KR20100076471A - 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 웨이퍼 상에 발생한 다수의 결함을 분류하여 공정 마진을 평가하고 광근접보정 기술(OPC)을 적용하여 생산성을 향상하기 위한 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 웨이퍼에 포함된 다수의 다이별로 변경된 공정 조건을 바탕으로 포토 리소그래피 공정을 수행하는 단계, 설계 정보 파일을 상기 각 다이별로 비교하여 결함을 추출하는 단계, 추출된 상기 결함을 일정 기준으로 분류하는 단계 및분류된 상기 결함과 상기 공정 조건을 비교한 결과를 바탕으로 광근접보정 기술을 수행하는 단계를 포함한다.
반도체 장비, 결함, OPC
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 고집적 반도체 장치의 제조 과정에서 실리콘 웨이퍼 상에 구현된 미세 패턴들의 왜곡을 분석하여 보정할 수 있는 방법에 관한 기술이다.
반도체 장치는 실리콘 웨이퍼 내 일정영역에 불순물을 주입하거나 새로운 물질을 증착하는 등의 과정을 통해 정해진 목적에 따라 동작할 수 있도록 한 것이다. 이러한 반도체 장치를 제조하기 위한 제조 장비를 흔히 반도체 장비라고 하고, 이를 크게 분류하면 전공정 라인에 들어가는 장비, 후공정 라인에 들어가는 장비, 그리고 서비스 장비로 나눌 수 있다. 흔히, 전공정은 웨이퍼 위에 회로를 만드는 과정을 일컫고, 후공정은 기판 위에 만들어진 회로들을 하나하나씩 자르고 외부와 접속할 선을 연결하고 패키징하는 과정을 의미한다.
실리콘 웨이퍼를 이용하여 회로를 만드는 과정에서 웨이퍼에 제조될 회로의 패턴을 기록하는 것은 필수적이며, 이러한 과정을 흔히 포토 리소그래피(Lithography) 기술이라 한다. 포토 리소그래피 기술은 웨이퍼 상에 포토 레지스트(photo resist)를 도포한 후 노광, 현상, 에칭, 포토 레지스트 제거에 이르는 일 련의 프로세스를 모두 포함한다. 리소그래피 기술 중 핵심은 웨이퍼 상에 포토 레지스트를 형성한 후 빛을 주사하는 노광 공정을 통해 포토 레지스트를 패터닝하는 것이다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 포토 레지스트로 주사되는 빛은 회로 패턴 정보를 가지는 레티클(reticle)을 통과하는데 레티클에 의해 가려지는 부분에 대응하는 포토 레지스트는 웨이퍼 상에 그대로 남고, 빛이 레티클를 투과하여 전달된 영역의 포토 레지스트는 제거된다. 여기서, 레티클은 인쇄될 회로 패턴을 동일한 크기로 형상화한 마스크(mask)을 통상적으로 4 ~ 5배 정도 확대하여 만들어진다.
반도체 기억 장치의 집적도가 높아지면서 더욱 미세한 회로의 패턴(예를 들면, 반도체 소자의 선폭)이 웨이퍼로 인쇄될 수 있도록 요구되어 지는데 이를 위해서는 웨이퍼에 주사되는 빛의 파장이 짧아야 한다. 즉, 웨이퍼에 인쇄할 회로의 패턴이 더 미세할수록, 웨이퍼에 주사되는 빛의 파장은 더 짧아져야 한다. 예를 들면, 기존의 100 나노급 이상의 반도체 공정에서는 플루오린크립톤(KrF, 파장 248㎚)을 사용한 반면, 90 나노급 이하는 플루오린크립톤(KrF)보다 짧은 파장을 가지는 플루오린아르곤(ArF, 파장 193㎚)을 사용하여 웨이퍼에 미세한 회로 패턴을 인쇄하였다. 이후, 반도체 공정이 더욱 미세할 수 있도록 발전하여, 45 나노급 이하는 플루오린(F², 157㎚), 그보다 더욱 미세한 공정에서는 극 자외선(Extreme Ultraviolet, EUV)를 사용하는 노광 공정이 제안되었다. 하지만, 실리콘 웨이퍼 상에 인쇄되는 회로의 크기가 작아질 수록 다양한 종류의 왜곡이 발생하기 시작하였고, 이를 보정하기 위한 방법 중 하나로 광근접보정 기술(optical proximity correction, OPC)이 제안되었다.
