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KR100655428B1 - 광근접효과보정 시스템 및 방법 - Google Patents

광근접효과보정 시스템 및 방법 Download PDF

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KR100655428B1
KR100655428B1 KR1020050100405A KR20050100405A KR100655428B1 KR 100655428 B1 KR100655428 B1 KR 100655428B1 KR 1020050100405 A KR1020050100405 A KR 1020050100405A KR 20050100405 A KR20050100405 A KR 20050100405A KR 100655428 B1 KR100655428 B1 KR 100655428B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
optical proximity
proximity effect
type
fragment
Prior art date
Application number
KR1020050100405A
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English (en)
Inventor
서성수
강영석
조한구
우상균
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/36—Masks having proximity correction features; Preparation thereof, e.g. optical proximity correction [OPC] design processes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

광근접효과보정 시스템 및 방법을 제공한다. 이 시스템은 집적회로 레이아웃을 생성하는 집적회로 레이아웃 생성 장치, 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따른 광근접효과를 보정하도록 준비된 광근접효과보정 모델들에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 장치 및 집적회로 레이아웃을 입력받아 마스크 레이아웃을 생성하는 마스크 레이아웃 생성 장치를 구비한다. 이때, 마스크 레이아웃 생성 장치는 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 기초하여 집적회로 레이아웃을 분석함으로써, 광근접효과보정 모델들 중에서 적합한 모델을 선택하는 모델 선택부를 구비한다.

Description

광근접효과보정 시스템 및 방법{Optical Proximity Correction System And Method Thereof}
도 1은 광근접 효과의 일 예를 보여주는 사진들이다.
도 2a는 광근접효과보정을 위한 라인-엔드 처리의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2b는 광근접효과보정을 위한 산란 바 삽입 기술의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 광근접효과보정에서 나타나는 패턴 구조에 따른 피팅-에러의 차이를 보여주는 그래프이다.
도 4는 한가지 모델을 사용하는 종래 기술에 따른 광근접효과보정의 피팅-에러를 나타내는 그래프이다.
도 5는 종래 기술에 따른 광근접효과보정이 적용되기 어려운 패턴 구조의 일 예를 보여주는 레이아웃의 일부분이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광근접효과보정 시스템을 나타낸다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 나타낸다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 나타낸다.
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9e는 각각의 프래그먼트에서 패턴의 유형 및 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 본 발명에 따른 OPC 모델의 적용 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 OPC 공정의 결과로서 형성되는 마스크 레이아웃의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 따른 OPC 방법을 적용하여 형성된 마스크 레이아웃의 피팅 에러를 도시하는 그래프들이다.
본 발명은 광근접효과보정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 이용되는 리소그래피 기술은 일반적으로 광학 렌즈를 통해 포토마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼에 전사하는 방법을 사용하고 있다. 하지만, 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 마스크 패턴 크기가 광원의 파장에 근접하게 되었으며, 그 결과 상기 리소그래피 기술에서 빛의 회절 및 간섭에 의한 영향이 크게 증가하고 있다. 특히, 상을 투영시키는 광학계가 저대역 필터(low-pass filter)로 작용하기 때문에, 도 1에 도시된 것처럼, 웨이퍼에 형성되는 포토레지스트 패턴은 마스크 패턴의 원래 모양에서 왜곡된 형태로 나타난다.
보다 구체적으로, 마스크 패턴의 크기(또는 주기)가 큰 경우에는 공간 주파수(Spatial-Frequency)가 낮으므로 비교적 많은 차수의 주파수까지 투과가 가능하여 원래의 패턴과 유사한 상이 형성된다. 하지만, 높은 주파수 부분(즉, 모서리 부분)은 라운드된 모양의 왜곡된 상으로 형성된다. 이러한 상 왜곡 현상은 광근접 효과(Optical Proximity Effect, OPE)라고 불린다. 패턴의 크기가 작아질수록 공간 주파수가 높아지기 때문에, 투과되는 주파수의 수가 감소하여 상기 광근접 효과에 의한 상 왜곡은 더욱 심해진다.
광근접효과보정(optical proximity correction, OPC) 기술은 상 왜곡의 주된 요인인 광근접효과를 극복하기 위한 기술로서, 마스크 패턴의 고의적인 모양 변경을 통하여 상 왜곡을 보정하는 기술이다. 이러한 OPC를 통해, 광학적 해상도(optical resolution) 및 패턴 전사 신뢰성(pattern transfer fidelity)은 개선될 수 있다. 상기 OPC를 위해서는, 상기 포토마스크에 형성되는 마스크 패턴에 해상도 이하의 작은 패턴들을 추가하거나 제거하는 방법들(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, 도 2a에 도시한 것처럼, 코너 세리프 패턴 또는 해머 패턴을 추가하는 방법이고, 상기 산란 바 삽입은 패턴 밀도에 따른 패턴의 선폭 변화를 최소화하기 위해, 도 2b에 도시한 것처럼, 목적 패턴(target pattern)의 주변에 분해능 이하의 산란 바들(sub-resolution scattering bars)을 추가하는 방법이다.
