감광제의 노광변수 추출을 위한 효율적인 전산모사기

김상곤(Sang-Kon Kim),변성환(Sung-Hwan Byun),정연운(Yeon-Un Jeong),조선영(Sun-Youg Cho),오진경(Jin-Kyung Oh),이영미(Young-Mi Lee),이은미(Eun-Mi Lee),성문규(Moon-Gyu Sung),손영수(Young-Soo Sohn),오혜근(Hye-Keun Oh) 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.11

노광 과정동안 감광제의 실수 굴절률 변화에 대한 분석

오진경,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 1999 이학기술연구지 Vol.1 No.-

반도체 집적 소자를 제작하기 위하여 감광제에 빛을 쪼여주게 되는데 이 때 감광제의 굴절률이 변하게 된다. 기존 시뮬레이션 방법에서는 굴절률중 허수에 해당하는 흡수 계수의 변화만 고려되었으나 우리는 실수 굴절률 변화도 고려된 시뮬레이션 방법을 개발하였다. 개발된 방법에 의해 실수 굴절률 변화가 노광 공정에 어떠한 영향을 끼치는지 swing curve와 측면각 등에 대해 탈 초점 및 에너지에 따른 선폭 변화에 대해 조사하였다. I-line과 193 ㎚용 감광제에 적용시켰으며 그 결과 실수 굴절률이 증가하면 선폭을 더 작게 조절할 수 있고 공정여유도도 크게 하지만 측면각은 작아지고 실수 굴절률이 감소하면 선폭은 커지고 공정여유도는 작아지지만 측면각이 증가하는 경향을 보인다. The refractive index of photoresist is changed during exposure of the lithography process. Conventional simulation considers the change of the imaginary refractive index only. We developed a new simulation tool that includes the change of the real refractive index. We investigated the effect of this change to the lithography process. The line width, defocus, energy, swing curve, and side wall angle are studied. We applied the tool to the I-line resist and 193 ㎚ resist. As the real refractive index increases the line width decreases and the process latitude increases, but the side wall angle decreases. As the real refractive index decreases the line width increases and the process latitude decreases, but the side wall angle increases.

64MB DRAM 선폭 구현을 위한 Half-Tone Type 위상 변이 매스크

오혜근 한양대학교 공학기술연구소 1993 공학기술논문집 Vol.2 No.1

Various methods of lithography are developed for pattern delineation of ultra large scale integrated circuits. Among them, i-line + half-tone type phase shifting mask is the leading candidate for 67MB dynamic random access memory. Optical resolution limit and process lattitude are examined by aerial image and developed resist profile study. The contrast of aerial image shows that the optimum transmittance of half-tone chrome is about 6%. The resist profile study gives about 1.2㎛ depth of focus for 0.35㎛ patterns. The simulation shows half-tone mask is suitable method for 0.35㎛ patterns with enough depth of focus.

