KR20100127671A - 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법 - Google Patents

광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법 Download PDF

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Abstract

서로 다른 형상의 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들의 레이아웃(layout)을 얻고, 목표 콘택 패턴들의 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)한 후, 광근접효과보정된 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)들을 얻는다. 목표 콘택 패턴들의 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어를 중첩시킨 후, 시뮬레이션 컨투어의 수평 방향 및 수직 방향의 제1선폭들을 측정하고, 제1선폭들이 측정된 지점에서의 목표 콘택 패턴 레이아웃의 제2선폭들과 제1선폭들과의 비를 얻는다. 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법을 제시한다.
OPC, CD, 콘택, 면적 측정

Description

광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법{Method for verifying OPC layout of contact pattern}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히, 광근접효과보정(OPC: Optical Proximity Correction)된 콘택 패턴(contact pattern)의 레이아웃(layout)을 검증하는 방법에 관한 것이다.
메모리(memory) 소자와 같은 반도체 소자가 급격히 고집적화되고 패턴 크기가 축소됨에 따라, 웨이퍼(wafer) 상으로 패턴을 전사하는 노광 과정에 보다 높은 해상력이 요구되고 있다. 노광 과정에 의한 패턴 전사 시 유발될 수 있는 광근접효과(OPE: Optical Proximity Effect)를 보상하여 보다 높은 정밀도를 가지며 패턴을 전사하기 위해서, 패턴 전사하고자 설계된 목표 패턴 레이아웃(layout of target pattern)을 OPC 보정하고 있다. 이러한 OPC 보정된 레이아웃을 노광 과정으로 패턴 전사한 결과물이 목표 패턴의 레이아웃과 부합되는 지 여부를 미리 확인하기 위해서 OPC 후 검증(verification) 과정이 수행되고 있다. OPC 후 검증 과정은 OPC된 레이아웃을 노광 과정을 반영한 시뮬레이션 모델(simulation model)을 이용하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)를 얻고, 시뮬레이션 컨투어와 목표 패턴 레 이아웃을 비교하여 부합되는 지 여부를 검증하게 된다.
소자분리(isolation)를 위한 레이아웃이나 게이트(gate) 레이아웃은 라인 및 스페이스 패턴(line & space) 패턴을 포함하고 있어, 이러한 라인들의 선폭(CD: Critical Dimension)을 측정 및 비교하여 CD 허용 오차(tolerance)를 검증할 수 있다. 즉, 목표 라인 패턴 레이아웃과 시뮬레이션 라인 컨투어 간의 CD 비교를 통해 CD 허용 오차 내에 이러한 비교에 의해 추출되는 CD 차이가 존재하는 지를 확인할 수 있다. 이러한 CD 비교에 의해서 취약 지점(weak point)을 추출하고, 이러한 취약 지점에 대한 패턴 전사 결과의 오류 예측 및 이를 보상하기 위한 OPC를 재수행할 지의 여부를 판단하게 된다.
그런데, 반도체 소자의 집적을 위해서는 라인 형태의 패턴뿐만 아니라 콘택홀(contact hole)을 위한 원형 또는 사각형 형상의 레이아웃(layout)을 웨이퍼(wafer) 상에 패턴 전사하는 과정이 요구된다. 콘택홀을 위한 콘택 패턴에 대한 OPC 검증은, 시뮬레이션 컨투어의 면적을 목표 패턴 레이아웃의 면적으로 나눈 비율을 허용 오차(%)로 측정하는 과정으로 수행되고 있다. 이러한 면적을 이용하여 허용 오차를 검증하는 방법은, 동일한 크기의 콘택 패턴들이 배치된 레이아웃에 대해서는 상당히 유용한 결과를 기대할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 다양한 크기나 형상의 콘택 패턴들이 혼재된 레이아웃의 경우, 허용 오차를 일괄적으로 설정하기가 어려워 정확한 검증이 수행되기 어렵다.
도 1에 제시된 바와 같이, 목표 제1콘택 패턴(10)이 정사각형 형상의 레이아웃을 가지고, 이를 OPC한 레이아웃(11)에 대해서 시뮬레이션을 수행하여 얻은 시뮬 레이션 제1컨투어(13)가 원형으로 얻어질 수 있다. 이때, 목표 제1콘택 패턴(10)과 동일한 면적의 제1콘택 패턴(10)들 뿐만 아니라, 장방형(square type)의 목표 제2콘택 패턴(20)이나 슬릿 형상(slit type)의 목표 제3콘택 패턴(30)이 동일한 층에 전사되기 위해서 목표 제1콘택 패턴(10)이 함께 존재할 경우, 각각의 패턴들에 대한 허용 오차는 다를 수 있다.
