노광 후 굽기 공정에서의 온도와 시간에 따른 산확산 거리

Abstract

초고집적화를 위한 패턴형성에서 선폭이 작아져야 하는 것은 반드시 이루어내야 하는 필수 조건이었다. 그래서 패턴을 형성하기 위한 리소그래피 공정에서 사용되어지는 광원의 파장도 점점 짧아지게 되었다. 처음에는 G-line (436 nm), I-line (365 nm) 그리고 지금 현재 KrF (248 nm), ArF (193 nm) 레이저가 사용되어 지고 있다. 레이저의 파장이 변화함에 따라서 사용되어지는 PhotoResist (PR) 의 종류도 달라졌다. 기본적인 실리콘 웨이퍼에 입혀지는 감광제의 종류가 달라졌다는 것이다. G-line 과 I-line 공정에서는 Non-Chemically Amplified Resist (Non-CAR) 을 사용하였지만 KrF 와 ArF 공정에서는 Chemically Amplified Resist (CAR) 를 사용하게 됨으로써 PR의 성분으로 Photo Acid Generator (PAG) 가 첨가 되는데 그 양은 1 ～ 2 % 정도가 일반적으로 들어간다. PAG 는 많은 반응을 유발하여 빛을 받으면 분해되면서 산을 생성하게 되는데 고온에서 산의 촉매작용으로 Resin 또는 Inhibitor 를 변형시킨다. 이러한 작용으로 인해 우리가 원하는 Line & Space (L/S) 를 얻는데 많은 영향을 미친다. 즉, 선폭의 모양이 좋게 또는 나쁘게 만든다. 리소그래피 공정 중에서 Post Exposure Bake (PEB) 공정은 열처리 공정으로 노광된 PR 에 고온의 온도를 가해주게 된다. 이때 생성된 수소 이온은 방향성 없이 확산을 하게 되는데 이것을 산확산이라고 부른다. 산이 확산되는 거리에 따라 영향을 미치는 정도가 달라지게 됨으로 산확산 정도를 조절해 주는 것이 상당히 중요하다. 본 논문은 산확산 되는 정도를 이론적으로 접근하여 이에 관계되는 변수들과의 관계를 확인하여 관계식을 세우고 기존에 사용되고 있는 Simulator (Solid-C) 와의 결과와 비교하여 그 일치성을 알아보았다. 그 결과 이론적으로 세운 관계식이 Simulator 의 결과와 일치함을 확인할 수 있었다.; Post exposure bake (PEB) process among the lithography steps is important for making good patterns when the chemically amplified resist is used. The hydrogen ions or acid are generated from the photo acid generator by exposure light. The generated acid diffuses and acts as a catalyst for the chemical amplification during PEB step. The acid diffusion length (ADL) affects the deprotection of the resist polymer, so that the line width is affected by ADL. Common parameter that determines ADL is acid diffusion coefficient, D, and we need to determine the accurate D in order to find out exact line width. However, the values of D could not be unambiguously determined for the actual PEB temperature and time. ADL has become more serious issue for the patterns under 100 nm. So the accurate ADL determination becomes important issue for the better line width prediction by simulation. In order to match ADL and PEB time and temperature, we tried to find out the relationship between the PEB parameters and ADL. As a result, we could find out the reasonable ADL.