과거에는 상기 OPC는 리소그래피 기술의 문제였으나, 최근에는 설계와 CAD 기 술의 문제가 되고 있다. 즉, 지금까지는 레이아웃이 끝난 후 설계 규칙 검사(DRC), 전기 규칙 검사(ERC), 전기 변수 검출(EPE)와 이에 따른 레이아웃과 회로의 비교(LVS) 등을 실시하고 있으나, 최근에는 OPC 프로그램을 사용한 레이아웃의 고의적 변경 단계가 추가되고 있다.
상기 OPC 프로그램은 접근 방법에 따라 리소그래피 엔지니어의 경험을 몇 가지 규칙으로 정리하여 레이아웃 데이터를 처리하는 규칙-기반(rule-based) 방법과 리소그래피 시스템의 수학적 모델을 사용하여 레이아웃을 수정하는 모델-기반(model-based) 방법으로 구분된다.
보다 자세하게는, 상기 규칙-기반의 처리 방법은 패턴의 일부를 깎아낸다거나 작은 보조 패턴을 추가하는 등의 몇 가지 규칙을 미리 정한 후, 이 규칙에 기초하여 레이아웃을 수정하는 방법이다. 이 방법은 칩의 전 영역에 해당하는 레이아웃 데이터를 한번에 처리하므로 작업 속도가 빠르다는 장점을 갖는다. 하지만, 이 방법을 서로 다른 리소그래피 장비들 및 새로운 조명 기법(new illumination technique) 등이 사용되는 새로운 리스그래피 공정에 적응하기 위해서는 많은 실험과 시행착오가 필요하다. 그 결과, 현재와 같이 기술 개발의 속도가 빠를 경우, 많은 실험과 시행착오가 요구되는 규칙을 각 세대마다 새로 설정해야 하는 단점이다. 또한, 상기 규칙-기반의 OPC 기술은 시뮬레이션에 기초하여 레이아웃을 보정하는 것이 아니기 때문에, 웨이퍼 상에 형성되는 패턴은 요구되는 정확성을 갖지 못하는 단점이 있다.
반면, 광리소그래피 시스템의 수학적 모델을 적용하는 상기 모델-기반의 처리 방법은 리소그래피 시스템의 모델을 부궤환 시스템(negative feedback system)에 적용하여 마스크 패턴의 변형을 수정해 나가는 방법이다. 이 방법은 반복 계산에 기초하기 때문에 많은 시간이 소요되어 적은 양의 데이터 만을 처리할 수 있는 반면에, 패턴 모양에 관계없이 최적의 OPC 결과를 제공해 줄 수 있는 장점이 있다. 이 방법은 이미 설정해 놓은 rule-set으로 적용이 되지 않는 경우에 대한 해(solution)를 구할 수 있으며, 나아가 rule-based 프로그램의 rule-set을 구하는데 이용될 수 있다. 이에 따라, 최소한의 실험을 통해 다양한 패턴에 대한 최적의 해를 제공할 수 있다. 그 결과, 많은 시간이 소요되더라도 최적의 해법이 필요할 경우, 예를 들면, 메모리 셀의 경우, 상기 모델-기반의 OPC 방법이 주로 이용되고 있다.
한편, 종래 기술들에 따르면, 상기 모델-기반의 OPC 방법은 집적회로 레이아웃의 패턴을 복수개의 프래그먼트들로 구분한 후, 소정의 OPC 모델에 기초하여 선택된 패턴의 모양에 대응되는 마스크 레이아웃을 생성하는 단계를 포함한다. 하지만, 종래 기술들에 따르면, 사용되는 OPC 모델은 선택된 패턴의 모양 및 주변 패턴들의 배치 구조에 대한 충분한 고려없이 준비된다. 특히, 종래의 기술들에 따르면, 한 개의 OPC 모델이 레이아웃 전체에 적용되기 때문에, 패턴의 모양 및 배치에 따른 최적의 pattern correction이 이루어지지 못하고 있다. 그 결과, 도 3 및 도 4에 도시한 것처럼, 종래 기술에 따른 OPC 모델이 적용되더라도, 피팅-에러는 구조에 따라 다른 균일성(uniformity)를 갖는다. 특히, 라인 엔드 구조(10)는 상술한 광근접 효과의 집중 때문에, 라인-앤-스페이스 구조(line and space structure) 또는 블록 구조(block structure)에 비해, 큰 피팅-에러 및 큰 산포를 갖는다.
