KR20090109351A - 광학 근접 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리플로우 공정을 수행하기 이전 및 이후의 듀티 데이터를 이용하여 순수 리플로우 바이어스를 도출하여 구한 OPC 바이어스를 대입한 OPC 모델을 구현하기 때문에 리플로우 공정에 의한 오픈 영역(open area)에 따른 리플로우 바이어스 변동(reflow bias variation)을 줄여 AOPC(auto OPC)를 수행할 수 있고, OPC 정확도(accuracy) 향상 및 TAT(Turn Around Time)를 개선할 수 있는 기술을 개시한다.

OPC, 모델 기반 OPC, 광학 모델, 레지스트 모델, OPC 바이어스

Description

광학 근접 보정 방법{Optical proximity correction method}

본 발명은 광학 근접 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리플로우 공정에 의한 오픈 영역(open area)에 따른 리플로우 바이어스 변동(reflow bias variation)을 줄여 AOPC(auto OPC)를 수행할 수 있고, OPC 정확도(accuracy) 향상 및 TAT를 개선할 수 있는 광학 근접 보정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 리소그라피 공정(lithography process)은 웨이퍼 상에 감광막(photo resist)을 도포한 후 노광 및 현상을 수행하는 공정으로서 마스크를 필요로 하는 식각 공정이나 이온 주입 공정 이전에 수행된다.

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 스캐너(scanner)의 개발, 변형된 마스크를 개발하는 등의 노력에 의해 반도체 소자 제조 장치가 갖고 있는 기술적인 한계를 극복하고 있다.

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.

하지만, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 마스크에 형성된 패턴의 크기가 광원의 파장에 근접하게 되었고, 그 결과 리소그라피 기술에서 빛의 회절 및 간섭에 의한 영향이 증가하고 있다.

따라서, 노광 장치의 광학계가 저대역 필터(low pass filter)로 작용하기 때문에, 웨이퍼에 형성되는 패턴은 마스크 패턴에 정의된 패턴에서 왜곡된 형태로 나타난다.

특히, 패턴의 모서리 부분은 라운드 모양으로 왜곡된 상이 형성되는 광 근접 효과(Optical Proximity Effect; OPE)가 발생한다.

이러한 광 근접 효과를 극복하기 위한 기술로써 마스크 패턴의 모양을 고의적으로 변형하여 패턴 왜곡을 보정하는 광학 근접 보정(Optical Proximity Correction; 이하 OPC라 함)을 사용한다. 이러한 OPC는 마스크에 형성되는 마스크 패턴에 해상도 이하의 작은 패턴들을 추가하거나 제거하는 방법을 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.

또한, 광학 근접 효과(Optical Proximity Effect)에 의한 패턴 CD(Critical Dimension)의 변동을 감소시키는 OPC 방법으로는 크게 두 가지 방법이 있다. 즉, 노광 장비의 파라미터를 변경시켜 광학 근접 효과에 대한 보정을 취하는 모델 기반 OPC 방법(Model based OPC) 및 일반적으로 몇 개의 규칙을 정하여 이를 마스크 설계에 반영하는 규칙 기반 OPC 방법(Rule based OPC)이 있다.

여기서, 모델 기반 OPC 방법(Model based OPC)은 규칙 기반 OPC 방법(Rule based OPC)에 비해 다양한 레이아웃에 광학 근접 효과 보정을 적용하기에 용이하다는 장점이 있다.

모델 기반 OPC 방법에서 가장 중요한 요소는 광학 모델(Optical Model)이다. 여기서, 광학 모델을 만들어 패턴 보정을 하기 위해서는 광학 근접 효과를 알아야 하고, 광학 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.

일반적으로 코어 영역 및 주변 회로 영역에 정의되어야 하는 랜덤 콘택 홀(random direct contact hole)이 배치된 층(layer)의 경우, 마스크 바이어스만 보상하여 마스크를 제작하였다.

하지만, 반도체 소자의 직접도가 증가함에 따라 랜덤 콘택 홀이 배치된 층의 공정 마진을 향상시키기 위해 OPC를 통한 레이아웃 수정이 필요하게 되었다.

