KR100826655B1 - 광 근접 효과 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작하고, 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사한다. 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정한 후, 선폭에 대한 데이터들을 이용하여 모델 캘리브레이션을 수행하고, 보정 레시피를 작성한다. 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할한 다음, 분할된 템플릿 중 임의의 템플릿에 대한 OPC를 수행하면서, OPC가 수행된 템플릿을 검증한다. 검증 단계를 통과한 템플릿의 데이터를 병합하여 최종 데이터를 작성한 다음 최종 데이터를 이용해 포토마스크를 제작하는 광 근접 효과 보정 방법을 제시한다.
광근접 보정, 캘리브레이션, 템플릿, 레시피

Description

광 근접 효과 보정 방법{Method for correcting optical proximity effect}
도 1은 종래의 광 근접 효과 보정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타내 인 보인 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 보인 흐름도이다.
도 3은 광 근접 효과 보정 방법의 일 예를 보다 구체적으로 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
본 발명은 포토마스크 제작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토 마스크 제작 시 광 근접 효과 보정 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 반도체소자에 요구되는 패턴의 크기가 점점 축소되고 있다. 패턴의 크기가 감소함에 따라, 포토리소그라피(photolithography) 공정에서 이웃하는 패턴들 간의 영향에 의한 광 근접 효과(OPE;Optical Proximity Effect)가 발생되고 있다. 이에 따라, 패턴 레이아웃(layout)을 보정하여 광 근접 효과에 의한 패턴 왜곡(distortion) 현상을 억제하 는 광 근접 보정(OPC;Optical Proximity Correction)이 수행되고 있다.
도 1은 종래의 광 근접 효과 보정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타내 인 보인 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 목표(target) 패턴의 레이아웃(layout)을 설계하여 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작한다(S10).
다음에, 테스트 마스크를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정으로 이루어진 웨이퍼 공정(wafer process)을 수행하여 실제 웨이퍼 상에 패턴을 형성한다(S11).
다음에, 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 선폭(CD;Critical Dimension)을 측정한다(S12). 측정된 CD 데이터(data)를 이용하여 OPC를 위한 모델 캘리브레이션(model calibration)을 수행한 후(S13), OPC에 필요한 최적의 레시피(recipe)를 작성한다(S14).
다음에, 캘리브레이션된 모델과 레시피를 이용하여 OPC를 수행하고(S15), OPC가 적절히 수행되었는지 여부를 검증(verification)한다.(S16). 이때, OPC를 통한 등고선 시뮬레이션을 통해 에러가 에러 수용 범위(error tolerance) 이내의 것인지 판별하여(S17), 지정된 에러 수용 범위를 벗어나는 경우 모델 캘리브레이션 및 레시피 수정 등을 다시 수행하여 모든 마스크 영역에 걸쳐 OPC를 재수행한다.(S18)
검증 결과 에러가 칩 전체 영역(full chip)에 대해 에러 수용 범위 내로 판 별되는 경우에 그 레시피를 사용하여 실제 포토마스크를 제작한다.
그런데, 종래의 광 근접 효과 보정 방법에 따르면, OPC가 완료된 이후 OPC 검증을 통하여 일부 특정 패턴 또는 일부 특정 영역에서만 지정된 에러 수용 범위를 벗어나는 경우라도, 이를 보정하기 위하여 새로운 모델 또는 새로운 레시피를 통하여 칩 전체에 대하여 다시 OPC를 수행하고 있다. 또한, 패턴이 미세해지고 복잡해짐에 따라, OPC 수행에 있어 상당한 많은 시간이 소요되고 있다. 따라서, 마스크 제작에 따른 시간을 보다 줄일 수 있는 OPC 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광 근접 효과로 인한 패턴 왜곡 현상을 보다 짧은 시간 내에 보정할 수 있는 광 근접 효과 보정 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법은, 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작하는 단계; 상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하는 단계; 상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하는 단계; 상기 선폭에 대한 데이터들을 이용하여 모델 캘리브레이션을 수행하고, 보정 레시피를 작성하는 단계; 상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계; 상기 분할된 템플릿 중 임의의 템플릿에 대한 OPC를 수행하면서, OPC가 수행된 템플릿을 검증하는 단계; 상기 검증 단계를 통과한 템플릿의 데이터를 병합하여 최종 데이터를 작성하는 단계; 및 상기 최종 데 이터를 이용해 포토마스크를 제작하는 단계를 포함한다.
