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EUV pellicle의 standoff 거리에 따른 이미지 전사 특성 평가
Evaluation on the Relationship between Mask Imaging Performance and Standoff Distance of EUV Pellicle 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.15 no.1, 2016년, pp.22 - 26  

우동곤 (한양대학교 공과대학 신소재공학과) ,  홍성철 (한양대학교 공과대학 신소재공학과) ,  김정식 (한양대학교 공과대학 나노 반도체 공학과) ,  조한구 (나노 과학 기술연구소) ,  안진호 (한양대학교 공과대학 신소재공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Extreme ultraviolet (EUV) pellicle is one of the most concerned research in the field of EUV lithography (EUVL). Imaging performance of EUV mask with pellicle should be investigated prior to high volume manufacturing (HVM) of EUVL. In this paper, we analyzed the relationship between standoff distanc...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 525 µm의 두께를 가지는 실리콘 웨이퍼를 펠리클 지지대로 사용하여 실험에 사용되는 standoff거리를 조절하였다.
  • 5 nm 파장의 광원을 이용한 actinic 검사 장비로서, 기존 다른 파장의 검사 장비를 이용해서는 정확히 분석할 수 없는 정보들을 획득할 수 있다[8]. 결상 광학계(objective lens) 없이 물체에서 회절된 빛을 포집하여 그로부터 본래의 이미지를 재구성하는 기술인 결맞음성 회절 이미징(Coherent Diffractive Imaging, CDI) 기술에 기반한 마스크 검사 기술로 해당 장비를 통해 EUV 펠리클을 장착한 EUV 마스크의 이미지 전사 특성을 평가 할 수 있다. Fig.
  • 본 연구에서는 EUV 마스크의 이미지 전사 특성에서 중요한 요소인 NILS, image contrast, H-V CD bias 모두 standoff 거리에 영향을 받지 않고, 일정하게 나타나는 것을 확인하였다. 이를 최종적으로 확인해보기 위하여 2D 에이리얼 이미지를 복원하였다. Fig.
  • 위상복원 알고리즘을 이용하여 포집된 회절 패턴으로부터 위상 정보를 복원하고 본래의 이미지를 재구성 하는 것이 CSM의 소프트웨어이며, 실험에는 error reduction algorithm (ERA)와 hybrid input output (HIO) 알고리즘을 사용하였다[9]. 펠리클은 1.05, 2.10, 3.15 mm의 standoff 거리에 부착하여 회절패턴을 측정하였다. 본 연구에 사용한 펠리클 지지대의 구조는 Fig.
  • 해당 실험에서는 EUV 노광기의 conventional 조명계 조건인 개구수(numerical aperture, NA) 0.33, partial coherence (σ) 0.9 를 적용하여 이미지 전사 특성을 평가하였다[12].
  • 해당 연구에서는 EUV 마스크 검사장치로 연구중인 결맞음성 회절 현미경(Coherent Scattering Microscopy, CSM) 을 이용하여 EUV 펠리클의 standoff 거리에 따른 이미지 전사 특성 평가를 실시하였다. 본 연구에 사용한 CSM 은 EUV 노광기와 동일한 13.
  • 해당 연구에서는 펠리클을 적용한 EUV 마스크의 이미지 전사특성을 standoff 거리에 따라 분석하였다. EUV 펠리클은 EUVL 의 성공적인 양산 적용을 위해 반드시 개발되어야 할 EUV 부품 소재로 활발히 연구가 진행되고 있는 분야로, 그 개발과 함께 펠리클의 광학적 특성에 대한 연구 또한 동시에 이루어져야 한다.

대상 데이터

  • 해당 연구에서는 EUV 마스크 검사장치로 연구중인 결맞음성 회절 현미경(Coherent Scattering Microscopy, CSM) 을 이용하여 EUV 펠리클의 standoff 거리에 따른 이미지 전사 특성 평가를 실시하였다. 본 연구에 사용한 CSM 은 EUV 노광기와 동일한 13.5 nm 파장의 광원을 이용한 actinic 검사 장비로서, 기존 다른 파장의 검사 장비를 이용해서는 정확히 분석할 수 없는 정보들을 획득할 수 있다[8]. 결상 광학계(objective lens) 없이 물체에서 회절된 빛을 포집하여 그로부터 본래의 이미지를 재구성하는 기술인 결맞음성 회절 이미징(Coherent Diffractive Imaging, CDI) 기술에 기반한 마스크 검사 기술로 해당 장비를 통해 EUV 펠리클을 장착한 EUV 마스크의 이미지 전사 특성을 평가 할 수 있다.

