KR20210099850A - 광학적 근접 효과 보정의 검증 방법 - Google Patents

광학적 근접 효과 보정의 검증 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 광학적 근접 효과 보정 검증 방법은 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것; 상기 컨투어 이미지의 상기 이미지 패턴 중에서 불량 패턴을 검출하는 것; 및 상기 불량 패턴에 대한 데이터를 이용하여 상기 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것을 포함하되, 상기 불량 패턴을 검출하는 것은, 상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및 불량 패턴 검출 기준과 상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리와 비교하여 상기 이미지 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함할 수 있다.

Description

광학적 근접 효과 보정의 검증 방법{METHOD OF VERIFYING AN OPTICAL PROXIMITY EFFECT CORRECTION}
본 개시는 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 소형화 및 고집적화에 따라 패턴 간의 거리가 매우 가까워졌으며, 마스크 패턴의 크기가 광원의 파장에 근접하게 되었다. 이와 같은 패턴 간의 근접성에 기인하여, 빛의 간섭 및 회절이 발생하여 기판 상에 원하는 패턴 모양과 다른 왜곡된 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 광학적 근접 효과 보정(Optical Proximity effect Correction)과 같은 해상도 향상 기법(Resolution Enhancement Technology)이 개발되고 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 대칭성이 깨진 불량 패턴을 검출할 수 있는 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법은 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것; 상기 컨투어 이미지의 상기 이미지 패턴 중에서 불량 패턴을 검출하는 것; 및 상기 불량 패턴에 대한 데이터를 이용하여 상기 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것을 포함하되, 상기 불량 패턴을 검출하는 것은, 상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및 불량 패턴 검출 기준과 상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리와 비교하여 상기 이미지 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하며, 상기 컨투어 이미지의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은, 상기 이미지 패턴을 복수의 미세패턴으로 분할하는 것; 및 상기 복수의 미세패턴 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법은 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는 것; 상기 웨이퍼 패턴에 대응하는 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것; 및 상기 컨투어 이미지의 이미지 패턴 중 불량 패턴을 검출하는 것을 포함하되, 상기 불량 패턴을 검출하는 것은, 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것; 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및 상기 불량 패턴 검출 기준과 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 이용하여 상기 웨이퍼 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하며, 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은, 상기 이미지 패턴을 복수의 미세패턴으로 분할하는 것; 상기 복수의 미세패턴 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것; 및 하기의 식
Figure pat00001
을 통해 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 산출하는 것을 포함하며, 상기 i는 1이상 n이하의 자연수이고, 상기 n은 2이상의 자연수이며, 상기
Figure pat00002
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고, 상기
Figure pat00003
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며, 상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 방법은 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것; 상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는 것; 상기 웨이퍼 패턴에 대응하는 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것; 및 상기 컨투어 이미지의 이미지 패턴 중 불량 패턴을 검출하는 것을 포함하되, 상기 불량 패턴을 검출하는 것은, 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것; 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및 상기 불량 패턴 검출 기준과 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 이용하여 상기 웨이퍼 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하며, 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은, 상기 이미지 패턴을 복수의 미세패턴으로 분할하는 것; 상기 복수의 미세패턴 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것; 및 하기의 식
Figure pat00004
을 통해 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 산출하는 것을 포함하며, 상기 i는 1이상 n이하의 자연수이고, 상기 n은 2이상의 자연수이며, 상기
Figure pat00005
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고, 상기
Figure pat00006
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며, 상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적이다.
본 개시는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함할 수 있다.