또한, 감광막의 도포, 노광 및 현상에 의해 패턴을 형성한 후에, 분해능의 한계를 극복하기 위해 감광막을 팽창하도록 고온 가열 건조에 의해 랜덤 콘택 홀 패턴의 너비 및 구멍의 지름을 좁게 하는 단계를 부가하는 리플로우(reflow) 기술을 사용한다.

하지만, 리플로우 기술을 랜덤 콘택 홀에 적용하는 경우 각 랜덤 콘택 홀 패턴에 대한 오픈 영역이 달라 리플로우 바이어스 양이 달라지고, 이에 따라 OPC 모델을 구현할 때 이를 고려하지 않으면 공정 마진을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 리플로우 공정에 의한 오픈 영역에 따른 리플로우 바이어스 변동(reflow bias variation)을 줄여 AOPC를 수행할 수 있고, OPC 정확도(accuracy) 향상 및 TAT를 개선할 수 있는 광학 근접 보정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 광학 근접 보정 방법은

리플로우 공정을 수행하기 이전 웨이퍼에 형성된 랜덤 콘택 홀 패턴의 간격(pitch)별 DI 듀티 CD(Development Inspection Duty Critical Dimension)를 측정하여 제 1 듀티 데이터를 추출하는 단계;

상기 제 1 듀티 데이터를 이용하여 광학 모델을 설정하는 단계;

리플로우 공정을 수행한 이후 웨이퍼에 형성된 상기 랜덤 콘택 홀 패턴의 간격(pitch)별 DI 듀티 CD를 측정하여 제 2 듀티 데이터를 추출하는 단계;

상기 제 2 듀티 데이터를 이용하여 레지스트 모델을 설정하는 단계;

상기 제 1 듀티 데이터와 상기 제 2 듀티 데이터를 이용하여 얻어진 순수 리플로우 바이어스를 이용하여 OPC 바이어스를 구하는 단계;

상기 OPC 바이어스를 대입하여 OPC 모델을 구현하는 단계; 및

상기 OPC 모델을 이용하여 AOPC(Auto Optical Proximity Correction)를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 OPC 모델을 검증하는 단계를 더 포함하고,

상기 듀티는 상기 랜덤 콘택 홀 패턴 폭에 대해서 인접한 상기 랜덤 콘택 홀 패턴들 사이의 간격의 비를 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 리플로우 공정을 수행한 후의 듀티 데이터를 이용하여 순수 리플로우 바이어스를 예측하여 구한 OPC 바이어스를 대입한 OPC 모델을 구현하기 때문에 리플로우 공정에 의한 오픈 영역에 따른 리플로우 바이어스 변동(reflow bias variation)을 줄여 AOPC를 수행할 수 있고, OPC 정확도(accuracy) 향상 및 TAT를 개선할 수 있는 효과가 있다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 광학 근접 보정 방법을 나타낸 순서도이다. 여기서는 리플로우 공정을 수행하여 랜덤 콘택 홀을 형성하는 공정의 경우를 예를 들어 설명한다.

도 1을 참조하면, 리플로우 공정을 수행하기 이전 랜덤 콘택 홀 패턴의 간 격(pitch)별 DI 듀티 CD(Development Inspection Duty Critical Dimension)를 추출한다(gathering)(S1). 즉, 간격별로 다수의 랜덤 콘택 홀 패턴이 배치된 레티클을 이용하여 웨이퍼에 랜덤 콘택 홀 패턴을 형성하고, 웨이퍼에 형성된 랜덤 콘택 홀 패턴의 DI 듀티 CD를 측정한다. 이러한 방법으로 추출한 DI 듀티 CD에 대한 데이터를 이용하여 광학 모델을 설정하고 최적화한다(S2). 여기서, 듀티는 패턴 폭에 대해서 인접한 패턴들 사이의 간격의 비를 나타내는 인자이다.

