KR100924339B1 - 마스크 레이아웃 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

목표 패턴들의 마스크 레이아웃을 설계하고, 마스크 레이아웃에 포함된 패턴의 선폭을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어를 얻는다. 마스크 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어에 포한된 패턴들의 선폭(CD) 데이터를 이용하여 MEEF 데이터를 측정하고, 측정된 MEEF을 검증하는 단계;상기 검증 결과 MEEF로 인해 결함이 유발될 수 있는 패턴들에 MEEF 데이터를 반영하여 수정한다. 수정된 마스크에 포함된 패턴들의 MEEF를 재측정하고, 재검증한다. 검증 단계를 통과한 수정된 마스크 레이아웃을 이용하여 후속 공정을 수행하는 마스크 레이아웃 수정 방법을 제시한다.
마스크 레이아웃, 설계 원본, 마스크에러 증강요인, 검증

Description

마스크 레이아웃 보정 방법{Method for adjust mask layout}
도 1은 본 발명에 따른 마스크 레이아웃 보정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 보정 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
본 발명은 마스크 레이아웃 보정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 마스크 에러 증강 요인을 고려한 마스크 레이아웃 보정 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 포토리소라피 공정에서 빛의 회절, 간섭 등에 의해 패턴의 왜곡 현상 예컨대, 광 근접 효과(OPE;Optical Proximity Effect)가 발생되고 있다. 이에 따라, 웨이퍼 패터닝 결과를 미리 예측하여 설계된 레이아웃을 광학적으로 보정하여 광근접효과를 억제하는 광 근접 보정(OPC; Optical Proximity Correction) 공정이 수행되고 있다.
그런데, 소자의 최소 선폭이 줄어들고, 디자인 룰(design rule)이 축소됨에 따라, 포토마스크 제작 시 패턴 근접 효과로 인해 유발된 마스크 에러 요인(MEF; Mask Error Factor)은 소자의 성능에 주요하게 영향을 미치고 있다. MEF는 웨이퍼 패터닝 과정에서 더욱 증가하여 마스크 에러 증강 요인(MEEF;Mask Error Enhancement Factor)을 유발하게 된다. 즉, 포토마스크 제작 시 유발된 근접 효과와 웨이퍼에서 발생되는 광 근접 효과가 더해져서 유발된 MEEF로 인해 광근접 보정을 수행하더라도 설계자가 공정 마진을 정확하게 예측할 수 없게 된다. 이로 인해, 웨이퍼 패터닝 과정에서 브릿지(bridge), 씨닝(thinning) 불량등의 결함(defect)이 발생되고 있다.
따라서, 광근접 보정 공정 및 검증 등의 선행 공정을 처음부터 다시 시작해야 하는 어려움이 있다. 게다가, 광근접 보정 공정은 시뮬레이션 툴을 이용한 시뮬레이션 공정과 공정 실험을 통한 시행착오 방식으로 수행되므로, 설계자가 원하는 패턴을 웨이퍼 상에 구현하는 데 걸리는 피드백(feed back) 시간이 오래 걸린다.
또한, 광 근접 보정 검증 과정에서 검출된 결함 부분을 원본 레이아웃에 반영하는 데 있어서 설계자가 광 근접 보정에 대한 사전 지식이 부족하여 최적화된 원본 레이아웃 데이터를 얻기가 어렵다.
