KR20060041547A - Ｏｐｃ 마스크 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OPC 정밀도를 높이기 위한 것으로, OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제조 방법에 있어서, 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 제조시에 사용되는 마스크내의 패턴 밀도에 관한 기준값을 정하는 단계;마스크 원판에 실제 패턴을 정의하는 단계;상기 기준값을 만족시키기 위하여 실제 패턴 형성 영역을 제외한 부분에 더미 패턴을 형성하는 단계;상기 기준값을 만족시키는 더미 패턴이 형성되면 해당 OPC 룰을 적용하여 마스크를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크 제조 방법을 제공한다.

OPC, 더미 패턴, 식각 바이어스

Description

ＯＰＣ 마스크 제조 방법{Method for fabricating of OPC mask}

도 1a와 도 1b는 종래 기술의 OPC 마스크를 이용한 패터닝 공정에서의 레지스트 패턴 프로파일과 에치 바이어스의 관계를 나타낸 그래프

도 2는 본 발명에 따른 OPC 마스크 제조를 위한 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21. 더미 패턴 형성 영역 22. 실제 패턴 형성 영역

본 발명은 반도체 장치의 제조를 위한 마스크의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더미 패턴의 구성 비율을 조정하여 마스크 패턴 밀도(Mask Pattern Density)를 일정하게 유지하는 것에 의해 OPC(Optical Proximity Correction) 정밀도를 높일 수 있도록한 OPC 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위해서 사용되는 포토 공정은 패턴을 형성하기 위해서 필연적으로 포토 공정용 마스크가 필요하다. 이러한 포토공정용 마스크는 표면에 빛을 차광하는 차광 물질로 형성된 막 위에 제작하고자하는 집적회로의 다양한 형태의 패턴들을 형성하여 빛을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작되 어 있다.

그리하여 포토 공정의 정렬노광시 원하는 패턴이 포토 레지스트에 정확히 전사되도록 한다.

이러한 마스크 제작 방법은, 반도체 장치의 회로 선폭이 좁아지고 이에 따라서 노광용 광원의 파장이 짧아짐에 따라, 포토 마스크 상에 형성된 패턴들끼리 상호 간섭을 하여 실제 원하는 선폭이 제대로 형성되지 않는 단점이 있다.

즉, 비교적 선폭이 세밀한 선형의 패턴은 주변의 패턴 밀도에 따라서 선폭이 영향을 받게 되는데, 마스크 상에는 정상적인 선폭으로 패턴이 되었다 하더라도, 실제 포토 공정에서 노광을 하여 포토 레지스트에 패턴을 형성하면, 패턴 크기가 달라지게 된다.

이러한 문제를 해결하여 패턴의 선폭이 정확하게 전사되도록 하기 위해서 현재 적용되고 기술은 OPC(Optical Proximity Correction)기술이다. 즉, 실제 패턴과 정렬 노광 후에 실제로 포토 레지스트에 형성되는 패턴 크기 사이의 관계를 통계적 또는 실험적으로 계산하여 이 계산에 따라 포토 마스크 상의 패턴 크기를 미리 조정하여 그에 맞게 패턴을 형성하는 방법이다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 OPC 마스크 제조 기술에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술의 OPC 마스크를 이용한 패터닝 공정에서의 레지스트 패턴 프로파일과 에치 바이어스의 관계를 나타낸 그래프이다.

OPC 모델링의 정확도를 결정하는 인자에는 OPC 모델링의 정확도(Opctical Modeling accuracy)와 안정적인 식각 프로세스(Etch process) 즉, 일정한 식각 바이어스(etch bias)이다.

OPC 모델링의 정확도는 포토 프로세스 마진(Photo process margin)을 고려한 룰(Rule)이 셋업되면 마스크의 종류에 따라 재현성에 영향을 줄만한 인자는 거의 없다.

하지만, 식각 바이어스는 마스크(Reticle)가 바뀔 경우에는 OPC 정밀도에 영향을 주는 경우가 많다.

마스크에 따른 차이는 패턴 밀도(Pattern Density)의 차이를 의미하는데 이 차이에 의해서 포토 프로세스의 정확성은 거의 영향을 받지 않지만, 식각 바이어스는 패턴 치수(Critical Dimension)가 작아짐에 따라 영향을 크게 받는다.

그 이유는 패턴 치수가 작아짐으로써 실제 포토레지스트 프로파일의 슬로프가 작아지게 되고, 식각 프로세스를 진행할 때 패턴의 에지 부분에서 레지스트의 식각 저지능력(etch resistance)이 작아지는 것에 의해 식각 공정의 여유도가 감소하기 때문이다.

