KR20010051381A

KR20010051381A - 부분 일괄 전사 노광용 마스크 데이터 작성 방법, 및 노광방법

Info

Publication number: KR20010051381A
Application number: KR1020000064602A
Authority: KR
Inventors: 카와카미케니치
Original assignee: 히로시 오우라; 주식회사 아도반테스토
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2001-06-25
Also published as: DE10053885B4; GB2363643A; JP2001133962A; DE10053885A1; TW478052B; US6546544B1; GB0026704D0; GB2363643B

Abstract

소량이고, 많은 모델과, 짧은 턴어라운드 타임(TAT: turnaround time)을 갖는 시스템 LSI와 같은 집적 회로의 제작에 적합한 부분 일괄(partial one-shot) 전사 (블록) 노광용 마스크 데이터를 작성하는 방법(method of producing mask data)이 개시되는데, 상기 방법에서, 총 작성 비용 당 블록 마스크 제작 비용의 비율과 TAT는 더 감소된다. 부분 일괄 전사 노광 방법에 있어서, 다수의 기본 요소를 적어도 부분적으로 조합함으로써 설계된 집적 회로의 패턴의 적어도 일부분은 블록 마스크의 복수의 블록 패턴 중 하나의 패턴에 통과되고, 상기 패턴으로 정형된 빔의 조사는 노광을 위해 조합된다. 이러한 노광 방법에 사용된 블록 마스크에 관련된 마스크 데이터를 작성할 때, 패턴 그룹은 복수의 기본 요소를 포함하는 집적 회로의 각 층에서 생성되고, 집적 회로내의 각 기본 요소가 사용되는 빈도가 해석되고, 각 기본 요소가 사용되는 해석된 빈도에 의거하여, 사용될 복수의 블록 패턴은 패턴 그룹으로부터 선택되고, 마스크 레이아웃은 블록 마스크내의 선택된 패턴의 배열을 결정함으로써 결정되며, 마스크 레이아웃의 각 패턴은 공정 조건에 의거하여 변형되고, 따라서, 복수의 블록 패턴의 형태를 나타내는 마스크 데이터가 생성됨과 동시에 블록 마스크 상의 다수의 블록 패턴의 배열을 포함하는 보조 정보를 생성한다.

Description

부분 일괄 전사 노광용 마스크 데이터 작성 방법, 및 노광 방법{METHOD OF PRODUCING MASK DATA FOR PARTIAL ONE-SHOT TRANSFER EXPOSURE AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은, 노광(exposure) 패턴으로 복수의 소형의 마스크 패턴(블록 패턴)을 준비하여 마스크를 선택함으로써 각 소형의 패턴을 노광시키고, 소형의 패턴을 연결함으로써 모든 패턴을 노광시키기 위해 전자빔 노광 또는 이와 같은 것에서 사용된 부분 일괄 전사 노광(partial one-shot transfer exposure) 기술에 관한 것으로, 특히, 소형의 패턴을 위해 마스크를 준비하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근 반도체 기술의 고도의 발전으로, 반도체 집적 회로(IC)의 집적화와 기능은 현저하게 향상되어 왔다. 따라서, 반도체 기술이 컴퓨터와 통신 기계 제어 산업을 포함하는 모든 산업의 기술적인 발전에서 중심적인 역할을 하는 것으로 생각된다. IC의 집적화는 2년 또는 3년마다 약 4배 증가되어 왔다. 예를 들어, 동적 램(DRAM: dynamic access memory)의 저장 용량은 1M으로부터 4M, 16M, 256M 및 1G로 증가되어 왔다. IC의 고집적도는 반도체 작성을 위한 마이크로 패턴화(patterning) 기술에 크게 의존한다.

마이크로 패턴화 기술의 한계는 패턴 노광 기술{리소그래피(lithography)}에 의해 현재 한정된다. 패턴 노광에 대한 기술로서, 스테퍼(stepper)라 불리는 광학적 노광(optical exposure) 장치가 현재 사용된다. 이 광학적 노광 장치에서, 형성될 수 있는 패턴의 최소폭은 회절로 인한 노광용 광원의 파장에 의해 한정된다. 자외선 광을 방출하는 광원이 사용되고, 더 짧은 파장의 광을 사용하는 것이 어렵다. 그러므로, 더 미세한 공정을 성공적으로 달성하기 위해, 광학적 노광 장치 이외의 새로운 노광 방법이 현재 계획 중에 있다.

하전 빔 노광 및 특히, 전자빔 노광에 있어서, 0.05㎛미만의 마이크로 패턴화는 0.02㎛의 위치 결정(positioning) 정밀도로 달성될 수 있다. 그러나, 하전 빔 노광은, 작업 처리량(throughput)에서 스테퍼보다 더 낮아서, LSI를 대량 생산하는데 쓸 수 없는 것으로 생각되고 있다. 일예로서, 전자빔 노광 방법에 대해 설명될 것이다.

광학적 노광 장치에 있어서, IC의 전체 층의 패턴에 대응하는 포토 마스크와 상기 전체 층은 일괄적으로 노광되어, 높은 작업 처리량을 야기한다. 그러나, IC의 고집적도는 포토 마스크의 작성(production)을 매우 어렵게 하고, 포토 마스크를 작성하는데 필요한 비용과 시간이 증가하는 문제를 일으킨다.

전자빔 노광 방법에 있어, 블랭킹 애퍼처 어레이(BAA: Blanking Aperture Array) 방법과 부분 일괄 전사 노광 방법을 포함하는 다양한 기술은 상기 작업 처리량을 증가시키기 위해 제안되어 왔다.

