KR101160010B1 - 광학 근접 효과 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광학 근접 효과 보상 방법은 본 발명의 광학 근접 효과 보상 방법은 목표 레이아웃을 설계하는 단계와 특이패턴 영역을 설정하여 상기 목표 레이아웃으로부터 분류하는 단계와 상기 특이패턴 만으로 이루어진 마킹 레이어를 생성하는 단계와 특이패턴의 CD를 재설정하는 단계와 광학 근접 효과를 보상하는 단계 및 마스크를 제작하는 단계를 포함함으로써, 이웃하는 패턴이 존재하지 않아 룰 바이어스를 적용하기 어려운 부분에서도 CD 균일도를 향상시켜 광학 근접 효과 보상이 정확하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.
광학 근접 효과 보상, 룰 바이어스, 콘택홀

Description

광학 근접 효과 보정 방법{Method for processing optical proximity correction}
본 발명은 광학 근접 효과 보정 방법에 관한 것으로, 룰 바이어스(rule bias)를 정확하게 설정하기 어려운 콘택홀 패턴의 광학 근접 효과 보정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 디자인 룰(design rule)이 감소하여 미세패턴 형성을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 이를 위해 노광공정에서 사용되는 노광원의 파장이 점차 짧아지고 있어 패턴을 형성하는데 설계된 레이아웃대로 패터닝되지 않고 왜곡되어 패터닝되는 현상이 증가하고 있다. 이러한 현상은 특히, 패턴이 미세해 짐에 따라 패턴간의 거리가 가까워져 특정 패턴의 빛의 세기가 근접한 패턴의 빛의 세기에 영향을 주어 설계상의 레이아웃과 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 다른 형상을 가지는 광학 근접 효과(optical proximity effect)가 발생하게 된다.
광학 근접 효과는 반도체 소자의 성능을 저하시키기 때문에 보상하여야 할 필요성이 있으며, 이를 위해 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 레이아웃을 보정하는 것 을 광학 근접 효과 보상(optical proximity correction)이라 한다. 광학 근접 효과 보상은 마스크 레이아웃이 보정되는 규칙을 미리 정하여 두고, 그 규칙들에 따라 레이아웃을 보정하는 규칙위주(rule-based) 광학 근접 효과 보상과, 마스크 패턴 정보 및 웨이퍼 공정 조건을 기초로 웨이퍼 상에 전사되는 이미지를 예측하여 마스크 레이아웃을 보정하는 모델위주(model-based) 광학 근접 효과 보상으로 구분될 수 있다. 이 중, 모델위주 광학 근접 효과 보상 방법은 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 식각한 후의 최종패턴의 CD 데이터를 이용한 식각모델을 적용하여 광학 근접 효과 보상을 수행하게 되고, 결과적으로 실제 최종패턴으로 구성되는 반도체 소자의 광학 근접 효과의 정확도를 향상시키기게 되는 방식이다.
한편, 반도체 소자의 여러 패턴들 중 콘택홀 패턴은 고집적화에 따라 패턴의 균일도(uniformity)가 소자의 성능에 큰 영향을 미치고 있어, 콘택홀 패턴에 대한 광학 근접 효과의 보상은 특히 중요하다. 하지만, 콘택홀 패턴은 마스크 에러 증감 요소(mask error enhancement factor)가 커서 통상적인 광학 근접 효과 보정만을 수행하면 에러가 커질 가능성이 높고, 또한 식각 후의 최종 CD는 패턴의 주변에 존재하는 패턴의 밀도에 의해 CD 변화(variation)을 유발한다. 따라서, 상술한 모델 위주 광학 근접 효과 보상 방법을 콘택홀 패턴에 적용할 경우에도 콘택홀 패턴의 최종 CD가 변화되어 정확한 보상이 어렵다.
도 1a는 종래의 통상적인 광학 근접 효과 보상 방법만 수행하더라도 룰 바이어스 적용이 가능한 콘택홀 패턴을 나타낸 도면이고, 도 1b는 종래의 통상적인 광학 근접 효과 보상 방법만으로 룰 바이어스 적용이 불가능한 콘택홀 패턴을 나타낸 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이 최종패턴(10)의 CD(w) 데이터를 얻기 위한 룰 바이어스(rule bias,R)는 대상 패턴과 이웃하는 패턴이 존재하는 경우에만 적용된다. 즉, 이웃하는 최종패턴(10)과의 스페이스(s)를 이용하여 최종패턴의 FICD(final inspection critical dimension)에 맞도록 룰 바이어스를 결정할 수 있다. 따라서, 이와 같이 결정된 룰 바이어스는 최종패턴의 FICD를 이용한 광학 근접 효과가 정확하게 보상되도록 할 수 있다.
