• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제17권5호
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• pp.392-398
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• 2013

As the essential techniques for the CD (Critical Dimension) measurement of the LCD pattern, there are various modules such as an optics design, auto-focus [1-4], and precise edge detection. Since the operation of image enhancement to improve the CD measurement repeatability, a ring type of the reflected lighting optics is devised. It has a simpler structure than the transmission light optics, but it delivers the same output. The edge detection is the most essential function of the CD measurements. The CD measurement is a vital inspection for LCDs [5-6] and semiconductors [7-8] to improve the production yield rate, there are numbers of techniques to measure the CD. So in this study, a new subpixel algorithm is developed through facet modeling, which complements the previous sub-pixel edge detection algorithm. Currently this CD measurement system is being used in LCD manufacturing systems for repeatability of less than 30 nm.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.213-213
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• 2016

현재 반도체 산업에서는 디바이스의 고 집적화, 고 수율을 목적으로 패턴의 미세화 및 웨이퍼의 대면적화와 같은 이슈가 크게 부각되고 있다. 다중 패터닝(multiple patterning) 기술을 통하여 고 집적 패턴을 구현이 가능해졌으며, 이와 같은 상황에서 각 패턴의 임계치수(critical dimension) 변화는 패턴의 위치 및 품질에 큰 영향을 끼치기 때문에 포토마스크의 임계치수 균일도(critical dimension uniformity, CDU)가 제작 공정에서 주요 파라미터로 인식되고 있다. 반도체 광 리소그래피 공정에서 크롬(Cr) 박막은 사용되는 포토 마스크의 재료로 널리 사용되고 있으며, 이러한 포토마스크는 fused silica, chrome, PR의 박막 층으로 이루어져 있다. 포토마스크의 패턴은 플라즈마 식각 장비를 이용하여 형성하게 되므로, 식각 공정의 플라즈마 균일도를 계측하고 관리 하는 것은 공정 결과물 관리에 필수적이며 전체 반도체 공정 수율에도 큰 영향을 미친다. 흔히, 포토마스크 임계치수는 플라즈마 공정에서의 라디칼 농도 및 식각 선택비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 알려져 왔다. 본 연구에서는 Cr 포토마스크 에칭 공정에서의 Cl2/O2 공정 플라즈마에 대해 O2 가스 주입량에 따른 식각 선택비(etch selectivity) 변화를 계측하여 선택비 제어를 통한 Cr 포토마스크 임계치수 균일도 향상을 실험적으로 입증하였다. 연구에서 사용한 플라즈마 계측 방법인 발광분광법(OES)과 optical actinometry의 적합성을 확인하기 위해서 Cl2 가스 주입량에 따른 actinometer 기체(Ar)에 대한 atomic Cl 농도비를 계측하였고, actinometry 이론에 근거하여 linear regression error 1.9%을 보였다. 다음으로, O2 가스 주입비에 따른 Cr 및 PR의 식각률(etch rate)을 계측함으로써 식각 선택비(etch selectivity)의 변화율이 적은 O2 가스 농도 범위(8-14%)를 확인하였고, 이 구간에서 임계치수 균일도가 가장 좋을 것으로 예상할 수 있었다. (그림 1) 또한, spatially resolvable optical emission spectrometer(SROES)를 사용하여 플라즈마 챔버 내부의 O atom 및 Cl radical의 공간 농도 분포를 확인하였다. 포토마스크의 임계치수 균일도(CDU)는 챔버 내부의 식각 선택비의 변화율에 강하게 영향을 받을 것으로 예상하였고, 이를 입증하기 위해 각각 다른 O2 농도 환경에서 포토마스크 임계치수 값을 확인하였다. (표1) O2 11%에서 측정된 임계치수 균일도는 1.3nm, 그 외의 O2 가스 주입량에 대해서는 임계치수 균일도 ~1.7nm의 범위를 보이며, 이는 25% 임계치수 균일도 향상을 의미함을 보인다.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권1호
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• pp.69-78
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• 2018

This paper presents a precise edge detection algorithm for the critical dimension (CD) measurement of a Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display (TFT-LCD) pattern. The sigmoid surface function is proposed to model the blurred step edge. This model can simultaneously find the position and geometry of the edge precisely. The nonlinear least squares fitting method (Levenberg-Marquardt method) is used to model the image intensity distribution into the proposed sigmoid blurred edge model. The suggested algorithm is verified by comparing the CD measurement repeatability from high-magnified blurry and noisy TFT-LCD images with those from the previous Laplacian of Gaussian (LoG) based sub-pixel edge detection algorithm and error function fitting method. The proposed fitting-based edge detection algorithm produces more precise results than the previous method. The suggested algorithm can be applied to in-line precision CD measurement for high-resolution display devices.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권2호
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• pp.153-164
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• 2018