IC의 모든 층의 패턴은 전자빔 노광 방법에 의해 노광될 수 없다. 그러므로, 모든 패턴을 복수의 소형의 패턴으로 분할하는 부분 일괄 전사 노광 방법이 도입되고, 소형의 패턴에 대응하는 다수의 마스크 패턴(블록 패턴)은 소형의 패턴과 연결하기 위해 준비되며, 전체 패턴을 노광하는 단계가 후속한다. 이는, 모든 소형의 패턴에 대응하는 블록 패턴을 준비하는 것이 어렵고, 또한 효율성을 저하시킨다. 그러므로, 반복적으로 나타나는 소형의 패턴에 대해서만 블록 패턴이 준비되는 반면, 다른 소형의 패턴은, 작은 빔에 의하거나, 하기에 설명된 가변 직사각형 방법(variable rectangle method)이라 불리는 방식에 의해 정형된 패턴을 노광함으로써 주사되고 노광된다. 부분 일괄 전사 노광 방법은 일반적으로 블록 노광 방법으로 불리는 바, 이후 설명에서는 블록 노광 방법으로 언급하기로 한다.

일괄적으로 전체 패턴을 노광하기 위한 일괄 전사 노광 방법과 비교해서, 블록 노광 방법은 작성시 작업 처리량이 낮지만, 마스크 작성에 필요한 것 보다 낮은 비용과 더 짧은 시간의 장점을 갖는다. 블록 노광 방법은 하전 입자 빔 노광 방법 뿐 아니라 전자빔 노광 방법에서 사용되고, 또한 광학식 노광 방법에서 적용가능하다. 일예로써, 전자빔 노광 방법은 다음 설명에서 언급될 것이다.

도 1은 블록 노광 유형의 전자빔 노광 장치의 광 시스템의 기본 구성을 도시한 도면이다. 도 1에서, 전자총(11)으로부터 방출된 전자빔은 제 1 직사각형 애퍼쳐(12)에서 정형되고, 전자기 렌즈 등과 같은 것에 의해 평행한 빔으로 변환된 후에 블록 마스크의 패턴으로 정형되는 블록 마스크(20)로 입사한다(enter). 블랭커(blanker)(14)는, 블록 마스크(20)에 통과되는 빔을 차단할 때 빔을 편향시키기 위한 정전 편향기이다. 편향된 경우, 상기 빔은 최종 애퍼쳐(15)에 의해 차단되는 반면, 편향되지 않은 경우, 빔은 통과하여 턴 온(turn on) 된다. 최종 애퍼처(15)를 통과한 빔은 부 편향기(16)와 주 편향기(17)에 의해 편향되고, 스테이지에 놓인 샘플 (웨이퍼)(18) 상의 미리 결정된 위치 상으로 조사(radiated)된다. 동시에, 상기 빔은 전자기 렌즈{코일(19) 및 도시되지 않은 극편(pole piece)으로 구성됨}에 의해 샘플(18) 상에 집속(focused)된다. 특히, 샘플(18) 상에 조사된 빔은 블록 마스크의 패턴에 대응하는 형태를 갖는다. 전술한 요소는, 전자빔에 의해 횡단된 부분의 압력이 진공으로 감소되는 광 컬럼(optical column)으로 불리는 하우징(housing)내에 있다.

실제 전자빔 노광 장치는, 노광 패턴에 따라 블록 마스크(20) 상의 복수의 블록 패턴 중 하나의 선택을 제어하기 위해 신호를 생성하고 부 편향기(16)와 주 편향기(17)에 인가될 편향 신호를 생성시키기 위한 노광 제어 회로와, 이들 유닛으로부터 다양한 부분으로 신호 출력을 인가하기 위한 구동 회로, 및 스테이지의 움직임을 제어하기 위한 스테이지 제어 회로와 같은, 도시되지 않은 전자 제어 회로를 포함한다.

도 2a는 블록 노광 시스템의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 가변 직사각형 노광 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 블록 노광 시스템에 있어서, 예를 들어, 정방형(square) 개구부(21)를 통과하는 빔은 상기 개구부(21)의 형태로 형성된다. 전술한 형태로 형성된 빔은, 블록 마스크(20) 상에 배열된 다수의 블록 패턴 중 하나의 블록 패턴을 통과하기 위한 방법으로 편향기(22)에 의해 편향된다. 블록 패턴은 도시된 바와 같이 다양한 개구부 형태를 갖는다.

도 2b에서 도시된 바와 같이, 가변 직사각형 노광 시스템에 있어서, 제 1 정방형 개구부(31)를 통과하는 빔은, 상기 개구부(321)의 형태로 정형되고, 편향기(32)에 의해 편향되고, 제 2 정방형 개구부 베이스(33)에 입사한다. 편향기(32)에서 편향의 크기를 변화시킴으로써, 제 2 개구부 베이스(33)를 통과하는 빔의 형태가 변화되도록 제 2 개구부 베이스(33)에 입사하는 위치는 변경된다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 원하는 직사각형으로 정형된다. IC 패턴은 모든 경우에서 직사각형들을 조합함으로써 정형될 수 있고, 그러므로, 임의의 IC 패턴은 가변 직사각형 노광 시스템에 의해 노광될 수 있다.

전술한 바와 같이, 모든 소형의 IC 패턴에 대응하는 블록 패턴이 준비되고, 남아있는 소형의 패턴은 또 다른 방법에 의해 노광된다. 가변 직사각형 노광 방식은, 가능한 한 높은 효율성을 갖는 그러한 남아있는 소형의 패턴을 노광하도록 또한 사용된다.

도 3은 전자빔 노광 장치의 블록 마스크(20)의 구성을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 블록 마스크(20)는 12개의 마스크 영역(41)을 구비한다. 복수의 블록 패턴(42)은 각 마스크 영역(41)내에 배열된다. 직사각형을 변화시키기 위한 개구부(43)는 각 마스크 영역(41)의 4개의 모서리에서 형성된다. 도 2a와 도 2b 사이의 비교는, 블록 노광 시스템의 빔-정형(beam-shaping)의 메커니즘이 가변 직사각형 시스템의 메커니즘과 유사하다는 것을 명백하게 보여준다. 실시예에서, 블록 마스크(20)는, 상기 빔이 임의의 직사각형의 형태로 정형될 수 있는 가변 직사각형 개구부(43)로 형성된다. 광 축을 따라 마스크 영역(41)을 이동시킴으로써, 빔은 마스크 영역(41) 내의 임의의 위치로 편향되어 있는 동안 형태가 정형될 수 있다. 또 다른 마스크 영역(41)이 사용되는 경우에, 블록 마스크(20)는, 도시되지 않은 이동 메커니즘에 의해 이동되어, 광 축에 위치한 마스크 영역(41)을 변화시킨다.