상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계는, 상기 마스크 전체 영역에 대해 일정 크기를 갖는 영역으로 분할하는 단계; 및 상기 분할된 템플릿 내에서 임의의 템플릿을 선택하여 지정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 일정 크기를 갖는 영역은 다각형(polygon) 형식을 갖도록 분할하는 것이 바람직하다.
상기 OPC 수행 및 검증은 상기 템플릿에 대한 검증 결과가 지정된 에러 수용 범위 내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따르면, 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작하는 단계; 상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하는 단계; 상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하는 단계; 상기 선폭에 대한 데이터들을 이용하여 모델 캘리브레이션을 수행하고, 보정 레시피를 작성하는 단계; 상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계; 상기 분할된 템플릿 중 임의의 템플릿에 대한 제1 OPC를 수행하면서, 제1 OPC가 수행된 템플릿을 제1 검증하는 단계; 상기 제1 검증 결과 에러가 발생된 템플릿에 대한 제 2 OPC를 수행하면서, 이미 제2 OPC가 수행된 템플릿을 제2 검증하는 단계; 상기 검증 단계를 통과한 템플릿의 데이터를 병합하여 최종 데이터를 작성하는 단계; 및 상기 최종 데이터를 이용해 포토마스크를 제작하는 단계를 포함한다.
상기 제2 OPC 및 제2 검증 단계는, 상기 제1 검증 시 에러가 발생된 템플릿 에 대해 에러 마커를 생성하는 단계; 및 상기 에러 마커가 생성된 템플릿에 대해 제2 OPC 및 제2 검증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 에러 마커를 생성한 이후에, 상기 에러 마커에 의해 선택된 템플릿 주변에 정상적으로 OPC가 완료된 템플릿들을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 OPC 및 제2 검증을 수행한 이후에 얻어지는 에러 결과는 차별화된 데이터 층 번호를 지정하여 정상적으로 이루어진 데이터와 구분되도록 수행하는 것이 바람직하다.
상기 제2 OPC 수행 및 제2 검증은 상기 템플릿에 대한 검증 결과가 지정된 에러 수용 범위 내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 제1 OPC 수행은 폴리건 베이스 접근 방식으로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 제2 OPC 수행은 그리드 베이스 접근 방식 또는 멀티플 디섹션 방식으로 수행하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 보인 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 목표 패턴의 레이아웃을 설계하고, 설계된 레이아웃을 통해 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크(test mask)를 제작한다(S20). 여기서, 테스트 패턴은 실제 포토마스크 상에 구현되는 패턴 전사 과정 또는 이에 대등한 공정을 수행하여 형성할 수 있다.
다음에, 테스트 마스크를 이용하여 포토리소그라피공정 및 식각공정으로 이루어진 웨이퍼 공정을 수행하여 실제 웨이퍼 상에 패턴을 형성하고, 실제 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭(CD;Critical Dimension)을 측정하여 CD 데이터(data)를 추출한다(S21).
다음에, 측정된 CD 데이터를 이용해 OPC를 위한 모델 캘리브레이션(model calibration)을 수행한다(S22). 웨이퍼 상에 구현된 패턴의 CD 데이터를 이용하여 패턴 전사 과정을 적절하게 대표하는 모델을 구하고, 구해진 모델에 대해 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 등고선(simulated contour)을 얻는다.
다음에, 시뮬레이션 등고선과 목표 패턴의 원본 레이아웃을 비교하여 OPC를 수행하기 위한 보정 레시피(recipe)를 최적화시키는 작업을 수행한다(S23).
다음에, 최적화된 보정 레시피를 이용해 OPC를 수행하고자 하는 칩 전체 영역(full chip)을 다수 개의 템플릿(template)으로 분할한다(S24). 다수 개의 템플릿은 설계자가 원하는 조건에 맞추어 분할할 수 있다.
