KR102525162B1

KR102525162B1 - Opc 방법, 및 그 opc 방법을 이용한 마스크 제조방법

Info

Publication number: KR102525162B1
Application number: KR1020170174360A
Authority: KR
Inventors: 최다운; 김유경; 송윤경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2023-04-24
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: US10684544B2; KR20190073064A; CN109932865A; CN109932865B; US20190187552A1

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 코너 라운딩(corner rounding) 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 OPC 방법, 및 그 OPC 방법을 이용한 마스크 제조방법을 제공한다. 그 OPC 방법은 레이아웃의 분해를 통해 내부-에지를 생성하고, 그러한 내부-에지를 기반으로 하여, 내부 프래그먼트의 이동량인 DISin_frag와 선택 프래그먼트의 이동량인 DISsel을 계산하여 프래그먼트를 추가적으로 이동시킴으로써, MRC를 위배하지 않으면서도 코너 라운딩 현상을 최소화한 마스크 레이아웃을 구현할 수 있도록 한다.

Description

OPC 방법, 및 그 OPC 방법을 이용한 마스크 제조방법{OPC(Optical Proximity Correction) method, and methods for manufacturing mask using the OPC method}

본 발명의 기술적 사상은 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 OPC 방법 및 그 OPC 방법을 이용한 마스크 제조방법에 관한 것이다.

반도체 공정에서, 웨이퍼 등과 같은 반도체 기판 상에 패턴을 형성하기 위하여 마스크를 이용한 포토리소그라피 공정이 수행될 수 있다. 마스크는, 간단하게 정의하면 투명한 기층 소재 상에 불투명한 재질의 패턴 형상이 형성되어 있는 패턴 전사체라고 말할 수 있다. 마스크의 제조 공정을 간단히 설명하면, 먼저 요구되는 회로를 설계하고 상기 회로에 대한 레이아웃을 디자인한 후, OPC(Optical Proximity Correction)을 통해 획득한 디자인 데이터를 MTO(Mask Tape-Out) 디자인 데이터로서 전달한다. 이후, 상기 MTO 디자인 데이터에 기초하여 마스크 데이터 준비(Mask Data Preparation: MDP)를 수행하고, 노광 공정 등의 전공정(Front End Of Line: FEOL)과 결함검사 등의 후공정(Back End Of Line: BEOL:)을 수행하여 마스크를 제작할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 코너 라운딩(corner rounding) 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 OPC 방법, 및 그 OPC 방법을 이용한 마스크 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 에지를 프래그먼트(fragment)로 나누는 단계; OPC(Optical Proximity Correction) 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어(contour)를 추출하는 단계; 상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE(Edge Placement Error)를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계; 및 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계의 수행 여부를 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계를 수행하는 것으로 판단된 경우, 상기 EPE에 설정된 피드백(feedback) 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량(displacement)을 결정하는 단계; 및 상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 수행하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 이동하며, 상기 프래그먼트로 나누는 단계에서, 상기 타겟 패턴의 레이아웃을 분해(decomposition)하여 내부(inner)-에지를 만들고, 상기 레이아웃의 에지는 상기 분해 전의 에지인 외부-에지와 상기 내부-에지를 포함하며, 상기 프래그먼트는 상기 외부-에지에 대한 외부 프래그먼트와 상기 내부-에지에 대한 내부 프래그먼트를 포함하는, OPC 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 코너를 포함하는 타겟 패턴에 대한 레이아웃을 분해하는 단계; 상기 분해를 통해 생긴 상기 레이아웃의 내부-에지와 상기 분해 전의 상기 레이아웃의 외부-에지를 프래그먼트로 나누는 단계; OPC 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계; 상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계; 상기 EPE에 설정된 피드백 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계; 및 상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 포함하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계에서, 최초의 OPC 모델에 의한 시뮬레이션은, MRC에 의해 이동된 상기 프래그먼트를 포함한 상기 마스크 데이터를 이용하며, 상기 EPE가 설정된 기준 값보다 크거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하지 않으면, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 이동하는, OPC 방법을 제공한다.

더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 코너를 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃을 분해하는 단계; 상기 분해를 통해 생긴 상기 레이아웃의 내부-에지와 상기 분해 전의 상기 레이아웃의 외부-에지를 프래그먼트로 나누는 단계; OPC 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계; 상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계; 상기 EPE가 설정된 기준 값 이하인지, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하는지 판단하는 단계; 상기 EPE가 설정된 기준 값 이하이거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하는 경우, 최종 마스크 데이터를 결정하는 단계; 상기 최종 마스크 데이터를 MTO(Mask Tape-Out) 디자인 데이터로서 전달하는 단계; 상기 MTO 디자인 데이터에 기초하여 마스크 데이터를 준비하는 단계; 및 상기 마스크 데이터에 기초하여, 마스크용 기판 상에 노광을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 EPE가 상기 기준 값보다 크거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 상기 기준 횟수에 해당하지 않는 경우, 상기 EPE에 설정된 피드백 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계; 및 상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 수행하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 이동하는, 마스크 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 OPC 방법은, 레이아웃의 분해를 통해 내부-에지를 생성하고, 그러한 내부-에지를 기반으로 하여, 내부 프래그먼트의 이동량인 DISin_frag와 선택 프래그먼트의 이동량인 DISsel을 계산하여 프래그먼트를 추가적으로 이동시킴으로써, MRC를 위배하지 않으면서도 코너 라운딩 현상을 최소화한 마스크 레이아웃을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 OPC 방법을 이용한 마스크 제조방법은, 전술한 OPC 방법을 통해 획득한 마스크 레이아웃을 기반으로 하여 마스크를 제조함으로써, 웨이퍼 상에 타겟 패턴을 최적으로 형성할 수 있는 우수한 마스크를 구현할 수 있도록 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 1b는 도 1a의 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 단계를 좀더 자세하게 보여주는 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 코너 라운딩 현상을 억제하기 위한 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, L자 형태의 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 분해 과정을 보여주는 개념도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, 레이아웃의 분해 후, 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 과정을 보여주는 개념도이다.
5a 및 도 5b는 EPE 및 프래그먼트의 이동량의 개념을 보여주기 위한 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, 내부 프래그먼트의 EPE를 계산하기 위하여 선택 프래그먼트를 추출하는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, L자 형태의 타겟 패턴에 대하여 최종적으로 획득한 마스크 및 컨투어에 대한 개념도이다.
도 8a 및 도 8b는 키싱 패턴 형태의 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 분해 과정을 보여주는 개념도들이다.
도 9a 및 도 9b는 키싱 패턴을 포함한 타겟 패턴에 대하여 기존 OPC 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법을 통해 최종적으로 획득한 마스크 및 컨투어에 대한 개념도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이고, 도 1b는 도 1a의 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 단계를 좀더 자세하게 보여주는 흐름도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 먼저, 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 에지를 프래그먼트(fragment)로 나눈다(S110). 여기서, 타겟 패턴은 마스크를 이용한 노광 공정을 통해 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성되어야 하는 패턴을 의미할 수 있다. 또한, 레이아웃은 마스크 상에 형성되는 패턴의 레이아웃을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 마스크 상의 패턴이 노광 공정을 통해 기판으로 전사되어 기판 상에 타겟 패턴이 형성될 수 있다. 노광 공정의 특성상 일반적으로 타겟 패턴의 형태와 마스크 패턴의 레이아웃의 형태는 다를 수 있다.

프래그먼트는 레이아웃의 에지에 대응하는 직선 형태의 선분 또는 그 선분에 대한 데이터를 의미할 수 있다. 레이아웃의 에지는 소정 나눔 규칙에 의해 다수의 프래그먼트로 나누어질 수 있다. 프래그먼트의 길이나 나눔 규칙 등은 OPC(Optical Proximity Correction) 방법을 수행하는 사용자에 의해 설정될 수 있다.