이에 따라, 반도체소자 설계단계에서 후속 공정 과정의 문제점을 반영하여 설계 원본을 수정하는 DFM(Design for manufacturability)을 위한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크 제작 시 발생되는 근접 효과와 웨이퍼 상에 발생되는 광근접 효과가 더해져서 발생하는 MEEF를 고려하여 마스 크 레이아웃을 수정하는 마스크 레이아웃 수정방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 수정 방법은, 목표 패턴들의 마스크 레이아웃을 설계하는 단계; 상기 마스크 레이아웃에 포함된 패턴의 선폭을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어를 얻는 단계; 상기 마스크 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어에 포한된 패턴들의 선폭(CD) 데이터를 이용하여 MEEF값을 측정하는 단계; 상기 측정된 MEEF값을 검증하는 단계; 및 상기 검증 단계를 통과한 마스크 레이아웃을 이용하여 후속 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 마스크 레이아웃은 다수 개의 폴리곤(polygon)이 결합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 마스크 레이아웃을 설계하는 단계 이후에, 상기 목표 패턴들에 대한 광근접 보정 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 MEEF값을 측정하는 단계는, 상기 마스크 레이아웃에 포함된 패턴들의 선폭(CD) 변화와 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 선폭(CD) 변화의 비를 계산하여 측정하는 것이 바람직하다.
상기 마스크 레이아웃을 검증하는 단계는 상기 MEEF 값이 표준 MEEF 값 이내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
성기 마스크 레이아웃을 검증하는 단계 이후에, 상기 수정된 마스크 레이아웃을 설계자가 검토하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 설계자가 검토하는 단계는, 상기 검증된 마스크 레이아웃이 설계자가 의도한 디자인 룰에 위배하는 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 설계자가 의도한 디자인 룰에 위배되는 경우 마스크 레이아웃을 수정하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 레이아웃 수정 방법은, 목표 패턴들의 마스크 레이아웃을 설계하는 단계; 상기 마스크 레이아웃에 포함된 패턴의 선폭을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어를 얻는 단계; 상기 마스크 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 선폭 데이터를 이용하여 MEEF값을 제1 측정하는 단계; 상기 측정된 MEEF값을 제1 검증하는 단계; 상기 검증 결과, 결함이 유발될 수 있는 패턴에 MEEF값을 반영하여 마스크 레이이아웃을 수정하는 단계; 상기 수정된 마스크 레이아웃에 포함된 패턴의 선폭을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어를 얻는 단계; 상기 수정된 마스크 레이아웃에 포함된 패턴들에 대한 MEEF값을 제2 측정하는 단계; 상기 수정된 마스크 레이아웃에 대한 MEEF값을 제2 검증하는 단계; 및 상기 검증 단계를 통과한 마스크 레이아웃을 이용하여 후속 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 마스크 레이아웃은 다수 개의 폴리곤(polygon)이 결합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 마스크 레이아웃을 설계하는 단계 이후에, 상기 목표 패턴들에 대한 광근접 보정 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 MEEF값을 제1 측정 및 제2 측정하는 단계는, 상기 마스크 레이아웃에 포함된 패턴들의 선폭(CD) 변화와 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 선폭(CD) 변화의 비를 계산하여 측정하는 것이 바람직하다.
상기 측정된 MEEF값을 검증하는 단계는, 상기 측정된 MEEF 값이 표준 MEEF값에서 벗어 낫는지 여부를 판단하여 검증하는 것이 바람직하다.
상기 패턴들을 수정하는 단계는, 상기 표준 MEEF값을 벗어나는 패턴을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 패턴들의 선폭 또는 이격간격에 측정된 MEEF값을 반영하여 수정하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 패턴을 검출하는 단계는, 상기 검출되는 패턴들을 구성하고 있는 폴리곤들의 라인(line) 에지 또는 끝(end) 에지에서 검출하는 것이 바람직하다.
