KR20080021358A - 레티클 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

선폭이 작은 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 레티클을 형성하는 방법에 있어서, 테스트 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막을, 설계 패턴을 갖는 테스트 레티클을 이용하여 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴의 SEM 이미지를 획득한다. 상기 SEM 이미지와 상기 설계 패턴 이미지에 대한 광학 근접 보정을 자동으로 수행하여 모델 데이터를 획득하고, 시뮬레이션 툴을 이용하여 상기 모델 데이터로부터 시뮬레이션 이미지를 획득한다. 상기 시뮬레이션 이미지로부터 취약 부위들을 검출하고, 상기 설계 패턴 이미지 및 SEM 이미지에서 검증한다. 상기 시뮬레이션 이미지에서 상기 검증된 취약 부위들을 보정하여 마스크 이미지를 형성하여, 상기 마스크 이미지를 이용하여 목적 레티클을 형성한다. 이처럼 취약 부위들을 검출하고 확인함으로써 보다 정확한 목적 레티클을 형성할 수 있다.

Description

레티클 제작 방법{Method of manufacturing a reticle}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레티클 제작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 레티클 이미지 데이터 획득 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 포토리소그래피(photolithography) 공정에서 사용되는 레티클의 이미지 데이터 획득 방법에 관한 것이다.
급속도로 발전하는 정보화 사회에 있어서 대량의 정보를 보다 빠르게 처리하기 위해 데이터 전송 속도가 높은 고집적 소자가 요구되고 있다. 고집적 반도체 소자를 제조하기 위해서 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)은 급속도로 줄어들고 있다. 따라서, 반도체 소자는 더욱 미세해진 패턴을 요구하고 있다.
이와 같은 미세 회로 공정 기술의 발달은 일정한 칩 면적에 보다 많은 회로의 집적을 가능하게 하여 칩의 고집적화 및 대용량화는 물론이고 지연 시간의 단축을 통한 능력의 향상을 가져오게 하였다.
이러한 미세 회로 공정에 있어 가장 기본적인 기술은 포토리소그래 피(Photolithography)이다. 상기 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 물질층을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정과, 포토레지스트 막을 형성하기 위하여 상기 포토레지스트 조성물층을 경화시키는 베이크 공정과, 레티클 패턴을 상기 포토레지스트 막으로 전사하기 위한 노광 공정과, 상기 전사된 레티클 패턴을 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 현상 공정을 포함한다.
그러나 기존의 포토리소그래피 방법으로 미세 공정을 수행하는 경우, 근접하게 밀집된 패턴을 정확하게 정의할 수 없어 근접 효과(Proximity Effect)가 발생하게 된다. 100nm이하의 미세 패턴을 근접시켜 형성하기 위해서는 기존의 사진 공정에서 위상 반전 마스크(Phase Shifting Mask : PSM), OAI(Off-Axis Illumination) 및 OPC(Optical Proximity Correction) 등의 방법을 적용하고 있다.
특히, 상기 OPC는 광학 근접 보정 방법으로써, 포토리소그래피 공정을 수행한 후 형성되는 포토레지스트 패턴이 노광 공정 시 사용되는 레티클 패턴(목적하는 패턴)과 다르게 형성되는데, 포토레지스트 패턴이 목적하는 패턴을 갖기 위하여 상기 레티클 패턴을 보정하는 방법이다.
기존에 OPC 방법을 살펴보면, 목적하는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 레티클의 디자인 이미지 정보와, 상기의 디자인 패턴을 갖는 레티클을 이용하여 노광 공정을 수행한 포토레지스트 패턴의 이미지 정보를 수작업으로 파일링하여 상기 파일링된 데이터들을 광학 근접 보정을 통해 모델링 이미지 정보를 획득한다.
그러나, 집적도 향상과 더불어 증가한 검출 포인트에 의해 검출작업 시간이 증가하였고, 작업자에 의해 실수가 발생하고 있다.
