KR100741929B1 - 광근접 효과 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광근접 효과 보정 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광근접 효과 보정 방법은 먼저 평가 마스크를 작성한 다음에, 평가 마스크를 바탕으로 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고 레지스트 패턴을 바탕으로 식각 시간을 다르게 하면서 식각하여 각각의 식각 시간에 따른 웨이퍼의 패턴 임계치수를 구하기 위한 평가 웨이퍼를 형성한다. 이어서 각각의 평가 웨이퍼들의 임계치수의 평균값을 구한 후, 이러한 임계치수의 평균값과 설계 상의 임계치수값이 일치되도록 광근접효과 보정 모델을 작성한다.

OPC, 트림 공정

Description

광근접 효과 보정 방법{Method for Optical Proximity Correction}

도 1은 본 발명에 의한 광근접 효과 보정 방법을 나타내는 흐름도.

도 2는 본 발명에 따라 레지스트 패턴을 바탕으로 식각 시간을 달리하여 형성된 각 평가 웨이퍼의 임계치수를 도시하는 그래프

도 3은 도 2에 도시된 임계치수를 나타내는 그래프의 평균값을 도시한 그래프.

본 발명은 광근접 효과 보정 방법에 관한 것으로 특히, 트림 공정을 이용할 경우의 광근접 효과 보정 방법에 관한 것이다.

포토리스그래피 마스크는 실리콘 웨이퍼상으로 집적되는 회로 구성요소에 대응하는 기하학적인 패턴들을 포함한다. 이러한 마스크를 형성하는데 사용되는 패턴들은 CAD(Computer-Aided Design) 프로그램을 사용하여 생성될 수 있다. 대부분의 CAD프로그램은 기능적인 마스크를 형성하기 위해 미리 결정된 설계규칙의 세트를 따른다. 이들 규칙은 처리 및 설계제한에 의해 설정된다. 예컨대, 설계규칙들은 회로 디바이스들 또는 상호 접속 라인들 사이의 간격 허용오차를 정의하여 회로 디바이스들 또는 라인들이 바람직하지 않은 방식으로 상호 작용하지 않도록 한다. 일반적으로 설계규칙 제한을 임계치수(critical dimension)라고 한다. 회로의 임계치수는 라인 또는 홀의 최소폭 또는 두 개의 라인들 또는 두 개의 홀들 사이의 최소간격으로 정의될 수 있다. 따라서 상기 CD는 설계된 회로의 전체적인 크기 및 밀도를 결정한다.

근래 반도체 소자의 고집적화로 인하여 소자의 크기가 줄어들고 그 밀도가 증가함에 따라 그에 대응하는 마스크 패턴의 임계치수가 광학 노광 툴의 분해능 한계에 접근하게 된다.

이러한 포토리소그라피 공정의 난점을 극복하기 위해서 광근접성보정(Optical Proximity Correction : 이하 'OPC'라고 함)이라는 방법을 사용한다. OPC의 기본적인 구현예는 설계상의 모든 패턴을 나타내는 테스트 패턴으로 테스트용의 마스크 패턴을 제작하고, 이 마스크 패턴으로 웨이퍼상에 패턴을 전사하여 식각을 수행하여 테스트용의 웨이퍼를 제작하는 것이다.

한편, 광원이 193nm의 파장을 가지는 ArF광원을 사용함에 따라 포토리소그라피 공정에서 몇 가지 문제점이 드러난다. ArF 광원은 폴리머 흡착력이 작아져서 플라즈마에 대한 내성이 줄어든다. 그리고, 식각제에 대한 반응성이 좋아서 식각 마진이 작아지고, 웨이퍼에서 임계 치수의 균일성이 저하된다.

이러한 단점을 극복하기 위해 설계상의 임계치수를 실제 원하는 치수보다 크게 설정한 다음 식각 시간을 조절하여 패턴을 형성하는 트림(trim) 기술을 이용한 식각 방법을 사용한다.

