KR20100119071A

KR20100119071A - 광학 근접 보정을 이용한 ｃｄ 균일도 개선 방법

Info

Publication number: KR20100119071A
Application number: KR1020090037993A
Authority: KR
Inventors: 곽병호
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-09

Abstract

본 발명은 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장비 및 공정의 특성을 반영하는 OPC 모델을 적용한 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에 관한 것이다.

본 발명의 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법은 다수의 칩을 포함하는 레티클을 사용하는 노광 공정을 진행하기 위하여 상기 다수의 칩 각각에 대하여 광학근접보정 모델 데이터를 수집하는 제1 단계; 수집된 모델 데이터로부터 상기 다수의 칩 각각에 있어서 공정 능력이 최대가 되는 광학근접보정 모델을 결정하는 제2 단계; 그리고 상기 다수의 칩에 결정된 각각의 광학근접보정 모델을 반영하여 레티클을 제작하는 제3 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에 의하면 장비 및 공정의 특성을 반영하는 OPC 모델을 적용함으로써 CD 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

광학 근접 보정(optical proximity correction), 레티클, 균일도

Description

광학 근접 보정을 이용한 ＣＤ 균일도 개선 방법{Method of improving CD uniformity using optical proximity correction}

본 발명은 광학 근접 보정을 이용한 CD(Critical Dimension) 균일도 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장비 및 공정의 특성을 반영하는 OPC 모델을 적용한 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조를 위한 포토리소그래피(photolithography) 공정에서 원하는 패턴을 형성하기 위해서는 노광장비, 감광막 등과 함께 마스크 또는 레티클(reticle)이 필요하다.

최근 들어 노광장비에서 사용되는 광원의 파장이 반도체 소자의 최소 선폭(minimum feature size)에 근접하면서 빛의 회절, 간섭 등에 의해 패턴의 왜곡 현상이 나타나기 시작한다. 즉 레티클 상의 이미지를 웨이퍼에 투영시키는 광학계는 푸리어 변환(Fourier transformation)으로 표현하게 되면 저대역통과 필터(low-pass filter)로 작용하게 된다.

따라서 높은 주파수 부분인 패턴의 모서리 부분은 투과하지 않으므로 웨이퍼상에 맺히는 상은 원래의 모양과 다른 형태가 나타난다. 또한 인접 패턴의 영향에 의한 왜곡현상도 나타나게 되는데, 이러한 현상을 광학근접효과(optical proximity effect)라고 한다.

이러한 광학근접효과에 의한 패턴의 왜곡 현상을 극복하기 위하여 레티클 패턴을 고의적으로 변경, 즉 패턴의 모서리에 세리프(serif)를 달아주는 방법이 시도되고 있으며, 이러한 것을 광학근접보정(optical proximity correction, 이하 'OPC'라 한다) 방법이라 한다.

현재 OPC 방법은 상용 시뮬레이션 툴(simulation tool)을 이용한 시뮬레이션과 공정 실험을 통한 시행착오(trial & error) 방식으로 확인 및 검증이 이루어지고 있다.

특히 모델 베이스(model base) OPC는 노광장비의 광학적 특성 및 감광막의 특성을 데이터 베이스(data base)화 하여 OPC를 하는 방법이다. 이러한 OPC 모델을 수립하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 공정 평가를 통하여 가장 공정능력이 떨어지는 패턴의 공정 능력이 최대가 되는 바이어스(bias : 레티클과 실제 웨이퍼에서 구현하고자 하는 CD의 차이)를 기준으로 나머지 패턴에 대하여 모델 데이터를 수집한다.

둘째, 수집된 데이터를 바탕으로 공정을 대변할 수 있는 모델을 확립한다.

셋째, 보정 정도와 계산의 반복 회수, 프래그멘테이션(Fragmentation) 수, 세리프를 적용하는 방법을 포함하는 레시피(recipe)를 제작한다.

이런 모든 과정은 공정의 능력이 최대일 때(최적의 에너지 및 포커스)를 기준으로 이루어진다.

