KR20090109350A - Optical proximity correction method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical proximity correction method is provided to implement the contact hole pattern in symmetry of up-and-down and right-and-left by minutely controlling the longitudinal axis length of unit patterns. CONSTITUTION: An optical proximity correction method is as follows. A contact hole pattern(10) is segmented into lots of the unit patterns(12) in the longitudinal direction. A desired shape and size of the contact hole pattern are implemented by adjusting the size of each unit pattern in a long axis direction. The optical proximity correction is performed to the unit patterns. The unit patterns are arranged according to the shape of the contact hole pattern.

Description

광 근접 보정 방법{Optical proximity correction method}Optical proximity correction method

본 발명은 광 근접 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 콘택 홀 패턴을 계단 형으로 배열된 다수의 단위 패턴으로 분할하여(fracturing) 구현하고, 각 단위 패턴들의 장축 길이를 다양하고 미세하게 제어하면서 OPC를 수행하여 콘택 홀 패턴을 상하좌우 대칭적으로 구현할 수 있고, 장축 및 단축 CD의 균형을 맞추고 MEEF를 줄일 수 있는 광 근접 보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical proximity correction method, and more particularly, to implement one contact hole pattern by splitting the contact hole pattern into a plurality of unit patterns arranged in a step shape and varying the length of the long axis of each unit pattern in various ways. The present invention relates to an optical proximity correction method that can implement contact hole patterns symmetrically by performing OPC while controlling, and balance long and short CDs and reduce MEEF.

일반적으로 리소그라피 공정은 웨이퍼 상에 감광막(photoresist)을 도포한 후 노광 및 현상을 수행하는 공정으로서 마스크를 필요로 하는 식각 공정이나 이온 주입 공정 이전에 수행된다. In general, a lithography process is a process of performing exposure and development after applying a photoresist on a wafer, and is performed before an etching process or an ion implantation process requiring a mask.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라 회로를 구성하는 패턴의 크기 및 간격(pitch)이 점점 감소하고 있기 때문에, 가공 공정 중 리소그라피 공정 기술은 마스크 설계를 정교하게 해줌으로써 마스크를 통해 나오는 빛의 양을 적절히 조절하고, 새로운 감광제의 개발, 고구경(high numerical aperture) 렌즈를 사용하는 스캐너의 개발, 변형된 마스크를 개발하는 등의 노력에 의해 반도체 소자 제조 장치가 갖고 있는 기술적인 한계를 극복하고 있다.As semiconductor devices become more integrated, the size and pitch of the patterns that make up the circuit are decreasing. Lithography process technology in the machining process refines the mask design so that the amount of light emitted through the mask can be adjusted appropriately. The technical limitations of the semiconductor device manufacturing apparatus are overcome by efforts to develop new photosensitizers, develop scanners using high numerical aperture lenses, and develop modified masks.

한편, 현재 가장 범용으로 이용되고 있는 UV 레이저는 248nm의 파장을 갖는 KrF 광원을 이용하고 있지만, 193nm의 파장을 갖는 ArF 및 157nm의 파장을 갖는 F2 레이저를 포함하여 더 짧은 파장인 EUV로 광원이 진화되고 있다.On the other hand, the most widely used UV lasers use KrF light sources with a wavelength of 248 nm, but light sources have evolved to shorter wavelengths, EUV, including ArF with a wavelength of 193 nm and F2 laser with a wavelength of 157 nm. It is becoming.

하지만, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 마스크에 형성된 패턴의 크기가 광원의 파장에 근접하게 되었고, 그 결과 리소그라피 기술에서 빛의 회절 및 간섭에 의한 영향이 많이 증가하고 있다. However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of the pattern formed on the mask approaches the wavelength of the light source, and as a result, the influence of light diffraction and interference increases in lithography technology.

노광 장치의 광학계가 저대역 필터로 작용하기 때문에, 웨이퍼에 형성되는 패턴은 마스크 패턴에 정의된 패턴에서 왜곡된 형태로 나타난다.Since the optical system of the exposure apparatus acts as a low pass filter, the pattern formed on the wafer appears in a distorted form in the pattern defined in the mask pattern.

특히, 패턴의 모서리 부분은 라운드 모양으로 왜곡된 상이 형성되는 광 근접 효과(Optical Proximity Effect; OPE)가 발생한다.In particular, an optical proximity effect (OPE) in which a corner portion of the pattern is distorted in a round shape is generated.