블록 노광 유형의 전자빔 노광 장치의 기본 구성은 위에서 설명하였다. 이제, 블록 마스크의 블록 패턴을 표시하는 마스크 데이터를 작성하는 종래의 방법에 대한 설명을 할 것이다. 도 4는 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하기 위한 종래의 공정의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.

IC 장치를 설계하는 데 있어서, 셀로 불리는 회로 설계를 위한 기본 요소가 조합된다. 논리 회로에서, 예를 들어, 셀은, 인버터, AND 게이트, NAND 게이트, OR 게이트, NOR 게이트, EXOR 게이트, EXNOR 게이트, 플립-플롭 및 선택기(멀티플렉서)이다. 반면, 아날로그 회로에서, 셀은, 증폭기, 비교기, A/D 변환기 및 D/A 변환기이다. 메모리 회로에서, 셀은, 메모리 셀, 센스 증폭기 및 디코더이다. CPU 코어 회로에서, 셀은 레지스터 및 연산 논리 장치(ALU: Arithmetic Logic Unit)이다. 레지스터와 커패시터와 같은 공통 셀도 또한 포함된다. 셀은, 설계 규칙, 전략, 장치 성능 및 노광 유닛의 제약을 고려하는 셀 설계 수단(51)에 의해 사전에 설계되고, 셀 라이브러리(52)에 저장된다. 장치 설계 수단(53)에서, 셀은 셀 라이브러리(52)를 참조하여 배열되고, 배선은 셀들 간에 놓이므로, 원하는 장치를 설계하며, 레이아웃(layout) 데이터(54)로서 저장된다. 셀 라이브러리(52)는 기본 자원이고, 장치 레이아웃의 몇몇 유형을 설계하기 위해 반복하여 사용된다.

이 방식으로 설계된 장치를 제작하는데 있어서, 제 1 단계는, EB 데이터를 작성하는 것이며, 이 데이터에 따라 블록 마스크가 작성될 필요가 있다. EB 데이터 작성 공정(59)에서, 마스크 레이아웃(60)과 노광 데이터(61)는, 다양한 정보에 의거한 EB 데이터 작성 공정을 수행함으로써 작성되는데, 상기 다양한 정보는, 설계 설정 정보, 대상 층(object layer), 설계 변경(55), 시스템 제약 정보, 마스크 제약(56), 마스크에 관련된 공정 설정 정보(마스크)(57) 및 노광에 관련된 공정 설정 정보(노광)(58)를 포함한다. 이러한 공정은 매우 복잡해서, 본 발명에 직접적으로 관련된 부분만이 설명될 것이다.

블록 마스크(20)는 도 3에 도시된 바와 같은 움직이지 않고 선택가능한 마스크 영역(41)내에 약 100개의 블록 패턴(42)으로 한정된다. 그러므로, 문제는 어떤 블록 패턴이 사용될 것인가에 있다. 설계된 IC에 대한 레이아웃 데이터(54)는 계층적인 구조의 층 패턴을 갖는다. 각 층을 해석함으로써, 복수의 반복 패턴이 추출되고, 이들 패턴 외에 마스크 영역(41)에 배열될 블록 패턴(42)은 반복 빈도를 고려하여 선택된다. 또한, 선택된 블록 패턴(42)이 마스크 영역(41)에 배열될 수 있는 장소는 빈도 등을 고려하여 결정된다. 이것이 결정된 후에, 시스템 제약 정보, 마스크 제약(56)과 마스크 관련 공정 설정 정보(마스크)(57)에 따라, 블록 패턴(42)의 라인 폭은 결정되어, 마스크 레이아웃(60)을 작성한다. 상기 마스크 레이아웃(60)에 의거하여, 블록 마스크(20)가 작성된다. 남아있는 마스크 영역(41)에 대해, 그 다음 공정에서 노광된 층, 또는 다음에 작성될 장치에서 사용되는 블록 패턴이 제공된다.

또한, 마스크 레이아웃(60)에 따라, 블록 패턴 선택 정보, 및 편향 위치에 관한 대응 정보가 작성되고 저장된다. 따라서, 작성된 블록 마스크(20)는 노광 유닛(63) 상에 장착되고, 노광 데이터(61)에 따라 노광이 수행된다.

메모리 장치에 있어서, 다수의 메모리 셀은 규칙적으로 배열되고, 상기 메모리 셀의 부분은 노광 영역의 더 큰 부분을 나타낸다. 그러므로, 블록 노광 시스템으로 고효율이 달성된다. 블록 노광 유형의 전자빔 노광 방법은 메모리 장치의 노광을 위해 먼저 개발되어서, 메모리의 노광에 대한 작업 처리량은 실제로 상당히 향상되었다.

그러나, 막대한 수의 동일한 장치가 제작되는 메모리에 대해, 광학적 노광 장치는, 포토마스크가 고가이고 마스크 작성이 장시간 걸릴지라도, 비용 면에서 더 유리하다. 따라서, 메모리 장치의 작성을 위해 전자빔 노광 장치를 사용할 기회는 적은 것으로 생각된다.

최근 몇 년 동안, 시스템 LSI는 다양한 분야에서 사용되어 왔다. 그러나, 시스템 LSI가 메모리 장치에 비해 많은 수가 작성되지 않기 때문에, 마스크 비용과 작성 시간은 많은 문제를 일으킨다. 그러므로, 광학적 노광 방법의 사용에 대한 효율성은 의심스럽다. 따라서, 블록 노광 유형의 전자빔 노광 방법은, 메모리 장치보다는 시스템 LSI의 대량 생산을 위해 사용될 가능성이 있다.