광근접보정 기술(OPC)이란 반도체 제조 공정 중 복잡한 전기적 설계회로를 실리콘 웨이퍼 기판 위에 그려 넣는 포토 리소그래피 공정에서 빛의 특성 때문에 발생하는 굴절과 공정 효과 등의 왜곡 현상을 보정하여 원하는 설계 회로의 패턴이 웨이퍼 위에 정확히 구현될 수 있게 해주는 기술이다. 최근에는 집적회로가 전례없이 미세한 선폭으로 제조되어가면서 마스크 노광에 사용되는 빛의 파장이 각 칩의 패턴 사이 최소 간격보다도 더 길어지는 현상도 발생하고 있다. 이로 인하여, 포토 리소그래피 공정을 후 웨이퍼에 결함이 발생하는 빈도와 각 웨이퍼 상에 발생한 결함의 수가 증기하는 것을 막기 위해서는 웨이퍼 상에 발생한 결함을 분석하여 공정 마진을 감소시키는 요소들을 찾아낸 후, 이들을 광근접보정 기술(OPC)을 통해 제거해 나가야 한다.
종래에서는 웨이퍼 상에 발생한 결함을 분석하기 위해 동작 마진을 감소시키는 핵심적인 결함을 찾고 분류하기 위해, 기존부터 발생해왔던 결함이나 시뮬레이션을 통해 예상할 수 있던 약점이나 단점들을 각각의 웨이퍼 내 다이(die)별로 찾아보는 방법을 사용하였다. 각 다이(die)별로 미세한 패턴의 모양을 확인하거나 패턴의 크기(critical dimension, CD)를 측정하여 공정 마진을 결정하였기 때문에 시간이 많이 소요되었고, 이러한 과정이 관련 기술자에 의해 직접 각 웨이퍼 내 각각의 다이(die)마다 개별적으로 진행되다보니 검토할 수 있는 결함의 종류와 그 수의 한계가 있었다. 이로 인해, 다양한 결함 중 가장 큰 영향을 미치는 결함에 대한 분석을 간과할 수 있으며, 이 경우 반도체 장치의 제조에 소요되는 비용과 시간은 급격히 증가할 수 있는 단점이 있다. 그 결과, 반도체 장치의 생산성 향상을 위하여, 최근 보다 빠른 시간 안에 반도체 장치의 제조 과정에서 발생할 수 있는 결함을 보다 정확히 분석하기 위한 새로운 방법이 요구되고 있다.
전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실리콘 웨이퍼 상에 발생한 다수의 결함을 분류하여 공정 마진을 평가하고 광근접보정 기술(OPC)을 적용하여 생산성을 향상시키기 위해 발생될 수 있는 다수의 결함을 반도체 장치가 포함하는 패턴을 기준으로 분류하여 웨이퍼 상에 나타나는 각각의 결함 발생 빈도를 확인하여 광근접보정 기술을 적용함으로써 공정 마진을 확보할 수 있는 반도체 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 웨이퍼에 포함된 다수의 다이별로 변경된 공정 조건을 바탕으로 포토 리소그래피 공정을 수행하는 단계, 설계 정보 파일을 상기 각 다이별로 비교하여 결함을 추출하는 단계, 추출된 상기 결함을 일정 기준으로 분류하는 단계 및분류된 상기 결함과 상기 공정 조건을 비교한 결과를 바탕으로 광근접보정 기술을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 일정 기준은 레이어(layer number) 정보, 격자(grid) 정보, 위치정보(radius), 회전정보(rotation), 오차허용범위(edge tolerance) 및 유사도(similarity)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 공정 조건은 에너지(energy)의 크기 및 초점(focus) 정도를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 설계 정보 파일을 상기 각 다이별로 비교하여 결함을 추 출하는 단계는 각 다이의 전체 영역 뿐만 아니라 일부 영역에 대해서도 선택적으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 설계 정보 파일은 에지의 오차 범위 및 균일도를 포함하는 각 패턴에 대한 공정 마진정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반도체 제조 과정 중에 실리콘 웨이퍼 발생할 수 있는 결함을 분석하여 광근접보정 기술(OPC)에 적용하기 위한 방법으로서, 웨이퍼 내 각 다이(die)의 공정 조건과 다수의 결함을 반도체 장치에 포함되는 다수의 패턴의 종류를 기준으로 분류한 후 분석하여 제조 과정에서 가장 문제가 될 수 있는 결함을 빠르게 찾아낼 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 반도체 장치 내 패턴들의 위치 및 크기 정보를 담고 있는 설계 정보 파일(GDS file)과 각 다이를 비교하여 발견되는 결함 정보를 분류 기준에 따라 분류한 뒤 웨이퍼 상의 공정 조건과 비교 분석할 수 있어 기술자의 주관적인 검토 능력에 의존할 필요없이 컴퓨팅 시스템을 이용하여 빠르고 객관적인 분석이 가능해진다.
