KR100950468B1 - 반도체 소자의 마스크 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 마스크 제조시에 사용되는 펠리클(pellicle) 지지대에 화학적 반응성을 보이는 물질을 제어할 수 있는 필터를 구성하여 신뢰성을 높일 수 있도록 한 반도체 소자의 마스크 구조에 관한 것으로, 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하기 위한 마스크에 있어서, 상기 미세 패턴의 전사를 위한 마스크 원판과, 상기 마스크 원판의 보호를 위하여 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 및 펠리클의 지지를 위한 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 일단에 하나 이상 형성되어 공기의 흐름을 제어하는 홀과, 상기 홀의 입구에 형성되는 파티클 제어용 필터와 그 전단에 구성되어 케미컬 이온을 제거하기 위한 케미컬 이온 제거용 필터를 포함한다.
스탭퍼, 마스크, 펠리클 프레임

Description

반도체 소자의 마스크 구조 {Mask structure of semiconductor device}
도 1a는 종래 기술의 반도체 소자의 마스크의 평면 구성도
도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면 구성도
도 1c는 도 1b의 (가)부분의 상세 구성도
도 2a는 본 발명에 따른 반도체 소자의 마스크의 평면 구성도
도 2b는 도 2a의 B-B'선에 따른 단면 구성도
도 2c는 도 2b의 (나)부분의 상세 구성도
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
21: 마스크 원판 22: 펠리클
23: 펠리클 프레임 24: 파티클 필터
25: 케미컬 필터
본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 구체적으로 마스크 제조시에 사용되는 펠리클(pellicle) 지지대에 화학적 반응성을 보이는 물질을 제어할 수 있는 필터를 구성하여 신뢰성을 높일 수 있도록한 반도체 소자의 마스크 구조에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치 또는 액정표시판 등의 제조에 있어서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 빛을 조사하여 패터닝하고 있지만, 이 경우에 사용하는 노광 원판(mask)에 먼지가 부착되어 있으면, 이 먼지가 빛을 흡수하거나 빛을 반사하는 것에 의해 전사한 패터닝이 변형될 수 있다.
클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 정상으로 유지하는 것이 어렵기 때문에, 노광원판의 표면에 먼지가 부착되는 것을 막기 위하여 노광용 빛을 잘 통과시키는 펠리클(마스크 보호막)을 점착하는 방법이 행해지고 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 반도체 소자의 마스크에 관하여 설명한다.
마스크를 이용한 미세 패턴 형성 공정은 리소그래피(Lithography) 기술이 이용되고 있다. 이러한 리소그래피 기술은 식각 대상물 상에 감광막을 형성한 후에, 노광 및 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성하고, 이어서, 감광막 패턴을 베리어로 하는 식각 공정으로 노출된 식각 대상물 부분을 식각함으로써, 요구되는 패턴을 형성하는 기술이다.
반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라, 패턴의 폭이 감소되고 있는 실정에서, 상기와 같은 노광 장비로는 고집적 반도체 소자에서 요구되는 미세 패턴을 형 성할 수 없다.
따라서, 최근에는 i-라인보다도 더 짧은 파장, 예를 들면, 248㎚ KrF 노광 장비를 이용하는 DUV(Deep Ultra Violet) 공정이 제안되었다.
한편, 노광 공정시에는 소위 레티클(Reticle)이라 불리는 노광 마스크를 사용되며, 이러한 노광 마스크는 통상 투명도가 우수한 석영(Quartz) 재질의 기판 상에 빛의 차단 기능을 하는 크롬(Cr) 패턴을 형성하여 제작한다.
그러나, 일반적인 노광 마스크는 248㎚ KrF 노광 장비를 이용하는 DUV 공정에서 사용할 수 없기 때문에, 이러한 노광 공정에서 사용하기 위한 다양한 노광 마스크들이 제안되고 있다.
종래 기술의 마스크 구조는 다음과 같다.
도 1a는 종래 기술의 반도체 소자의 마스크의 평면 구성도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면 구성도이다.
그리고 도 1c는 도 1b의 (가)부분의 상세 구성도이다.
펠리클은 마스크 패턴을 포위하도록 충분한 크기를 갖는 펠리클 프레임 및 마스크 표면으로부터 소정의 간격으로 펠리클 프레임의 일단면에 부착된 펠리클 박막으로 구성된다.
즉, 마스크 원판(Glass)(1)상에 펠리클(pellicle)(2)이 구성되고, 상기 펠리클(2)은 펠리클 프레임(3)의 타단면에 접착제를 도포하는 것에 의해 마스크에 점착되어 있다.
여기서, 펠리클(2)은 마스크 표면 보호를 위해 필수적인 부분으로 펠리클(2) 과 마스크 원판(1) 및 펠리클 프레임(3)은 밀폐형을 이루거나, 공기가 흐를 수 있도록 구멍(hole)이 구성된다.
이 홀을 통해 이물도 반입될 수 있기 때문에 통상 미세 이물을 제어할 수 있는 필터(filter)(4)를 구성한다.
그러나 이와 같은 종래 기술의 반도체 소자의 마스크 구조에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에서는 펠리클과 마스크 원판 및 펠리클 프레임은 밀폐형을 이루거나, 공기가 흐를 수 있도록 구멍(hole)이 구성되고, 홀의 입구에는 미세 이물질을 제어할 수 있는 파티클 필터가 구성되는데, 이러한 종래 기술의 파티클 필터는 이온성의 분자 가스를 막지는 못한다.
이 때문에 외부의 솔벤트, NH3+, SO4, SOx 등의 이온이 펠리클과 마스크 사이의 공간으로 유입되어 마스크 표면에 이물을 형성한다.
