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프로세스 매개 변수와 노출 패턴 간의 관계
Nov 17, 2017

많은 양의 노광 및 현상 실험이 공정 목표에 부합하는 그래픽을 얻기 위해 수행되었다. 그래픽 실험 결과는 장비의 사용을 모니터링하기 위해 SEM 이미징의 응용 프로그램에 의해 생성됩니다. 일본 JEOL 회사 인 JSM-6401F, 전계 방출, 해상도 3 nm.


벌크 실리콘 CMOS Fin FET 디바이스에서, 미세 그루브 패턴 인쇄 된 기판 재료는 SiO2 (다층 유전체 막)이지만, 전자빔 리소그래피 기술 그 자체를 연구하기 위해서, 실험 프로세스에서도 연구된다

두꺼운 SiO2 및 벌크 실리콘 (주로 전자)의 UV3의 노광, 현상 공정 및 특성을 조사한다.


1. 레지스트 막 두께의 영향

전자빔 노광의 공정에서, 더 얇은 두께에 의해보다 높은 정밀도가 얻어 질 수있다. 이것은 더 얇은 레지스트는 낮은 임계 선량 만 필요하기 때문입니다. 동일한 에너지를 갖는 전자가 레지스트를 침투하기 쉬워 지므로 전자 산란 효과가 감소되고 패턴의 해상도가 향상된다.


코팅 공정은 다음과 같습니다 : 자동 이송 균질 기에서 먼저 100mm 실리콘 웨이퍼 표면에 레지스트 10ml를 떨어 뜨린 다음 800rpm의 속도로 균일하게 스핀합니다. 마지막으로 접착제는 30 초 동안 고르게 분배됩니다. 레지스트의 막 두께는 회전 속도 및 레지스트 그 자체의 점도 (즉, 레지스트의 조성)에 의해 결정된다. 얇은 필름 두께를 얻기 위해 균일 한 플라스틱 기계 (7000 RPM)에서 허용되는 최대 속도 인이 종이는 에틸 락 테이트 용 UV 3 희석제를 선택적으로 희석합니다.


동일한 노광 및 현상 조건 (최적 조건) 하에서, 접착제 패턴의 상이한 두께가 홈 패턴의 크기에 미치는 영향을 비교하고, 결과를 표 1에 나타내었다.


실험 결과는 레지스트가 얇을수록 인쇄 크기가 작다는 것을 보여줍니다. 겔 두께의 하한은 겔의 화학적 성질이 기본적으로 희석 공정 동안 유지되고 후속 에칭 공정에서 충분히 마스크 될 수 있다는 것이다.

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2. 전자빔 노출 매개 변수의 영향

전자빔 노출 프로세스에 노출, 이미지 노출 시스템 노출 에너지, 빔 전류, 스캐닝 그리드 간격, 전자빔 노출 UV3 포지티브 레지스트 프로세스 미러 2003의 정확도에 영향을 미치는 주요 매개 변수는 노출 스팟 크기 및 필드 영역을 결정합니다 .


스폿 크기와 패턴 정확도 사이에는 중요한 상관 관계가 있습니다. 그림 1은 세 번의 노광 조건에서 SEM 그루브 패턴을 보여줍니다. 3 가지 조건 (50keV, 4th LO, 빔 전류 25pA, 50pA 및 100pA)에 대한 빔 스폿 직경은 각각 30nm, 50nm, 100nm 및 50keV이다.


50nm 디자인 선폭의 경우, 노출 결과는 그림 1에 각각 160nm, 180nm, 230nm로 표시됩니다. 마지막 두 그래픽 에지는 부드럽고 첫 번째 그래픽 에지에는 뚜렷한 톱니가 있습니다.


이는 더 작은 직경의 빔 스폿 (30nm)의 근접 효과가 특정 스캐닝 피치에서 주변 영역에 덜 영향을 미치므로 스캐닝 그리드 사이의 전환 영역이 눈에 띄기 때문에 패턴의 에지가 변동합니다.

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필드의 크기는 실제 노출 시간에도 영향을줍니다. 2.8mm × 2.1mm의 표준 셀상의 그루브 격자 패턴의 경우, 상기 3 가지 조건에 대한 노출 시간은 각각 60 분, 30 분 및 15 분이고, 다섯 번째 목적은 시간이 50 % 이상.


패턴의 정확성에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소는 전자 빔 노출의 고유 근접 효과입니다. 전자빔 노출 과정, 레지스트 및 기판의 전자 다수 충돌, 산란, 그래서 지역에 인접한 노출 영역에서 원치 않는 노출을 생성하여 이미지 흐림, 변형, 급경사 감소의 가장자리를 초래합니다. 전자빔 노출의 근접 효과.


근접 모양 효과는 복잡한 모양에 대해 수정되어야합니다. 그렇지 않으면 모양의 정확도가 지배적입니다. 근접 효과를 교정하는 주요 방법은 선량 변조, 패턴 바이어스, GHO ST, 소프트웨어 합성 등입니다.


장치 레이아웃의 실제 레이아웃은 비교적 단순하고 거의 모든 직선 그래픽이므로 멀리 떨어져 있으므로 근접 효과 보정이 필요 없습니다. 또한, 더 작은 가속 전기장은 더 큰 빔 스폿 및 근접 효과에 해당하며이 백서에서는 변경된 사항이 없습니다.


최종 노광 최적화 조건은 50 keV의 가속 전계, 50 pA의 빔, 12.5 nm의 주사 격자 간격, 근접 효과의 보정이없는 제 4 렌즈의 포커싱이었다.


3. 노출량의 영향

포지티브 레지스트의 경우, 현상 후 노광량이 감소함에 따라 노광 패턴상의 잔류 접착제 두께가 증가한다. UV3 전자빔 노출도 비교 곡선은 왼쪽 축에 그림 2에 나와 있습니다.


50 keV의 빔 전류, 50 pA의 빔 전류, 12.5 nm의 스캐닝 그리드 간격, 4 번째 렌즈의 전자빔 노출 및 1 분 동안의 CD-26 현상에서 UV 3 지형의 임계 선량은 18 μC / cm 2 , 레지스트 감수 조영 대비 비가 2.84 (정의 1 / (lo g10 Dc-log10 D0)).


한편, 노광량은 전자빔 근접 효과에 의해 야기되는 패턴의 크기에 영향을 미친다. 그림 2의 오른쪽 축은 키 피겨 크기와 노출량 간의 관계를 보여줍니다. 낮은 노출량에서는 더 작은 노출을 사용할 수 있지만 패턴의 가장자리가 불량하고 홈에 잔류 접착제가있을 수 있습니다. 선량이 증가함에 따라, 선폭이 증가한다. 따라서 노출량을 최적화해야합니다.

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