KR20070069994A

KR20070069994A - Method for manufacturing pattern mask of semiconductor device

Info

Publication number: KR20070069994A
Application number: KR1020050132775A
Authority: KR
Inventors: 이용석
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-03

Abstract

A method for manufacturing a mask for forming a pattern of a semiconductor device is provided to perform a model based OPC(Optical Proximity Correction) to a mask pattern and perform a rule based OPC to a wafer considering a BIAS. A method for manufacturing a mask for forming a pattern is provided with a hybrid OPC applying a rule based OPC and a model based OPC(109) together. The model based OPC is performed from a test pattern to a mask pattern. The rule based OPC is performed from the mask pattern to a photoresist pattern of the wafer. A mask for forming the pattern is manufactured by the results of the OPC.

Description

Method for manufacturing mask for pattern formation of semiconductor device {METHOD FOR MANUFACTURING PATTERN MASK OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 도시한 공정 단면도,1A to 1C are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a mask for pattern formation according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 바이어스 데이터 설계 규칙 생성 과정을 보인 흐름도,2 is a flowchart illustrating a process of generating a bias data design rule according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 보인 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing a manufacturing process of the mask for pattern formation according to the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성용 마스크 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 규칙 기반 OPC(OPC : Optical Proximity Correction)와 모델 기반 OPC를 함께 적용하는 하이브리드 OPC(hybrid OPC)를 적용하여 패턴 형성용 마스크를 제작하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fabricating a mask for forming a pattern of a semiconductor device, and more specifically, to forming a pattern by applying a hybrid OPC (hybrid OPC) that applies a rule-based optical proximity correction (OPC) and a model-based OPC together. It relates to a method of manufacturing a mask.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 도시한 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a mask for pattern formation according to the prior art.

패턴 형성용 마스크 제작은, 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 일반적 인 반도체 제조 공정의 포토리소그라피 공정과 동일하게 광 투과 기판(예를 들면, 글래스, 10)에 크롬(crome, 12) 및 감광막(14)을 순차적으로 도포한 후에 감광막 패턴(14a)을 형성한다.As shown in FIGS. 1A to 1B, a mask for forming a pattern may be formed on a light transmitting substrate (eg, glass 10) and chromium (12) in the same manner as a photolithography process in a general semiconductor manufacturing process. After the photosensitive film 14 is sequentially applied, the photosensitive film pattern 14a is formed.

이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 전자빔 또는 레이저로 감광막 패턴(14a)에 맞추어서 크롬(12)을 노광한 후에 감광막 패턴(14a)을 제거하여 크롬 패턴(12a)이 형성된 광 투과 기판(10), 즉 패턴 형성용 마스크를 제작한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, after exposing the chromium 12 in accordance with the photosensitive film pattern 14a by an electron beam or laser, the light transmitting substrate 10 having the chrome pattern 12a formed by removing the photosensitive film pattern 14a. That is, the mask for pattern formation is produced.

이러한 패턴 형성용 마스크에는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 크롬 패턴이 좁은 간격으로 밀집되어 있는 밀집 라인들(A)과 고립라인(B)이 존재한다.In the pattern forming mask, as shown in FIG. 1C, there are dense lines A and an isolation line B in which chromium patterns are densified at narrow intervals.

밀집 라인들이 있는 곳은 다중 슬릿으로 구성되어 있기 때문에 광 근접 효과가 발생된다. 광 근접 효과에 대한 부연 설명은 아래와 같다.Where the dense lines are composed of multiple slits, an optical proximity effect occurs. Further explanation of the optical proximity effect is as follows.

반도체 칩에 집적화된 소자 및 연결선의 최소 선폭이 작아짐에 따라 자외선을 이용한 전통적인 리소그라피 기술로는 웨이퍼에 형성되는 패턴의 왜곡 현상을 피하기 힘들게 되었다.As the minimum line widths of devices and connecting lines integrated in semiconductor chips have been reduced, it has become difficult to avoid distortion of patterns formed on wafers using traditional lithography techniques using ultraviolet rays.