상기 MEEF값를 반영하는 단계는, 상기 검출된 패턴들의 라인 앤드 스페이스 피치 또는 이격간격을 증가하여 반영하는 단계로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 마스크 레이아웃을 제1 검증 및 제2 검증하는 단계는, 상기 MEEF 값이 표준 MEEF 값 이내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
성기 마스크 레이아웃을 제2 검증하는 단계 이후에, 상기 수정된 마스크 레이아웃을 설계자가 검토하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 설계자가 검토하는 단계는, 상기 제2 검증된 마스크 레이아웃이 설계자가 설계 원본에서 의도한 디자인 룰에 위배하는 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 설계자가 의도한 디자인 룰에 위배되는 경우 마스크 레이아웃을 재수정하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 마스크 레이아웃 수정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 2 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 수정 방법을 명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 수정방법에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 목포 패턴(100)들에 대한 원본(original) 마스크 레이아웃(200)을 설계한다(S10). 원본 마스크 레이아웃(200)은 상용 레이아웃 에디터에 저장된 데이터(data)을 이용하여 다수 개의 폴리곤(polygon)을 만들고, 이러한 폴리곤들을 묶어서 설계자가 원하는 패턴들의 레이아웃(200)을 설계할 수 있다.
다음에, 원본 마스크 레이아웃(200)에 대한 광근접 보정(OPC) 공정을 수행하여 도 3에 제시된 바와 같이, OPC된 마스크 레이아웃(210)을 얻는다(S11). 여기서, 광근접 보정은 룰 베이스(rule-based) 접근 방법 또는 모델 베이스(model-based) 접근 방법으로 수행할 수 있다.
룰 베이스 접근 방법은, 예컨대, 패턴 형상의 크기 및 이에 연관된 환경들을 고려하여 미리 작성한 룰(rule)들의 리스트(list)에 의존하여 패턴을 이루는 세그먼트(segment)들을 재배치(replacement)하여 광근접 보정공정을 수행할 수 있다. 모델 베이스 접근 방법은 패턴 전사 과정의 모델을 준비하고, 이러한 모델을 이용하여 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 이미지를 시뮬레이션한 후, 시뮬레이션된 이미 지를 원하는 웨이퍼 이미지와 비교 매칭(matching)하여 광 근접 보정공정을 수행할 수 있다.
다음에, OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴(101)들의 선폭(CD) 또는 이격 간격(spacing)을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어를 얻는다.
구체적으로, 도면에서 자세하게 나타나지 않았지만, OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴(101)들의 CD를 측정하고, 시뮬레이션 툴(tool)을 이용하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contuor)를 얻은 후, 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 CD를 측정한다. 이후에, OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴(101)들의 CD를 변화시킨 후, 변화된 패턴들의 CD를 측정한다. 여기서, OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴(101)들의 CD는 실제 포토마스크에 형성된 패턴의 CD와 대등하며, 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴(101)들의 CD는 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 CD와 대등하다.
이처럼 OPC된 마스크 레이아웃(210)과 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들을 이용하여 MEEF값을 측정한다(S12). MEEF값은 마스크 패턴의 선폭 변화에 대한 웨이퍼 패턴의 선폭 변화의 비를 말한다. 따라서, 마스크 레이아웃에 포함된 패턴들의 CD를 측정하여 마스크 상의 형성되는 패턴들의 CD를 측정하고, 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 CD를 측정하여 실제 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD를 측정하여 MEEF값을 계산할 수 있다.
이때, MEEF는 OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴들을 구성하고 있는 폴리곤(polygon)들의 라인 (line) 에지(edge) 또는 끝(end) 에지 부분에서 측정할 수 있다.
다음에, MEEF값을 검증하여 측정된 MEEF값이 표준 MEEF값에 벗어 낫는지 여부를 판단한다(S13). 예컨대, 측정된 폴리곤들의 에지 부분에서 MEEF값이 1의 값을 갖게 되면, 패턴의 왜곡 현상이 없으며, MEEF값이 3 내지 4의 값을 갖게 되면, 마스크 패턴의 근접효과에 의한 에러에 웨이퍼 노광 시 광 근접 효과에 의한 에러가 추가적으로 적용하여 패턴 결함이 유발될 수 있다.