이와 같이 디바이스의 제조 기술이 발전할수록 구현해야 될 CD(Critical Dimension)는 작아지게 되고 공정 여유도 역시 작아지게 됨으로써 예전 제조 기술에서는 중요하지 않던 부분이 점점 더 중요하게 된다. 그 중에 직접적으로 OPC 정밀도에 영향을 미치는 식각 프로세스의 식각 바이어스가 중요하다.

도 1a와 도 1b에서와 같이, 리소그래피 프로세스가 식각 바이어스에 영향을 주는 인자에는 포토레지스트의 종류, 레지스트 패턴의 프로파일, 마스크내의 패턴 밀도 등을 들 수 있는데, 포토레지스트의 종류는 프로세스 셋업이 이루어지면 변하지 않는 인자이므로 레지스트 패턴의 프로파일과 마스크내의 패턴 밀도 등이 OPC 정밀도에 영향을 미치게 된다.

즉, 레지스트 패턴의 치수가 작아지면서 레지스트 슬로우프 역시 작아지는데, 식각 프로세스에서 베리어(barrier) 역할을 하는 레지스트의 양이 패턴 에지에서 상대적으로 적어져 식각 바이어스를 증가시킨다.

또한, OPC 모델을 위해 사용했던 레티클과 OPC 모델을 사용하여 제작한 마스크(Production Mask) 간에 마스크 패턴 밀도(Mask pattern density)가 다르면 식각 프로세스 후에 패턴별 바이어스가 달라지는 경우가 발생하고 식각 프로세스에서 사용되는 레시피(Recipe)의 종류에 따라 일정한 오프셋 차이를 갖고 비슷한 경향을 나타낸다.

특정 기술 노드(Technology node)의 OPC 룰의 셋업이 이루어지면 항상 같은 OPC 룰을 여러 커스터머 DB에 적용하는 것이 가장 이상적인 방법이고 시간을 절약 할 수 있지만, 0.13um 이하의 디바이스에서는 마스크가 바뀌면 같은 OPC 룰을 적용하는데 어려움이 있었다.

그 이유는 마스크내의 패턴 밀도(Pattern Density)가 다름으로 인해 식각 공정을 진행한 후에 CD(Critical Dimension)가 영향을 크게 받기 때문이다.

종래 기술의 OPC 마스크의 제조 방법에서는 마스크내의 패턴 밀도를 일정하게 유지하기 위한 방법이 제시되고 있지 않기 때문에 모델 OPC에 의해 마스크를 제작하였을 경우 OPC를 진행한 마스크와 모델 OPC를 통하여 만들어진 마스크간의 마 스크 오픈 비율에서 차이가 발생한다.

이와 같은 마스크 오픈 비율의 차이에 의해 발생되는 에치 바이어스의 차이는 OPC 정확도를 저하시킨다.

그리고 에치 바이어스 차이에 의해 발생한 OPC 오차는 패턴치수가 작아짐에 따라 허용 범위를 초과하는 문제를 일으키기 때문에 식각 프로세스를 위한 새로운 리시피(Etch recipe)를 만들거나 포토 프로세스에서 타겟 치수(Target CD)를 바꾸어야만 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 장치의 제조를 위한 마스크의 제조시에 더미 패턴의 구성 비율을 조정하여 마스크 패턴 밀도(Mask Pattern Density)를 일정하게 유지하는 것에 의해 OPC(Optical Proximity Correction) 정밀도를 높일 수 있도록한 OPC 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제조 방법에 있어서, 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 제조시에 사용되는 마스크내의 패턴 밀도에 관한 기준값을 정하는 단계;마스크 원판에 실제 패턴을 정의하는 단계;상기 기준값을 만족시키기 위하여 실제 패턴 형성 영역을 제외한 부분에 더미 패턴을 형성하는 단계;상기 기준값을 만족시키는 더미 패턴이 형성되면 해당 OPC 룰을 적용하여 마스크를 제조하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크 제조 방법을 제공한다.

여기서, 마스크내의 패턴 밀도에 관한 기준값은 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 오픈율이 일정하도록 결정되는 것을 특징으로 한다.

그리고 더미 패턴의 크기는 X,Y 방향의 크기가 각각 1㎛를 넘지 않는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 제조 단계에서 마스크의 패턴 밀도를 일정하게 유지하는 것에 의해 OPC 정밀도를 높일 수 있다.

그러므로 OPC 정밀도를 일정하게 유지하는 것에 의해 식각 프로세스의 진행에 필요한 노력과 시간을 줄일 수 있고, 소자의 제조 공정에서 재현성을 높일 수 있어 소자의 특성 및 신뢰성을 높이는 것이 가능하다.

