KR20090099404A

KR20090099404A - 광 근접 효과 보상 방법

Info

Publication number: KR20090099404A
Application number: KR1020080024619A
Authority: KR
Inventors: 오세영
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-09-22

Abstract

본 발명은 광 근접 효과 보상 방법에 관한 것으로, 레티클에 형성된 모든 패턴을 기준으로 보정이 이루어지도록 하여 공정마진을 향상시키는 광 근접 효과 보상 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 레이아웃 보정 기준인 칩 내의 레이아웃 보정만 실시하는 것이 아니라 상기 칩 주변에 형성된 테스트 패턴에 의해 발생된 플레어를 보상하여 실제 레티클에 형성된 모든 패턴을 기준으로 보정이 이루어질 수 있도록 함으로써 플레어의 영향을 최소화하여 칩과 테스트 패턴의 타겟대로 웨이퍼에 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한 장비간의 플레어 차이에 의한 공정 마진의 차이를 줄일 수 있어 특히 극외선과 같은 파장이 짧은 노광원으로 노광하는 경우에도 풀칩레이어(full chip layer)에서 레이아웃의 오픈비를 조절하여 필드 균일도를 향상시킬 수 있다.

레티클, 플레어, 광 근접 효과 보상 방법

Description

광 근접 효과 보상 방법{Method for processing optical proximity correction}

본 발명은 광 근접 효과 보상 방법에 관한 것으로, 레티클에 형성된 모든 패턴을 기준으로 하여 보정이 이루어질 수 하여 공정마진을 향상시키는 광 근접 효과 보상 방법에 관한 것이다.

레티클(Reticle)의 패턴을 웨이퍼에 형성하는 노광 기술에 있어서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 집적도가 증가함에 따라 패턴의 크기가 미세해지고, 이를 구현하기 위하여 차세대 노광 기술의 개발이 요구되고 있다.

차세대 노광 기술로 부각되고 있는 극자외선(EUV(Extreme Ultra Violet)) 노광 기술은 13.5나노미터의 파장을 갖는 극자외선을 가지고 수십 나노대의 패턴들을 구현하는데 가장 적합한 기술이다.

하지만 극자외선을 사용하는 노광은 장비내 거울과 같은 반사표면의 거칠기에 의해 산란광(stray light), 즉 플레어(flare)의 발생을 유발하기 쉽고 이로 인한 도스 시프트(dose shift) 및 콘트라스트(contrast) 저하에 의한 프로세스 윈도우(process)의 감소를 초래하게 된다.

특히 극자외선 노광기술에 있어서 공정마진 측면으로 초점여유도(Depth of focus), 노광여유도(Exposure Latitude) 및 LER(line edge roughness)을 확보하기 위하여 플레어의 감소가 필수적으로 요구되고 있다.

한편, 극자외선 광원을 사용하는 경우 레티클을 칩(chip)을 기준으로 배열하여 제작하는 방법에 있어서 칩 상의 동일 지점이 실제 레티클 상에서 서로 다른 오픈비(Open ratio)환경에 놓이기 때문에 노광시 웨이퍼에 문제가 발생할 수 있다.

특히, 패턴형성에 있어 중요한 문제로 부각되는 플레어는 빛의 파장의 제곱에 반비례하므로 종래에 사용되었던 광원 KrF(193nm) 대비 ArF(248nm)는 플레어의 영향이 약 0.6배 증가하여 큰 문제가 발생할 정도의 수준은 아니지만, KrF(193nm) 대비 EUV(13.5nm)는 플레어의 영향이 200배 이상 증가하게 되어 패턴 형성에 문제가 발생할 수 있다.

도 1은 종래의 방법으로 배치된 레티클을 도시한 평면도으로, 레이아웃 보정된 칩(10)을 기준으로 배치하여 레티클을 형성한 평면도이다.

종래에 사용된 노광원의 파장으로는 칩(10) 주변에 형성된 테스트 패턴(20)의 영향을 크게 받지 않기 때문에 상기 테스트 패턴(20)이 반영되지 않고 칩(10)내의 레이아웃만 보정된 상태로 칩(10)을 배치하여 레티클을 생성하여도 웨이퍼 상에 패턴을 생성하는데 큰 문제가 없었다.