다음에, 다수 개의 템플릿에서 OPC를 수행할 임의의 템플릿을 지정하고, 지정된 템플릿 내의 패턴 레이아웃에 대한 OPC를 수행하면서, 이미 OPC가 수행이 된 템플릿에 대해서는 검증 동작을 수행한다(S25). 구제적으로, 분할된 각각의 템플릿들에서 OPC를 수행할 임의의 제1 템플릿을 지정한 후, 제1 템플릿에 대한 OPC를 수행한다. 제1 템플릿에 대한 OPC가 완료되면, 제2 템플릿에 대한 OPC를 수행하고, 제2 템플릿에 대한 OPC를 수행하는 동안 이미 OPC가 수행된 제1 템플릿에 대해서 OPC가 적절히 수행되었는지 여부를 등고선 시뮬레이션을 통해 검증(verification) 한다. 이와 같은 과정 예를 들어 임의의 템플릿을 지정하고 지정된 템플릿에 대해 OPC를 진행하면서, OPC가 수행된 템플릿을 검증하는 과정을 반복하여 칩 전체 영역에 대한 OPC 수행 및 검증이 왼료될 때까지 진행할 수 있다.
OPC 수행은 폴리건(polygon) 베이스 접근 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 지정된 테플릿으로부터 추출된 데이터베이스를 다양한 크기의 폴리건(다각형)으로 분할한 후, 이러한 폴리건들을 대표하는 모든 포인트들에 대한 시뮬레이션을 수행한다.
OPC 검증은 설계자가 설계한 원본 레이아웃과 시뮬레이션 컨투어를 비교하여 OPC가 적절하게 이루어졌는지를 검증할 수 있다.
이러한 검증과정에서 얻어진 시뮬레이션 등고선이 에러 수용범위를 벗어 낫는지 여부를 판별한다(S26).
이때, 검증 시 얻어지는 에러 값이 지정된 에러 수용범위 이내로 판별될 경우, 에러가 나지 않은 템플릿들에 대한 제1 데이터들을 병합하여 최종 데이터(final data)를 추출하고(S27). 최종데이터를 이용해 실제 포토마스크를 제작한다(S28).
그런데, 검증 시 얻어지는 에러 값이 지정된 에러 수용범위에서 벗어나는 경우, 에러가 발생된 템플릿들에 대해 에러 마커를 생성한다(S29). 에러 마커가 생성된 템플릿들에 대해서만 적절한 모델 및 레시피를 적용하여 OPC를 재수행한 후, 재검증한다(S30). 이때, OPC 재수행 및 재검증 과정은 상술한 과정, 예컨대 에러 마커가 생성된 템플릿들 내에 임의의 템플릿을 지정하고, 지정된 템플릿에 대해 OPC 를 재수행하면서, 이미 OPC가 수행된 템플릿에 대한 재검증한다. 상술한 과정을 반복하여 에러 마커에 의해 선택된 템플릿들이 에러 수용범위 이내로 판별될 때까지 반복적으로 수행한다.
OPC 재수행은 그리드(grid) 베이스 접근 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 에러 마커가 생성된 테플릿에 대해서만 추출된 데이터베이스를 일정한 크기로 격자형태로 분할한 후, 이들을 대표하는 모든 포인트들에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 또한, OPC 재수행은 멀티플 디섹션(mutilple dissection) 또는, 멀티플 평가 포인트(mutiple evaluation point) 등의 방식으로 수행되어 에러를 제거할 수 있다.
즉, 칩 전체 영역에 대한 데이터 베이스를 분할하면 다양한 크기 및 형상을 갖는 패턴들을 포함하는데, 분할된 템플릿에 대한 OPC 수행시에는 폴리건 형상으로 분할한 후 OPC를 수행하고, 에러 마커가 생성된 탬플릿에 대한 OPC 재수행시에는 그리드 형태로 분할하여 OPC를 재수행함으로써, OPC의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이때, 에러 마커에 의해 선택된 템플릿들 즉, OPC 재수행 및 재검증에 의해얻어지는 제2 데이터는 정상적으로 OPC가 완료된 제1 데이터들과는 차별화되게 임의의 층 번호(layer number)를 부여할 수 있다. 이에 따라, 재수행 및 재검증이 수행된 템플릿들에 대한 에러 값이 지정된 에러 수용범위에서 벗어나는 경우, 이러한 층 번호를 갖는 템플릿들에 대해서만 또 다시 OPC를 재수행하고, 재검증할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 검증 시 에러 마커에 의해 선택된 템플릿들 주위에 정상적으로 OPC가 완료된 템플릿들을 차단(blocking)하여 에러 마커에 의해 선택된 템플릿만 선택적으로 재검증 및 재수행할 수 있다.