그러나, 도 1b에 도시된 바와 같이 구현하고자 하는 패턴(10')들이 서로 이웃하지 않고 어긋나 형성되는 경우에는 그 사이의 스페이스를 결정하기 어렵기 때문에 룰 바이어스를 적용하기 어렵다. 따라서 최종패턴의 FICD의 균일도가 낮아서 식각모델이 부정확하여 식각모델을 기반으로 하는 광학 근접 효과 보상의 정확성도 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이웃하는 패턴이 존재하지 않아 콘택홀 패턴의 룰 바이어스를 적용하기 어려운 경우에도 정확한 광학 근접 효과의 보상이 가능하도록 하는 것을 해결 과제로 한다.
본 발명의 광학 근접 효과 보상 방법은 목표 레이아웃을 설계하는 단계와 특이패턴 영역을 설정하여 상기 목표 레이아웃으로부터 분류하는 단계와 상기 특이패턴 만으로 이루어진 마킹 레이어를 생성하는 단계와 특이패턴의 CD를 재설정하는 단계와 광학 근접 효과를 보상하는 단계 및 마스크를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 결과, 룰 바이어스를 적용하기 어려운 특이패턴들이 형성되어 있는 영역까지도 광학 근접 효과 보상이 정확하게 이루어지도록 할 수 있다.
그리고, 상기 특이패턴 영역을 설정하는 단계는 상기 목표 레이아웃의 패턴 중 상기 패턴들 사이의 스페이스를 측정할 수 없는 패턴들이 구비되는 영역을 설정하는 것을 특징으로 한다. 이는 패턴들 사이의 스페이스를 측정할 수 없어 룰 바이어스를 적용하기 어려운 패턴들이 형성되어 있는 영역을 특이패턴으로 설정하여 광학 근접 효과 보상이 이루어지도록 하는 것이다.
그리고, 상기 특이패턴 영역을 설정하는 단계는 상기 목표 레이아웃에 대하여 광학 근접 효과 보상이 완료된 노광마스크를 이용하여 형성된 풀칩패턴(full chip pattern)과 상기 목표 레이아웃이 상이한 영역을 설정하는 것을 특징으로 한 다. 이는 특이패턴 영역에서는 룰 바이어스 적용의 어려움 때문에 정확하게 광학 근접 효과의 보상이 이루어지지 않아 목표 레이아웃의 목표패턴대로 구현되지 않은 패턴들에 대하여 광학 근접 효과 보상이 이루어지도록 하는 것이다.
또한, 상기 특이패턴 영역을 분류하는 단계는 상기 목표 레이아웃으로부터 상기 특이패턴 영역을 XOR(exclusive-OR) logic을 이용하여 분류하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 특이패턴 영역을 분류하는 단계는 상기 목표 레이아웃으로부터 상기 특이패턴 영역의 레이아웃이 대칭이동된 레이아웃을 분류하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 특이패턴 영역을 분류하는 단계는 상기 목표 레이아웃으로부터 상기 특이패턴 영역의 레이아웃이 회전이동된 레이아웃을 분류하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 마킹레이어를 생성하는 단계는 상기 풀칩패턴의 CD와 상기 특이패턴의 CD를 추출하는 단계와 상기 풀칩패턴의 CD와 상기 특이패턴의 CD가 상이한 부분을 마킹하는 단계 및 상기 마킹된 부분을 분류하여 새로운 레이어로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 풀칩패턴의 CD와 특이패턴의 CD의 분포를 용이하게 파악하여 정확하게 특이패턴의 오프셋을 파악할 수 있다.
또한, 상기 특이패턴의 CD를 재설정하는 단계는 상기 특이패턴 영역 별로 델타 CD의 분포를 측정하는 단계와 상기 델타 CD를 이용하여 오프셋으로 설정하는 단계 및 상기 오프셋을 상기 특이패턴의 CD에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다. 이는 룰 바이어스를 적용하기 어려운 특이패턴에 오프셋을 적용하여 특이패턴의 CD를 목표패턴의 CD를 기준으로 보정하는 단계를 의미한다.