참고로, OPC 방법은 패턴이 미세화됨에 따라 이웃하는 패턴들 간의 영향에 의한 광 근접 현상(Optical Proximity Effect: OPE)이 노광 공정 중에 발생하고, 이를 극복하기 위해서 패턴의 레이아웃을 보정하여 OPE 발생을 억제하는 방법을 말한다. 이러한 OPC 방법은 크게 두 가지로 나누어지는데, 하나는 룰 베이스(rule-based) OPC 방법이고, 다른 하나는 시뮬레이션 베이스 또는 모델 베이스(model-based) OPC 방법이다. 본 실시예의 OPC 방법은 예컨대, 모델 베이스 OPC 방법일 수 있다. 모델 베이스 OPC 방법은 대량의 테스트 패턴들 모두를 측정할 필요가 없이 대표 패턴들의 측정 결과만을 이용하므로 시간 및 비용 면에서 유리할 수 있다.

한편, 본 실시예의 OPC 방법에서, 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 단계(S110)는 레이아웃을 분해(decomposition)하여 레이아웃의 내부-에지를 생성하는 과정을 포함할 수 있다. 도 1b를 참조하여, 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 단계(S110)를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 분해가 요구되는 타겟 패턴의 코너 부분을 확인한다(S112). 예컨대, 도 2a의 L자 패턴의 굽은 부분이 분해가 요구되는 패턴의 코너 부분에 해당할 수 있다. 또한, 도 2b의 두 개의 사각형의 꼭짓점 부분이 중첩된 패턴(이하, '키싱(kissing) 패턴'이라 한다.)의 굽은 부분이 분해가 요구되는 패턴의 코너 부분에 해당할 수 있다. 물론, 분해가 요구되는 패턴의 코너 부분이 도 2a 및 도 2b에 예시된 패턴의 굽은 부분에 한정되는 것은 아니다.

다음, 레이아웃을 분해하여 레이아웃의 내부-에지를 생성한다(S114). 레이아웃의 분해는 타겟 패턴의 코너 부분에 대응하는 레이아웃의 부분을 분해하는 것을 의미할 수 있다. 이러한 레이아웃의 분해를 통해 레이아웃에는 새로운 에지, 예컨대 내부-에지가 생성될 수 있다. 레이아웃의 분해에 대해서는 도 3a 및 도 3b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

이후, 레이아웃의 내부-에지와 외부-에지를 프래그먼트로 나눈다(S116). 여기서, 외부-에지는 레이아웃의 분해 전의 에지를 의미할 수 있다. 외부-에지는 레이아웃의 분해에 의해 영향받지 않고 그대로 유지될 수 있다. 또한, 외부-에지는 레이아웃의 분해를 위한 데이터로 이용될 수 있다. 프래그먼트는 내부-에지에 대한 프래그먼트, 예컨대 내부 프래그먼트와, 외부-에지에 대한 프래그먼트, 예컨대 외부 프래그먼트를 포함할 수 있다.

레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나눈 이후, OPC 모델에 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 타겟 패턴의 컨투어(contour)를 추출한다(S120). OPC 모델은 타겟 패턴의 컨투어를 추출하기 위한 시뮬레이션 모델로서, OPC 모델에는 다양한 기본 데이터가 입력 데이터로 입력될 수 있다. 여기서, 기본 데이터는, 프래그먼트에 대한 마스크 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 기본 데이터는 PR(Photo Resist)에 대한 두께, 굴절률, 유전 상수 등의 정보 데이터를 포함하고, 조명계(illumination system) 형태에 대한 소스 맵의 데이터를 포함할 수 있다. 물론, 기본 데이터가 상기 예시된 데이터들에 한정되는 것은 아니다. 한편, 마스크 데이터는 프래그먼트의 데이터뿐만 아니라 패턴들의 형태, 패턴들의 위치, 패턴들의 측정(스페이스(space) 또는 라인(line)에 대한 측정)의 종류, 및 기본 측정값 등의 데이터를 포함할 수 있다.

타겟 패턴의 컨투어는 OPC 모델을 이용한 시뮬레이션을 통해 나온 결과물로서, 마스크를 이용한 노광 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 형태에 대응할 수 있다. 따라서, 컨투어를 타겟 패턴의 형태에 최대한 유사하게 만드는 것이 OPC 방법의 목적에 해당할 수 있다.

타겟 패턴의 컨투어를 추출한 후, 프래그먼트 별 EPE(Edge Placement Error)를 계산한다(S130). EPE는 다음 식(1)에 의해 계산될 수 있다.

EPE = 컨투어 - 타겟 패턴...................................식(1)

EPE는 간단히 말해서, 컨투어와 타겟 패턴의 에지 사이의 차이를 의미할 수 있다. EPE가 크면 컨투어와 타겟 패턴 간의 차이가 크고, 그것은 해당 마스크의 레이아웃이 타겟 패턴을 형성하는데 적당하지 않음을 의미할 수 있다. 따라서, 타겟 패턴 형성에 적절한 마스크 레이아웃을 구현하기 위하여, 마스크의 레이아웃의 변경하여 EPE를 설정된 기준 값 이하로 낮추는 과정이 필요할 수 있다.

EPE는 프래그먼트 별로 계산하게 되는데, 컨투어 부분이 직선의 에지에 대응하는 경우는, 프래그먼트 별로 대응하는 컨투어 부분에서 타겟 패턴의 에지를 뺀 값의 평균으로 구할 수 있다. 한편, 컨투어 부분이 코너에 대응하는 경우는, 컨투어 부분에서 타겟 패턴의 코너 위치를 뺀 값의 최대값, 또는 최소값으로 구할 수 있다. 예컨대, 타겟 패턴의 오목한 코너 부분에서는 최소값을 EPE로 구하고, 타겟 패턴의 볼록한 코너 부분에서 최대값을 EPE로 구할 수 있다. EPE를 구하는 과정에 대해서는 도 5a 및 도 5b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

EPE 계산 후에, OPC 모델을 이용한 시뮬레이션(이하, 'OPC 시뮬레이션'으로 약칭한다)의 수행 여부를 판단한다(S140). 구체적으로, 계산된 EPE가 설정된 기준 값을 초과하는지 따라 OPC 시뮬레이션을 더 수행할지 판단할 수 있다. 예컨대, 계산된 EPE가 기준 값을 초과하는 경우에, OPC 시뮬레이션을 수행하는 것으로 판단하고, 계산된 EPE가 기준 값 이하인 경우에, OPC 시뮬레이션을 수행하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, OPC 시뮬레이션의 수행은, 결국 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계(S120)를 수행함을 의미할 수 있다.

한편, 다른 실시예로, OPC 시뮬레이션의 수행 횟수를 설정된 기준 횟수와 비교하여 OPC 시뮬레이션을 더 수행할지 판단할 수 있다. 구체적으로, OPC 시뮬레이션의 수행 횟수가 기준 횟수보다 작은 경우에 OPC 시뮬레이션을 수행하는 것으로 판단하고, OPC 시뮬레이션의 수행 횟수가 기준 횟수에 해당하는 경우에 OPC 시뮬레이션을 수행하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 참고로, 기준 횟수는 OPC 시뮬레이션을 통해 EPE가 기준 값에 도달하는 평균 횟수 또는 최대 횟수 등을 기반으로 설정될 수 있다.

OPC 시뮬레이션을 수행하는 것으로 판단된 경우(Yes), 프래그먼트의 이동량(displacement)을 결정한다(S150). 프래그먼트의 이동량은 다음 식(2)에 의해 계산될 수 있다.

DIS = EPE * FB..............................................식(2)

여기서, FB는 피드백(feedback) 인자로서, OPC 방법을 수행하는 사용자에 의해 설정될 수 있다. FB는 통상적으로 -1보다는 크고 0보다 작을 수 있다. 그러나 FB의 수치가 그에 한정되는 것은 아니다. 여기서, (-)와 (+)는 이동 방향을 의미할 수 있다. 결국, 이동량은 현재의 프래그먼트의 위치를 왼쪽 또는 오른쪽으로, 아니면 위쪽 또는 아래쪽으로 이동시키는 거리를 의미하며, EPE의 절대값보다 작을 수 있다.

한편, 프래그먼트는 전술한 바와 같이, 외부 프래그먼트와 내부 프래그먼트를 포함할 수 있다. 그에 따라, 프래그먼트 이동량은 외부 프래그먼트의 이동량(DISout_frag)과 내부 프래그먼트의 이동량(DISin_frag)을 포함할 수 있다.

