KR20030089971A - Method for abstraction a effective illumination of exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 관한 것으로, 특히 유효광원을 정확하고 쉽게 추출하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키고 소자의 생산 단가를 절감시키는 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting the effective light source shape of a semiconductor exposure equipment, and more particularly, to an effective light source shape extraction method of a semiconductor exposure equipment that accurately and easily extracts an effective light source to improve the yield and reliability of the device and reduce the production cost of the device. It is about.
패턴(Pattern)의 크기가 노광 장비의 해상력 근처가 되면 광근접 효과가 커져서 이에 대한 적절한 보상 즉 OPC(Optical Proximity Correction) 없이는 원하는 패턴을 형성할 수 없다.When the size of the pattern is near the resolution of the exposure equipment, the optical proximity effect is increased, and thus, the desired pattern cannot be formed without proper compensation, that is, OPC (Optical Proximity Correction).
상기 OPC는 컴퓨터 시뮬레이션(Computer simulation)을 통해 수행된다. 이때, 시뮬레이션의 오차는 입력하는 각종 시뮬레이션 변수에 의해 좌우되는데, 특히 중요한 것이 노광 시 사용하는 광원의 형태이다.The OPC is performed through computer simulation. At this time, the error of the simulation depends on various simulation variables to be input, which is particularly important is the type of light source used during exposure.
도 1은 노광장비에서 지정하는 광원과 실제 패턴의 유효광원간의 시뮬레이션 오차를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a simulation error between a light source specified by an exposure apparatus and an effective light source of an actual pattern.
도 1을 참조하면, 상기 노광 시 사용하는 광원의 형태는 노광장비에서 지정하는 광원의 형태(가)와 실제 패턴의 유효광원의 형태(나)가 동일하지 않기 때문에 상기 OPC 오차가 발생된다.Referring to FIG. 1, the OPC error occurs because the shape of the light source used in the exposure is not the same as the shape of the light source designated by the exposure apparatus and the shape of the effective light source of the actual pattern.
상기 OPC 오차는 패턴 크기가 작아질수록 그 값이 커지고 있다.The value of the OPC error increases as the pattern size decreases.
상술한 바와 같이, 실제 패턴의 유효광원을 추출한 후, 상기 추출된 유효광원을 사용하여 상기 OPC의 시뮬레이션을 실시하므로 상기 OPC 오차를 방지할 수 있다.As described above, since the effective light source of the actual pattern is extracted, the OPC simulation is performed using the extracted effective light source, thereby preventing the OPC error.
도 2는 종래의 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 도시한 도면이다.2 is a view showing an effective light source shape extraction method of a conventional semiconductor exposure equipment.
도 2를 참조하면, 홀(Hole) 형상의 제 1 투광 영역(15)을 갖는 마스크(13)를 웨이퍼(Wafer)(11) 상측에 위치시킨 후, 노광 공정을 진행하여 상기 웨이퍼(11)에 광원의 상(17)을 전사한다. 이때, 상기 광원의 상(17)은 유효광원의 상과 동일한 상을 갖는다.Referring to FIG. 2, after the mask 13 having the hole-shaped first light-transmitting region 15 is positioned above the wafer 11, an exposure process is performed to the wafer 11. The image 17 of the light source is transferred. At this time, the image 17 of the light source has the same image as the image of the effective light source.
여기서, 상기 제 1 투광 영역(15)을 점 형상으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 점 형상의 투광 영역을 형성할 경우, 상기 홀 형상의 제 1 투광 영역(15)을 형성할 경우와 극성이 반대인 광원의 상을 상기 웨이퍼(11)에 전사한다.Here, the first light-transmitting region 15 may be formed in a point shape. In this case, when the dot-shaped light transmitting region is formed, an image of a light source having a polarity opposite to that of the case of forming the hole-shaped first light transmitting region 15 is transferred to the wafer 11.
도 3은 마스크 상부에 도 2의 제 1 투광 영역보다 큰 제 2 투광 영역을 형성할 경우의 광원의 상을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view showing an image of a light source when forming a second light transmitting region larger than the first light transmitting region of FIG. 2 on the mask.