따라서, 측정 시 얻어지는 MEEF값이 표준 MEEF값 이내로 판단될 경우, OPC된 마스크 레이아웃(210)을 설계자가 의도한 디자인 룰(design rule)에 적합한지를 검토한다(S14). OPC된 마스크 레이아웃(210)을 설계자가 검토할 때는 설계 초기 단계 시 적용한 디자인 룰 규칙, 저항 및 캐패시턴스 등을 측정하여 검토할 수 있다.
이때, OPC된 마스크 레이아웃(210) 데이터가 수정 허용 범위에 벗어 낫는지 여부를 판단하여(S15), 수정 허용 범위 이내로 판단되면, OPC된 마스크 레이아웃(210)을 이용하여 후속 공정을 수행한다(S16). 여기서, 후속 공정은 MEEF값을 고려하여 설계된 설계 원본 이후에 수행되는 공정 예컨대, 광근접 보정 공정 또는 포토마스크 제작 공정 등이 수행될 수 있다.
그런데, MEEF값 검증 시 측정된 MEEF값이 표준 MEEF값에서 벗어나는 경우, MEEF값이 큰 폴리곤들의 에지(edge) 부분을 검출하고, 검출된 폴리곤들 데이터에 측정된 MEEF값을 반영하여 OPC된 마스크 레이아웃(210)을 수정한다(S17). 이때, 수정하는 방법은 OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴(101)들의 라인 앤드 스페이스 피치(pitch)를 증가시키거나, OPC된 마스크 레이아웃(210)에 포함된 패턴 9101)들의 끝(end) 부분의 이격간격(spacing)을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, MEEF값 검증 시 OPC된 마스크 레이아웃(210)에서 도 4에 제시된 바와 같이, 패턴(101)의 끝 부분에서 MEEF값이 큰 폴리곤이 검출되면, 패턴(101) 간의 이격간격(a)이 상대적으로 좁아 웨이퍼 패터닝과정에서 결함이 유발될 수 있다. 이에 따라, 측정된 MEEF값을 반영하여 도 5에 제시된 바와 같이, OPC된 마스크 레이아웃(210a) 설계 원본에 포함된 패턴(101a)들의 이격간격(a')을 증가시켜 후속 MEEF값 측정 시 표준 MEEF값 이내로 판단되도록 수정한다.
한편, MEEF값 검증시 OPC된 마스크 레이아웃(210)에서 도 6에 도시된 바와 같이, 패턴(101)의 라인 부분에서 MEEF값이 큰 폴리곤이 검출되면, 패턴(101) 간의 선폭(b)이 상대적으로 좁아 웨이퍼 패터닝 과정에서 결함이 유발될 수 있다. 이에 따라, 측정된 MEEF값을 반영하여 도 7에 제시된 바와 같이, OPC된 마스크 레이아웃(210b) 설계 원본에 포함된 패턴(101b)들의 선폭(b')을 증가시켜 후속 MEEF 측정 시 표준 MEEF값 이내로 판단되도록 수정한다. 이때, 라인 앤드 스페이스 피치(pitch) 모두 증가시켜 MEEF값 측정 시 표준 MEEF값 이내로 판단되도록 수정할 수도 있다.
이처럼 OPC 마스크 레이아웃의 설계 원본을 MEEF값이 감소되도록 수정한 이후에는 상술한 과정, MEEF값을 재측정하고, MEEF값을 재검증하는 과정을 수행한다. MEEF값 재측정은 설계 원본이 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)에 포함된 패턴들의 선폭 또는 이격간격을 변화시켜가면서 그에 따른 시뮬레이션 컨투어을 얻은 후, 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 CD를 측정하여 설계 원본이 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)에 포함된 CD 변화와 시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 CD 변화의 비를 계산하여 측정할 수 있다. MEEF값 재검증은 측정된 MEEF값이 표준 MEEF값에 벗어 낫는지 여부를 판단하여 검증할 수 있다.
