KR101204676B1 - 포토마스크의 모델 기반 검증 수행 방법 - Google Patents

포토마스크의 모델 기반 검증 수행 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 모델 기반 검증 수행 방법은, 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하여 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와, 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계와, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계, 및 상기 라이브러리를 이용하여 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 검사 결과, 상기 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 웨이퍼에 전사되어 하자 없는 패턴으로 형성된 레이아웃 패턴에 대하여는 이를 상기 제2 마스크의 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하지 않는다.

Description

포토마스크의 모델 기반 검증 수행 방법{Model Based Verification Method of Photomask}
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 포토마스크의 모델 기반 검증 수행 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 마스크에 형성된 패턴의 크기가 광원의 파장에 근접하여 리소그래피 기술에서 빛의 회절 및 간섭에 의한 영향이 많이 증가한다. 이러한 회절 및 간섭에 의하여 포토마스크로부터 웨이퍼로 전사되는 패턴은 마스크 패턴에 정의된 패턴에서 왜곡된 형태로 나타난다. 특히, 패턴의 모서리 부분은 라운드 모양으로 왜곡된 상이 형성되는 광 근접 효과(OPE, Optical Proximity Effect)가 발생한다. 광 근접 효과를 극복하기 위한 기술로, 마스크 패턴의 모양을 고의적으로 변형하여 패턴 왜곡을 보정하는 광 근접 보정(OPC, Optical Proximity Correction)을 수행한다. 포토마스크를 제조하는 일반적인 공정 중 광 근접 보정(OPC)를 수행하는 단계까지의 흐름은, 원하는 회로의 목표 패턴 레이아웃을 설계하고, 디자인 룰 체크(DRC, Design Rule Check)를 통하여 레이아웃의 디자인 룰 위반 여부를 검사하고, 레이아웃에 이상이 없으면 광학적 해상도(optical resolution) 및 패턴의 전사 신뢰성(pattern transfer fidelity)을 개선하기 위하여 광 근접 보정(OPC)를 수행한다.
광 근접 보정(OPC)이후, 모델 기반 검증(MBV, Model Based Verification)를 수행하여 설계 레이아웃에 에러(error)가 유발될 수 있는 지점인 핫 스팟(hot spot)을 검출한 후, 최종적으로 포토마스크를 제작한다. 즉, 설계 데이터 파일로 광 근접 보정을 수행한 후, 모델 기반 검증을 이용하여 광 근접 보정이 실시된 데이터 베이스 파일이 실제 마스크로 제작되고 노광을 했을 때 웨이퍼 상에서 패턴 불량이 발생할 가능성이 있는 지역을 검증한다. 그러나, 반도체 소자가 작아지면서 패턴들이 축소되고, 주변회로 영역의 패턴들의 개수가 증가하며, 더욱 복잡해져 모델 기반 검증과정에서 많은 시간을 소모하게 된다.
최초의 마스크 검증 이후, 마스크 수정시 공정조건이 변하지 않는 한 동일한 검증모델을 이용하여 모델 기반 검증을 수행한다. 이러한 과정에서, 이전 마스크의 모델 기반 검증 결과는 수정 마스크의 검증과정에서 반영되지 않는다. 즉, 이전 마스크와 수정 마스크에서 중복되는 포인트들이 중복되어 데이터베이스에 축적된다. 이러한 결과에 의하여 모델 기반 검증의 수행시간이 연장되며, 데이터베이스의 용량부족을 야기한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 새로운 방법으로 모델 기반 검증을 수행하여 수행시간을 단축하며, 데이터베이스의 용량 부족을 해소하는 것이 본 발명의 주된 목표 중 하나이다.
본 발명에 의한 모델 기반 검증 수행 방법은, 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하여 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와, 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계와, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계, 및 상기 라이브러리를 이용하여 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 검사 결과, 상기 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 웨이퍼에 전사되어 하자 없는 패턴으로 형성된 레이아웃 패턴에 대하여는 이를 상기 제2 마스크의 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하지 않는다.
본 발명에 의한 모델 기반 검증 수행 방법은, 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하여 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와, 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계와, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계, 및 상기 라이브러리를 이용하여 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 검사 결과, 상기 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 웨이퍼에 전사되어 하자를 가지는 패턴으로 형성된 레이아웃 패턴에 대하여는 이를 상기 제2 마스크의 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지한다.
