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KR20210129371A - 광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법 - Google Patents

광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법 Download PDF

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KR20210129371A
KR20210129371A KR1020200047235A KR20200047235A KR20210129371A KR 20210129371 A KR20210129371 A KR 20210129371A KR 1020200047235 A KR1020200047235 A KR 1020200047235A KR 20200047235 A KR20200047235 A KR 20200047235A KR 20210129371 A KR20210129371 A KR 20210129371A
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KR
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pattern
mask
lithography
optical proximity
proximity effect
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KR1020200047235A
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Inventor
이수용
문서림
박경재
정강민
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Abstract

동작 효율성이 향상된 광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은, 패턴 마스크 내 제1 패턴을 추출하고, 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고, 제1 패턴이 형성되는 위치에 제1-1 패턴을 형성하고, 제1-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하는 것을 포함한다.

Description

광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법{Optical proximity correction method and the fabricating method of the mask comprising the same}
본 발명은 광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 포토 리소그래피(photolithography) 기술은 반도체 소자의 고집적화를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 반도체 기판인 웨이퍼 위에 패턴을 형성하는 기술이다. 즉, 반도체 기판에 절연막이나 도전막 등의 패턴을 형성하여야 할 위치에 자외선, 전자빔 또는 X선 등과 같은 노광 장비의 빛을 조사하여 그 용해도가 변화하는 포토레지스트를 도포하고 포토마스크를 이용하여 포토레지스트의 소정 부위를 빛에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 부분을 식각 공정으로 제거하여 원하는 반도체 소자 패턴을 형성한다.
현재 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토 마스크의 노광 장비로서 전자빔(electron beam) 장치를 사용하는데, 전자빔은 그 특성상 포토레지스트에 입사되면서 레지스트와 하부 기판에 산란을 일으킨다. 이렇게 산란되는 전자가 패턴에 영향을 주어 패턴의 충실도(fidelity)와 선폭(CD : Critical Dimension)에 영향을 미친다. 이렇듯 전자빔 노광방식은 스테퍼와 같이 레티클을 매개체로 이용하여 노광하는 방식이 아닌 실제 패턴 데이터를 포토 마스크에 직접 노광하는 방식이다. 노광하고자 하는 영역을 작은 픽셀로 나누어 그 픽셀 사이즈에 맞는 전자 빔으로 데이터가 있는 영역을 채워나간다. 그러나, 반도체 소자의 집적도가 높아지면서 마이크로 프로세서 등 로직 소자에서 흔히 볼 수 있는 불규칙으로 배치된 패턴에서는 초점 심도, 해상도 모두 향상 효과가 적어지고 있다.
이를 극복하고자 해상 한계에 가까운 수치의 패턴을 형성할 경우, 설계상의 패턴과 실제로 반도체 기판 상에 형성되는 패턴이 괴리되어 버리는 이른바 광근접 효과(optical proximity effect)가 발생하게 된다. 설계와 실제의 패턴의 괴리에 의해 소자의 성능이 설계에 비해 현저히 열화되어 버린다. 이에 따라 포토 리소그래피 공정에서 해상 한계에서 발생하는 패턴의 왜곡 현상에 대해 광근접 효과 보정(OPC)을 실시함으로써, 포토 마스크의 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 설계대로 충실하게 완성할 수 있게 되었다.
반도체소자의 특성 확보 및 높은 수율을 위해서는 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 CD 균일도의 개선이 매우 중요하다. 이를 위해 웨이퍼 패턴에서 추출한 CD 데이터를 활용하여 포토마스크의 해당 부분에 대한 광 투과율을 조정하여 필드 내 CD 균일도를 개선하는 방법이 활용되고 있다. 웨이퍼로부터 취득한 필드 내 측정 CD 데이터와 측정 위치 정보에 근거하여 레이저를 이용하여 마스크의 특정 영역에 대한 투과율 보정하는데 기 설정된 투과율 조정 단위의 영역에 데이터를 소팅하여 근사 보정이 이루어진다. 