이와 같은 과정, 예컨대, 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)에 포함된 패턴들의 MEEF값을 재측정하고 MEEF값을 재검증하는 과정을 반복하여 측정된 MEEF값이 표준 MEEF값 이내로 판단될 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
결과적으로, 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)에 대한 MEEF값이 표준 MEEF값을 만족하게 되면, 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)을 설계자가 검토한다. 설계자 검토는 설계자가 초기에 설계한 설계원본에서 수정된 값이 설계자가 의도한 디자인 룰에 위배되는지를 판단한다.
이때, 수정된 설계 원본 레이아웃 데이터가 대해 수정된 값이 허용범위에 벗어 낫는지를 판단하여(S15), 허용 범위 이내로 판단되면, 수정된 원본 레이아웃을 이용하여 후속 공정을 수행한다.
그런데, 수정된 원본 레이아웃(210a,210b) 데이터가 수정 허용 범위에서 벗어나는 경우, 설계자가 의도한 원본 레이아웃 데이터 허용 범위 이내로 만족하도록 다시 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)을 수정하고, MEEF값을 재검증하고, 재검토한다.
결과적으로, 수정된 마스크 레이아웃(210a,210b)에 포함된 패턴들 모두 표준 MEEF값을 만족하게 되면, 수정된 원본 레이아웃(210a,210b)을 이용하여 설계 단계 이후의 공정을 수행한다. 여기서, 설계 단계 이후의 공정은 설계자가 레이아웃을 설계한 이후에 수행되는 모든 공정 예컨대, 광근접 보정 공정 또는 포토마스크 제작 공정 등이 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 바람직한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크 레이아웃 수정 방법은, 설계 단계에서 후속 공정상의 문제점을 미리 검출하여 설계 원본 마스크 레이아웃을 수정하여 후속 공정에서 발생하는 결함을 방지할 수 있다.
특히, MEEF를 측정하여 고려하므로 포토마스크의 왜곡 요인과 웨이퍼의 왜곡 요인을 동시에 보상할 수 있다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 목표 패턴들의 마스크 레이아웃을 설계하는 단계;
    상기 마스크 레이아웃을 광근접 보정하는 단계;
    상기 마스크 레이아웃에 포함된 패턴에 따른 제1시뮬레이션 컨투어를 얻는 단계;
    상기 마스크 레이아웃과 제1시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 선폭 데이터를 이용하여 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값을 제1 측정하는 단계;
    상기 제1측정된 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값을 판별하는 기준으로 표준 마스크 에러 증가 요인(MEEF)값을 설정하는 단계;
    상기 제1측정된 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값이 상기 표준 마스크 에러 증가 요인(MEEF)값에서 벗어날 경우 결함으로 판단하는 제1 검증 단계;
    상기 제1검증 결과 결함이 유발되는 것으로 판단될 경우 상기 마스크 레이아웃의 패턴의 선폭 또는 이격 간격 또는 피치(pitch)를 증가시키는 마스크 레이아웃 수정 단계;
    상기 수정된 마스크 레이아웃에 포함된 패턴에 따른 제2시뮬레이션 컨투어를 얻는 단계;
    상기 수정된 마스크 레이아웃과 상기 제2시뮬레이션 컨투어에 포함된 패턴들의 선폭 데이터를 이용하여 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값을 제2 측정하는 단계;
    상기 제2측정된 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값이 상기 표준 마스크 에러 증가 요인(MEEF)값 이내인지 제2 검증 단계;
    상기 제2 검증된 마스크 레이아웃이 디자인 룰(design rule)에 위배되는 지 여부를 설계자가 판단하여 위배 시 다시 수정하는 단계; 및
    상기 마스크 레이아웃을 이용하여 포토마스크를 제작하는하는 단계를 포함하는 마스크 레이아웃 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃은 다수 개의 폴리곤(polygon)이 결합하여 이루어지는 마스크 레이아웃 보정 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 폴리곤들의 라인(line) 에지 또는 끝(end) 에지에서 상기 마스크 에러 증강 요인(MEEF)값은 측정되는 마스크 레이아웃 보정 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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