DISout_frag은 앞서 식(2)에 의해 계산될 수 있다. 즉, DISout_frag = EPEout_frag * FB로 계산될 수 있다. 여기서, EPEout_frag는 외부 프래그먼트에 대한 EPE를 의미할 수 있다.

다음, DISin_frag을 계산하기 위하여, 먼저 내부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEin_frag)가 다음 식(3)에 의해 구해질 수 있다.

EPEin_frag = 1/n*∑EPEsel(i)................................식(3)

내부 프래그먼트를 중심으로 설정된 반지름을 갖는 원을 그려 원 내부에 적어도 일부가 포함된 외부 프래그먼트를 선택 프래그먼트라 할 때(도 6의 설명 부분 참조), EPEsel(i)은 i번째 선택 프래그먼트에 대한 EPE를 의미할 수 있다. 한편, 선택 프래그먼트는 외부 프래그먼트에 속하므로 EPEsel(i)는 식(1)에 의해 구해질 수 있다. 여기서, n은 자연수로 선택 프래그먼트의 개수를 의미하고, i는 1부터 n까지의 자연수일 수 있다. 결국, EPEin_frag는 선택 프래그먼트에 대한 EPE의 평균으로 계산될 수 있다. 덧붙여, 선택 프래그먼트가 없는 내부 프래그먼트의 경우는 EPEin_frag를 계산할 필요가 없다.

EPEin_frag가 구해진 후, DISin_frag가 식(4)에 의해 구해질 수 있고, 또한, 선택 프래그먼트의 이동량(DISsel)이 식(5)에 의해 구해질 수 있다.

DISin_frag = EPEin_frag * FB * R..........................식(4)

DISsel = EPEsel * FB * (1-R)..............................식(5)

여기서, R은 설정된 가중치 인자로서, OPC 방법을 수행하는 사용자에 의해 설정될 수 있다. R은 예컨대 0 이상 1 이하의 값을 가질 수 있다.

DISsel은 외부 프래그먼트에 속하는 선택 프래그먼트에 대한 이동량이므로, 이미 계산된 DISout_frag에 대한 추가적인 이동량에 해당할 수 있다. 또한, 레이아웃 분해를 통해 내부-에지가 생성되지 않는 경우, DISin_frag와 DISsel은 구해질 수 없다. 따라서, DISin_frag와 DISsel은 일종의 보정 이동량에 해당할 수 있다. 한편, R이 1인 경우에, DISin_frag만 구해지고, DISsel은 0일 수 있다. 반대로, R이 0인 경우에, DISsel만 구해지고, DISin_frag은 0일 수 있다. 따라서, R를 조절하여, DISin_frag와 DISsel를 적절하게 제어할 수 있다.

프래그먼트의 이동량이 결정되면, 프래그먼트를 이동량만큼 이동시킨다(S160). 프래그먼트의 이동은 마스크의 레이아웃의 에지의 이동에 해당하고, 또한, 마스크의 레이아웃의 변경에 해당할 수 있다.

이후, 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계(S120)로 이동하여, OPC 시뮬레이션을 통해 다시 타겟 패턴의 컨투어를 추출하게 된다. OPC 모델에는 앞서, 계산된 이동량에 의해 이동된 프래그먼트의 데이터가 마스크 데이터로서 입력될 수 있다.

OPC 시뮬레이션을 수행하지 않는 것으로 판단된 경우(No), 최종 마스크 데이터를 결정한다(S170). 여기서, 최종 마스크 데이터는 최종 프래그먼트의 데이터를 포함한 마스크 데이터일 수 있다.

일반적으로, 처음 OPC 시뮬레이션을 통한 타겟 패턴의 컨투어 추출 및 그에 따른 EPE 계산에서 획득한 EPE는 기준 값에서 크게 벗어날 수 있다. 따라서, 수 내지 수십 번의 OPC 시뮬레이션의 수행 이후에, OPC 시뮬레이션을 수행하지 않는 것으로 판단될 수 있다. 결과적으로, 복수 번의 OPC 시뮬레이션의 수행 과정을 통해 이동된 프래그먼트의 데이터를 포함한 마스크 데이터가 최종 마스크 데이터가 될 수 있다.

본 실시예의 OPC 방법은 OPC 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 EPE를 최소화함으로써, 타겟 패턴에 컨투어가 일치되도록 마스크의 레이아웃을 변경하는 과정이라고 할 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예의 OPC 방법은 레이아웃의 분해를 통해 내부-에지를 생성하고, 그러한 내부-에지를 기반으로 하여 DISin_frag와 DISsel을 계산하여 프래그먼트를 추가적으로 이동시킴으로써, MRC(Mask Rule Check)를 위배하지 않으면서도 코너 라운딩(corner rounding) 현상을 최소화한 마스크 레이아웃을 구현할 수 있도록 한다. 또한, 본 실시예의 OPC 방법을 통해 획득한 마스크 레이아웃을 기반으로 하여 마스크를 제조함으로써, 웨이퍼 상에 타겟 패턴을 최적으로 형성할 수 있는 우수한 마스크를 구현할 수 있다.

참고로, MRC는 마스크를 제조할 때, 패턴이 유지되어야 할 폭 또는 간격의 제한에 대한 체크를 의미할 수 있다. 예컨대, 마스크를 제조할 때, 패턴의 폭을 설정된 최소 폭보다 작게 하거나 또는 패턴 간의 간격을 설정된 최소 간격보다 작게 할 수 없는 제한이 존재할 수 있다. MRC는 마스크의 레이아웃에 대하여 상기 제한이 지켜지고 있는지 체크하는 과정을 의미할 수 있다. 한편, 분해 한계(resolution limit)로 인하여 노광 공정에서 패턴의 코너 부분에서 라운딩이 발생하는 코너 라운딩 현상은 프로세스 마진을 감소시키는 주요 원인으로 작용할 수 있다. 예컨대, MRC와 코너 라운딩 현상은 트레이드-오프 관계에 있기 때문에, MRC를 위배하지 않으면서 코너 라운딩 현상을 최소화하는 데에는 한계가 있다. 다시 말해서, 코너 라운딩을 최소화하여 타겟 패턴에 근접하도록 OPC 방법을 수행하게 되면 MRC의 위배가 발생할 수 있다. 반대로, MRC에 위배되지 않도록 OPC 방법을 수행하게 되면, 코너 라운딩이 커져 타겟 패턴에서 크게 벗어나게 되어 결국 OPC 방법의 불량을 초래하게 된다.

본 실시예의 OPC 방법은, 레이아웃의 분해를 통해 내부-에지를 생성하고 생성된 내부-에지를 인접한 외부-에지에 매핑(mapping) 하는 방식으로 OPC 방법을 수행할 수 있다. 생성된 내부-에지는 코너에 자유도(degree of freedom)를 증가시켜 코너 왜곡(corner distortion) 없는 타겟 패턴의 컨투어를 형성하는 데 기여할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 OPC 방법은, MRC를 위배하지 않으면서 코너 라운딩 현상을 효과적으로 제어할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 코너 라운딩 현상을 억제하기 위한 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.

도 2a를 참조하면, 도시된 바와 같이 L자 패턴(Pl)은 오목한 코너(C1)를 포함하고, 그러한 코너(C1) 부분에서 코너 라운딩(점선)이 현상이 발생할 수 있다. 이러한 코너 라운딩 현상을 억제하기 위하여, 오른쪽에 도시된 L자 패턴(P'l)과 같이, 사선 방향의 패턴, 예컨대, 찹(chop) 패턴(Pch)을 삽입 형태로 형성하여 코너 라운딩(점선)을 축소시키는 방법을 고려할 수 있다. 유사하게, 오목한 코너(C1)의 반대편의 볼록한 코너 부분은, 찹 패턴을 돌출 형태로 형성하여 코너 라운딩을 축소시키는 방법을 고려할 수 있다. 그러나 이러한 찹 패턴은 사선 방향, 즉 수평 방향에 대하여 45°의 방향으로 패턴이 형성되어야 하므로, 실제로 마스크 상에 형성하기는 용이하지 않다는 한계가 있다.