본 개시는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 매체에 저장된 프로그램을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법은 무게 중심을 이용하여 컨투어 이미지가 포함하는 이미지 패턴들의 대칭성을 정량적으로 확인함으로써, 불량의 원인이 될 수 있는 패턴 형상을 갖는 불량 패턴들을 보다 신속하고 정확하게 검출할 수 있다. 이에, 광학적 근접 효과 보정의 결과를 보다 효율적으로 검증할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 설계 패턴 레이아웃에 포함되는 타겟 패턴과 이를 이용하여 형성된 웨이퍼 상의 리얼 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 보정 패턴 레이아웃에 포함되는 표준 패턴과 보정 패턴 및 이를 이용하여 형성된 웨이퍼 상의 리얼 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 1의 불량 패턴 검출하는 것을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 타겟 패턴과 컨투어 이미지의 이미지 패턴들을 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 도 4의 컨투어 이미지의 무게중심에 대한 위치 데이터를 얻는 것을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 컨투어 이미지의 이미지 패턴이 미세 패턴으로 분할된 모습을 도시하는 개념도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 시스템을 도시한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 2는 설계 패턴 레이아웃에 포함되는 타겟 패턴(10)과 이를 이용하여 형성된 웨이퍼 상의 리얼 패턴(20)을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3은 보정 패턴 레이아웃(30)에 포함되는 표준 패턴(12)과 보정 패턴(15) 및 이를 이용하여 형성된 웨이퍼 상의 리얼 패턴(21)을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 패턴들의 형태는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예이고, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 상기 방법은 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것(S101), 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것(S102), 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지(Contour image)를 생성하는 것(S103), 컨투어 이미지의 이미지 패턴 중 불량 패턴을 검출하는 것(S104), 및 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것(S105)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 방법은 타겟 패턴(10)을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것을 포함할 수 있다. (S101) 설계 패턴 레이아웃은 타겟 패턴들의 레이아웃을 포함할 수 있다. 타겟 패턴(10)은 웨이퍼와 같은 기판 상에 구현하고자 하는 리얼 패턴(20)을 형성하기 위해 노광 공정에 사용되는 마스크 패턴에 형성되는 초기 디자인 패턴을 의미할 수 있다. 즉, 마스크 패턴 상의 타겟 패턴(10)이 노광 공정을 통해 기판으로 전사되어 기판 상에 리얼 패턴(20)이 형성될 수 있다. 노광 공정의 특성상 빛의 간접과 회절 등에 의해 일반적으로 리얼 패턴(20)의 레이아웃의 형태는 타겟 패턴(10)의 레이아웃의 형태로부터 왜곡된 형태를 가질 수 있다.
설계 패턴 레이아웃은 다양한 형상의 타겟 패턴들을 포함할 수 있다. 설계 패턴 레이아웃은 여러 다각형들의 조합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 설계 패턴 레이아웃은 라인 패턴, 콘택 패턴, 코너 패턴, 및 슬롯 패턴을 포함할 수 있다. 설계 패턴 레이아웃은 설계 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 설계 데이터는 CAD 시스템으로부터 설계 패턴 레이아웃의 윤곽의 좌표 값으로 제공될 수 있다. 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것은 레이아웃을 설계하거나 데이터 베이스에서 설계 데이터를 얻는 것을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 방법은 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 설계 패턴 레이아웃(1)으로부터 보정 패턴 레이아웃(30)을 생성하는 것을 포함할 수 있다. (S102) 광학적 근접 효과 보정(Optical Proximity Effect Correction: OPC)이란 설계 패턴 레이아웃(1)을 웨이퍼 상에 구현하는 리소그래피(Lithography) 공정 또는 패턴 전사 공정에서 발생할 수 있는 왜곡 현상을 억제하기 위해 설계 패턴 레이아웃(1)을 보정하는 기술이다. 예를 들어, 광학적 근접 효과 보정은 설계 패턴 레이아웃(1)의 각 패턴의 전체적인 크기를 조절하고 코너 부분을 처리하는 것, 패턴의 모서리를 이동시키거나 추가적으로 다각형들을 부가하는 것 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학적 근접 효과 보정된 보정 패턴 레이아웃(30)의 패턴은 메인 패턴인 표준 패턴(12)과 표준 패턴(12)에 부가된 보정 패턴(15)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 보정 패턴 레이아웃(30)은 도 2에 도시된 리얼 패턴(21)보다 라운딩 현상이 억제된 리얼 패턴(21)을 형성할 수 있도록 생성될 수 있다.
광학적 근접 효과 보정은 모든 칩(full-chip)에 대해, 단 하나의 모델을 적용하는 모델-기초(model-based) 광학적 근접 효과 보정 방식 또는 한가지 종류의 룰(rule)을 적용하는 룰-기초(rule-based) 광학적 근접 효과 보정 방식을 포함할 수 있다.
