KR100899395B1 - 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법 - Google Patents

시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법은, 웨이퍼에 전사할 타겟 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계; 설계된 타겟 패턴의 레이아웃을 에어리얼 이미지(aerial image)로 시뮬레이션하는 단계; 시뮬레이션된 에어리얼 이미지와 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도를 추출하는 단계; 추출된 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도 및 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 리플(ripple)의 존재 여부를 확인하는 단계; 이미지 강도를 비교하여 확인된 리플이 존재하는 영역을 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃 상에 1차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계; 설정된 1차 시뮬레이션 포인트를 조정하여 2차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계; 2차 시뮬레이션 포인트를 이용하여 리플 위치를 검출하는 단계; 및 검출된 리플 위치 정보를 이용하여 레이아웃 상에 광 근접효과 보정을 수행하는 단계를 포함한다.
OPC, 리플, 시뮬레이션 포인트

Description

시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법{Method for optical proximity correct using control simulation point}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시뮬레이션 포인트 위치를 조절하여 리플을 검출 및 감소시킬 수 있는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 디자인 룰(design rule)이 축소되면서 패턴의 크기 또한 미세화되고 있다. 이에 따라 설계 레이아웃에서 설계한대로 패턴을 구현하기 어려워지고 있다. 이러한 미세 패턴을 형성하기 위한 리소그래피(lithography) 과정에 100㎚ 이하의 해상력이 요구되고 있다. 일반적으로 미세 패턴을 구현하기 위해 낮은 공정 상수(k1)의 리소그래피에 대한 기술이 급속도로 발전하고 있다. 이러한 낮은 공정 상수(k1)의 리소그래피를 구현하기 위해 위상반전 마스크, 다이폴 조명계 또는 사입사 조명계(OAI; Off axis illumination) 등의 기술을 적용하고 있다.
그런데 이와 같이 낮은 공정 상수(k1)가 낮은 리소그래피를 이용할 경우, 패턴 레이아웃을 설계하는 단계에서 직선으로 설계하더라도 패턴이 직선 형태로 구현 되지 않고, 잔물결 모양의 리플(ripple)들이 존재하게 된다.
도 1은 타겟 패턴의 설계 레이아웃을 나타내보인 도면이다. 도 2는 도 1의 레이아웃의 에어리얼 이미지를 나타내보인 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 반도체 기판 상에 구현하고자 하는 패턴 레이아웃(100)을 설계한다. 여기서 패턴 레이아웃(100)은 직선 형태의 폴리곤(또는 다각형)을 조합하여 설계하고 있다. 그런데 설계된 패턴 레이아웃(100)이 실제 웨이퍼 상에 형성될 이미지인 에어리얼 이미지(aerial image)로 시뮬레이션 해보면 직선 형상의 프로파일이 아닌 잔물결 모양의 리플(ripple)들이 존재하게 된다. 이와 같이 패턴 레이아웃의 에어리얼 이미지를 나타내보인 도 2를 참조하면, 패턴이 직선으로 형성되는 것이 아니라 잔물결 모양의 리플(200)들이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 리플은 낮은 공정 상수(k1)의 리소그래피를 구현하기 위해 적용하는 위상반전 마스크, 다이폴 조명계 또는 사입사 조명계 등의 기술 적용시 발생하는 것으로 이해되고 있다. 그런데 이러한 리플(200)들이 존재하는 상태에서 패턴 레이아웃(100)을 실제로 반도체 기판 상에 구현하게 되면 패턴 레이아웃을 구성하고 있는 폴리곤 사이가 좁아지는 핀칭(pinching)이 발생하거나 이에 따라 인접하는 패턴들이 연결되는 브릿지(bridge) 결함이 발생할 수 있다.
