KR20100055093A - Reticle manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조용 레티클 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오프 그리드에 의한 패턴의 균일도 저하를 줄일 수 있는 반도체 제조용 레티클 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a reticle for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a method for manufacturing a reticle for semiconductor manufacturing which can reduce a decrease in uniformity of a pattern due to off-grid.
일반적으로 반도체 제조를 위한 포토리소그라피(photolithography) 공정에서 원하는 패턴을 형성하기 위해서는 노광장비, 감광막 등과 함께 레티클(reticle)이 필요하다. In general, in order to form a desired pattern in a photolithography process for manufacturing a semiconductor, a reticle is required together with an exposure apparatus and a photoresist film.
상기 레티클이란 실리콘 웨이퍼에 반복적인 반도체 회로패턴을 투영시키기 위해 쓰는 원판으로서, 축소 투영 비율에 따라 4배 또는 5배 크기의 크롬 패턴이 형성된 석영판으로 이루어진 것이다.The reticle is a disc used to project a repetitive semiconductor circuit pattern onto a silicon wafer, and is made of a quartz plate having a chromium pattern of 4 or 5 times the size of the reticle.
이러한 레티클 상의 패턴은 동일한 레이아웃(layout) 패턴에 대하여 동일한 CD(critical dimension, 이하 'CD'라 한다)을 가져야 한다. 즉 패턴의 충실도(fidelity)가 레티클 제작에 중요한 요소가 되는 것이다. 최근 반도체 소자의 선폭이 감소함에 따라 이러한 충실도의 요구는 더욱더 증대되고 있다.The pattern on this reticle should have the same critical dimension (hereinafter referred to as 'CD') for the same layout pattern. In other words, fidelity of the pattern becomes an important factor in reticle production. Recently, as the line width of semiconductor devices decreases, the demand for fidelity increases.
한편 반도체 설계 회로도(이하 'DB'라 한다)로부터 컨택 포토리소그래피를 위한 레티클을 제작하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다. 예를 들어 DB 상에 하나의 변의 길이가 0.4㎛인 정사각형 모양으로 패터닝된 다수의 컨택 패턴은 반도체 제조 공정의 바이어스(process bias)에 따라 DB 상의 크기 보다 크거나 작게 레티클이 제작된다.Meanwhile, a process of manufacturing a reticle for contact photolithography from a semiconductor design circuit diagram (hereinafter referred to as 'DB') will be briefly described as follows. For example, a plurality of contact patterns patterned in a square shape having a length of 0.4 μm on one side of a DB are manufactured to have a reticle larger or smaller than the size on the DB according to a process bias of a semiconductor manufacturing process.
상기 공정 바이어스는 마스크 바이어스(mask bias), 포토 바이어스(photo bias) 및 에치 바이어스(etch bias)로 이루어진다. 상기 마스크 바이어스는 레티클 상의 패턴과 DB 상의 패턴의 차이(△Mask = Mask - DB)를 말하고, 상기 포토 바이어스는 웨이퍼의 감광막 상의 패턴과 레티클 상의 패턴의 차이(△Photo = Photo - Mask)를 말하고, 상기 에치 바이어스는 웨이퍼의 피식각물 상의 패턴과 감광막 상의 패턴의 차이(△Etch = Etch - Photo)를 말한다.The process bias includes a mask bias, a photo bias and an etch bias. The mask bias refers to the difference between the pattern on the reticle and the pattern on the DB (△ Mask = DB), the photo bias refers to the difference between the pattern on the photosensitive film of the wafer and the pattern on the reticle (△ Photo = Photo-Mask), The etch bias refers to the difference between the pattern on the object to be etched on the wafer and the pattern on the photoresist layer (ΔEtch = Etch-Photo).
예를 들어 컨택 공정 바이어스 중 에치 바이어스가 -0.1㎛이고, 포토 바이어스가 0.05㎛인 경우 마스크(또는 레티클) 제작 단계에서 실제의 DB 상의 크기 보다 0.05㎛크게 패터닝된 레티클을 제작함으로써 최종적으로 반도체 웨이퍼 상의 피식각물과 DB상의 컨택의 크기를 동일하게 하는 것이다.For example, if the etch bias is -0.1 μm and the photo bias is 0.05 μm during the contact process bias, the patterned reticle is 0.05 μm larger than the size of the actual DB in the mask (or reticle) fabrication step. The size of the contact on the etchant and the DB is the same.