모델-기초 광학적 근접 효과 보정에서는 기 설정된 수의 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크가 형성되고, 테스트 마스크를 이용하여 테스트 기판이 형성될 수 있다. 테스트 기판의 패턴의 길이 측정 결과에 근거하여 광학적 근접 효과 효과를 고려한 전사의 프로세스를 표현하는 광학적 근접 효과 보정 모델이 생성될 수 있다. 모델-기초 광학적 근접 효과 보정은 테스트 마스크 상의 패턴 형상과 테스트 마스크에 의해 기판에 전사된 패턴 형상과의 차이를 광학적 근접 효과 보정 모델에 이용하여 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과에 따라 마스크 패턴을 보정할 수 있다.
룰-기초 광학적 근접 효과 보정에서는 설계상 허용되는 모든 패턴을 나타내는 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크가 형성되고, 테스트 마스크의 테스트 패턴이 기판 상으로 전사되고 기판을 에칭하여 테스트 기판이 형성될 수 있다. 테스트 기판의 패턴 형상의 길이 측정 정보와 테스트 마스크의 패턴 설계 정보를 근거로 하여 테스트 마스크의 테스트 패턴 설계 정보를 변경하기 위한 설계 룰이 생성될 수 있다. 룰-기초 광학적 근접 효과 보정은 설계 룰에 근거하여 테스트 마스크의 테스트 패턴을 보정할 수 있다.
위와 같은 방식들로 광학적 근접 효과 보정이 수행되어, 설계 패턴 레이아웃으로부터 각 패턴들의 형태나 위치가 변경된 보정 패턴 레이아웃이 생성될 수 있다. 보정 패턴 레이아웃은 윤곽의 좌표 값으로 제공되는 보정 패턴 레이아웃 데이터를 포함할 수 있다. 보정 패턴 레이아웃은 실제로 마스크 기판 상에 형성되는 것이 아니라 컴퓨터 모니터 상에 디스플레이 되는 레이아웃이다.
상기 방법은 생성된 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것을 포함할 수 있다. (S103) 컨투어 이미지를 생성하는 것은 시뮬레이션을 수행하여 보정 패턴 레이아웃으로부터 시뮬레이션 패턴을 생성하는 방법과 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 생성하고, 웨이퍼 패턴에 대한 컨투어 패턴을 생성하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 시뮬레이션 패턴과 상기 컨투어 패턴은 실제로 마스크 기판 상에 형성되는 것이 아니라 컴퓨터 모니터 상에 디스플레이 되는 패턴일 수 있다. 이에 대한 내용은 이후에 도 8 및 도 9에서 상세히 설명한다.
상기 방법은 컨투어 이미지의 이미지 패턴들 중 불량 패턴을 검출하는 것을 포함할 수 있다. (S104) 이에 대한 내용은 도 4에서 자세히 설명한다.
상기 방법은 불량 패턴에 대한 데이터를 이용하여 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것을 포함할 수 있다. (S105) 예를 들어, 컨투어 이미지의 이미지 패턴들 중 불량 패턴으로 판별된 패턴의 무게중심의 위치 데이터에 따라 표준 패턴(12)에 대판 보정 패턴(15)의 위치를 오프 셋(off-set) 보정함으로써 보정 패턴 레이아웃을 수정할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 1의 불량 패턴 검출하는 것(S104)을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 타겟 패턴(10)과 컨투어 이미지의 이미지 패턴들(41, 42)을 도시한다. 본 명세서에서 불량 패턴이란 종래의 EPE(Evaluation Point Error: EPE) 방식으로는 불량 검출이 불가능한 비대칭 패턴일 수 있다. 예를 들어, 불량 패턴은 EPE는 0으로 수렴하나, 실제 패턴 모양은 구현하고자 하는 이상적인 리얼 패턴과 다른 형상을 갖는 것일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 불량 패턴을 검출하는 것(S104)은 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것(S104a), 타겟 패턴과 컨투어 이미지에 대한 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것(S104b), 및 상기 무게중심 위치 데이터를 이용하여 불량 패턴 여부를 판별하는 것(S104c)을 포함할 수 있다. 상기 불량 패턴을 검출하는 것(S104)은 불량 패턴 정보를 추출하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 위치 데이터란 X축 및 Y축에 대한 좌표 값일 수 있다.