이처럼 에러 마커에 의해 선택된 템플릿들에 대한 OPC 재수행 및 재검증 결과가 지정된 에러 수용범위 내에 들어오는지를 판별하고, 지정된 에러 수용 범위 내로 들어올 때까지 반복적으로 OPC 재수행, 재검증, 에러 마커 생성 등의 과정을 템플릿 별로 수행한다. 결과적으로 모든 템플릿에 대해 주어진 에러 수용 범위를 만족하게 되면, 각각의 템플릿에서 얻어지는 데이터를 병합하여 최종 데이터를 추출하고, 추출한 데이터를 이용해 실제 포토마스크 제작을 수행한다.
본 발명의 실시예에 의한 광근접 효과 보정 방법에 따르면, 칩 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하고, 각각의 템플릿 별로 OPC를 수행하면서 OPC가 수행된 템플릿에 대한 검증과정을 동시에 수행한다. 게다가, OPC 검증과정에서 에러가 발생된 템플릿에 에러 마커를 부여하여 선별한 후, 선별된 템플릿에 대해서만 템플릿 별로 OPC를 재수행하고 재검증함으로써, 광 근접 효과 보정에 소요되는 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있다.
또한, 분할된 템플릿에 대해서만 광 근접효과 보정을 수행함으로써 광근 접 효과 보정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법의 일 예를 보다 구체적으로 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 전체 칩 영역(full chip)에 대한 OPC를 수행하기 이전에, 전체 칩 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할한다. 여기서, 다수 개의 템플릿에서 임의의 템플릿으로부터 순차적으로 지정한 후, 하나의 템플릿에 대하여 OPC를 수행하면서 이미 OPC가 수행된 템플릿에 대한 검증, 에러 마커 생성 등을 수행하는 과정 을 순차적으로 수행한다.
예를 들어,제1 템플릿을 지정한 후, 제1 시간 (t1) 동안 제1 템플릿에 대한 OPC를 수행한다. 제1 템플릿에 대한 OPC가 완료되면, 제2 시간(t2) 동안 임의의 제2 템플릿에 대한 OPC를 수행하면서, OPC가 수행된 제1 템플릿에 대해서 등고선 시뮬레이션을 통해 검증하고, 에러 값이 설정된 에러 수용범위에서 벗어나는 경우 에러 마커를 생성한다.
다음에, 제2 템플릿에 대한 OPC가 완료되면, 제3 시간(t3) 동안 제3 템플릿에 대한 OPC를 수행하는데, 이와 함께 제2 템플릿에 대해서는 OPC에 대한 검증을 수행하고 또한 에러 마커가 생성된 제1 템플릿에 대해서는 OPC 재수행이 수행된다. 물론, 제 1 템플릿에 대한 검증결과 에러 마커가 생성된 경우에만 수행된다.
다음에, 제3 템플릿에 대한 OPC가 완료되면, 제4 시간(t4) 동안 제4 템플릿에 대한 OPC를 수행하고, 이와 함께 제3 템플릿에 대해서는 OPC에 대한 검증을 수행하고, 에러 마커가 생성된 제2 템플릿에 대해서는 OPC 재수행을 수행하다. 또한, 제1 템클릿에 대해서는 OPC 수행에 대한 재검증을 수행한다. 이때, 제2 템플릿에 대한 검증결과 에러 마커가 생성되지 않은 경우, 에러가 없는 템플릿들에 대한 데이터들과 함께 병합되어 최종 데이타가 된다.