하지만, 이와 같은 트림 기술을 사용하는 데에는 식각 시간의 조절이 까다롭다. 특히, 미세 패턴을 구현하는 과정에서 임계치수 차이가 발생하기 쉽기 때문에, 기존의 획일적으로 정해져 있는 OPC 모델을 이용할 경우에는 공정 마진을 확보하기 어렵다.

본 발명은 전술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 트림 공정에 있어서 공정 마진을 확보할 수 있는 광근접 효과 보정 방법을 제공하는 것이 목적이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광근접 효과 보정 방법은 먼저 평가 마스크를 작성한 다음에, 평가 마스크를 바탕으로 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고 레지스트 패턴을 바탕으로 식각 시간을 다르게 하면서 식각하여 각각의 식각 시간에 따른 평가 웨이퍼들을 작성한다. 이어서 각각의 평가 웨이퍼들의 임계치수의 평균값을 구한 후, 이러한 임계치수의 평균값과 설계상의 임계치수값이 일치되도록 OPC 모델을 작성한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하 기 위함이다.

도 1은 본 발명에 의한 광근접 효과 보정 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 평가 웨이퍼를 작성하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광근접 효과 보정 방법은 먼저 설계 데이터 및 제품과 동일한 식각 프로세서를 이용하여 평가 마스크를 작성한다.(S1)

그리고 평가 마스크 및 제품과 동일한 리소그래피 프로세서를 이용하여 포토레지스트 패턴을 웨이퍼 상에 형성한다(S2).

이어서, 포토레지스트 패턴 및 제품과 동일한 식각 프로세서를 이용하여 웨이퍼를 식각하여 평가 웨이퍼를 형성한다(S3). 즉, 평가 웨이퍼는 OPC 모델을 작성하기 위해 포토레지스트 패턴으로 웨이퍼를 식각하였을 때 형성되는 패턴의 임계치수를 구하기 위한 데이타 베이스의 역할을 한다. 이때, 식각 공정은 동일한 레지스트 패턴에 대하여 식각 시간을 다르게 하여 2회 이상으로 실시하여 식각 회수 만큼의 평가 웨이퍼를 작성한다.

그 후 평가 웨이퍼에 형성된 패턴과 설계 데이터의 패턴을 일치시키기 위한 OPC 모델을 작성한다(S4). 특히, 본 발명의 실시예에 의한 OPC 모델은 각각의 레지스트 패턴에 대하여 수회 실시한 식각 공정에 의한 평가 웨이퍼에 형성된 패턴을 바탕으로 작성된다.

이하, 이와 같은 OPC 모델의 작성을 도 2와 도 3을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따라 레지스트 패턴을 바탕으로 식각 시간을 달리하여 형성된 평가 웨이퍼의 임계치수를 나타내는 그래프이다. 그래프의 좌표축은 레지스트 패턴 사이즈에 해당하는 세로축에 대응하여 식각 시간에 따른 평가 웨이퍼의 임계치수값이 가로축에 표현되어 있다.

자세히 살펴보면 A, B, C 각각의 그래프는 식각 시간을 점차적으로 늘리면서 식각하였을 때 레지스트 패턴 사이즈에 대한 평가 웨이퍼에 형성된 임계치수를 나타내는 그래프이다.

예컨대, 점섬으로 표시된 영역을 살펴보면, X축의 한 지점인 (x')라는 레지스트 패턴 사이즈를 마스크로 식각을 하였을 경우 식각 시간에 따라 웨이퍼에 형성된 패턴의 임계치수는 y1,y2,y3(y1>y2>y3)로 각각 상이한 것을 알 수 있다.

트림(Trim) 공정을 이용하여 식각을 하는 과정에서는 식각 시간을 조절하는 것이 중요하고, 또한 그러한 식각 시간을 조절하는 것이 난해하다. 그런데, 도 2의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 웨이퍼에 형성되는 임계치수 값은 특정 포토레지스트 패턴 사이즈에서 식각 시간에 따라 편차가 심한 것을 알 수 있다.