이론/모형

  • 위상복원 알고리즘을 이용하여 포집된 회절 패턴으로부터 위상 정보를 복원하고 본래의 이미지를 재구성 하는 것이 CSM의 소프트웨어이며, 실험에는 error reduction algorithm (ERA)와 hybrid input output (HIO) 알고리즘을 사용하였다[9]. 펠리클은 1.
  • 15 mm 로 변화시키며 마스크로부터 획득한 회절패턴은 위상 정보가 소실된 세기 정보로만 표현된 역격자 공간 이미지이다. 해당 이미지로부터 실공간 이미지를 구현하기 위해서 ERA 와 HIO 알고리즘을 사용하였으며, 그 원리는 푸리에 변환과 역푸리에 변환의 반복적 연산에 근간을 두고 있다. 반복적 수학 연산과 함께 정확한 위상을 복원하기 위한 제한조건을 지정하여 실제 위상정보에 가까운 값을 복원 할 수 있다[11].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
펠리클의 역할은 무엇인가? EUV 펠리클 (pellicle) 개발은 노광 공정의 수율 향상을 위한 연구로서, 펠리클은 노광 공정에 사용되는 마스크에 부착하여 공정 중 발생하는 각종 오염물질로 부터 마스크를 보호하고, 웨이퍼 상에 전사되는 패턴의 결함을 방지하는 역할을 한다[4]. 특히 EUVL 은 제작하는 패턴의 사이즈가 수 nm 스케일로 매우 작고, 모든 물질이 EUV 광에 대해 높은 소광계수를 가지는 특성으로 인해서 오염물질에 매우 취약하다.
EUVL이 오염물질에 매우 취약한 이유는? EUV 펠리클 (pellicle) 개발은 노광 공정의 수율 향상을 위한 연구로서, 펠리클은 노광 공정에 사용되는 마스크에 부착하여 공정 중 발생하는 각종 오염물질로 부터 마스크를 보호하고, 웨이퍼 상에 전사되는 패턴의 결함을 방지하는 역할을 한다[4]. 특히 EUVL 은 제작하는 패턴의 사이즈가 수 nm 스케일로 매우 작고, 모든 물질이 EUV 광에 대해 높은 소광계수를 가지는 특성으로 인해서 오염물질에 매우 취약하다. 따라서 마스크를 오염물질로부터 보호하는 펠리클의 개발이 꼭 필요한 상황이다.
Extreme ultraviolet lithography의 양산을 위해서는 어떠한 기술에 대한 연구가 필수적인가? Extreme ultraviolet lithography (EUVL)은 현재 7 nm node logic 공정에 적용될 가장 유력한 기술로, 양산을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다[1-3]. 기존 노광기술과 달리 반사형 광학계를 이용할 수 밖에 없는 EUVL의 양산을 위해서는 반사형 광학계에서 손실되는 광량 보상을 위한 250 W 이상의 고출력 광원 확보 및 새로운 구조의 마스크 개발 등 다양한 기술에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위한 연구가 수년 동안 지속적으로 이루어져왔으며, 현재는 EUVL 공정 기술 확보를 넘어 최종적으로 공정의 수율을 높이기 위한 연구들이 진행되고 있다.
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참고문헌 (13)

  1. ITRS organization, "International technology roadmap for semiconductors 2014 edition: Lithography summary", 2014, from http://www.itrs2.net 

  2. Z. J. Qi, J. Rankin, E. Narita and M. Kagawa, "Viability of pattern shift for defect-free EUV photomasks at the 7 nm node", Proc. of SPIE 9635, 96350N, 2015. 

  3. E.V. Setten, G. Schiffelers, E. Psara, D. Oorschot, N. Davydova, J. Finders, "Imaging performance and challenges of 10 nm and 7 nm logic nodes with 0.33 NA EUV", Proc. of SPIE 9231, 923108, 2014. 

  4. Y. A. Shroff, M. Goldstein, B. Rice, S. H. Lee, K. V. Ravi, and D. Tanzil, "EUV Pellicle Development for Mask Defect Control", Proc. of SPIE 6151, Emerging Lithographic Technologies X, 615104, 2006. 

  5. C. Zoldesi, K. Bal, B. Blum, G. Bock, D. Brouns, F. Dhalluin, N. Dziomkina, J. D. A. Espinoza, J. D. Hoogh, S. Houweling, M. Jansen, M. Kamali, A. Kempa, R. Kox, R. Kruif, J. Lima, Y. Liu, H. Meijer, H. Meiling, I. Mil, M. Reijnen, L. Scaccabarozzi, D. Smith, B. Verbrugge, L. de Winter, X. Xiong, and J. Zimmerman. "Progress on EUV pellicle development", Proc. of SPIE 9048, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography V, 90481N, 2014. 

  6. L. Scaccabarozzi, D. Smith, P. R. Diago, E. Casimiri, N. Dziomkina, and H. Meijer, "Investigation of EUV pellicle feasibility", Proc. of SPIE 8679, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography IV, 867904, 2013. 

  7. Y. A. Shroff, M. Leeson, and P. Y. Yan, "High transmission pellicles for extreme ultraviolet lithography reticle protection", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 28, No. 6, pp. C6E36-C6E41, 2010. 

  8. K. A. Goldberg and I. Mochi, "Actinic characterization of extreme ultraviolet bump-type phase defects", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 29, No. 6, 06F502, 2011. 

  9. J. R. Fienup, "Phase retrieval algorithms: a comparison", APPLIED OPTICS, Vol. 21, No.15, pp. 2758-2769, 1982. 

  10. J. E. Kim. S. Hong, J. H. Kim, and J. Ahn, "Manufacturing SiNx EUV pellicle with HF wet etching process", Journal of KSDET, Vol 14, No. 3, pp. 7-11, 2015. 

  11. J. Miao, D. Sayre, H. N. Chapman, "Phase retrieval from the magnitude of the Fourier transforms of nonperiodic objects", Journal of Optical Society of America, Vol. 15, No.6, pp. 1662-1669, 1998. 

  12. D. Hellweg, J. Ruoff, A. Herkommer, J. Stuhler, T. Ihl, H. Feldmann, M. Ringel, U. Strobner, S. Perlitz and W. Harnisch, " $AIMS^{TM}$ - the actinic aerial image review platform for EUV masks", Proc. of SPIE, 7969, 79690H, 2011. 

  13. H. S. Seo, D. G. Lee, H. Kim, S. Huh and B. S. Ahn, "Effects of mask absorber structures on the extreme ultraviolet lithography", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 26, No. 6, pp. 2208-2214, 2008. 

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