그럼에도 불구하고, 시스템 LSI는, 많은 모델이 소량으로, 짧은 턴어라운드 타임(TAT: Turnaround Time)으로 작성되는 경향이 있으므로, 각 장치에 대해 마스크를 작성하지 않고도 높은 작업 처리량을 갖는 노광이 필요하다. 전술한 바와 같이, 전자빔 노광 방법에 있어서, 모든 패턴은 마스크를 작성하지 않고도 가변 직사각형 노광 방법을 사용하여 노광될 수 있다. 전체 패턴을 노광시키는데 필요한 다수의 샷(shot)과 낮은 작업 처리량은 이 방법을 비실용적인 것으로 만든다.

이 문제에 대한 현실적인 해법은 블록 노광 유형의 전자빔 노광이다. 전자빔 노광 장치에서 사용된 블록 마스크는 포토마스크보다 더 쉽게 작성될 수 있는데, 블록 마스크의 축소 비율이 약 1/50이고 포토마스크의 축소 비율이 약 1/15이므로, 블록 마스크의 라인 폭이 포토마스크의 라인 폭보다 더 크기 때문에, 상기 포토마스크는 가장 진보한 스테퍼에서 사용된다. 따라서, 이 방법은 비용과 리드 시간(lead time)(배달 기간) 면에서 더욱 더 유리하다. 그럼에도 불구하고, 총 작성 비용 당 블록 마스크 작성 비용의 비율 및 TAT의 추가 감소가 필요하다.

본 발명의 목적은, 총 작성 비용 및 TAT 당 블록 마스크 작성 비용의 감소된 비율로 다수의 모델이 소량과 짧은 턴어라운드 타임(TAT)으로 작성된 시스템 LSI와 같은 집적 회로를 제작하는데 적합한 부분 일괄 전사 (블록) 노광을 위한 마스크 데이터를 작성하는 방법, 및 마스크 데이터를 사용하는 노광 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 블록 노광 유형의 전자빔 노광 장치의 구성의 일예를 도시한 도면.

도 2a는 블록 노광 시스템의 기본 구성을 설명하기 위한 도면.

도 2b는 가변 직사각형 노광 시스템의 기본 구성을 설명하기 위한 도면.

도 3은 블록 마스크의 일예를 도시한 도면.

도 4는 블록 노광 유형의 종래의 전자빔 노광 장치에서의 마스크 데이터와 노광 데이터의 작성에 관련된 데이터 흐름을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 블록 노광 유형의 전자빔 노광 장치에서의 마스크 데이터와 노광 데이터의 작성에 관련된 데이터 흐름을 도시한 도면.

도 6은 제 1 실시예에 따른 공정을 도시한 흐름도.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 블록 노광 유형의 전자빔 노광 장치에서의 마스크 데이터와 노광 데이터의 작성에 관련된 데이터 흐름을 도시한 도면.

도 8은 각 마스크 영역에 배열된 다수의 블록 패턴 그룹을 갖는 블록 마스크를 도시한 도면.

도 9는 기존의 블록 마스크를 사용하여 새롭게 설계된 장치를 노광하기 위한 공정을 도시한 흐름도.

도 10은 한 층의 노광 동안 다수의 마스크 영역을 사용하여 장치를 노광하기 위한 공정을 도시한 흐름도.

〈도면 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11: 전자총 12: 제 1 직사각형 애퍼쳐

14: 블랭커 15: 최종 애퍼쳐

16: 부 편향기 17: 주 편향기

18: 샘플 19: 코일

20: 블록 마스크 21: 정방형 개구부

42: 블록 패턴 60: 마스크 레이아웃

집적 회로가, 셀로 불리고 미리 준비된 기본 요소의 조합을 배선함으로써 설계된다는 사실을 본 발명자는 주목했다.

본 발명의 한 태양에 따라, 부분 일괄 전사 노광에 사용된 복수의 블록 패턴을 포함하는 블록 마스크의 마스크 데이터를 작성하는 방법으로서, 상기 부분 일괄 전사 노광에서, 복수의 기본 요소를 적어도 부분적으로 조합함으로써 설계된 집적 회로의 패턴의 적어도 일부분이 블록 패턴의 선택된 패턴에 통과되어 정형되며, 조사된 패턴으로 정형된 빔이 노광을 위해 조합되는, 블록 마스크의 마스크 데이터를 작성하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은,

복수의 기본 요소를 포함하는 집적 회로의 각 층에 대한 패턴 그룹을 생성하는 단계와,

각 기본 요소가 집적 회로에 사용되는 빈도를 해석하는 단계와,

각 기본 요소가 집적 회로에 사용되는 해석된 빈도에 의거한 복수의 블록 패턴으로 사용된 패턴을 패턴 그룹으로부터 선택하는 단계와,

블록 마스크에서 선택된 패턴의 배열을 결정함으로써 마스크 레이아웃을 결정하는 단계, 및

공정 조건에 의거하여 마스크 레이아웃의 각 패턴을 변형하고, 복수의 블록 패턴의 정형을 나타내는 마스크 데이터를 생성시킴과 동시에 블록 마스크 상의 복수의 블록 패턴의 배열에 대한 정보를 포함하는 보조 정보를 생성시키는 단계를 포함한다.

