반도체 공정 #4 PhotolithographyⅡ EUV & Process issue +α

EUV(Extreme Ultra Violet)

 

다층 유리를 통한 파장에서 광 및 마스크의 반사를 활용하는 기술로, 극 자외선 파장을 이용

다층 코딩한 거울을 통해 상을 축소시키는 역할

거울은 총 4개로 구성 되며, (Paraboloid1, Ellipsoid2, Plane mirror1 으로 구성되어진다)

Chamber안은 진공 상태를 유지시켜 줘야한다. (모든 물질에 흡수가 잘되기 때문에)

 

EUV 사용의 장점

 

1. λ 감소 → 해상도 극대화 (7nm) 기존의 (Arf + immersion + QPT 는 10nm의 λ 값을 가짐)

2. 작은 횟수의 패터닝으로 구현이 가능하다 → 공정수 대폭감소

 

EUV 사용의 단점

 

1. Arf 장비의 2배 가격

2. 흡수를 막기 위해 장비내 진공 상태를 만들어야 한다.

3. 생산성이 부족하다.

4. 반사효율이 높다 (70%)

 

*pellicle: 노광시 mask-pellicle-wafer 순으로 놓는데 EUV공정에서 Pellicle이 문제가

될 수 있다. 즉 EUV의 Pellicle은 13.5nm light가 투과 되고 기계적인 강도가 커야한다. 이는

현재로써는 불가능하다. 따라서 특정 %를 투과하면서 높은 강도를 가진다던가 하는 방식으로 높은 투과도와

수율 사이에서 최적의 접점을 찾아야한다.

 

기존 litho 와 EUV 비교

Photolithography Process issue and solution

 

1.PSM(phase shift mask)

빛이 퍼져서 서로 중첩이 되면 보강 간섭이 일어나 해상도가 감소

Sol: 상이 정확하게 180도 반대가 되는 Mask를 하나 더 써서 빛의 phase를 180도 바꾸는 방법을 사용한다.

즉 빛이 서로 상쇄간섭을 일으켜 해상도가 좋아진다. ( 작은 패턴 형성 가능해짐.) 

 

2.OPC(Optical proximity correction)

Proximity effect란 에너지를 가하려고 하지 않은 곳에

회절 등의 이유로 에너지가 가해지는 현상이다. 이는 회절 현상이 Coner에서 가장 많이 일어나기 때문에

Conor부근에 Proximity effect가 가장 크다. 

Sol: 회절이 가장 많이 일어나는 부근에 Notch같은 것을 만들어 패턴 왜곡을 감소시킴

 

 

3.Topography Reflection effect on Resolution

표면에 Roughness가 존재할 때 반사가 잘되는

금속 등에 2차 노광이 발생할 수 있다. 그렇게 되면 원하지 않는 노광 때문에 패턴 왜곡이 일어난다.

Sol: 튀어나온 거친 부분을 없애기 위해 CMP를 진행하거나 PR도포 전에 Metal에

anti-reflection coating을 사용해 반사가 안되도록 조치를 취한다. 

+α

 

1. DPT(Double Patterning Etch)

 

1-1. LELE 법

 

Double photo + Double etch 라고도 불리는 LELE법은 2개의 Reticle을 겹치지 않게 쌓은후 PR을 진행하는 공정이다.

 

1-2. SADP 법(Self- Aligned DP)

 

2. Immersion Lithography

 

Resolution 측정 렌즈의 크기를 N.A는 n x sina로 표현한다.

이때 n을 증가시키면 Resolution 값이 증가한다. 따라서 wafer와 mask사이에 물을 집어 넣으면

wafer-water-mask 구조가 되는데 기존 air일때는 n = 1이지만 사이에 water 가 들어가면

n값이 1.44로 증가해서 Resolution 이 좋아진다.

 

3. Dual tone PR develop

 

빛의 특정 Intensity 이상 & 이하를 제거하는 방법.

특정 범위 안에 들어온 빛만 남게 되어 패턴 사이즈 미세화 가능

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