도 2b를 참조하면, 도시된 바와 같이 키싱 패턴(Pk)은 양쪽으로 오목한 코너(C2)를 포함할 수 있다. 이러한 키싱 패턴(Pk)의 경우, 코너(C2)에 찹 패턴을 형성할 수 없다. 왜냐하면, 코너(C2)에 찹 패턴을 형성하게 되면 MRC에 위배될 수 있기 때문이다. 결국, 키싱 패턴(Pk)의 경우는 찹 패턴을 통해 코너 라운딩을 축소시키는 방법조차 고려할 수 없다. 그에 따라, 키싱 패턴(Pk)을 포함한 마스크의 경우, OPC 방법의 불량이나 MRC 위배로 이어질 수 있다.

한편, 기존의 OPC 방법의 경우, 하나의 폴리곤(polygon)은 OPC 방법 후에도 하나의 폴리곤이 되어야 한다는 제약이 존재한다. 이러한 제약은 OPC 방법을 최적화하는 데에 한계로 작용할 수 있다. 여기서, 폴리곤은 마스크의 레이아웃에 대응하는 다각형으로서, 에지 라인이 하나로 연결된 다각형을 의미할 수 있다. 본 실시예의 OPC 방법은 레이아웃의 분해를 통해 폴리곤에 보다 많은 자유도를 부여함으로써, OPC 방법을 최적화하고, 그에 따라, 타겟 패턴에 근접하는 마스크의 레이아웃을 생성할 수 있도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, L자 형태의 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 분해 과정을 보여주는 개념도들이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, L자 형태의 타겟 패턴(Pt)에 대한 레이아웃(Ml)은 외곽 부분에 외부-에지(Eo1 ~ Eo4)를 포함할 수 있다. 물론, 제1 외부-에지(Eo1)와 제3 외부-에지(Eo3) 사이, 그리고 제2 외부-에지(Eo2)와 제4 외부-에지(Eo4) 사이를 연결하는 외부-에지가 있지만, 그러한 외부-에지는 내부-에지 형성에 기여하지 않으므로 별도로 표시하지 않고 있다.

내부-에지 형성을 위해 레이아웃(Ml)을 분해하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 코너(C1) 부분에 인접한 제1 외부-에지(Eo1)와 제2 외부-에지(Eo2)를 선택한다. 다음, 제1 외부-에지(Eo1)의 라인을 하부로 향하는 화살표(A1)와 같이 레이아웃(Ml)의 내부로 연장하여 제4 외부-에지(Eo4)와 만나는 직선을 따라 레이아웃(Ml)을 분해한다. 또한, 제2 외부-에지(Eo2)의 라인을 왼쪽으로 향하는 화살표(A2)와 같이 레이아웃(Ml)의 내부로 연장하여 제3 외부-에지(Eo3)와 만나는 직선을 따라 레이아웃(Ml)을 분해한다. 이러한 레이아웃(Ml)의 분해를 통해 4개의 내부-에지(Ein1 ~ Ein4)가 생성될 수 있다.

도 3a에서 레이아웃(Ml)이 서로 떨어지지 않고 붙어있는 형태로 도시되어 있다. 그에 따라, 제1 외부-에지(Eo1)와 제3 외부-에지(Eo3) 사이의 2개의 내부-에지가 하나의 제1 에지 점선(Ein1/2)으로 표시되고, 또한, 제2 외부-에지(Eo2)와 제4 외부-에지(Eo4) 사이의 2개의 내부-에지가 하나의 제2 에지 점선(Ein3/4)으로 표시되고 있다. 그러나 도 3b에 도시된 바와 같이, 분리된 레이아웃들(Ml1 ~ Ml3)을 서로 이격시켜 놓고 보면, 4개의 내부-에지(Ein1 ~ Ein4)의 존재가 보다 명확하게 확인될 수 있다. 즉, 레이아웃(Ml)은 레이아웃(Ml)의 분해를 통해 제1 레이아웃(Ml1), 제2 레이아웃(Ml2), 및 제3 레이아웃(Ml3)으로 분해될 수 있다. 그에 따라, 제1 레이아웃(Ml1)에 제1 내부-에지(Ein1)이 생성되고, 제2 레이아웃(Ml2)에 제2 내부-에지(Ein2)와 제3 내부-에지(Ein3)가 생성되며, 제3 레이아웃(Ml3)에 제4 내부-에지(Ein4)가 생성될 수 있다.

다만, 레이아웃(Ml)의 분해를 통해 분해된 레이아웃들(Ml1 ~ Ml3)은 바로 이격되어 분리되지 않고 처음에는 도 3a와 같이 서로 붙어있는 구조로 유지될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, 레이아웃의 분해 후, 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 과정을 보여주는 개념도이다.

도 4를 참조하면, 먼저, 외부-에지들(Eo1 ~ Eo4)을 직선 형태의 외부 프래그먼트(out_frag)로 나눈다. 또한, 내부-에지들(Ein1 ~ Ein4)을 직선 형태의 내부 프래그먼트(in_frag)로 나눈다. 외부 프래그먼트(out_frag)와 내부 프래그먼트(in_frag) 각각의 길이나 나눔의 규칙은 OPC 방법을 수행하는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 예컨대, 하나의 외부 프래그먼트(out_frag)의 길이가 50㎚ 이상으로 설정된 경우, 제1 외부-에지(Eo1)이 220㎚일 때, 제1 외부-에지(Eo1)는 55㎚ 길이의 외부 프래그먼트(out_frag) 4개로 나누어질 수 있다. 한편, 제1 외부-에지(Eo1)이 140㎚일 때, 제1 외부-에지(Eo1)는 70㎚ 길이의 외부 프래그먼트(out_frag) 2개로 나누어질 수 있다. 따라서, 에부-에지가 짧을 때, 외부 프래그먼트(out_frag)의 개수가 적어지고 길이가 커질 수 있고, 외부 프래그먼트(out_frag)의 나눔 및 이동의 자유도가 떨어질 수 있다.

한편, 도 4에서, 외부-에지 일부에 외부 프래그먼트들이 표시되지 않고 있으나, 모든 외부-에지가 외부 프래그먼트로 나누어질 수 있음은 물론이다.

또한, 도 4에서, 제1 에지 점선(Ein1/2)이 내부 프래그먼트(in_frag)로 나누어지고, 제2 에지 점선(Ein3/4)이 내부 프래그먼트(in_frag)로 나누어지는 것으로 도시되고 있다. 그러나 도 3b를 통해 알 수 있듯이, 실제로는 제1 내부-에지(Ein1) 및 제2 내부-에지(Ein2) 각각이 내부 프래그먼트(in_frag)로 나누어지고, 또한, 제3 내부-에지(Ein3) 및 제4 내부-에지(Ein4) 각각이 내부 프래그먼트(in_frag)로 나누어질 수 있다.

5a 및 도 5b는 EPE 및 프래그먼트의 이동량의 개념을 보여주기 위한 개념도들이다. 여기서, 외부 프래그먼트(out_frag)가 선분 형태로 도시되고, 컨투어(Con.)가 굵은 곡선 형태로 도시되고 있다.

도 5a를 참조하면, 외부 프래그먼트(out_frag)는 최초 OPC 시뮬레이션의 수행 전의 외부 프래그먼트(out_frag)일 수 있다. 또한, 외부 프래그먼트(out_frag)는, 적어도 한 번의 OPC 시뮬레이션의 수행된 후의 외부 프래그먼트(out_frag)일 수도 있다. 만약, 최초 OPC 시뮬레이션의 수행 전의 외부 프래그먼트(out_frag)라면, 외부 프래그먼트(out_frag)는, 도 4에서와 같이 레이아웃의 에부 에지에 대응하는 위치에서 MRC에 의해 이동된 외부 프래그먼트(out_frag)일 수 있다. 또한, 적어도 한 번의 OPC 시뮬레이션의 수행된 후의 외부 프래그먼트(out_frag)라면, 외부 프래그먼트(out_frag)는, EPE 계산과 그에 따른 프래그먼트 이동량에 따라 이동된 외부 프래그먼트(out_frag)일 수 있다.

EPE는 양쪽 화살표로 도시된 바와 같이, 컨투어(Con.)와 타겟 패턴(Pt)의 에지 사이의 차이로 정의될 수 있다. 즉, EPE는 앞서 식(1)로 정의될 수 있다. 한편, 컨투어(Con.) 부분이 타겟 패턴(Pt)의 직선 에지에 대응하는 경우, EPE는 프래그먼트 별로 계산될 수 있다. 또한, 프래그먼트 각각에서 설정된 몇 개의 포인트에서 계산된 값을 평균하여 EPE가 계산될 수 있다.