전술한 바와 같이, 종래 기술에서, 장치의 레이아웃 데이터의 각 층은, 복수의 반복 패턴을 추출하도록 해석되는데, 이 반복 패턴에서 블록 패턴이 반복 빈도 등을 고려하여 선택된다. 반복 패턴은, 반복 패턴의 존재가 알려진 메모리 셀 어레이와 같은 부분에서 쉽게 알아낼 수 있다. 그러나, 논리 회로, 아날로그 회로 및 CPU 코어와 같은 부분에서, 반복 패턴 자체를 추출하는데 매우 어렵다. 이것은, 또한 메모리 장치의 메모리 셀 어레이 외의 부분에서도 그렇다. 이에 비해, 본 발명에 따라, 블록 패턴은 장치 설계에 사용된 셀(기본 요소)과 관련하여 블록 패턴이 배열되고, 그러므로, 각 블록 패턴이 나타나는 빈도는, 특정 셀이 설계 데이터에 사용되는 빈도로부터 매우 쉽게 결정될 수 있다. 또한, 셀에 대응하는 블록 패턴의 노광 위치도 매우 쉽게 결정될 수 있다.

상기 셀은 장치 설계를 위한 기본 유닛이다. 셀은 복수의 장치에 의해 공유될 수 있고, 그러므로 대응 패턴은 일반적으로 동시에 상이한 장치의 노광에 사용될 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 필요하다면, 각 셀이 복수의 장치에 사용되는 빈도를 해석함으로써 각 셀의 사용 빈도가 해석된다. 시스템 LSI에 있어서, 특히, CPU 코어, 논리 회로, 메모리 및 아날로그 회로와 같은 기본 요소가 준비되며, 이 기본 요소의 사용 범위가 변경되거나 배선이 설계를 위해 설정된다. 따라서, 사용된 거의 모든 셀은 공유된다. 그러므로, 본 발명에 따른 블록 마스크의 경우에 있어서, 각 장치에 대해 결정되는 각각의 블록 패턴의 조합과 유사한 조합이 달성된다. 배선이 장치마다 상당히 변경될 것으로 생각되지만, 배선이 가변 직사각형 방법에 의해 노광되기 때문에 동일한 작업 처리량을 유지한다. 종래 기술에 있어서, 블록 패턴은 각 장치에 대해 결정된다.

대안으로서, 상기 장치가 다수의 그룹으로 분류되고, 각 요소가 사용되는 빈도가 해석되는 경우에 있어서, 각 그룹의 장치가 사용되는 빈도가 해석되고, 각 그룹에 대응하는 복수의 블록 마스크가 작성된다. 예를 들어, 이러한 분류는, 각 요소가 집적 회로에서 사용된 빈도를 해석하는 결과에 의거한다. IC에 장착된 다양한 장치를 갖는 시스템 LSI과 같은 IC에 대해, 회로 부분이 사용되는 상대적인 빈도는 응용에 따라 상이하고, 그러므로, 복수의 그룹으로의 분류는 집적 회로에 장착된 장치의 조합에 따라 이루어진다.

복수의 블록 마스크가 형성될 때, 예를 들어, 상기 블록 마스크는 도 3에 도시된 바와 같이 상이한 마스크 영역(41) 상에서 형성된다.

전술한 바와 같이 준비된 마스크 데이터에 따라 작성된 블록 마스크를 사용하여 노광이 수행되는 경우에 있어서, 노광될 패턴에 대응하는 블록 패턴을 선택하기 위한 노광 데이터, 및 선택된 블록 패턴으로 정형된 빔을 조사의 위치로 편향시키기 위한 편향 데이터는, 집적 회로의 설계 데이터와 보조 정보로부터 작성되고, 노광 데이터와 편향 데이터에 따라 노광 동작이 수행된다.

하나 또는 복수의 장치에 대한 최적의 블록 마스크의 작성은 위에서 설명되었다. 대안으로서, 셀에 대응하는 복수의 상이한 블록 패턴 세트가 준비되고, 노광될 패턴에 적합한 일정한 세트가 선택될 수 있다. 또한, 특정 세트가 충분한 작업 처리량을 작성할 수 있는지 결정될 수 있고, 작성할 수 없다면, 블록 마스크가 작성될 수 있다.

특히, 본 발명의 제 2 측면에 따라, 블록 마스크의 마스크 데이터를 작성하는 방법으로서, 상기 블록 마스크는, 복수의 기본 요소를 조합함으로써 적어도 부분적으로 설계된 집적 회로의 패턴의 적어도 일부분이 블록 패턴의 선택된 패턴에 통과되어 정형되며, 조사된 패턴으로 정형된 빔이 노광을 위해 조합되는 부분 일괄 전사 노광에서 사용된 복수의 블록 패턴을 포함하는, 블록 마스크의 마스크 데이터를 작성하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은,

복수의 기본 요소의 각 층에서 패턴 그룹으로부터 선택된 패턴을 배열하고, 선택된 패턴의 배열과 적어도 부분적으로 상이한 복수의 마스크 층을 작성하는 단계와,

노광될 집적 회로에 있는 각 기본 요소가 사용되는 빈도를 계수하는 단계와,

각 기본 요소가 사용되는 계수된 빈도에 의거하여 복수의 마스크 레이아웃으로부터 최적의 마스크 레이아웃을 결정하는 단계와,

공정 조건에 의거한 결정된 최적의 마스크 레이아웃의 각 패턴을 변형시켜, 복수의 블록 패턴의 형태를 나타내는 마스크 데이터를 작성하는 단계를 포함한다.

대안으로서, 복수의 블록 마스크는 복수의 대응 마스크 레이아웃를 위해 미리 준비되고, 블록 마스크 중에 적합한 블록 마스크가 선택되고 사용된다. 그러한 경우에 있어서, 복수의 블록 마스크는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 상이한 마스크 영역(41)에서 형성된다.

본 발명의 특성과 장점은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음 설명으로부터 더 명백하게 이해될 것이다.

도 5는, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 전자빔 노광 장치에서 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하기 위한 공정을 포함하는 데이터 흐름을 도시한 도 4에 대응하는 도면이다. 도 6은, 제 1 실시예에 따라 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하기 위한 공정에 관련된 공정을 도시한 흐름도이다. 제 1 실시예에 따라 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하기 위한 공정은 도 5와 도 6을 참조하여 아래에 설명될 것이다.