예컨대, 시뮬레이션 제1컨투어(13)의 면적/ 목표 제1콘택 패턴(10)의 면적의 비율이 80% 일 경우 정상으로 판정될 수 있고, 시뮬레이션 제2컨투어(23)와 목표 제2콘택 패턴(20)의 면적 비율이 60%로 측정되는 경우와 시뮬레이션 제3컨투어(33)와 목표 제3콘택 패턴(30)의 면적 비율이 70%로 측정되는 경우가 정상일 수 있다. 그런데, 측정 시 설정되는 허용 오차가 제2콘택 패턴(20)의 경우에 맞춰 60% 허용 오차로 설정할 경우, 제1콘택 패턴(10)이 이러한 허용 오차 보다 높은 70%의 면적 비로 측정되어도 결함으로 판별되지 않게 된다. 그런데, 제1콘택 패턴(10)은 80%의 면적 비가 얻어져야 하므로, 이러한 경우의 검증 결과는 의미가 없게 된다.
반대로, 허용 오차를 80%로 설정할 경우, 제2콘택 패턴(20)이나 제3콘택 패턴(30)에 대한 OPC 레이아웃이 실질적으로는 정상 범위 내로 판별되어야 하나, 허용 오차가 너무 엄격히 적용되어 모두 결함으로 판정되게 된다. 즉, 콘택(10, 20, 30)의 형상에 따라 허용되는 오차가 다르므로, 어느 하나의 허용 오차 범위를 기준으로 하여 결함 여부를 판별하기가 어렵게 된다. 콘택 패턴(10, 20, 30)의 형상에 따라 허용될 수 있는 허용 오차의 범위가 달라야 하지만, 이러한 경우 실질적인 OPC 검증을 수행하기가 어려우므로, 콘택 패턴(10, 20, 30)의 형상에 무관하게 하 나의 허용 오차 기준을 설정하여, 이러한 기준으로 OPC 레이아웃의 결함 여부를 검증하여야 한다.
따라서 여러 형상의 콘택들이 혼재된 레이아웃에서 OPC된 레이아웃을 신뢰성있게 검증하는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 여러 형상의 콘택 패턴들이 혼재된 레이아웃에서 광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 보다 신뢰성있게 검증하는 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 관점은, 서로 다른 형상의 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들의 레이아웃(layout)을 얻는 단계; 상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)하는 단계; 상기 광근접효과보정된 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)들을 얻는 단계; 상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃과 상기 시뮬레이션 컨투어를 중첩시키는 단계; 상기 시뮬레이션 컨투어의 수평 방향 및 수직 방향의 제1선폭들을 측정하는 단계; 상기 제1선폭들이 측정된 지점에서의 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃의 제2선폭들과 상기 제1선폭들과의 비를 얻는 단계; 및 상기 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별하는 단계를 포함하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법을 제시한다.
본 발명의 다른 일 관점은, 서로 다른 형상의 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들의 레이아웃(layout)을 얻는 단계; 상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)하는 단계; 상기 광근접효과보정된 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)들을 얻는 단계; 상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃과 상기 시뮬레이션 컨투어를 중첩시키는 단계; 상기 목표 콘택 패턴의 레이아웃에 수평 및 수직의 측정 가늠좌를 배치시키는 단계; 상기 측정 가늠좌에 중첩된 상기 시뮬레이션 컨투어 부분의 수평 방향 및 수직 방향의 제1선폭들을 측정하는 단계; 상기 측정된 제1선폭들과 상기 측정 가늠좌가 배치된 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃 부분의 제2선폭들의 비를 얻는 단계; 및 상기 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별하는 단계를 포함하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법을 제시한다.
상기 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들은 정사각형 형상, 슬릿(slit) 형상 또는 장방형(square) 형상의 레이아웃을 가지고 서로 다른 크기들을 가지게 설정될 수 있다.