하지만, 패턴의 미세화로 인해 노광원의 파장이 짧아짐에 따라 상기 테스트 패턴(20)에 의해 발생된 서로 다른 오픈 레이쇼가 플레어의 영향을 극대화시키기 때문에 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는데 문제가 발생될 수 있다.

즉, 칩(10)을 기준으로 광 근접 효과 보정되는 경우 칩 주변에 형성된 서로 다른 크기의 테스트 패턴(20)들의 영향으로 발생된 플레어가 고려되지 않은 상태로 레티클이 제작되기 때문에 실제로 웨이퍼 상에 구현되는 패턴들은 상기 테스트 패턴의 서로 다른 오픈비에 의해 발생된 플레어로 인해 레티클에 배치된 형태로 패턴이 구현되지 않게 된다.

특히, 극자외선과 같은 짧은 파장을 가지고 있는 광원을 사용하는 경우 플레어 영향이 더욱 커지기 때문에 원하는 패턴을 형성하는데 어려움이 있다.

이를 해결하기 위하여 장비 내 거울과 같은 반사표면의 거칠기를 감소시키려는 노력을 추진하고 있으나 그 한계가 있다.

그리고 반도체 공정 마진을 위한 플레어 레벨은 5~7%정도이지만 노광원의 파장이 짧아짐에 따라 현수준은 10~20%의 플레어 레벨을 가지고 있어 패턴을 형성하는데 문제점이 있다.

본 발명은 노광원의 파장이 짧아짐에 따라 칩 주변에 형성된 테스트 패턴에 의하여 발생하는 플레어를 보상하기 위하여 레티클에 형성된 모든 패턴을 기준으로 하여 레이아웃의 보정이 이루어질 수 있도록 하는 광 근접 효과 보정 방법을 제공한다.

본 발명의 광 근접 효과 보정 방법은 광 근접 효과 보정이 이루어져야 할 레이아웃의 패턴 사이즈 별로 플레어 레벨을 측정하는 단계와 상기 플레어 레벨을 이용하여 플레어 PSF(point spread function)를 구하는 단계와 상기 플레어 PSF와 레이아웃의 패턴 밀도와의 컨볼루션(convolution)으로 플레어 인텐시티(intensity)에 따라 영역을 나누어 플레어 맵을 생성하는 단계 및 상기 플레어 맵을 반영하여 상기 레이아웃에 대하여 광 근접 효과 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 플레어 PSF의 에이리얼 이미지 Y = I₀ ×(1-F)+ F인 것을 특징으로 한다. 여기서, Y는 플레어가 있는 경우 에이리얼 이미지(areial image)를 나타내고, I₀는 플레어가 없을 때의 인텐시티를 나타내며, F는 로컬 플레어 인텐시티를 나타낸다.

또한, 상기 플레어 맵을 반영하여 광 근접 효과 보정하는 단계는 플레어 인 텐시티의 영역 별로 각각 광 근접 효과 보정되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.

그리고, 상기 광 근접 효과 보정에 적용되는 노광원은 극자외선, G-라인, I-라인, KrF, ArF, F2 및 전자빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 패턴은 라인 앤 스페이스 타입 및 콘택 홀 타입 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래의 레이아웃 보정 기준인 칩 내의 레이아웃 패턴의 보정만 실시하는 것이 아니라 상기 칩 주변에 형성된 테스트 패턴에 의해 발생된 플레어를 보상하여 실제 레티클에 형성된 모든 패턴을 기준으로 보정이 이루어질 수 있도록 함으로써 플레어의 영향을 최소화하여 칩과 소자 테스트 패턴의 타겟대로 웨이퍼에 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한 장비간의 플레어 차이에 의한 공정 마진의 차이를 줄일 수 있어 특히 극외선과 같은 파장이 짧은 노광원으로 노광하는 경우에도 풀칩레이어(full chip layer)에서 레이아웃의 오픈비를 조절하여 필드 균일도를 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로

한다.

도 2는 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 패턴 크기에 따른 플레어 레벨을 나타낸 그래프이고, 도 4는 플레어 인텐시티에 따라 나누어진 플레어 맵을 나타낸 평면도이다.

본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 광 근접 효과 보정이 이루어져야 할 레이아웃의 패턴 사이즈 별로 플레어 레벨을 측정한다.(S100)

플레어 레벨은 패턴 형성에 적용되는 노광 에너지를 변화시킴에 따라 형성되는 패턴 사이즈에 대하여 플레어 정도를 측정하여 패턴 사이즈 별로 나누게 되는데 이는 도 3에 도시된 플레어 레벨을 나타낸 그래프와 같다.

