KR20110012798A - Simulation method for lithography - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토레지스트 선정을 위한 시뮬레이션 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리소그래피 공정시 요구되는 조건을 가장 잘 만족시킬 수 있는 최적의 포토레지스트를 선정할 수 있는 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation method for selecting a photoresist, and more particularly, to a simulation method capable of selecting an optimal photoresist that can best satisfy the conditions required in a lithography process.
리소그래피 기술은 마스크 상에 형성된 패턴을 기판에 전사하는 사진 기술로서, 반도체 소자의 미세화 및 고집적화를 주도하는 핵심 기술로 현재는 포토 리소그래피 기술이 주류를 이루고 있다.Lithography technology is a photographing technology for transferring a pattern formed on a mask to a substrate. Photolithography technology is a main technology that leads to miniaturization and high integration of semiconductor devices.
일반적으로 리소그래피 공정은 포토레지스트(photoresist)를 코팅하는 단계, 소프트베이크(Soft Bake)하는 단계, 정렬 및 노광하는 단계, 노광후 베이크(PEB : Post Exposure Bake)하는 단계 및 현상하는 단계를 포함하는 일련의 공정을 거쳐 수행된다.Lithographic processes generally include a series of steps including coating a photoresist, soft baking, aligning and exposing, post exposure baking (PEB) and developing It is carried out through the process of.
포토레지스트는 하부층을 식각할 때 내식각성을 가지며 빛에 반응하는 감광성을 가진 재료로서, 빛의 산란, 회절, 반사 등의 영향을 많이 받기 때문에 노광 조건, 노광장치의 구성 및 반도체 소자의 디자인에 민감하게 반응하여 현상 후 원 하지 않는 패턴이 얻어지는 경우가 많이 발생한다.Photoresist is a material that has corrosion resistance and photosensitivity to light when etching the lower layer, and is sensitive to exposure conditions, the composition of the exposure apparatus, and the design of semiconductor devices because it is highly influenced by light scattering, diffraction, and reflection. In many cases, unwanted patterns are obtained after development.
이처럼 포토레지스트는 패턴을 형성하는데 있어서 없어서는 안되는 물질이지만 어떤 포토레지스트를 사용하느냐에 따라 DOF(Depth Of Focus)/EL(Exposure Latitude)/PWA(Process Window Analisys)/프로파일(profile) 등에 차이가 발생할 수 있기 때문에 포토레지스트를 잘 선정하는 것은 반도체 공정에서 아주 중요하고 어려운 선택 중 하나가 되고 있다.The photoresist is an indispensable material for forming a pattern. However, depending on which photoresist is used, there may be a difference in DOF (Exposure Of Focus) / EL (Exposure Latitude) / PWA (Process Window Analisys) / profile. Therefore, the choice of photoresist has become one of the most important and difficult choices in the semiconductor process.
그러나 아직까지는 최적의 포토레지스트를 선정할 수 있는 시뮬레이션 툴이 없어 일일이 서로 다른 포토레지스트들을 노광한 후 그 평가 결과를 보고 결정해야 함으로써 초기 공정을 셋업하는 시간이 많이 소요되고 비용도 증가하는 문제가 있다.However, there is no simulation tool that can select the optimal photoresist. Therefore, it is time-consuming and expensive to set up the initial process by exposing different photoresists and viewing and determining the evaluation results. .
본 발명의 목적은 리소그래피 공정시 최적의 포토레지스트를 선정할 수 있도록 해주는 시뮬레이션 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a simulation method that enables the selection of an optimal photoresist in a lithography process.