상기 수평 및 수직의 측정 가늠좌는 수평 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 박스(box) 및 수직 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 박스(box)로 생성되어 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃 및 상기 시뮬레이션 컨투어 상에 중첩되게 위치하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 여러 형상의 콘택 패턴들이 혼재된 레이아웃에서 광근접효과보정(OPC)된 레이아웃을 보다 신뢰성있게 검증하는 방법을 제시할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광근접효과보정(OPC)된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법은, 목표 콘택 패턴(100)의 레이아웃과 이를 광근접효과보정한 패턴의 레이아웃을 얻고, 광근접효과보정된 패턴의 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour: 101)를 얻는다. 목표 콘택 패턴(100)의 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어(101)를 비교하기 위해서 중첩시키고, 목표 콘택 패턴(100)의 레이아웃에 수평 및 수직의 측정 가늠좌(200)를 배치시킨다. 측정 가늠좌(200)는 수평 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 제1박스(box: 201) 및 수직 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 제1박스(203)가 십자형으로 배치되게 생성되고, 목표 콘택 패턴(100) 레이아웃 및 시뮬레이션 컨투어(101) 상에 중첩시킨다.
이러한 측정 가늠좌(200)에 중첩된 시뮬레이션 컨투어(101) 부분의 X축인 수평 방향 제1선폭(301) 및 Y축인 수직 방향 제1선폭(303)을 측정한다. 측정된 제1선폭들(301, 303)과 측정 가늠좌(200)가 배치된 목표 콘택 패턴(100) 레이아웃 부분의 수평 방향 제2선폭(401) 및 수직 방향 제2선폭(403)들을 각각 비교한다. 이들 제1선폭들(301, 303)과 제2선폭들(401, 403)들의 비를 방향에 따라 계산하여 얻는다. 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별한다. 이때, 선폭 허용 오차는 방향에 따라 달리 설정될 수 있으나, 목표 콘택 패턴(100)의 크기(size)나 형상에 무관하게 하나의 일정한 값, 예컨대, 90%로 설정할 수 있다.
도 3에 제시된 바와 같이, 목표 콘택 패턴 레이아웃이, 정사각형 형상의 제1 콘택 패턴(110), 장방형(square) 형상의 제2콘택 패턴(120) 및 슬릿(slit) 형상의 제3콘택 패턴(130)들을 모두 포함하는 레이아웃으로 설계된 경우, OPC된 레이아웃을 이용한 시뮬레이션 결과의 컨투어는 시뮬레이션 제1컨투어(111), 시뮬레이션 제2컨투어(121) 및 시뮬레이션 제3컨투어(131)로 얻어지고, 각각에 제1측정 가늠좌(210), 제2측정 가늠좌(220) 및 제3측정 가늠좌(230)를 생성 배치시킬 수 있다. 각각의 측정 가늠좌들(210, 220, 230)에서 선폭(CD) 측정이 이루어지고, 측정된 선폭들과 목표 패턴의 선폭들의 비들이 얻어진다. 이러한 측정 선폭 비들을 동일한 선폭 비에 대한 허용 오차를 적용하여 결함 발생 여부를 판별한다. 이때, 목표 콘택 패턴들(110, 120, 130)의 형상 및 크기는 다르지만, 선폭을 기준으로 결함 여부를 판별하므로, 동일한 선폭 허용 오차가 적용되어도 결함 결과의 변동은 억제될 수 있다. 이에 따라, OPC 검증 결과에 대한 신뢰성이 보다 개선되게 된다.
한편, 도 4에 제시된 바와 같이, 목표 콘택 패턴(500)에 대해 OPC된 레이아웃의 시뮬레이션 컨투어(501)가 패턴 시프트(pattern shift)될 경우에도, 선폭 허용 오차를 기준으로 결함 여부를 판별하므로 신뢰성있는 OPC 검증이 가능하다. 측정 가늠좌(200)를 생성하고, 측정 가늠좌(200)에 겹쳐지는 시뮬레이션 컨투어(501) 부분의 수평 방향 제3선폭(601) 및 수직 방향 제3선폭(603)을 측정하고, 측정된 선폭들을 목표 콘택 패턴(500)의 수평 방향 및 수직 방향의 선폭들과 비교하여 그 비를 얻는 것이 가능하다. 얻어진 선폭 비에 설정된 선폭 허용 오차를 적용함으로써, OPC된 결과의 결함 여부를 판별할 수 있다. 이러한 패턴 시프트의 경우 종래의 경우와 같이 면적만으로 검출할 경우 결함으로 검출되기 어렵지만, 본 발명의 실시예 의 경우 결함으로 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 패턴 시프트가 유발된 경우에도 이에 대한 OPC 검증에 의한 결함으로 검출할 수 있으므로, 보다 엄격한 패턴 중첩(overlay) 제어가 가능하다.
도 1은 종래의 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.