그러나, 이러한 종래의 마스크 투과율 보정방법에 있어서, 마스크 내의 전체 필드에 존재하는 다양한 레이아웃에 대한 고려는 이루어지지 않고 일괄 보정되고 있어 정확한 보정이 이루어지지 않으며 그 적용에 제한이 따른다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 동작 효율성이 향상된 광 근접 효과 보정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 동작 효율성이 향상된 광 근접 효과 보정 방법을 포함하는 마스크 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은, 패턴 마스크 내 제1 패턴을 추출하고, 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고, 제1 패턴이 형성되는 위치에 제1-1 패턴을 형성하고, 제1-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하는 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은, 패턴 마스크 내 제1 패턴 및 제2 패턴을 추출하고, 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고, 제2 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제2-1 패턴을 형성하고, 제1 패턴이 형성되는 위치에 제1-1 패턴을 형성하고, 제2 패턴이 형성되는 위치에 제2-1 패턴을 형성하고, 제1-1 패턴과 제2-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하는 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 포함하는 마스크 제작 방법은, 레이아웃이 디자인된 패턴 마스크를 생성하고, 패턴 마스크 내 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고, 제1 패턴이 형성되는 위치에 제1-1 패턴을 형성하고, 제1-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하여 광 근접 효과를 보정하고, 광 근접 효과가 보정된 마스크를 테이프 아웃(MTO; Mask Tape Out)하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 리소그래피가 수행되기 전의 타겟 패턴을 포함하는 복수의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 2는 리소그래피가 수행된 타겟 패턴을 포함하는 복수의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 3은 리소그래피가 수행되기 전 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따라 일부 영역의 패턴을 추출하는 예시적인 도면이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따라 추출된 일부 패턴에 대해 리소그래피가 수행된 후의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 포함한 마스크 제작 방법을 도시한 예시적인 흐름도이다.
도 6은 도 5의 단계 S300을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 도 5의 단계 S400을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 도 7의 영역 R5를 확대한 예시적인 확대도이다.
도 9는 도 8의 영역 R6를 확대한 예시적인 확대도이다.
도 10은 도 5의 단계 S500을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 도 10의 영역 R6-2를 확대한 예시적인 확대도이다.
도 12는 도 5의 단계 S600을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13은 도 12의 영역 R6-3을 확대한 예시적인 확대도이다.
도 1은 리소그래피가 수행되기 전의 타겟 패턴을 포함하는 복수의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 리소그래피가 수행될 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1)이 기판상에 형성될 수 있다. 타겟 패턴(100)은 마스크 하부에 형성된 구조가 둘 이상의 물질을 포함할 수 있다. 혹은 이에 제한되지 않고, 타겟 패턴(100)은 하나의 물질만을 포함할 수도 있다.
타겟 패턴(100)이 미세화됨에 따라, 이웃하는 타겟 패턴(100)들 간의 영향에 의한 광 근접 효과(OPE: Optical Proximity Effect)가 리소그래피 과정 중에 발생할 수 있다. 이를 극복하기 위해서 타겟 패턴(100)에 전사되는 마스크 상의 패턴 레이아웃을 보정하여 광 근접 효과 발생을 억제할 필요가 있다.
이하에서 설명하는 리소그래피는 ILT(Inverse Lithography Technology)임을 가정하고 설명한다. 하지만, 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 사용되는 리소그래피는 ILT에 제한되는 것은 아니다.
이때, 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 전부에 대해 리소그래피가 진행될 수 있다. 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(10) 전부에 대한 리소그래피가 진행된 후에 대한 설명을 도 2를 통해 설명한다.
도 2는 리소그래피가 수행된 타겟 패턴을 포함하는 복수의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 전부에 대해 리소그래피가 진행된 후, 리소그래피가 수행된 타겟 패턴(200)을 포함하는 복수의 패턴들(2)이 형성된다.
이때, 도 1의 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 전체에 대한 리소그래피가 수행됨으로써, 각 패턴들이 받게 되는 토포그래피 이펙트(topography effect)에 상관 없이 자유롭게 광 근접 효과 보정(Optical Proximity Correction; OPC) 데이터 베이스가 생성될 수 있다.
하지만, 도 1의 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 전체에 대해 리소그래피가 수행됨으로 인하여, 광 근접 효과 보정 방법을 수행하는 과정에서 과도한 리소스(예를 들어, 전력 등)가 사용될 수 있다. 또한, 도 1의 타겟 패턴(100)에 대한 마스크 모양이 서로 달라, 리소그래피 후의 타겟 패턴(200)의 일관성이 불량할 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은, 반복되는 타겟 패턴을 추출하여 리소그래피를 수행시킴으로써, 과도한 리소스 낭비를 막고, 리소그래피 후의 타겟 패턴의 일관성을 향상시킬 수 있다. 이하의 설명을 통해, 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법 및 이를 포함하는 마스크 제작 방법을 설명한다.