본 발명의 포토레지스트 선정을 위한 시뮬레이션 방법은 테스트 마스크 및 광 소스 정보를 이용하여 광학 모델을 생성하는 제 1 단계, 레이아웃 정보 및 포토레지스트 정보를 광학 모델에 적용하여 레이아웃의 취약 지점에 가장 적합한 포토레지스트 변수를 찾아내는 제 2 단계 및 제 2 단계에서 찾아낸 포토레지스트 변수를 전체 레이아웃에 적용하여 기 설정된 요구 조건을 충족시키는지 여부를 판단하는 제 3 단계를 포함한다.Simulation method for selecting a photoresist of the present invention is the first step of generating an optical model using the test mask and the light source information, by applying the layout information and photoresist information to the optical model, the photoresist most suitable for the weak point of the layout A second step of finding a variable and a third step of determining whether or not a predetermined requirement is satisfied by applying the photoresist variable found in the second step to the entire layout.
이러한 본 발명의 포토레지스트 선정을 위한 시뮬레이션 방법은 제 3 단계의 요구 조건이 충족되지 못하는 경우, 요구 조건이 충족될 때까지 제 2 단계 및 제 3 단계를 반복 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.Such a simulation method for selecting a photoresist of the present invention may further include repeating the second and third steps until the requirement is satisfied when the requirement of the third step is not satisfied.
본 발명의 포토레지스트 선정을 위한 시뮬레이션 방법에서 제 2 단계는 취약 지점에 대해 임계 치수 스펙, 넥킹(necking), 브릿지(bridge)에 대한 요인을 고려하여 가장 적합한 포토레지스의 변수를 찾아낸다. 이때 포토레지스트 변수는 포토레지스트의 굴절계수(n), 소광계수(k) 및 두께를 포함할 수 있다.In the simulation method for selecting a photoresist of the present invention, the second step is to find the most suitable photoresist parameters by considering factors such as critical dimension specifications, necking, and bridges for weak points. In this case, the photoresist variable may include a refractive index n, an extinction coefficient k, and a thickness of the photoresist.
그리고, 제 3 단계에서의 요구 조건은 PWA (Process Window Analisys), MEF (Mask Error Factor), EL (Exposure Latitude), DOF (Depth of Focus)를 포함할 수 있다.The requirements in the third step may include a process window analisys (PWA), a mask error factor (MEF), an exposure latitude (EL), and a depth of focus (DOF).
본 발명은 최적의 포토레지스트 변수를 보다 용이하게 찾아낸 후 그 포토레지스트 변수를 리소그래피 공정에 적용함으로써 목표 레이아웃에 대한 최적의 패터닝이 가능하도록 할 수 있다.The present invention can more easily find the optimal photoresist parameters and then apply the photoresist variables to the lithography process to enable optimal patterning for the target layout.
도 1은 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법을 보여주는 순서도이다.1 is a flowchart showing a simulation method according to the present invention.
먼저, 테스트 마스크, 광 소스에 대한 정보 및 퓨필(pupil) 정보를 이용하여 광학 모델(Optical Model)을 만든다(단계 110).First, an optical model is created using information about a test mask, a light source, and pupil information (step 110).
즉, 서로 다른 피치를 갖는 바 패턴들, 아일랜드 패턴들, 테두리 패턴들이 형성된 다양한 형태의 테스트 마스크들에 광을 투과시키면서 얻어지는 다양한 노광 에너지 분포(intensity profile)에 대한 정보를 취득하여 광학 모델을 생성한다.That is, the optical model is generated by acquiring information on various exposure energy distributions obtained by transmitting light through various types of test masks having bar patterns, island patterns, and edge patterns having different pitches. .
다음에 최초 설계된 목표 레이아웃에 대한 정보, 주어진 광학 시스템의 광 소스에 대한 정보 및 최초의 포토레지스터(PR) 정보(굴절계수(n), 소광계수(k), 두께)를 단계 110에서 생성된 광학 모델에 적용하여 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상하기 위한 시뮬레이션을 수행한다(단계 120).Next, information about the first designed target layout, information about the light source of a given optical system, and initial photoresist (PR) information (refractive coefficient (n), extinction coefficient (k), thickness) Simulation is applied to the model to compensate for the optical proximity effect on the target layout (step 120).
이때, 광 소스에 대한 정보로는 개구율(Numeric Aperture), 파장, 개구의 종류 및 크기 등이 사용될 수 있다.In this case, as the information on the light source, a numerical aperture, a wavelength, a type and size of the aperture may be used.