도 3을 참조하면, 상부에 도 2의 제 1 투광 영역(15)보다 큰 홀 형상의 제 2 투광 영역(19)을 갖는 마스크(13)를 웨이퍼(11) 상측에 위치시킨 후, 노광 공정을진행할 경우, 유효광원의 상과 상이한 상(21)을 상기 웨이퍼(11)에 전사한다.Referring to FIG. 3, after the mask 13 having the hole-shaped second light-transmitting region 19 larger than the first light-transmitting region 15 of FIG. 2 is positioned above the wafer 11, the exposure process is performed. When proceeding, the image 21 different from the image of the effective light source is transferred to the wafer 11.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에서 웨이퍼 상에 형성되는 노광장비에서 지정하는 광원의 모양과 상이한 상의 구성도이다.4A to 4D are diagrams illustrating an image different from the shape of the light source designated by the exposure apparatus formed on the wafer in FIG. 3.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 마스크(13) 상부에 제 2 투광 영역(19)을 형성할 경우, 웨이퍼(11) 상에 형성되는 유효광원의 상과 상이한 상(21)은 광원의 형태에 따라 여러 각도로 입사하는 빛들이 만드는 제 2 투광 영역(19)의 상(23,25,27)들이 중첩되어 형성된 것이다.4A to 4D, when the second light-transmitting region 19 is formed on the mask 13, an image 21 different from an image of the effective light source formed on the wafer 11 is formed in the form of a light source. Accordingly, the images 23, 25, and 27 of the second light-transmitting region 19 made by the light incident at various angles overlap each other.
종래의 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법은 홀 형성인 마스크의 투광 영역의 크기가 커지면 유효광원의 상과 상이한 상을 웨이퍼에 전사하기 때문에 상기 투광 영역의 크기가 작아야 하지만, 상기 투광 영역이 작아지면 광량이 저하되어 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 어렵다는 문제점이 있었다.In the conventional method of extracting the effective light source shape of a semiconductor exposure apparatus, when the size of the light transmission area of the hole-forming mask increases, the size of the light transmission area must be small because the image different from the image of the effective light source is transferred to the wafer, but the light transmission area is small. There was a problem in that the amount of ground light was reduced and it was difficult to form a pattern on the wafer.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 홀 형상인 마스크의 투광 영역을 형성하고 이를 마스크의 두께에 대한 각의 변수로 표현한 홀 함수를 구하고, 상기 마스크를 사용한 노광 공정으로 웨이퍼에 전사된 광원의 상을 측정한 측정치에 의해 상 함수를 구한 후, 상기 상 함수와 홀 함수를 각각 푸리에(Fourier) 변환시키고, 상기 푸리에 변환된 상 함수를 푸리에 변환된 홀 함수로 나눈 후, 역 푸리에 변환시켜 유효광원을 추출하는 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems to form a light-transmitting region of the hole-shaped mask and to obtain a hole function expressed as an angle variable for the thickness of the mask, and transferred to the wafer by the exposure process using the mask After obtaining a phase function by measuring the image of the light source, Fourier transform the phase function and the Hall function, divide the Fourier transformed phase function by the Fourier transformed Hall function, and then inverse Fourier transform. It is an object of the present invention to provide a method for extracting an effective light source shape of a semiconductor exposure apparatus for extracting an effective light source.
도 1은 노광장비에서 지정하는 광원과 실제 패턴의 유효광원간의 시뮬레이션 오차를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a simulation error between a light source specified by an exposure apparatus and an effective light source of an actual pattern.
도 2는 종래의 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 도시한 도면.2 is a view showing an effective light source shape extraction method of a conventional semiconductor exposure equipment.
도 3은 마스크 상부에 도 2의 제 1 투광 영역보다 큰 제 2 투광 영역을 형성할 경우의 광원의 상을 도시한 도면.FIG. 3 is a view showing an image of a light source when forming a second light transmitting region larger than the first light emitting region of FIG. 2 on the mask. FIG.
