KR20080102650A - 광 근접 보정을 위한 모델링 방법 - Google Patents

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Abstract

라인 및 스페이스를 갖는 패턴들의 원본 레이아웃을 다양한 선폭을 가지게 설계하고, 설계된 패턴들을 테스트 마스크 상에 형성한다. 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들과 설계된 패턴 레이아웃의 바이어스값 데이터를 측정한 후, 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴들을 형성하고, 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하여 선폭 데이터을 수집한다. 바이어스값 데이터를 원본 레이아웃에 반영하여 수정한 후, 수정된 레이아웃과 수집된 선폭 데이터를 이용해 모델링하는 광 근접 보정을 위한 모델링 방법을 제시한다.
광근접 효과 보정, 모델링, 시뮬레이션, 마스크바이어스

Description

광 근접 보정을 위한 모델링 방법{Method of modeling for optical proximity correction}
도 1은 종래에 따른 광 근접 보정을 위한 모델링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광 근접 보정을 위한 모델링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따라 설계된 패턴의 원본 레이아웃을 나타내 보인 도면이다.
도 4는 실제 테스트 마스크 상에 형성된 테스트 패턴을 나타내 보인 도면이다.
본 발명은 포토리소그래피 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자의 광근접 효과 보
정을 위한 모델링 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 포토리소그라피 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.
광근접 보정공정의 수행은 상용 시뮬레이션 툴을 이용한 시뮬레이션 공정과 공정 실험을 통한 시행착오 방식으로 확인 및 검증이 이루어지고 있다. 이때, 정확한 시뮬레이션 결과를 얻기 위해서는 정확한 데이터(data)를 이용하여 광근접 보정을 위한 모델링 공정이 선행되어야 한다.
도 1은 종래에 따른 광 근접 보정을 위한 모델링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 모델링 공정은 다양한 사이즈를 가진 듀티 패턴(duty pattern)들의 레이아웃(layout)을 설계하고(S10), 설계된 레이아웃을 이요하여 테스트 마스크를 제작한다(S11). 다음에, 테스트 마스크를 이용한 웨이퍼 공정을 수행하여 웨이퍼 상에 설계된 레이아웃과 동일한 패턴들을 형성하고(S12), 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD 데이터를 측정한 후(S13), 측정한 CD 데이터와 원본 레이아웃을 이용하여 시뮬레이션을 위한 모델링을 수행한다(S14).
그런데, 레이아웃에 설계된 패턴의 CD 와 테스트 마스크 상에 형성된 패턴의 CD 차이값 즉, 마스크 바이어스(msak bias)가 발생되어 모델링을 수행하는데 있어 서, 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 없게 된다. 따라서, 시뮬레이션 된 결과를 이용하여 타겟 레이아웃(target layout)에 대한 공정마진을 예측하더라도 마스크바이어스로 인해 재수정(revision)공정을 수행해야한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OPC 모델링 시 시뮬레이션 에러를 감소시켜 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광근접보정 모델링 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광 근접 효과의 모델링 방법은, 라인 및 스페이스를 갖는 패턴들의 원본 레이아웃을 다양한 선폭을 가지게 설계하는 단계; 상기 설계된 패턴들을 테스트 마스크 상에 형성하는 단계; 상기 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들과 설계된 패턴 레이아웃의 바이어스값 데이터를 측정하는 단계; 상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴들을 형성하는 단계; 상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하여 선폭 데이터을 수집하는 단계; 및 상기 바이어스값 데이터를 원본 레이아웃에 반영하여 수정하는 단계; 및 상기 수정된 레이아웃과 수집된 선폭 데이터를 이용해 모델링하는 단계를 포함한다.
상기 바이어스 값 데이터를 측정하는 단계는, 상기 설계된 패턴 레이아웃의 선폭과 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들의 선폭을 비교하여 측정하는 것이 바람직하다.
상기 원본 레이아웃을 수정하는 단계는, 상기 측정된 마스크 바이어스값 데이터를 테스트 마스크의 축소 투영비율로 나눈 값을 반영하여 원본 레이아웃을 확대하거나 축소하는 것이 바람직하다.
상기 모델링하는 단계는, 상기 수정된 원본 레이아웃과 수집된 CD 데이터를 원본 레이아웃과 비교하여 광학 매개변수와 레지스트 매개변수를 조정하여 모델을 구현하는 단계; 및 상기 구현된 모델과 실제 웨이퍼 공정 결과와 맞는지를 확인하는 단계로 이루어진 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 광 근접 보정을 위한 모델링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3은 본 발명에 따라 설계된 패턴의 원본 레이아웃을 나타내 보인 도면이다. 도 4는 실제 테스트 마스크 상에 형성된 테스트 패턴을 나타내 보인 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광근접 보정을 위한 모델링 방법은, 다음과 같이 진행된다. 먼저, 라인 앤 스페이스(line and space) 선폭을 다양하게 스플릿(split)하고, 패턴 제너레이션(pattern generation)을 통한 듀티 패턴(duty pattern)들의 원본 레이아웃(layout)을 설계한다(S20).