이러한 피팅-에러의 큰 산포는 종래의 모델-기반의 OPC 방법을 고집적 반도체 장치에 더 이상 적용하기 어렵게 만든다. 예를 들어, 반도체 장치는 도 4에 도시한 것처럼 라인-엔드 패턴(21)과 이를 둘러싸는 패턴들을 구비할 수 있다. 하지만, 이들 사이의 간격은 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 좁아지기 때문에, 큰 산포의 피팅-에러를 갖는 종래의 OPC 방법은 더 이상 도 4에 도시한 구조에 적용하기 어렵다. 상술한 것처럼, 종래의 OPC 방법의 큰 피팅-에러 산포는 적용되는 OPC 모델이 선택된 패턴의 구조 및 주변 패턴들의 배치 구조에 대한 충분한 고려없이 준비되는 것에 원인을 갖는다. 이런 점에서, 고집적화된 반도체 장치의 제조를 위해서는 선택된 패턴의 모양 및 주변 패턴들의 배치 구조를 충분히 고려하는 OPC 모델 및 이를 이용하는 OPC 적용이 요구되고 있다. 특히, 반도체 장치의 고집적화를 위해 요구되는 다양한 조명 기술들(illumination techniques)(예를 들면, off-axis illumination)은 더욱 정확한 OPC를 요구하고 있지만, 종래의 기술들은 이러한 요구를 충족시키기 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OPC의 정확성을 향상시킬 수 있는 OPC 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 패턴의 모양 및 배치를 고려할 수 있는 OPC 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 OPC의 정확성을 향상시킬 수 있 는 OPC 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 패턴의 모양 및 배치를 고려할 수 있는 OPC 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 선택된 패턴의 모양 및 주변 패턴들의 배치 구조를 고려할 수 있는 OPC 시스템을 제공한다. 이 시스템은 집적회로 레이아웃을 생성하는 집적회로 레이아웃 생성 장치, 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따른 광근접효과를 보정하도록 준비된 광근접효과보정 모델들에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 장치 및 상기 집적회로 레이아웃을 입력받아 마스크 레이아웃을 생성하는 마스크 레이아웃 생성 장치를 구비한다. 이때, 상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 기초하여 상기 집적회로 레이아웃을 분석함으로써, 상기 광근접효과보정 모델들 중에서 적합한 모델을 선택하는 모델 선택부를 구비한다.
상기 데이터베이스 장치에 저장된 상기 광근접효과보정 모델들은 소정의 테스트 마스크를 사용하여 얻어지는 리소그래피 데이터를 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따라 분석하여 준비한다. 이때, 상기 테스트 마스크는 다양한 구조의 패턴들 및 다양한 구조로 배치되는 주변 패턴들을 구비한다. 이에 더하여, 상기 데이터베이스 장치에 저장된 상기 광근접효과보정 모델들은 공정 파라미터들의 변화에 따른 리소그래피 공정의 영향을 분석하여 준비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 상기 집적회로 레이아웃 을 분석하여 상기 집적회로 레이아웃에 포함된 소정의 패턴을 복수개의 프래그먼트들로 구분하는 프래그먼트 처리부를 구비한다. 또한, 상기 모델 선택부는 상기 프래그먼트 처리부에서 구분된 각각의 프래그먼트의 유형을 분석하는 프래그먼트 유형 분석부 및 상기 프래그먼트 처리부에서 구분된 각각의 프래그먼트에 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 패턴 배치 유형 분석부를 구비한다.
상기 패턴 배치 유형 분석부는 각각의 프래그먼트를 기준으로 적어도 두개의 방향을 따라 측정되는 위치-광학적 특성을 분석하여 선택된 프래그먼트의 유형 또는 인접하는 패턴의 배치 유형을 판단한다. 또한, 상기 모델 선택부는 상기 프래그먼트 유형 분석부에서 분석한 각 프래그먼트의 유형 및 상기 패턴 배치 유형 분석부에서 분석한 주변 패턴들의 배치 유형에 적합한 광근접효과보정 모델을 선택한다. 이에 더하여, 상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 상기 모델 선택부에 의해 선택된 광근접효과보정 모델을 선택된 프래그먼트에 적용하는 광근접효과보정 컨트롤러를 더 구비한다.