상기 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것(S104a)은 컨투어 이미지의 이미지 패턴들이 불량 패턴인지 여부를 판별하기 위해, 타겟 패턴의 무게중심과 컨투어 이미지의 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리에 대한 기준 값을 설정하는 것일 수 있다. 상기 기준 값은 설계 패턴의 레이아웃에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 값은 이미지 패턴의 형상, 크기, 종류, 밀도 등에 따라 결정될 수 있다. 또는, 상기 기준 값은 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있다. 상기 기준 값이 기 설정되어 있는 경우 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것은 상기 방법에서 생략될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것(S104a)은, 웨이퍼 상의 위치 데이터를 설정하거나 컨투어 이미지 내의 위치 데이터를 설정하여, 컨투어 이미지의 이미지 패턴들 중 불량 패턴 여부를 판별할 판별 대상 패턴을 선택하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것(S104b)은 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터는 웨이퍼 상의 임의의 지점을 원점으로 하여 산출하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 타겟 패턴의 무게 중심의 위치 데이터는 웨이퍼 상에서 (0,0)의 원점을 갖는 것으로 설정될 수 있다.
상기 컨투어 이미지의 무게중심에 대한 위치 데이터를 얻는 것(S104c)에 대한 내용은 이후 도 6에서 상세히 설명한다.
상기 불량 이미지를 판별하는 것(S104)은 타겟 패턴의 무게중심과 컨투어 이미지의 무게중심 간의 거리를 산출하는 것, 및 산출된 거리를 상기 불량 패턴 검출 기준과 비교하여 불량 패턴을 판별하는 것을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 타겟 패턴(10)의 무게 중심과, 도 5의 (b), (c)는 (a)의 타겟 패턴(10)을 이용하여 생성된 컨투어 이미지의 임의의 이미지 패턴들(41, 42)을 도시한다. 도 5 (a), (b), (c)에 도시된 패턴들(10, 41, 42)는 서로 다른 형상을 가지며, 무게중심도 각각 다른 값을 갖는다. 또한, 임으로 설정된 타겟 패턴(10)의 무게중심(0,0)으로부터 상대적으로 멀리 떨어진 위치에 무게중심을 갖는 (b)의 이미지 패턴(41)이 (c)의 이미지 패턴(42)보다 대칭 정도가 낮음을 확인할 수 있다. 이와 같이, 대칭 형상을 가져야 하는 이미지 패턴들에 대하여 무게중심을 산출한 결과, 이미지 패턴들의 형상이 서로 다르면 무게중심도 다른 값을 갖게 된다. 또한, 무게중심과 원점의 거리가 멀수록 이미지 패턴의 대칭 정도가 작아진다. 즉, 무게중심을 통해 이미지 패턴의 대칭 정도가 정량적으로 표현될 수 있다. 이에 따라, 타겟 패턴의 무게 중심과 컨투어 이미지의 이미지 패턴의 무게 중심 간의 거리가 임의의 불량 패턴의 검출 기준보다 큰 경우, 해당 이미지 패턴을 불량 패턴으로 판별할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 불량 패턴 정보를 추출하는 것은 불량 패턴의 좌표를 추출하여 이미지 패턴들 중 불량 패턴으로 판별된 불량 패턴을 특정하는 것을 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 도 4의 컨투어 이미지의 무게중심에 대한 위치 데이터를 얻는 것(S104b)을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7은 컨투어 이미지의 이미지 패턴(40)이 미세 패턴으로 분할된 모습을 도시하는 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 컨투어 이미지가 포함하는 이미지 패턴의 무게중심에 대한 위치 데이터를 얻는 것(S104b)은 컨투어 이미지의 이미지 패턴을 복수의 미세 패턴들로 분할하는 것(S104-b1), 및 복수의 미세 패턴들을 이용하여 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 산출하는 것(S104-b2)을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 컨투어 이미지의 이미지 패턴(40)이 복수의 미세 패턴들(40: 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-i, i는 1이상 n이하의 자연수, n은 2이상의 자연수이다.)로 분할될 수 있다. 본 명세서에 "분할"는 것의 의미는 컨투어 이미지의 이미지 패턴을 물리적으로 분할한다는 것을 의미하지 않을 수 있다. 미세 패턴(50)은 좁은 폭과 긴 길이를 가지는 라인 형상에 가까운 직사각형일 수 있다. 각각의 미세 패턴들(50)은 동일한 폭을 가지며, 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 복수개의 미세 패턴(50)은 길이 방향이 서로 인접하게 배치될 수 있다. 적분 원리와 유사하게, 복수의 미세 패턴들(50)이 컨투어 이미지의 이미지 패턴과 실질적으로 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 컨투어 이미지의 이미지 패턴(40)의 면적과 복수의 미세 패턴들(50) 각각의 면적들을 합한 전체 것은 실질적으로 동일할 수 있다.
