KR20100071409A - 취약 지점 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 취약 지점 검출 방법은 목표 레이아웃을 설계하고, 상기 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상한 후, 상기 목표 레이아웃의 NILS를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃를 검증함으로써, 패턴의 크기와 형태에 관계없이 풀칩(full chip)에 대하여 취약지점을 검출하는데 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
취약지점(weak point)

Description

취약 지점 검출 방법{Method for detecting weak point}
본 발명은 취약 지점 검출 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 NILS(Nomalized image log slope)를 이용한 취약 지점 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조하기 위해 포토 리소그라피 공정에 사용되는 패턴을 형성하기 위해서는 노광장비, 감광막 등과 함께 노광마스크가 요구된다. 노광마스크란 반도체 기판에 반복적으로 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 원판으로서, 축소 투영 비율에 따라 4배 내지 5배 크기의 크롬 패턴의 형성된 석영판으로 이루어진 것이다. 이러한 레티클 상의 패턴은 동일한 레이아웃(layout) 패턴에 대하여 동일한 임계치수를 가져야 한다. 즉 패턴의 충실성(fidelity)이 레티클 제작에 중요한 요소가 되는 것이다. 최근 반도체 소자의 선폭이 감소함에 따라 이러한 충실성의 요구는 더욱더 증대되고 있다.
한편, 반도체 소자의 고집적화로 인하여 점차 패턴이 미세해짐에 따라 노광공정을 통하여 반도체 기판에 투영되는 패턴들은 실제 노광마스크 패턴의 이미지와 다르게 된다. 특히 노광마스크 패턴들 중에서 이웃하는 패턴과의 간격이 가까운 경우에는 이웃하는 패턴들 서로에게 영향을 주어 패턴을 왜곡하여 구현한다. 이러한 현상을 광학 근접 효과라고 한다.
이러한 광학 근접 효과는 레이아웃을 이용한 시뮬레이션을 통하여 얻어지는 컨투어 이미지(contour image)를 이용하여 실제 패터닝공정을 수행하지 아니하고 실제 웨이퍼에서 구현되는 패턴의 이미지를 예측하여, 레이아웃의 임계치수(critical dimension)가 갖는 특정 스펙(specification)을 만족하지 못하는 취약지점(weak point)을 유발시킨다. 보다 구체적으로 취약지점은 수많은 공정 변수에 따라 레이아웃의 임계치수와 컨투어이미지의 임계치수가 일치하지 않는 지점을 의미한다. 이때, 취약지점들이 쉽게 유발되는 영역은 이웃하는 패턴들의 간격이 좁은 패턴들이거나, 폭이 좁은 패턴들을 포함한다.
도 1a는 종래기술에 따라 취약지점을 추출해내는 컨투어 이미지이고, 도 1b는 종래기술에 따라 취약지점를 추출해내는 에어리얼 이미지 프로파일이다.
도 1a에 도시된 바와 같이 컨투어 이미지를 이용하여 광학 근접 효과가 보상된 레이아웃의 임계치수와 컨투어 이미지의 임계치수를 비교하여, 컨투어 이미지의 임계치수가 특정 스펙을 만족하지 못하는 부분을 추출한다. 즉, 도 1a의 'A'와 같이 이웃하는 패턴 사이 간격의 임계치수가 실제 레이아웃이 갖는 임계치수보다 작은 영역이라 할 수 있으며 이러한 영역들이 취약지점으로 추출된다.
그리고 도 1b에 도시된 바와 같이 노광마스크를 투과한 광원의 인텐시티(intensity)의 최대값 및 최소값을 이용하여 패터닝되는 것을 판단하여 취약지점을 추출한다. 즉, 도 1b의 'B'와 같이 광원의 인텐시티가 기준점 이상이 되지 못하고 이웃하는 패턴으로 인해 기준점 이하로 되어 이웃하는 패턴끼리 브릿지되는 영 역으로 판단할 수 있으며 이러한 영역들이 취약지점으로 추출된다.