단계 101에서, 기본 요소(셀)는, 설계 규칙과, 전략과, 전자빔 노광 장치의 장치 성능과 제약을 고려하여 셀 설계 공정(51)에서 설계된다. 설계된 셀의 다양한 유형에 관련된 데이터는 셀 라이브러리(52)에 저장된다.

단계(102)에서, 셀 라이브러리(52)에 저장된 셀은 장치 설계 공정(53)에서 조합되고, 셀 사이의 배선에 의해, 각 장치에 대응하는 레이아웃 데이터(54)가 생성된다. 이 실시예에 따라, 시스템 LSI가 설계되고 제작되는 것으로 가정한다. 시스템 LSI에 대해, CPU 코어, 논리 회로, 메모리 및 아날로그 회로를 포함하는 기본 구성은 미리 준비되어, 이들 요소의 응용 범위가 변경되거나 이들 요소의 배선은 설계 공정으로 설정된다. 특히, 복수의 장치는 단일 셀 라이브러리(52)로부터 설계되어, 다수의 레이아웃 데이터(54)를 포함하는 그룹(70)을 작성한다.

단계(103)에서, 그룹(70)내의 복수의 레이아웃 데이터(54)는 레이아웃 해석 공정(74)에서 해석되고, 각 셀이 참조된 빈도를 계수함으로써 셀 참조 빈도 정보(셀의 마스크 변환 우선 정보)(75)를 생성시킨다. 이 정보는 셀이 마스크로 변경되는 우선 순위를 나타낸다.

단계(104)에서, 기본 요소(셀)를 블록 패턴으로 변환하기 위한 공정은 블록으로의 셀의 블록 변환 공정(73)에서 수행된다. 먼저, 셀 참조 빈도 정보(75)와 시스템 제약 정보/마스크 제약(72)을 참조함으로써, 마스크로 변경될 상기 셀은 결정되어, 마스크 레이아웃 A(76)를 작성한다. 상기 공정에서, 대상 층과 설계 변동 값과 같은 정보를 포함하는 설계 설정 정보/대상 층/설계 변경(71)과, 주로 블록 마스크 패턴의 제약에 대한 정보를 구성하는 시스템 제약/마스크 제약(72)을 참조하여, 블록 패턴의 상태가 마스크로 변경될 셀의 특정 층의 패턴에 의해 충족되는지 결정된다. 복잡한 셀의 경우에 있어서, 예를 들어, 상기 셀 패턴은 너무 커서 블록 패턴 내에 포함될 수 없다. 그러한 경우에, 셀 패턴은 분할(segmentation)과 같은 공정에 의해 복수의 블록 패턴으로 형성된다. 최종 단계에서, 상기 공정들에 따라 라인 폭을 변화하기 위한 공정 이동 정보와 도우즈(dose) 정보는 마스크 레이아웃 A(76)에 첨가된다.

단계(105)에서, 마스크 레이아웃 B는, 76으로서 지정된 마스크 레이아웃 A와 , 마스크에 관련된 공정 설정 정보(마스크)(77) 및 노광에 관련된 공정 설정 정보(EXP)(78)를 참조하여 EB 데이터 작성 공정(79)에서 작성된다. 동시에, 블록 마스크 상의 각 블록 패턴의 위치를 나타내는 마스크 레이아웃 참조 정보(80)가 작성된다. 마스크 레이아웃 B에 의거하여, 블록 마스크(83)가 작성된다.

단계(106)에서, 레이아웃 데이터(54)에 대응하는 노광 데이터(82)는 마스크 레이아웃 B와 마스크 레이아웃 참조 정보(80)를 참조하여 작성된다. 노광 데이터(82)는, 블록 마스크 상의 블록 패턴을 선택하기 위한 편향 데이터와, 블록 패턴을 원하는 조사 위치로 편향하기 위한 편향 데이터를 포함한다. 또한, 노광 양을 조정하기 위한 데이터는 근접 효과 교정에 의해 첨가된다.

단계(107)에서, 작성된 블록 마스크를 장착한 후에, 노광 공정은 노광 데이터(82)에 따라 수행된다.

전술한 바와 같이, 각 장치의 레이아웃 데이터의 각 층을 해석함으로써 복수의 반복 패턴이 추출되는 종래의 기술과 비교해서, 제 1 실시예는, 특정 셀이 복수의 장치의 레이아웃 데이터로 구성된 그룹에서 사용되는 빈도에 의거하여 특정 블록 패턴에 대응하는 필요한 셀이 결정된다는 것이다. 이것은 결정을 매우 용이하게 하고, 공통 블록 마스크는 복수의 장치에 대해 사용될 수 있다. 이것은, 특히 시스템 LSI에 대한 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하는데 매우 효과적이다.

도 7은, 도 5에 대응하는 도면이고, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 전자빔 노광 장치에서 마스크 데이터와 노광 데이터를 작성하기 위한 공정의 데이터 흐름을 도시한다.

도 5와 비교하여, 복수의 장치에 대한 레이아웃 데이터(54)가 복수의 그룹(70-1 내지 70-3)으로 분류되므로, 76-1 내지 76-3으로 지정된 마스크 레이아웃 참조 정보 A와, 81-1 내지 81-3으로 지정된 마스크 레이아웃 B 및 마스크 레이아웃 참조 정보(80-1 내지 80-3)가 각 그룹에 대해 작성되고, 이들 정보에 따라, 복수의 블록 마스크(83-1 내지 83-3)가 작성된다는 점에서 제 2 실시예가 제 1 실시예와 구별된다는 것은 명백하다.