또한, 리플로우 공정을 수행한 이후에 랜덤 콘택 홀 패턴의 간격별 DI 듀티 CD를 추출한다(S3). 즉, 간격별로 다수의 랜덤 콘택 홀 패턴이 형성된 웨이퍼에 대해 리플로우 공정을 수행하고, 웨이퍼에 형성되어 리플로우 공정이 수행된 랜덤 콘택 홀 패턴의 DI 듀티 CD를 측정한다. 이와 같이 추출한 DI 듀티 CD에 대한 데이터를 이용하여 레지스트 모델을 설정하고 최적화한다(S4).

리플로우 공정을 수행하기 이전의 DI 듀티 CD에 대한 데이터와 리플로우 공정을 수행한 후의 DI 듀티 CD에 대한 데이터를 적절히 이용하여 순수 리플로우 바이어스를 도출하고, 그 순수 리플로우 바이어스 값을 이용하여 실제 OPC 바이어스를 구한다(S5).

이어서, OPC 바이어스를 대입하여 OPC 모델을 구현하고(building)(S6), OPC 모델을 검증한 후(S7) AOPC를 수행한다(S8).

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광 근접 보정 방법에 따라 랜덤 콘택 홀 패턴을 보정하는 방법을 나타낸 평면도이다. 여기서, 도 2a는 최초 설계 단계에서의 랜덤 콘택 홀 패턴(10)을 나타내고, 도 2b는 OPC 바이어스(12)를 적용한 후의 랜덤 콘택 홀 패턴(11)을 나타낸다. 즉, 리플로우 공정을 수행하기 이전과 이후의 DI 듀티 CD에 대한 데이터를 이용하여 순수 리플로우 바이어스를 도출하여 구한 OPC 바이어스(12)를 대입한 랜덤 콘택 홀 패턴(11)을 나타낸다.

상기한 바와 같은 실시예는 리플로우 공정을 수행하기 이전 및 이후의 DI 듀티 CD에 대한 데이터를 이용하여 순수 리플로우 바이어스를 도출하여 구한 OPC 바이어스를 대입한 OPC 모델을 구현하기 때문에 리플로우 공정에 의한 오픈 영역에 따른 리플로우 바이어스 변동을 줄여 AOPC를 수행할 수 있고, OPC 정확도(accuracy) 향상 및 TAT를 개선할 수 있는 기술을 개시한다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 광학 근접 보정 방법을 나타낸 순서도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광 근접 보정 방법에 따라 랜덤 콘택 홀 패턴을 보정하는 방법을 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 랜덤 콘택 홀 패턴

11: 리플로우 공정을 수행한 후 랜덤 콘택 홀 패턴

12: OPC 바이어스

Claims (3)

1. 리플로우 공정을 수행하기 이전 웨이퍼에 형성된 랜덤 콘택 홀 패턴의 간격(pitch)별 DI 듀티 CD(Development Inspection Duty Critical Dimension)를 측정하여 제 1 듀티 데이터를 추출하는 단계;

   상기 제 1 듀티 데이터를 이용하여 광학 모델을 설정하는 단계;

   리플로우 공정을 수행한 이후 웨이퍼에 형성된 상기 랜덤 콘택 홀 패턴의 간격(pitch)별 DI 듀티 CD를 측정하여 제 2 듀티 데이터를 추출하는 단계;

   상기 제 2 듀티 데이터를 이용하여 레지스트 모델을 설정하는 단계;

   상기 제 1 듀티 데이터와 상기 제 2 듀티 데이터를 이용하여 얻어진 순수 리플로우 바이어스를 이용하여 OPC 바이어스를 구하는 단계;

   상기 OPC 바이어스를 대입하여 OPC 모델을 구현하는 단계; 및

   상기 OPC 모델을 이용하여 AOPC(Auto Optical Proximity Correction)를 수행하는 단계를 포함하는 광학 근접 보정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 OPC 모델을 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 듀티는 상기 랜덤 콘택 홀 패턴 폭에 대해서 인접한 상기 랜덤 콘택 홀 패턴들 사이의 간격의 비를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보정 방법.

Images