즉, 최근 사용되고 있는 I선, DUV 등의 사용으로 파장이 365nm 임에 반하여 최소 선폭은 350nm에 달하고 있으므로, 빛의 회절 간섭 등에 의한 패턴의 왜곡은 공정에서 심각한 제약조건으로 등장하였다.That is, since the wavelength is 365 nm and the minimum line width is 350 nm due to the use of I-line, DUV, etc., which is recently used, the distortion of the pattern due to diffraction interference of light has emerged as a serious constraint in the process.

이와 같은 패턴의 근접에 따른 왜곡 현상(optical proximity effect, OPE)은 앞으로 최소 선폭이 더욱 작아짐에 따라 더욱 심각해질 것으로 예상되며, 광리소그래피의 해상 한계에서 발생하는 패턴의 왜곡 현상에 대한 보정은 이제 불가피한 기술이 되고 있다.The optical proximity effect (OPE) is expected to become more severe as the minimum line width becomes smaller in the future, and correction of the pattern distortion occurring at the resolution limit of optical lithography is now inevitable. It is a technology.

광리소그래피는 일반적으로 포토마스크의 패턴을 광학 렌즈를 통하여 웨이퍼에 복사하는 방법을 사용하고 있다. 상을 투영시키는 광학계가 저대역 필터로 작용하기 때문에 웨이퍼에 맺히는 상은 원래의 모양에서 왜곡된 형태가 나타난다.Optical lithography generally uses a method of copying a pattern of a photomask to a wafer through an optical lens. Since the optical system that projects the image acts as a low pass filter, the image formed on the wafer appears distorted from its original shape.

이 영향은 사각형 모양의 마스크를 사용했을 경우 높은 주파수 부분, 모서리 부분이 투과되지 않으므로 원형의 패턴을 보이게 된다. 마스크 패턴의 크기가 큰 경우에는 기본 공간 주파수가 낮으므로 비교적 많은 차수의 주파수까지 투과가 가능하여 원래의 패턴과 유사한 상이 맺히게 된다. 그러나 패턴의 사이즈가 작아지면 공간 주파수가 높아지므로 투과되는 개수가 감소하고, 따라서 왜곡은 점점 심해지게 된다.This effect shows a circular pattern because the high frequency and corner parts are not transmitted through the use of a rectangular mask. When the size of the mask pattern is large, since the fundamental spatial frequency is low, transmission is possible up to a relatively large order of frequencies, thereby forming an image similar to the original pattern. However, the smaller the size of the pattern, the higher the spatial frequency, so the number of transmissions decreases, and the distortion becomes more severe.

현재까지는 리소그라피 장비의 개발로 이와 같은 문제를 해결해 왔으나, 이제 장비의 한계에 도달하여 설계 차원의 접근이 필요하게 되었다.Until now, the development of lithography equipment has solved this problem, but now the equipment has reached its limit and needs a design approach.

근접 효과 보정(OPC : Optical Proximity Correction)은 이와 같은 왜곡을 감안하여 미리 마스크의 모양을 변형하여 웨이퍼에 맺히는 최종 패턴이 원하는 모양이 되도록 하자는 것이다.OPC (Optical Proximity Correction) is to modify the shape of the mask in advance in consideration of such distortion so that the final pattern formed on the wafer becomes a desired shape.

근접 효과는 이웃한 피쳐가 패턴 의존적 변이를 만들어 내도록 상호 작용을 할 때 발생한다. 이와 같은 광근접 효과에 의한 최소 치수(CD : Critical Dimension)의 변동을 감소시키는 방법으로는 크게 두 가지, 즉 노광 장비의 파라미터를 변경시켜 근접 효과에 대한 보정을 취하는 모델 기반 방법(model-based OPC)과 일반적으로 몇 개의 규칙을 정하여 이를 마스크 설계에 방영하는 규칙 기반 방법(rule-based OPC)이 있다.Proximity effects occur when neighboring features interact to create pattern-dependent variations. There are two ways to reduce the variation of the critical dimension (CD) due to the optical proximity effect, that is, a model-based OPC that corrects the proximity effect by changing the parameters of the exposure equipment. ) And generally rule-based OPC, which sets a few rules and broadcasts them to the mask design.

