KR20050001093A - 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입과 동시에 일정한 유량으로 배출시킴으로서 펠리클 내부의 케미컬 레지듀(chemical residue)를 제거할 수 있도록한 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크에 관한 것으로, 패턴 전사를 위한 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 필름과, 상기 펠리클 필름을 지지하기 위한 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 일측에 홀 형태로 구성되어 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입할 수 있도록 구성되는 플로우 홀과, 불활성 기체에 의해 케미컬 레지듀가 배출되도록 펠리클 프레임의 타측에 구성되는 벤트 홀을 포함하고 구성된다.

Description

반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크 {Photo mask for fabricating of semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자의 제조를 위한 마스크 구조에 관한 것으로, 구체적으로 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입과 동시에 일정한 유량으로 배출시킴으로서 펠리클 내부의 케미컬 레지듀(chemical residue)를 제거할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크에 관한 것이다.

클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 정상으로 유지하는 것이 어렵기 때문에, 노광 원판의 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 제조를 위한 포토 마스크에 관하여 설명한다.

도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 일 예를 나타낸 구성도이고, 도 2는 종래 기술의 포토 마스크의 다른 예를 나타낸 구성도이다.

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 형성할 수 없다.

따라서, 최근에는 i-라인보다도 더 짧은 파장, 예를 들면, 248㎚ KrF 노광장비를 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 마스크의 제조 과정은 다음과 같다.

마스크 제작은 블랭크 마스크(blank mask)라 불리우는 기판(quart)상에 Cr층과 반전층(shifter) 및 그 위에 패터닝(patterning)을 하는데 필요한 포토레지스트 물질로 이루어져 있다.

이때, Cr은 노광 장치의 빛의 차단막으로 사용되고, 쉬프터는 위상을 반전시킬 수 있는 물질로 MoSiON이란 물질로 구성되어 있고 이 두 층을 선택적으로 식각하기 위한 마스크 물질층으로 포토레지스트가 사용된다.

그리고 포토레지스트위에 디바이스의 회로를 형성하기 위하여 전자빔 라이터(E-beam writer)로 노광을 실시한다.

그 후 포토레지스트의 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 층에 회로를 형성한 후 선택적으로 Cr이나 MoSiON을 제거한다.

그 후 필요치 않은 유기물 포토레지스트를 제거하기 위해 SPM(황산과수와 물의 혼합액) 및 SC-1(암모늄과 과수 물과의 혼합물)을 사용한다.

이와 같은 제조 공정에 의해 제조된 마스크 원판(1)은 크롬 패턴(6)이 형성된 표면에 먼지가 부착되는 것을 막기 위하여 노광용 빛을 잘 통과시키는 펠리클(마스크 보호막)(3)을 펠리클 프레임(2)을 이용하여 부착한다.

펠리클 프레임(2)에는 공기의 흐름을 유지하기 위한 벤트 홀(4)이 형성되고, 펠리클 프레임(2)은 프레임 점착제(5)에 의해 마스크 원판(1)에 부착된다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 포토 마스크 제조 및 펠리클 부착 공정시에 다음과 같은 문제점이 있다.

펠리클 부착시에 도 2에서와 같이 황산과 과수의 케미컬 레지듀(chemical residue)가 마스크의 표면에 흡착되어 있어서 성장성 이물의 발생 원인이 되는 문제가 있다.

또한, 도 1에서와 같이, 마스크의 완성제품에 펠리클을 부착하여 이물로부터 서브 펠리클(sub pellicle) 표면을 보호하기 위한 펠리클 자체에서도 NH₃이온이 나올 수 있다.

이는 NH₃와 SO₂이온과의 반응에 의한 염의 형성에 의한 성장성 이물의 밀도(density)가 시간의 경과에 따라 비례하면서 증가하여 어떠한 시점에 있어서는 마스크로서 역할을 수행할 수 없도록 하는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 포토 마스크의 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입과 동시에 일정한 유량으로 배출시킴으로서 펠리클 내부의 케미컬 레지듀(chemical residue)를 제거할 수 있도록한 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 포토 마스크의 일 예를 나타낸 구성도

도 2는 종래 기술의 포토 마스크의 다른 예를 나타낸 구성도

도 3은 본 발명에 따른 포토 마스크의 구성도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

21: 마스크 원판 22: 펠리클 프레임

23: 펠리클 필름 24: 프레임 접착제

25: 크롬 패턴 26: 벤트 홀

27: 플로우 홀

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크는 패턴 전사를 위한 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 필름과, 상기 펠리클 필름을 지지하기 위한 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 일측에 홀 형태로 구성되어 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입할 수 있도록 구성되는 플로우 홀과, 불활성 기체에 의해 케미컬 레지듀가 배출되도록 펠리클 프레임의 타측에 구성되는 벤트 홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 포토 마스크의 구성도이다.