이러한 광 근접 효과를 극복하기 위한 기술로써 마스크 패턴의 모양을 고의적으로 변형하여 패턴 왜곡을 보정하는 광 근접 보정(Optical Proximity Correction; 이하 OPC라 함)을 사용한다. 이러한 OPC는 마스크에 형성되는 마스크 패턴에 해상도 이하의 작은 패턴들을 추가하거나 제거하는 방법들을 사용한다. 예를 들어 라인 앤드 처리(line end treatment)는 라인 패턴의 끝 부분(line end)이 라운드 모양이 되는 문제를 극복하기 위해 코너 세리프 패턴 또는 해머 패턴을 추가하는 방법이고, 산란 바 삽입(insertion of scattering bar)은 패턴 밀도에 따른 패턴의 선폭 변화를 최소화하기 위해 목표 패턴(target pattern)의 주변에 분해능 이하의 다수의 산란 바(sub resolution scattering bar)를 추가하는 방법이다.As a technique for overcoming the optical proximity effect, optical proximity correction (hereinafter referred to as OPC) that intentionally deforms the shape of the mask pattern and corrects the pattern distortion is used. Such OPC uses methods of adding or removing small patterns of less than resolution to a mask pattern formed on a mask. For example, line end treatment is a method of adding a corner serif pattern or a hammer pattern to overcome the problem that the line end becomes round in shape, and insertion of scattering bars bar) is a method of adding a sub-resolution scattering bar of sub-resolution at the periphery of a target pattern in order to minimize the change in the line width of the pattern according to the pattern density.

또한, OPC 프로그램은 접근 방법에 따라 리소그라피 엔지니어의 경험을 몇 가지 규칙(rule)으로 정리하여 레이아웃을 보정하는 규칙 기반 방법(rule based method)과 리소그라피 시스템의 수학적 모델을 사용하여 레이아웃을 보정하는 모델 기반 방법(model based method)으로 구분된다.In addition, the OPC program is based on a rule-based method that refines the layout of the lithography engineer's experience into several rules according to the approach and model-based correction of the layout using a mathematical model of the lithography system. It is divided into model based methods.

일반적인 OPC 방법은 원하는 회로의 목표 패턴 레이아웃을 설계하고, 디자인 규칙 검사(Design Rule Check; DRC)를 통해 레이아웃의 이상 여부를 검사하여, 레이아웃에 이상이 없으면 OPC를 수행하여 광학적 해상도(optical resolution) 및 패턴 전사 신뢰성(pattern transfer fidelity)을 개선한 후 LVL(Layer Versus Layer) 및 각 라인 임계 크기에 따른 적어도 두 개 이상의 스페이스 폭을 근거로 하여 다수의 바이어스량을 구하고 이들 바이어스량에서 최적 바이어스량을 갖는 패턴 형태를 검사하는 ORC(Optical Rule Check) 단계를 거처 OPC의 이상 여부를 검사한다. 다음으로 MBV(Model Based Verification)를 통하여 예상되는 취약 지점(weak point)을 검출하고 최종적으로 마스크를 제작한다. The general OPC method designs the target pattern layout of a desired circuit, checks for abnormalities of the layout through Design Rule Check (DRC), and performs OPC if there is no abnormality in the layout. After improving the pattern transfer fidelity, a large number of biases are obtained based on the Layer Versus Layer (LVL) and at least two space widths according to the line threshold size, and the optimum bias amount is obtained from these bias amounts. OPC checks for abnormalities through the Optical Rule Check (ORC) step that checks the pattern shape. Next, the expected weak point is detected through MBV (Model Based Verification) and the mask is finally manufactured.

광 근접 효과에 의한 CD의 변동을 감소시키는 OPC 방법으로는 크게 두 가지 방법이 있다. 즉, 노광 장비의 파라미터를 변경시켜 근접 효과에 대한 보정을 취하는 모델 기반 OPC 방법(Model based OPC)과 일반적으로 몇 개의 규칙을 정하여 이를 마스크 설계에 반영하는 규칙 기반 OPC 방법(Rule based OPC)이 있다. There are two major OPC methods for reducing the CD variation due to the optical proximity effect. That is, there are a model based OPC method that changes the parameters of the exposure equipment to correct the proximity effect, and a rule based OPC method that generally sets a few rules and reflects them in the mask design. .