도 4는 도 3에서 웨이퍼 상에 형성되는 노광장비에서 지정하는 광원의 모양과 상이한 상의 구성도.4 is a configuration diagram of an image different from the shape of a light source specified by the exposure apparatus formed on the wafer in FIG. 3.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 도시한 도면.5A to 5D illustrate a method of extracting an effective light source shape of a semiconductor exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 사용되는 마스크를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing a mask used in the method for extracting the effective light source shape of the semiconductor exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 마스크를 사용한 노광 공정을 도시한 도면.7 shows an exposure process using the mask of FIG. 6.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 사용되는 어퍼쳐를 도시한 평면도.8 is a plan view illustrating an aperture used in the method for extracting the effective light source shape of the semiconductor exposure apparatus according to the embodiment of the present invention;
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
11 : 웨이퍼31, 13 : 마스크11 wafer 31, 13 mask
15 : 제 1 투광 영역17, 37 : 광원의 상15: first light-transmitting region 17, 37: image of the light source
19 : 제 2 투광 영역21 : 유효광원과 상이한 상19: Second projection area 21: Image different from effective light source
23, 25, 27 : 제 2 투광 영역의 상33 : 투광 영역23, 25, 27: Image of the second light emitting region 33: Light transmitting region
35 : 어퍼쳐35: aperture
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 홀 형상인 마스크의 투광 영역을 형성하는 단계와,The present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a transmissive region of the mask having a hole shape,
상기 투광 영역을 상기 마스크의 두께에 대한 각의 변수로 표현한 홀 함수(IP)를 구하는 단계와,Obtaining a hole function (I P ) representing the light transmitting area as an angle variable for the thickness of the mask;
상기 마스크를 사용한 노광 공정으로 웨이퍼에 광원의 상을 전사하는 단계와,Transferring the image of the light source to the wafer by an exposure process using the mask;
상기 광원의 상을 측정한 측정치에 의해 상 함수(IW)를 구하는 단계와,Obtaining a phase function I W based on the measured value of the image of the light source;
상기 상 함수(IW)와 홀 함수(IP)를 각각 푸리에 변환시키는 단계와,Fourier transforming the phase function I W and the Hall function I P , respectively;
상기 푸리에 변환된 상 함수(IW)를 푸리에 변환된 홀 함수(IP)로 나눈 후, 역 푸리에 변환시켜 유효광원(IS)을 추출하는 단계를 포함하는 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.Dividing the Fourier transformed phase function (I W ) by the Fourier transformed Hall function (I P ), and extracting the effective light source (I S ) by inverse Fourier transforming. It characterized in that to provide.
본 발명의 원리는 홀 형상인 마스크의 투광 영역을 형성하고 이를 마스크의 두께에 대한 각의 변수로 표현한 홀 함수(IP)를 구하고, 상기 마스크를 사용한 노광 공정으로 웨이퍼에 광원의 상을 전사하고, 상기 광원의 상을 측정한 측정치에 의해 상 함수(IW)를 구한 후, 상기 상 함수(IW)와 홀 함수(IP)를 각각 푸리에 변환시키고, 상기 푸리에 변환된 상 함수(IW)를 푸리에 변환된 홀 함수(IP)로 나눈 후, 역 푸리에 변환시켜 유효광원(IS)을 추출하므로, 유효광원을 정확하고 쉽게 추출할 수있어 OPC의 시뮬레이션 정확도를 향상시키기 위한 것이다.The principle of the present invention is to form a light-transmitting region of the hole-shaped mask and obtain a Hall function (I P ) expressed as an angle variable for the thickness of the mask, and transfer the image of the light source to the wafer in an exposure process using the mask After obtaining an image function (I W ) based on the measured value of the image of the light source, Fourier transform the phase function (I W ) and the hole function (I P ), respectively, and perform the Fourier transformed image function (I W). ) Is divided by the Fourier transformed Hall function (I P ), and then the inverse Fourier transform is used to extract the effective light source (I S ), so that the effective light source can be accurately and easily extracted to improve the simulation accuracy of the OPC.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법을 도시한 도면이다.5A through 5D are diagrams illustrating an effective light source shape extraction method of a semiconductor exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
그리고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 사용되는 마스크를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 마스크를 사용한 노광 공정을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법에 사용되는 어퍼쳐를 도시한 평면도이다.6 is a cross-sectional view showing a mask used in the method for extracting the effective light source shape of the semiconductor exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view showing an exposure process using the mask of FIG. Is a plan view showing an aperture used in the method for extracting the effective light source shape of the semiconductor exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 5a를 참조하면, 홀 형상의 투광 영역(33)을 갖는 마스크(31)를 형성한다. 이때, 상기 투광 영역(33)은 원형, 삼각형, 사각형, 별 등 임의의 모든 형태를 갖는다.Referring to FIG. 5A, a mask 31 having a hole-shaped transmissive region 33 is formed. In this case, the light transmitting area 33 may have any shape, such as a circle, a triangle, a rectangle, and a star.