다음에 단계 120의 시뮬레이션을 통해 얻어진 컨투어 이미지(contour image)를 이용하여 레이아웃 상에서 가장 취약한 부분을 찾아낸다(단계 130).Next, the contour image obtained through the simulation of
이때, 취약 지점을 검출하는 방법으로는 도 2a와 같이 시뮬레이션을 통해 얻어지는 컨투어 이미지(contour image)에서 임계치수가 특정 스펙을 가장 만족하지 못하는 부분(A)을 찾아내거나, 도 2b와 같이 마스크를 투과한 광원의 인텐시티(intensity)의 최대값과 최소값을 이용하여 광의 인텐시티가 가장 낮은 부분(B)을 찾아낼 수 있다. 그러한 취약 지점이 유발되는 영역은 주로 이웃하는 패턴들 간의 간격이 좁거나 패턴의 폭이 좁은 영역이 된다.In this case, as a method of detecting the weak point, in the contour image (contour image) obtained through the simulation as shown in FIG. 2A, the portion A of which the critical dimension does not satisfy the specific specification is found or is transmitted through the mask as shown in FIG. 2B. The portion B having the lowest intensity of light can be found using the maximum and minimum values of the intensity of the light source. The area where such a weak point is caused mainly becomes a narrow space between neighboring patterns or a narrow area of the pattern.
다음에 단계 130에서 찾아낸 취약 지점에 대한 최적의 포토레지스터 변수를 선정한다(단계 140).Next, an optimal photoresist variable for the weak point found in
즉, 취약 지점에 대해 임계 치수 스펙, 넥킹(necking), 브릿지(bridge) 등에 대한 요인을 고려하여 포토레지스의 변수(굴절계수(n), 소광계수(k) 및 두께)를 계속 변화시켜 가면서 시뮬레이션을 수행하여 해당 취약 지점에 대한 최적의 시뮬레이션 결과를 가져오는 포토레지스터 변수를 찾아낸다.In other words, simulation is carried out by continuously changing the parameters (refractive coefficient (n), extinction coefficient (k) and thickness) of the photoresist in consideration of factors such as critical dimension specifications, necking, bridge, etc., for weak points. To find the photoresist variable that yields the best simulation results for that weak point.
다음에, 단계 140에서 선정된 포토레지스트 변수를 전체 레이아웃에 적용하여 해당 변수가 전체 레이아웃에 대한 PWA (Process Window Analisys), MEF (Mask Error Factor), EL (Exposure Latitude), DOF (Depth of Focus) 조건을 만족시키는지 여부를 판단한다(단계 150).Next, the photoresist variables selected in
만약 해당 포토레지스트 변수가 단계 150의 요구 조건을 만족시키면, 후속의 리소그래피 공정에서 포토레지스트 박막을 형성시 해당 포토레지스트 변수를 적용함으로써 즉 해당 굴절계수(n) 및 소광계수(k)를 갖는 포토레지스터를 해당 두께 만큼 형성함으로써 최적의 포토레지스트 패턴이 형성될 수 있도록 한다(단계 160).If the photoresist parameter satisfies the requirements of
그러나, 해당 포토레지스트 변수가 단계 150의 요구 조건을 만족시키지 못하면, 단계 120으로 피드백하여 단계 150의 요구 조건을 만족시킬 때까지 상술한 포토레지스트 변수 최적화 과정을 반복 수행한다.However, if the photoresist variable does not satisfy the requirements of
상술한 본 발명의 실시 예는 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.Embodiment of the present invention described above is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be capable of 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 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a flow chart for explaining a simulation method according to the present invention.
도 2a 및 도 2b는 각각 취약 지점을 검출하기 위한 컨투어 이미지 및 에어리얼 이미지(aerial image) 프로파일을 나타내는 도면.2A and 2B show a contour image and an aerial image profile for detecting a weak point, respectively.
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KR20140113287A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-24 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | System and method for optimization of an imaged pattern of a semiconductor device |
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