상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 적어도 두개의 광근접효과보정 모델들이 적용될 수 있는 프래그먼트에 소정의 광근접효과보정 모델을 선택적으로 적용하기 위한 조건을 판단하는 수렴성 분석부를 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 위상-쉬프트 마스크 제작을 위해 상기 집적회로 레이아웃을 처리하는 위상-쉬프트 마스크 처리부 및 작업자를 위한 정보 표시 및 작업자에 의한 피드백에 사용되는 사용자 인터페이스를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하 고 분석하는 레이아웃 평가/분석 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 레이아웃 평가/분석 장치는 상기 마스크 레이아웃에 기초하여 원하는(desired) 결과물이 형성될 것인지를 예측하는 시뮬레이터를 더 구비할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 선택된 패턴의 모양 및 주변 패턴들의 배치 구조를 고려할 수 있는 OPC 방법을 제공한다. 이 방법은 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따른 광근접효과를 보정하기 위한 광근접효과보정 모델들을 준비하고, 집적회로 레이아웃을 준비한 후, 상기 집적회로 레이아웃에 포함된 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형을 분석하여, 선택된 패턴의 광근접효과를 보정하기에 적절한 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계를 포함한다. 이후, 상기 선택된 광근접효과보정 모델을 이용하여 상기 집적회로 레이아웃을 보정함으로써, 마스크 레이아웃을 생성한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광근접효과보정 모델들은 소정의 테스트 마스크를 사용하여 얻어지는 리소그래피 데이터를 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따라 분석하여 준비하되, 상기 테스트 마스크는 다양한 구조의 패턴들 및 다양한 구조로 배치되는 주변 패턴들을 구비한다. 이에 더하여, 상기 광근접효과보정 모델들은 공정 파라미터들의 변화에 따른 리소그래피 공정의 영향에 대한 분석에 기초하여 준비되는 것이 바람직하다.
상기 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계는 상기 집적회로 레이아웃을 분석하여 상기 집적회로 레이아웃에 포함된 소정의 패턴을 복수개의 프래그먼트들로 구분한 후, 각각의 프래그먼트의 유형 및 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석 하는 단계를 포함한다. 이후, 상기 광근접효과보정 모델들 중에서, 선택된 프래그먼트의 유형 및 인접하는 패턴들의 배치 유형에 적합한 광근접효과보정 모델을 선택한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프래그먼트의 유형 및 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 단계는 각각의 프래그먼트를 기준으로 적어도 두개의 방향을 따라 위치-광학적 특성을 측정하여 방향 및 거리의 함수로서 표현되는 프래그먼트 데이터를 준비하는 단계를 포함한다. 이후, 상기 프래그먼트 데이터를 분석하여, 선택된 프래그먼트의 유형 및 인접하는 패턴의 배치 유형을 판단한다. 상기 프래그먼트 데이터를 준비하는 단계는 선택된 프래그먼트를 기준으로 8개의 방사상 방향을 따라 위치-광학적 특성을 측정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 위치-광학적 특성은 상기 집적회로 레이아웃을 입력 데이터(input data)로 이용하는 시뮬레이션을 통해 측정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위치-광학적 특성은 선택된 프래그먼트로부터의 길이에 따라 측정되는 에이리얼 이미지(aerial image)를 분석하여 얻어지는 것이 바람직하다.
상기 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계는 적어도 두개의 광근접효과보정 모델들이 적용될 수 있는 프래그먼트에 소정의 광근접효과보정 모델을 선택적으로 적용하기 위한 조건을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 마스크 레이아웃을 생성한 후, 상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하고 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하고 분석하는 단계는 상기 마스크 레이아웃에 기초하여 리소그래피 공정의 결과를 예측하는 모의 실험의 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광근접효과보정 시스템을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 이 실시예에 따른 광근접효과보정 시스템(100)은 집적회로 레이아웃(150)으로부터 마스크 레이아웃(170)을 생성하기 위한 마스크 레이아웃 처리 장치(mask layout processing tool, 160)를 구비한다. 상기 집적회로 레이아웃(150)은 인쇄(print)될 타켓 패턴(target pattern)을 정의하기 위한 적절한 형식의 데이터(data in a suitable format)(예를 들면, GDS II)를 포함한다. 상기 마스크 레이아웃(170)은 포토 마스크에 형성되는 마스크 패턴을 정의하기 위한 적절한 형식의 데이터(예를 들면, GDS II)로서, 상기 집적회로 레이아웃(150)에 의해 정의되는 상기 타켓 패턴을 정확하게 인쇄하는데 이용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크 레이아웃 처리 장치(160)는 상기 타겟 패턴을 인쇄하는 과정에서 직면(encounter)하는 리소그래피 공정의 효과들을 고려하기 위해, 데이터 베이스 장치(130)에 저장된 리소그래피 공정 모델들(135)을 사용한다. 상기 리소그래피 공정 모델들(135)은 경험적으로 얻어지는 측정 데이터(110) 및 공정 파라미터 데이터(120)에 기초하여 만들어진다.