이때, 상기 델타 CD는 상기 풀칩패턴의 CD와 상기 특이패턴의 CD의 차 인것을 특징으로 한다. 이는 각 특이패턴 영역 별로 델타 CD의 분포를 측정하는데 사용된다.
또한, 상기 오프셋은 제 1 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 델타 CD와 제 2 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 델타 CD의 차 인것을 특징으로 한다. 이는 각 특이패턴 영역 별로 가장 많이 분포되어 있는 델타 CD의 차를 이용하여 각 영역별로 오프셋을 측정하여 특이패턴에 반영되도록 한다.
그리고, 상기 오프셋을 상기 특이패턴의 CD에 반영하는 단계는 상기 특이패턴의 CD에 상기 오프셋을 더하거나 빼는 것을 특징으로 한다. 이 결과 룰 바이어스의 적용이 어려운 특이패턴의 경우에도 오프셋을 이용하여 광학 근접 효과 보상이 정확하게 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 이웃하는 패턴이 존재하지 않아 룰 바이어스를 적용하기 어려운 부분에서도 CD 균일도를 향상시켜 광학 근접 효과 보상이 정확하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 광학 근접 효과 보상 방법은 목표 레이아웃으로부터 특이패턴 영역을 분류하고, 분류된 레이아웃을 기준으로 설계패턴의 CD를 재설정하여 광학 근 접 효과 보상을 수행함으로써, 이웃하지 않은 콘택홀 패턴과 같이 룰 바이어스를 적용하기 어려운 패턴들에 대해서도 룰 바이어스를 반영하여 정확한 광학 근접 효과가 보상되도록 하여 최종패턴에 대한 균일도를 확보할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 근접 효과 보상 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 특이패턴 영역의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4a 내지도 4b는 본 발명에 따른 특이패턴 영역의 델타 CD 분포를 나타낸 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 광학 근접 효과 보상 방법은 최종적으로 구현하고자 하는 목표 레이아웃을 설계하는 단계(S100)부터 시작된다.
그 다음 특이패턴 영역을 설정한다(S110). 이 때, '특이패턴 영역'은 목표 레이아웃에 대하여 1차적으로 광학 근접 효과 보상이 완료된 노광마스크를 이용해 형성된 패턴(이하,'풀칩패턴(full chip pattern)'이라 한다.)과 목표 레이아웃의 패턴을 비교하여 서로 다른 영역으로 정의될 수 있다. 특이 패턴 영역의 대표적인 예로, 이웃하는 콘택홀 패턴 사이의 스페이스가 정의되기 어려워 룰 바이어스를 적용하기 어려운 패턴들로서, 목표 레이아웃과 동일하지 않은 풀칩패턴으로 구현되는 영역을 들 수 있다. 특이 패턴 영역의 패턴은 노광이 수행된 후의 패턴(풀칩패턴)이 목표 레이아웃과 동일하지 않게 되므로, 이하에서는 '특이패턴'이라 한다.
예를 들면, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 특이패턴(100) 주변에 특이패턴(100)과 동일한 패턴이 없는 영역(R1) 및 특이패턴(100) 주변에 서로 다른 패턴(100')이 구비된 특이패턴 영역(R2,R3)으로 추출될 수 있다. 특이패턴(100) 주변에 균일한 패턴이 없는 경우 또는 서로 다른 레이아웃이 구현되는 경우 특이패턴(100)의 주변 영역이 특이패턴(100)의 패터닝에 영향을 주기 때문이다. 따라서 특이패턴 영역으로 추출되는 영역(R1, R2, R3)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 실시예 이외에도 특이패턴(100) 주변에 서로다른 패턴밀도를 갖는 영역으로 추출될 수 있다.
이때, 특이패턴 영역(R1, R2, R3)은 특이패턴(100)을 중심으로 하여 가로(W) 및 세로(L)가 1㎛ 내지 5㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 범위의 특이패턴 영역 면적은 특이패턴(100)이 패터닝되는데 영향을 주는 패턴밀도를 계산하는데 바람직하다.