이러한 결함을 개선하기 위해 광 근접 효과 보정(OPC; Optical Proximity Correct)을 진행하고 있다. 그런데 기존의 광 근접 효과 보정(OPC) 장비에서는 시뮬레이션 포인트(simulation point)가 패턴 레이아웃의 중앙부에 위치하거나 정해진 규칙에 의해 위치가 지정되어 있다. 또한 이러한 시뮬레이션 포인트들은 광 근 접 효과 보정을 반복하는 과정 또는 불필요한 마스크 패턴 분할(fragmentation)이 증가하는 것을 방지하기 위해 드문드문 배치되어 있어 리플의 정확한 위치를 검출하지 못하는 문제가 있다. 또한, 종래의 시뮬레이션 포인트는 하나의 분할 패턴에 하나의 포인트로 배치하였다. 그런데 디자인 룰이 감소하면서 그리드 기반(grid based)로 시뮬레이션 포인트(또는 이벨류에이션 포인트(evaluation point)를 격자 모양으로 배열하게 되어 OPC를 반복하여 타겟에 맞추고 있다. 그러나 타겟에 맞추기 위해 분할 패턴의 간격이 좁아지고 과도하게 복잡한 모양으로 형성될 뿐 아니라 OPC 시간도 길어지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법은, 웨이퍼에 전사할 타겟 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계; 상기 설계된 타겟 패턴의 레이아웃을 에어리얼 이미지(aerial image)로 시뮬레이션하는 단계; 상기 시뮬레이션된 에어리얼 이미지와 상기 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도를 추출하는 단계; 상기 추출된 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도 및 상기 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 리플(ripple)의 존재 여부를 확인하는 단계; 상기 이미지 강도를 비교하여 확인된 리플이 존재하는 영역을 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃 상에 1차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계; 상기 설정된 1차 시뮬레이션 포인트를 조정하여 2차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계; 상기 2차 시뮬레이션 포인트를 이용하여 리플 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 리플 위치 정보를 이용하 여 상기 레이아웃 상에 광 근접효과 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 타겟 패턴의 레이아웃은 직선 형태의 폴리곤(polygon)을 조합하여 설계할 수 있고, 라인 앤드 스페이스(line and space) 구조로 설계할 수 있다.
상기 리플(ripple)의 존재 여부를 확인하는 단계는, 상기 타겟 패턴의 레이아웃과 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도 및 상기 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 이미지 강도가 변하는 위치를 추출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 1차 시뮬레이션 포인트는 모델 베이스 접근 방식을 이용하여 배치하고, 상기 타겟 패턴의 레이아웃 상에 일정한 간격으로 이격하여 배치하며, 상기 2차 시뮬레이션 포인트는 상기 1차 시뮬레이션 포인트의 일부를 이동시키거나 또는 상기 1차 시뮬레이션 포인트 사이에 시뮬레이션 포인트를 추가하여 배치하는 것이 바람직하다.
상기 리플 위치를 검출하는 단계는, 상기 2차 시뮬레이션 포인트에 대응하는 타겟 패턴의 레이아웃과 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 타겟 패턴의 레이아웃 이미지 강도와 상기 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 이미지 강도가 변하는 위치를 추출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 2차 시뮬레이션 포인트에 대응하는 타겟 패턴의 레이아웃의 평균 에지 위치 에러(EPE) 값을 측정하여 값의 차이가 크게 나타나는 지점을 리플 위치로 검출하는 것이 바람직하다.
상기 광 근접효과 보정은 상기 시뮬레이션 포인트를 패턴 레이아웃의 수직 방향으로 더 추가하여 타겟에 근접한 범위를 부여하여 진행하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 공정 흐름도이다. 도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
먼저 도 3 및 도 4를 참조하면, 웨이퍼 상에 전사하고자 하는 타겟 패턴의 레이아웃(300)을 설계한다(S100). 여기서 타겟 패턴의 레이아웃(300)은 일반적으로 직선 형태의 폴리곤(polygon)을 조합하여 설계할 수 있다. 이때, 타겟 패턴의 레이아웃(300)은 인접하는 패턴 레이아웃과 패턴 레이아웃 사이에 스페이스가 배치된 라인 앤드 스페이스(line and space) 구조로 설계한다.
다음에 도 3 및 도 5를 참조하면, 설계된 타겟 패턴의 레이아웃(300)이 실제 웨이퍼에 구현시 생성되는 에어리얼 이미지(aerial image)를 시뮬레이션 하 고(S110), 시뮬레이션된 에어리얼 이미지로부터 리플 존재 여부를 확인한다(S120). 여기서 에어리얼 이미지는 노광 장치의 광원으로부터 포토마스크를 투과하여 형성되는 빛의 세기 분포로 정의된다.
