복합적인 레지스트 패턴 붕괴현상의 역학적 해석

Abstract

패턴의 선폭이 100nm 이하로 작아짐에 따라 패턴이 부러지고, 휘고, 덜어져 나가는 현상이 발생하는데 이러한 현상을 패턴 붕괴 현상이라고 하며, 반도체 생산과 수율에 많은 영향을 미친다. 패턴 붕괴 현상은 리소그래피 과정 중 현상 후 세척액을 건조하는 과정에서 주로 발생하며 세척액의 표면장력에 의한 모세관 현상이 주된 원인으로 알려져 있다. 패턴 붕괴 현상을 시뮬레이션하기 위하여 패턴이 세척액에 의해서 균일한 압력을 받을 때와 집중 압력을 받을 때의 역학적 모델을 세우고 각각의 모델을 통하여 선폭과 패턴간의 거리에 다른 임계 높이/선폭비 (aspect ratio)를 계산하여 실제 실험 결과와 일치하는 모델을 선정하였다. 또한 패턴 내부에 생기는 stress에 의한 부러짐 현상과 패턴과 레지스트 패턴 하부 층 사이의 접착력 부족으로 발생하는 떨어짐 현상을 해석하였다. Abstract High aspect ratio resist patterns with dimensions below 100nm often bend, break or tear. These phenomena are generically called "resist pattern collapse". Pattern collapse is a very serious problem in fine patterning of less than 100nm critical dimension (CD), so that it decreases the yield. In order to mechanically analyze this phenomenon and create its simulator, two models have been made and compared. In this paper, various approaches with various analyses are made to understand pattern collapse. Also, the critical aspect ratio for 100nm node, that determines whether pattern collapse happens or not, can be calculated with these approaches. Finally, tear type caused by insufficiency of adhesion strength between the substrate and the resist is analyzed with a point of view of the surface free energy.