상기 측정 데이터(110)는 다양한 모양을 갖는 패턴들을 구비하는 테스트 마스크(105)을 사용하여 웨이퍼 상에 인쇄된 결과물들을 분석하여 얻어진다. 본 발명에 따르면, 상기 테스트 마스크(105)는 집적회로에 형성될 수 있는 실제 패턴들(즉, 타겟 패턴)의 다양한 모양 및 다양한 배치 구조에 대응되도록 준비된다. 특히, 테스트 마스크(105)는 다양한 광근접효과를 모니터링할 수 있도록 구성된다. 그 결과로, 상기 리소그래피 공정 모델들(135)은 도시한 것처럼 패턴 유형 및 주변 패턴들의 배치 유형에 따라 세분될 수 있다. 예를 들면, 소정의 패턴은 그 패턴 유형 및 배치 유형에 따라 라인-엔드형(line-end type), 라인 앤 스페이스형(line and space type), 고립된 바형(isolated bar type) 및 고립된 스페이스형(isolated space type) 등으로 구분될 수 있다. 하지만, 이러한 분류는 필요에 따라 다양하게 정의될 수 있음은 자명하다. 따라서, 본 발명은 상기 예시된 세부 유형들로 한정되는 것은 아니다.
상기 공정 파라미터 데이터(120)은 리소그래피 공정 또는 식각 공정에 영향을 주는 공정 파라미터들에 대한 경험적 데이터로서, 공정 파라미터들의 변화에 따른 공정 결과의 변화를 정량적으로 표현한다. 상기 공정 파라미터 데이터(120)에는 조명계에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 엔지니어의 경험에 기초하여 준비될 수도 있다. 이러한 공정 파라미터 데이터(120)에 의해, 상기 리소그래피 공정 모델들(135)은 다차원적 구조의 데이터 베이스를 구성할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 데이터 베이스의 차원(dimension) 및 항목(item)은 필요에 따라 다양하게 설 정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 마스크 레이아웃 처리 장치(160)는 상기 집적회로 레이아웃(150)에 적합한 리소그래피 공정 모델(135)을 선택하기 위한 모델 선택부(165)를 구비한다. 상기 모델 선택부(165)는 상기 집적회로 레이아웃(150)을 패턴 유형 및 주변 패턴들의 배치 유형에 기초하여 분석한 후, 그 결과를 상기 데이터 베이스와 비교함으로써, 선택된 패턴에 적합한 리소그래피 공정 모델(135)을 선택한다. 선택된 리소그래피 공정 모델(135)은 상기 마스크 레이아웃 처리 장치(160)가 상기 마스크 레이아웃(170)을 생성하는 과정에 이용된다.
상기 집적회로 레이아웃(170)은 소정의 집적회로 레이아웃 생성기(140)(예를 들면, 캐드 프로그램을 구비하는 컴퓨터)에서 생성될 수 있으며, 상기 마스크 레이아웃(170)은 소정의 마스크 제조 장치(180)에서 마스크를 제작하기 위한 입력 데이터로 이용된다(190).
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 처리부 및 모델 선택부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 8a를 참조하면, 이 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치(160)는 PSM 처리부(161), OPC 처리부(162), 사용자 인터페이스 처리부(163) 및 모델 선택부(165)를 구비한다. 상기 PSM 처리부(161)는 상기 마스크 레이아웃(170)에 PSM 영역(Phase-shifting mask region)을 도입한다. 상기 PSM 영역(Phase-shifting mask region)은 포토 마스크를 통과하는 빛의 파장보다 작은 크 기(dimension)를 갖는 구조들(features)이 상기 타겟 패턴으로 인쇄되는데 기여한다. 상기 사용자 인터페이스 처리부(163)는 사용자가 상기 레이아웃에 의해 정의되는 패턴들의 일부 또는 전부를 보거나 수정하는 것을 가능하게 한다.
상기 OPC 처리부(162)는 광근접효과에 의한 이미지의 왜곡을 방지할 수 있도록 상기 집적회로 레이아웃(150)을 수정한다. 이를 위해, 상기 OPC 처리부(162)는 상기 집접회로 레이아웃(150)에 포함된 패턴들을 복수개의 프래그먼트들로 나누는 프래그먼트 처리부(200) 및 각각의 프래그먼트들에 대한 OPC 공정을 수행하는 OPC 콘트롤러(240)를 구비한다. 상기 OPC 콘트롤러(240)는 광학적 회절(optical diffraction) 및 레지스트 공정 효과(resist process effect)에 의해 야기되는 비선형적 왜곡(nonlinear distortion)을 보상(compensate)하도록, 상기 모델 선택부(165)에서 선택되는 OPC 모델을 이용하여 상기 프래그먼트들을 수정한다. 이러한 OPC 공정은 타겟 패턴의 예상되는 모양을 예측하기 위해, 소정의 모의 실험(simulation)을 이용할 수 있다.