따라서, 상기 포토레지스트 패턴의 이미지 정보 파일링의 자동화가 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광학 근접 보정을 수행하기 위한 기본 데이터 파일링의 자동화가 가능한 레티클 이미지 데이터 획득 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 레티클 제작 방법에 있어서, 테스트 웨이퍼(test wafer) 상에 형성된 포토레지스트 막을, 설계 패턴을 갖는 테스트 레티클(test reticle)을 이용하여 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴의 SEM 이미지를 획득한다. 상기 SEM 이미지와 상기 설계 패턴 이미지에 대한 광학 근접 보정(optical proximity correction)을 자동으로 수행하여, 모델 데이터(model data)를 획득한다. 시뮬레이션 툴(simulation tool)을 이용하여 상기 모델 데이터로부터 시뮬레이션 이미지(simulation image)를 획득한다. 상기 시뮬레이션 이미지로부터 취약 부위들(weak points)을 검출한다. 상기 취약 부위들을 상기 설계 패턴 이미지 및 SEM 이미지에서 검증(verification)한다. 상기 시뮬레이션 이미지에서 상기 검증된 취약 부위들을 보정하여 마스크 이미지(mask image)를 형성한다. 상기 마스크 이미지를 이용하여 목적 레티클(objective reticle)을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모델 데이터는, 상기 SEM 이미지 정보 와 상기 설계 패턴 이미지 정보를 입력하고, 상기 입력된 SEM 이미지 정보와 설계 패턴 이미지 정보로부터 모델 데이터로 자동 변환되며, 상기 변환된 모델 데이터를 모델 피팅 엔진을 이용하여 모델을 생성하고, 상기 모델을 기 설정된 데이터와 비교하여 광학 근접 보정을 자동으로 보정함으로써 획득될 수 있다. 상기 취약 부위는 이후 목적 레티클을 이용하여 형성된 패턴 중 불량이 발생될 수 있는 부위일 수 있다. 상기 이미지 정보는 패턴의 선폭, 상기 패턴들 사이의 간격 및 상기 패턴들의 위치를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, SEM 이미지와 상기 설계 패턴 이미지에 대한 광학 근접 보정이 자동으로 수행되어 작업 시간을 단축할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 이미지로부터 검출된 취약 부위를 SEM 이미지 및 설계 패턴 이미지에서 검증함으로써 보다 정확한 취약 부위 검출이 가능하며, 이렇게 정확한 취약 부위를 다시 보정함으로써 신뢰성 높은 레티클 제작이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 제작 방법을 설명하기 위한 계략적인 순서도이다.
도 1을 참조하면, 우선, 테스트 레티클(test reticle) 준비한다. 상기 테스트 레티클은 CAD 프로그램을 이용하여 작성된 설계 패턴을 갖는다. 상기 설계 패턴은 이후 웨이퍼 상에 형성되는 패턴과 실질적으로 동일한 패턴이다. 이하에서는, 상기 설계 패턴이 작성된 CAD 파일을 설계 이미지라 한다.(단계 S100)
이어서, 상기 설계 패턴을 갖는 테스트 레티클을 이용하여 테스트 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막을 패터닝하여 테스트 패턴을 형성한다.
여기에서, 상기 패터닝 공정을 보다 구체적으로 살펴보면 포토레지스트 막이 형성된 테스트 웨이퍼를 스캐너 또는 스탭퍼 내로 로딩하고, 상기 스캐너 또는 스탭퍼 내에 상기 테스트 레티클을 장착한다. 상기 테스트 레티클을 이용하여 상기 포토레지스트 막을 축소 노광한다. 상기 노광된 포토레지스트 막을 현상하여 테스트 웨이퍼 상에 테스트 패턴을 형성한다.
이렇게 형성된 테스트 패턴의 선폭은 상기 스캐너 또는 스탭퍼의 광원의 파장보다 짧게 형성될 수 있으며, 이 때문에 근접 효과가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 테스트 패턴은 상기 설계 패턴을 갖는 테스트 레티클을 이용하여 형성됐음에도 불구하고, 상기 테스트 패턴은 상기 설계 패턴과 다른 선폭 또는 높이를 가질 수 있다.
계속해서, SEM(scanning electron microscope)을 이용하여 상기 테스트 패턴이 형성된 테스트 웨이퍼의 이미지를 획득한다. 이하에서는 상기 SEM을 통하여 획득된 이미지를 SEM 이미지(SEM image)라 한다.(단계 S110)
이어서, 상기 설계 이미지의 정보와 SEM 이미지의 정보를 컴퓨터에 입력한다. 이때, 이미지 정보로는 이미지에 포함된 패턴의 선폭과, 상기 패턴들 사이의 간격과, 상기 패턴들의 위치 등을 포함하고 있다.
상기 입력된 설계 이미지 정보 및 SEM 이미지 정보를 변환 프로그램을 이용하여 모델링 데이터로 자동 변환한다. 이어서, 상기 모델링 데이터를 모델 피팅 엔 진(model fitting engine)을 이용하여 최적의 모델을 생성한다.(단계 S120)
이처럼 설계 이미지 정보 및 SEM 이미지 정보로부터 모델링 데이터가 자동 변환됨으로써, 시간을 단축할 수 있으며 작업이 단순화될 수 있다. 또한, 상기 이미지 정보 및 모델링 데이터가 데이터화될 수 있어 관리가 용이해진다.