In semiconductor manufacturing, critical dimensions indicate the features of patterns formed by the semiconductor process. The purpose of measuring critical dimensions is to confirm whether patterns are made as intended. The deposition process for an organic light emitting diode (OLED) forms a luminous organic layer on the thin-film transistor electrode. The position of this organic layer greatly affects the luminescent performance of an OLED. Thus, a system for measuring the position of the organic layer from outside of the vacuum chamber in real-time is desired for monitoring the deposition process. Typically, imaging from large stand-off distances results in low spatial resolution because of diffraction blur, and it is difficult to attain an adequate industrial-level measurement. The proposed method offers a new superresolution single-image using a conversion formula between two different optical systems obtained by a deep learning technique. This formula converts an image measured at long distance and with low-resolution optics into one image as if it were measured with high-resolution optics. The performance of this method is evaluated with various samples in terms of spatial resolution and measurement performance.

• 한국광학회지
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• 제15권1호
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• pp.79-85
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• 2004

후면의 석영면에 위상 패턴을 형성하여 투과율 조절을 구현한 포토마스크에 대해 보고한다. 위상 패턴의 크기와 패턴 조밀도에 따른 조명 동공의 형태 변화에 관한 이론적 결과와 투과율 조절 포토마스크를 사용한 웨이퍼 상 CD(critical dimension) 균일도 개선에 관한 실험적 결과에 대해 기술한다. 투과율 조절을 위한 위상 패턴은 패턴이 형성되지 않은 영역에 대해 180$^{\circ}$의 상대적 위상을 갖도록 석영면을 식각한 콘택홀 형태의 패턴을 사용하였다. 콘택홀 패턴의 크기가 작을수록 본래의 조명동공 형태를 유지하게 되며, 동일한 패턴 조밀도에서 더욱 큰 노광 광세기 저하가 일어남을 알 수 있었다. 패턴 조밀도를 위치별로 변화시켜 CD균일도 개선에 적합한 투과율 분포를 포토마스크 후면에 형성하였다. 투과율 조절 포토마스크를 140nm 디자인 롤을 갖고 있는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 한 주요 레이어에 적용하여 CD 균일도를 3$\sigma$값으로 24.0nm에서 10.7nm 로 개선할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.172-179
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• 2021

높은 종횡비를 가지는 미세 패턴 시료의 하부층 구조결함에 대해 높은 민감도를 가지는 광학적 임계치수 측정 장비로서 준 수직입사 타원계를 제안한다. 이 준 수직입사 타원계에서는 입사광은 편광자와 위상지연자를 순차적으로 통과하며 반사광은 이들을 역순으로 통과한다. 하나의 편광자와 하나의 위상지연자를 입사광과 반사광이 공유하며 편광자와 위상지연자의 여러 방위각 조합에서 측정한 빛의 세기로부터 타원상수를 결정하는 이 준 수직입사 타원계의 측정원리를 검토하고 최적의 타원상수 측정방법을 제시한다.

• ETRI Journal
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• 제27권2호
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• pp.188-194
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• 2005

We report on the improvement of critical dimension (CD) linearity on a photomask by applying the concept of process proximity correction to a laser lithographic process used for the fabrication of photomasks. Rule-based laser process proximity correction (LPC) was performed using an automated optical proximity correction tool and we obtained dramatic improvement of CD linearity on a photomask. A study on model-based LPC was executed using a two-Gaussian kernel function and we extracted model parameters for the laser lithographic process by fitting the model-predicted CD linearity data with measured ones. Model-predicted bias values of isolated space (I/S), arrayed contact (A/C) and isolated contact (I/C) were in good agreement with those obtained by the nonlinear curve-fitting method used for the rule-based LPC.

• 한국기계가공학회지
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• 제13권4호
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• pp.7-12
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• 2014

A transparent poly methyl methacrylate (PMMA) optical micro-pyramid array-pattern is designed and fabricated using an injection modeling technique. The device's optical characteristics are tested and analyzed theoretically. In the optical pattern generated using the fabricated PMMA pattern, the components, due to not only refraction but also diffraction, are observed simultaneously. Wave optic modeling and analysis reveals that the energy ratio between the diffraction and refraction in the optical pattern are dependent on the critical dimension of the optical pattern such that the refraction and diffraction tend to be directly and inversely proportional to the pattern dimension, respectively.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.317-318
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• 2007

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제6권4호
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• pp.180-184
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• 2002

In this study, we investigated mask errors, photo errors with attenuated phase shift mask and off-axis illumination, and etch errors in dry etch conditions. We propose that total process proximity correction (TPPC), a concept merging every process step error correction, is essential in a lithography process when minimum critical dimension (CD) is smaller than the wavelength of radiation. A correction rule table was experimentally obtained applying TPPC concept. Process capability of controlling gate CD in DRAM fabrication should be improved by this method.