KR100864934B1 - 마스크 레이아웃 보정 방법 및 마스크 레이아웃 보정 장치 - Google Patents

마스크 레이아웃 보정 방법 및 마스크 레이아웃 보정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 근접 보정(optical proximity correction)을 이용하여 마스크 레이아웃을 보정할 수 있는 광 근접 보정 방법 및 광 근접 보정 장치에 관한 것으로서, 광학 파라미터 산출부에서 OPC 모델, 및 오리지널 데이터베이스를 이용하여, 적어도 하나의 반도체 패턴에 대한 광학 파라미터를 산출하는 단계, 상기 광학 파라미터를 근거로 하여, 미니 OPC 대상 선별부에서 상기 적어도 하나의 반도체 패턴을 유형별로 나누고 대표 패턴을 선정하는 단계, 상기 선정된 대표 패턴의 좌표를 이용하여 상기 미니 OPC 대상 선별부에서 취약 부분을 포함하는 반도체 패턴을 선별하는 단계, 상기 선별된 패턴에 대해 미니 OPC 검증부에서 광 근접 보정 및 광 근접 보정의 검증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 광학 파라미터는, 광학 이미지 인텐서티(optical image intensity)에서의 기울기(slope), 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 감도, 마스크 오차 개선 요소(MEEF) 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명에 따르면, 공정에 취약한 패턴에 대해서 미리 OPC 및 OPC 검증을 수행하고 그 결과를 OPC 모델에 반영하기 때문에 OPC 및 OPC 검증에 소요되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.
Figure R1020070083331
OPC, 광 근접 보정