한편, 컨투어(Con.) 부분이 타겟 패턴(Pt)의 코너에 대응하는 경우, EPE는 컨투어(Con.) 부분에서 타겟 패턴(Pt)의 코너 위치를 뺀 값의 절대값의 최소값으로 계산될 수 있다. 예컨대, 타겟 패턴(Pt)의 오목한 코너 부분에서는 컨투어(Con.) 부분이 타겟 패턴(Pt)의 외부에 배치되므로, 컨투어(Con.) 부분에서 코너 위치를 뺀 값은 (+) 값들로 나오고, 따라서, EPE은 그들 중 최소값으로 결정될 수 있다. 또한, 타겟 패턴(Pt)의 볼록한 코너 부분에서는 컨투어(Con.) 부분이 타겟 패턴(Pt)의 내부에 배치되므로, 컨투어(Con.) 부분에서 코너 위치를 뺀 값은 (-) 값들로 나오고, 따라서, EPE은 그들 중 최대값으로 결정될 수 있다.

한편, 코너 라운딩 현상을 설명할 때, 일반적으로 코너 라운딩 반경(Corner Rounding Radius: CRR)이 정의될 수 있다. 예컨대, CRR은 코너 위치로부터 컨투어(Con.)가 최초로 타겟 패턴(Pt)과 만나는 점까지의 거리로 정의될 수 있다. 도 5a에서, 비교적 큰 CRR1이 나타나고 있는바, 외부 프래그먼트(out_frag)에 대응하는 마스크의 레이아웃은 비교적 큰 코너 라운딩 현상을 발생시킬 수 있다.

도 5b를 참조하면, 외부 프래그먼트(out_frag')가 서로 이어진 얇은 직선 형태로 도시되고, 컨투어(Con.')가 굵은 곡선 형태로 도시되고 있다. 여기서, 외부 프래그먼트(out_frag')는 최종 OPC 시뮬레이션의 수행 후의 외부 프래그먼트(out_frag')일 수도 있다. 따라서, 외부 프래그먼트(out_frag')는 최종 마스크의 레이아웃을 대표하며, 최종 마스크의 데이터에 포함될 수 있다.

도 5b에서, 도 5a의 CRR1에 비해 작은 CRR2가 나타나고 있는바, 외부 프래그먼트(out_frag')에 대응하는 마스크의 레이아웃, 즉 최종 마스크의 레이아웃은 코너 라운딩 현상을 대폭 축소할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, 내부 프래그먼트의 EPE를 계산하기 위하여 선택 프래그먼트를 추출하는 과정을 보여주는 개념도이다.

도 6을 참조하면, 전술한 바와 같이, 식(1)을 통해 EPE을 구하고, 소정 판단 기준에 의해 OPC 시뮬레이션의 수행 여부를 판단한 후, OPC 시뮬레이션을 수행하는 것으로 판단된 경우에, 내부 프래그먼트에 대한 EPE인 EPEin_frag의 계산을 진행할 수 있다. 참고로, OPC 시뮬레이션의 수행 여부의 판단은 외부 프래그먼트에 대한 EPE인 EPEout_frag 또는 시뮬레이션의 수행 횟수에 따라 이루어질 수 있다. 그러나 내부 프래그먼트에 대한 EPE인 EPEin_frag는 컨투어와 직접적으로 관련이 없으므로 OPC 시뮬레이션의 수행 여부 판단에 이용될 수 없다.

EPEin_frag을 계산하기 위하여, 먼저, 내부 프래그먼트(in_frag)에 대한 선택 프래그먼트(Sel)를 선정할 수 있다. 예컨대, 특정 내부 프래그먼트(in_frag)에 대한 선택 프래그먼트(Sel)를 선정하는 경우, 먼저, 특정 내부 프래그먼트(in_frag)를 중심으로 설정된 반지름(r)을 갖는 원(Halo)을 그리고, 원(Halo) 내부에 적어도 일부가 포함된 외부 프래그먼트(out_frag)를 선택 프래그먼트(Sel)로 선정할 수 있다. 선택 프래그먼트(Sel)에 대한 선정은 모든 내부 프래그먼트(in_frag)에 대하여 수행되고, 만약, 선택 프래그먼트(Sel)가 존재하지 않는 내부 프래그먼트(in_frag)에 대해서는 그 이후의 과정이 생략될 수 있다.

선택 프래그먼트(Sel)가 선정되면, 앞서 식(3)에 의해 내부 프래그먼트(in_frag) 별로 EPEin_frag을 계산할 수 있다. 또한, 내부 프래그먼트(in_frag)의 이동량인 DISin_frag를 식(4)을 통해서 계산할 수 있고, 선택 프래그먼트(Sel)의 이동량인 DISsel를 식(5)을 통해서 계산할 수 있다.

구체적으로, 그림 6에서, 코너 부분에 인접한 (a)-내부 프래그먼트(in_frag(a))에 대한 EPEin_frag를 계산해 보자. FB = -0.4, Halo size = 100㎚, R = 0.75라고 가정하면, Halo size 안에 들어오는 선택 프래그먼트(Sel)는 제1 선택 프래그먼트(Sel(1))와 제2 선택 프래그먼트(Sel(2))이다.

한편, EPEsel(1) = 0.005이고, EPEsel(2) = 0.003이라고 하면, 식(3)에 의해 EPEin_frag(a)는 0.004로 계산될 수 있다. 여기서, EPEsel(1)과 EPEsel(2)는 외부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEout_frag)에 해당하므로 식(1)에 의해 구해질 수 있다. 또한, 식(4)에 의해 DISin_frag(a) = 0.004*(-0.4)*0.75 = -0.0012로 결정되고, 식(5)에 의해 DISsel(1) = 0.005*(-0.4)*(1-0.75) = -0.0005와 DISsel(1) = 0.003*(-0.4)*(1-0.75) = -0.0003으로 결정될 수 있다.

한편, 도 6에서, 제1 내부-에지(도 3b의 Ein1 참조)와 제2 내부-에지(도 3b의 Ein2 참조)에 대한 내부 프래그먼트(in_frag)가 함께 표시되고 있지만, 제1 내부-에지(Ein1)와 제2 내부-에지(Ein2) 각각에 대하여 내부 프래그먼트(in_frag)가 존재함은 전술한 바와 같다. 그에 따라, 제1 내부-에지(Ein1)와 제2 내부-에지(Ein2)의 내부 프래그먼트(in_frag)에 대한 선택 프래그먼트(Sel)의 선정도 각각 수행될 수 있다.

한편, 내부 프래그먼트(in_frag)에 대한 선택 프래그먼트(Sel) 선정 전에, MRC에 의해 내부 프래그먼트(in_frag)가 이동할 수 있다. 예컨대, 제1 내부-에지(Ein1)의 내부 프래그먼트(in_frag)가 제1 레이아웃(도 3b의 Ml1 참조) 방향으로 이동하고, 제2 내부-에지(Ein2)의 내부 프래그먼트(in_frag)가 제2 레이아웃(도 3b의 Ml2 참조) 방향으로 이동하여, 제1 내부-에지(Ein1)의 내부 프래그먼트(in_frag)와 제2 내부-에지(Ein2)의 내부 프래그먼트(in_frag) 사이에 MRC를 만족하는 간격이 유지될 수 있다. 따라서, 제1 내부-에지(Ein1)의 내부 프래그먼트(in_frag)와 제2 내부-에지(Ein2)의 내부 프래그먼트(in_frag)의 위치는 도 6처럼 동일하지 않고 서로 다를 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법에서, L자 형태의 타겟 패턴에 대하여 최종적으로 획득한 마스크 및 컨투어에 대한 개념도이다.