Claims (4)

  1. 서로 다른 형상의 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들의 레이아웃(layout)을 얻는 단계;
    상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)하는 단계;
    상기 광근접효과보정된 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)들을 얻는 단계;
    상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃과 상기 시뮬레이션 컨투어를 중첩시키는 단계;
    상기 시뮬레이션 컨투어의 수평 방향 및 수직 방향의 제1선폭들을 측정하는 단계;
    상기 제1선폭들이 측정된 지점에서의 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃의 제2선폭들과 상기 제1선폭들과의 비를 얻는 단계; 및
    상기 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별하는 단계를 포함하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법.
  2. 서로 다른 형상의 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들의 레이아웃(layout)을 얻는 단계;
    상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃을 광근접효과보정(OPC)하는 단계;
    상기 광근접효과보정된 레이아웃을 시뮬레이션(simulation)하여 시뮬레이션 컨투어(simulation contour)들을 얻는 단계;
    상기 목표 콘택 패턴들의 레이아웃과 상기 시뮬레이션 컨투어를 중첩시키는 단계;
    상기 목표 콘택 패턴의 레이아웃에 수평 및 수직의 측정 가늠좌를 배치시키는 단계;
    상기 측정 가늠좌에 중첩된 상기 시뮬레이션 컨투어 부분의 수평 방향 및 수직 방향의 제1선폭들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1선폭들과 상기 측정 가늠좌가 배치된 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃 부분의 제2선폭들의 비를 얻는 단계; 및
    상기 얻어진 선폭 비를 설정된 선폭 허용 오차와 비교하여 결함 여부를 판별하는 단계를 포함하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 목표 콘택 패턴(target contact pattern)들은
    정사각형 형상, 슬릿(slit) 형상 또는 장방형(square) 형상의 레이아웃을 가지고 서로 다른 크기들을 가지게 설정되는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수평 및 수직의 측정 가늠좌는
    수평 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 박스(box) 및 수직 방향으로 연장된 슬릿(slit)형 박스(box)로 생성되어 상기 목표 콘택 패턴 레이아웃 및 상기 시뮬레이션 컨투어 상에 중첩되게 위치하는 광근접효과보정된 콘택 패턴의 레이아웃을 검증하는 방법.
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