Description

마스크 레이아웃 보정 방법 및 마스크 레이아웃 보정 장치{METHOD FOR MASK LAYOUT CORRECTION, AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING THE SAME}
본 발명은 마스크 레이아웃 보정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 근접 보정(optical proximity correction)을 이용하여 마스크 레이아웃을 보정할 수 있는 광 근접 보정 방법 및 광 근접 보정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조하기 위해 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정에 사용되는 패턴(pattern)을 형성하기 위해서는, 노광장비, 감광막 등과 함께 레티클(reticle)이 필요하다. 레티클이란 실리콘웨이퍼에 반복적인 반도체 회로패턴을 투영시키기 위해 쓰는 원판으로서, 축소 투영 비율에 따라 4배 내지 5배 크기의 크롬 패턴의 형성된 석영판으로 이루어진 것이다.
이러한 레티클 상의 패턴은 동일한 레이아웃(layout) 패턴에 대하여 동일한 임계치수(Critical Dimension, 이하 'CD')를 가져야 한다. 즉 패턴의 충실성(fidelity)이 레티클 제작에 중요한 요소가 되는 것이다. 최근 반도체 소자의 선폭이 감소함에 따라 이러한 충실성의 요구는 더욱더 증대되고 있다.
한편 노광장비에서 사용되는 광원의 파장이 반도체 소자의 최소 선 폭(minimum feature size)에 근접하면서 빛의 회절, 간섭 등에 의해 패턴의 왜곡 현상이 나타나기 시작한다. 즉 레티클 상의 이미지를 웨이퍼에 투영시키는 광학계는 푸리어 변환(Fourier transformation)으로 표현하게 되면 저 대역 필터(low-pass filter)로 작용하게 된다.
따라서 높은 주파수 부분인 패턴의 모서리 부분은 투과하지 않으므로 웨이퍼 상에 맺히는 상은 원래의 모양과 다른 형태가 나타난다. 또한 인접 패턴의 영향에 의한 왜곡현상도 나타나게 되는 데, 이러한 현상을 광 근접 효과(optical proximity effect)라고 한다. 이러한 광 근접 효과에 의한 패턴의 왜곡 현상을 극복하기 위하여 레티클 패턴을 고의적으로 변경, 즉 패턴의 모서리에 세리프(serif)를 달아주는 방법이 시도되고 있으며, 이러한 것을 광학적 근접 보정(OPC:optical proximity correction, 이하 'OPC') 방법이라 한다.
현재 OPC 방법은 상용 시뮬레이션 툴(simulation tool)을 이용한 시뮬레이션과 공정 실험을 통한 시행착오(trial & error)방식으로 확인 및 검증이 이루어지고 있다. 따라서 정확한 시뮬레이션 결과를 얻기 위해서는 정확한 OPC 테스트 패턴이 형성된 레티클의 제작이 필수적이다.
광학적 근접 보정(OPC) 방법에는 룰을 기반으로 한 것(Rule based OPC)과 모델을 기반으로 한 것(Model based OPC)이 있으며, 이 두 가지를 혼용해서 쓰는 하이브리드 OPC가 있다. 어떤 디자인을 핸들링하는지에 따라서 두 가지 방법 중 하나 를 선택을 하게 되는데 특히 메모리나 SRAM 셀 같은 반복적인 패턴을 사용하는 레이아웃을 가진 패턴에는 보통 룰을 기반으로 한 광학적 근접보정(Rule Based OPC, 이하 '룰 베이스드 OPC'라 한다.)을 사용하게 된다.
모델을 기반으로 한 OPC(Model based OPC, 이하 '모델 베이스드 OPC'라 한다.)는 OPC 시뮬레이션 모델(simulation model)을 이용하여 타겟(target)에 맞는 이미지가 구현되도록 마스크 패턴을 보정하는 작업이다. 디자인 룰(design rule)이 작아짐에 따라 모델 베이스드 OPC는 점점 유용하게 되고 있다.
그러나 오리지널 데이터베이스에 있는 모든 패턴들에 대해서 OPC가 올바른지에 대해서 검증을 하여야 하기 때문에, OPC 공정 변경(Recipe Tuning)이 필요한 경우에는 OPC 및 OPC 재검증에 많은 시간이 소요되어서, OPC 티에이티(TAT: Turn Around Time)가 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전체 패턴들 중 취약 부분을 포함하는 패턴들에 대해서만 우선 소규모 OPC(mini OPC)를 수행하여, OPC 및 OPC 검증에 필요한 시간을 최소화할 수 있는 마스크 레이아웃 보정 방법 및 마스크 레이아웃 보정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마스크 레이아웃 보정 방법은, 광학 파라미터 산출부에서 OPC 모델, 및 오리지널 데이터베이스를 이용하여, 적어도 하나의 반도체 패턴에 대한 광학 파라미터를 산출하는 단계, 상기 광학 파라미터를 근거로 하여, 미니 OPC 대상 선별부에서 상기 적어도 하나의 반도체 패턴을 유형별로 나누고 대표 패턴을 선정하는 단계, 상기 선정된 대표 패턴의 좌표를 이용하여 상기 미니 OPC 대상 선별부에서 취약 부분을 포함하는 반도체 패턴을 선별하는 단계, 상기 선별된 패턴에 대해 미니 OPC 검증부에서 광 근접 보정 및 광 근접 보정의 검증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 광학 파라미터는, 광학 이미지 인텐서티(optical image intensity)에서의 기울기(slope), 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 감도, 마스크 오차 개선 요소(MEEF) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 공정에 취약한 패턴에 대해서 미리 OPC 및 OPC 검증을 수행하고 그 결과를 OPC 모델에 반영하기 때문에 OPC 및 OPC 검증에 소요되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 보정 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 보정 방법의 순서도이다. 우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레이아웃 보정 장치(100)는 광학 파라미터 산출부(110), 미니 OPC 대상 선별부(120), 미니 OPC 검증부(130), OPC 수행부(140), 레이아웃 데이터 저장부(150), OPC 검증부(160)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광학 파라미터 산출부(110)는 OPC 모델 및 오리지널 데이터베이스(original DB)를 획득한다(S110 단계 및 S120 단계). 여기서, OPC 모델이란, 샘플 테스트 패턴의 레티클(Reticle)과 웨이퍼(Wafer)의 CD(Critical Dimension) 데이터를 근거로 생성될 수 있다.
광학 파라미터 산출부(110)는 OPC 모델 및 오리지널 데이터베이스를 이용하여 광학 파라미터를 산출한다(S130 단계). 여기서 광학 파라미터는, 기울 기(slope), 에지 플레이스먼트 에러(EPE: Edge Placement Error) 감도, 마스크 오차 개선 요소(MEEF: Mask Error Enhancement Error Factor) 등을 포함할 수 있다. 기울기(slope)에 관해서는 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명하도록 하고, 에지 플레이스 먼트 에러(EPE)에 관해서는 도 5를 참조하면서 설명하도록 한다.
도 3은 웨이퍼 이미지를 나타낸 것이고, 도 4는 웨이퍼 이미지의 광학 이미지 인텐서티(optical image intensity)를 나타낸 도면으로서, x축은 단면 거리(cutline distance)를 y축은 광학 이미지 인텐서티를 의미한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, S1 지점에서의 기울기(slope)가 대략적으로 3.2 정도임을 짐작할 수 있다.
도 5는 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 감도를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 컨투어 이미지상의 CD(Critical Dimension)(CD) 및 웨이퍼 이미지 상의 CD(Critical Dimension)(CD')가 존재할 때 에지 플레이스먼트 에러(EPE)는 다음 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
EPE = (CD -CD')/2
이 때 에지 플레이스 먼트 에러(EPE) 감도(sensitivity)(S)는 다음과 같이 수학식 2와 같이 두 레지스트 모델 임계값(threshold)의 차이로 정의될 수 있다.
S = abs( EPE(threshold1) - EPE(threshold2) )
여기서, abs(x)는 x의 절대값.
한편, 마스크 오차 개선 요소(MEET)는 다음 수학식 3에 의해 정의될 수 있다.
Figure 112007059876556-pat00001
여기서 M은 마스크에서 웨이퍼로 전사되는 배율(Magnification)을 나타내는 공정 상수로서, 일반적으로 '마스크 : 웨이퍼 = 1:4'인 경우, M= 4가 된다.
광학 파라미터 산출부(110)는 위에서 설명된 바와 같이 S130 단계에서 광학 파라미터(Slope, EPE 감도, MEEF)를 계산한다.
미니 OPC 대상 선별부(120)는 S130 단계에서 산출된 광학 파라미터를 근거로 하여, 미니(mini) OPC 대상을 선별한다. 구체적으로 우선 미니 OPC 대상 선별부(120)는 광학 파라미터를 근거로 하여, 하나 이상의 반도체 패턴을 유형별로 나누고 대표 패턴을 선정한다(S140 단계). 여기서 패턴 유형은 고밀도 패턴(Dense Pattern), 아이소 패턴(iso-pattern), T-형태 패턴(T-shape), 도그-본(Dog-bone Pattern) 등이 될 수 있으나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
그런 다음, 미니 OPC 대상 선별부(120)는 S140 단계에서 선정된 대표 패턴의 좌표를 이용하여 취약 부분을 포함하는 반도체 패턴을 선별한다(S150 단계). 즉, 패턴에 취약 부분이 포함되어 있는 경우(S150 단계의 '예', 그 패턴을 미니 OPC 대상으로 하는 것이다. 도 6은 기울기(slope) 분포를 나타낸 그래프의 일 예이고, 도 7은 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 분포를 나타낸 그래프의 일 예이고, 도 8은 마스 크 오차 개선 요소(MEEF) 분포를 나타낸 그래프의 일 예이다. 도 6의 x축은 이미지 로그 기울기(image log slope)를 의미하고, y축은 개수(ea)를 의미하는 것으로서, 도 6의 경우, 기울기가 3.0-3.5인 것이 가장 많다. 도 7의 x축은 EPE(단위는 nm)를 의미하고, y축은 개수(ea)를 의미하는 것으로서, 도 7의 경우 EPE가 -20에서 0 구간이 가장 많다. 도 8의 x 축은 MEEF를 의미하고, y 축은 개수(ea)를 의미하는 것으로서, 도 8의 경우, MEEF가 1.5-2.0인 것의 개수가 가장 많은 것을 알 수 있다.
이와 같이 광학 파라미터를 산출하였을 때, 광학 파라미터 중 기울기(slope)가 작을수록, 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 및 마스크 오차 개선 요소(MEEF)는 큰 것일수록 공정에서 취약한 패턴이라고 할 수 있다.
미니 OPC 검증부(130)는 S150 단계에서 선별된 패턴에 대해 광 근접 보정 및 광 근접 보정의 검증을 수행한다(S160 단계). 그런 다음, 검증 결과를 OPC 수행부(140)에 전달한다(S170 단계).
한편, OPC 수행부(140)는 오리지널 데이터베이스의 전체에 대해 광 근접 보정을 수행하고, 보정을 수행한 결과 레이아웃 데이터를 레이아웃 데이터 저장부(150)에 저장하면, OPC 검증부(160)는 이 레이아웃에 대해 광근접 보정의 검증을 수행한다(S180 단계).
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 반도체 제조에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 보정 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 방법의 순서도.
도 3 및 도 4는 광학 파라미터 중 기울기(slope)를 설명하기 위한 도면.
도 5는 광학 파라미터 중 에지 플레이스먼트 에러(EPE)를 설명하기 위한 도면.
도 6은 기울기(slope) 분포를 나타낸 그래프의 일 예.
도 7은 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 분포를 나타낸 그래프의 일 예.
도 8은 마스크 오차 개선 요소(MEEF) 분포를 나타낸 그래프의 일 예.