다음에, 설계된 원본 레이아웃을 이용하여 테스트 마스크를 제작한다(S21). 이때, 테스트 마스크 상에는 테스트 패턴들이 형성되어 있으며, 테스트 패턴들은 실제 포토마스크 상에 구현되는 패턴 전사 과정 또는 이에 대등한 과정으로 형성할 수 있다. 테스트 패턴들이 형성된 테스트 마스크는 설계된 레이아웃의 축소 투영 비율에 따라 4배 또는 5배 크기로 제작될 수 있다. 테스트 패턴들은 설계된 듀티 패턴들과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
그런데, 테스트 마스크 제작하는 과정에서 설계된 레이아웃의 패턴 CD 값과 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들의 CD 값 차이 즉, 마스크 바이어스(msak bias)가 발생될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 100nm 선폭(a)을 가진 듀티 패턴들의 레이아웃을 따라 4배율의 축소 투영비율을 가진 테스트 마스크를 제작하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 400nm 선폭(a')을 가진 테스트 패턴이 형성되어야 한다. 그러나, 공정 상의 여러 가지 원인으로 인해 400nm 선폭보다 큰 선폭 예턴대, 404nm의 선폭(b)을 가진 테스트 패턴이 형성된다. 이때, 테스트 패턴은 설계된 패턴보다 작은 선폭을 가진 테스트 패턴이 형성될 수도 있다.
이러한 마스크바이어스를 가진 테스트 마스크를 이용하여 모델링 테이터를 추출하게 되면, 실제와는 다른 데이터를 얻게 되므로 시뮬레이션 결과의 신뢰성이 저하될 수 있다.
이에 따라, 발명의 실시예에서는 다음과 같은 과정을 수행한다. 먼저, 테스트 마스크 상에 형성된 테스트 패턴들의 CD를 측정한 후, 설계된 듀티 패턴들의 CD와 비교하여 마스크 바이어스값 데이터를 측정한다.(S22)
다음에, 테스트 마스크를 이용해 포토리소그라피 공정 및 식각공정으로 이루어진 웨이퍼 공정(wafer process)을 수행하여 웨이퍼 상에 테스트마스크 상에 구현된 패턴과 동일한 패턴을 형성한다(S23).
다음에, 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD를 측정하여 CD 데이터를 수 집(gathering)한다(S24). 여기서, 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 CD 데이터는 마스크 바이어스를 갖는 테스트 패턴에 의해 형성된 패턴들의 CD 데이터므로, 이러한 CD 데이타를 이용하여 OPC 모델링을 수행하게 되면, 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 없게 된다.
따라서, 측정한 마스크 바이어스값을 원본 레이아웃에 반영하여 원본 레이아웃을 수정한다(S25). 여기서, 마스크 바이어스값을 원본 레이아웃에 반영할 때에는 측정된 마스크 바이어스값 데이터를 테스트 마스크의 축소 투영비율로 나눈 값을 반영하여 원본 레이아웃을 확대하거나 축소하는 것이 바람직하다.
수정된 원본 레이아웃과 수집된 CD 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 위한 모델링을 수행한다.(S26) 구체적으로, 수정된 원본 레이아웃과 수집된 CD 데이터를 원본 레이아웃과 비교하여 광학 매개변수와 레지스트 매개변수를 조정하여 모델을 구현한 후, 구현된 모델과 실제 웨이퍼 공정 결과와 맞는지를 확인한다.
이와 같은 과정으로 모델링을 수행한 이후에, 시뮬레이션 공정을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 이용하여 실제 목표 타겟 레이아웃에 대한 광근접 효과 보정을 수행한다.
본 발명의 실시에에 따르면, 정확한 데이터를 이용하여 시뮬레이션 결과를 예측하여 시뮬레이션 에러를 감소시킬 수 있다. 또한, OPC 재수정(revision) 과정을 방지하여 비용을 절감시키고, 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의하여 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
지금까지 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광근접 보정을 위한 모델링 방법에 따르면, 마스크 바이어스값 데이터를 측정하여 마스크 바이어스값 데이터를 원본 레이아웃에 반영하여 수정한다. 수정된 원본 레이아웃과 실제 웨이퍼 공정에서 얻어지는 CD 데이타를 고려하여 OPC 모델링을 수행한다.
이에 따라, OPC 모델링 및 시뮬레이션 에러를 감소시킬 수 있다. 또한, 정확한 시뮬레이션 결과를 예측하여 OPC 수행 정확성을 향상시켜 OPC 재수정 과정을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 라인 및 스페이스를 갖는 패턴들의 원본 레이아웃을 다양한 선폭을 가지게 설계하는 단계;
    상기 설계된 패턴들을 테스트 마스크 상에 형성하는 단계;
    상기 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들과 설계된 패턴 레이아웃의 바이어스값 데이터를 측정하는 단계;
    상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하여 선폭 데이터을 수집하는 단계; 및
    상기 바이어스값 데이터를 원본 레이아웃에 반영하여 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 레이아웃과 수집된 선폭 데이터를 이용해 모델링하는 단계를 포함하는 광 근접 보정을 위한 모델링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스 값 데이터를 측정하는 단계는,
    상기 설계된 패턴 레이아웃의 선폭과 테스트 마스크 상에 형성된 패턴들의 선폭을 비교하여 측정하는 광 근접 보정을 위한 모델링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원본 레이아웃을 수정하는 단계는,
    상기 측정된 마스크 바이어스값 데이터를 테스트 마스크의 축소 투영비율로 나눈 값을 반영하여 원본 레이아웃을 확대하거나 축소하는 광 근접 보정을 위한 모델링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 수정된 원본 레이아웃과 수집된 CD 데이터를 원본 레이아웃과 비교하여 광학 매개변수와 레지스트 매개변수를 조정하여 모델을 구현하는 단계; 및
    상기 구현된 모델과 실제 웨이퍼 공정 결과와 맞는지를 확인하는 단계로 이루어진 광 근접 보정을 위한 모델링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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