좌표 프레임 상에서 보정하여 최종적인 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다. 상기 보정된 설계 데이터에 따라 기판 상에 노광을 수행함으로써 포토마스크를 제조할 수 있다.
따라서, 노광 설비 전 단계인 마스크 데이터 준비(MDP, mask data preparation) 단계에서, 실제 노광에 의해 발생될 수 있는 여러 가지 오차 성분들을 고려하여 원하는 크기의 그리드로 분할된 설계 패턴의 위치 데이터 상에서 패턴별, 영역별 위치 보정을 진행함으로써, 보정 정합성 및 생산성을 향상시키고 노광 설비 간 그리드 매칭 능력을 확보하여 오버레이 자유도를 개선시킬 수 있다.
이에 반해, 마스크 노광 시 발생하는 패턴의 위치 오차를 노광 설비에서 보정 맵(map)을 사용하여 지정된 위치에서 노광 장치의 편향기를 제어하여 위치를 보정하는 경우, 설비 데이터 처리의 한계 등으로 인해 정밀한 보정, 알고리즘 변경 등에 많은 제약이 있는 문제점이 있다.
예시적인 실시예들에 따른 포토마스크의 레이아웃의 설계 방법 및 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크를 사용하여 마스크 패턴을 웨이퍼 상으로 전사할 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼 상에 회로 층을 형성하기 위하여, 포토레지스트 층이 상기 웨이퍼 상에 증착되고, 상기 포토마스크의 마스크 패턴은 사진 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트 층으로 전사될 수 있다. 이어서, 상기 포토레지스트 층 상에 현상 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행하여 상기 웨이퍼 상에 원하는 회로 패턴을 형성할 수 있다.
상기 제조된 포토마스크는 반도체 장치를 구성하는 개개의 패터닝된 층에 대응될 수 있다. 따라서, 상기 반도체 장치를 구성하는 복수 개의 패터닝된 층들에 대응하는 한 세트의 상기 포토마스크들을 제조할 수 있다.
상기 한 세트의 포토마스크들을 이용하여 제조된 반도체 장치는 컴퓨팅 시스템과 같은 다양한 형태의 시스템들에 사용될 수 있다. 상기 반도체 소자는 fin FET, DRAM, VNAND 등을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 개인휴대단말기, 태블릿, 휴대폰, 디지털 음악 재생기 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판 12: 블랭크 마스크 기판
14: 차광막 16: 감광막
50, 52, 54: 레지스트레이션 맵 100: 노광 장치
200: 제어부 210: 데이터 수신부
220: 데이터 보정부 230: 출력부
300: 레지스트레이션 툴

Claims (20)

  1. 데이터 수신부에 의해, 기판 상에 형성하고자 하는 실제 회로 패턴에 대응하는 마스크 패턴의 설계 레이아웃을 획득하고;
    상기 설계 레이아웃 상에 광 근접 보정(OPC)을 수행하여 설계 데이터를 획득하고;
    상기 데이터 수신부에 의해, 상기 설계 데이터에 따라 포토마스크의 노광 시에 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하고;
    데이터 보정부에 의해, 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 마스크 패턴의 마스크 영역을 원하는 크기로 분할하도록 정의된 그리드 상에서 상기 위치 오차 데이터를 반영하여 상기 패턴의 위치를 재배열함으로써 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하여 상기 설계 데이터를 보정하고; 그리고
    출력부에 의해, 상기 보정된 설계 데이터에 따라 노광 빔을 노광하도록 상기 보정된 설계 데이터를 노광 장치에 제공하는 것을 포함하고,
    상기 패턴의 위치를 재배열할 때, 상기 그리드의 경계 부분에 걸쳐 있는 패턴 부분의 위치 이동양은, 상기 경계 부분을 공유하는 양쪽 그리드들에 각각 지정된 값들 중 어느 하나의 값으로 결정되고, 상기 지정값은 상기 위치 오차 데이터로부터 결정되는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은
    상기 설계 데이터에 따라 기판 상의 감광막 상에 노광 빔으로 노광하여 감광성 패턴을 형성하고; 그리고
    상기 감광성 패턴으로부터 레지스트레이션 오차를 측정하는 것을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은
    상기 포토마스크의 노광 시에 발생하는 복수 개의 위치 오차 성분들을 결정하고; 그리고
    상기 결정된 오차 성분들에 대한 위치 오차들을 측정하는 것을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은 상기 결정된 오차 성분들에 대한 가중치들을 생성하는 것을 더 포함하고,
    상기 설계 데이터를 보정하는 것은 상기 오차 성분들에 대한 가중치들의 영향 하에 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하는 것을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분 및 패턴 밀도에 의해 기인한 위치 오차 성분에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 노광 설비에 의해 기인한 위치 오차 성분은 노광 스테이지 및 편향기에 의해 기인한 위치 오차 성분을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은 상기 포토마스크를 웨이퍼 상에 전사하는 단계에서 발생하는 위치 오차에 대한 데이터를 더 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 그리드를 정의하는 것은
    상기 마스크 영역의 제1 영역을 제1 그리드 영역으로 분할하고; 그리고
    상기 마스크 영역의 제2 영역을 제2 그리드 영역으로 분할하는 것을 포함하는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 그리드 영역은 제1 크기의 그리드를 갖고, 상기 제2 그리드 영역은 상기 제1 크기와 다른 제2 크기의 그리드를 갖는 포토마스크의 레이아웃 설계 방법.