도 7을 참조하면, 전술한 바와 같이, OPC 시뮬레이션을 수행하는 것으로 판단된 경우, 내부 프래그먼트(in_frag)에 대한 선택 프래그먼트(Sel) 선정하고, 식(3)을 통해 EPEin_frag을 구한다. 이후, 식(4)을 통해 DISin_frag을 결정하고, 식(5)를 통해 DISsel을 결정한다. 외부 프래그먼트(out_frag)를 식(2)를 통해 구한 DIS만큼 이동시키고, 내부 프래그먼트(in_frag)를 DISin_frag만큼 이동시킨다. 또한, 외부 프래그먼트(out_frag) 중 선택 프래그먼트(Sel)를 DISsel만큼 더 이동시킨다. 이후, 타겟 패턴의 컨투어 추출 단계(S120)로 이동하여, OPC 시뮬레이션을 수행하고, EPE를 계산한 후, 다시 OPC 시뮬레이션 수행 여부를 판단한다.

이러한 과정을 반복적으로 수행하고, OPC 시뮬레이션을 수행하지 않는 것으로 판단된 경우에, 최종 마스크 데이터를 결정한다. 여기서, 최종 마스크 데이터는 최종 프래그먼트의 데이터를 포함한 마스크 데이터로서, 도 7에서, 얇은 직선으로 표시된 최종 레이아웃(M_f)에 해당할 수 있다. 최종 레이아웃(M_f)은 도시된 바와 같이 서로 분리된 제1 내지 제3 레이아웃(MP1 ~ MP3)을 포함할 수 있다. 한편, 굵은 곡선은 최종 컨투어(Con_f)에 해당할 수 있고, 코너 라운딩이 최소화되어 타겟 패턴(Pt)에 거의 근접함을 확인할 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 키싱 패턴 형태의 타겟 패턴에 대한 레이아웃의 분해 과정을 보여주는 개념도들이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 키싱 패턴 형태의 타겟 패턴(Ptk)에 대한 레이아웃(Mlk)은 외곽 부분에 외부-에지(Eo1 ~ Eo4)를 포함할 수 있다. 제1 외부-에지(Eo1)와 제3 외부-에지(Eo3)를 연결하는 외부-에지와 제2 외부-에지(Eo2)와 제4 외부-에지(Eo4)를 연결하는 외부-에지는 내부-에지 형성에 기여하지 않으므로 별도로 표시하지 않고 있다.

내부-에지 형성을 위해 레이아웃(Mlk)을 분해하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 상부 쪽 코너(C2)에 인접한 제1 외부-에지(Eo1)와 하부 쪽 코너(C3)에 인접한 제3 외부-에지(Eo3)를 선택한다. 다음, 제1 외부-에지(Eo1)의 라인을 하부로 레이아웃(Mlk)의 내부로 연장하고, 제3 외부-에지(Eo3)의 라인을 오른쪽으로 레이아웃(Mlk)의 내부로 연장하여 서로 만나는 직선을 따라 레이아웃(Mlk)을 분해한다. 또한, 상부 쪽 코너(C2)에 인접한 제2 외부-에지(Eo2)와 하부 쪽 코너(C3)에 인접한 제4 외부-에지(Eo4)를 선택한다. 다음, 제2 외부-에지(Eo2)의 라인을 왼쪽으로 레이아웃(Mlk)의 내부로 연장하고, 제4 외부-에지(Eo4)의 라인을 상부로 레이아웃(Mlk)의 내부로 연장하여 서로 만나는 직선을 따라 레이아웃(Mlk)을 분해한다. 이러한 레이아웃(Mlk)의 분해를 통해 4개의 내부-에지(Ein1 ~ Ein4)가 생성될 수 있다.

도 8a에서 레이아웃(Mlk)이 서로 떨어지지 않고 붙어있는 형태로 도시되어 있다. 그에 따라, 제2 외부-에지(Eo2)와 제4 외부-에지(Eo4)를 잇는 2개의 내부-에지가 하나의 제1 에지 점선(Ein1/2)으로 표시되고, 또한, 제1 외부-에지(Eo1)와 제3 외부-에지(Eo3)를 잇는 2개의 내부-에지가 하나의 제2 에지 점선(Ein3/4)으로 표시되고 있다. 그러나 도 8b에 도시된 바와 같이, 분리된 레이아웃들(Ml1 ~ Ml3)을 서로 이격시켜 놓고 보면, 4개의 내부-에지(Ein1 ~ Ein4)의 존재가 보다 명확하게 확인될 수 있다. 즉, 레이아웃(Mlk)은 레이아웃(Mlk)의 분해를 통해 제1 레이아웃(Mlk1), 제2 레이아웃(Mlk2), 및 제3 레이아웃(Mlk3)으로 분해될 수 있다. 그에 따라, 제1 레이아웃(Mlk1)에 점선의 제1 내부-에지(Ein1)가 생성되고, 제2 레이아웃(Mlk2)에 점선의 제2 내부-에지(Ein2)와 일점 쇄선의 제3 내부-에지(Ein3)가 생성되며, 제3 레이아웃(Mlk3)에 일점 쇄선의 제4 내부-에지(Ein4)가 생성될 수 있다.

다만, 레이아웃(Mlk)의 분해를 통해 분해된 레이아웃들(Mlk1 ~ Mlk3)은 바로 이격되어 분리되지 않고 처음에는 도 8a와 같이 서로 붙어있는 구조로 유지될 수 있고, 이후 MRC와 OPC 시뮬레이션 과정의 반복을 통해 내부-에지(Ein1 ~ Ein4) 각각에 대응하는 내부 프래그먼트들이 서로 이격되도록 이동될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 키싱 패턴을 포함한 타겟 패턴에 대하여 기존 OPC 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC 방법을 통해 최종적으로 획득한 마스크 및 컨투어에 대한 개념도들이다. 여기서, 얇은 직선이 마스크의 최종 레이아웃(M_fk1, M_fk2)에 해당하고, 굵은 곡선은 최종 컨투어(Con_fk1, Con_fk2)에 해당할 수 있다.

도 9a를 참조하면, 레이아웃의 분해 방법을 채용하지 않은 기존 OPC 방법을 통해 획득한 마스크의 최종 레이아웃(M_fk1) 및 컨투어(Con_fk1)를 살펴보면, 접하는 부분인 키싱 영역에서 화살표로 양쪽 표시된 바와 같이 MRC 제한으로 인해 마스크의 레이아웃(M_fk1)이 충분히 줄어들지 못하기 때문에 CRR이 크게 증가할 수 있다. 특히, 키싱 영역 주변에 인접한 레이아웃의 에지의 길이가 짧은 경우, 프래그먼트가 충분히 나눠지지 못해 코너 왜곡은 더욱 증가할 수 있다. 그 결과, 점선의 원(S)으로 표시된 바와 같이, 최종 컨투어(Con_fk1)와 게이트 라인(PC) 사이에 충분한 공간 확보가 어려워 프로세스 마진의 감소로 이어질 수 있다.

여기서, 타겟 패턴(Ptk)은 게이트 라인들(PC) 중 일부는 덮고 일부는 오픈시키는 패턴에 해당할 수 있다.

도 9b를 참조하면, 레이아웃의 분해 방법을 채용한 본 실시예의 OPC 방법을 통해 획득한 마스크의 최종 레이아웃(M_fk2) 및 컨투어(Con_fk2)를 살펴보면, 레이아웃의 분해를 통해 생성된 내부-에지의 자유도가 추가됨에 따라, MRC 제한을 피하는 동시에 우수한 CRR을 획득할 수 있다. 예컨대, 기존 OPC 방법을 통해 획득한 마스크에서, 키싱 패턴 부분의 CRR이 100㎚인 경우에, 본 실시예의 OPC 방법을 통해 획득한 마스크에서, 키싱 패턴 부분의 CRR은 33㎚ 정도로 거의 1/3 수준으로 CRR이 축소될 수 있다. 그에 따라, 도시된 바와 같이 컨투어(Con_fk2)와 게이트 라인(PC) 사이에 공간이 증가하여 충분한 프로세스 마진을 얻을 수 있다.

지금까지, 본 실시예의 OPC 방법이 코너를 포함하는 패턴에서 코너 라운딩 현상을 개선하기 위해 적용될 수 있음을 설명하였다. 그러나 본 실시예의 OPC 방법은 코너를 포함하는 패턴에 한하지 않고 다양한 형태의 패턴들에 적용될 수 있다. 예컨대, 코너와 상관없이 특정 목적을 위해 레이아웃이 분해된 경우, 레이아웃의 분해를 통해 생성된 내부-에지들에 본 실시예의 OPC 방법이 적용될 수 있다.