그 다음, 목표 레이아웃과 특이패턴 영역을 매칭시켜 목표 레이아웃 전체로부터 특이패턴 영역에 해당하는 부분을 분류한다(S120). 본 단계는 특이패턴 영역을 설정하는 단계(S110)에서 설정된 특이패턴 영역과 동일한 패턴을 갖는 영역을 목표 레이아웃으로부터 분류하는 작업이라 할 수 있다. 보다 구체적으로 이러한 작업은 XOR(exclusive-OR) logic 즉, 특이패턴 영역의 레이아웃과 동일한 레이아웃을 갖는 영역들 뿐만 아니라, 특이패턴 영역의 레이아웃이 대칭이동 또는 회전이동된 레이아웃이 구비된 영역들도 함께 특이패턴으로 분류되는 로직에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
그 다음, 특이패턴 영역으로 분류된 영역들의 마킹 레이어를 생성한다(S130). '마킹 레이어를 생성하는 단계'란 풀칩패턴의 CD와 특이패턴 CD를 추출 하고, 풀칩패턴의 CD과 특이패턴 CD의 차이가 발생하는 부분을 마킹한 후, 마킹된 부분을 분리하여 새로운 레이어로 생성하는 단계를 의미한다. 마킹된 부분을 분리하여 새로운 레이어로 생성하는 것은, 목표 레이아웃과 특이패턴 영역을 매칭시켜 목표 레이아웃 전체로부터 특이패턴 영역에 해당하는 부분을 분류하는 단계(S120)에서 분류된 특이패턴 영역의 패턴들과 풀칩패턴의 CD 차이를 용이하게 추출하여 풀칩패턴의 CD와 특이패턴 CD의 차의 분포를 용이하게 파악하기 위함이다. 풀칩패턴의 CD 데이터 중에는 룰 바이어스를 적용하지 못하여 정확하게 광학 근접 효과 보상이 수행되지 않은 패턴의 CD들 즉, 특이패턴의 CD와 상이한 CD가 존재한다.
그 다음 특이패턴의 CD를 재설정한다(S140). 특이패턴 CD를 재설정하는 것은 풀칩패턴의 CD가 최종으로 웨이퍼 상에 구현하고자 하는 패턴(이하, '목표패턴'이라 한다.)의 CD로 형성되도록 하기 위함이다. 특이패턴의 CD를 재설정하는 단계는 특이패턴의 CD가 목표패턴의 CD와 동일한 값을 갖도록 하기 위하여 목표패턴의 CD를 기준으로 하여 특이패턴의 오프셋을 설정하고, 특이패턴의 CD에 오프셋 만큼을 더하거나 빼는 단계를 포함한다. 특이패턴의 오프셋은 특이패턴 영역의 델타 CD분포(도 4a 내지 도 4c 참조)를 이용하여 구할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 그래프의 x축은 델타 CD를 나타내고, y축은 분포를 나타내는 것으로, 특이패턴 영역에서 목표패턴 대비 벗어난 풀칩패턴들이 어느정도 분포되어 있는지를 나타낸다. 여기서 델타 CD는 풀칩패턴의 CD와 특이패턴의 CD차를 나타낸다. 예를들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 풀칩패턴의 CD와 특이패턴의 CD의 차를 델타 CD1이라 하 고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 풀칩패턴의 CD와 특이패턴의 CD의 차를 델타 CD2라고 할 때, 도 4c에 도시된 바와 같이, 특이패턴의 오프셋은 델타 CD1과 델타 CD2의 차이가 된다.
그 다음 광학 근접 효과 보상을 수행한다(S150). 여기서 광학 근접 효과 보상은 목표 레이아웃의 형태로 웨이퍼 상에 구현될 수 있도록 하는 작업으로, 종래의 광학 근접 효과 보상 방법과 동일하다. 즉, 목표 레이아웃과 동일한 형태로 웨이퍼 상에 구현되지 않고 왜곡된 형태로 구현된 패턴을 통하여 캘리브레이션을 수행한 후, 시뮬레이션 모델링함으로써 목표 레이아웃에 가까운 최종패턴의 이미지를 얻을 수 있도록 하는 작업이다. 참고로 캘리브레이션은 노광마스크 패턴 해상도 이하의 패턴들을 추가하거나 제거하는 방법을 사용하여 목표 레이아웃과 왜곡된 패턴의 차이를 최소화시키는 과정으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 라인-엔드 처리(line-end treatment) 또는 산란 바 삽입(insertion of scattering bars)이 사용된다. 상기 라인-엔드 처리는 라인 패턴의 끝단부가 라운딩되는 문제를 극복하기 위해, 코너 세리프 패턴(coner serif pattern) 또는 해머 패턴(hammer pattern)을 추가하는 방법이고, 상기 산란 바 삽입은 패턴 밀도에 따른 패턴의 선폭 변화를 최소화하기 위해 분해능 이하의 산란바들(sub-resolution scattering bars)을 추가하는 방법이다.
