KR100636677B1 - 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의레이아웃체크방법 - Google Patents

이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의레이아웃체크방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법은, 패턴의 레이아웃 정보를 포함하는 실제 데이터를 시뮬레이션 결과와 비교하여 방향별로 제1 레이아웃테이블을 작성하고, 이 제1 레이아웃테이블 내에서 금지영역을 설정하는 단계와, 이 금지영역에 대해 방향별로 광학적근접보정을 수행하는 단계와, 광학적근접보정이 적용되는 방향별 제2 레이아웃테이블을 작성하고, 이 제2 레이아웃테이블에서 기설정된 규칙에 위배되는 부분을 표시하는 단계와, 그리고 제2 레이아웃테이블을 기초로 노광공정을 수행하되, 규칙에 위배되는 부분에 일정 바이어스를 인가하는 단계를 포함한다.
이방성 및 비대칭 조명계, 광학적근접보정(OPC), 레이아웃테이블

Description

이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법{Method of checking layout in photolithography process using anisotropy and asymmetric illumination}
도 1은 종래의 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법의 문제점을 설명하기 위하여 나타내 보인 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 플로챠트이다.
도 3 내지 도 7은 도 2의 각 단계들을 구체적으로 설명하기 위하여 나타내 보인 테이블들 및 모니터화면이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법에 관한 것이다.
최근 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 포토마스크를 제작하여 웨이퍼 위에 패턴을 전사시키는 노광공정에 있어서, 노광장비의 OPE(Optical Proximity Effect)에 의하여 웨이퍼상의 패턴에 왜곡이 생기는 문제가 심각하게 대두되고 있 으며, 이에 따라 이와 같은 패턴 왜곡을 보정하기 위하여 마스크 제작단계에서 패턴을 보정(correction)하여 웨이퍼상에 원하는 패턴이 형성될 수 있도록 하는 광학적근접보정(Optical Proximity Correction; 이하 OPC)이 필수적으로 사용되고 있다.
그런데 이와 같은 OPC를 적용하는데 있어서, 대칭적인 조명계를 사용하는 경우 패턴 방향에 무관하게 동일한 CD(Critical Dimension)를 나타내며, 비대칭적인 조명계이더라도 방향성을 갖는 조명계의 경우에도 패턴 방향과 무관하게 동일한 CD를 나타내지만, 이방성인 비대칭적인 조명계의 경우에는 패턴 방향에 따라 서로 다른 CD를 나타낸다는 문제가 발생한다. 일반적으로 비대칭적인 조명계로는 환상(annular) 조명계, 쿼드(quad) 조명계, 크로스폴(crosspole) 조명계 등이 등방성 성질을 가지며, 반면에 다이폴(dipole) 조명계는 이방성 성질을 가진다. 이와 같은 이방성 및 비대칭적인 조명계는 특정 방향의 패턴의 해상도(resolution) 및 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있다는 장점을 제공한다.
도 1은 종래의 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법의 문제점을 설명하기 위하여 나타내 보인 그래프이다. 도 1에서 가로축은 패턴 레이아웃을 나타내고, 세로축은 CD값을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 제1 폭을 가지며 X방향으로 배치되는 제1 패턴의 CD(도면에서 "110"으로 나타낸 선 참조)와 동일한 제1 폭을 가지며 X방향과는 수직인 Y방향으로 배치되는 제2 패턴의 CD(도면에서 "120"으로 나타낸 선 참조)는 모두 마스크 레이아웃에 의한 CD(도면에서 "100"으로 나타낸 선 참조)와는 다르며, 따라서 적절한 OPC를 수행하여 마스크 레이아웃에 의한 CD와 일치되도록 하는 것이 일반적이다.
그런데 제1 패턴의 CD와 제2 패턴의 CD과 마스크 레이아웃에 대한 CD와 동일하게 차이가 나면 OPC를 용이하게 수행할 수 있지만, 도면에 나타낸 바와 같이, 제1 패턴의 CD와 마스크 레이아웃에 대한 CD 사이의 차이와, 제2 패턴의 CD와 마스크 레이아웃에 대한 CD 사이의 차이가 동일하지 않다. 이는 사용하는 조명계가 이방성이면서 비대칭적이기 때문이다. 도면에서 "130"으로 나타낸 선은 제1 패턴의 CD와 제2 패턴의 CD 사이의 차이를 나타낸 선이다.