여기서, 모델 기반 OPC 방법(Model based OPC)은 규칙 기반 OPC 방법(Rule based OPC)에 비해 다양한 레이아웃에 광 근접 효과 보정을 적용하기에 용이하다는 장점이 있다. Here, the model based OPC method has an advantage that it is easy to apply the optical proximity effect correction to various layouts compared to the rule based OPC method.

모델 기반 OPC 방법에서 가장 중요한 요소는 광학 모델(Optical Model)이다. 여기서, 광학 모델을 만들어 패턴 보정을 하기 위해서는 광 근접 효과를 알아야 하고, 광 근접 효과를 알기 위해서는 테스트 패턴을 통하여 CD를 정확하게 측정하여야 한다. 이렇게 측정된 CD 데이터를 기초로 하여 광학 모델을 만들어야 하는데, 이를 위해서는 현재의 공정을 얼마나 정확하게 수식으로 표현하고 계산하는가가 중요한 요소이다.The most important element in the model-based OPC method is the optical model. Here, in order to correct the pattern by making the optical model, the optical proximity effect should be known, and the CD should be accurately measured through the test pattern in order to know the optical proximity effect. Based on the measured CD data, an optical model must be created. For this purpose, how accurately the current process is represented and calculated is an important factor.

반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 회로 구성이 더 복잡해 지고 노광 장비가 구현할 수 있는 피치보다 작은 소자를 구현하는 경우 MEEF(Mask Error Enhancement Factor)가 증가하는 문제점이 있다. As the degree of integration of semiconductor devices increases, the circuit configuration becomes more complicated and mask error enhancement factor (MEEF) increases when a device smaller than a pitch that an exposure apparatus can implement.

특히 콘택 홀 패턴을 구현하는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면 1nm 그리드 레이아웃(grid layout)에 있어 콘택 홀 패턴의 최소 수정 단위는 양 측면을 기준으로 각각 1nm, 즉 2nm 씩 움직이기 때문에 MEEF가 매우 크고 피치가 작은 소자를 웨이퍼 상에 정확히 정의하기는 매우 어렵기 때문이다.In particular, it is very difficult to implement a contact hole pattern. Because in the 1 nm grid layout, the minimum correction unit of the contact hole pattern moves 1 nm, or 2 nm, on both sides, making it very difficult to accurately define a very large and small pitch device on the wafer. Because.

종래 기술에서 콘택 홀 패턴은 레이아웃이 단순하고 마스크 제작이 용이한 박스 형으로 레이아웃 하는데, OPC 시에 장축 방향으로 보정을 하는 경우 장축 방향의 CD만 보정되는 것이 아니라 장축 및 단축이 모두 영향을 받아 변동하게 된다. 또한, 분해능(resolution) 향상을 위해 다이폴(dipole) 등의 변형 조명계를 적용하고 시그마를 극단적으로 적용하였을 경우에는 공정 마진이 작아지고 큰 MEEF 값 때문에 장축 길이 확보가 매우 어려운 문제가 있다.In the prior art, the contact hole pattern is laid out in a box shape that is simple in layout and easy to manufacture a mask. When correcting in the long axis direction during OPC, not only the CD in the long axis direction is corrected but also the long axis and the short axis are affected. Done. In addition, when a modified illumination system such as a dipole is applied to improve the resolution and the sigma is applied to the extreme, the process margin is small and the long axis length is very difficult to secure due to the large MEEF value.

본 발명은 콘택 홀 패턴을 상하좌우 대칭적으로 구현할 수 있고, 장축 및 단축 CD의 균형을 맞추고 MEEF를 줄일 수 있는 광 근접 보정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an optical proximity correction method that can implement a contact hole pattern symmetrically up, down, left, and right, and can balance long and short CDs and reduce MEEF.

본 발명에 따른 광 근접 보정 방법은 Optical proximity correction method according to the present invention

콘택 홀 패턴을 장축 길이 방향으로 다수의 단위 패턴으로 분할하여(fracturing) 구현하는 단계;Implementing a contact hole pattern by splitting the contact hole pattern into a plurality of unit patterns in a long axis length direction;

상기 각 단위 패턴을 장축 방향으로 크기를 조절하여 상기 콘택 홀 패턴의 원하는 모양과 크기를 구현하는 단계; 및Realizing a desired shape and size of the contact hole pattern by adjusting the size of each unit pattern in a long axis direction; And

상기 각 단위 패턴들에 대해 광 근접 보정을 수행하는 단계를 포함한다.Performing optical proximity correction on each of the unit patterns.