컨투어 이미지의 이미지 패턴(40)의 무게중심의 위치 데이터를 산출하기 위해 복수의 미세 패턴(50) 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터가 수집될 수 있다. 이 때, 컨투어 이미지의 이미지 패턴(40) 내의 밀도, 즉, 복수의 미세 패턴(50) 각각에 대한 밀도는 동일한 것으로 가정할 수 있다. 이에 따라, 복수의 미세 패턴(50) 각각에 대한 무게중심(55)의 위치는 미세 패턴(50) 각각의 중심점일 수 있다.
수집된 복수의 미세 패턴(50) 각각에 대한 무게중심 위치 데이터를 하기 수학식에 대입하여 컨투어 이미지의 무게중심의 위치 데이터(CoM)를 얻을 수 있다.
[수학식]
Figure pat00007
여기서, i는 1 이상 n이하의 자연수이고, n은 2이상의 자연수이며, 상기
Figure pat00008
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고,
상기
Figure pat00009
는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며, 상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 8에 도시된 광학적 근접 효과 보정(Optical Proximity Correction: OPC) 검증 방법은 리소그래피(Lithography) 공정 또는 패턴 전사 공정이 실제 웨이퍼 상에 어떻게 구현될지 확인하는 시뮬레이션 모델을 이용하는 검증 방법이다. 즉, 도 8에서는 도 1에서 설명한 방법에서 컨투어 이미지를 생성할 때 시뮬레이션을 수행하는 실시 예를 설명한다.
도 8를 참조하면, 상기 방법은 도 1에서 설명한 것과 같이 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것(S201)과 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것(S202)을 포함하며, 이후에, 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 시뮬레이션 패턴을 생성할 수 있다. (S203) 상기 시뮬레이션은 보정 패턴 레이아웃이 웨이퍼 상에 실제로 구현될 형태를 예측할 수 있다. 예를 들어, 상기 시뮬레이션은 보정 패턴 레이아웃이 웨이퍼 상으로 전사되어 구현되는 과정을 묘사하는 수식을 포함하는 시뮬레이션 모델을 사용하여 수행될 수 있다. 보정 패턴 레이아웃이 시뮬레이션 모델에 입력되어 시뮬레이션이 수행되고, 시뮬레이션의 결과물로서 실측에 가까운 마스크 패턴의 디자인 데이터인 시뮬레이션 패턴이 획득될 수 있다. 시뮬레이션 패턴은 다수의 이미지 패턴들을 포함하는 컨투어 이미지로 제공될 수 있다.
이후에, 획득한 시뮬레이션 패턴(즉, 컨투어 이미지의 이미지 패턴)에서 불량 패턴을 검출하고, (S204) 검출 결과에 따라 보정 패턴 레이아웃을 수정할 수 있다. (S205) 또는, 검출 결과에 따라 상기 시뮬레이션 모델을 수정할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정 검증 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 9에 도시된 광학적 근접 효과 보정 검증 방법은 반도체 소자를 웨이퍼 상에 구현하는 리소그래피(Lithography) 공정 또는 패턴 전사 공정에 의해 웨이퍼 상에 구현된 웨이퍼 패턴에 대한 컨투어 이미지를 이용하는 검증 방법이다. 즉, 도 9에서는 도 1에서 설명한 방법에서 컨투어 이미지를 생성할 때 웨이퍼 패턴에 대한 컨투어 이미지를 생성하는 실시 예를 설명한다.