이와 같이 이방성이면서 비대칭적인 조명계를 사용하는 경우, X방향으로 배치되는 제1 패턴의 CD의 왜곡과 Y방향으로 배치되는 제2 패턴의 CD의 왜곡이 동일하지 않으며, 따라서 지금가지는 이와 같이 방향에 따라 CD 왜곡이 다른 경우에, OPC를 수행하여 CD 왜곡을 보정하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이방성 및 비대칭 조명을 이용하더라도 방향에 따라 동일하지 않게 발생하는 CD 왜곡이 보정되도록 하는 OPC를 수행함으로써 소망하는 패턴을 얻을 수 있도록 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법은, 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법에 있어서, 패턴의 레이아웃 정보를 포함하는 실제 데이터를 시뮬레이션 결과와 비교하여 방향별로 제1 레이아웃테이블을 작성하고, 상기 제1 레이아웃테이블 내의 금지영역을 설정하는 단계; 상기 금지영역에 대해 방향별로 광학적근접보정을 수행하는 단계; 상기 광학적근접보정이 적용되는 방향별 제2 레이아웃테이블을 작성하고, 상기 제2 레이아웃테이블에서 기설정된 규칙에 위배되는 부분을 표시하는 단계; 및 상기 제2 레이아웃테이블을 기초로 노광공정을 수행하되, 상기 규칙에 위배되는 부분에 일정 바이어스를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노광공정을 수행한 후에, 상기 일정 바이어스가 인가된 부분에 대해 집중적으로 에러 발생 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 레이아웃테이블 내의 금지영역을 설정하는 단계는 샘플 패턴에 대해서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 금지영역은, 소망하는 패턴과 실제 만들어지는 패턴 사이의 마진이 결여되는 영역인 것이 바람직하다.
상기 방향은 수직방향, 수평방향 및/또는 45°각도의 방향을 포함할 수 있다.
상기 바이어스는, 소망하는 패턴이 얻어지도록 강제로 조절되어야 하는 패턴의 크기에 대응하는 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 2는 본 발명에 따른 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 플로챠트이다. 그리고 도 3 내지 도 7은 도 2의 각 단계들을 구체적으로 설명하기 위하여 나타내 보인 테이블들 및 모니터화면이다.
도 2와 함께 도 3 내지 도 7을 함께 참조하면, 먼저 패턴의 레이아웃 정보를 포함하는 실제 데이터를 시뮬레이션 결과와 비교하여 방향별로 금지영역(forbidden region)을 결정한다(단계 201). 여기서 실제 데이터는 얻고자하는 패턴 레이아웃에 따른 CD데이터로서, 웨이퍼 전체에 대한 데이터가 아닌 샘플 패턴에 대한 CD데이터이다. 그리고 시뮬레이션 결과는 노광공정의 수행을 시뮬레이션한 결과 나타나는 CD데이터이다. 이와 같이 실제 데이터와 시뮬레이션 결과를 비교하면, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 제1 레이아웃테이블을 얻을 수 있다.
도 3에 나타낸 제1 레이아웃테이블은 X방향으로 배치되는 패턴에 대한 CD를 나타내 보인 레이아웃테이블이고, 도 4에 나타낸 레이아웃테이블은 Y방향으로 배치되는 패턴에 대한 CD를 나타내 보인 테이블이다. 각 레이아웃테이블에서 가로축은 듀티(duty)를 나타내고 세로축은 패턴 폭(MaskCD)을 나타낸다. 여기서 듀티(duty)는 패턴 폭(a)에 대해서 인접한 패턴들 사이의 간격(b)의 비(ratio)(b/a)를 나타내는 인자(factor)이다. 따라서 패턴 폭(MaskCD)이 84이고 듀티(duty)가 1.00인 경우에는 84의 패턴 폭과 84의 인접한 패턴들 사이의 간격을 갖는다는 것을 의미한다. 상기 식별가능한 인자는 숫자형태로 나타낸다.