193 nm 용 화학 증폭형 감광제의 노광 후 열처리 과정 중 두께변화에 관한 연구

이은미,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2001 이학기술연구지 Vol.3 No.-

화학 증폭형 감광제의 중요한 특징 중 하나는 노광 후 열처리 과정에서 열처리 동안 화학적 반응이 증가하므로 열처리 조건에 따라 노광 된 영역의 감광제의 두께가 변한다는 사실이다. 그러나 지금까지는 이러한 사실을 무시한 채 시뮬레이션이 행해졌었다. 시뮬레이션에 있어서 좀더 정확한 결과를 얻기 위해서는 이러한 두께 감소 효과를 잘 표현해 줄 수 있는 더 나은 시뮬레이터가 필요하다. 본 논문에서는 노광 후 열처리 전후의 193 nm 용 화학 증폭형 감광제의 두께 변화를 측정하였으며 deprotected site의 농도 (Cas)와 두께 변화 사이의 관계를 추출해 내었다. 그리고 이를 자체 개발 시뮬레이터에 적용시켰으며 이것으로 더욱 실제와 가까운 감광제 프로파일을 얻을 수 있었다. 이 시뮬레이션은 탑 라운딩, 측면각, 초점 여유도, 노광량 감소 면에서 향상된 결과를 보여주었다. The chemical reaction is increased during post exposure bake and consequently the thickness of resist in the exposed area is physically reduced in most deep UV and 193 nm chemically amplified resists. However, the current simulator can only depict qualitative result without showing the desired quantitative result, so the demand for the simulator that can correctly mimic the real lithography process has been increased in recent years. In this study the thickness change of a 193 nm chemically amplified resist before and after post exposure bake was measured and the relationship JJetween the concentration of the deprotected sites and the thickness reduction was extracted. This resist thickness reduction effect was included in our modified simulator and more realistic resist profiles could be obtained. The simulation results showed enhancements in top rounding, sidewall angle, focus latitude and dose reduction.

감광제 고유의 ABC 노광 변수 추출 시뮬레이터

변성환,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2000 이학기술연구지 Vol.2 No.

시뮬레이터를 이용하여 감광제 고유의 ABC 노광 변수를 정확히 구하면 실제 노광 공정 상에서 원하는 선폭과 최대 공정 여유도 등을 쉽게 알아 볼 수 있다. 현재의 시뮬레이터는 수은등의 i-line 이나 g-line 파장에 사용되는 기존의 novolac 계열 감광제에 대해서는 비교적 정확히 구하고 있지만, 193nm 용화학 증폭형 감광제에 대해서는 그렇지 못하다. 본 논문에서는 기존의 i-line 이나 g-line 용 감광제 뿐만 아니라 193nm 용 화학 증폭형 감광제의 ABC 노광 변수를 추출하는 시뮬레이터를 개발하고 이를 이용하여 노광 변수를 추출하여 분석하였다. If we obtain the proper ABC exposure parameters of resist, we will get the desired line width and maximum process latitude in real exposure process. Current simulator can obtain the ABC exposure parameters for conventional resists of g-line and i-line, but it can not obtain the ABC exposure parameters for 193 nm chemically amplified resist. We developed the ABC exposure parameter extraction simulator for 193 nm chemically amplified resist. And we analyzed the extracted exposure parameters.

193 nm 용 화학 증폭형 감광제 시뮬레이션을 위한 노광 후 지연 효과에 대한 연구

이영미,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2001 이학기술연구지 Vol.3 No.-

The deprotection of 193 run chemically amplified resist is amplified by photo-generated acid during post exposure bake. The acid concentration is changed through reactions such as diffusion, evaporation and acid neutralization with atmospheric base contaminations during post exposure delay. Since the acid concentration greatly affects the final critical dimension, it is very important to control post exposure delay time. In this paper the characteristics of the post exposure delay effect on photoresist profiles was studied. We measured the transmittance and thickness change of the 193 run chemically amplified resist with respect to post exposure delay time. From this result the imaginary refractive index change with post exposure delay time was also obtained. This post exposure delay effect was included in our simulator, LUV (Lithography for Ultra-Violet), and the resulting resist profiles were obtained. 193 nm 용 화학 증폭형 감광제(Chemically Amplified Resist)는 노광(Exposure)을 하면 PAG(Photo Acid Generator)에 의해 산이 생성되고 노광 후 열처리 (Post Exposure Bake) 동안 비보호 (deprotection)반응이 일어나게 된다. 그런데 빛에 의해 만들어진 산은 노광을 하고 노광 후 열처리를 하기까지의 지연 시간 동안 확산, 증발, 그리고 대기중 염기와의 중화반응 등에 의해 농도가 변할 수 있다. 노광과 노광 후 열처리뿐만 아니라 노광 후 지연 (Post Exposure Delay)에 의해 변한 산의 농도가 현상 후 최종 선폭에 막대한 영향을 끼치게 된다. 따라서 본 논문에서는 노광 후 지연 시간에 따른 193 nm 용 양성 화학 증폭형 감광제의 투과율과 두께 변화를 측정하여 노광 후 지연 시간에 따른 하수 굴절률을 얻었고, 그 결과를 노광 후 열처리시 비보호 고분자 영역의 농도와 관련시켜 선폭에 미치는 영향을 연구하였으며 자체 제작한 시뮬레이터 LUV(Lithography for Ultra-Violet)에 적용하였다.

거친 표면을 가진 흡수체와 버퍼의 측면에 의한 극자외선 산란효과

권영근,심상진,김종회,김옥경,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2003 이학기술연구지 Vol.6 No.-

마스크 상의 거친 표면을 정의하기 위해서 Monte-Carlo 방법이 적용되었다. 극자외선 마스크의 거친 표면 함수, 즉 power spectral density 에 의해 표현된 무작위적인 표면의 높이 변화는 상면에서의 전기장을 계산하기 위해서 재정의 되었다. Feynmann의 접근 방식과 유사한 산란에 대한 일반식을 유도하였고, 이는 결상과정에서 마스크의 단차상의 거친 측면에 의한 효과를 알아보기 위해서 적용되어졌다. 거친 표면과 완전히 편평한 표면에 대한 전기장의 위상과 진폭 변화 정도를 비교하기 위해서 다중 산람 문제 또한 여러 다른 패턴에 대하여 이 논문에서 다뤄졌다. The Monte-Carlo Method is adopted to define the roughness of the mask structure. A random surface height variation described by power spectral density for the rough surfaces of an estreme ultraviolet (EUV) mask is to be redefined to calculate the field in the image plane. A general explicit formula of the scattering, which is analogous to Feynman's approach, is derived, and it is adapted to the EUV mask structure to evaluate the effect of the surface roughness of the side wall of the mask topography on the image formation. The multiple random scattering problems are dealt with the different pattern types in order to compare field variations in phase and amplitude with the ideal flat surface.

화학증폭형 감광제의 전산모사를 위한 PEB 변수 추출

서은정,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2002 이학기술연구지 Vol.4 No.-

노광 후 열처리 시 전열처리 후에 남아있던 유기 용매와 잔여물들이 중발하고 비보호 반응에 의한 다중 폴리머들이 분해되면서 자유 공간이 줄어들어 감광제의 두께가 줄어들며 동시에 감광제의 광학 상수들이 변한다. 이전에는 투과도 변화와 두께 변화를 측정한 후 다중 박막 간섭 이론을 적용하여 흡수계수를 구한 후 이를 이용하여 PEB 변수들을 구했었다. 하지만 실제 양산 라인에서 실리콘 웨이퍼를 사용할 경우 투과도 측정이 쉽지 않으므로 이러한 문제점을 극복하고자 계산한 k 대신에 실제로 n&k analyzer 로 측정한 흡수계수 k 를 적용하여 새로이 PEB 변수들을 추출해 보았다. 여러 열처리 조건에 따른 감광제의 특성 변화를 측정할 수 있었고, 그 결과를 사용하여 각 조건별 비보호 영역의 농도인 C_(as) 의 변화를 구하였다. The remaining solvent and residue evaporate during post exposure bake and the polymer is decomposed by do-protection reaction, and as a result the thickness reduction of photoresist eventually takes place. The optical parameters such as n and t of photoresist change from this physical property change during post exposure bake. The previous method to define post exposure bake parameters was measuring the transmittance and thickness variations of the resist to find absorption coefficient changes by applying multiple thin film interference theory to the measured data. However, it is not easy to measure the transmittance in a practical fabrication condition use of Si-wafer process. The absorption coefficient k was directly measured by n&k analyzer instead of using calculated one in order to get over this difficulty and the measured k is used to obtain the post exposure bake parameters. Various characteristic changes of the resist have been observed with respect to the various bake conditions and the concentration of do-protected site, C_(as) can be obtained for each condition.