즉 DB의 패턴(예를들어, gds 파일 형식)을 부울리안 연산(Boolean operation) 작업을 통하여 레티클 제작에 사용되는 형식(예를들어, mebes 파일 형식)으로 변환하는 작업인 패턴 제너레이션(pattern generation) 작업 과정에서 사이징(sizing)을 통하여 상기 마스크 바이어스를 인위적으로 형성하는 것이다.That is, pattern generation, which converts DB patterns (e.g. gds file format) into the format (e.g. mebes file format) used for reticle production through Boolean operation. In the course of operation, the mask bias is artificially formed through sizing.
한편, 설계 도면인 DB 상의 최소 눈금(Grid)이 점점 작아지면서, 반도체 레 티클 제작용 전자빔 주사장치(E-beam writer)의 어드레스 사이즈(Address Size)가 DB 상의 그리드에 대해 정수배로 맞추지 못할 경우, 오프 그리드(Off Grid) 현상이 발생하여, 패턴의 밀집도 보다는 그리드(Grid) 간격의 불일치로 패턴 충실도가 떨어지게 된다.On the other hand, when the minimum grid on the DB, which is a design drawing, becomes smaller and smaller, and the address size of the E-beam writer for manufacturing a semiconductor reticle does not match an integer multiple of the grid on the DB, Off grid phenomenon occurs, and the pattern fidelity is lowered due to the mismatch of grid spacing rather than the density of patterns.
예를들어 DB 상에서 1㎚ 그리드 단위의 눈금으로 패턴이 그려져 있지만 실제로 레티클 제작에 사용되는 전자빔 주사장치는 4㎚의 정수배인 라이팅 어드레스(Writing Address) 단위로 이를 인식한다. 이 과정에서 동일한 선폭의 패턴이라도 위치에 따라 정수배가 되지 않고, 어드레스 사이즈의 중간정도 되는 값의 오프 그리드가 만들어지게 된다. For example, although a pattern is drawn on a DB with a grid scale of 1 nm, the electron beam scanning apparatus used for manufacturing a reticle is recognized as a writing address unit that is an integer multiple of 4 nm. In this process, even if the pattern of the same line width is not multiplied according to the position, an off grid with a value of about the middle of the address size is created.
따라서 같은 크기의 콘택 홀이라도 위치에 따라 다른 모양과 크기를 갖게 된다. 즉 반도체 레티클 내에 존재하는 온 그리드(On-Grid) 콘택홀과 오프 그리드 콘택홀이 함께 존재함으로 인하여 패턴 충실도가 떨어지는 문제점이 발생한다.Therefore, even contact holes of the same size have different shapes and sizes depending on the position. That is, since on-grid contact holes and off-grid contact holes exist in the semiconductor reticle, a problem of inferior pattern fidelity occurs.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 오프 그리드 현상을 줄일 수 있는 반도체 제조용 레티클 제작 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a reticle for semiconductor manufacturing which can reduce the off grid phenomenon.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 레티클 제작 방법은 반도체 설계 회로도가 포함된 데이타 베이스로부터 부울리안 연산 작업에 의하여 레티클 제작에 필요한 레이어를 형성하는 제1 단계; 상기 레이어에 존재하는 다수의 패턴을 포함하는 사각형 모양의 1차 패턴 어레이 박스를 상기 레이어 상에 정의하는 제2 단계; 상기 1차 패턴 어레이 박스를 사이징하여 2차 패턴 어레이 박스를 정의하는 제3 단계; 상기 1차 패턴 어레이 박스의 일면에 접하는 레이어 패턴의 면을 상기 2차 패턴 어레이 박스의 인접한 면으로 사이징하는 제4 단계; 그리고 상기 사이징 작업이 완료된 레이어 데이터를 전자빔 주사장치에 입력될 수 있는 파일 형식으로 변환시키는 제5 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Reticle manufacturing method for a semiconductor manufacturing of the present invention for realizing the above object comprises a first step of forming a layer for reticle manufacturing by a Boolean operation from a database including a semiconductor design circuit diagram; A second step of defining a rectangular-shaped primary pattern array box including a plurality of patterns existing in the layer on the layer; A third step of sizing the primary pattern array box to define a secondary pattern array box; Sizing a surface of a layer pattern in contact with one surface of the primary pattern array box to an adjacent surface of the secondary pattern array box; And converting the layer data on which the sizing operation is completed into a file format that can be input to the electron beam scanning apparatus.
또한, 상기 제2 단계의 1차 패턴 어레이 박스는 상기 1차 패턴 어레이 박스에 포함된 패턴 중에서 가장자리에 위치하는 패턴의 일면과 상기 1차 패턴 어레이 박스의 면이 일치하도록 정의하는 것을 특징으로 한다.In addition, the primary pattern array box of the second step may be defined such that one surface of a pattern located at an edge of the patterns included in the primary pattern array box coincides with the surface of the primary pattern array box.