도 3은 리소그래피가 수행되기 전 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따라 일부 영역의 패턴을 추출하는 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 리소그래피가 수행될 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 내에 동일한 반복 패턴이 포함되는 영역이 각각 존재할 수 있다.
예를 들어, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2), 제3 영역(R3), 및 제4 영역(R4)의 타겟 패턴(100)은 서로 다른 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 몇몇 실시예에 다른 광 근접 효과 보정 방법을 통해, 타겟 패턴(100)이 동일한 각각의 영역들(예를 들어, 제1 영역(R1), 제2 영역(R2), 제3 영역(R3), 및/또는 제4 영역(R4))에 대해서만 리소그래피를 수행할 수 있다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따라 추출된 일부 패턴에 대해 리소그래피가 수행된 후의 패턴들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 타겟 패턴(100)을 포함하는 복수의 패턴들(1) 중 동일한 패턴을 공유하는 제1 영역(R1), 제2 영역(R2), 제3 영역(R3), 및 제4 영역(R4) 각각에 대한 리소그래피가 수행된다.
이를 통해, 리소그래피가 수행된 타겟 패턴(200)을 각각 포함하는 제1-1 영역(R1-1), 제2-1 영역(R2-1), 제3-1 영역(R3-1), 및 제4-1 영역(R4-1)이 형성될 수 있다.
이를 통해, 리소그래피가 수행되는 수행 시간(run time)이 감소될 수 있으며, 리소그래피가 수행된 패턴의 균일성 또한 향상될 수 있다. 또한 리소그래피를 수행하는데 있어서 사용되는 자원 역시 감소될 수 있다.
이하에서 몇몇 실시예에 다른 광 근접 효과 보정 방법을 자세히 살펴본다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 포함한 마스크 제작 방법을 도시한 예시적인 흐름도이다. 도 6은 도 5의 단계 S300을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 7은 도 5의 단계 S400을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 8은 도 7의 영역 R5를 확대한 예시적인 확대도이다. 도 9는 도 8의 영역 R6를 확대한 예시적인 확대도이다. 도 10은 도 5의 단계 S500을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 11은 도 10의 영역 R6-2를 확대한 예시적인 확대도이다. 도 12는 도 5의 단계 S600을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 13은 도 12의 영역 R6-3을 확대한 예시적인 확대도이다.
도 5 내지 도 13을 참조하면, 먼저, 레이아웃 디자인을 제공한다(S100). 이후, 디자인된 레이아웃에 대한 타겟을 정한다(S200).
이때, 몇몇 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은 동일한 패턴을 분석한다(S300). 즉, 도 6의 디자인된 레이아웃(3)에 대해서, 반복되는 동일한 패턴에 대한 분석을 수행할 수 있다.
이때, 동일한 패턴이 정해지는 영역의 크기는 임의로 정해질 수 있다.
이후, 분석된 동일한 패턴에 대해서 면적을 축소시킨다(S400). 도 6의 디자인된 레이아웃(3)에 대해서 동일한 패턴을 공유하는 부분에 대한 면적을 축소시킨 도면은 도 7의 패턴들(4)과 같다. 예를 들어, 축소 비율은 원래의 면적 대비 0.2프로일 수 있다.
축소된 부분 중 예를 들어 제5 영역(R5)에 대해 확대된 모습을 도 8을 통해 살펴본다.
제5 영역(R5)은 리소그래피가 수행되기 전의 타겟 패턴(200)들이 배치될 수 있다. 제5 영역(R5)의 일부 중 예를 들어, 제6 영역(R6)을 확대하여 살펴보면, 도 9와 같을 수 있다.
즉, 리소그래피가 수행되기 전의 제5 영역(R5)은, 도 9에 도시된 제6 영역(R6)에 대한 확대도와 같이, 동일한 패턴을 공유하는 레이아웃들이 배치될 수 있다.
단계 S400에서 축소시킨 동일한 패턴을 공유하는 부분(예를 들어, 제5 영역(R5))에 대해서만 리소그래피를 수행한다(S500). 단계 S400에서 축소시킨 동일한 패턴을 공유하는 부분(예를 들어, 제5 영역(R5))에 대해 리소그래피가 수행된 후의 모습을 도 10을 통해 살펴본다.
리소그래피가 수행된 타겟 패턴들을 포함하는 제5-2 영역(R5-2)은 본래의 제6 영역(R6)과 같은 레이아웃 패턴의 형상에서 변형이 생길 수 있다. 도 11을 통해 제5-2 영역(R5-2)의 일부 중 제6-2 영역(R6-2)을 예를 들어, 확대해서 살펴본다.
리소그래피가 수행된 타겟 패턴들은 제6-2 영역(R6-2)에 대한 확대도와 같이, 광 근접 효과 보정을 위한 패턴이 형성될 수 있다.
이후, 동일한 패턴에 대해서만 수행된 리소그래피된 부분이 반복하는 부분에 대해서도 리소그래피를 수행해준다(S600). 이를 통해, 동일한 패턴이 반복되는 부분에 대해선 도 12의 제5-3 영역(R5-3)과 같이, 전부 리소그래피가 수행될 수 있다. 제5-3 영역(R5-3) 중 일부인 제6-3 영역(R6-3)은 도 13과 같이, 확대되어 도시될 수 있다.
이후, 반복되는 일부 패턴에 대한 리소그래피가 진행되고, 전체 영역에 대한 리소그래피가 진행된 후, 전체 패턴에 대한 교정(healing)이 수행될 수 있다(S700).
이때, 교정은 패턴들 사이의 마스크 룰 체크(mask rule check)에 위반되는 지를 확인할 수 있다. 이에 더하여, 혹은 이와는 별개로, EPE(Edge Placement Error)를 감소시키기 위한 추가 메인 교정이 수행될 수도 있다. 교정은 이에 제한되지 않고, 다양한 교정이 수행될 수 있다.
마지막으로, 마스크 테이프 아웃(Mask Tape Out; MTO)가 수행된다(S800).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 타겟 패턴
200: 리소그래피 후 타겟 패턴