그리고, 도 6에서와 같이, 상기 투광 영역(33)이 원형 형태인 경우, 상기 투광 영역(33)의 반경(rP)을 상기 마스크(31)의 두께(Lm)로 나누어 입사광의 최대 입사각(θmax)을 구한다. 그리고, 상기 최대 입사각(θmax)보다 입사각(θ)이 작으면 상기 입사광이 그대로 전사되어 홀 함수(IP)는 1의 값을 갖게 되고, 상기 입사각(θ)이 상기 최대 입사각(θmax)보다 크면 상기 입사광이 차단되어 홀 함수(IP)는 0의 값을 갖게 된다. 이때, 상기 θ?? 1인 경우 tanθ(= x/Lm)??θ이므로 상기 θ는 x/Lm으로 구할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6, when the light-transmitting region 33 has a circular shape, the radius r P of the light-transmitting region 33 is divided by the thickness Lm of the mask 31 to determine the maximum incident angle of incident light ( θ max ) is obtained. If the incident angle θ is smaller than the maximum incident angle θ max , the incident light is transferred as it is, and the Hall function I P has a value of 1, and the incident angle θ is the maximum incident angle θ max . If greater than the incident light is blocked so that the Hall function (I P ) has a value of zero. Where θ ?? In the case of 1, since tan θ (= x / Lm) ?? θ, θ can be obtained by x / Lm.
도 5b, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 마스크(31)를 웨이퍼(도시하지 않음)상측에 위치시킨 후, 이를 4극자 어퍼쳐(Aperture)(35)를 사용한 노광 공정으로 광원의 상(37)을 상기 웨이퍼(11)에 전사한다.5B, 7 and 8, after placing the mask 31 on a wafer (not shown), the mask 31 is exposed to an image of a light source in an exposure process using a quadrupole aperture 35. 37) is transferred to the wafer 11.
도 5c를 참조하면, 상기 광원의 상(37)을 측정장비로 측정한 측정치에 의해 상 함수(IW)가 얻어진다. 이때, 상기 상 함수(IW)는,Referring to FIG. 5C, the phase function I W is obtained by the measurement of the image 37 of the light source by a measuring device. At this time, the phase function (I W ),
IW(θ)= IS*IP= ??IS(θ-θ')IP(θ')dθ'와 같은 수학식을 갖는다.I W (θ) = I S * I P = ?? I S (θ−θ ′) I P (θ ′) dθ ′.
그리고, 도 5c의 수학식에 의해 유효광원(IS)을 추출한다.Then, the effective light source I S is extracted by the equation of FIG. 5C.
즉, 상기 홀 함수(IP)와 측정치에 의해 얻어진 상 함수(IW)를 각각 푸리에 변환시키고(IW= IS*IP⇔F(IW)=F(IS)×F(IP)), 상기 푸리에 변환된 상 함수(IW)를 푸리에 변환된 홀 함수(IP)로 나눈 후(F(IW)/F(IP)), 역 푸리에 변환시켜{IS=F-1(F(IW)/F(IP))} 상기 유효광원(IS)을 추출한다.That is, the Fourier transform (I W ) obtained by the Hall function (I P ) and the measured value is respectively performed (I W = I S * I P ⇔ F (I W ) = F (I S ) × F (I P )), the Fourier transformed phase function (I W ) is divided by the Fourier transformed Hall function (I P ) (F (I W ) / F (I P )), and then inverse Fourier transformed (I S = F -1 (F (I W ) / F (I P ))} The effective light source I S is extracted.
본 발명의 반도체 노광장비의 유효광원 형상 추출방법은 홀 형상인 마스크의 투광 영역을 형성하고 이를 마스크의 두께에 대한 각의 변수로 표현한 홀 함수(IP)를 구하고, 상기 마스크를 사용한 노광 공정으로 웨이퍼에 광원의 상을 전사하고, 상기 광원의 상을 측정한 측정치에 의해 상 함수(IW)를 구한 후, 상기 상 함수(IW)와 홀 함수(IP)를 각각 푸리에 변환시키고, 상기 푸리에 변환된 상 함수(IW)를 푸리에 변환된 홀 함수(IP)로 나눈 후, 역 푸리에 변환시켜 유효광원(IS)을 추출하므로, 유효광원을 정확하고 쉽게 추출할 수 있어 OPC의 시뮬레이션 정확도를 향상시키므로 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키고 소자의 생산 단가를 절감시키는 효과가 있다.The effective light source shape extraction method of the semiconductor exposure apparatus of the present invention forms a light-transmitting area of a mask having a hole shape and obtains a Hall function (I P ) expressed as an angle variable with respect to the thickness of the mask. the transfer an image of the light source to the wafer, after obtaining the phase function (I W) by the measurements taken the image of the light source, respectively, the Fourier and converting the phase function (I W) and the hole functions (I P), and By dividing the Fourier transformed phase function (I W ) by the Fourier transformed Hall function (I P ) and then inverse Fourier transform to extract the effective light source (I S ), the effective light source can be extracted accurately and easily, thus simulating OPC Improving accuracy improves device yield and reliability and reduces device cost.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |