Optimum Condition for 45 nm Node Chromeless and Attenuated Phase Shift Mask

Abstract

마이크로 리소그래피 기술이 발달하면서 선폭의 길이는 점점 줄어드는 추세이다. 선폭이 줄어 들면서 해상력 증가 기술(RET)은 파장이 짧아 질수록 더 큰 개구수를 요구하고, 위상 변이 마스크에서는 변형조명계와 근접효과 보정등을 고려하여야 한다. 우리는 45 nm 이하의 선폭을 갖는 최적의 위상 변이 마스크로 Chromeless Phase Lithography (CPL) Mask 와 Attenuated Phase Shift Mask (att.PSM) 을 구현하기 위해 Solid-E 프로그램을 이용하였다. 선폭이 줄어들면서 마스크의 결점과 산확산 길이 또한 패턴 구현에 크게 영향을 미친다. 이에 관련하여 마스크 위에 직접 결점을 만들어 결점의 투과도와 위상에 따른 CDU (CD uniformity) 값과 공정 여유도를 확인하였고, 산확산 길이에 따른 패턴의 두께 변화와 공정 여유도를 att.PSM 과 CPL mask 두가지 마스크에 대하여 연구하였다. 이의 결과로는 결점이 측정 범위 내에 많이 존재할수록 투과도가 떨어지고 위상이 크게 변할수록 CDU 값과 공정여유도 값은 확연히 나빠질 것을 예측할 수 있다. 또한 산확산의 길이가 길어 질수록 패턴의 두께는 크게 감소하고 CDU 값 역시 안정 범위를 벗어나게 되어 우리는 45 nm급 위상변이 마스크에서의 산확산의 한계를 확인할 수 있었다. 이 두 가지의 연구를 통하여 att.PSM 과 CPL mask 의 선폭 구현에 적당한 조건을 찾아갔다. 끝으로 구해진 적정 조건에서 근접 효과 보정(OPC)을 사용하여 45 nm 급 선폭구현에서 최적의 조건을 찾을 수 있었다. Negative space bias 근접 효과 보정을 사용하여 선폭이 줄어 들면서 근접 패턴간의 세기에 영향을 받아 패턴 구현이 어려운 것을 보완하여 같은 pitch 에 좀더 넓은 space 를 만들어 줌으로써 근접 패턴간의 영향을 줄여 완벽한 45 nm 급의 선폭을 구할 수 있었다.; Microlithography has shown amazing development over the last decade and has continued to be one of the critical success factors for enabling ever smaller feature sizes. Resolution enhancement technology (RET) refers to a technique that extends the usable resolution of an imaging system without decreasing the wavelength of light or increasing the numerical aperture (NA) of the imaging tool. Off-axis illumination (OAI) and a phase shift mask (PSM) are essentially accompanied by optical proximity correction (OPC) for semiconductor device manufacturing nowadays. To obtain the best possible resolution, proper OPC is required with chromeless phase lithography (CPL) mask. The most common application of OPC technique is the use of space bias. Optimum bias for CPL mask and attenuated phase shift mask for 45 nm node dense line and space sought in order to get processible latitude. In order to make ever smaller patterns, wavelength of 248 nm is replaced by wavelength of 193 nm. Expose wavelength shrink cause some serious problems such as growing defect on the reticle, which is called the haze. This defect makes transmittance drop, increase of scattered light and poor pattern formation. Also, the post exposure bake (PEB) is among the most important process steps for obtaining smaller feature size with linewidth control. PEB sensitivity is defined as the dependency of pattern size (or critical dimension) variation on the perturbation of the PEB temperature and time is also studied.