KR20080099920A

KR20080099920A - 헤이즈를 억제하는 포토마스크

Info

Publication number: KR20080099920A
Application number: KR1020070045800A
Authority: KR
Inventors: 이준식
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-11-14

Abstract

레티클(reticle) 기판에 부착된 다공성 재질의 프레임(frame), 및 프레임 상에 부착되어 레티클 기판 표면을 보호하는 펠리클(pellicle)막을 포함하는 포토마스크를 제시한다. 프레임의 나노미터(nanometer) 크기 수준의 다공성 기공들을 통해 반응성 오염 물질의 원활한 배출이 이루어져, 헤이즈 발생이 억제될 수 있다.

포토마스크, 헤이즈, 벤트홀, 펠리클

Description

헤이즈를 억제하는 포토마스크{Photomask with suppressing haze}

도 1은 종래의 포토마스크를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크를 설명하기 위해서 개략적으로 제시한 단면도이다.

도 3 및 도 4는 포토마스크 상에 헤이즈(haze) 발생 요인을 설명하기 위해서 제시한 측정한 결과 그래프(graph)들이다.

본 발명은 포토리소그래피(photo lithography) 기술에 관한 것으로, 특히, 헤이즈(haze) 발생을 억제하는 포토마스크(photomask)에 관한 것이다.

반도체 소자의 설계 회로 패턴들의 레이아웃(layout)을 웨이퍼(wafer) 상에 노광 과정으로 전사하기 위해서 포토마스크가 도입되고 있다. 포토마스크는 투명한 레티클(reticle) 기판 상에 전사할 마스크 패턴을 구비하게 제조되고 있으며, 마스크 패턴의 형성 후 마스크 패턴이 형성된 표면을 외부 오염원 및 외부 충격 등으로부터 보호를 위해서 레티클 기판 상에 펠리클(pellicle)막이 프레임(frame)의 체결 에 의해 부착되고 있다.

도 1을 참조하면, 투명한 석영 기판 및 기판 상에 형성된 마스크 패턴을 포함하는 레티클 기판(10) 상에, 마스크 패턴이 형성된 표면을 보호하기 위해 펠리클막(30)이 부착되고 있다. 멤브레인(membrane)막으로서의 펠리클막(20)과 레티클 기판(10)의 사이 내부 공간(21)을 확보하기 위해서, 프레임(frame: 30)이 도입되고 있다. 프레임(30)은 레티클 기판(10) 상에 부착되어 펠리클막(20)을 지지하게 도입되고 있다.

프레임(30)에는 관통 벤트홀(vent hole: 31)이 구비되어, 내부 공간(21)과 외부 공간(23) 사이의 대기 유통을 확보하고 있다. 이때, 벤트홀(31)에는 필터(filter: 33)가 부착되어 오염원의 유입을 억제하고 있다. 내부 공간(21)이 밀폐 공간으로 도입될 경우, 레티클 기판(10)의 온도 상승이나 대기의 온도 상승에 의해, 밀폐된 내부 공간 내의 압력이 증가하여 펠리클막(20)이 부풀어오르거나 압력에 의해 손상될 수 있다. 이러한 원하지 않는 손상의 발생을 억제하기 위해서 벤트홀(31)이 프레임(30)의 양 측부에 1개 도입되고 있다.

그런데, 펠리클막(20)의 도입에도 불구하고, 노광 과정이 반복적으로 수행됨에 따라 포토마스크에 성장성 이물질 결함, 예컨대, 헤이즈(haze)의 발생이 검출되고 있다. 이러한 헤이즈는 레티클 기판(10) 표면에 존재할 수 있는 이온들, 예컨 대, 암모니아 이온(NH₄ ⁺)이나 황산화물 이온(SO₄ ⁺), 유기물, 이산화탄소(CO₂), 수증기(H₂O) 등이, 노광 시 조사되는 노광 광에 의해 내부 공간(21) 내에서 반응하여 생성되는 것으로 이해될 수 있다. 헤이즈의 발생은 투명한 레티클 기판(10) 상에 유기되어 흡착되게 되므로, 포토마스크를 이용한 노광 과정의 패턴 전사에 영향을 미치게 된다. 이에 따라, 웨이퍼 표면에 원하지 않는 결함(defect)의 발생을 유도할 수 있다. 따라서, 이러한 헤이즈 발생을 억제하기 위한 포토마스크의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 헤이즈 발생을 억제할 수 있는 포토마스크 구조를 제시하는 데 있다.

