KR100896857B1 - 밀집된 패턴의 균일도 향상을 위한 광학 근접 보상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴의 밀도가 밀집되도록 설계된 패턴이 웨이퍼 상에 충실하게 전사되게 하기 위한 광학 근접 보상 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 복수의 패턴이 형성되는 마스크 레이 아웃에서의 광학 근접 보상 방법은 동일한 피치를 가지는 패턴을 그룹화하여 별개의 영역으로 구분하는 단계와 상기 구분된 영역 각각에 대해서 1차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계 및 상기 구분된 영역간의 이격 거리에 따른 2차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 시, 콘택홀의 광학 근접 보상을 최적화 할 수 있어 콘택홀 균일도 향상이 가능하다. 또한 룰 광학 근접 보상 및 이격거리에 의한 추가 보상법을 동시에 적용할 경우, 불필요한 보상 패턴 형성 스텝을 방지하여 광학 근접 보상 후에 저장되는 데이터베이스 부피를 최소화 할 수 있다.

광학 근접 보상, 콘택홀

Description

밀집된 패턴의 균일도 향상을 위한 광학 근접 보상 방법{A optical proximity correction method for improvement of uniformity in dense pattern}

본 발명은 반도체 집적 소자의 제조를 위한 사용되는 마스크 제작시 마스크에 형성된 패턴들이 보다 정확하게 실제 웨이퍼 상에 구현되게 하기 위해 수행되는 패턴들광학 근접 보상(optical proximity correction) 방법에 있어, 복수의 패턴이 밀집되어 있는 부분을 균일하게 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 노광 및 사진 공정(photolithography)을 통해 마스크 상에 형성된 회로의 패턴이 설계한 레이 아웃(lay out) 대로 충실하게 웨이퍼에 전사되는 것이 매우 중요하다. 그러나 마스크의 패턴이 복잡하거나 패턴 크기나 선폭 등의 변화가 심하게 변화되는 부분에서는 실제 노광 과정에서 근접한 패턴에서의 빛의 회절(diffraction) 현상에 의해 설계된 레이 아웃과 다르게 패턴이 전사되지 않는 현상이 나타난다. 즉 최초 설계된 레이 아웃 상에 패턴 모양이 왜곡되거나 또는 일부분이 소실되어 최초 설계한 패턴 모양이 실제 웨이퍼에 그대로 전사되지 않게 된 다. 이러한 현상을 광학 근접 효과(optical proximity effect)라고 한다. 이러한 예로서 복수의 콘택홀이 밀집되어 있는 패턴의 경우, 광학 근접 효과에 의해 마스크상의 설계된 것과 달리 실제 웨이퍼에 전사된 패턴은 콘택홀의 크기의 분포 또는 형상이 매우 불규칙하게 구현될 수 있다. 도 1a 내지 도 1b에는 이러한 예를 나타낸 것이다. 도 1a는 설계된 마스크에서의 콘택홀의 패턴을 나타낸 것이며, 도 1b는 KrF 광원을 이용하여 실제 노광시, 웨이퍼에 구현될 것으로 예상되는 콘택홀의 패턴을 나타낸 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 설계된 콘택홀은 한변의 길이가 0.25um인 정사각형의 형태이며, 콘택홀의 중앙에서 다음 콘택홀의 중앙에 이르는 거리, 즉 피치(pitch)의 1배 또는 1.5배를 가지고 배열되어 있다. 이러한 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 실제 노광 작업을 수행하면 도 1b에 나타낸 것과 같이, 웨이퍼 상에 실제 구현된 콘택홀은 크기가 정상적으로 형성된 것(100)과 주변의 고립 효과로 인하여 정상 보다 작게 형성된 콘택홀(그외의 것들)로 구분되어 형성된다. 이렇게 콘택홀의 크기가 설계보다 작게 형성된 경우에는 콘택 저항의 증가를 유발하여 수율 감소의 원인으로 작용한다. 이러한 패턴 밀집 지역에서 패턴 형성이 불규칙하게 되는 현상은 라인(line)이 일정 간격을 두고 배열되는 라인 패턴의 경우에도 역시 마찬가지이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 패턴의 밀도가 밀집되도록 설계된 패턴이 웨이퍼 상에 충실하게 전사되게 하기 위한 광학 근접 보상 패턴 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 복수의 패턴이 형성되는 마스크 레이 아웃에서의 광학 근접 보상 방법은 동일한 피치를 가지는 패턴을 그룹화하여 별개의 영역으로 구분하는 단계와 상기 구분된 영역 각각에 대해서 1차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계 및 상기 구분된 영역간의 이격 거리에 따른 2차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 패턴은 콘택홀(contact hole) 또는 라인(line) 중 어느 하나 이상으로 이루어 진 패턴을 포함할 수 있다.