한편, 기존의 OPC 방법은 OPC 시뮬레이션에 이용하는 에지와 에러 계산에 이용되는 에지가 동일하나, 본 실시예의 OPC 방법은 OPC 시뮬레이션에 이용하는 에지와 에러 계산에 이용되는 에지가 서로 다를 수 있다. 예컨대, 도 3a를 참조하면, 기존에 OPC 방법에서는 제1 외부-에지(Eo1)와 제2 외부-에지(Eo2)가 OPC 시뮬레이션에 이용되고, 또한, CRR이나 EPE 계산 등의 에러 계산에 이용될 수 있다. 그에 반해, 본 실시예의 OPC 방법에서는 내부-에지(Ein1 ~ Ein4)가 외부-에지로 매핑되어 OPC 시뮬레이션에 이용되고, CRR이나 EPE 계산 등에는 외부-에지(Eo1, Eo2)만 이용되므로, OPC 시뮬레이션에 이용하는 에지와 에러 계산에 이용되는 에지가 서로 다를 수 있다.

한편, 본 실시예의 OPC 방법은 선택 프래그먼트 선정에 이용하는 원(Halo)의 사이즈 및 가중치 인자(R)의 변경함으로써, 특정 프래그먼트에 가중치를 부여할 수 있다. 또한, 원(Halo)의 사이즈 및 가중치 인자(R)의 적절하게 조절함으로써, 패턴의 중요도에 따라 OPC 방법을 유연하게 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 제조방법의 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 1의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 10을 참조하면, 먼저, OPC 방법을 수행한다. 여기서, OPC 방법은 레이아웃의 에지를 프래그먼트로 나누는 단계(S210), 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계(S220), 프래그먼트 별 EPE를 계산하는 단계(S230), OPC 모델을 이용한 시뮬레이션의 수행 여부를 판단하는 단계(S240)와 최종 마스크 데이터를 결정하는 단계(S270)를 포함하고, 또한, 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계(S250)와 프래그먼트를 이동량만큼 이동하는 단계(S260)를 선택적으로 포함할 수 있다. 본 실시예의 마스크 제조방법에서, OPC 방법의 각각의 단계들(S210 ~ S270)은 도 1의 OPC 방법의 각각의 단계들(S110 ~ S170)에 대해 설명한 바와 같다.

OPC 방법 수행 후, MTO(Mask Tape-Out) 디자인 데이터를 전달한다(S275). 일반적으로, MTO는 OPC 단계가 완료된 최종 마스크 데이터를 마스크 제작팀으로 넘겨 마스크 제작을 의뢰하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, MTO 디자인 데이터는 결국, OPC 방법이 수행된 최종 마스크 데이터에 해당할 수 있다. 이러한 MTO 디자인 데이터는 전자 설계 자동화(Electronic Design Automation: EDA) 소프트웨어 등에서 사용되는 그래픽 데이터 포맷을 가질 수 있다. 예컨대, MTO 디자인 데이터는 GDS2(Graphic Data System Ⅱ), OASIS(Open Artwork System Interchange Standard) 등의 데이터 포맷을 가질 수 있다.

MTO 디자인 데이터의 전달 후, 마스크 데이터 준비(Mask Data Preparation: MDP)를 수행한다(S280). 마스크 데이터 준비는 예컨대, 분할(fracturing)로 불리는 포맷 변환, 기계식 판독을 위한 바코드, 검사용 표준 마스크 패턴, 잡-덱(job deck) 등의 추가(augmentation), 그리고 자동 및 수동 방식의 검증을 포함할 수 있다. 여기서 잡-덱은 다중 마스크 파일들의 배치정보, 기준 도우즈(dose), 노광 속도나 방식 등의 일련의 지령에 관한 텍스트 파일을 만드는 것을 의미할 수 있다.

한편, 포맷 변환, 즉 분할(fracturing)은 MTO 디자인 데이터를 각 영역별로 분할하여 전자빔 노광기용 포맷으로 변경하는 공정을 의미할 수 있다. 분할에는 예컨대, 크기 조절(Scaling), 데이터의 정립(sizing), 데이터의 회전, 패턴 반사, 색상 반전 등의 데이터 조작이 포함될 수 있다. 분할을 통한 변환 과정에서, 설계 데이터로부터 웨이퍼 상의 이미지로의 전달과정 중의 어디에선가 발생할 수 있는 수많은 계통 오차들(systematic errors)에 대한 데이터가 보정될 수 있다. 상기 계통 오차들에 대한 데이터 보정 공정을 마스크 프로세스 보정(Mask Process Correction: MPC)이라고 부르며, 예컨대 CD 조절이라고 부르는 선폭 조절 및 패턴 배치 정밀도를 높이는 작업 등이 포함될 수 있다. 따라서, 분할은 최종 마스크의 품질 향상에 기여할 수 있고 또한 마스크 프로세스 보정을 위해 선행적으로 수행되는 공정일 수 있다. 여기서, 계통 오차들은 노광 공정, 마스크 현상(development) 및 에칭(etching) 공정, 그리고 웨이퍼 이미징 공정 등에서 발생하는 왜곡에 의해서 유발될 수 있다.

한편, 마스크 데이터 준비는 MPC를 포함할 수 있다. MPC는 전술한 바와 같이 노광 공정 중에 발생하는 에러, 즉 계통 오차를 보정하는 공정을 말한다. 여기서, 노광 공정은 전자빔 쓰기(Writing), 현상, 에칭, 베이크(bake) 등을 전반적으로 포함하는 개념일 수 있다. 덧붙여, 노광 공정 전에 데이터 프로세싱이 수행될 수 있다. 데이터 프로세싱은 일종의 마스크 데이터에 대한 전처리 과정으로서, 마스크 데이터에 대한 문법 체크, 노광 시간 예측 등을 포함할 수 있다.

마스크 데이터 준비 후, 마스크 데이터를 기반으로 하여 마스크용 기판을 노광한다(S290). 여기서, 노광은 예컨대, 전자빔 쓰기를 의미할 수 있다. 여기서, 전자빔 쓰기는 예컨대, 멀티-빔 마스크 노광기(Multi-Beam Mask Writer: MBMW)를 이용한 그레이 노광(Gray Writing) 방식으로 진행할 수 있다. 또한, 전자빔 쓰기는 가변 형상 빔(Variable Shape Beam: VSB) 노광기를 이용하여 수행할 수도 있다.

한편, 마스크 데이터 준비 단계 이후, 노광 공정 전에 마스크 데이터를 픽셀 데이터로 변환하는 과정이 수행될 수 있다. 픽셀 데이터는 실제의 노광에 직접 이용되는 데이터로서, 노광 대상이 되는 형상에 대한 데이터와 그 각각에 할당된 도우즈에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 여기서, 형상에 대한 데이터는 벡터 데이터인 형상 데이터가 래스터라이제이션(rasterization) 등을 통해 변환된 비트-맵(bit-map) 데이터일 수 있다.

노광 공정 후, 일련의 공정들을 진행하여 마스크를 완성한다(S295). 일련의 공정들은 예컨대, 현상, 식각, 및 세정 등의 공정을 포함할 수 있다. 또한, 마스크 제조를 위한 일련의 공정에는 계측 공정, 결함 검사나 결함 수리 공정이 포함될 수 있다. 또한, 펠리클(pellicle) 도포 공정이 포함될 수도 있다. 여기서 펠리클 도포 공정은 최종 세척과 검사를 통해서 오염입자나 화학적 얼룩이 없다고 확인이 되면, 마스크 표면을 마스크의 배송 및 마스크의 가용수명 기간 동안 후속적인 오염으로부터 마스크를 보호하기 위해서 펠리클을 부착하는 공정을 의미할 수 있다.