또한, 상기 다수의 단위 패턴은 상기 콘택 홀 패턴의 모양에 따라 계단 형으로 배열되고,In addition, the plurality of unit patterns are arranged in a step shape according to the shape of the contact hole pattern,

상기 각 단위 패턴의 폭은 그리드 값(grid)으로 설정하고,The width of each unit pattern is set to a grid value,

상기 크기를 조절하는 단계에서 상기 다수의 단위 패턴 중 하나 또는 미리 설정된 개수의 상기 단위 패턴의 장축 길이를 동시에 조절하고,Simultaneously adjusting the long axis length of one of the plurality of unit patterns or a preset number of unit patterns in the adjusting of the size,

상기 크기를 조절하는 단계에서 상기 콘택 홀 패턴의 단축 크기를 고정하는 것을 특징으로 한다.The step of adjusting the size is characterized in that for fixing the short axis size of the contact hole pattern.

본 발명은 하나의 콘택 홀 패턴을 계단 형으로 배열된 다수의 단위 패턴으로 분할하여(fracturing) 구현하고, 각 단위 패턴들의 장축 길이를 다양하고 미세하게 제어하면서 OPC를 수행하여 콘택 홀 패턴을 상하좌우 대칭적으로 구현할 수 있고, 장축 및 단축 CD의 균형을 맞추고 MEEF를 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention is implemented by splitting one contact hole pattern into a plurality of unit patterns arranged in a staircase shape, and performing contact OPC while controlling the long axis length of each unit pattern in various ways. It can be implemented symmetrically, balancing long and short CDs and reducing MEEF.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시되고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되기 위해 제공되는 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the spirit of the present invention is thoroughly and completely disclosed, and the spirit of the present invention to those skilled in the art will be fully delivered. Also, like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 콘택 홀 패턴을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing a contact hole pattern according to the present invention.

도 1을 참조하면, 하나의 콘택 홀 패턴(10)을 장축 방향으로 다수의 단위 패턴(12)으로 분할하여(fracturing) 구현한다. 여기서, 각 단위 패턴(12)의 폭은 콘택 홀 패턴(10)을 보정할 수 있는 최소 단위인 그리드 값(grid)으로 설정한다. 이때, 다수의 단위 패턴들(12)은 콘택 홀 패턴(10)의 모양을 따라 계단 형(step type)으로 배열된다.Referring to FIG. 1, one contact hole pattern 10 may be divided into a plurality of unit patterns 12 in a long axis direction. Here, the width of each unit pattern 12 is set to a grid value that is the minimum unit that can correct the contact hole pattern 10. In this case, the plurality of unit patterns 12 are arranged in a step type along the shape of the contact hole pattern 10.

예를 들어, 타원형 콘택 홀 패턴(10)의 경우 가운데 배열된 단위 패턴들(12)이 가장 길게 설정되고, 다른 단위 패턴들(12)은 위 아래로 대칭적인 계단 형태로 점차 작게 설정된다. For example, in the case of the elliptical contact hole pattern 10, the unit patterns 12 arranged in the middle are set to be the longest, and the other unit patterns 12 are gradually set in a stepped symmetrical step shape.

이와 같이 설정된 다수의 단위 패턴들(12) 중에서 하나 또는 일정 수를 각각 독립적으로 장축 길이를 미세하게 조절하여 OPC를 수행하면 원하는 모양과 크기를 갖는 콘택 홀 패턴(10)을 구현할 수 있다. 즉, 각각의 단위 패턴들(12)의 장축 길이를 미세하게 조절하여 콘택 홀 패턴(10)의 단축 길이는 고정한 상태에서 장축 길이를 원하는 크기로 구현할 수 있고, 장축 끝단(edge)을 원하는 모양으로 구현할 수 있다. 이때, 바람직하게는 콘택 홀 패턴(10)을 상하좌우 대칭적인 모양으로 형성한다.One or a predetermined number of the plurality of unit patterns 12 set as described above may be independently controlled to finely adjust the length of the long axis to perform the contact hole pattern 10 having a desired shape and size. That is, by adjusting the length of the long axis of each of the unit patterns 12 finely, the length of the short axis of the contact hole pattern 10 may be realized in a fixed size, and the length of the long axis edge may be formed in a desired shape. Can be implemented. At this time, preferably, the contact hole pattern 10 is formed in a symmetrical shape.