또한 상기 1차 광학 근접 보상은 룰 광학 근접 보상이거나 모델 광학 근접 보상일 수 있다.

본 발명에 의할 시 본 발명을 적용할 경우, 밀집된 패턴의 광학 근접 보상을 최적화 할 수 있어 패턴의 균일도 향상이 가능하다. 또한 룰 광학 근접 보상 및 이격 거리에 의한 추가 보상법을 동시에 적용할 경우, 불필요한 보상 패턴 형성 스텝을 방지하여 광학 근접 보상 후에 저장되는 데이터베이스 부피를 최소화 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일실시예로서 콘택홀이 밀집된 형태를 가진 마스크를 형성함에 있어 보다 균일한 크기 및 형상을 가진 콘택홀이 웨이퍼 상에 형성될 수 있는 방법을 제시한다. 도 2에는 도 1a에 나타난 패턴의 콘택홀 어레이(array)중 동일 피치를 가지는 콘택홀 어레이(array)들을 그룹화하여 별개의 영역으로 구분한 것이 나타나 있다. 본 실시예에서는 모두 3개의 그룹으로 영역화 되어 있다. 이때 제 1 영역(200)은 제 2 영역 (202) 및 제 3 영역(204)와 경계선(206,208)을 접하고 있으나 제 2 영역(202)와 제 3영역(204)은 일정 간격을 두고 서로 이격 되어 있다. 이렇게 경계선을 접한 경우와 서로 이격되는 부분에 있어서는 후술하는 2차 광학 근접 보상의 적용 시 부여되는 가중치를 다르게 함으로써 콘택홀의 거리 차이의 효과를 반영할 수 있다.

도 3은 도 2에서 그룹화된 3영역의 콘택홀 어레이를 분리시켜 서로 독립적 인 패턴으로 간주하는 것을 개념적으로 표현한 것이다. 이와 같이 영역을 구분한 후 영역 각각에 대해 1차 광학 근접 보상을 실시한다. 도 4에는 1차 광학 근접 보상에 의해 각 패턴 어레이 내의 콘택홀에 형성된 보상 패턴(210)이 나타나 있다. 이때 각 콘택홀 어레이에서의 피치는 모두 동일한 바, 룰 광학 근접 보상(rule OPC) 또는 모델 광학 근접 보상(model OPC)에 의해 각 콘택홀간의 이격 거리를 고려하여 광학 근접 보상을 실시한다. 여기서 룰 광학 근접 보상이란 광학 근접 보상 패턴을 형성할 때 주변의 기하학적 요소, 즉 패턴 간의 거리 또는 크기 등만을 고려하는 것을 의미하며, 모델 광학 근접 보상이란 광학 근접 보상 패턴을 광학 변수를 고려한 시뮬레이션을 통해 1차 형성한 후 그 결과를 계속 되풀이(iteration)하는 과정을 통해 미세하게 수정함으로써 보다 정교하게 광학 근접 보상 패턴을 형성하는 방법을 의미한다. 본 실시예에서와 같이 설계된 패턴의 형상이 정사각형으로 단순하고 배열 형태도 일정 거리를 두고 규칙적으로 배열되는 콘택홀인 경우에는 단지 콘택홀의 피치만을 고려한 룰 광학 근접 보상에 의해 콘택홀에 보상 패턴을 형성하는 것으로 충분할 수 있으나, 경우에 따라 점더 정교한 보상 패턴이 요구되는 경우에는 모델 광학 근접 보상을 실시할 수도 있다.