상기 OPC 처리부(162)에서 수정된 상기 집적회로 레이아웃(150)은 예비 마스크 레이아웃(168)을 구성한다. 한편, 본 발명에 따르면, 레이아웃 평가/분석 장치(169)는 상기 예비 마스크 레이아웃(168)의 적절성 및 정확성을 평가하고 분석한다. 상기 예비 마스크 레이아웃(168)이 상기 레이아웃 평가/분석 장치(169)에서 적절한 것으로 평가되면, 상기 예비 마스크 레이아웃(168)은 상기 마스크 레이아웃(170)으로 사용될 수 있고, 그렇지 않을 경우 상기 예비 마스크 레이아웃(168)은 상기 마스크 레이아웃 처리 장치(160)에서 다시 수정된다. 상기 레이아웃 평가/분석 장치(169)는 상기 예비 마스크 레이아웃(168)을 이용하는 모의 실험을 실시하여, 원하는(desired) 모양의 타겟 패턴이 형성될 것인지를 평가한다. 이를 위해, 상기 레이아웃 평가/분석 장치(169)는 소정의 시뮬레이터를 구비할 수 있다.
상기 모델 선택부(165)는 상술한 것처럼 상기 집적회로 레이아웃(150)을 패턴 유형 및 주변 패턴들의 배치 유형에 기초하여 분석한다. 이를 위해, 상기 모델 선택부(165)는 각 프래그먼트의 유형을 분석하는 프래그먼트 유형 분석부(210) 및 선택된 프래그먼트에 인접하는 패턴들의 배치 유형을 분석하는 패턴 배치 유형 분석부(220)를 구비한다. 상기 프래그먼트 유형 분석부(210) 및 상기 패턴 배치 유형 분석부(220)는 별도의 장치들을 사용하여 분석될 수 있지만, 동일한 장치 및 동일한 알고리즘을 사용하여 분석될 수도 있다. 이러한 분석의 방법은 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 레이아웃 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OPC 처리부 및 모델 선택부를 설명하기 위한 도면이다. 이 실시예는 아래에서 설명될 수렴성 분석부를 제외하면 도 7a 및 도 8a를 참조하여 설명된 실시예와 유사하다. 따라서, 논의의 간략화를 위해, 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
도 7b 및 도 8b를 참조하면, 알려진 것처럼, 집적회로를 구성하는 패턴들은 매우 다양한 모양 및 배치 구조를 갖는다. 따라서, 하나의 프래그먼트에 대해 복수개의 OPC 모델들(135)이 중복적으로 적용될 수 있다. 이러한 OPC 모델들(135)의 중복 적인 적용은 OPC 공정의 시간을 증가시키는 문제를 유발할 수 있다. 따라서, 경우에 따라서는 OPC 모델들(135)의 중복적인 적용을 방지할 수 있는 시스템이 요구된다. 이를 위해, 이 실시예에 따른 상기 모델 분석부(165)는 복수개의 OPC 모델들(135)이 적용될 수 있는 프래그먼트에 소정의 OPC 모델을 선택적으로 적용하기 위한 알고리즘을 포함하는 수렴성 분석부(convergence analyzing part, 230)를 구비한다. 상기 OPC 모델을 선택적으로 적용하기 위한 알고리즘은 적어도 한 개의 OPC 모델을 위한 조건들을 충족시킬 경우, 다른 조건에 의해 규정되는 OPC 모델의 적용을 배제하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 9a 내지 도 9e는 각각의 프래그먼트에서 선택된 패턴(302)의 유형 및 주변 패턴(301)의 배치 유형을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 아래에서는 몇 개의 프래그먼트들에서의 분석 방법을 예시적으로 설명할 것이다. 구체적으로, 도 9a 내지 도 9e는 선택된 제 1 내지 제 5 프래그먼트들(F1~F5)에서의 유형 분석 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9e를 참조하면, 각각의 프래그먼트를 기준으로 방사상으로 여덟개의 방향에서 위치-광학적 특성을 측정하여, 방향 및 거리의 함수로 표현되는 프래그먼트 데이터를 준비한다. 본 발명에 따르면, 상기 위치-광학적 특성의 측정은 상기 집적회로 레이아웃(150)을 입력 데이터로 이용하는 모의 실험을 통해 얻어지며, 상기 위치-광학적 특성은 선택된 프래그먼트로부터의 길이에 따라 측정되는 에이리얼 이미지(aerial image)를 분석하여 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 프래그먼트 데이터는 각각의 프래그먼트의 유형 및 주변 패턴들의 배치 구조를 분석하기 위한 자료로 사용된다.