첨부된 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 하나의 양산용 레티클에는 여러 개의 동일한 칩(chip)이 존재하게 되는데, 상술한 OPC 모델을 수립하는 과정을 통하여 만들어진 하나의 모델로 모든 칩에 동일하게 적용을 한다. 이후, 포토 공정의 노광 장비에서는 필드(field) 단위 또는 샷(shot) 단위로 반복적으로 노광이 이루어진다.

그러나, OPC 모델에서 반영되지 않는 요소 - 예를 들어 노광 장비에 의한 공정 능력의 감소 및 이전 공정에 의한 공정 능력의 감소 - 에 의하여 공정 능력이 감소할 수 있다.

첨부된 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 노광 장비에 의한 요소는 렌즈의 특성에 기인하는 TFD(Total focus deviation, 이하 'TFD'라 한다), 즉 샷(shot) 내의 위치 별로 포커스가 다르게 나타남으로 인한 것과 조명 균일도(Illumination uniformity)에 의한 것이 있다.

첨부된 도 2는 하나의 레티클의 여러 위치의 칩에 존재하는 TFD를 보여주며, 첨부된 도 3은 조명 균일도에 기인하는 CD 차이를 보여주고 있다.

상기 이전 공정에 의한 요소는, 예를 들면 CMP 공정에 의하여 특정 지역의 토폴로지(topology)가 서로 상이한 것에 기인하는 포커스의 차이로 인한 것이 있다.

따라서 종래기술에 따른 최적의 조건에서 OPC 모델을 제작하고 이를 모든 칩에 동일하게 적용함에 따라 각각의 칩에 따라 다르게 나타나는 공정 능력의 감소를 충분히 반영하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 하나의 레티클의 여러 위치에 존재하는 각각의 칩들에 대하여 장비 및 공정의 특성을 개별적으로 반영하는 OPC 모델을 적용한 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법은 다수의 칩을 포함하는 레티클을 사용하는 노광 공정을 진행하기 위하여 상기 다수의 칩 각각에 대하여 광학근접보정 모델 데이터를 수집하는 제1 단계; 수집된 모델 데이터로부터 상기 다수의 칩 각각에 있어서 공정 능력이 최대가 되는 광학근접보정 모델을 결정하는 제2 단계; 그리고 상기 다수의 칩에 결정된 각각의 광학근접보정 모델을 반영하여 레티클을 제작하는 제3 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 단계는 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 - 0.5 ~ -0.1㎛ 범위의 포커스에서 수집된 광학근접보정 모델을 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 단계는 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 정해진 타겟 CD에 대비하여 4 ~ 6% 사이징된 광학근접보정 모델을 적용하는 것을 특 징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

첨부된 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법은 제1 단계 내지 제3 단계를 포함하여 이루어져 있다.

상기 제1 단계는 다수의 칩을 포함하는 레티클을 사용하는 노광 공정을 진행하기 위하여 상기 다수의 칩 각각에 대하여 광학근접보정 모델 데이터를 수집하는 단계이다.

상기 제2 단계는 수집된 모델 데이터로부터 상기 다수의 칩 각각에 있어서 공정 능력이 최대가 되는 광학근접보정 모델을 결정하는 단계이다.

상기 제3 단계는 상기 다수의 칩에 결정된 각각의 광학근접보정 모델을 반영하여 레티클을 제작하는 단계이다.

여기에서, 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 - 0.5 ~ -0.1㎛ 범위의 포커스에서 수집된 광학근접보정 모델을 적용하는 것이 바람직하다. 이는 일반적으로 가장자리에 존재하는 칩의 토폴로지가 다르게 나타나는 CMP 공정의 특성을 반영한 것이다.

또한, 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 정해진 타겟 CD에 대비하여 4 ~ 6% 사이징된 광학근접보정 모델을 적용하는 것이 바람직하다. 이는 광학근접효과에 의하여 줄어드는 CD 차이를 보상하기 위한 것이다.