이러한 1차 광학 근접 보상을 실시한 후, 추가적으로 구분된 영역간의 이역 거리를 고려한 2차 광학 근접 보상을 실시한다. 이때 구분된 영역간의 이격거리에 가중치를 부여하여 보상 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어 영역간의 이격 거리가 0인 경우에는 보상 패턴에 부여되는 가중치는 0이 되며, 영역간의 이격 거리가 콘택홀 피치의 n배 일 경우에는 콘택홀의 한변의 길이(통상 이를 CD(critical dimension)이라고 한다)에 n을 곱한 값의 10% 만큼을 보상 패턴 형성을 위한 패턴 보상치로 부여할 수 있다. 따라서 이격 거리가 콘택홀의 피치와 동일할 때에는 콘택홀 CD(critical dimension)의 10%만큼, 피치의 2배일 때는 20%만큼의 패턴 보상치가 각 영역 내에서 위와 같은 이격 거리를 보이는 콘택홀들에 대해 더 부여되게 되는 것이다. 본 실시예에서는 영역간의 이격 거리가 0인 제 1 영역(200) 및 제 2 영역(202) 간에는 보상 패턴에 부여되는 가중치가 0이므로 이격 거리를 고려한 보상 패턴은 형성되지 않는다. 그러나 피치의 1.5배로 이격되어 있는 제 2 영역(202) 과 제 3 영역(203) 사이에는 설계된 콘택의 한변의 거리 0.25um에 이격 거리와 피치와의 비인 1.5의 결과의 10%를 보상 패턴으로 부가하게 된다. 도 5에는 위와 같이 과정으로 도출된 보상 패턴(212)이 제 2 영역(202) 및 제 3 영역(204)내의 이격 거리가 피치의 1.5배에 해당되는 콘택홀에 형성된 것을 나타낸 것이다. 따라서 도 5에는 최초 설계된 콘택홀에 대해 1 차 광학 근접 보상된 부분(210)과 추가적으로 영역 간의 이격 거리를 고려하여 수행한 2차 광학 근접 보상에 의해 보상된 부분(212)가 모두 나타나 있다. 도 6는 이렇게 보상된 마스크를 이용하여 실제 웨이퍼 상에 패터닝 하였을 때의 나타날 것으로 예상되는 콘택홀의 이미지를 나타낸 것으로서 웨이퍼 상에 형성된 콘택홀은 그 크기 및 형상이 균일하게 형성되었음을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 기술적 사상은 콘택홀이 아닌 선 (line)이 일정 간격을 두고 이루어진 패턴에서의 광학 근접 보상을 실시하는 경우에도 적용 가능하다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1a는 콘택홀이 밀집되도록 설계된 마스크 패턴을 나타낸 것이다.

도 1b는 상기 도 1a에 나타낸 마스크를 이용하여 웨이퍼에 실제 노광작업시구현될 것으로 예상되는 콘택홀을 나타낸 것이다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 광학 근접 보상 방법을 단계별로 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 제 1 영역 202 : 제 2 영역

204 : 제 3 영역 210 : 1차 광학 근접 보상 패턴

212 : 2차 광학 근접 보상 패턴

Claims (4)

1. 복수의 패턴이 형성되는 마스크 레이 아웃의 광학 근접 보상 방법에 있어서,

   동일한 피치를 가지는 패턴을 그룹화하여 별개의 영역으로 구분하는 단계;

   상기 구분된 영역 각각에 대해서 1차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계 및

   상기 구분된 영역간의 이격 거리에 따른 2차 광학 근접 보상에 따른 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보상 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 패턴은 콘택홀(contact hole) 또는 라인(line) 중 어느 하나 이상으로 이루어 진 패턴인 것을 특징으로 하는 광학 근접 보상 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 1차 광학 근접 보상은 룰 광학 근접 보상이거나 모델 광학 근접 보상인 것을 특징으로 하는 광학 근접 보상 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 2차 광학 근접 보상은 상기 이격 거리를 패턴 피치로 나눈 수 n을 패턴 CD(critical dimension)에 곱한 값의 10%를 패턴 보상치로 부여하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보상 방법.

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