상기 도 3 및 도 4의 제1 레이아웃테이블들을 얻은 후에는 X방향과 Y방향별로 각각 금지영역(310, 410)을 결정하는데, 도 3 및 도 4에서 금지영역(310, 410)은 굵은 실선 내의 영역으로 표시하였다. 여기서 금지영역(310, 410)은 패턴 충실도(pattern fidelity)나 노광조건에서의 에너지 또는 초점(focus) 측면에서 방향별로 마진이 결여되는 영역을 의미한다. 따라서 이 금지영역(310, 410)에서 발생되는 패턴 왜곡은 방향별로 상이하고, 이와 같은 패턴 왜곡의 방향별 차이로 인하여 금지영역(310, 410)에 대해서는 방향별로 OPC를 수행하여야 한다.
각 방향별로 금지영역(310, 410)을 설정한 후에는, 금지영역(310, 410)에 대해 방향별로 OPC를 수행한다(단계 202). 즉 X방향에 대한 OPC와 Y방향에 대한 OPC를 별도로 수행한다. 다음에 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 방향별 OPC 결과가 반영된 새로운 레이아웃에 대한 제2 레이아웃테이블을 작성한다. 도 5에 나타낸 레이아웃테이블은 X방향으로 배치되는 패턴에 대한 CD를 나타내 보인 레이아웃테이블이고, 도 6에 나타낸 레이아웃테이블은 Y방향으로 배치되는 패턴에 대한 CD를 나타내 보인 레이아웃테이블이다. 각 레이아웃테이블에서 가로축은 듀티(duty)를 나타내고 세로축은 패턴 폭(MaskCD)을 나타낸다.
다음에 도 5 및 도 6에 나타낸 제2 레이아웃테이블을 전체 칩(chip)에 적용한 후 금지영역(310, 410) 내에서 기설정된 규칙(rule)에 위배되는 부분이 존재하는지를 판단하여 그 결과를 제2 레이아웃테이블에 표시한다(단계 203). 도 5 및 도 6의 제2 레이아웃테이블에서 규칙에 위배되는 부분은 "X"로 표시하였으며, 규칙에 위배되지 않는 부분은 "O"로 표시하였다. 규칙에 위배되는 부분은 실제 노광공정을 수행했을 때 에러가 발생할 가능성이 높은 영역이라는 것을 의미한다.
다음에 도 5 및 도 6의 제2 레이아웃테이블을 기초로 노광공정을 수행하는데, 이때 규칙에 위배되는 부분에만 바이어스를 인가하여 패턴 크기를 강제로 변화시킴으로써 소망하는 패턴이 형성되도록 한다(단계 204). 구체적으로 도 7에 나타낸 모니터 화면에서와 같이 규칙에 위배되는 부분에 특정 바이어스를 인가하고, 규칙에 위배되지 않는 부분에는 특정 바이어스를 인가하지 않는다. 도 7의 화면에서 참조부호 "710"으로 나타낸 부분은 패턴 폭의 범위를 나타내고, 참조부호 "720"으로 나타낸 부분은 인접한 패턴들 사이의 간격 범위를 나타내고, 참조부호 "810"으로 나타낸 부분은 특정 바이어스가 인가되어야 하는 규칙에 위배되는 부분을 나타내며, 그리고 참조부호 "820"으로 나타낸 부분은 특정 바이어스가 인가될 필요가 없는 규칙에 위배되지 않는 부분을 나타낸다. 비록 도면상에 특정 바이어스를 모두 20으로 나타내었지만, 이는 예시적인 것으로서 다른 값을 가질 수 있으며, 또한 서로 다른 값들을 가질 수도 있다는 것은 당연하다. 특정 바이어스가 인가될 필요가 없는 규칙에 위배되지 않는 부분(820)에서의 바이어스는 0으로 나타내었다. 이와 같은 특정 바이어스를 인가하는 과정은 X방향 및 Y방향에 대해 각각 수행한다. 경우에 따라서는 45°의 각도로 존재하는 패턴에 대해서도 수행할 수 있으며,45°이 외의 다른 각도로 존재하는 패턴에 대해서도 수행할 수 있다.