Claims (10)

  1. 패턴 마스크 내 제1 패턴을 추출하고,
    상기 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1 패턴이 형성되는 위치에 상기 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하는 것을 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 서로 동일한 패턴인 광 근접 효과 보정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 패턴 중 하나의 제1 패턴에 대해서만 리소그래피를 진행하는 광 근접 효과 보정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 교정은 마스크 룰 체크(Mask rule check)에 위배되는지 여부를 판단하는 것을 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 교정은 EPE(Edge Placement Error)를 감소시키는 것을 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 리소그래피는 ILT(Inverse Lithography Technology)를 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  7. 패턴 마스크 내 제1 패턴 및 제2 패턴을 추출하고,
    상기 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제2 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제2-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1 패턴이 형성되는 위치에 상기 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제2 패턴이 형성되는 위치에 상기 제2-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1-1 패턴과 상기 제2-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하는 것을 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 교정은 마스크 룰 체크(Mask rule check)에 위배되는지 여부를 판단하는 것을 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 리소그래피는 ILT(Inverse Lithography Technology)를 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  10. 레이아웃이 디자인된 패턴 마스크를 생성하고,
    상기 패턴 마스크 내 제1 패턴 중 적어도 일부에 대해 리소그래피를 진행하여, 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1 패턴이 형성되는 위치에 상기 제1-1 패턴을 형성하고,
    상기 제1-1 패턴이 형성된 패턴 마스크에 대한 교정을 수행하여 광 근접 효과를 보정하고,
    상기 광 근접 효과가 보정된 마스크를 테이프 아웃(MTO; Mask Tape Out)하는 것을 포함하는 마스크 제작 방법.
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