Development of Electron-Beam Lithography Process Simulation Tool of the T-shaped Gate Formation for the Manufacturing and Development of the Millimeter-wave HEMT Devices

A computationally efficient and accurate Monte Carlo (MC) simulator of electron beam lithography process has been developed for sub-0.l${\mu}{\textrm}{m}$ T-shaped gate formation in the HEMT devices for millimeter-wave frequencies. For the exposure process by electron to we newly and efficiently modeled the inner-shell electron scattering and its discrete energy loss with an incident electron for multi-layer resists and heterogeneous multi-layer targets in the MC simulation. In order to form the T-gate shape in resist layers, we usually use the different developer for each resist layer to obtain good reproducibility in the fabrication of HEMT devices. To model accurately the real fabrication process of electron beam lithography, we have applied the different developers in trilayer resist system By using this model we have simulated and analyzed 0.l${\mu}{\textrm}{m}$ T-gate fabrication process in the HEMT devices, and showed our simulation results with the SEM observations of the T-shaped gate process.

밀리미터파용 HEMT 소자 개발 및 제작을 위한 T-게이트 형성 전자빔 리소그래피 공정 모의 실험기 개발

밀리미터파 대역용 고속 HEMT 소자 제작 및 개발을 위하여 0.l㎛ 이하의 T-게이트 길이를 형성하기 위한 전자빔 리소그래피 공정을 분석할 수 있는 새로운 몬테 카를로 시뮬레이터를 개발하였다. 전자빔에 의한 노광 공정 모델링을 위해 전자산란에 대한 몬데 카를로 시뮬레이션에서 다층 리지스트 및 다원자 타겟 기판 구조에서 리지스트에 전이되는 에너지를 효율적으로 계산하도록 내부 쉘 전자 산란과 에너지 손실에 대해 새로이 모델링하였다. 다층 리지스트 구조에서 T-게이트 형상을 얻기 위해서 보통은 재현성 문제로 각 리지스트에 대해 각기 다른 현상액을 사용하게 되는데, 3층 리지스트 구조에서의 전자빔 리소그래피 공정을 정확하게 시뮬레이션하기 위해 각기 다른 현상 모델을 적용하였다. 본 논문에서 제안 개발된 모델을 사용하여 HEMT 소자의 전자빔 리소그래피에 의한 0.l㎛ T-게이트 형성 공정을 시뮬레이션하고 SEM 측정 결과와 비교하여 T-게이트 형성 공정을 분석하였다.