그 다음 마스크를 제작한다(S160). 여기서 제작된 마스크에는 통상적인 광학 근접 효과 보상 방법에 의해서는 룰 바이어스가 적용되지 않는 콘택홀 패턴들에 대한 광학 근접 효과 보상까지도 본 발명에 의해 이루어진 마스크 패턴들이 형성된 다.
상술한 단계들을 구비하는 본 발명에 따르는 광학 근접 효과 보상 방법은 룰 바이어스를 설정하기 어려운 콘택홀 패턴들에 대하여 광학 근접 효과 보상이 보다 더 정확하게 이루어지도록 하여 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 균일도를 향상시켜 반도체 소자의 불량을 감소시킨다.
도 1a는 종래 기술에 따라 룰 바이어스가 적용가능한 콘택홀 패턴을 나타낸 도면.
도 1b는 종래 기술에 따라 룰 바이어스가 적용 불가능한 콘택홀 패턴을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광학 근접 효과 보상 방법을 나타낸 순서도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 특이패턴 영역의 실시예를 나타낸 도면.
도 4a 내지도 4c는 본 발명에 따른 특이패턴 영역의 델타 CD 분포를 나타낸 그래프.

Claims (11)

  1. 목표 레이아웃을 설계하는 단계;
    상기 목표 레이아웃의 패턴 중 특이패턴 주변에, 상기 특이패턴과 서로 다른 패턴이 구비된 특이패턴 영역을 설정하여 상기 목표 레이아웃으로부터 분류하는 단계;
    상기 특이패턴만으로 이루어진 마킹 레이어를 생성하는 단계;
    상기 특이패턴 영역 별로 상기 목표 레이아웃에 대하여 1차 광학 근접 효과 보상이 완료된 노광마스크를 이용하여 형성된 풀칩패턴(full chip pattern)의 CD와 상기 특이패턴의 CD 차인 델타 CD의 분포를 측정하는 단계;
    상기 델타 CD를 이용하여 오프셋으로 설정하는 단계;
    상기 오프셋을 상기 특이패턴의 CD에 반영하는 단계;
    2차 광학 근접 효과를 보상하는 단계; 및
    마스크를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 특이패턴 영역을 설정하는 단계는,
    상기 목표 레이아웃에 대하여 상기 풀칩패턴과 상기 목표 레이아웃이 상이한 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 특이패턴 영역을 분류하는 단계는,
    상기 목표 레이아웃으로부터 상기 특이패턴 영역의 레이아웃이 대칭이동된 레이아웃을 분류하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 특이패턴 영역을 분류하는 단계는,
    상기 목표 레이아웃으로부터 상기 특이패턴 영역의 레이아웃이 회전이동된 레이아웃을 분류하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 마킹레이어를 생성하는 단계는,
    상기 풀칩패턴의 CD와 상기 특이패턴의 CD를 추출하는 단계;
    상기 풀칩패턴의 CD와 상기 특이패턴의 CD가 상이한 부분을 마킹하는 단계; 및
    상기 마킹된 부분을 분류하여 새로운 레이어로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 오프셋은,
    제 1 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 델타 CD와 제 2 특이패턴 영역에서 가장 많이 분포되어 있는 델타 CD의 차 인것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 오프셋을 상기 특이패턴의 CD에 반영하는 단계는,
    상기 특이패턴의 CD에 상기 오프셋을 더하거나 빼는 것을 특징으로 하는 광학 근접 효과 보상 방법.
KR1020090026394A 2009-03-27 2009-03-27 광학 근접 효과 보정 방법 KR101160010B1 (ko)

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