도면들에서, L0는 상기 위치-광학적 특성을 측정하는 과정에서 허용되는 최대 변이를 나타내고, L1은 선택된 패턴의 폭을 나타낸다. 선택된 제 1 내지 제 5 프래그먼트들(F1~F5)에 대한 위치-광학적 특성들은 아래 [표 1]에 요약되었다. [표 1]을 참조하면, 참조 기호(-)는 패턴이 형성되지 않는 영역을 나타내고, (0) 패턴의 경계면을 나타내고, (+)는 패턴이 형성되는 영역을 나타낸다. 이러한 영역은 측정되는 에이리얼 이미지의 세기가 소정의 문턱 크기를 넘어서는지 그렇지 않은지를 분석함으로써 판별될 수 있다. 또한, 아래 표 1에서 참조 기호 L0는 허용되는 최대 변이 내에 패턴의 모양 변화가 없음을 나타낸다. 예를 들면, 'e 3 : (+), L0'는 e 3 방향에서 선택된 패턴의 길이는 허용되는 최대 변이보다 길다는 것을 나타내고, 'e 2 : (-), <L0'는 선택된 패턴으로부터 e 2 의 방향에는 인접하는 패턴이 배치되고 있음을 나타낸다. 측정 결과에 대한 분석 방법 및 그 조건은 사용자의 편의에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이런 점에서, 본 발명은 상술한 분석 방법에 국한되지 않음은 자명하다.
Figure 112005060332485-pat00001
이러한 분석 방법에 따르면, 각각의 프래그먼트에 적용될 OPC 모델들은 독립적으로 결정되므로, 한 개의 패턴에는 도 10에 도시된 것처럼 복수개의 서로 다른 OPC 모델들이 적용될 수 있다. 도 11은 이러한 구별되는 OPC 모델들을 적용한 OPC 공정의 결과로서 얻어지는 마스크 레이아웃의 일 예를 나타낸다. (참조번호 303은 OPC 공정의 결과로서 삽입된 패턴들을 나타낸다.)
본 발명에 따르면, 상술한 것처럼, 선택된 프래그먼트의 유형 및 그 주변 패턴들의 배치 유형의 분석에 기초하여 각 프래그먼트에 적합한 OPC 모델을 적용하기 때문에, 본 발명에 따른 OPC 공정은 종래의 방법에 비해 개선된 정확성(예를 들면, 피팅 에러의 크기 및 산포)을 제공한다. 도 12a 내지 도 12c는 상술한 본 발명의 방법을 적용하여 형성된 마스크 레이아웃의 피팅 에러를 도시하는 그래프들이다. 도 12a는 라인 앤 스페이스 패턴들에서 측정되는 피팅 에러를 나타내고, 도 12b는 고립된 바 패턴들에서 측정되는 피팅-에러를 나타내고, 도 12c는 라인-엔드 패턴들에서 측정되는 피팅-에러를 나타낸다. 도 12a 내지 도 12c를 도 3과 비교하면, 본 발명에 따른 OPC 방법의 정확성이 월등히 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, OPC 공정을 위해 사용되는 OPC 모델은 선택된 패턴의 모양 및 배치를 고려하여 프래그먼트마다 독립적으로 결정된다. 이에 따라, 하나의 OPC 모델이 레이아웃 전체에 적용됨으로써 나타나는 피팅-에러의 크기 및 산포의 증가는 최소화될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 OPC 기술은 광학적 해상도(optical resolution) 및 패턴 전사 신뢰성(pattern transfer fidelity)을 획기적으로 개선시킬 수 있기 때문에, 반도체 장치의 집적도를 증가시키는데 기여할 수 있다.

