KR20090047009A - 포토마스크의 투과율 조절 방법 - Google Patents

포토마스크의 투과율 조절 방법 Download PDF

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KR20090047009A KR1020070112963A KR20070112963A KR20090047009A KR 20090047009 A KR20090047009 A KR 20090047009A KR 1020070112963 A KR1020070112963 A KR 1020070112963A KR 20070112963 A KR20070112963 A KR 20070112963A KR 20090047009 A KR20090047009 A KR 20090047009A
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Abstract

OPC 에러가 발생된 포토마스크를 준비하고, 포토마스크에 투과되는 광을 조절하고자 하는 투과도 조절영역을 설정한다. 설정된 투과도 조절영역의 포토마스크 기판 뒷면에 펄스 레이저를 조사하여 광 투과율을 조절하는 포토마스크의 투과율 조절 방법을 제시한다.
포토마스크, 광근접보정, OPC 패턴, 투과율, 펄스 레이저, MTT

Description

포토마스크의 투과율 조절 방법{Method for adjusting transmission in photomask}
본 발명의 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토마스크의 투과율 조절 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 소자에서 요구되는 패턴의 크기가 급격하게 작아지고 있다. 이에 따라, 패턴 형성을 위한 포토리소그라피 과정에서 포커스 마진(focus margin)을 확보하기 위해 해상력을 증가시키려는 기술(RET;Resolution Enhancement Technology)들이 제시되고 있다.
특히, 빛의 회절, 간섭 등에 의한 패턴의 왜곡이 발생하여 선폭 선형성(linearity)이 짧아짐에 따라, 포토마스크 상에 광 근접 보정(OPC;Optical Proximity Correction) 패턴을 형성하는 방법이 수행되고 있다.
그런데, OPC 패턴을 형성하더라도 마스크 CD MTT(Mean To Target) 에러, 위상차 에러, 또는 균일도(uniformity) 불량 등에 의해 광 근접 보정 에러(OPC error) 예컨대, OPC 패턴에 대한 메인 셀 영역과 코어/페리 영역과의 CD 편차 에러(CD balance error)가 유발되고 있다.
예컨대, 50nm 이하의 개발 소자의 경우, 마스크 CD MTT는 1.5 내지 2nm 정도를 요구하고 있으며, OPC 에러의 허용 범위는 5nm 이내 정도를 요구하고 있다. 그런데, 포토마스크 제조 공정 마진 부족으로 인해 CD 보정 공정을 수행하더라도 요구되는 CD MTT를 맞추기가 어려울 뿐만 아니라, OPC 에러의 허용 범위를 만족하는데 한계가 있어 광 근접 보정의 정확도가 저하되고 있다.
도 1은 종래에 따라 제작된 포토마스크를 이용하는 과정에서 발생된 OPC 에러를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 광 근접 보정 공정이 수행된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 노광 공정을 수행하는 경우, 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD 측정치(100)를 그래프로 나타낸 결과, 메인 셀 영역과 코어/페리 영역과의 CD 편차 에러(CD balance error)가 나타난 것을 알 수 있다.
예컨대, 메인 셀 패턴의 CD를 0 타겟으로 설정하고, 코어/페리 영역의 패턴 CD의 측정하게 되면, 코어/페리 영역에서의 OPC 에러 즉, 예컨대, 코어/페리 영역과의 CD 차이는 3 내지 17 nm 정도이고, 메인 셀 영역보다 평균적으로 10nm 정도 상향되게 나타나게 된다. 즉, 포토마스크 상에 형성된 메인 패턴의 왜곡 현상을 억제하기 위해 OPC 패턴을 형성하더라도 웨이퍼 상에 OPC 에러가 발생하게 된다.
따라서, OPC 에러가 발생되는 경우, 웨이퍼 패턴 균일도(uniformity)가 저하되므로, 포토마스크를 재제작해야 하므로, 제조 비용의 상승 및 소자의 수율이 저하될 수 있다.
결국, 광 근접 보정 공정의 정확도는 점점 더 중요해 짐에 따라, OPC 에러 발생 이후 포토마스크를 수정하여 CD 에러를 감소시키기 위한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명에 따른 포토마스크의 투과율 조절 방법은, OPC 에러가 발생된 포토마스크를 준비하는 단계; 상기 포토마스크에 투과되는 광을 조절하고자 하는 투과도 조절영역을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 투과도 조절영역의 포토마스크 기판 뒷면에 펄스 레이저를 조사하여 광 투과율을 조절하는 단계를 포함한다.
상기 OPC 에러는 웨이퍼 노광 공정 결과, 메인 셀 영역과 주변회로 영역과의 CD 편차(CD balance) 차이에 의해 유발된 것이 바람직하다.
상기 포토마스크는 셀 영역과, 주변회로 영역으로 구분되며, 상기 포토마스크 상에는 메인 패턴과 상기 메인 패턴의 왜곡 현상을 억제하는 광 근접 보정 패턴(OPC pattern)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 투과도 조절 영역을 설정하는 단계는, 상기 OPC 에러가 메인 셀 패턴의 타겟 선폭을 기준으로 상향되는 경우, 포토마스크의 셀 영역으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 투과도 조절 영역을 설정하는 단계는, 상기 OPC 에러가 메인 셀 패턴의 타겟 선폭을 기준으로 하향되는 경우, 포토마스크의 주변회로 영역으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 설정된 영역의 광 투과율을 조절하는 단계는, 상기 설정된 투과도 조절 영역과 대응되는 포토마스크 기판 뒷면에, 레이저 빔을 반복적으로 조사하여 상기 포토마스크 내에 스크래치를 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