이처럼 식각 시간에 따라 웨이퍼에 형성되는 임계치수 값이 편차가 발생하면 OPC 모델을 작성하는 과정에서 특정 시간을 기준 삼을 수도 없다. 특히, 점선 영역에 표현된 것처럼 식각 시간에 따라 웨이퍼에 형성되는 패턴 사이즈의 편차가 클 경우 OPC 모델을 작성하는 데에 어려움이 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에서는 식각 시간에 따른 웨이퍼에 형성되는 패턴 사이즈들의 평균값을 바탕으로 OPC 모델을 작성한다.

즉, 도 2에 표시된 레지스트 패턴 사이즈에 대한 식각 시간에 따른 웨이퍼 패턴 사이즈를 나타내는 A,B,C 그래프의 평균값을 구하여 도 3과 같은 그래프를 작성한다. 예컨대 도 3의 (x',y')좌표점은 도 2에 표현된 (x')에 해당하는 y1,y2,y3 값의 평균값인 y'를 구한 것을 나타내는 것으로, 도 3의 그래프는 이처럼 각각의 X축에 해당하는 패턴 사이즈에 대해 A,B,C 그래프의 평균값을 구하여 작성한다.

그리고, 이처럼 식각 시간에 따른 웨이퍼 패턴 사이즈의 평균값을 구한 것을 바탕으로 OPC 모델을 작성한다.

도 2에 도시된 바와 같이 최적의 식각 시간(중간 그래프 곡선을 참조), 언더(Under) 식각 시간(아래측 그래프 곡선을 참조), 오버(over) 식각 시간(최상측 그래프 곡선을 참조)에 따라 패턴 사이즈의 데이터를 측정하여 평균값을 구하여 OPC 모델로 결정하게 되면 OPC 모델에서 식각 시간에 따른 OPC 에러를 줄일 수 있고, 원형 점선으로 표시된 부분과 같이 식각 시간에 대한 위크 포인트(weak point)를 알 수 있기 때문에 공정 마진 역시 향상시킬 수 있다.

OPC 모델을 작성하는 것은 도 3에 나타난 웨이퍼의 임계치수와 설계 임계치수가 일치되도록 작성하며, 그 이후의 구체적인 이용방법은 종래의 어떠한 방법을 이용해도 무방하다.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광근접 효과 보정 방법에 의하면 트림 공정을 이용한 식각 과정에서도 공정 마진을 확보할 수 있다. 다시 말하면, 트림 공정은 식각 시간에 따라 임계치수를 조절하는 공정인데, 특정 마스크 사이즈에서는 식각 시간에 따라 편차가 크기 때문에 마스크 패턴을 결정하는 것이 난해하므로 본 발명에 실시예에서와 같이 시간에 따라서 웨이퍼에 형성된 임계치수의 평균값을 구하여 광근접 효과 보정을 함으로써 공정의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (3)

1. 평가 마스크를 작성하는 제 1 단계와;

   평가 마스크를 바탕으로 레지스트 패턴을 형성하는 제 2 단계와;

   상기 레지스트 패턴을 바탕으로 식각 시간을 다르게 설정하면서 식각하여 각각의 식각 시간에 따른 웨이퍼의 패턴 임계치수를 구하기 위한 평가 웨이퍼들을 형성하는 제 3 단계와;

   상기 평가 웨이퍼들에 대한 임계치수의 평균값을 구하는 제4 단계와;

   상기 임계치수의 평균값과 설계상의 임계치수 값이 일치되도록 OPC(Optical Proximity Correction) 모델을 작성하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광근접 효과 보정 방법.
2. 제 1 항에서,

   상기 제 3 단계는 적정 식각, 오버 식각 및 언더 식각의 각 단계에 대한 식각 시간에 따라 평가 웨이퍼를 형성하는 것을 특징으로 하는 광근접 효과 보정 방법.
3. 제 1 항에서,

   상기 제4 단계에서

   상기 임계치수의 평균값중 최저치를 위크 포인트(weak point)로 인식하는 것 을 특징으로 하는 광근접 효과 보정 방법.

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