상기 기술 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 레티클(reticle) 기판, 상기 레티클 기판에 부착된 다공성 재질의 프레임(frame), 및 상기 프레임 상에 부착되어 상기 레티클 기판 표면을 보호하는 펠리클(pellicle)막을 포함하는 포토마스크를 제시한다.

상기 프레임은 나노미터(nanometer) 크기 수준의 다공성 기공들을 가지는 세라믹(ceramic) 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 헤이즈 발생을 억제할 수 있는 포토마스크 구조를 제시할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 투명한 레티클 기판 상에 형성된 마스크 패턴 및 노출된 레티클 기판 표면 상에 헤이즈 발생을 억제하기 위해서, 레티클 기판과 펠리클막 사이의 내부 공간에 존재하는 대기 물질 또는 오염 물질과 같은 헤이즈 발생 반응성 물질의 외부 공간으로 벤트(vent)를 촉진하기 위해서 다공성 재질로 프레임을 형성하는 기술을 제시한다. 프레임의 다공성 기공들은 나노미터 크기 수준을 가지게 구비되며, 분말 소결(powder sintering)이나 분말 야금(powder metallurgy)으로 다공성 기공의 크기를 조절하며 프레임은 형성될 수 있다.

프레임에 존재하는 다공성 기공들에 의해 내부 공간에 존재하는 반응성 물질이 보다 원활하게 외부 대기로 배출될 수 있으므로, 헤이즈 발생의 원인 물질들이 레티클 기판 표면 상이나 표면 상의 공간에 위치하는 것을 억제시킬 수 있다. 이에 따라, 헤이즈 발생을 보다 효과적으로 억제하여 포토마스크의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크를 설명하기 위해서 개략적으로 제시한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 포토마스크 상에 헤이즈(haze) 발생 요인을 설명하기 위해서 제시한 측정한 결과 그래프(graph)들이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는, 표면 상에 웨이퍼 상으로 전사할 마스크 패턴들이 형성된 투명한 석영 기판을 포함하는 레티클(reticle) 기판(100), 레티클 기판(100) 표면을 보호하는 펠리클(pellicle)막(200), 및 레티클 기판(100)에 부착되어 펠리클막(200)을 지지하게 도입된 다공성 재질의 프레임(frame: 300)을 포함하여 구성될 수 있다. 펠리클막(200)은 대략 0.5㎛ 두께 정도의 불소 폴리머(polymer)의 멤브레인막으로 형성될 수 있다.

이때, 프레임(300)은 나노미터(nanometer) 크기 수준의 다공성 기공(301)들을 가지는 재질, 예컨대, 분말 소결에 의한 다공성 세라믹(ceramic) 재질이나 분말 야금에 의한 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 실리콘(Si) 재질이나 화강암 재질로 프레임(300)은 형성될 수 있다. 이때, 다공성 기공(301)은 내부 공간(201)과 외부 공간(203) 사이를 연결하는 통로로 이용되는 열린 기공(open hole)으로 구비될 수 있다.

프레임(300)이 다공성 재질로 이루어져, 상당히 많은 수의 다공성 기공(301)들을 가지게 도입되므로, 이러한 다공성 기공(301)들을 통해 내부 공간(201)에 발생된 오염 물질 또는 헤이즈 반응성 물질은 외부 공간(203)으로 보다 신속하고 효과적으로 배출 또는 벤트될 수 있다. 따라서, 내부 공간(201) 내에 오염 물질들이 정체되어 헤이즈가 발생되는 것을 억제시킬 수 있다. 또한, 다공성 기공(301)은 나노미터(nanometer) 크기 수준으로 마련되므로, 외부 공간(203)으로부터의 외부 오염 물질이 내부 공간(201)으로 유입되는 것을 또한 억제할 수 있다.