기판 단차에 따른 감광제의 분포와 선폭 변화

김진영,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2002 이학기술연구지 Vol.4 No.-

최근 리소그래피 공정은 기판의 거대화와 더욱 작은 최소 선폭의 요구로써 감광제 최적의 두께와 균일도를 얻어야만 한다. 기판 위에 도포되는 감광제의 두께는 기판의 전체 범위에서 대체로 균일하다. 그러나 기판위의 단차에 도포된 감광제의 분포는 단차 주위에서 변화가 발생하며 이 변화는 단차의 크기와 형태에 따라 변한다. 작은 단차가 주기적으로 형성되어 있을 때 그 위에 분포되는 감광제의 절단면은 그 밑의 단차의 형태와 관련되는 방정식으로 정의된다. 우리는 이 논문에서 회전 도포시 강광제 표면을 예측할 수 있는 식을 찾기 위해 lubrication approximation을 적용하여 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 마지막 감광제의 두께는 용매의 증발과 전열처리를 거치게 되며, 이때 감광제의 분포는 단차의 크기, 형태, 단차의 밀도에 따라 변했다. 우리는 이러한 영향을 지체적으로 개발한 리소그래피 예측 시뮬레이터인 LUV(Lithography for Ultraviolet)을 사용하여 단차 주위의 감광제 분포에 따른 선폭 변화를 통해 알아 보았다. The photoresist coating should be optimized in thickness and uniformity with larger substrate and smaller critical dimension. Resist thickness on a wafer can be roughly uniform, but thickness variation can occur around topology with the formation of a topology on a substrate. With a presence of a topology formed by narrow and periodic patterns, the photoresist thickness profile should be determined by an equation accountable for the underlying topography. To obtain the spun-on resist surface profile around a topographical feature, the equation combining mass continuity and Navier-Stokes equation using the lubrication approximation was used. The resulting thickness is changed with feature size, shape, density, and topology. The final dried resist thickness profile was obtained by applying the resist thickness reduction due to evaporation and soft bake. This non-uniformity in the resist thickness will affect critical dimension of the semiconductor device.

Mask modification for the shadow effect reduction by rigorous coupled-wave analysis in extreme ultraviolet lithography

최민기,신동수,오혜근 한양대학교 이학기술연구소 2005 이학기술연구지 Vol.8 No.-

극자외선 리소그래피는 파세대 리소그래피 기술로 유력시 되고 있으며 세계적으로 널리 연구되고 있는 기술이다, 극자외선 리소그래피에서 마스크의 구조는 near-field intensity 분포에 영향을 끼친다, 마스크로 들어가는 빛의 사입사 각도에 따라 흡수체 층과 버퍼층은 그림자를 만들며 이러한 그림자 효과는 극자외선 리소그래피 마스크에서 aerial image contrast를 줄이며 결과적으로 패턴의 위치 이동을 야기시킬 수 있는 중요한 요소로 작용한다. 우리는 극자외선 리소그래피에서 일반적인 사입사 각도인 5˚로 마스크 흡수체 패턴의 옆면을 변형하였다, 변현된 마스크 에서의 전자기파와 반사도는 rigorous coupled-wave analysis를 이용하여 계산하였다. Extreme ultraviolet lithogrphy (EUVL) is believed to be the next generation lithography and so it is seriously under study globally The near-field intensity on the EUVL mask is affected by the mask structure The absorber and the buffer layer make a shadow since the light is shining on the mask at some angle to the normal on-axis This shadow effect in th EUVL mask is an important factor that decreases the contrast of the aerial image and as a result causes line-width variation and pattern shift Among the several possible mask structures we focused on the mask edge slope variation with a typical incident angle of 5˚ We analyzed electromagnetic wave around the mask by rigorous coupled-wave analysis (RCWA) and reflectivity in the modified mask structure