예를 들어, 콘택 홀 패턴(10)의 장축 방향에서 상부의 CD가 작고, 하부의 CD가 큰 사다리꼴 모양으로 콘택 홀 패턴(10) 패턴이 형성되는 경우 단위 패턴들(12) 중의 상부에 배치된 단위 패턴들(12)은 장축 길이를 늘이고 하부에 배치된 단위 패턴들(12)은 장축 길이를 줄이면 상하좌우 대칭적인 콘택 홀 패턴(10)을 구현할 수 있다. 이때, 콘택 홀 패턴(10)의 단축 CD의 증가가 없도록 각각의 단위 패턴들(12)의 장축 길이의 변동량을 조절한다.For example, when the contact hole pattern 10 pattern is formed in the trapezoid shape of the upper CD is small in the long axis direction of the contact hole pattern 10, the lower CD is disposed in the upper portion of the unit patterns 12 The unit patterns 12 may extend the major axis length and the unit patterns 12 disposed below may implement the contact hole patterns 10 that are symmetric in the vertical direction. At this time, the variation amount of the long axis length of each unit pattern 12 is adjusted so that the short axis CD of the contact hole pattern 10 does not increase.

상기한 바와 같은 본 발명은 하나의 콘택 홀 패턴(10)을 계단 형으로 배열된 다수의 단위 패턴(12)으로 분할하여(fracturing) 구현하고, 각 단위 패턴들(12)의 장축 길이를 다양하고 미세하게 조절하면서 OPC를 수행하여 콘택 홀 패턴(10)을 상하좌우 대칭적으로 구현할 수 있고, 장축 및 단축 CD의 균형을 맞추고 MEEF를 줄일 수 있는 기술을 개시한다.As described above, the present invention is implemented by splitting one contact hole pattern 10 into a plurality of unit patterns 12 arranged in a step shape, and varying the long axis length of each unit pattern 12. By performing OPC while finely adjusting, the contact hole pattern 10 can be implemented symmetrically in the up, down, left, and right directions, and the technique of balancing the long axis and short axis CD and reducing the MEEF is disclosed.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

도 1은 본 발명에 따른 콘택 홀 패턴을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing a contact hole pattern according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 콘택 홀 패턴10: contact hole pattern

12: 단위 패턴12: unit pattern

Claims (5)

콘택 홀 패턴을 장축 길이 방향으로 다수의 단위 패턴으로 분할하여(fracturing) 구현하는 단계;Implementing a contact hole pattern by splitting the contact hole pattern into a plurality of unit patterns in a long axis length direction; 상기 각 단위 패턴을 장축 방향으로 크기를 조절하여 상기 콘택 홀 패턴의 원하는 모양과 크기를 구현하는 단계; 및Realizing a desired shape and size of the contact hole pattern by adjusting the size of each unit pattern in a long axis direction; And 상기 각 단위 패턴들에 대해 광 근접 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 근접 보정 방법.And performing optical proximity correction on each of the unit patterns. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 단위 패턴은 상기 콘택 홀 패턴의 모양에 따라 계단 형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 광 근접 보정 방법.And said plurality of unit patterns are arranged in a step shape according to the shape of the contact hole pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 각 단위 패턴의 폭은 그리드 값(grid)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광 근접 보정 방법.And the width of each unit pattern is set to a grid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 크기를 조절하는 단계에서 상기 다수의 단위 패턴 중 하나 또는 미리 설정된 개수의 상기 단위 패턴의 장축 길이를 동시에 조절하는 것을 특징으로 하는 광 근접 보정 방법.And adjusting the size to simultaneously adjust the long axis length of one of the plurality of unit patterns or a predetermined number of unit patterns at the same time. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 크기를 조절하는 단계에서 상기 콘택 홀 패턴의 단축 크기를 고정하는 것을 특징으로 하는 광 근접 보정 방법.And adjusting the size to fix the short axis size of the contact hole pattern.
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