KR20070109117A - 마스크 제작 방법 - Google Patents

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KR20070109117A KR1020060041639A KR20060041639A KR20070109117A KR 20070109117 A KR20070109117 A KR 20070109117A KR 1020060041639 A KR1020060041639 A KR 1020060041639A KR 20060041639 A KR20060041639 A KR 20060041639A KR 20070109117 A KR20070109117 A KR 20070109117A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상에서 측정된 패턴의 크기를 영상을 통해 형성된 패턴 등고선(contour)과 목표 레이아웃을 비교함으로써, 그 차이를 데이터로 추출하고, 이러한 차이를 광근접효과보정(OPC) 모델링(modeling)에 반영하고, 이러한 차이 데이터와 모델링의 변수를 이용하여 목표 레이아웃을 OPC 보정함으로써, 목표 레이아웃에 대한 오차 발생을 줄일 수 있는 마스크 제작 방법을 제시한다.
OPC, 모델링, CD 추출, SEM

Description

마스크 제작 방법{Method of fabricating mask}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 목표 레이아웃(target layout) 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 목표 레이아웃(target layout) 및 웨이퍼 상의 패턴 레이아웃을 비교하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼(wafer) 상으로 패턴(pattern) 전사를 위한 마스크 제작 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 과정에서 포토 마스크(photo mask)를 이용하여 웨이퍼 상으로 패턴을 전사하는 과정, 예컨대, 포토리소그래피(photolithography) 과정은, 먼저 전사하고자하는 패턴의 레이아웃을 포토 마스크 상에 설계 및 구현하는 과정을 수반하고 있다.
포토 마스크 상에 전사하고자 하는 패턴의 레이아웃을 구현하는 과정은, 먼저 전사할 패턴의 레이아웃을 설계하고, 포토리소그래피 과정에 수반되는 광근접 효과(OPE: Optical Proximity Effect)를 고려하여 레이아웃을 수정하는 광근접효과보정(OPC)을 수행하는 레이아웃 수정 과정 등을 포함하고 있다. 이러한 OPC 과정은 반도체 회로를 원하는 형태와 크기로 제조하기 위해서 필수적으로 이용되고 있다.
이러한 OPC를 진행하기 위해서는 여러 공정 조건에 대한 정보가 필요하다. 예컨대, 조명 조건이나 마스크 종류 및 사용하려는 레지스트(resist) 특성 등에 대한 정보가 기본적으로 필요하다. 또한, 해당 공정 조건으로 노광한 웨이퍼에서 다양한 패턴에 대한 패턴 선폭(CD)을 측정하여 OPC를 진행하기 위한 모델(model)을 생성하는 과정 또한 필요하다.
일반적으로 이러한 패턴 선폭 측정은, 각 패턴의 크기별로 1: 1의 밀집된 라인 스페이스(line & space) 패턴들로부터 고립 패턴(isolated pattern)에까지의 패턴들에 대해서, 미리 설정된 노광 에너지(exposure energy)에까지 데이터를 취합하는 과정으로 수행되고 있다. 또한, 수직 방향과 수평 방향에 대해서도 CD 데이터를 취합하여 레지스트의 CD뿐만 아니라 식각까지 진행된 후의 최종 패턴에 대한 정보도 함께 추출하고 있다.
이와 같이 추출된 데이터 세트(data set)로부터 원하는 패턴 크기가 만들어지도록 레이아웃의 변화량을 예측한다. 이 과정은 실질적으로 OPC 모델링(modeling) 과정으로 이해될 수 있다. 그런데, 준비된 데이터 세트는 웨이퍼 상에 일정 간격 떨어진 지점들에 대해서 측정된 선폭 값들이므로, 측정되지 않은 구 간에 대해서는 외삽 또는 내삽에 의해 패턴에 대한 데이터를 예측하고 있다.