본 발명은 포토 리소그래피 공정 후 웨이퍼 상에 다수의 결함이 검출되어도 이러한 결함들이 종류에 따라 위치에 따라 구분되지 않아 분석하기 어려웠던 점을 극복하기 위해, 웨이퍼 상에 나타나는 결함을 일정기준으로 분류하고 웨이퍼 상의 패턴들을 결함을 분류한 기준과 비교하여 결함을 분석함으로써 특정 결함에 따른 공정 마진을 계산하거나 반도체 장치의 제조 과정에서 공정 마진에 가장 큰 영향을 미치는 요소들을 추출해냄으로써, 반도체 장치의 생산 수율을 높일 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 웨이퍼 내 다이(die)별 공정 조건에 다른 결함을 분석한 개념도이다. 하나의 웨이퍼에는 다수의 다이(die)가 포함되어 있는데, 도 1에는 일부(1~10) 만을 도시하였다.
포토 리소그래피 공정은 빛을 렌즈를 통해 웨이퍼에 주사하는 것으로, 빛과 렌즈의 굴절율을 보상하기 위한 에너지(energy)의 크기 및 초점(focus) 정도 등으로 인해 웨이퍼 내 각 다이의 위치에 따라 공정 조건이 미세하게 달라진다. 구체적으로 살펴보면, 첫번째 다이(1)에서 열번째 다이(10)로 갈수록 초점 정도가 높아지며, 네번째 다이(4)에서 8번째 다이(8)로 갈 수록 에너지 크기가 증가한다. 또한, 여섯번째 다이(6)의 경우 변화되는 두 공정 조건의 중간값에서 공정이 진행된다.
본 발명의 결함 분석방법을 설명하기 위해 도 1에 설명된 바와 같이, 첫번째 다이(1)부터 여섯번째 다이(6)까지 발견된 결함 수가 각각 31500, 15487, 7623, 268, 5632, 9432개라고 가정한다. 이러한 결함 수는 각 다이(die)에 형성된 패턴과 설계 정보 파일(GDS file)을 컴퓨팅 시스템을 이용한 단순 비교를 통해 파악한 것이다. 이때, 설계 정보 파일(GDS file)에는 반도체 장치 내 패턴의 공정 마진(예를 들면, 에지(edge)의 형상의 허용 범위, 특정 수치 이내의 울퉁불퉁함(jog), 균일도 등)을 미리 포함시켜 각 다이와 비교함으로써, 공정 마진을 벗어난 결함만을 추출하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 웨이퍼에 발생한 결함을 분류한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 검색된 결함들을 분류할 수 있는 조건을 선택한다. 각각의 설계 정보 파일(GDS file)에는 레이어(layer number) 정보, 격자(grid) 정보, 위치정보(radius), 회전정보(rotation), 오차허용범위(edge tolerance), 유사도(similarity) 등의 내용들이 담겨있는데, 이를 이용하여 각 다이별로 각각의 분류 기준에 따른 결함의 수를 파악한다. 일례로, 도 2에는 하나의 다이(die)에서 검출된 결함을 6가지의 종류로 나누어 놓았고, 각각은 408개, 55개, 38개, 177개, 93개, 52개로 보여지고 있다. 여기서 설명하는 결함의 숫자는 각각의 분류 기준에 따라 분류된 결과의 일부를 도시하고 있을 뿐이며 그외 더 많은 종류의 결함이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법은 도 1에서 설명된 하나의 웨이퍼에 포함된 다수의 다이에 대해 각 다이별로 공정 조건에 따라 발견되는 결함의 수의 변화와 도 2에서 설명된 각각의 분류된 결함의 수를 이용하여 전체 웨이퍼 상의 공정 마진을 분석한다.
예를 들어, 도 1에 도시된 두번째 다이(2)에서 추출된 15487개의 결함을 설계 정보 파일과 비교한 결과, 제 1 ~ 제 4 종류(A, B, C, D)의 4가지로 분류되었고, 세번째 다이(3)에서 추출된 7623개의 결함을 설계 정보 파일과 비교한 결과 제 1, 제 2 및 제 5 종류(A, B, E)의 3가지로 분류되었다고 가정한다. 이 경우, 제 3 종류(C)의 경우 두번째 다이(2)에서는 검출되고 세번째 다이(3)에서는 검 출되지 않았기 때문에 초점 정도가 커질 수록 공정 마진 확보에 유리하다는 점을 알 수 있다.
또 다른 예를 들어, 만약 공정 조건의 중간값을 가지는 여섯번째 다이(6)에서 발견된 결함이 대부분 제 5 종류(E)라고 한다면, 제 5 종류(E)의 결함이 공정 마진에 가장 핵심적인 영향을 미치는 것으로 인정할 수 있다.