본 발명에 의한 모델 기반 검증 수행 방법은, 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하여 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와, 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계와, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계와, 상기 라이브러리를 이용하여 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 모델 기반 검증을 수행하는 단계로, 상기 검사 결과, 상기 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 라이브러리에 저장된 정보가 없는 레이아웃 패턴에 대하여는 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계, 및 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계를 포함한다.
일 예에서, 상기 제2 마스크에 대한 모델 기반 검증을 수행하는 단계 이후에, 상기 제2 마스크에 대한 모델 기반 검증 수행결과 탐지된 하자 발생 가능 패턴에 대하여 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 하자를 가지는 패턴으로 형성되는지 검사하는 단계와, 상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계를 더 포함한다.
일 예에서, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴이 하자로 형성되는지 여부의 결과를 저장하여 수행한다.
일 예에서, 상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴별 누적 하자 발생 건수를 갱신 및 저장하여 수행한다.
일 예에서, 상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴이 하자로 형성되거나 하자로 형성되지 않는지의 결과를 저장하여 수행한다.
일 예에서, 상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴별 누적 하자 발생 건수를 갱신 및 저장하여 수행한다.
본 발명에 의한 모델 기반 검증 방법에 의한다면, 웨이퍼에 형성되는 패턴의 하자 여부를 저장한 라이브러리를 이용하여 모델 기반 검증을 수행하므로, 종래의 모델 기반 검증에 비하여 수행시간이 단축되며, 라이브러리 저장에 필요한 용량을 효율적으로 관리할 수 있다. 나아가, 제3 마스크, 제4 마스크와 같이 계속적으로 마스크가 수정되는 경우에도 보다 빠른 수행속도로 모델 기반 검증을 수행할 수 있으며, 적은 용량으로 라이브러리를 관리할 수 있다. 나아가, 하자가 빈발하는 패턴을 추출하여 별도로 관리할 수 있으며, 빈발하는 하자의 패턴을 분석하여 레이아웃 설계 단계로 반영하여 하자의 발생을 근본적으로 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 모델 기반 검증의 수행 방법의 개요를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 의한 모델 기반 검증의 개요를 나타낸 개요도이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 의한 모델 기반 검증의 수행 방법의 개요를 설명한다. 광 근접 보정이 수행된 제1 마스크에 대하여 모델 기반 검증을 수행하여 제1 마스크의 하자 발생 가능 패턴을 추출한다. 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴을 웨이퍼로 전사하여 패턴을 형성한 후, 웨이퍼에 형성된 패턴을 검사하여 탐지된 하자 발생 가능 패턴에서 실제로 하자가 발생되는지 여부를 판단하여 그 결과를 라이브러리에 저장한다.
제1 마스크를 수정한 제2 마스크에 대하여 모델 기반 검증 과정을 수행한다. 이 때, 제1 마스크에 의하여 형성된 패턴이 웨이퍼에 전사되어 실제로 하자가 발생하는지 여부가 저장된 라이브러리를 이용하여 모델 기반 검증을 수행하므로, 제1 마스크에서 하자 발생 가능으로 탐지되었으나, 웨이퍼로 전사되어 형성된 패턴에는 하자가 발생하지 않는 경우에는 이를 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하지 않는다. 또한, 제1 마스크와 제2 마스크에 중복되는 하자 발생 패턴에 대하여는 라이브러리에 통합되어 저장되고 관리된다. 따라서, 종래의 모델 기반 검증에 비하여 수행시간이 단축되며, 라이브러리 저장에 필요한 용량을 효율적으로 관리할 수 있다. 나아가, 제3 마스크, 제4 마스크와 같이 계속적으로 수정되는 경우에도 보다 빠른 수행속도로 모델 기반 검증을 수행할 수 있으며, 적은 용량으로 라이브러리를 관리할 수 있다. 나아가, 하자가 빈발하는 패턴을 추출하여 별도로 관리할 수 있으며, 빈발하는 하자의 패턴을 분석하여 레이아웃 설계 단계로 반영하여 하자의 발생을 근본적으로 막을 수 있다.