(실시예)
도 1을 참조하면, OPC 에러가 발생된 포토마스크를 준비한다.
구체적으로, 석영기판과 같은 투명기판(200)상에 메인 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 광 근접 보정 공정을 수행하여 메인 패턴의 왜곡 현상을 억제하기 위한 광 근접 보정(OPC;Optical Proximity Correction) 패턴(210)을 형성한다.
다음에, 도면에는 상세하게 나타내지 않았지만, 광 근접 보정이 수행된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 노광 공정을 수행하여 웨이퍼 상에 구현하고자 하는 패턴을 형성한다.
이때, 투명기판(200) 상에 형성된 OPC 패턴(210)들은 웨이퍼 노광 영역에 따라, 서로 다른 패턴 밀도를 갖는다. 예컨대, 웨이퍼 셀 영역에 대응되는 셀 영역(A)의 투명기판(200) 상에 형성된 OPC 패턴(210)들은 밀집된 패턴(dense pattern)으로 형성되고, 웨이퍼 코어/페리 영역에 대응되는 주변회로 영역(B)의 투명기판(200) 상에 형성된 OPC 패턴(210)들은 이웃하는 다른 패턴들과 고립된 패턴(isolated pattern)으로 형성된다.
한편, 50nm 이하의 개발 소자의 경우, CD MTT는 1.5 내지 2nm 정도를 요구하고 있으며, OPC 에러 예컨대, OPC 패턴에 대한 메인 셀 영역과 코어/페리 영역과의CD 편차 에러(CD balance error)의 허용 범위는 5nm 이내 정도를 요구하고 있다.
그런데, 포토마스크 제조 공정 마진 부족으로 인해 CD 보정 공정을 수행하더라도 요구되는 CD MTT를 맞추기가 어려울 뿐만 아니라, OPC 에러의 허용 범위를 만족시키는데 한계가 있어 광 근접 보정의 정확도가 저하되고 있다.
따라서, OPC 에러가 발생되는 경우, 포토마스크를 재제작하고, 다시 광근접 보정 공정을 수행해야 하므로, 제조 비용의 상승 및 소자의 수율이 저하될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같은 과정을 수행하여 포토마스크 상에서 투과율을 조절함으로써, OPC 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 포토마스크에 투과되는 광을 조절하고자 하는 투과도 조절영역을 설정한 후, 설정된 투과도 조절 영역의 투명기판(200) 뒷면(back side)에, 펄스 레이저(pulse laser)를 국부적으로 조사하여 포토마스크의 영역별로 투과율을 조절한다.
예컨대, 도 1에 제시된 바와 같이 OPC 에러가 전체적으로 상향되는 결과가 나타난 경우, 메인 셀 영역에 대응되는 셀 영역(A)을 투과도 조절 영역으로 설정한 후, 설정된 영역의 투명기판(200) 뒷면을 향하여, 일정한 빔 스팟(spot) 사이즈로 레이저 빔(220)을 조사한다. 그러면, 레이저 빔(220)이 포커스 되는 지점 즉, 투명기판(200) 뒷면으로부터 일정 깊이(d)에서 레이저 빔 에너지로 인해 국부적으로 손상(damage)되어 스크래치(221)들이 형성된다.
투명기판(200) 내에 형성된 스크래치(221)는 포토마스크에 투과되는 광의 투과율을 저하시키는 역할을 한다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 투명기판의 광 투과율을 살펴보면, 광의 세기에 따라 투명기판에 레이저를 조사하기 이전에 광 투과율(110) 보다 레이저를 조사하는 경우의 광 투과율(240)이 저하된 것을 알 수 있다.
따라서, 투명기판(200) 내에 형성된 스크래치(221)의 밀집도에 따라, 투과되는 광을 조절할 수 있으며, 레이저 빔(220)이 포커스 되는 지점을 여러 층으로 설정하여 투과되는 광을 조절할 수 있다.
결국, 웨이퍼 노광 공정과정에서 웨이퍼 상에 형성되는 메인 셀 패턴의 타겟 CD를 맞추기 위해 노광량을 증가해야 하므로, 코어/페리 영역에 형성되는 패턴의 CD가 작아지게 된다.
예컨대, 도 5에 제시된 바와 같이, 레이저를 이용하여 투과율이 조절된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 노광 공정을 수행하는 경우, 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD 측정치(230)를 그래프로 나타낸 결과, 메인 셀 영역과 코어/페리 영역과의 CD 편차 에러(CD balance error)가 최소화된 것을 알 수 있다. 즉, 웨이퍼 메인 셀패턴의 CD를 0 타겟으로 설정하고, 코어/페리 영역의 패턴 CD를 측정하게 되면, CD 편차는 -7 내지 7 nm 정도이고, 평균적으로 0nm 정도로 나타난 것을 알 수 있다.
이에 따라, OPC 에러를 최소화하여 광 근접 보정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 투명기판의 투과율을 조절함에 따라, 포토마스크 제조 시 CD 에러의 허용 범위를 증가시켜 포토마스크 제조 공정 마진을 향상시킬 수 있다. 또한,OPC 에러 발생 시 포토마스크를 직접적으로 수정하므로, 포토마스크를 재제작 공정을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 OPC 에러가 상향되는 결과에 대해서 예를 들어 설명하지만, 경우에 따라, OPC 에러가 하향되는 결과에 대해서도 적용될 수 있다. 예컨대, OPC 에러가 하향되는 결과가 나타나게 되면, 웨이퍼 코어/페리 영역에 대응되 는 주변회로 영역의 투명기판 뒷면에 레이저를 조사하여 코어/페리 영역에 대응되는 투명기판 부분의 투과율을 조절할 수 있다. 이때, 코어/ 페리 영역의 CD 차이에 따라 영역별로 레이저 조사량을 다르게 하여 코어/ 페리 영역 영역의 CD 균일도를 향상시켜 소자의 특성을 개선할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 종래에 따라 제작된 포토마스크를 이용하는 과정에서 발생된 OPC 에러를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 포토마스크의 투과율 조절 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
도 5는 본 발명에 따라 제작된 포토마스크를 이용하는 과정에서 발생된 OPC 에러를 나타낸 그래프이다.