본 실시예의 마스크 제조방법은, 레이아웃의 분해를 통해 내부-에지를 생성하고, 그러한 내부-에지를 기반으로 하여 DISin_frag와 DISsel을 계산하여 프래그먼트를 추가적으로 이동시킴으로써, MRC를 위배하지 않으면서도 코너 라운딩 현상을 최소화한 마스크 레이아웃을 구현할 수 있고, 그러한 마스크 레이아웃을 기반하여 노광 공정을 통해 마스크를 제조함으로써, 웨이퍼 상에 타겟 패턴을 최적으로 형성할 수 있는 우수한 마스크를 구현할 수 있다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Pl, Pl': L자 패턴, Pk: 키싱 패턴, Pt, Ptk: 타겟 패턴, Ml, Mlk: 레이아웃, Ml1 ~ Ml3, MP1 ~ MP3, Mlk1 ~ Mlk3, MPk1 ~ MPk3: 제1 내지 3 레이아웃, M_f, M_fk1, M_fk2: 최종 레이아웃, C1, C2, C3: 코너, Eo1 ~ Eo4: 외부-에지, Ein1 ~ Ein4: 내부-에지, out_frag, out_frag': 외부 프래그먼트, in_frag: 내부 프래그먼트, Con., Con.': 컨투어, Con_f, Con_fk1, Con_fk2: 최종 컨투어, PC: 게이트 라인

Claims

타겟 패턴에 대한 레이아웃의 에지를 프래그먼트(fragment)로 나누는 단계;
OPC(Optical Proximity Correction) 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어(contour)를 추출하는 단계;
상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE(Edge Placement Error)를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계; 및
상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계의 재수행 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계를 재수행하는 것으로 판단된 경우, 상기 EPE에 설정된 피드백(feedback) 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량(displacement)을 결정하는 단계; 및
상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 수행하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 이동하며,
상기 프래그먼트로 나누는 단계에서, 상기 타겟 패턴의 레이아웃을 분해(decomposition)하여 내부(inner)-에지를 만들고, 상기 레이아웃의 에지는 상기 분해 전의 에지인 외부-에지와 상기 내부-에지를 포함하며, 상기 프래그먼트는 상기 외부-에지에 대한 외부 프래그먼트와 상기 내부-에지에 대한 내부 프래그먼트를 포함하며,
상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계의 재수행 여부를 판단하는 단계에서,
상기 EPE가 설정된 기준 값을 초과하거나, 또는 수행된 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하지 않으면, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계를 수행하는 것으로 판단하고,
상기 EPE가 설정된 기준 값 이하이거나, 또는 수행된 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하면, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계를 수행하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, OPC 방법.
제1 항에 있어서,
상기 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계에서,
상기 외부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEout_frag)는, 상기 외부 프래그먼트에 대응하는 상기 컨투어 부분과 상기 타겟 패턴의 에지 사이의 차이로 구하고,
상기 내부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEin_frag)는, 하기 식(1)에 의해 구하며,
EPEin_frag = 1/n*∑EPEsel(i) ...............................식(1)
상기 내부 프래그먼트를 중심으로 설정된 반지름을 갖는 원을 그려 상기 원 내부에 적어도 일부가 포함된 상기 외부 프래그먼트를 선택 프래그먼트라 할 때, 상기 n(자연수)은 상기 선택 프래그먼트의 개수이고, 상기 EPEsel(i)은 i번째(i는 1부터 n까지의 자연수) 상기 선택 프래그먼트에 대한 EPE인 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
제2 항에 있어서,
상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계에서,
상기 내부 프래그먼트의 이동량(DISin_frag)은 하기 식(2)에 의해 구하고,
DISin_frag = EPEin_frag * FB * R .............................식(2)
상기 선택 프래그먼트의 이동량(DISsel)은 하기 식(3)에 의해 구하며,
DISsel = EPEsel * FB * (1-R) .......................식(3)
여기서, FB는 상기 피드백 인자이고, 상기 R은 설정된 가중치 인자로서 0 이상 1 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계를 수행하지 않는 것으로 판단된 경우,
상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계와 상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계를 수행하지 않고,
최종 마스크 데이터를 결정하는 단계로 이동하여, 상기 마스크 데이터를 최종 마스크 데이터로 결정하는 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
코너를 포함하는 타겟 패턴에 대한 레이아웃을 분해하는 단계;
상기 분해를 통해 생긴 상기 레이아웃의 내부-에지와 상기 분해 전의 상기 레이아웃의 외부-에지를 프래그먼트로 나누는 단계;
OPC 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계;
상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계;
상기 EPE가 설정된 기준 값 이하인지, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하는지 판단하는 단계;
상기 EPE가 상기 기준 값을 초과하거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 상기 기준 횟수에 해당하지 않는 경우, 상기 EPE에 설정된 피드백 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계; 및
상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 포함하고,
상기 이동량만큼 이동시키는 단계 수행 후, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 다시 이동하며,
상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계에서, 최초의 OPC 모델에 의한 시뮬레이션은, MRC에 의해 이동된 상기 프래그먼트를 포함한 상기 마스크 데이터를 이용하며,
상기 EPE가 설정된 기준 값 이하거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하면, 최종 마스크 데이터를 결정하는 단계로 이동하는, OPC 방법.
제6 항에 있어서,
상기 프래그먼트는 상기 외부-에지에 대한 외부 프래그먼트와 상기 내부-에지에 대한 내부 프래그먼트를 포함하고,
상기 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계에서,
상기 외부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEout_frag)는, 상기 외부 프래그먼트에 대응하는 상기 컨투어 부분과 상기 타겟 패턴의 에지 사이의 차이로 구하고,
상기 내부 프래그먼트에 대한 EPE(EPEin_frag)는, 상기 내부 프래그먼트를 중심으로 설정된 반지름을 갖는 원을 그려 상기 원 내부에 적어도 일부가 포함된 상기 외부 프래그먼트를 선택 프래그먼트라 할 때, 상기 선택 프래그먼트에 대한 EPE(EPEsel)를 평균하여 구하는 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
제7 항에 있어서,
상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계에서,
상기 내부 프래그먼트의 이동량(DISin_frag)은 상기 EPEin_frag에 상기 피드백 인자와 설정된 가중치 인자를 곱하여 구하고,
상기 선택 프래그먼트의 이동량(DISsel)은 상기 EPEsel에 상기 피드백 인자와 1에서 상기 가중치 인자를 뺀 값을 곱하여 구하며,
상기 가중치 인자는 0 이상 1 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
제8 항에 있어서,
상기 가중치 인자를 조절하여 상기 DISin_frag와 상기 DISsel를 제어하고,
상기 코너의 위치로부터 상기 코너에 인접하여 상기 컨투어가 상기 타겟 패턴의 에지와 만나는 점까지의 거리를 CRR로 정의할 때,
상기 원과 상기 가중치 인자를 조정하여 상기 CRR을 제어하는 것을 특징으로 하는 OPC 방법.
코너를 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃을 분해하는 단계;
상기 분해를 통해 생긴 상기 레이아웃의 내부-에지와 상기 분해 전의 상기 레이아웃의 외부-에지를 프래그먼트로 나누는 단계;
OPC 모델에 상기 프래그먼트를 포함한 마스크 데이터를 입력하여 시뮬레이션을 통해 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계;
상기 컨투어와 상기 타겟 패턴의 에지 간의 차이인 EPE를 상기 프래그먼트 별로 계산하는 단계;
상기 EPE가 설정된 기준 값 이하인지, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하는지 판단하는 단계;
상기 EPE가 설정된 기준 값 이하이거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 설정된 기준 횟수에 해당하는 경우, 최종 마스크 데이터를 결정하는 단계;
상기 최종 마스크 데이터를 MTO(Mask Tape-Out) 디자인 데이터로서 전달하는 단계;
상기 MTO 디자인 데이터에 기초하여 마스크 데이터를 준비하는 단계; 및
상기 마스크 데이터에 기초하여, 마스크용 기판 상에 노광을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 EPE가 상기 기준 값보다 크거나, 또는 상기 OPC 모델에 의한 시뮬레이션의 횟수가 상기 기준 횟수에 해당하지 않는 경우, 상기 EPE에 설정된 피드백 인자를 곱하여 상기 프래그먼트의 이동량을 결정하는 단계; 및
상기 프래그먼트를 상기 이동량만큼 이동시키는 단계;를 수행하고, 상기 타겟 패턴의 컨투어를 추출하는 단계로 다시 이동하는, 마스크 제조방법.