Fab에서 디바이스 제조를 목적으로 마스크의 주문 제작을 해서 입고된 마스크는 incoming Inspection 검사에서는 결함이 검출되지 않는다.

그럼에도 Fab의 환경의 변화되거나 노광 장치의 노광량에 따라 결함이 발생하면 디펙트의 전사가 곧바로 웨이퍼의 defect로 나타나 소자의 수율을 저하시키는 결과를 초래한다.

이를 해결하기 위하여 본 발명은 노광 장치에서 포토리소그라피 공정을 진행하는 과정에 발생하는 마스크상의 성장성 이물의 제어를 가능하도록한 것으로서 펠리클의 구조를 변경하여 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입과 동시에 일정한 유량으로 배출시켜 케미컬 레지듀가 잔류하는 것을 억제한다.

그 구조는 크롬 패턴(25)을 갖는 마스크 원판(Glass)(21)상에 구성되는 펠리클 필름(23)과, 상기 펠리클 필름(23)을 지지하기 위한 펠리클 프레임(22)과, 펠리클 프레임(22)을 마스크 원판(21)상에 부착하기 위한 프레임 접착제(24)와, 펠리클프레임(22)의 일측에 홀 형태로 구성되어 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입할 수 있도록 구성되는 플로우 홀(27)과, 불활성 기체에 의해 케미컬 레지듀가 배출되도록 펠리클 프레임(22)의 타측에 구성되는 벤트 홀(26)을 포함하고 구성된다.

이와 같은 본 발명에 따른 포토마스크는 펠리클 프레임(pellicle frame)에 구멍을 2개를 설치하여 외부로부터 가스의 유입이 가능하도록 설계한 것이다.

여기서, 플로우 홀(27)에는 가스의 유입이 안정적으로 공급되도록 플로우 메터(flow meter)를 구성한다.

즉, 노광(exposure) 공정을 진행하는 동안의 글래스 표면에 에너지에 의한 서브 펠리클(sub-pellicle) 안의 분위기가 리액티브(reactive)됨을 방지하기 위하여 냉 가스를 공급하여 냉각한다.

그리고 노광 공정을 진행하는 동안 마스크 원판(21),크롬 패턴(25) 또는 위상 반전층으로 사용되는 MoSiON 필름으로부터 방출되는 케미컬 레지듀(chemical residue) 가스를 벤트 홀(26)을 통하여 배출시킨다.

여기서, 플로우 홀(27)과 벤트 홀(26)은 그 크기를 조절하는 것에 의해 유입되는 공기의 양과 배출되는 공기의 양이 일정하도록 한다.

플로우 홀(27)을 이용한 외부로부터 가스의 공급이란 불활성기체를 포함한 N₂, O₂등의 2원자 분자이고, 케미컬 레지듀는 흡착된 H₂SO₄나 NH₄OH로부터 발생하는 가스 입자들을 통칭한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 포토 마스크는 Qz 혹은 Cr, MoSiON 필름에서 방출되는 케미컬 레지듀들을 제거하고, 펠리클 프레임(pellicle frame)의 접착제(adhesive) 등에서 발생하는 NH₃나 SO₂등의 반응성 가스를 제거함으로서 펠리클 내부에서의 염의 반응을 미리 차단할 수 있다.

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 제조를 위한 포토 마스크는 다음과 같은 효과가 있다.

펠리클 프레임에 플로우 홀과 벤트 홀을 나누어 구성하여 불활성의 차가운 가스를 주입과 동시에 배출시킴으로서 서브 펠리클 내의 NH₄혹은 SO₂의 가스를 불활성 가스와 함께 배출시켜 마스크의 성장성 이물질의 발생을 막는다.

또한, Qz 혹은 Cr, MoSiON 필름에서 방출되는 케미컬 레지듀들을 제거할 수 있다.

이와 같은 케미컬 레지듀의 제거 및 성장성 이물질 발생 억제는 마스크 결함을 원천적으로 방지하여 제조 수율을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 패턴 전사를 위한 마스크 원판상에 구성되는 펠리클 필름과,

   상기 펠리클 필름을 지지하기 위한 펠리클 프레임과,

   상기 펠리클 프레임의 일측에 홀 형태로 구성되어 펠리클 내부에 불활성 기체를 주입할 수 있도록 구성되는 플로우 홀과,

   불활성 기체에 의해 케미컬 레지듀가 배출되도록 펠리클 프레임의 타측에 구성되는 벤트 홀을 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 플로우 홀에는 가스의 유입이 안정적으로 공급되도록 플로우 메터를 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크.
3. 제 1 항에 있어서, 노광 공정을 진행하는 동안에 서브 펠리클 안의 분위기를 넌리액티브 상태로 유지시키기 위하여 냉 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조를 위한 포토 마스크.