KR20030056357A - 포토 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 차광 영역에 장축과 단축을 갖고 형성되는 차광 패턴층을 포함하는 포토 마스크에서, 상기 차광 패턴의 장축 끝단에 광 근접 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴을 장축과 단축을 갖는 바(bar) 형태로 구성하고 단축의 패턴 폭 사이즈를 해당 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상되도록 형성하는 것이다.

Description

포토 마스크의 제조 방법{Method for fabricating of photo mask}

본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 구체적으로 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

종래 기술의 메탈 라인등 엔드 라인(end line)의 패턴은 웨이퍼에서 형성할 때, 광 간섭 효과(optical proximity effect)에 의해 패턴이 형성되지 않고 라인의 끝단이 짧아지는 현상이 있다.

이하에서 종래 기술의 포토 마스크 및 OPC 패턴에 관하여 설명한다.

도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 평면 구성도이다.

종래 기술에서는 포토 마스크(11)상에 차광층으로 크롬 패턴층(12)이 특정의 라인등의 형태로 형성되고, 이 패턴의 끝단에는 광간섭 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴(13)이 사각의 섬 모양 형태로 구성된다.

종래 기술에서는 도 1에서와 같이, 광간섭에 의한 패턴 프로파일의 손상을 포토 마스크 패턴에서 살려주거나 보상해 주기 위해서 보통 0.3내지 0.4㎛ 정도의 작은 홀 형태의 세리프(serif) 패턴을 부착하여 패턴 충실도를 높이는 방법이 사용되고 있다.

그러나 256M DRAM급 이상의 디자인 룰을 갖는 디바이스에서는 세리프 형태도 다양하게 되고 작은 크기를 갖고 있어야 한다.

이러한 작은 사각형 모양의 작은 패턴은 포토 마스크 제조에서 어려움이 있다.

보통 이러한 세리프 형태가 포토 마스크 제조시 그 패턴 충실도(fidelity)가 충분히 나온다면 문제는 없지만, E-beam으로 만들어지는 이러한 패턴들도 웨이퍼에서 광학적 근접효과(Optical proximity effect)가 나타나듯이 E-빔의 포토마스크제조에서도 나타나기 때문에 정확한 OPC 패턴이 제조되기가 힘들다.

따라서, 이와 같은 종래 기술의 포토 마스크 및 OPC 패턴 형성에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.

종래 기술에서는 광간섭 효과에 의한 패턴 전사의 불명료를 막기 위하여 OPC 패턴을 형성하는데, 섬모양의 세리프 형태이기 때문에 메탈 라인등 엔드 라인(end line)의 패턴은 웨이퍼에서 형성할 때, 광 간섭 효과(optical proximity effect)를 완전히 배제하지 못하여 패턴이 형성되지 않고 라인의 끝단이 짧아지는 문제가 발생한다.

즉, 종래 기술의 OPC 패턴은 라인의 패턴 끝단 모서리에서 작은 (0.3um) 사각형 모양이 들어있는 포토 마스크를 형성하는데 이렇게 제조된 포토 마스크는 실제 둥근 형태로 만들어지는 단점이 있어서, OPC 패턴이 최초 디자인한 것과 같이 형성되지 않는다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo mask)의 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 바(bar) 형태로 구성하여 웨이퍼 레벨에서의 패턴 전사 효율을 높인 포토 마스크의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 평면 구성도

도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크의 평면 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21. 포토 마스크 22. 크롬 패턴층

23. 바 타입 OPC 패턴 24. 장축 길이

25. 단축 길이

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법은차광 영역에 장축과 단축을 갖고 형성되는 차광 패턴층을 포함하는 포토 마스크에서, 상기 차광 패턴의 장축 끝단에 광 근접 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴을 장축과 단축을 갖는 바(bar) 형태로 구성하고 단축의 패턴 폭 사이즈를 해당 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크의 평면 구성도이다.