상기 최적의 모델을 생성한 후, 기 설정된 데이터와 비교하여 상기 모델을 광학 근접 보정을 수행하여 보정 데이터를 획득하게 된다.
계속해서, 시뮬레이션 툴을 이용하여 상기 보정 데이터와 상기 모델을 기반으로 하여 시뮬레이션 이미지(simulation image)를 획득한다.(단계 S130)
획득된 시뮬레이션 이미지의 패턴으로부터 취약 부위(weak point)를 검출한다.(단계 S140) 상기 취약 부위는 패턴이 형성된 웨이퍼에서 불량이 발생될 수 있는 부분을 의미하며, 예컨대, 패턴들 사이의 간격이 매우 좁은 곳이나, 선폭이 매우 좁은 패턴 등을 들 수 있다.
상기 시뮬레이션 이미지로부터 검출된 취약 부위를 SEM 이미지 및 설계 이미지에서도 확인하고 검증한다.(단계 S150) 이로써, 시뮬레이션 이미지로부터 검출된 취약 부위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이어서, 시뮬레이션 이미지, SEM 이미지 및 설계 이미지로부터 검출된 취약 부위의 보정을 다시 한번 수행하여 마스크 이미지를 획득한다.(단계 S160) 상기 보정은 광학 근접 보정일 수 있으며, 이외 다른 보정 방법을 사용할 수 있다.
마지막으로, 상기 마스크 이미지를 기반으로 목적 레티클을 제작한다.(단계 S170)
보다 상세하게 설명하면, 상기 목적 레티클은 전체적으로 석영(quartz)을 판 형상으로 가지며, 상기 석영판 상에 광을 차폐하기 위하여 크롬(Cr), 에멀젼(emulsion), 산화철 또는 실리콘 등을 상기 마스크 이미지의 패턴으로 형성한다.
상기 목적 레티클을 이용하여 노광 공정을 수행한 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼를 현상하면, 웨이퍼 상에 초기 설계 패턴과 실질적으로 동일한 패턴이 형성된다.
이처럼 취약 부위를 여러 번 검출 및 확인하며, 상기 확인된 취약 부위를 다시 보정함으로써, 형성되는 목적 레티클의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 우선 SEM 이미지와 설계 패턴 이미지에 대한 광학 근접 보정이 자동으로 수행되어 레티클 제작 공정 시간을 단축할 수 있으며, 작업량을 감소시킬 수 있다. 또한, 작업자에 의해 보정을 수행하는 동안 발생될 수 있는 실수를 미연에 방지할 수 있으며, 자동화됨으로써 데이터 관리가 용이해질 수 있다.
또한, 시뮬레이션 이미지로부터 검출된 취약 부위들을 SEM 이미지 및 설계 패턴 이미지에서 검증함으로써 상기 취약 부위들의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 검증된 취약 부위들을 다시 보정함으로써, 상기 목적 레티클을 보다 정확하게 제작될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 테스트 웨이퍼(test wafer) 상에 형성된 포토레지스트 막을, 설계 패턴을 갖는 테스트 레티클(test reticle)을 이용하여 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴의 SEM 이미지를 획득하는 단계;
    상기 SEM 이미지와 상기 설계 패턴 이미지에 대한 광학 근접 보정(optical proximity correction)을 자동으로 수행하여, 모델 데이터(model data)를 획득하는 단계;
    시뮬레이션 툴(simulation tool)을 이용하여 상기 모델 데이터로부터 시뮬레이션 이미지(simulation image)를 획득하는 단계;
    상기 시뮬레이션 이미지로부터 취약 부위들(weak points)을 검출하는 단계;
    상기 취약 부위들을 상기 설계 패턴 이미지 및 SEM 이미지에서 검증(verification)하는 단계;
    상기 시뮬레이션 이미지에서 상기 검증된 취약 부위들을 보정하여 마스크 이미지(mask image)를 형성하는 단계; 및
    상기 마스크 이미지를 이용하여 목적 레티클(objective reticle)을 형성하는 단계를 포함하는 레티클 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모델 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 SEM 이미지 정보와 상기 설계 패턴 이미지 정보를 입력하는 단계;
    상기 입력된 SEM 이미지 정보와 설계 패턴 이미지 정보를 모델 데이터로 자동 변환시키는 단계;
    상기 변환된 모델 데이터를 모델 피팅 엔진(model fitting engine)을 이용하여 모델을 생성하는 단계; 및
    상기 모델을 기 설정된 데이터와 비교하여 광학 근접 보정을 자동으로 수행하여 보정된 모델 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이미지들에 대한 정보는 패턴의 선폭, 상기 패턴들 사이의 간격 및 상기 패턴들의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 제작 방법.
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