도 9를 참조하면, 상기 방법은 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것(S302)과 이후에, 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 컨투어 이미지를 생성하는 것을 포함하되, 상기 컨투어 이미지를 생성하는 것은 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는 것(S303), 웨이퍼 패턴에 대한 SEM 이미지를 얻는 것(S304), 및 SEM 이미지로부터 컨투어 이미지를 추출하는 것(S304)을 포함할 수 있다.
보정 패턴 레이아웃에 따른 마스크 패턴이 투명한 기판 상에 형성되어 노광 과정에 사용될 포토마스크가 제작될 수 있다. 포토마스크는 유리 기판 위에 도포된 크롬 막을 이용하여 레이아웃 패턴을 묘사하는 방식으로 제작될 수 있다. 제작된 포토마스크를 이용한 노광 및 식각 공정들이 수행되어 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴이 형성될 수 있다. (S303)
웨이퍼 패턴은 웨이퍼 상에 노광 과정이 수행됨에 따라 형성되는 포토레지스트 패턴일 수 있으며, 또한, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한 선택적 식각 과정에 의해 형성되는 절연층 또는 도전층의 패턴, 예컨대, 메모리 반도체 소자를 구성하는 다양한 종류의 트랜지스터들을 위한 게이트 패턴(gate pattern)들일 수 있다.
SEM(Scanning Electron Microscopy) 장비를 이용하여 웨이퍼 패턴에 대한 SEM 이미지를 얻을 수 있다. (S304) SEM 이미지는 웨이퍼 상에 형성된 적어도 일부의 웨이퍼 패턴을 포함하도록 촬영될 수 있다. 웨이퍼는 스크라이브 레인을 따라 분리되는 복수개의 칩 영역들을 포함할 수 있다. 칩 영역에 웨이퍼 패턴들이 형성되어 반도체 소자가 형성될 수 있다. SEM 이미지는 웨이퍼 상에서 하나의 칩 영역에 형성된 모든 패턴을 포함하도록 촬영될 수 있다. 일 실시예에 있어서, SEM 이미지는 웨이퍼 상에 형성된 모든 웨이퍼 패턴, 즉 모든 칩(Full-chip) 영역을 포함하도록 촬영될 수 있다.
SEM 측정 장비를 이용하여 SEM 이미지에 대한 컨투어 이미지를 추출할 수 있다. (S305) 예를 들어, 컨투어 이미지는 GDS 파일 형식으로 저장될 수 있다. GDS 파일은 각종 그림 파일을 볼 수 있고 제작할 수 있는 것으로서 대부분의 그림을 디스플레이 할 수 있는 파일 형식일 수 있다. 컨투어 이미지는 웨이퍼 패턴들에 대응하는 다수의 컨투어 패턴들(즉, 이미지 패턴들)을 포함할 수 있다.
이후에, 획득한 컨투어 이미지 내의 컨투어 패턴들에서 불량 패턴을 검출하고, (S306) 검출 결과에 따라 보정 패턴 레이아웃을 수정할 수 있다. (S307)
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 시스템(100)을 도시한다.
도 10을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정을 검증하는 방법을 수행하는 컴퓨터 시스템(130)은 일반적인 목적으로 사용되는 컴퓨터 또는 워크스테이션일 수 있다. 컴퓨터 시스템(130)은 단독형(stand alone) 또는 네트워크 형일 수 있으며, 연산을 위한 싱글 또는 멀티 프로세서를 포함할 수 있으며, 병렬 처리 컴퓨터 시스템일 수 있다. 컴퓨터 시스템(130)은 프로그램 저장 매체(110), 예를 들면 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD)에 기록되어 있거나, 인터넷과 같은 유무선 통신망을 통하여 전달되는 실행 가능한 일련의 명령을 수행한다. 컴퓨터 시스템(130)은 레이아웃 파일 저장소(120), 예를 들면, 데이터베이스 또는 다른 저장 매체로부터 설계 패턴 레이아웃에 관한 정보가 담긴 파일을 제공받아 이를 독출하는 명령을 수행한다. 컴퓨터 시스템(130)은 레이아웃에 대하여 본 발명의 실시예에 따른 광학적 근접 효과 보정을 수행하여 보정 패턴 레이아웃을 형성하는 것 및 보정 패턴 레이아웃 이용하여 컨투어 이미지를 형성하고, 상기 보정 패턴 레이아웃과 컨투어 이미지가 담긴 파일을 생성할 수 있다. 이후, 컨투어 이미지에 대한 무게중심을 산출한 후, 불량 패턴 검증 기준과 비교하여 설계 패턴 레이아웃을 만족하는 레이아웃이 형성되었는지를 확인할 수 있으며, 불량 패턴이 검출된 경우 보정 패턴 레이아웃을 수정할 수 있다. 이후, 레이아웃은 마스크 기록 장치(140)에 전달되고, 이에 의해 포토마스크가 제조될 수 있다.