하지만 상술한 취약지점을 검출하는 방법은 실제 취약지점이 아닌 영역임에도 불구하고 취약지점으로 추출되어 버리는 문제점이 있다. 즉, 마스크의 프로세스 변화에 따른 예측할 수 없는 공정 변수에 의해 변화된 인텐시티를 반도체 소자의 풀칩 영역에 적용하여 이와 유사한 인텐시티를 갖는 영역을 취약지점으로 추출하기 때문이다. 따라서, 취약지점이 아닌 영역이 수정되어 웨이퍼 이미지의 또다른 왜곡을 야기시키는 문제가 있다.
본 발명은 취약 지점 검출 방식에 있어서, 종래와 같이 컨투어 이미지나 에어리얼 이미지만을 가지고 취약지점을 검출함으로써 취약지점이 아닌 영역임에도 불구하고 취약지점으로 검출되는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 취약 지점 검출 방법은 목표 레이아웃을 설계하는 단계와 상기 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상하는 단계 및 상기 목표 레이아웃의 NILS(Nomalized image log slope)를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃를 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 목표 레이아웃을 검증하는 단계 이후 상기 목표 레이아웃이 형성된 레티클을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목표 레이아웃의 NILS를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃를 검증하는 단계는 NILS 스펙을 결정하는 단계 및 상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 NILS 스펙을 결정하는 단계는 오리지널 패턴의 인텐시티 프로파일을 통하여 추출된 취약지점의 NILS를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 오리지널 패턴의 인텐시티 프로파일은 상기 목표 레이아웃에 형성된 패턴들과 유사한 크기 및 형태의 패턴들이 형성된 레이아웃의 웨이퍼 이미지 를 통하여 얻어지는 인텐시티 프로파일인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계는 상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 작은 경우 또는 큰 경우로 나누는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 작은 경우는 상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계 이후 상기 목표 레이아웃을 재설계하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 목표 레이아웃을 재설계하는 단계 이후 상기 재설계된 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상하는 단계 및 상기 재설계된 목표 레이아웃의 NILS를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 상기 재설계된 목표 레이아웃를 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 큰 경우는 상기 목표 레이아웃이 형성된 레티클을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 취약지점을 패턴의 크기와 형태에 관계없이 풀칩(full chip)에 대하여 검출하여 취약 지점을 검출하는데 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 마스크 에러 증강 요소를 검출하는 방법을 이용하여 레티클을 제작하는 순서도이다.
먼저, 목표 레이아웃을 설계한다(S100). 여기서 목표 레이아웃은 반도체 소자의 특성향상을 위한 설계 또는 공정마진을 향상시킬 수 있는 새로운 설계를 포함하는 레이아웃이 될 수 있다.
그 다음 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과 보상을 수행한다(S110). 여기서 광학 근접 효과 보상은 목표 레이아웃의 형태로 웨이퍼 상에 구현될 수 있도록 하는 작업으로, 종래의 광학 근접 효과 보상 방법과 동일하다. 즉, 목표 레이아웃과 동일한 형태로 웨이퍼 상에 구현되지 못하고, 왜곡된 형태로 구현된 패턴을 통하여 캘리브레이션을 수행한 후, 시뮬레이션 모델링함으로써 목표 레이아웃에 가까운 최종패턴의 이미지를 얻을 수 있도록 하는 작업이다. 참고로 캘리브레이션은 노광마스크 패턴 해상도 이하의 패턴들을 추가하거나 제거하는 방법을 사용하여 목표 레이아웃과 왜곡된 패턴의 차이를 최소화시키는 과정으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 라인-엔드 처리(line-end treatment) 또는 산란 바 삽입(insertion of scattering bars)이 사용된다. 상기 라인-엔드 처리는 라인 패턴의 끝단부가 라운딩되는 문제를 극복하기 위해, 코너 세리프 패턴 또는 해머 패턴을 추가하는 방법이고, 상기 산란 바 삽입은 패턴 밀도에 따른 패턴의 선폭 변화를 최소화하기 위해, 목표 패턴(target pattern)의 주변에 분해능 이하의 산란바들(sub-resolution scattering bars)을 추가하는 방법이다.