도 2를 참조하여 본 발명의 모델 기반 검증 과정을 보다 상세히 설명한다. 광 근접 보정(OPC, Optical Proximity Correction)이 수행된 레이아웃 패턴이 형성된 제1 마스크에 대하여 모델 기반 검증(MBV, Model Based Verification)을 수행(S100)하여 레이아웃에 하자(defect) 발생 가능 패턴을 검출한다. 하자 발생 가능 패턴을 웨이퍼로 전사하면 반드시 웨이퍼에 하자 있는 패턴이 형성되는 것이 아니라, 하자 발생 확률이 높음을 시뮬레이션 툴(simulation tool)이 경고하는 것에 불과하다.
하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사한다(S200). 이 때, 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴의 CD(Critical Dimension), 패턴 브릿지, 및 패턴 붕괴 등의 하자 발생여부를 검출한다.
웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사한 결과를 라이브러리에 저장한다(S300). 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴에 하자로 형성되는지, 또는 하자 없는 패턴을 형성하는지 여부가 라이브러리에 저장된다. 상술한 바와 같이 하자 발생 가능 패턴으로 탐지된 패턴은 웨이퍼에 전사되어 패턴 형성시 반드시 하자있는 패턴을 형성하는 것이 아니라, 시뮬레이션 툴(simulation tool)이 이러한 패턴을 웨이퍼로 전사하여 형성된 패턴은 하자 발생 확률이 높음을 경고하는 것에 불과하다. 따라서 실제로 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 하자있는 패턴으로 형성될 수 있으며, 하자없는 정상적인 패턴으로 형성될 수도 있다. 이 때, 해당 패턴이 웨이퍼에 전사되어 실제로 하자 있는 패턴으로 형성되는지 여부를 검사하여 발생횟수를 갱신할 수 있다. 즉, 제1 마스크에 대하여 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 웨이퍼 상에 전사되어 실제로 하자가 발생하지 않는 경우에는 발생횟수는 0으로 되나, 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되어 웨이퍼에 전사되어 형성되는 패턴이 실제로도 하자 있는 패턴으로 형성되는 경우에는 누적 발생회수를 1로 갱신한다.
하자 발생 여부의 결과가 저장된 라이브러리를 이용하여 제2 마스크에 대하여 모델 기반 검증을 수행한다(S400). 라이브러리를 이용한 모델 기반 검증은, 제2 마스크의 레이아웃 패턴과 하자 발생 가능 패턴으로 라이브러리에 저장된 패턴과의 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)를 비교하는 패턴 매칭을 이용하여 수행한다. 제2 마스크에 대하여 모델 기반 검증 수행시, 웨이퍼에 패턴 형성시 하자 발생 여부가 저장된 라이브러리를 이용하므로, 제1 마스크에서 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴에 하자가 발생하지 않은 경우에는 제2 마스크에서 이를 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하지 않고, 계속적으로 제2 마스크에 대하여 모델 기반 검증을 수행한다(S500, S600). 제1 마스크에서 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴에 실제로 하자가 발생한 경우에 한하여 이를 하자 발생 가능 패턴으로 출력한다(S500, S700). 또한, 제2 마스크의 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 라이브러리에 해당 패턴에 대한 정보가 없어, 그러한 패턴이 웨이퍼 상에 전사되어 실제로 하자가 발생하는지 여부가 불분명한 패턴에 대하여는 이를 하자 발생 가능 패턴으로 경고한다(S500, 800).
따라서, 웨이퍼로 전사되어 하자없는 패턴으로 형성되는 것으로 판단되는 하자 발생 가능 패턴에 대하여 중복적인 검출, 검사 및 저장이 수행되지 않아 모델 기반 검증의 수행시간을 단축시킬 수 있으며, 마스크에 대하여 계속적으로 수정이 이루어지는 경우, 하자 발생 가능 패턴을 하나의 라이브러리로 관리하게 되어 라이브러리 용량을 작게 유지할 수 있다는 장점이 제공된다.
제2 마스크의 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사한다(S800). 제1 마스크의 패턴 검사단계(S200)과 같이 패턴의 CD(Critical Dimension), 패턴 브릿지, 및 패턴 붕괴 등의 하자 발생여부를 검출한다.
웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사한 결과를 라이브러리에 저장한다(S900). 이 때, 해당 패턴이 웨이퍼에 전사되어 실제로 하자 있는 패턴으로 형성되는지 여부를 검사하여 그 결과로 라이브러리를 갱신한다. 즉, 제1 마스크에 대하여 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되어 실제로 하자가 발생하지 않는 경우에는 발생횟수는 0으로 되나, 제1 마스크, 제2 마스크 및 이를 수정한 제3 마스크에 대하여도 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되어 웨이퍼에 전사되어 형성되는 패턴이 실제로도 하자 있는 패턴으로 형성되는 경우에는 누적 발생회수를 3으로 갱신한다.
라이브러리의 누적 발생횟수를 갱신하여 저장하여 수정되는 마스크에 빈번하게 발생하는 하자있는 패턴들을 추출할 수 있으며, 그러한 하자에 대하여만 특별히 관리할 수 있다는 장점도 제공된다. 또한, 빈번하게 발생하는 하자의 원인을 파악하여 레이아웃 설계시 사용되는 디자인 룰에 포함시켜 하자를 근본적으로 제거하는 것도 가능하다.
S100 ~ S1000: 모델 기반 검증의 각 단계

Claims (8)

  1. 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제1 모델 기반 검증에 의해 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와,
    상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하여, 상기 하자 발생 가능 패턴으로부터 형성된 상기 패턴에 실제 하자가 발생되는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계, 및
    상기 제1 마스크를 수정한 제2 마스크에 대하여, 상기 라이브러리를 이용하여 상기 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제2 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 웨이퍼에 전사될 때 하자 없는 패턴으로 형성된 상기 제1 마스크의 레이아웃 패턴과 동일한 상기 제2 마스크의 상기 레이아웃 패턴에 대해서는 상기 제2 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하지 않는
    모델 기반 검증 수행 방법.
  2. 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제1 모델 기반 검증에 의해 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와,
    상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하여, 상기 하자 발생 가능 패턴으로부터 형성된 상기 패턴에 실제 하자가 발생되는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계, 및
    상기 제1 마스크를 수정한 제2 마스크에 대하여, 상기 라이브러리를 이용하여 상기 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제2 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었고, 상기 웨이퍼에 전사될 때 하자를 가지는 패턴으로 형성된 상기 제1 마스크의 레이아웃 패턴과 동일한 상기 제2 마스크의 상기 레이아웃 패턴에 대하여는 상기 제2 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  3. 제1 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제1 모델 기반 검증에 의해 하자(defect) 발생 가능 패턴을 탐지하는 단계와,
    상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하여, 상기 하자 발생 가능 패턴으로부터 형성된 상기 패턴에 실제 하자가 발생되는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계와,
    상기 제1 마스크를 수정한 제2 마스크에 대하여, 상기 라이브러리를 이용하여 상기 제2 마스크에 형성된 레이아웃 패턴에 대하여 제2 모델 기반 검증을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 모델 기반 검증 수행시 하자 발생 가능 패턴으로 탐지되었으나, 상기 라이브러리에 저장된 정보가 없는 상기 제2 마스크의 레이아웃 패턴에 대하여는 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 전사되어 형성된 패턴을 검사하는 단계, 및
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계를 포함하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 마스크에 대한 상기 제2 모델 기반 검증을 수행하는 단계 이후에,
    상기 제2 마스크에 대한 상기 제2 모델 기반 검증 수행결과 탐지된 하자 발생 가능 패턴에 대하여 상기 하자 발생 가능 패턴이 웨이퍼에 하자를 가지는 패턴으로 형성되는지 검사하는 단계와,
    상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계를 더 포함하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴이 하자로 형성되는지 여부의 결과를 저장하여 수행하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사 결과를 라이브러리에 저장하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴별 누적 하자 발생 건수를 갱신 및 저장하여 수행하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴이 하자로 형성되거나 하자로 형성되지 않는지의 결과를 저장하여 수행하는 모델 기반 검증 수행 방법.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 검사 결과를 이용하여 라이브러리를 갱신하는 단계는, 상기 하자 발생 가능 패턴별 누적 하자 발생 건수를 갱신 및 저장하여 수행하는 모델 기반 검증 수행 방법.
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