이하 상기의 목적으로 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 OPC 마스크 제조를 위한 구성도이다.

본 발명은 포토 공정에서의 충분한 마진을 확보하기 위하여 더미 패턴을 이용하여 식각 바이어스(Etch bias)를 제어할 수 있도록한 것이다.

도 2는 로직 디바이스의 평면 구성을 나타낸 것으로, 실제 패턴이 형성되는 영역 이외의 영역에 더미 패턴을 형성하여 마스크 오픈율이 일정하게 유지되도록한 것이다.

구체적으로, 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크들의 제조시에 OPC 정밀도를 높이기 위하여 마스크 전체 영역에서의 패턴 밀도에 관한 기준값을 결정한다.

기준값은 동일 OPC 룰이 적용되는 모든 마스크들에게 동일하게 적용되는 것으로 로직 디바이스의 경우에는 마스크의 전체 영역중에서 실제 패턴 형성 영역을 제외하고 남는 더미 영역이 많이 존재한다.

이와 같은 더미 영역은 OPC 공정 이외에도 다른 많은 공정시에 영향을 주게 된다.

본 발명에서는 마스크 원판의 실제 패턴 형성 영역(22)에 원하는 패턴을 형성하고, 상기 기준값을 만족시키는 더미 패턴을 형성하여 마스크 패턴 밀도가 일정하게 유지되도록 한다.

도 2에서 (21) 영역이 더미 패턴 형성 영역이다.

더미 패턴은 도 2에서와 같이, X,Y 방향의 크기가 각각 1㎛ 이하가 되도록 형성하는 것으로 일반적인 더미 패턴 즉, 다른 목적으로 형성되어 사이즈가 큰 더미 패턴과는 달리 마스크의 오픈율(Open ratio)을 조정하기 위한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 더미 패턴은 X,Y 방향의 크기가 1㎛ 이하가 되는 복수개의 패턴들이 매트릭스 형태로 배열되는 스몰 사이즈 더미 패턴(small size dummy pattern) 구조이다.

그리고 더미 패턴들이 매트릭스 형태로 배열되는 것은 더미 패턴들에 의해 다른 부분의 실제 패턴들이 받는 영향을 최소화하기 위한 것이다.

이와 같이 마스크 원판에 실제 패턴을 정의하고, 상기 기준값을 만족시키기 위하여 실제 패턴 형성 영역을 제외한 부분에 더미 패턴을 형성하여 마스크의 오픈율이 일정하게 조정되면, 해당 OPC 룰을 적용하여 마스크를 형성한다.

이와 같은 본 발명에 따른 OPC 마스크 제조 방법은 0.13㎛ 이하의 디바이스의 제조 공정시에 마스크가 바뀌어도 동일 OPC 룰을 적용하는데 어려움이 없도록 한다.

이는 마스크내의 패턴 밀도가 일정하게 유지되는 것에 의해 식각 공정에서 패턴 치수가 영향을 받는 것을 최소화할 수 있기 때문이다.

이와 같이 본 발명에 따른 OPC 마스크 제조 방법은 마스크에 따른 패턴 밀도(Pattern Density)의 차이를 더미 패턴을 형성하여 일정하게 유지하는 것에 의해 식각 바이어스에 의해 OPC 정밀도가 영향을 받는 것을 억제한다.

본 발명을 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 OPC 마스크 제조 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 제조 단계에서 마스크의 패턴 밀도를 일정하게 유지하는 것에 의해 OPC 정밀도를 높일 수 있다.

둘째, OPC 정밀도를 일정하게 유지하는 것에 의해 식각 프로세스의 진행에 필요한 노력과 시간을 줄일 수 있다.

셋째, 소자의 제조 공정에서 재현성을 높일 수 있어 소자의 특성 및 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. OPC(Optical Proximity Correction) 룰을 적용하는 마스크의 제조 방법에 있어서,

   동일 OPC 룰이 적용되는 마스크의 제조시에 사용되는 마스크내의 패턴 밀도에 관한 기준값을 정하는 단계;

   마스크 원판에 실제 패턴을 정의하는 단계;

   상기 기준값을 만족시키기 위하여 실제 패턴 형성 영역을 제외한 부분에 더미 패턴을 형성하는 단계;

   상기 기준값을 만족시키는 더미 패턴이 형성되면 해당 OPC 룰을 적용하여 마스크를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 마스크내의 패턴 밀도에 관한 기준값은 동일 OPC 룰이 적용되는 마스크들의 오픈율이 일정하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 더미 패턴의 크기는 X,Y 방향의 크기가 각각 1㎛를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 OPC 마스크 제조 방법.

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