시스템(100)은 설계 패턴 레이아웃을 제공하도록 구성된 제공 메커니즘, 상기 설계 패턴 레이아웃에 대한 광학적 근접 효과 보정을 설정하도록 구성된 설정 메커니즘, 상기 광학적 근접 효과 보정을 이용하여 상기 설계 패턴 레이아웃에 대한 보정 패턴 레이아웃을 형성하도록 구성된 형성 메커니즘, 상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 컨투어 이미지를 생성하는 생성 메커니즘, 및 상기 컨투어 이미지의 무게중심을 산출하는 산출 메커니즘, 상기 무게중심을 이용하여 불량 패턴을 검출하는 검출 메커니즘을 포함할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 판독 가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD, 자기테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 플래시 메모리 등이 있다. 또한, 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터에서 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 여기서, 저장 매체에 저장되는 프로그램 또는 코드라 함은 특정한 결과를 얻기 위하여 컴퓨터 등이 정보처리능력을 갖는 장치 내에서 직접적 또는 간접적으로 사용되는 일련의 지시 명령으로 표현된 것을 의미한다. 따라서, 컴퓨터라는 용어도 실제 사용되는 명칭 여하를 불구하고 메모리, 입출력 장치, 연상 장치를 구비하여 프로그램에 의하여 특정의 기능을 수행하기 위한 정보처리능력을 가진 모든 장치를 총괄하는 의미로 사용된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
1: 설계 패턴 레이아웃
10: 타겟 패턴
12: 표준 패턴
15: 보정 패턴
20, 21: 리얼 패턴
30: 보정 패턴 레이아웃
40, 41, 42: 컨투어 이미지의 이미지 패턴
50: 미세 패턴
55: 미세 패턴의 무게중심

Claims (20)

  1. 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것;
    상기 컨투어 이미지의 상기 이미지 패턴 중에서 불량 패턴을 검출하는 것; 및
    상기 불량 패턴에 대한 데이터를 이용하여 상기 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것을 포함하되,
    상기 불량 패턴을 검출하는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것;
    상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및
    불량 패턴 검출 기준과 상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리와 비교하여 상기 이미지 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하며,
    상기 컨투어 이미지의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은,
    상기 이미지 패턴을 복수의 미세패턴으로 분할하는 것; 및
    상기 복수의 미세패턴 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터(CoM)를 얻는 것은,
    하기의 식
    Figure pat00010

    을 통해 산출하는 것을 포함하며,
    상기 i는 1이상 n이하의 정수이고, 상기 n은 2이상의 자연수이고,
    상기
    Figure pat00011
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고,
    상기
    Figure pat00012
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며,
    상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적인 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불량 패턴 여부를 판별하는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리가 상기 불량 패턴 검출 기준보다 큰 경우,
    상기 이미지 패턴을 불량 패턴으로 판별하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불량 패턴 검출 기준은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 이미지 패턴의 무게중심 간의 거리에 대한 기준 값인 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨투어 이미지를 생성하는 것은,
    상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하는 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 패턴인 상기 이미지 패턴을 생성하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨투어 이미지를 생성하는 것은,
    상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는 것;
    상기 웨이퍼 패턴에 대한 SEM 이미지를 획득하는 것; 및
    상기 SEM 이미지로부터 상기 컨투어 이미지를 추출하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보정 패턴 레이아웃은,
    표준 패턴과 보정 패턴을 포함하고,
    상기 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것은,
    상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터에 따라 상기 표준 패턴에 대한 보정 패턴의 위치를 오프 셋(off set) 보정하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것은,
    웨이퍼 상의 위치 데이터를 설정하여, 상기 컨투어 이미지의 이미지 패턴 중 불량 패턴 여부를 판별할 판별 대상 패턴을 선택하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심을 원점으로 설정하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 불량 패턴을 검출하는 것은,