제 1 실시예에 따라, 하나의 블록 마스크는 복수의 장치에 대한 레이아웃 데이터(54)로 구성된 그룹(70)에 대해 작성되는데, 상기 장치의 블록 마스크는 노광을 수행(conducting)하기 위한 그룹에서 장치에 의해 공유된다. 그러나, 시스템 LSI와 같은 IC에 장착된 다양한 회로 요소를 구비하는 IC의 경우에 있어서, 상이한 회로 부분은 상이한 응용에서 더 자주 사용된다. 따라서, 노광은, 복수의 장치에 대한 레이아웃 데이터(54)가 복수의 그룹들로 분류되고 블록 마스크가 각 그룹에 대해 작성될 때 더 효과적으로 수행될 수 있다. 그룹들로의 분류는, 예를 들어, 셀이 각 장치에 사용되는 빈도의 해석 결과에 의거하여 달성된다. 시스템 LSI와 같은 IC 내에 함께 장착된 다양한 회로 요소를 구비하는 IC의 경우에 있어서, 상이한 회로 부분은 전술한 바와 같이 상이한 응용에서 더 자주 사용되므로, 집적 회로에 장착된 장치의 조합에 따라 다수의 그룹으로의 분류가 수행된다.

복수의 블록 마스크가 형성되는 경우에, 예를 들어, 복수의 마스크 영역(92 내지 94)은 도 8에 도시된 바와 같이 블록 마스크(91)에 배열되고, 3개의 그룹의 블록 패턴은 3개의 마스크 영역(92 내지 94) 중 각각에 형성된다. 이렇게 함으로써, 사용된 그룹은 쉽게 변경될 수 있다.

도 9는, 본 발명의 제 3 실시예에 따라 전자빔 노광 장치에서 블록 마스크를 선택하기 위한 공정을 도시한 흐름도이다.

제 1 및 제 2 실시예에 있어서, 블록 마스크는 지정된 장치의그룹에 따라 작성된다. 이에 반해, 제 3 실시예에 따라, 셀에 대응하는 블록 패턴의 다수의 상이한 세트가 미리 준비되고, 만약 있다면, 노광될 패턴에 적합한 세트가 선택되는 한편, 그러한 세트가 없으면, 새로운 블록 마스크가 작성된다. 상기 후자는 제 2 실시예와 같은 경우에 적용되는데, 상기 제 2 실시예에서, 블록 마스크는 설계될 장치에 대한 레이아웃 데이터의 그룹에 대해 작성되고, 기존의 블록 마스크를 사용하여 새롭게 설계된 장치에 대한 노광이 바람직한지 또는 바람직하지 않은 지의 여부가 결정된다. 각 그룹의 블록 패턴이 도 8에 도시된 각 마스크 영역에서 형성된다고 간주된다.

단계(201)에서, 장치는 셀 라이브러리(52)를 사용하여 설계된다. 단계(202)에서, 셀이 설계된 장치에서 사용되는 빈도가 계수된다. 단계(203)에서, 셀이 사용되는 계수된 빈도는, 기존의 블록 마스크내의 블록 패턴에 대응하는 셀과 비교되고, 자주 사용된 셀에 대응하는 최대 블록 패턴 수를 갖는 마스크 영역이 선택된다. 단계(204)에서, 충분히 효과적인 노광이 선택된 마스크 영역에서 가능하거나 가능하지 않은 지의 여부가 결정된다. 예를 들어, 이러한 결정은, 블록 패턴으로 노광하기 위한 샷의 총 수를 사용한다. 일단 충분히 효과적인 노광이 가능한지가 결정되면, 공정은, 노광이 선택된 마스크 영역내의 블록 패턴을 사용하여 수행되는 단계(206)로 진행한다. 그러나, 충분히 효과적인 노광이 불가능하다고 결정되는 경우에 있어서, 공정은, 새로운 블록 마스크를 작성하기 위해 단계(205)로 진행한다.

제 1 내지 제 3 실시예에서, 단 하나의 마스크 영역내의 블록 패턴이 한 층의 패턴을 노광하기 위해 사용되는 것, 즉, 마스크 영역이 하나의 층을 노광하는 동안 블록 마스크를 이동시킴으로써 변경되지 않는다는 것을 설명하였다. 그러나, CPU 코어, 논리 회로, 아날로그 회로 및 메모리를 포함하는 상이한 유형의 장치가 함께 장착되는 시스템 LSI 또는 그와 같은 것에서, 하나의 마스크 영역에서 형성된 블록 패턴의 수는 효과적인 노광을 수행하는데 충분하지 않을 수 있다. 그러한 경우에서, 하나의 층을 노광하는 동안 사용된 마스크 영역은 변경될 수 있다. 이렇게 함으로써, 사용된 블록 패턴의 유형의 수는 증가한다. 도 10은, 전술한 노광 동안 복수의 마스크 영역을 사용함으로써 수행되는 공정을 도시하는 흐름도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 단계(301)에서, 마스크 영역은 선택되고, 선택된 마스크 영역내의 블록 패턴을 사용하여 모든 노광이 단계(302)에서 수행된다. 단계(303)에서, 모든 블록 패턴에 대한 노광이 완료되는지의 여부가 결정되고, 완료되지 않으면, 마스크 영역의 내부는 단계(304)에서 변경되어, 단계(302)로 돌아간다.

따라서, 본 발명에 따라, 전자빔 등과 같은 것을 사용하여 미세 패턴을 노광할 때, 부분 일괄 전사 노광 방법의 노광 효율을 유지시키는 반면, 마스크 작성 비용은 크게 감소될 수 있고, 추가로 IC 설계의 완료로부터 장치 공정의 완료까지의 TAT가 짧아질 수 있다는 것이 상기 설명으로부터 이해될 것이다.