이와 같이 각각의 템플릿별로 OPC를 수행하고, 검증하여 각각의 템플릿 별로 에러 마커를 생성하여 에러 마커가 생성된 영역에 대해서만 OPC를 재수행하고 재검증하여 보다 효율적으로 광근접 효과 보정 시간을 단축할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
지금까지 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 근접 효과 보정 방법에 따르면, 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할한 후, 임의의 템플릿에 대해 OPC를 수행하면서 동시에 OPC가 수행된 템플릿을 검증할 수 있도록 하고, 동시에 에러가 발생된 패턴들에 대해서만 OPC를 재수행하고 재검증할 수 있다. 따라서, 광근접 효과에 의한 패턴 왜곡 현상을 신뢰성있게 보정하고, 반도체소자의 개발 및 제품 생산에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다.

Claims (11)

  1. 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작하는 단계;
    상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하는 단계;
    상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하는 단계;
    상기 선폭에 대한 데이터들을 이용하여 모델 캘리브레이션을 수행하고, 보정 레시피를 작성하는 단계;
    상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계;
    상기 분할된 템플릿 중 임의의 템플릿에 대한 OPC를 수행하면서, OPC가 수행된 템플릿을 검증하는 단계;
    상기 검증 단계를 통과한 템플릿의 데이터를 병합하여 최종 데이터를 작성하는 단계; 및
    상기 최종 데이터를 이용해 포토마스크를 제작하는 단계를 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계는,
    상기 마스크 전체 영역에 대해 일정 크기를 갖는 영역으로 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 템플릿 내에서 임의의 템플릿을 선택하여 지정하는 단계를 포함 하는 광 근접 효과 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일정 크기를 갖는 영역은 다각형(polygon) 형식을 갖도록 분할하는 광 근접 효과 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 OPC 수행 및 검증은 상기 템플릿에 대한 검증 결과가 지정된 에러 수용 범위 내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 광 근접 효과 보정 방법.
  5. 테스트 패턴을 갖는 테스트 마스크를 제작하는 단계;
    상기 테스트 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하는 단계;
    상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 선폭을 측정하는 단계;
    상기 선폭에 대한 데이터들을 이용하여 모델 캘리브레이션을 수행하고, 보정 레시피를 작성하는 단계;
    상기 마스크 전체 영역을 다수 개의 템플릿으로 분할하는 단계;
    상기 분할된 템플릿 중 임의의 템플릿에 대한 제1 OPC를 수행하면서, 제1 OPC가 수행된 템플릿을 제1 검증하는 단계;
    상기 제1 검증 결과 에러가 발생된 템플릿에 대한 제 2 OPC를 수행하면서, 이미 제2 OPC가 수행된 템플릿을 제2 검증하는 단계;
    상기 검증 단계를 통과한 템플릿의 데이터를 병합하여 최종 데이터를 작성하는 단계; 및
    상기 최종 데이터를 이용해 포토마스크를 제작하는 단계를 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 OPC 및 제2 검증 단계는,
    상기 제1 검증 시 에러가 발생된 템플릿에 대해 에러 마커를 생성하는 단계; 및
    상기 에러 마커가 생성된 템플릿에 대해 제2 OPC 및 제2 검증을 수행하는 단계를 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에러 마커를 생성한 이후에,
    상기 에러 마커에 의해 선택된 템플릿 주변에 정상적으로 OPC가 완료된 템플릿들을 차단하는 단계를 더 포함하는 광 근접 효과 보정 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 OPC 및 제2 검증을 수행한 이후에 얻어지는 에러 결과는 차별화된 데이터 층 번호를 지정하여 정상적으로 이루어진 데이터와 구분되도록 수행하는 광 근접 효과 보정 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 OPC 수행 및 제2 검증은 상기 템플릿에 대한 검증 결과가 지정된 에러 수용 범위 내로 판별되도록 반복적으로 수행하는 광 근접 효과 보정 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 OPC 수행은 폴리건 베이스 접근 방식으로 수행하는 광 근접 효과 보정 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제2 OPC 수행은 그리드 베이스 접근 방식 또는 멀티플 디섹션 방식으로 수행하는 광 근접 효과 보정 방법.
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