따라서, 이러한 추출된 데이터는 실질적으로 모든 종류의 패턴에 대한 정보를 가지고 있지 않는 것으로 이해될 수 있으며, 이러한 추출된 데이터를 근거로 수행되는 OPC는 완벽한 레이아웃 OPC 보정을 허용하는 것으로 이해되기 어렵다. 따라서, 보다 정교하게 OPC 보정을 수행할 수 있는 방법의 개발이 요구되며, 특히, 보다 정교한 OPC 보정을 위한 모델을 설정하는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 목표 레이아웃에 보다 정밀하게 부합될 수 있게 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)할 수 있는 마스크 제작 방법을 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 웨이퍼 상으로 전사할 원본 레이아웃을 설정하는 단계, 상기 원본 레이아웃을 제1광근접효과보정(OPC)하는 단계, 상기 제1광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 원본 레이아웃과 상기 레지스트 패턴 상호 간에 대등한 위치(position)에 대해 좌표가 일치하도록 상기 웨이퍼를 영상 촬영 장비에 대해 정렬시키는 단계, 상기 레지스트 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제1영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영된 제1영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터를 비교하여 제1차이 데이터를 구하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 식각 대상층에 대해 선택적 식각을 수행하여 상기 웨이퍼 상에 최종 패턴을 형성하는 단계, 상기 최종 패턴과 상기 원본 레이아웃 상호 간에 대등한 위치에 대해 좌표가 일치하도록 상기 웨이퍼를 영상 촬영 장비에 대해 정렬시키는 단계, 상기 최종 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제2영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영된 제2영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터를 비교하여 제2차이 데이터를 구하는 단계, 상기 제1 및 제2차이 데이터들을 비교하여 상기 레지스트 패턴으로부터 상기 식각 후의 패턴 크기 변화를 대표하는 식각 바이어스(etch bias) 데이터를 구하는 단계, 상기 제1광근접효과보정(OPC)된 레이아웃과 상기 레지스트 패턴과의 제3차이 데이터를 계산하는 단계, 상기 제3차이 데이터를 이용하여 레이아웃 변화에 따른 패턴 변화량을 광근접효과보정 모델링(OPC modeling)하는 단계, 상기 식각 바이어스 데이터 및 상기 모델링의 변수를 이용하여 상기 레이아웃에 대해 제2광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계, 및 상기 제2광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 마스크 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 마스크 제작 방법을 제시한다.
이때, 상기 촬영된 영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터의 차이 데이터는 상기 원본 레이아웃과 상기 촬영된 영상을 중첩하여 각 부분에서의 차이를 추출하여 얻어질 수 있다.
상기 영상 촬영 장비는 주사 전자 현미경 사진(SEM) 장비나 전자빔 장비를 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 목표 레이아웃에 보다 정밀하게 부합될 수 있게 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)할 수 있는 마스크 제작 방법을 제시할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 목표 레이아웃(target layout) 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 목표 레이아웃(target layout) 및 웨이퍼 상의 패턴 레이아웃을 비교하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법은, 웨이퍼 상에 만들어진 레지스트 패턴(resist pattern)이나 식각이 완료된 식각 대상층의 최종 패턴에 대해, 주사전자현미경 장비(SEM)나 전자빔(E-Beam) 장비를 이용하여 패턴의 영상을 촬영하고 이러한 영상으로부터 정보를 수집한다. 수집된 정보로부터 패턴의 등고선(contour)을 작성하고 패턴에 대한 목표 레이아웃(또는 원본 레이아웃)과 비교하여 그 차이를 감지한다. 패턴의 크기와 원본 레이아웃의 차이로부터 반영해야할 레이아웃의 변화량을 계산한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작 방법은, 웨이퍼 상으로 전사할 원본 레이아웃(도 2의 100)을 도 2에 제시된 바와 같이 설정한다(도 1의 11). 원본 레이아웃(100)을 광근접효과보정(OPC)한다(도 1의 12), 제1광근접효과보정(OPC)된 레이아웃이 마스크 패턴으로 구현된 포토 마스크를 이용하여 노광 및 현 상 등을 수행하여, 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성한다(도 1의 13).
원본 레이아웃(100)과 레지스트 패턴 상호 간에 대등한 위치(position)에 대해 좌표가 일치하도록 웨이퍼를 영상 촬영 장비, 예컨대, SEM이나 전자빔 장비에 정렬시킨다(도 1의 14). 이후에, 웨이퍼 상의 레지스트 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제1영상(도 3의 200)을 촬영한다(도 1의 15). 촬영된 제1영상(도 3의 200)의 데이터와 원본 레이아웃(100)의 데이터를 도 3에 제시된 바와 같이 비교하여 제1차이 데이터를 구한다(도 1의 16). 이때, 제1차이 데이터는 차이가 발생한 측정 지점(도 3의 201) 등에서 이루어질 수 있으며, 웨이퍼 상의 모든 패턴들에 대해서 이루어질 수 있다. 실질적으로, 영상(200)과 레이아웃(100)을 비교하므로, 차이가 발생된 모든 지점에 대해서 제1차이 데이터들을 추출할 수 있다.