먼저, 규칙 기반 OPC는 반복 계산을 하지 않으므로 대형 설계를 빠른 시간 내에 처리할 수 있는 반면 최적의 설계를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.First, since rule-based OPC does not perform iterative calculations, it is difficult to expect an optimal design while processing a large design in a short time.

또한, 모델 기반 OPC는 만들어진 모델의 정확도가 높으면 웨이퍼에 구현하고자 하는 패턴의 형태와 크기에 대한 시뮬레이션(simulation) 값과 실제측정 값간의 오차를 줄일 수가 있다.In addition, the model-based OPC can reduce the error between the simulation value and the actual measurement value of the shape and size of the pattern to be implemented on the wafer if the accuracy of the model is made.

그러나 모델을 만들기 위해 공정이 안정화되어 있어야 하고, 진행되는 공정이 변경될 때는 OPC 모델의 확인 작업과 새로운 모델의 생성이 요구된다.However, the process must be stabilized in order to make a model, and when the process is changed, it is necessary to check the OPC model and generate a new model.

또한, 로직 디바이스(logic device)는 반복되는 패턴보다 비 반복적인 패턴이 많아 모든 패턴을 하나의 모델로 맞추기가 어려운 문제점이 있다.In addition, a logic device has a problem that it is difficult to fit all the patterns in one model because there are many non-repetitive patterns than the repeating pattern.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 규칙 기반 OPC와 모델 기반 OPC를 함께 적용하는 하이브리드 OPC로서 마스크 패턴까지는 모델 기반 OPC를 실시한 후 웨이퍼를 식각할 때의 바이어스(BIAS)를 고려한 규칙 기반 OPC를 수행함으로써, OPC의 정확도를 높여 소자의 성능이 향상시키는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and it is a hybrid OPC that applies a rule-based OPC and a model-based OPC together, taking into account the bias (BIAS) when etching the wafer after the model-based OPC up to the mask pattern By performing rule-based OPC, the objective is to improve the performance of the device by increasing the accuracy of the OPC.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성용 마스크 제작 방법은, 규칙 기반 OPC와 모델 기반 OPC를 함께 적용하는 하이브리드 OPC를 적용하여 패턴 형성용 마스크를 제작하는 방법으로서, 테스트 패턴으로부터 마스크 패턴까지 모델 기반 OPC를 실시하는 단계와, 모델 기반 OPC의 실시 후에 마스크 패턴부터 웨이퍼의 감광막 패턴까지 규칙 기반 OPC를 실시하는 단계와, 모델 기반 OPC 및 규칙 기반 OPC의 실시 결과에 따라 패턴 형성용 마스크를 제작하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of fabricating a mask for forming a pattern of a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a mask for forming a pattern by applying a hybrid OPC that applies a rule-based OPC and a model-based OPC together. Performing the model-based OPC from the mask pattern to the mask pattern, performing the rule-based OPC from the mask pattern to the photoresist pattern of the wafer after the model-based OPC, and forming the pattern according to the results of the model-based OPC and the rule-based OPC. Manufacturing a dragon mask.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 의하면 마스크 패턴까지는 모델 기반 OPC를 실시한 후 웨이퍼를 식각할 때의 바이어스(BIAS)를 고려한 규칙 기반 OPC를 수행한다.According to the present invention, rule-based OPC is performed in consideration of bias (BIAS) when etching a wafer after performing model-based OPC up to the mask pattern.

본 발명의 이해를 돕기 위하여 규칙 기반 OPC에 대해 살펴보면 다음과 같다.To help understand the present invention, the rule-based OPC will be described as follows.