Claims

부분 일괄 전사 노광(partial one-shot transfer exposure)에서 사용된 복수의 블록 패턴을 포함하는 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법(method for producing mask data)으로서, 상기 부분 일괄 전사 노광에서, 복수의 기본 요소를 적어도 부분적으로 조합하여 설계된 집적 회로의 패턴의 적어도 일부분이, 상기 블록 패턴 중 선택된 패턴에 통과되어 정형(shaped)되며, 상기 조사된 패턴으로 정형된 빔이 노광을 위해 조합되는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법에 있어서,

복수의 상기 기본 요소를 포함하는 상기 집적 회로의 각 층에 대한 패턴 그룹을 생성시키는 단계(generating a pattern group)와,

상기 각 기본 요소가 상기 집적 회로에 사용되는 빈도(degree of frequency)를 해석하는 단계와,

상기 각 기본 요소가 사용되는 상기 해석된 빈도에 의거하여 복수의 상기 블록 패턴으로 사용된 패턴을 상기 패턴 그룹으로부터 선택하는 단계와,

상기 블록 마스크에서 상기 선택된 패턴의 배열을 결정함으로써 마스크 레이아웃을 결정하는 단계, 및

공정 조건에 의거하여 상기 마스크 레이아웃의 각 패턴을 변형하고, 복수의 상기 블록 패턴의 정형을 나타내는 마스크 데이터를 생성시킴과 동시에 상기 블록 마스크 상의 복수의 상기 블록 패턴의 상기 배열에 대한 정보를 포함하는 보조 정보를 생성시키는 단계를 포함하는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 요소의 각각이 복수의 집적 회로에 사용되는 빈도를 해석하는 단계와,

노광을 위해 복수의 상기 집적 회로의 상기 패턴에 의해 공유된 블록 마스크를 생성시키는 단계를 더 포함하는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 2항에 있어서, 복수의 상기 집적 회로를 복수의 그룹으로 분류하는 단계와,

상기 요소 각각이 상기 집적 회로의 각 그룹에 사용되는 상기 빈도를 해석하는 단계, 및

각 그룹에 대응하는 복수의 블록 마스크를 작성하는 단계를 더 포함하는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 3항에 있어서, 복수의 상기 집적 회로의 복수의 상기 그룹으로의 상기 분류는, 상기 요소 각각이 상기 집적 회로에 사용되는 상기 빈도의 해석의 결과에 의거하여 달성되는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 3항에 있어서, 복수의 상기 집적 회로는 다양한 장치가 장착된 시스템 IC이고, 복수의 상기 집적 회로의 복수의 상기 그룹으로의 상기 분류는 상기 집적 회로에 장착된 상기 장치의 조합에 따라 달성되는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 3항에 있어서, 복수의 상기 블록 마스크는 하나의 기판 상에서 서로 거리를 두고 형성되고, 사용될 상기 블록 마스크는 선택 메커니즘에 의해 선택될 수 있는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
제 1항에 기재된 부분 일괄 전사 노광을 위한 마스크 데이터 작성 방법에 의해 작성된 마스크 데이터로부터 달성된 블록 마스크를 사용하는 부분 일괄 전사 노광 방법에 있어서,

상기 집적 회로와 상기 보조 정보에 대한 상기 설계 데이터로부터 노광될 패턴에 대응하는 블록 패턴을 선택하기 위한 노광 데이터와, 선택된 블록 패턴을 조사하기 위한 위치로 정형된 빔을 편향시키기 위한 편향 데이터를 작성하는 단계와,

상기 노광 데이터와 상기 편향 데이터에 따라 상기 노광을 수행하는 단계를 더 포함하는, 부분 일괄 전사 노광 방법.
부분 일괄 전사 노광에 사용된 복수의 블록 패턴을 포함하는 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법으로서, 상기 부분 일괄 전사 노광에서, 복수의 기본 요소를 적어도 부분적으로 조합함으로써 설계된 집적 회로의 패턴의 적어도 일부분이 상기 블록 패턴 중 선택된 패턴을 통해 통과되어 정형되며, 조사된 패턴으로 정형된 빔이 노광을 위해 조합되는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법에 있어서,

복수의 상기 기본 요소의 각 층에서 상기 패턴 그룹으로부터 선택된 패턴을 배열하고, 상기 선택된 패턴의 상기 배열과 적어도 부분적으로 상이한 복수의 마스크 층을 생성하는 단계와,

노광될 상기 집적 회로내의 상기 각 기본 요소가 사용되는 빈도를 계수하는 단계와,

상기 각 기본 요소가 사용되는 상기 계수된 빈도에 의거하여 복수의 마스크 레이아웃으로부터 상기 최적의 마스크 레이아웃을 결정하는 단계와,

상기 공정 조건에 의거하여 상기 결정된 최적의 마스크 레이아웃의 각 패턴을 변형시켜, 복수의 상기 블록 패턴의 정형을 나타내는 상기 마스크 데이터를 작성하는 단계를 포함하는, 블록 마스크의 마스크 데이터 작성 방법.
복수의 기본 요소를 적어도 부분적으로 조합함으로써 설계된 집적 회로의 적어도 하나의 패턴을 노광하기 위한 부분 일괄 전사 노광 방법으로서, 상기 패턴은, 블록 마스크의 복수의 블록 패턴 중 선택된 패턴에 통과되어 정형된 조사된 패턴 빔을 조합함으로써 노광되는, 부분 일괄 전사 노광 방법에 있어서,

상기 복수의 기본 요소의 각 층에 있는 패턴 그룹으로부터 선택된 패턴을 배열하고, 상기 선택된 패턴과 적어도 부분적으로 상이한 배열을 갖는 복수의 마스크 레이아웃에 대응하는, 노광을 위해 선택가능한 복수의 블록 마스크를 하나의 기판 상에서 거리를 두고 형성하는 단계와,

상기 각 기본 요소가 노광될 상기 집적 회로에서 사용되는 상기 빈도를 계수하는 단계와,

상기 각 기본 요소가 사용되는 상기 계수된 빈도에 의거한 복수의 상기 마스크 레이아웃으로부터 최적의 마스크 레이아웃을 결정하는 단계와,

결정된 상기 최적의 마스크 레이아웃과 상기 공정 조건에 의거하여 사용될 블록 마스크를 선택하는 단계, 및

상기 선택된 블록 마스크로 상기 집적 회로를 노광하는 단계를 포함하는, 부분 일괄 전사 노광 방법.