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겉핥기로 알아보는 반도체 Mask2 앱에서 작성

ㅁㄴㅁㄴ갤로그로 이동합니다. 2024.02.24 07:42:02
조회 14015 추천 61 댓글 69

#상쇄간섭효과 = 간단하게 노이즈 캔슬링이라 보면 됨
#구글링하면 찾을 수 있는 정보들로 구성됨


1. ArF의 등장과 칩의 고 집적화가 일으킨 문제


여태까지의 i line과 KrF 광원으로 찍어내는 Mask는 설계상의 여유가 있어서 OPC나 S-RAF등을 여유있게 새겨넣을 수 있었음

하지만 ArF가 등장하며 Mask의 설계상황은 점점 악화되기 시작함, 칩의 집적도가 높아짐에 따라 OPC나 S-RAF등 N/A를 보조해줄 수 있는 문양을 새겨넣을 공간적 여유가 줄어들게 되었음.

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#굵은 5개의 패턴을 그려넣기 위해 OPC와 S-RAF적용시킨 예시

결국 있는 그대로의 모양을 마스크에 새겨넣으면서 높은 해상도(N/A)를 구현해야하는 문제가 생겨버린 것임

N/A(Numerical Aperture)가 무엇이냐!? = 간단히 말하면 스캐너가 찍어내는 사진의 선명도임 아래의 사진은 낮은 NA와 높은 NA를 갖는 사진의 차이를 나타내 보았음

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#실제론 장비 문제로 Focus가 무너져 NA가 망가지면 초록색 부분이 조금 늘어난것처럼 보인다

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2. Phase Shift Mask의 등장과 공돌이들의 몸 비틀기


이전 글에서 설명한 것과 마찬가지로 회로를 그대로 새겨넣어 버리면 광학적 파동간섭현상에 의해 요상한 모양이 찍혀버리게 됨.

그래서 기술자들은 '그럼 빛을 투과시키지 못하는 Cr부를 좀 개조해서 빛을 살짝 통과시키게 만들면 S-Bar의 효과가 나지 않을까?'

라는 생각으로 기존의 Cr부에 빛을 약-간 투과시키는 MoSi(이하 모시)로 패턴을 그려넣게 되었음. 이때 MoSi에서 통과된 약간의 미세한 빛이 기존의 S-bar에서 보았던 것처럼 상쇄간섭효과를 일으킴


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어? 그런데 PSM Mask의 의미는 Phase Shift(위상반전)이라는 말이 들어가는데 저건 빛의 위상을 변형시킨 수준이지?

이를 att PSM(Attenuated Phase Shift Mask)라고 칭하는데 빛의 위상을 변화시켜 조금 더 뛰어난 해상도를 갖는 정도에 그침

3. 공돌이들을 쥐어짜내보자

알다시피 모든 파동은 매질에 따라 그 파장이 결정되기 마련이고 이에 따라 그 파동의 위상도 어떤 매질을 지나왔느냐에 따라 동일 거리를 통과했다한들 위상과 파동횟수에 변화를 줄 수 있음

특히나 PSM에 사용되는 nm대 자외선은 극초단파로 분류가 가능하고 영향을 비교적 심하게 받는 편임

MASK를 지나는 동안에도 수천번 그 위상이 변화되니까  공학자들은 빛의 위상변화를 사용하기로 함

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분명 입사될때 위상은 똑같이 들어왔지만 통과한 이후의 위상은 반대로 뒤집혀있지? -> 상쇄간섭으로 노이즈를 줄일 수 있겠지?

수학적으로 '비유'해보자면 (이해를 돕기 위한 것)

(A+B)^2 = A^2+2AB+B^2
(동일파 2개를 쏘면 가운데 원하지 않는게 남지?)
(A-B)^2 = A^2+B^2
(역파를 쏘면 가운데 2개 수가 상쇄되어서 사라짐)

이를 이용한 것이

altPSM(Alternating Phase Shift Mask)임

이 마스크는 Qz 높이를 서로 다르게 깎은 영역이 번갈아 존재하는 Mask임

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어짜피 Wafer상에 발라진 Photo Resister는 정방향 파형이나 역방향 파형이나 둘다 반응하여 상관이 없는 반면 광학 노이즈는 싹 제거가 가능함

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위와 같이 동작함

4. 반전의 반전

위와 같이 완성된 alt PSM는 광학적으론 완벽에 가까운 물질이였음 하지만 더더더 고도화되는 (렌즈속에 물 채워넣은 그놈) DUV가 등장하면서 광학식 Mask는 또다른 문제에 직면함

현재 EUV Mask와 동일하게도 웨이퍼에 닿는 빛 에너지가 너무 약했음 ArF는 각종 수차나 광학적 뭐시기를 만족시키기 위해서 수십장의 대물렌즈를 설비에 박아넣기 시작하였음.

급기야 ArF 빛의 대부분이 대물렌즈에 틀어막혀 열 에너지로 소모되는 지경에 이름 (실제론 이보다 복잡함)


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그..저 지랄났다 !! Carl Zeiss

그래서 EUV 노광기가 Mirror에 오직 반사율 하나 때문에 금보다 비싼 루쎄늄을 바르는 것 처럼 PSM Mask또한 빛의 투과율을 늘려야 하였음. 공돌이들은 꽤나 간단한 개념으로 해결하게 되었는데



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그 해결책이 바로 부정(Nega) Negative Mask임
기존까지 Mask는 Pattern 모양으로 새겨진 구멍을 가지고 있었지만. Nega Mask는 패턴을 제외한 모든 부분을 (Qz)비워둔 마스크임

Nega Mask를 사용하자 빛의 투과율이 기존 대비해서 폭증함. 근데 아까와 똑같은 모양을 새기질 못하잖아? 그래서 마찬가지로 노광되지 않은쪽이 현상되는 Negative PR을 조합하였음

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부정의 부정은 = 긍정
결국은 동일한 패턴이 더 높은 출력으로 찍혀나오게 됨 ㅋㅋ

이렇게 Nega alt PSM Mask까지 겉핥기로 알아봤음
실제론 Binary도 Hard Binary(Opaque MoSi사용)등 .. 움청 나눠져있으니 궁금한 사람들은 좀 더 찾아보면 쓸만한 정보를 구할 수 있을것임

후속은 언제쓸진 몰?루

결론 : '그냥 도장이네'

- dc official App


출처: 반도체산업 갤러리 [원본 보기]

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