이러한 제1영상(200)의 레지스트 패턴을 이용하여 식각 대상층에 대해 선택적 식각을 수행하여 웨이퍼 상에 최종 패턴을 형성한다(도 1의 17). 최종 패턴과 원본 레이아웃(도 3의 100) 상호 간에 대등한 위치에 대해 좌표가 일치하도록 웨이퍼를 영상 촬영 장비에 대해 정렬시킨다(도 1의 18). 최종 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제2영상을 촬영한다(도 1의 19). 촬영된 제2영상(도 3의 300) 데이터와 원본 레이아웃(100)의 데이터를 비교하여 제2차이 데이터를 구한다(도 1의 20). 이때, 차이가 발생된 지점(301)에 대해서 차이 데이터를 추출한다.
제1 및 제2차이 데이터들을 비교하여 레지스트 패턴으로부터 식각 후의 패턴 크기 변화를 대표하는 식각 바이어스(etch bias) 데이터를 구한다(도 1의 21). 즉, 식각 후의 패턴 크기 변화를 구한다(도 1의 21). 이후에, 제1광근접효과보정(OPC) 된 레이아웃과 레지스트 패턴과의 제3차이 데이터를 계산한다(도 1의 22). 제3차이 데이터를 이용하여 레이아웃 변화에 따른 패턴 변화량을 광근접효과보정 모델링(OPC modeling)한다(도 1의 23). 이후에, 식각 바이어스 데이터 및 모델링의 변수(parameter)를 이용하여 레이아웃(100)에 대해 제2광근접효과보정(OPC)을 수행한다(도 1의 24). 제2광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 마스크 기판 상에 전자빔 노광 등을 이용하여 전사하여 마스크를 완성한다(도 1의 25).
이와 같은 마스크 제작 과정은 웨이퍼 상에서 측정된 패턴 크기를 목표 원본 레이아웃과 비교함으로써, 그 차이를 OPC 모델링에 반영한다. 이에 따라, 정확한 OPC가 수행되고 결과적으로 오차가 최소화된 레이아웃을 확보할 수 있다. 즉, 웨이퍼 상의 모든 패턴들에 대한 결과로부터 OPC 변수들을 추출할 수 있다. 또한, 웨이퍼 패턴 선폭(CD) 측정부터 데이터 베이스(DB)와의 비교 및 OPC 변수 추출과 OPC 실시예에 이르는 과정이 자동화 체계로 만들 수 있다. 따라서, 마스크 제작 시 소요 시간의 감소를 구현할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 보다 정확하게 목표 레이아웃에 대한 광근접효과보정(OPC)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 오차를 최소화한 레이아웃을 확보할 수 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼 상으로 전사할 원본 레이아웃을 설정하는 단계;
    상기 원본 레이아웃을 제1광근접효과보정(OPC)하는 단계;
    상기 제1광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 원본 레이아웃과 상기 레지스트 패턴 상호 간에 대등한 위치(position)에 대해 좌표가 일치하도록 상기 웨이퍼를 영상 촬영 장비에 대해 정렬시키는 단계;
    상기 레지스트 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제1영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 제1영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터를 비교하여 제1차이 데이터를 구하는 단계;
    상기 레지스트 패턴을 이용하여 식각 대상층에 대해 선택적 식각을 수행하여 상기 웨이퍼 상에 최종 패턴을 형성하는 단계;
    상기 최종 패턴과 상기 원본 레이아웃 상호 간에 대등한 위치에 대해 좌표가 일치하도록 상기 웨이퍼를 영상 촬영 장비에 대해 정렬시키는 단계;
    상기 최종 패턴의 측정 대상 부위에 대한 제2영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 제2영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터를 비교하여 제2차이 데이터를 구하는 단계;
    상기 제1 및 제2차이 데이터들을 비교하여 상기 레지스트 패턴으로부터 상기 식각 후의 패턴 크기 변화를 대표하는 식각 바이어스(etch bias) 데이터를 구하는 단계;
    상기 제1광근접효과보정(OPC)된 레이아웃과 상기 레지스트 패턴과의 제3차이 데이터를 계산하는 단계;
    상기 제3차이 데이터를 이용하여 레이아웃 변화에 따른 패턴 변화량을 광근접효과보정 모델링(OPC modeling)하는 단계;
    상기 식각 바이어스 데이터 및 상기 모델링의 변수를 이용하여 상기 레이아웃에 대해 제2광근접효과보정(OPC)을 수행하는 단계; 및
    상기 제2광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 마스크 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬영된 영상 데이터와 상기 원본 레이아웃의 데이터의 차이 데이터는 상기 원본 레이아웃과 상기 촬영된 영상을 중첩하여 각 부분에서의 차이를 추출하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 촬영 장비는 주사 전자 현미경 사진(SEM) 장비나 전자빔 장비를 이용하는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
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KR100966998B1 (ko) * 2008-06-26 2010-06-30 주식회사 하이닉스반도체 광학 근접 효과 보상 방법

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