종래의 광학근접보정 모델은 최적의 에너지 및 포커스 조건에서 광학근접보정 테스트 패턴의 CD 데이터를 이용하여 모델을 만들고, 이를 동일한 레티클에 존재하는 모든 칩에 적용하였다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에서는 최적의 포거스 조건이 아닌 포커스, 즉 디포커스(defocus)에서 모델을 제작하고 이를 검증하기 위하여 포커스에 민감한 테스트 패턴에 적용할 뿐만 아니라 레티클의 여러 가지 위치에 존재하는 각각의 칩에 서로 다른 광학근접보정 모델을 적용하여 노광 공정시 하나의 샷 내에 포커스 마진(focus margin)을 향상시킬 수 있는 것이다.

[ 실시예 ]

예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법에서는 아래 테이블 1에 나타난 바와 같이 최적의 포커스 조건에서 만들어진 표준 모델(Normal model)뿐만 아니라 - 0.1 ~ 0.1㎛의 디포커스 범위에서 목표 CD(target Critical Dimension) 대비 5% 사이징된 광학근접보정 모델을 레티클 내에 여러 가지 위치에 존재하는 각각의 칩에 각각 적용하는 것이다.

테이블 1. 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정 모델의 종류

모델명	내용
표준 모델	최적의 포커스 조건에서 수집된 광학근접보정 모델
모델 1	목표CD 대비 5% 사이징되고 -0.05㎛ 디포커스에서 수집된 광학근접보정모델
모델 2	목표CD 대비 5% 사이징되고 -0.1㎛ 디포커스에서 수집된 광학근접보정모델
모델 3	목표CD 대비 5% 사이징되고 +0.05㎛ 디포커스에서 수집된 광학근접보정모델
모델 4	목표CD 대비 5% 사이징되고 +0.1㎛ 디포커스에서 수집된 광학근접보정모델

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학근접보정 모델을 3×4 배열의 칩을 갖는 레티클에 적용하는 것을 보여주는 개략도이다.

첨부된 도 5에 도시된 바와 같이, TFD 및 조명 균일도(Illumination uniformity)를 개선하기 위해서는 가운데 열에 위치하는 칩들은 노광 장비에 의한 공정능력 감소 요인이 없으므로, 표준 모델이 적용된다.

또한 네 개의 모서리에 위치하는 칩들은 노광 장비뿐만 아니라 이전 공정에 의한 공정능력 감소 요인이 존재하므로, 모델 2가 적용되고, 나머지 부분에 위치하 는 칩들은 노광 장비에 의한 공정능력 감소 요인이 존재하므로, 모델 1이 적용된다.

따라서, 위와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 광학근접보정 모델을 사용할 경우 TFD에 의한 CD 차이 및 조명 균일도에 의한 CD 차이를 모두 보상하게 되어 샷 내 CD 균일도를 개선할 수 있는 것이다.

본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

도 1은 3×4 배열의 칩을 갖는 레티클을 보여주는 개략도,

도 2는 하나의 레티클의 여러 위치의 칩에 존재하는 TFD를 보여주는 개략도,

도 3은 조명 균일도에 기인하는 CD 차이를 보여주는 그래프,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학근접보정 모델을 3×4 배열의 칩을 갖는 레티클에 적용하는 것을 보여주는 개략도.

Claims

다수의 칩을 포함하는 레티클을 사용하는 노광 공정을 진행하기 위하여 상기 다수의 칩 각각에 대하여 광학근접보정 모델 데이터를 수집하는 제1 단계; 수집된 모델 데이터로부터 상기 다수의 칩 각각에 있어서 공정 능력이 최대가 되는 광학근접보정 모델을 결정하는 제2 단계; 그리고 상기 다수의 칩에 결정된 각각의 광학근접보정 모델을 반영하여 레티클을 제작하는 제3 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법.
제1항에 있어서, 상기 제3 단계는 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 - 0.5 ~ -0.1㎛ 범위의 포커스에서 수집된 광학근접보정 모델을 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법.
제1항에 있어서, 상기 제3 단계는 상기 다수의 칩 중에서 가장자리에 존재하는 칩에 정해진 타겟 CD에 대비하여 4 ~ 6% 사이징된 광학근접보정 모델을 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 근접 보정을 이용한 CD 균일도 개선 방법.