그 다음 NILS를 이용하여 이전 단계에서 수행된 광학 근접 효과 보상이 정확하게 이루어졌는지 검증한다(S120). 이는 상술한 S110 단계에서 수행된 광학 근접 효과 보상된 레이아웃의 NILS가 NILS 스펙에 만족하는지의 여부를 판단하는 작업으로 이해될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명을 위하여 이하에서는 NILS 스펙을 결정하는 방법과 광학 근접 효과가 보상된 레이아웃의 NILS를 구하는 방법을 중심으로 하여 서술한다.
NILS는 ILS(image log slope)값에 패턴의 임계치수 인자를 곱하여 일반화시킨값이다. 여기서, ILS는 패턴의 임계치수의 변화에 대한 인텐시티의 로그값의 변화량을 나타낸 것으로, 수학식 1로 나타낼 수 있다.
ILS = d(ln I)/ dx = 1/x * dI/dx
여기에서 I는 노광원의 인텐시티(intensity)를 나타낸 것이고, x는 패턴의 임계치수를 나타낸다. ILS를 통하여 패턴 임계치수에 따른 에어리얼 이미지(aerial image)의 인텐시티 로그 슬로프(log slope)의 변화 즉, 패턴의 임계치수에 대한 노광 에너지의 도즈(dose) 변화를 알 수 있다. 따라서, ILS는 양의 값을 가지며, ILS값이 클수록 이미지 콘트라스트가 향상된다.
NILS는 ILS에 패턴의 임계치수를 곱한 값으로, 이를 나타낸 식은 다음과 같다.
NILS = ILS * x = dI/dx * 1/x * x = dI/dx
NILS는 ILS의 값에 패턴과 관련된 인자인 패턴의 임계치수을 곱해주어 패턴 인자를 제거함으로써 패턴의 크기가 반영되지 않은 값을 나타낸다. 즉, 패턴의 임계치수의 의존성이 제거된 인텐시티를 일반화(nomalized)시킨 값이다. 따라서, NILS 또한 양의 값을 갖으며, 그 값이 클수록 이미지 콘트라스트(image contrast)가 향상된다.
NILS의 스펙은 상술한 수학식 2를 참조하여 오리지널(original) 패턴의 인텐시티 프로파일을 통하여 추출된 취약지점의 NILS를 의미하며, 수학식 2를 참조하여 계산된 NILS 수치의 최소값이 될 수 있다. 이때, 오리지널 패턴은 본 발명에서 사용되는 목표 레이아웃에 형성된 패턴들과 유사한 크기 및 형태를 갖는 패턴들이 형성된 레이아웃의 웨이퍼 이미지가 될 수 있다.
NILS는 패턴의 임계치수에 대한 의존성이 제거된 수치이기 때문에, 잠재적인 요인들에 의해 셀 영역의 일부에서 페리 영역과 같이 작은 인텐시티를 가져 취약지점으로 추출됨에 따라 페리 영역 또한 취약지점으로 추출되는 오류를 개선시킬 수 있다. 이때, 취약지점은 일반적인 셀 영역의 인텐시티보다 작은 인텐시티를 가져 실제 웨이퍼 상으로 임계치수가 큰 패턴으로 형성되어 불량을 유발시키는 영역이라 할 수 있다. 하지만 페리 영역 패턴의 임계치수는 셀 영역 패턴의 임계치수보다 크기 때문에 셀 영역의 인텐시티보다 작은 인텐시티를 가져도 노광하는데 문제가 발생하지 않으므로 페리 영역까지 취약지점으로 추출되는 것은 오류이다. 따라서 패턴의 임계치수에 의존하는 인텐시티의 절대적인 값이 아닌 NILS를 이용하여 취약지점을 추출함으로써 상술한 오류를 개선할 수 있다. 다시 말해, 패턴의 임계치수에 따른 인텐시티의 절대적인 값에 의존하여 페리 영역이 셀 영역의 취약지점에 포함되는 오류를 개선하여 페리 영역의 NILS는 셀 영역 취약지점의 NILS와 구분되어 페리 영역이 취약지점으로 추출되는 것을 근본적으로 해결할 수 있다.