먼저, 설계상 허가하고 있는 모든 패턴을 나타내는 테스트 패턴으로 테스트용의 마스크 패턴을 제작하고, 이 마스크 패턴으로 웨이퍼상에 패턴을 전사하여 에칭을 행하여, 테스트용의 웨이퍼를 제작한다.First, a test pattern is produced with a test pattern representing all the patterns permitted in the design, the pattern is transferred onto the wafer using the mask pattern and etched to produce a test wafer.

이 테스트용 웨이퍼상의 패턴 형상의 길이 측정 데이터(측정 데이터)와, 테스트용의 마스크 패턴의 설계 데이터에 근거하여 설계 규칙, 즉 마스크 패턴의 설계 데이터에 가하는 바이어스 데이터를 결정하기 위한 설계 규칙, 즉 규칙 기반 OPC를 생성한다. 그리고, 규칙 기반 OPC에 근거하여 마스크 패턴을 보정하는 것이다.Based on the length measurement data (measurement data) of the pattern shape on the test wafer and the design data of the mask pattern for test, a design rule, i.e., a rule, for determining bias data applied to the design data of the mask pattern. Create a base OPC. Then, the mask pattern is corrected based on the rule-based OPC.

본 발명에서는 이와 같은 규칙 기반 OPC를 마스크 패턴까지의 모델 기반 OPC의 수행 후에 웨이퍼를 식각할 때까지 규칙 기반 OPC를 수행하는 것이다.In the present invention, the rule-based OPC is performed until the wafer is etched after performing the rule-based OPC up to the mask pattern.

도 2는 본 발명에 따른 바이어스 데이터 설계 규칙 생성 과정을 보인 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성용 마스크 제작 과정을 보인 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of generating a bias data design rule according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a mask for forming a pattern according to the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저, 테스트 패턴이 디자인(101)되면 마스크 패턴이 제작(103)되는데 이때 근접 교정(Proximity correction)이 이루어진다. 근접 교정이라 함은 패턴 디자인 CD와 마스크 CD 데이터가 동일하도록 교정하는 것이다.Referring to FIG. 2, first, when a test pattern is designed 101, a mask pattern is manufactured 103, at which time proximity correction is performed. Proximity correction is to correct the pattern design CD and the mask CD data to be the same.

여기서, 마스크 CD 데이터가 수집(105)되며, 수집된 마스크 CD 데이터와 디자인 CD가 동일해 지도록 모델링(107)이 이루어진다.Here, the mask CD data is collected 105, and the modeling 107 is performed so that the collected mask CD data and the design CD are the same.

이후, 테스트 패턴을 모델링 결과에 따라 모델 기반 OPC(109)를 수행하여 OPC된 테스트 패턴이 결정(111)되며, 이는 추후 수행될 규칙 기반 OPC의 기준 데이터로 제공된다.Thereafter, the test pattern is performed by the model-based OPC 109 according to the modeling result, so that the OPC test pattern is determined 111, which is provided as reference data of a rule-based OPC to be performed later.

다음으로, OPC된 테스트 패턴(111)을 가지고 마스크 패턴이 제작(113)되며, 마스크 패턴에 의해 테스트 웨이퍼가 제작(115)된다.Next, a mask pattern is fabricated 113 with the OPC test pattern 111, and a test wafer is fabricated 115 by the mask pattern.

제작된 테스트 웨이퍼로부터 웨이퍼 CD 데이터가 수집(117)되며, 수집된 웨이퍼 CD 데이터와 디자인 CD에 근거하여 바이어스 데이터 설계 규칙(룰)이 생성(119)된다.Wafer CD data is collected 117 from the fabricated test wafer, and a bias data design rule (rule) is generated 119 based on the collected wafer CD data and design CD.

이와 같이 규칙 기반 OPC를 위한 바이어스 데이터 설계 규칙이 생성되면 비로소, 본 발명에 의한 패턴 형성용 마스크를 제작할 수 있다.As such, when the bias data design rule for rule-based OPC is generated, the mask for pattern formation according to the present invention can be manufactured.