    상기 컨투어 이미지의 모든 이미지 패턴에 대하여 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  11. 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하는 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 패턴을 생성하는 것; 및
    상기 시뮬레이션 패턴 중에서 불량 패턴을 검출하는 것을 포함하되,
    상기 불량 패턴을 검출하는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것;
    상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및
    상기 타겟 패턴의 무게중심의 위치 데이터와 상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 이용하여 상기 시뮬레이션 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은,
    상기 시뮬레이션 패턴을 복수의 미세 패턴으로 분할하는 것; 및
    상기 복수의 미세패턴들 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심의 위치 데이터(CoM)를 얻는 것은,
    하기의 식
    Figure pat00013

    을 통해 산출하는 것을 포함하며,
    상기 i는 1이상 n이하의 자연수이고, 상기 n은 2이상의 자연수이며,
    상기
    Figure pat00014
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고,
    상기
    Figure pat00015
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며,
    상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적인 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 불량 패턴 여부를 판별하는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게중심과 상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심 간의 거리를 산출하고, 산출된 거리 값을 불량 패턴 검출 기준과 비교하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 불량 패턴 여부를 판별하는 것은,
    상기 산출된 거리 값이 불량 패턴 검출 기준보다 큰 경우, 상기 시뮬레이션 패턴을 불량 패턴으로 판별하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 방법은:
    상기 불량 패턴을 검출하는 것 이후에,
    상기 불량 패턴의 좌표를 추출하여 상기 시뮬레이션 패턴 중 불량 패턴으로 판별된 시뮬레이션 패턴을 특정하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 방법은:
    상기 불량 패턴을 검출하는 것 이후에,
    상기 시뮬레이션 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 이용하여 상기 보정 패턴 레이아웃을 수정하는 것을 더 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  18. 타겟 패턴을 포함하는 설계 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    광학적 근접 효과 보정을 수행하여 상기 설계 패턴 레이아웃으로부터 보정 패턴 레이아웃을 생성하는 것;
    상기 보정 패턴 레이아웃을 이용하여 웨이퍼 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는 것;
    상기 웨이퍼 패턴에 대응하는 이미지 패턴을 포함하는 컨투어 이미지를 생성하는 것; 및
    상기 컨투어 이미지의 이미지 패턴 중 불량 패턴을 검출하는 것을 포함하되,
    상기 불량 패턴을 검출하는 것은,
    불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것;
    상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것; 및
    상기 불량 패턴 검출 기준과 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 이용하여 상기 웨이퍼 패턴의 불량 패턴 여부를 판별하는 것을 포함하며,
    상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 얻는 것은,
    상기 이미지 패턴을 복수의 미세패턴으로 분할하는 것;
    상기 복수의 미세패턴 각각에 대한 무게중심의 위치 데이터를 수집하는 것; 및
    하기의 식
    Figure pat00016

    을 통해 상기 이미지 패턴의 무게중심의 위치 데이터를 산출하는 것을 포함하며,
    상기 i는 1이상 n이하의 자연수이고, 상기 n은 2이상의 자연수이며,
    상기
    Figure pat00017
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 무게중심의 위치 데이터이고, 상기
    Figure pat00018
    는 상기 복수의 미세패턴 중 i번째 미세패턴에 대한 면적이며,
    상기 D는 상기 복수의 미세패턴에 대한 전체 면적인 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 컨투어 이미지를 생성하는 것은,
    상기 웨이퍼 패턴에 대하여 SEM 이미지를 얻는 것; 및
    상기 SEM 이미지로부터 상기 컨투어 이미지를 추출하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 불량 패턴 검출 기준을 설정하는 것은,
    상기 타겟 패턴의 무게 중심과 상기 이미지 패턴의 무게 중심 간의 거리에 관한 기준 값을 설정하는 것을 포함하는 광학적 근접 효과 보정 검증 방법.
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