Claims (22)

  1. 집적회로 레이아웃을 생성하는 집적회로 레이아웃 생성 장치;
    패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따른 광근접효과를 보정하도록 준비된 광근접효과보정 모델들에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 장치; 및
    상기 집적회로 레이아웃을 입력받아 마스크 레이아웃을 생성하는 마스크 레이아웃 생성 장치를 구비하되,
    상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 기초하여 상기 집적회로 레이아웃을 분석함으로써, 상기 광근접효과보정 모델들 중에서 적합한 모델을 선택하는 모델 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터베이스 장치에 저장된 상기 광근접효과보정 모델들은 소정의 테스트 마스크를 사용하여 얻어지는 리소그래피 데이터를 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따라 분석하여 준비하되, 상기 테스트 마스크는 다양한 구조의 패턴들 및 다양한 구조로 배치되는 주변 패턴들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터베이스 장치에 저장된 상기 광근접효과보정 모델들은 공정 파라미터들의 변화에 따른 리소그래피 공정의 영향을 분석하여 준비되는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 상기 집적회로 레이아웃을 분석하여 상기 집적회로 레이아웃에 포함된 소정의 패턴을 복수개의 프래그먼트들로 구분하는 프래그먼트 처리부를 구비하고,
    상기 모델 선택부는
    상기 프래그먼트 처리부에서 구분된 각각의 프래그먼트의 유형을 분석하는 프래그먼트 유형 분석부; 및
    상기 프래그먼트 처리부에서 구분된 각각의 프래그먼트에 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 패턴 배치 유형 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패턴 배치 유형 분석부는 각각의 프래그먼트를 기준으로 적어도 두개의 방향을 따라 측정되는 위치-광학적 특성을 분석하여 선택된 프래그먼트의 유형 또는 인접하는 패턴의 배치 유형을 판단하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 모델 선택부는 상기 프래그먼트 유형 분석부에서 분석한 각 프래그먼트의 유형 및 상기 패턴 배치 유형 분석부에서 분석한 주변 패턴들의 배치 유형에 적합한 광근접효과보정 모델을 선택하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 상기 모델 선택부에 의해 선택된 광근접효과보정 모델을 선택된 프래그먼트에 적용하는 광근접효과보정 컨트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃 생성 장치는 적어도 두개의 광근접효과보정 모델들이 적용될 수 있는 프래그먼트에 소정의 광근접효과보정 모델을 선택적으로 적용하기 위한 조건을 판단하는 수렴성 분석부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃 생성 장치는
    위상-쉬프트 마스크 제작을 위해 상기 집적회로 레이아웃을 처리하는 위상-쉬 프트 마스크 처리부; 및
    작업자를 위한 정보 표시 및 작업자에 의한 피드백에 사용되는 사용자 인터페이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하고 분석하는 레이아웃 평가/분석 장치를 더 구비하는 광근접효과보정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 레이아웃 평가/분석 장치는 상기 마스크 레이아웃에 기초하여 원하는(desired) 결과물이 형성될 것인지를 예측하는 시뮬레이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 시스템.
  12. 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따른 광근접효과를 보정하기 위한 광근접효과보정 모델들을 준비하는 단계;
    집적회로 레이아웃을 생성하는 단계;
    상기 집적회로 레이아웃에 포함된 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형을 분석함으로써, 선택된 패턴의 광근접효과를 보정하기에 적절한 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 광근접효과보정 모델을 이용하여 상기 집적회로 레이아웃을 보정 함으로써, 마스크 레이아웃을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광근접효과보정 모델들은 소정의 테스트 마스크를 사용하여 얻어지는 리소그래피 데이터를 패턴의 유형 및 주변 패턴의 배치 유형에 따라 분석하여 준비하되, 상기 테스트 마스크는 다양한 구조의 패턴들 및 다양한 구조로 배치되는 주변 패턴들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 광근접효과보정 모델들은 공정 파라미터들의 변화에 따른 리소그래피 공정의 영향을 분석하여 준비되는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계는
    상기 집적회로 레이아웃을 분석하여 상기 집적회로 레이아웃에 포함된 소정의 패턴을 복수개의 프래그먼트들로 구분하는 단계;
    각각의 프래그먼트의 유형 및 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 단계; 및
    상기 광근접효과보정 모델들 중에서, 선택된 프래그먼트의 유형 및 인접하는 패턴들의 배치 유형에 적합한 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계를 포함하는 광근접효과보정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프래그먼트의 유형 및 인접하는 주변 패턴들의 배치 유형을 분석하는 단계는
    각각의 프래그먼트를 기준으로 적어도 두개의 방향을 따라 위치-광학적 특성을 측정하여, 방향 및 거리의 함수로서 표현되는 프래그먼트 데이터를 준비하는 단계; 및
    상기 프래그먼트 데이터를 분석하여, 선택된 프래그먼트의 유형 및 인접하는 패턴의 배치 유형을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프래그먼트 데이터를 준비하는 단계는 선택된 프래그먼트를 기준으로 8개의 방사상 방향을 따라 위치-광학적 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 위치-광학적 특성은 상기 집적회로 레이아웃을 입력 데이터(input data) 로 이용하는 시뮬레이션을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 위치-광학적 특성은 선택된 프래그먼트로부터의 길이에 따라 측정되는 에이리얼 이미지(aerial image)를 분석하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 광근접효과보정 모델을 선택하는 단계는 적어도 두개의 광근접효과보정 모델들이 적용될 수 있는 프래그먼트에 소정의 광근접효과보정 모델을 선택적으로 적용하기 위한 조건을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃을 생성한 후, 상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하고 분석하는 단계를 더 포함하는 광근접효과보정 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 마스크 레이아웃의 적절성을 평가하고 분석하는 단계는 상기 마스크 레이 아웃에 기초하여 리소그래피 공정의 결과를 예측하는 모의 실험의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광근접효과보정 방법.
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