먼저, OPC 대상 패턴(201)에 대해 모델 기반 OPC(203)를 수행하며, 연속하여 규칙 기반 OPC(205)를 수행하여 OPC 완료 패턴(207)을 결정한다. 즉 패터닝하고자 하는 레이아웃과 마스크 제작 후의 패턴과의 차이는 모델 기반 OPC(203)로 보정하 고, 마스크 패턴과 웨이퍼 상에 형성되는 실제적인 감광막 패턴과의 차이는 규칙 기반 OPC(205)로 보정하는 것이다.First, the model-based OPC 203 is performed on the OPC target pattern 201, and the rule-based OPC 205 is sequentially performed to determine the OPC completion pattern 207. That is, the difference between the layout to be patterned and the pattern after mask fabrication is corrected by the model-based OPC 203, and the difference between the mask pattern and the actual photoresist pattern formed on the wafer is corrected by the rule-based OPC 205. will be.

규칙 기반 OPC(205)는 컴퓨터상에서 동작하는 소프트웨어에 의해서 실현되는 것으로, 마스크 패턴의 설계 데이터에 대응하여, 광 근접 효과를 고려한 바이어스 데이터를 설계 데이터에 부가함으로써, 보정 데이터를 출력한다. 이 규칙 기반 OPC(205)는 바이어스 데이터의 최소 단위, 즉 마스크 패턴을 보정할 때의 최소 단위인 보정 그리드가 설정됨으로써, 이 보정 그리드에 근거하여 보정 데이터를 출력한다.The rule-based OPC 205 is realized by software operating on a computer. The rule-based OPC 205 outputs correction data by adding bias data considering the optical proximity effect to the design data, corresponding to the design data of the mask pattern. The rule-based OPC 205 sets the correction grid which is the minimum unit of the bias data, that is, the minimum unit when correcting the mask pattern, and outputs correction data based on this correction grid.

지금까지는 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 당연히 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described by way of example only, and it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be construed as naturally included in the technical spirit described in the claims of the present invention.

전술한 바와 같이 본 발명은 규칙 기반 OPC와 모델 기반 OPC를 함께 적용하는 하이브리드 OPC로서 마스크 패턴까지는 모델 기반 OPC를 실시한 후 웨이퍼를 식각할 때의 바이어스(BIAS)를 고려한 규칙 기반 OPC를 수행함으로써, OPC의 정확도를 높여 공정 마진을 높일 수 있으며, 정확도가 높아짐에 따라 소자의 성능이 향상되는 효과가 있다.As described above, the present invention is a hybrid OPC that applies a rule-based OPC and a model-based OPC together, and performs the rule-based OPC considering the bias when etching the wafer after performing the model-based OPC to the mask pattern. By increasing the accuracy of the process margins can be increased, and as the accuracy increases, the device performance is improved.

Claims

As a method of manufacturing a mask for pattern formation by applying a hybrid OPC that applies a rule-based OPC and a model-based OPC together,

Performing model based OPC from the test pattern to the mask pattern,

Performing rule-based OPC from the mask pattern to the photoresist pattern of the wafer after the model-based OPC;

Manufacturing the pattern forming mask according to a result of implementing the model-based OPC and the rule-based OPC

Mask manufacturing method for pattern formation of a semiconductor device comprising a.

The method of claim 1,

In the model-based OPC implementation step, if the test pattern is designed, the mask pattern is manufactured through proximity calibration, and after modeling mask CD data and design CD collected after collecting mask CD data, OPC test pattern according to the modeling result

A method for producing a mask for pattern formation of a semiconductor device, characterized in that.

The method of claim 1,

In the rule-based OPC implementation step, a test wafer is fabricated through a mask pattern using a test pattern OPC by the model-based OPC, and wafer CD data and design CD collected after collecting wafer CD data from the manufactured test wafer. Generating bias data design rules based on