  11. 데이터 수신부에 의해, 기판 상에 형성할 마스크 패턴의 설계 데이터를 획득하고;
    상기 데이터 수신부에 의해, 상기 설계 데이터에 따라 상기 기판을 노광 빔으로 노광할 때 발생하는 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하고;
    데이터 보정부에 의해, 상기 패턴의 위치 오차를 보정하기 위하여 상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하고;
    출력부에 의해, 상기 변경된 패턴의 위치 데이터를 노광 장치에 제공하고, 그리고
    상기 노광 장치에 의해, 상기 보정된 패턴의 위치 데이터에 따라 노광 빔으로 상기 기판을 노광하는 것을 포함하고,
    상기 위치 오차 데이터를 기반으로 상기 패턴의 위치 데이터를 변경하는 것은
    상기 마스크 패턴의 마스크 영역을 원하는 크기로 분할하는 그리드를 정의하고; 그리고
    상기 그리드 상에서 상기 위치 오차 데이터를 반영하여 상기 패턴의 위치를 재배열하는 것을 포함하고,
    상기 패턴의 위치를 재배열할 때, 상기 그리드의 경계 부분에 걸쳐 있는 패턴 부분의 위치 이동양은, 상기 경계 부분을 공유하는 양쪽 그리드들에 각각 지정된 값들 중 어느 하나의 값으로 결정되고, 상기 지정값은 상기 위치 오차 데이터로부터 결정되는 포토마스크의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 노광 빔은 레이저 빔 또는 전자 빔을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 설계 데이터를 획득하는 것은 상기 마스크 패턴 상에 광 근접 보정(OPC)을 수행하는 것을 더 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은
    상기 기판을 노광 빔으로 노광할 때 발생하는 복수 개의 위치 오차 성분들을 결정하고; 그리고
    상기 결정된 오차 성분들에 대한 위치 오차들을 측정하는 것을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은 상기 결정된 오차 성분들에 대한 가중치들을 생성하는 것을 더 포함하고,
    상기 패턴의 위치 데이터를 변경하는 것은 상기 오차 성분들에 대한 가중치들의 영향 하에 상기 패턴의 위치를 재배열하는 것을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 오차에 대한 데이터를 획득하는 것은 노광 설비에 기인한 위치 오차 성분 및 패턴 밀도에 기인한 위치 오차 성분에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 노광 설비에 기인한 위치 오차 성분은 노광 스테이지 및 편향기에 기인한 위치 오차 성분을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 그리드를 정의하는 것은
    상기 마스크 영역의 제1 영역을 제1 크기를 갖는 제1 그리드 영역으로 분할하고; 그리고
    상기 마스크 영역의 제2 영역을 상기 제1 크기와 다른 제2 크기를 갖는 제2 그리드 영역으로 분할하는 것을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 보정된 패턴의 위치 데이터에 따라 상기 기판을 노광하는 것은
    상기 기판 상에 차광막 및 감광막을 순차적으로 형성하고;
    상기 보정된 패턴의 위치 데이터에 따라 상기 감광막 상에 상기 노광 빔들로 노광하여 감광성 패턴을 형성하고; 그리고
    상기 감광성 패턴을 이용하여 상기 차광막을 패터닝하여 상기 마스크 패턴을 형성하는 것을 포함하는 포토마스크의 제조 방법.
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