그런데 도 5에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션된 에어리얼 이미지는 타겟 패턴의 레이아웃(300)을 설계시 형태인 직선 형상이 아니라 곡선 형상으로 나타난다. 이러한 곡선 형상의 에어리얼 이미지는 낮은 공정 상수(k1)의 리소그래피를 구현하기 위해 적용하는 위상반전 마스크, 다이폴 조명계 또는 사입사 조명계 등의 기술을 적용하는 과정에서 잔물결 모양의 리플(ripple, 305)들이 발생함에 따라 나타나게 된다. 이러한 리플이 존재하는 상태에서 실제로 웨이퍼 상에 패턴을 구현하면, 인접하는 패턴 사이의 간격이 좁아지거나 패턴들이 연결되는 결함으로 작용할 수 있다.
에어리얼 이미지로부터 리플 존재 여부를 확인하는 방법은 도 6에 도시한 바와 같이, 타겟 패턴의 레이아웃과 에어리얼 이미지를 수평하게 이미지 강도를 나타내어 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도(A)와 에어리얼 이미지의 이미지 강도(B)를 비교하여 이미지 강도가 급격하게 변하는 곳을 리플이 존재하는 곳으로 판단할 수 있다.
다음에 도 3 및 도 7을 참조하면, 설계된 타겟 패턴의 레이아웃(300) 상에 정해진 룰(rule)을 적용하여 시뮬레이션 포인트(simulation point, 310)를 설정한다(S130). 여기서 시뮬레이션 포인트(400)는 모델 베이스 접근 방식의 광 근접 효과 방법을 이용하여 지정한다. 이때, 모델 베이스 접근 방식은, 패턴 전사 과정의 모델(model)을 준비하고, 모델을 이용하여 웨이퍼 상에 실제 구현될 이미지(image)를 시뮬레이션(simulation)한 다음, 시뮬레이션된 이미지를 원하는 웨이퍼 이미지와 비교하는 방식으로 이해될 수 있다. 이러한 룰을 적용하여 타겟 패턴의 레이아웃(300) 상에 시뮬레이션 포인트(310)를 일정한 간격으로 배치한다.
다음에 도 3 및 도 8을 참조하면, 이미지 강도 비교를 통해 검출된 리플을 조절하기 위해 타겟 패턴의 레이아웃(300) 상에 배치한 시뮬레이션 포인트(310)를 이동시키거나(315), 소정 간격이 이격하여 배치된 시뮬레이션 포인트(310) 사이에 시뮬레이션 포인트(320)를 추가하여 조정한다.
다음에 조정된 시뮬레이션 포인트(315, 320)를 포함하여 리플이 발생된 위치를 검출한다(S150). 구체적으로, 조정된 시뮬레이션 포인트(315, 320)가 배치된 타겟 패턴의 레이아웃(300)의 에어리얼 이미지를 시뮬레이션한다. 다음에 타겟 패턴의 레이아웃(300)의 폴리곤과 수평하게 이미지 강도를 나타내어 리플이 발생된 위치를 검출한다. 리플이 발생된 위치는 도 6에 도시한 바와 같이, 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도와 에어리얼 이미지 강도를 비교하면, 리플 위치에 따라 이미지 강도가 차이(a)가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 구현한 이미지 강도로부터 리플이 위치하는 포인트를 검출할 수 있다. 리플이 위치하는 포인트는 평균 에지 위치 에러(EPE; Edge placement error) 값의 차이가 크게 나타나는 지점 또는 이미지 강도(image intensity)의 경사가 급격하게 변하는 지점으로 이해될 수 있다.
다음에 검출된 리플 위치 정보를 이용하여 광 근접효과 보정(OPC; Optical proximity correction) 방법을 이용하여 레이아웃을 보정한다(S160). 계속해서 광 근접효과 보정이 진행된 레이아웃을 검증하여 광 근접효과 보정이 제대로 되었는지 판단한 다음 제대로 레이아웃이 보정되었을 경우에는 후속 공정을 진행한다. 그리고 리플이 다시 검출되는 경우에는, 상술한 바와 같이, 시뮬레이션 포인트를 재설정하고, 설정된 시뮬레이션 포인트를 조정한 다음 조정된 시뮬레이션 포인트로 리플 위치를 검출한 다음 광 근접효과 보정을 진행하는 단계를 반복하여 최적화된 레이아웃을 찾아낸다.
