(A+레포트) PSM, OPC, OAI, Double Patterning 같 분해능 향상 기술

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반도체 소자를 제조할 때 제조업체는 리소그래피 공정을 통해 마스크의 패턴과 정확히 같은 형상을 웨이퍼 상에 전사시켜야 한다. 현대에 들어 마스크의 패턴은 더 미세화 되고 있다. 패턴이 미세화 되면 회절과 산란 현상에 의해서 선 폭 주변에서 간섭 현상을 일으켜 원래의 마스크 패턴이 왜곡되어서 인쇄되는 현상을 야기하는데, 이러한 패턴의 왜곡을 방지하기 위하여 PSM, OPC, OAI, Double Patterning 같은 다양한 분해능 향상 기술이 이용된다.

PSM(Phase Shift Mask)
일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래프(Photolithography) 공정은 반도체소자를 만들고자 하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단하는 부분으로 나누어진 포토마스크를 많이 사용하였다. 일반 포토마스크는 차광패턴과 투명패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있으나, 패턴 밀도의 증가에 따라 회절현상(Diffraction)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다. PSM은 이러한 문제점을 해결해줄 수 있는 공정이다. PSM은 퀄츠(quartz: Qz)에 Shifter를 설치하여 노광부와 비노광부의 경계면의 빛의 세기(Contrast)를 명확히 구분하여 노광하는 Mask의 일종으로 해상력 및 초점 심도 향상이 주목적이다. PSM을 이용하는 기술을 일반 투광영역과 위상반전 물질을 이용하여 180°위상 천이된 투광영역을 조합하여 투과영역으로 사용하는 기술로서, 차광영역에서 투광영역간의 상쇄간섭을 일으켜 빛의 회절문제를 감소시킨 것이다. 즉 굴절률의 변화를 주어 파장의 주기를 변환시켜 후속 파장의 주기가 이동하고 굴절률이 변하므로 이로 인해 파장에 영향을 준다. 만약 굴절률이 커진다면 파장은 작아질 것이고 굴절률이 작아진다면 파장은 커질 것이다. 앞서 설명했듯이 PSM의 목적은 해상력 증가와 초점 심도(DOF) 향상이다.

참고자료

· Nano Tech Co., Ltd. photo PHOTO 교육 중 공정개요
· [네이버 지식백과] 초점심도 [depth of focus, 焦點深度] (두산백과)
· 반도체 공정용 리소그래피 기술의 최근 동향
· 포토리소그래피의 기본원리-안진호,이상설
· kipost Semiconductor News
· (https://www.kipost.net/bbs/board.php?bo_table=semiconductors_news&wr_id=584)
· 삼성반도체 이야기(http://www.samsungsemiconstory.com/623)
· 공개특허 10-2011-0077959 (54) 광 근접효과 보정방법
· 1019960014270 (54) 위상반전 마스크 및 그 제조방법
· Minsik Cho, Joydeep Mitra, and David Z. Pan, “Manufacturability-Aware Routing ,” Handbook of Algorithms for Physical Automation, 2007.
· Off-Axis Illumination-Chris A. Mack, KLA-Tencor, FINLE Division, Austin, Texas
· 생생한 반도체 이야기 – 미세패터닝 기술의 한계를 넘는 더블 패터닝 기술(1),(2)