또한, 상기 제3 단계의 2차 패턴 어레이 박스는 전자빔 주사장치의 최소 어드레스 사이즈의 30 ~ 50%의 범위로 사이징 크기를 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second pattern array box of the third step is characterized by setting the sizing size in the range of 30 to 50% of the minimum address size of the electron beam scanning apparatus.
본 발명에 따른 반도체 제조용 레티클 제작 방법에 의하면 패턴 제너레이션 작업 과정에서 사이징에 의하여 오프 그리드 현상을 줄임으로써 패턴 충실도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the method of manufacturing a reticle for manufacturing a semiconductor according to the present invention, there is an effect of improving pattern fidelity by reducing off-grid phenomenon by sizing in a pattern generation process.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시에에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 패턴 어레이 박스가 정의된 레이아웃도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 패턴 어레이 박스가 정의된 레이아웃도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이어 패턴이 사이징된 결과를 보여주는 레이아웃도이다.1 is a layout diagram in which a primary pattern array box is defined according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a layout diagram in which a secondary pattern array box is defined according to an embodiment of the present invention, and FIG. A layout diagram showing a result of sizing a layer pattern according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 레티클 제작 방법은 제1 단계 내지 제5 단계를 포함하여 이루어져 있다.Reticle manufacturing method for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention comprises a first step to a fifth step.
상기 제1 단계는 반도체 설계 회로도가 포함된 데이타 베이스로부터 부울리안 연산 작업에 의하여 레티클 제작에 필요한 레이어를 형성하는 단계이다. The first step is to form a layer for reticle fabrication by a Boolean operation from a database including a semiconductor design circuit diagram.
첨부된 도 1을 참조하면, 상기 제2 단계는 상기 레이어에 존재하는 다수의 패턴(10)을 포함하는 사각형 모양의 1차 패턴 어레이 박스(20)를 상기 레이어 상에 정의하는 단계이다. Referring to FIG. 1, the second step is to define a rectangular-shaped primary
첨부된 도 1에 도시한 바와 같이, 여기서 상기 1차 패턴 어레이 박스(20)는 상기 1차 패턴 어레이 박스(20)에 포함된 패턴(10) 중에서 가장자리에 위치하는 패턴의 일면과 상기 1차 패턴 어레이 박스의 면이 일치하도록 정의하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, the primary
첨부된 도 2를 참조하면, 상기 제3 단계는 상기 1차 패턴 어레이 박스(20)를 사이징하여 2차 패턴 어레이 박스(30)를 정의하는 단계이다. 여기서 상기 2차 패턴 어레이 박스(30)는 전자빔 주사장치의 최소 어드레스 사이즈의 30 ~ 50%의 범위로 사이징 크기를 설정하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2, the third step is to define the secondary
첨부된 도 3을 참조하면, 상기 제4 단계는 상기 1차 패턴 어레이 박스(20)의 일면에 접하는 레이어 패턴(10)의 면을 상기 2차 패턴 어레이 박스(30)의 인접한 면으로 사이징하는 단계이다. Referring to FIG. 3, the fourth step includes sizing the surface of the
상기 제5 단계는 상기 사이징 작업이 완료된 레이어 데이터를 전자빔 주사장치에 입력될 수 있는 파일 형식으로 변환시키는 단계이다. The fifth step is a step of converting the layer data on which the sizing operation is completed into a file format that can be input to the electron beam scanning apparatus.
실시예Example
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 레티클 제작 방법에 의하여 컨택홀 마스크 또는 레티클을 제작하는 방법을 설명하면 다음과 같다.1 to 3, a method of manufacturing a contact hole mask or a reticle by a method for manufacturing a semiconductor reticle according to an embodiment of the present invention will be described below.
먼저 전자빔 주사장치의 해상력을 결정하는 어드레스 사이즈를 16㎚라고 가정했을 때를 기준으로 설명하고자 한다. 여기서 16㎚의 의미는 4㎚가 최소 해상력 을 갖는 크기라고 했을 때 4배 되는 면적 단위로 데이터를 처리 한다는 것을 의미한다.First, the description will be made based on the assumption that the address size for determining the resolution of the electron beam scanning apparatus is 16 nm. Here, 16 nm means that data is processed in area units that are 4 times larger when 4 nm is the size having the minimum resolution.
따라서 레티클 제작 속도를 높이는 대신에 정확도를 낮추는 트레이드 오프(Trade-Off)를 선택한다는 것이며, 이는 실제 레티클 제작시 고려 되고 있는 사항이다. So instead of speeding up the reticle, we choose a trade-off that reduces accuracy.