이는 정확한 패턴 전사를 어렵게 하여 반도체 소자의 제조 불량을 유발한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 반도체 소자의 마스크 구조의 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 반도체 소자의 제조를 위한 마스크 제조시에 사용되는 펠리클(pellicle) 지지대에 화학적 반응성을 보이는 물질을 제어할 수 있는 필터를 구성하여 신뢰성을 높일 수 있도록한 반도체 소자의 마스크 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 마스크 구조는 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하기 위한 마스크에 있어서, 상기 미세 패턴의 전사를 위한 마스크 원판과, 상기 마스크 원판의 보호를 위하여 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 및 펠리클의 지지를 위한 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 일단에 하나 이상 형성되어 공기의 흐름을 제어하는 홀과, 상기 홀의 입구에 형성되는 파티클 제어용 필터와 그 전단에 구성되어 케미컬 이온을 제거하기 위한 케미컬 이온 제거용 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 마스크 구조의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명에 따른 반도체 소자의 마스크의 평면 구성도이다.
그리고 도 2b는 도 2a의 B-B'선에 따른 단면 구성도이고, 도 2c는 도 2b의 (나)부분의 상세 구성도이다.
본 발명은 펠리클 프레임(pellicle frame)상의 홀(hole)에 파티클 제어용 필터를 설치하고 그 전단에 이온 제어용 필터를 설치하는 것에 의해 외부의 이온 반 입을 억제함으로써 마스크 표면에 이물 형성됨을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 마스크 구조는 미세 패턴을 형성하는 여타의 공정과 장치에도 적용할 수 있음은 당연하다.
본 발명에 따른 마스크 구조는 마스크 패턴을 포위하도록 충분한 크기를 갖는 펠리클 프레임 및 마스크 표면으로부터 소정의 간격으로 펠리클 프레임의 일단면에 부착된 펠리클 박막으로 구성된다.
즉, 미스크 원판(Glass)(21)상에 펠리클(pellicle)(22)이 구성되고, 상기 펠리클(22)은 펠리클 프레임(23)의 타단면에 접착제를 도포하는 것에 의해 마스크 원판(21)에 점착되어 있다.
여기서, 펠리클(22)은 마스크 표면 보호를 위해 필수적인 부분으로 펠리클(22)과 마스크 원판(21) 및 펠리클 프레임(23)이 일체형으로 구성되고 공기가 흐를 수 있도록 구멍(hole)이 구성된다.
이 홀을 통해 이물도 반입될 수 있기 때문에 통상 미세 이물을 제어할 수 있는 파티클 필터(24)와 파티클 필터(24)의 전단에 구성되어 이온성 분자의 흐름을 제어하는 케미컬 필터(Chemical Filter)(25)가 구성된다.
즉, 도 2c에서와 같이, 펠리클(22)과 마스크 원판(21)이 이루는 폐쇄공간에 공기의 흐름을 유지시키는 홀을 펠리클 프레임(pellicle frame)(23)에 형성시키고, 이 홀 위에 파티클을 제어하기 위해 파티클 제어용 필터(클린룸 용의 미세 파티클 제거용 필터)을 설치하며, 이 위에 케미컬 이온 제거용 필터를 설치하여 완성한다.
공기의 흐름을 원할하게 하기 위해 가능한 하부의 파티클 필터(24) 보다 공 기 흐름 효율이 높도록 넓은 면적의 필터 하우징을 사용하여 케미컬 필터(25)를 형성한다.
그리고 파티클 필터(24)와 케미컬 필터(25)를 하나의 필터로 형성하는 것도 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 마스크는 펠리클 프레임(pellicle frame)상의 공기 유입을 제어하기 위한 홀 입구에 파티클 제어용 필터를 설치하고 전단에 이온 제어용 필터를 설치하는 것에 의해 외부의 이온 반입을 억제함으로써 마스크 표면에 이물 형성됨을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 구조를 갖는 마스크는 마스크 제작 후 사용중 스텝퍼(stepper)나 스캐너(sacnner) 등의 노광 장치에서 패턴 노광에 이물 형성되는 것을 억제한다.
즉, 외부의 솔벤트, NH3+, SO4, SOx 등의 이온이 펠리클과 마스크 사이의 공간으로 유입되어 마스크 표면에 이물을 형성하는 것을 막아 정확한 패턴 전사를 가능하도록 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 반도체 소자의 마스크 구조는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 펠리클 프레임(pellicle frame)상의 홀 입구에 파티클 제어용 필터를 설치하고 전단에 이온 제어용 필터를 설치하는 것에 의해 외부의 이온 반입을 억제함으로써 마스크 표면에 이물 형성됨을 방지할 수 있다.
이는 마스크 제작후 사용중 스텝퍼(stepper)나 스캐너(sacnner) 등의 노광장치에서 패턴 노광에 이물 형성됨을 억제하는 것을 가능하도록 하여 반도체 소자의 제조 수율을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하기 위한 마스크에 있어서,
    상기 미세 패턴의 전사를 위한 마스크 원판과,
    상기 마스크 원판의 보호를 위하여 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 및 펠리클의 지지를 위한 펠리클 프레임과,
    상기 펠리클 프레임의 일단에 하나 이상 형성되어 공기의 흐름을 제어하는 홀과,
    상기 홀의 입구에 형성되는 파티클 제어용 필터와,
    상기 파티클 제어용 필터의 전단에 구성되면서 상기 파티클 제어용 필터보다 더 넓은 면적의 필터 하우징을 사용한 케미컬 이온을 제거하기 위한 케미컬 이온 제거용 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 파티클 제거용 필터와 케미컬 이온 제거용 필터를 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 구조.
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