한편, 모델 베이스 방식의 광 근접효과 보정을 수행하는 경우, 정해진 하나의 시뮬레이션 포인트에서 타겟에 정확하게 보정하도록 하고 있다. 그러나 도 8에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션 포인트가 리플 위치를 검출하여 이동하거나 추가될 경우(315, 320), 일정하게 정해진 값을 갖는 패턴을 움직여 맞추는 것은 불가능하다. 이에 따라 도 9에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션 포인트를 패턴의 수직 방향으로 더 추가하여 타겟에 근접하게 범위를 부여한다. 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 광 근접 효과 방법의 시뮬레이션 계산시 첫 번째 평균 에지 위치 에러(EPE)인 0의 값을 맞추지 못한다면 패턴의 수직 방향으로 더 추가된 1, 2, 3의 범위에서 패턴을 보정하여 광 근접 효과 방법을 진행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법은 시뮬레이션 포인트의 위치를 조절하여 리플 위치를 검출하고, 검출된 리플 위치 정보를 바탕으로 광 근접효과 보정(OPC)을 진행함으로써 최적화된 레이아웃을 설계할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 포인트를 조절하여 광 근접효과 보정에 소요되는 시간 을 감소시킬 수 있다.
도 1은 타겟 패턴의 설계 레이아웃을 나타내보인 도면이다.
도 2는 도 1의 레이아웃의 에어리얼 이미지를 나타내보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 공정 흐름도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

Claims (9)

  1. 웨이퍼에 전사할 타겟 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계;
    상기 설계된 타겟 패턴의 레이아웃을 에어리얼 이미지(aerial image)로 시뮬레이션하는 단계;
    상기 시뮬레이션된 에어리얼 이미지와 상기 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도를 추출하는 단계;
    상기 추출된 타겟 패턴의 레이아웃의 이미지 강도 및 상기 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 리플(ripple)의 존재 여부를 확인하는 단계;
    상기 이미지 강도를 비교하여 확인된 리플이 존재하는 영역을 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃 상에 1차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계;
    상기 설정된 1차 시뮬레이션 포인트를 조정하여 2차 시뮬레이션 포인트를 설정하는 단계;
    상기 2차 시뮬레이션 포인트를 이용하여 리플 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 리플 위치 정보를 이용하여 상기 레이아웃 상에 광 근접효과 보정을 수행하는 단계를 포함하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 패턴의 레이아웃은 직선 형태의 폴리곤(polygon)을 조합하여 설계 하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 패턴의 레이아웃은 라인 앤드 스페이스(line and space) 구조로 설계하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 시뮬레이션 포인트는 모델 베이스 접근 방식을 이용하여 배치하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 시뮬레이션 포인트는 상기 타겟 패턴의 레이아웃 상에 일정한 간격으로 이격하여 배치하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 시뮬레이션 포인트는 상기 1차 시뮬레이션 포인트의 일부를 이동시키거나 또는 상기 1차 시뮬레이션 포인트 사이에 시뮬레이션 포인트를 추가하여 배치하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 리플 위치를 검출하는 단계는,
    상기 2차 시뮬레이션 포인트에 대응하는 타겟 패턴의 레이아웃과 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 타겟 패턴의 레이아웃 이미지 강도와 상기 에어리얼 이미지의 이미지 강도를 비교하여 이미지 강도가 변하는 위치를 추출하는 단계를 포함하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 리플 위치를 검출하는 단계는,
    상기 2차 시뮬레이션 포인트에 대응하는 타겟 패턴의 레이아웃의 평균 에지 위치 에러(EPE) 값을 측정하여 값의 차이가 크게 나타나는 지점을 리플 위치로 검출하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 근접효과 보정은 상기 시뮬레이션 포인트를 패턴 레이아웃의 수직 방향으로 더 추가하여 타겟에 근접한 범위를 부여하여 진행하는 시뮬레이션 포인트 조정을 이용한 광 근접효과 보정 방법.
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