광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃의 NILS는 목표 레이아웃에 대한 시뮬레이션 결과를 통하여 추출된 NILS를 의미한다. 따라서 NILS 스펙을 기준으로하여 취약지점의 NILS를 정확하게 판단하여 광학 근접 효과의 보상을 검증한다. 목표 레이아웃으로부터 추출된 NILS가 NILS 스펙보다 작은 경우 여전히 취약지점으로 존재하므로 목표 레이아웃의 재설계가 불가피하기 때문에 목표 레이아웃을 설계하는 단계(S100)로 돌아간다. 이후, 목표 레이아웃으로부터 추출된 NILS가 NILS 스펙보다 큰 값을 갖도록 취약지점의 목표 레이아웃을 재 수정하고, 재 수정된 레이아웃에 대한 광학 근접 효과의 보상을 수행한 후 NILS 스펙을 기준으로 하여 광학 근접 효과 보상을 재검증한다. 목표 레이아웃으로부터 추출된 NILS가 NILS 스펙보다 큰 값을 갖을때 까지 일련의 과정을 반복수행한다. 목표 레이아웃으로부터 추출된 NILS가 NILS 스펙보다 큰 경우에는 광학 근접 효과 보상된 레이아웃에 더이상 취약지점이 존재하지 않는 것을 의미하여 목표 레이아웃의 재설계가 불필요하므로 다음단계로 넘어간다.
그 다음 NILS 스펙을 만족하는 레이아웃에 대한 레티클을 제작한다.(S130)
상술한 바와 같이 레티클의 제작에 앞서 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과 보상이 완료된 목표 레이아웃에 대한 시뮬레이션을 통하여 실제 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 이미지를 유추한 후, 시뮬레이션 이미지를 목표 레이아웃에 비교하 여 왜곡되는 영역을 찾아 취약지점으로 추출한다. 이때 취약지점은 패턴의 임계치수에 영향을 받지 않는 NILS를 이용하여 추출함으로써 반도체 소자의 풀칩영역에 대하여 오류없이 추출되도록 하여 시간과 비용일 감소시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래기술에 따라 컨투어 이미지를 통하여 마스크 에러 증강 요소를 추출해내는 방법을 나타낸 평면도
도 2는 본 발명의 마스크 에러 증강 요소를 검출하는 방법을 이용하여 최종 레티클을 제작하는 순서도.

Claims (9)

  1. 목표 레이아웃을 설계하는 단계;
    상기 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상하는 단계; 및
    상기 목표 레이아웃의 NILS(Nomalized image log slope)를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃를 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 취약 지점 검출 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 레이아웃을 검증하는 단계 이후
    상기 목표 레이아웃이 형성된 레티클을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 레이아웃의 NILS를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 목표 레이아웃를 검증하는 단계는
    NILS 스펙을 결정하는 단계; 및
    상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 NILS 스펙을 결정하는 단계는
    오리지널 패턴의 인텐시티 프로파일을 통하여 추출된 취약지점의 NILS를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오리지널 패턴의 인텐시티 프로파일은
    상기 목표 레이아웃에 형성된 패턴들과 유사한 크기 및 형태의 패턴들이 형성된 레이아웃의 웨이퍼 이미지를 통하여 얻어지는 인텐시티 프로파일인 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계는
    상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 작은 경우 또는 큰 경우로 나누는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 작은 경우는
    상기 NILS 스펙과 상기 목표 레이아웃의 NILS를 비교하는 단계 이후
    상기 목표 레이아웃을 재설계하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 목표 레이아웃을 재설계하는 단계 이후
    상기 재설계된 목표 레이아웃에 대한 광학 근접 효과를 보상하는 단계; 및
    상기 재설계된 목표 레이아웃의 NILS를 이용하여 상기 광학 근접 효과가 보상된 상기 재설계된 목표 레이아웃를 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 취약 지점 검출 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 목표 레이아웃의 NILS가 상기 NILS 스펙보다 큰 경우는
    상기 목표 레이아웃이 형성된 레티클을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취약 지점 검출 방법.
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