본 발명은 미세 패턴을 형성하고, 패턴 충실도(fidelity)를 확보하기 위해서 기존의 작은 사각형 세리프를 e-빔 라이팅시에 용이하게 제조되면서도 OPC의 본 기능을 충실히 웨이퍼에서도 확보할 수 있는 라인 패턴 끝단의 세리프 패턴을 제공하기 위한 것이다.

현재, E-beam에 의한 포토 마스크 제조 공정에서 어느 정도 마진을 갖고 패턴 형성할 수 있는 최소 사이즈는 약 0.3㎛정도이다.

이것은 0.3㎛이내의 작은 콘택트 홀은 패턴 형성이 어렵고 패턴 충실도를 보장할 수 없음을 의미한다.

그러나 일반적으로 e-beam 근사 효과 고려하고 패턴 모양에 따른 분해능(resolution)을 고려할 때, 긴 장축을 갖는 라인 패턴인 경우, E-beam의 최소 분해능 크기는 0.15㎛ 내지 0.2㎛까지 만들어 낼 수 있다.

이와 같은 특징을 이용하여 본 발명은 0.3㎛ 이상의 OPC 패턴 제조의 한계점을 극복하고, 최근에 더욱 작은 크기를 갖는 OPC 패턴의 제조 요구에 의해서 분해능 이하의 미세 OPC 패턴 기능을 제공하는 OPC 패턴을 제공하고 이를 이용하여 웨이퍼 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 포토 마스크 OPC 패턴 제작 방법은 다음과 같다.

도 2에서와 같이, 석영 기판의 포토 마스크(21)위에 라인 패턴을 갖는 크롬(Cr)패턴층(22)을 E-beam으로 형성할 때, 이를 웨이퍼(wafer)상에 축소 노광하여 감광막 패턴을 형성하면, 라인 패턴의 코너가 직각으로 형성되지 않는다.

이러한 일그러진 패턴 보상을 위해서 포토 마스크 패턴에 별도의 OPC 패턴을 형성하고 이와 같은 포토마스크를 사용하여 축소 노광한다.

그러나 최근에는 1G DRAM급 등 0.1㎛이하 수준의 포토 마스크를 만들 경우 이러한 작은 사각형 모양의 OPC 패턴의 크기는 4x 축소 노광장치용의 포토마스크에서는 대략 크기가, 라인폭 크기의 1/2이하로 잡을 경우 약 0.2㎛이하의 작은 사각형 세리프 패턴 제조가 필요하다.

그러나 현재의 E-beam 장치로는 이러한 작은 사각형 형태의 패턴을 만드는 것은 힘드는 실정이다. 이는 E-beam 분해능과 상관 있다.

더욱이 크롬패턴 극성이 바뀐 경우의 포토 마스크는 더욱 힘들다.

일반적으로 포지티브형 레지스트에서는 라인 패턴 보다 콘택홀 패턴 분해능이 더 힘들다.

본 발명은 이러한 점과 웨이퍼에 패턴닝할 때 작은 패턴은 형성되지 않는다는 점을 이용하여, 포토마스크의 OPC 패턴을 디자인하고 적용하고자 한다.

본 발명은 도 2에서와 같은 라인 패턴의 끝단에 웨이퍼 패터닝시 패턴이 형성되지 않는 크기의 긴라인 타입의 세리프를 부착하여 OPC 패턴(23)을 만들 수 있게 한다.

본 발명의 OPC 패턴(23)은 작은 콘택트홀 보다 장축 길이(24)와 단축 길이(25)를 갖는 직사각형 모양의 라인 형태의 세리프를 e-beam에서 보다 쉽게 만들 수 있는 것을 이용하여 원하는 크기의 OPC 패턴을 만들 수 있게 한 것이다.

여기서, OPC 패턴(23)은 홀 형태가 아니고 패턴 형태인 경우 투광량이 4 ~ 15% 정도의 반투명 물질을 사용하여 형성한다.