Claims (9)

  1. OPC 에러가 발생된 포토마스크를 준비하는 단계;
    상기 포토마스크에 투과되는 광을 조절하고자 하는 투과도 조절영역을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 투과도 조절영역의 포토마스크 기판 뒷면에 펄스 레이저를 조사하여 광 투과율을 조절하는 단계를 포함하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 OPC 에러는 웨이퍼 노광 공정 결과, 메인 셀 영역과 주변회로 영역과의 CD 편차(CD balance) 차이에 의해 유발된 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포토마스크는 셀 영역과, 주변회로 영역으로 구분되며, 상기 포토마스크 상에는 메인 패턴과 상기 메인 패턴의 왜곡 현상을 억제하는 광 근접 보정 패턴(OPC pattern)이 형성된 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투과도 조절 영역을 설정하는 단계는,
    상기 OPC 에러가 메인 셀 패턴의 타겟 선폭을 기준으로 상향되는 경우, 포토 마스크의 셀 영역으로 설정하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투과도 조절 영역을 설정하는 단계는,
    상기 OPC 에러가 메인 셀 패턴의 타겟 선폭을 기준으로 하향되는 경우, 포토마스크의 주변회로 영역으로 설정하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 영역의 광 투과율을 조절하는 단계는,
    상기 설정된 투과도 조절 영역과 대응되는 포토마스크 기판 뒷면에, 레이저 빔을 반복적으로 조사하여 상기 포토마스크 내에 스크래치를 형성하는 단계로 이루어지는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 포커스 되는 지점을 여러 층으로 설정하여 상기 투과도 조절 영역에 투과되는 광을 조절하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 빔에 의해 형성되는 스크래치의 밀도를 조절하여 상기 투과도 조절 영역에 투과되는 광을 조절하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투과도 조절 영역은 주변회로 영역으로 이루어지고,
    상기 광 투과율을 조절하는 단계는, 웨이퍼 상의 코어 영역과 페리 영역으로 구분하여 상기 코어 영역과 페리 영역 별로 레이저 조사량을 다르게 조사하여 투과되는 광을 조절하는 포토마스크의 투과율 조절 방법.
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