전술한 방법으로, 웨이퍼 상의 각 다이별로 검출된 결함을 분류 기준에 의해 나눌 경우 공정 조건의 변화에 따라 결함이 어떻게 발생하는 지를 파악할 수 있다. 이러한 분석결과를 광근접보정 기술(OPC)에 적용할 경우 공정 마진을 분석하고 개선하는 데 큰 효과가 발생한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 다이(die)의 특성에 대응하여 결함의 변화를 분석한 그래프이다.
도시된 바와 같이, 웨이퍼 상에서 발견된 결함들의 위치정보(좌표)와 크기(CD 정보)를 이용하면 서로 다른 다이에서 특정한 종류의 결함이 어떠한 양상으로 변화되는지를 살펴볼 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 세번째 다이(3)에서 발견되지 않은 정보가 세번째 다이(3)와 다른 공정 조건을 가지는 첫번째 다이(1)와 두번째 다이(2)에서 얼마나 나타나는 가를 보여주고 있다. 즉, 결함을 몇가지 종류로 분류한 뒤 각각의 다이별로 존재유무와 결함 발생의 양상을 그래프로 쉽게 분석하면, 공정 조건에 따라 결함이 어떻게 발생하는 지를 쉽게 예측 분석할 수 있다.
전술한 바와 같이, 공정 마진을 증가시키기 위해 경험적으로 예측한 결함 정 보와 시뮬레이션을 통해 예측한 결함 정보를 바탕으로 그에 대응하는 웨이퍼 상에 결함을 일일이 찾아가며 결함을 분석하고 광근접보정 기술(OPC)에 적용해왔던 종래와 달리, 본 발명에서는 설계 정보 파일(GDS file)을 이용하여 각 다이내 결함을 찾아내고 결함의 종류를 분류하여 공정 조건과의 관계를 살펴봄으로써 웨이퍼 상에서 발생되는 결함을 보다 명확하고 빠르게 분석할 수 있게 되었고 이러한 분석 정보를 광근접보정 기술(OPC)에 적용함으로써 공정 마진을 분석하고 확보하는 데 더욱 용이해졌다.
또한, 예측된 정보가 아닌 설계 정보 파일을 이용하여 컴퓨팅 시스템을 사용하여 결함을 찾아 내는 방법은 설계 정보 파일의 일부만을 사용하여 각 다이와 비교할 수 있으며 예측된 정보를 이용하여 특정 영역만을 선별적으로 비교하는 것도 가능하기 때문에, 결함 정보를 추출하는데 소요되는 시간을 크게 줄일 있다. 또한, 개발자들이 직접 찾아내는 것이 아니라 컴퓨팅 시스템을 이용한 비교를 통해 추출하기 때문에 주관적인 요소를 제거할 수 있어 보다 정확한 분석이 가능해졌다.
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 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 웨이퍼 내 다이(die)별 공정 조건에 다른 결함을 분석한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 웨이퍼에 발생한 결함을 분류한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 분석 방법 중 다이(die)의 특성에 대응하여 결함의 변화를 분석한 그래프.
Claims (5)
- 웨이퍼에 포함된 다수의 다이별로 변경된 공정 조건을 바탕으로 포토 리소그래피 공정을 수행하는 단계;설계 정보 파일을 상기 각 다이별로 비교하여 결함을 추출하는 단계;추출된 상기 결함을 일정 기준으로 분류하는 단계; 및분류된 상기 결함과 상기 공정 조건을 비교한 결과를 바탕으로 광근접보정 기술을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 일정 기준은 레이어(layer number) 정보, 격자(grid) 정보, 위치정보(radius), 회전정보(rotation), 오차허용범위(edge tolerance) 및 유사도(similarity)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 공정 조건은 에너지(energy)의 크기 및 초점(focus) 정도를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 설계 정보 파일을 상기 각 다이별로 비교하여 결함을 추출하는 단계는 각 다이의 전체 영역 뿐만 아니라 일부 영역에 대해서도 선택적으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 설계 정보 파일은 에지의 오차 범위 및 균일도를 포함하는 각 패턴에 대한 공정 마진정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080134533A KR20100076471A (ko) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 반도체 장치의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080134533A KR20100076471A (ko) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 반도체 장치의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100076471A true KR20100076471A (ko) | 2010-07-06 |
Family
ID=42638193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080134533A KR20100076471A (ko) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 반도체 장치의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100076471A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9727799B2 (en) | 2014-12-22 | 2017-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of automatic defect classification |
-
2008
- 2008-12-26 KR KR1020080134533A patent/KR20100076471A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US9727799B2 (en) | 2014-12-22 | 2017-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of automatic defect classification |
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