본 발명의 바(Bar) 형태 또는 단축과 장축을 갖는 홀 형태의 OPC 패턴의 크기는 웨이퍼 노광 공정에서 사용되는 축소 노광 장치의 광원의 파장 길이와 밀접하다.

본 발명의 실시예에서는 축소 노광장치의 광원이 KrF(λ= 248nm)인 경우, 단축의 크기가 0.2㎛이내 및 장축이 0.5㎛이상의 긴 형태이면 충분하다.

또한 이러한 본 발명의 OPC 패턴으로 도 포토마스크 패턴의 근접효과를 제어할 수 있는 패턴의 역할도 해낼 수 있음은 물론이다. 이상의 긴 형태이면 충분하다.

또한 이러한 본 발명의 OPC 패턴으로 도 포토마스크 패턴의 근접효과를 제어할 수 있는 패턴의 역할도 해낼 수 있음은 물론이다.

본 발명은 E-beam으로 OPC 패턴 제조에 있어서, 한축의 길이가(장축) e-beam 분해능 크기의 2내지 3배정도 이상이 될 수 있도록 디자인하고, 단축은 요구되는 분해능 크기 사이즈 혹은 분해능 이하의 작은 미세 OPC 패턴을 제조한다.

즉, OPC 패턴의 단축 폭 패턴을 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 동시에 E-beam writing 장비의 분해능 이상의 크기이며, 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상이 되는 Bar 형태의 혹은 미세 라인 형태로 형성한다.

이는 웨이퍼에서 OPC 기능을 충분히 제공하면서, OPC 패턴은 형성되지 않도록 하는 방법을 제공하는 포토 마스크 제조방법 및 웨이퍼 패턴 형성 방법을 제공할 수 있도록 한다.

이와 같은 OPC 패턴은 일반적으로 사용되는 바이너리 포토마스크(binnary intensity mask), 하프톤 PSM(phase shift mask)등에서 모두 사용될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, OPC 패턴을 단축과 장축을 갖는 형태로 설계하여 0.1㎛ 이하의 미세 패턴 형성용의 포토 마스크 OPC 패턴 제조의 한계점을 극복할 수 있다.

둘째, 포토 마스크의 장축을 갖는 세리프 OPC bar 타입을 형성하게 하여 웨이퍼에서 패터닝하여도 메인 패턴에 근접효과(optical proximity effect)를 보상해주면서도 웨이퍼에서 OPC 패턴의 이미지는 형성되지 않는 장점이 있다.

셋째, OPC 패턴 제조시에 E-beam을 사용할 수 있음은 당연하고 optical writing 장치를 사용하여도 된다.

넷째, 종래의 OPC 패턴 형태는 벡터 E-beam 방식의 writing time은 기하 급수적으로 늘어나게 하는데(Vector E-beam writing을 위해 마련되는 Data job 준비시 Trapezoid 수가 매우 많아지게 된다) 본 발명의 OPC 패턴은 Trapezoid 수가 줄어들어 포토 마스크 생산 시간을 단축할 수 있다.

Claims (3)

1. 차광 영역에 장축과 단축을 갖고 형성되는 차광 패턴층을 포함하는 포토 마스크에서,

   상기 차광 패턴의 장축 끝단에 광 근접 효과를 배제하기 위한 OPC 패턴을 장축과 단축을 갖는 바(bar) 형태로 구성하고 단축의 패턴 폭 사이즈를 해당 웨이퍼 노광 장치의 파장 길이의 0.8배 이하의 폭을 갖고 장축 크기는 단축 폭의 크기의 3배 이상되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, OPC 패턴을 물질을 이용한 패턴 형태로 형성하거나, 마스크 기판이 노출되는 홀 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, OPC 패턴을 패턴 형태로 형성하는 경우 투광량이 4 ~ 15%인 반투명 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.