상기 노광공정에서 사용되는 광원은 436㎚ 파장의 G-라인, 365㎚ 파장의 I-라인, 248㎚ 파장의 KrF, 193㎚ 파장의 ArF, 157㎚ 파장의 F2 또는 13㎚ 파장의 EUV를 사용할 수 있다. 그리고 경우에 따라서는 전자-빔을 이용한 리소그라피나, 이머전(immersion) 리소그라피 또는 폴라리제이션(polarization)을 이용한 리소그라피를 수행할 수도 있다.
다음에 특정 바이어스가 인가된 부분, 즉 규칙에 위배되는 부분(810)에 대해 집중적으로 에러 발생 여부를 확인한다(단계 205). 그 이유는, 이방성 및 비대칭 조명을 이용하는 경우, OPC를 수행하더라도 상기 규칙에 위배되는 부분(810)에서 방향별로 패턴 왜곡의 보정이 서로 다르게 되고, 결국 패턴 왜곡이 발생할 가능성이 크기 때문이다. 에러 발생 여부의 확인은, 바이어스를 주기 전의 레이아웃과 레이어 대 레이어(layer vs. layer) 방식으로 비교한 후에, 뷰어(viewer) 등을 이용하여 자동 탐색(auto-navigation)함으로써 수행될 수 있으나, 이 외의 다른 방법을 사용할 수도 있다.
이와 같은 확인 후에 에러가 발생하게 되면, 노광조건을 변화하여 다시 상기 단계 201 내지 단계 205를 수행한다(단계 206). 이 과정은 에러 발생이 충분히 억제될 때까지 수차례 반복적으로 수행될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법에 따르면 다음과 같은 효과들이 제공된다.
첫째로, 이방성 및 비대칭 조명을 사용하는 경우 방향별로 다른 CD가 발생하는 현상을 검증할 수 있다.
둘째로, 이방성 및 비대칭 조명을 사용하더라도 방향별 패턴 형성을 미리 검 증함으로써 방향별 CD편차로 인한 레티클 재제작이 불필요하며, 이에 따라 비용을 절감하고 수율을 향상시킬 수 있다.
그리고 셋째로, 현재 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광시 적용하지 못하였던 하이브리드 OPC 방법(룰 베이스 OPC와 모델 베이스 OPC를 모두 포함하는 방법)을 적용할 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. 예컨대 비대칭 조명계 외에도 이방성인 대칭적 조명계를 이용하는 경우에도 적용할 수 있으며, 패턴이 아닌 컨택홀에 대해서도 적용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법에 있어서,
    패턴의 레이아웃 정보를 포함하는 실제 데이터를 시뮬레이션 결과와 비교하여 방향별로 제1 레이아웃테이블을 작성하고, 상기 제1 레이아웃테이블 내의 금지영역을 설정하는 단계;
    상기 금지영역에 대해 방향별로 광학적근접보정을 수행하는 단계;
    상기 광학적근접보정이 적용되는 방향별 제2 레이아웃테이블을 작성하고, 상기 제2 레이아웃테이블에서 기설정된 규칙에 위배되는 부분을 표시하는 단계; 및
    상기 제2 레이아웃테이블을 기초로 노광공정을 수행하되, 상기 규칙에 위배되는 부분에 일정 바이어스를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노광공정을 수행한 후에, 상기 일정 바이어스가 인가된 부분에 대해 집중적으로 에러 발생 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이아웃테이블 내의 금지영역을 설정하는 단계는 샘플 패턴에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금지영역은, 소망하는 패턴과 실제 만들어지는 패턴 사이의 마진이 결여되는 영역인 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방향은 수직방향, 수평방향 및/또는 45°각도의 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 규칙은, 상기 제2 레이아웃테이블을 기초로 실제 노광공정을 수행했을 때 에러가 발생할 가능성이 높은 영역을 판별할 수 있는 규칙인 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스는, 소망하는 패턴이 얻어지도록 강제로 조절되어야 하는 패턴 의 크기에 대응하는 것을 특징으로 하는 이방성 및 비대칭 조명을 이용한 노광공정에서의 레이아웃체크방법.
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