Claims (5)

  1. 광학 파라미터 산출부에서 OPC 모델, 및 오리지널 데이터베이스를 이용하여, 적어도 하나의 반도체 패턴에 대한 광학 파라미터를 산출하는 단계;
    상기 광학 파라미터를 근거로 하여, 미니 OPC 대상 선별부에서 상기 적어도 하나의 반도체 패턴을 유형별로 나누고 대표 패턴을 선정하는 단계;
    상기 선정된 대표 패턴의 좌표를 이용하여 상기 미니 OPC 대상 선별부에서 취약 부분을 포함하는 반도체 패턴을 선별하는 단계;
    상기 선별된 패턴에 대해 미니 OPC 검증부에서 광 근접 보정 및 광 근접 보정의 검증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 광학 파라미터는, 광학 이미지 인텐서티(optical image intensity)에서의 기울기(slope), 에지 플레이스먼트 에러(EPE) 감도, 마스크 오차 개선 요소(MEEF) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 보정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1항에 있어서,
    상기 검증 결과를 이용하여 OPC 수행부에서 오리지널 데이터베이스의 전체에 대해 광 급전 보정을 수행하는 단계;
    상기 보정을 수행한 결과 레이아웃 데이터를 레이아웃 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및
    상기 레이아웃에 대해 OPC 검증부에서 광근접 보정의 검증을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 레이아웃 보정 방법.
  5. 삭제
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