만일 16㎚의 어드레스 사이즈를 갖게 되면 그 절반인 8㎚범위내에서 콘택홀의 외곽선(Edge)이 변동될 수 있음을 의미한다. 예를 들어 컨택홀의 사이즈가 180㎚로 설계되었다면 위치에 따라 오프 그리드가 발생되는 지점에서 180㎚ 보다 커지거나 작아질 수 있음을 뜻한다. If the address size is 16 nm, it means that the edge of the contact hole may be changed within the range of 8 nm, which is half thereof. For example, if the size of the contact hole is designed to be 180 nm, it means that it may be larger or smaller than 180 nm at the point where the off grid is generated depending on the position.
이러한 오프 그리드에 따른 패턴의 충실도가 저하되는 것을 줄이기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 레티클 제작 방법에서는, 첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 반도체 설계 회로도가 포함된 데이타 베이스로부터 부울리안 연산 작업에 의하여 형성된 레이어 상에 1차적으로 임시의 패턴 어레이로서 1차 패턴 어레이 박스(20)를 정의한다.In order to reduce the deterioration of the fidelity of the pattern according to the off-grid, in the reticle manufacturing method for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1 attached to a Boolean calculation from a database containing a semiconductor design circuit diagram The primary
일반적으로 컨택 레이어의 경우 반도체 설계 회로도 상에서 하나의 레이어에 의하여 형성되지만, 만약 액티브 레이어(active layer)의 경우 반도체 설계 회로도 상의 nMOS 활성영역과 pMOS 활성영역을 합하여(OR operation) 하나의 액티브 레이어를 형성하는 것이다. In general, a contact layer is formed by one layer on a semiconductor design circuit diagram, but in the case of an active layer, an active layer is formed by combining an nMOS active region and a pMOS active region on a semiconductor design circuit diagram (OR operation). It is.
또한 상기 1차 패턴 어레이 박스(20)를 정의하는 기준은 전자빔 주사장치의 어드레스 사이즈를 기준으로 한다. 즉 어드레스 사이즈가 16㎚인 경우, 레이어 패 턴으로부터 X 혹은 Y 방향으로 8㎚ 미만의 오프 그리드가 발생하는 최소 거리를 고려하여 1차 패턴 어레이 박스(20)의 크기를 설정한다. In addition, the reference for defining the primary
그리고나서 개별 레이어 패턴인 모든 컨택홀에 대하여 8㎚의 크기로 외곽선을 사이징하고, 사이징된 컨택홀을 포함하는 최외곽 템플릿 박스(Template Box)인 2차 패턴 어레이 박스(30)를 설정한다. Then, the outlines are sized to a size of 8 nm for all the contact holes which are individual layer patterns, and the secondary
이후 상기 2차 패턴 어레이 박스의 4개의 모서리에 존재하는 콘택홀을 온 그리드(On-Grid) 상태로 어드래스를 선택적으로 재배치하여 컨택홀의 크기를 확장한다. Thereafter, the contact holes existing at the four corners of the secondary pattern array box are selectively rearranged in the on-grid state to expand the size of the contact holes.
마지막으로 상기 2차 패턴 어레이 박스(30)의 모서리에 존재하는 콘택홀을 제외한 나머지 콘택홀에 대해 상기 2차 패턴 어레이 박스(30)에 일치할 수 있도록 어드레스 사이즈를 온 그리드 상태로 변경한다. Lastly, the address size is changed to an on-grid state so that the second
이후 상기 사이징 작업이 완료된 레이어 데이터를 전자빔 주사장치에 입력될 수 있는 파일 형식으로 변환시키고, 변환된 데이터에 의하여 최종적으로 전자빔 주사장치에 의하여 패터닝하게 되므로 오프 그리드에 의한 패턴 불균일을 제거할 수 있는 것이다.After the sizing is completed, the layer data is converted into a file format that can be input to the electron beam scanning apparatus, and the pattern data is finally patterned by the electron beam scanning apparatus based on the converted data, thereby eliminating pattern non-uniformity caused by the off-grid. .
본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be practiced in various ways within the scope not departing from the technical gist of the present invention. It is.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 패턴 어레이 박스가 정의된 레이아웃도,1 is a layout diagram in which a primary pattern array box is defined according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 패턴 어레이 박스가 정의된 레이아웃도,2 is a layout diagram in which a secondary pattern array box is defined according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이어 패턴이 사이징된 결과를 보여주는 레이아웃도.3 is a layout showing a result of sizing the layer pattern according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 패턴, 레이어 패턴 20 : 1차 패턴 어레이 박스10: pattern, layer pattern 20: primary pattern array box
30 : 2차 패턴 어레이 박스 30: secondary pattern array box
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KR1020080114019A KR20100055093A (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Reticle manufacturing method for semiconductor device |
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