헤이즈의 발생은 헤이즈 발생의 원인이 되는 반응성 물질, 예컨대, 도 3에 제시된 바와 같은 암모니아(NH₃)의 농도(ppbv)나, 또는, 도 4에 제시된 바와 같은 습도(%)에 따라 발생되는 정도가 달라지는 것으로 관측되고 있다. 도 3을 참조하면, 암모니아(NH₃)의 농도(ppbv)가 상대적으로 최대인 3의 항목의 경우, 헤이즈 발생에 요구되는 헤이즈 발생 에너지(energy)가 상대적으로 최저인 상태에서도, 헤이 즈 발생이 관측되게 된다. 이에 비해, 암모니아(NH₃)의 농도(ppbv)가 상대적으로 최저인 1의 항목의 경우, 헤이즈 발생 에너지(energy)가 상대적으로 최고인 상태에서야, 헤이즈 발생이 관측될 수 있다. 이러한 측정 결과는 암모니아 농도의 제어에 의해 헤이즈 발생을 억제할 수 있음을 보여준다.

또한, 도 4를 참조하면, 습도가 상대적으로 최대인 3의 항목의 경우, 헤이즈 발생에 요구되는 헤이즈 발생 에너지(energy)가 상대적으로 최저인 상태에서도, 헤이즈 발생이 관측되게 된다. 이에 비해, 습도가 상대적으로 최저인 1의 항목의 경우, 헤이즈 발생 에너지(energy)가 상대적으로 최고인 상태에서야, 헤이즈 발생이 관측될 수 있다. 이러한 측정 결과는 습도의 제어에 의해 헤이즈 발생을 억제할 수 있음을 보여준다.

이러한 도 3 및 도 4의 측정 결과는 헤이즈 발생의 원인이 되는 반응성 물질, 예컨대, 암모니아(NH₃)의 농도(ppbv)를 낮게 유지하거나, 또는, 습도(%)를 낮게 유지할 경우, 헤이즈의 발생을 억제시킬 수 있음을 보여주고 있다. 본 발명의 실시예에서는, 프레임(도 2의 300)이 다수의 다공성 기공(301)들을 구비하고 있고, 이러한 다공성 기공(301)들을 통해 내부 공간(201)의 오염 물질 또는 반응성 물질들이 외부 공간(203)으로 보다 효과적으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 레티클 기판(100)과 펠리클막(300) 사이의 내부 공간(201)에 수증기나 암모니아 이온 등과 같은 반응성 물질들이 정체되어 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 레티클 기판(100)과 펠리클막(300) 사이의 내부 공간(201)에 수증기나 암모니아 이온의 농도 를 낮은 상태로 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 도 3 및 도 4의 결과에서 입증되는 바와 같이, 레티클 기판(100) 표면에 헤이즈의 발생을 억제시킬 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 레티클 기판 표면 또는 마스크 패턴의 표면 등에 헤이즈가 발생되는 것을 억제시킬 수 있다. 따라서, 포토마스크의 결함 발생을 억제하여 포토마스크의 수명을 유효하게 연장시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것으로 해석되어지는 것은 바람직하지 않다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능한 것으로 이해될 수 있다.

Claims

레티클(reticle) 기판;

상기 레티클 기판에 부착된 다공성 재질의 프레임(frame); 및

상기 프레임 상에 부착되어 상기 레티클 기판 표면을 보호하는 펠리클(pellicle)막을 포함하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 프레임은 나노미터(nanometer) 크기 수준의 다공성 기공들을 가지는 세라믹(ceramic) 재질 또는 금속 재질로 형성된 포토마스크.