도 3에 도시된 그래프를 통하여 패턴의 크기가 커질수록 플레어 레벨은 감소하고 패턴의 크기가 작아질수록 플레어 레벨이 증가하는 것을 알 수 있다.

그 다음으로 플레어 레벨을 이용하여 플레어 PSF(point spread function)를 구한다.(S200)

플레어 PSF는 패턴 크기 별로 나누어진 플레어 레벨을 이용하여 상기 패턴에 대해 플레어 레벨이 미치는 영향을 구한 함수이다.

PSF는 어떤 포인트에 대하여 이미징 시스템이 미치는 영향을 나타내는데, 그 포인트가 스프레드(spread)된 정도는 그 이미징 시스템의 질을 나타내고 이는 주로 광학이나 천문학에 응용된다.

상기 플레어 PSF의 에어리얼 이미지는 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.

Y = I₀ ×(1-F)+ F

이때, I₀는 플레어가 없을 때의 인텐시티, F는 로컬 플레어 인텐시티이다.

그 다음으로 플레어 PSF와 레이아웃 패턴 밀도의 컨볼루션(convolution)으로 플레어 인텐시티(intensity)를 구한다.(S300)

그 다음으로 플레어 인텐시티에 따라 영역을 나누어 플레어 맵을 생성한다.(S400)

플레어 맵은 도 4에 도시된 바와 같이 (a),(b),(c) 및 (d)영역으로 나누어질 수 있는데, 이때, 상기 (a),(b),(c) 및 (d)영역은 칩(110) 주변에 형성된 테스트 패턴(120)의 영향으로 발생된 플레어의 영향이 반영되어 있다.

그 다음으로 플레어 맵을 반영하여 레티클에 형성된 레이아웃을 기준으로 광 근접 효과 보정한다.(S500)

이때, 상기 'S500' 단계에서는 칩(110) 주변에 형성된 테스트 패턴(120)에 의해 발생된 플레어의 영향이 반영된 플레어 인텐시티의 영역 별로 각각 광 근접 효과 보정을 수행한다.

도 4를 참조하여 살펴보면, (a)영역과 (b)영역에 동일한 패턴이 형성되어 있는 경우에도 상기 (a)영역과 (b)영역의 플레어 인텐시티가 다르므로 광 근접 효과 보정이 다르게 수행되며, (a)영역 내에 형성된 서로 다른 형태의 패턴이더라도 플레어 인텐시티가 같으므로 상기 (a)영역 내에서는 광 근접 효과 보정이 동일하게 수행된다.

도 1은 종래의 방법으로 배치된 레티클을 도시한 평면도.

도 2은 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 나타낸 순서도.

도 3은 패턴 크기에 따른 플레어 레벨을 나타낸 그래프.

도 4는 플레어 인텐시티에 따라 나누어진 플레어 맵을 나타낸 평면도.

Claims

광 근접 효과 보정이 이루어져야 할 레이아웃의 패턴 사이즈 별로 플레어 레벨을 측정하는 단계;

상기 플레어 레벨을 이용하여 플레어 PSF(point spread function)를 구하는 단계;

상기 플레어 PSF와 레이아웃의 패턴 밀도와의 컨볼루션(convolution)으로 플레어 인텐시티(intensity)에 따라 영역을 나누어 플레어 맵을 생성하는 단계; 및

상기 플레어 맵을 반영하여 상기 레이아웃에 대하여 광 근접 효과 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 플레어 PSF의 에이리얼 이미지 Y = I₀ ×(1-F)+ F인 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.(여기서, I₀는 플레어가 없을 때의 인텐시티를 나타냄, F는 로컬 플레어 인텐시티를 나타냄.)
제 1항에 있어서, 상기 플레어 맵을 반영하여 광 근접 효과 보정하는 단계는 플레어 인텐시티의 영역 별로 각각 광 근접 효과 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 광 근접 효과 보정에 적용되는 노광원은 극자외선, G-라인, I-라인, KrF, ArF, F2 및 전자빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴은 라인 앤 스페이스 타입 및 콘택 홀 타입 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 근접 효과 보정 방법.