KR20090106905A - 편광수단을 구비하는 포토마스크 - Google Patents

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Abstract

서로 다른 방향의 패턴이 혼재할 때 편광 방향을 다르게 노광함으로써 공정마진을 증가시킬 수 있는 포토마스크는, 그 표면 상에 소정의 회로 패턴이 배치된 마스크 기판, 및 마스크 기판의 이면에, 마스크 기판과 일정 간격을 두고 배치된 투명 전극막과, 마스크 기판과 투명 전극막 사이에 봉입된 액정을 포함하는 편광 수단을 구비한다.
포토마스크, 편광판, 액정, 편광, 해상도 향상

Description

편광수단을 구비하는 포토마스크{Photomask having polarization means}
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로, 특히 편광수단을 구비하는 포토마스크에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자의 제조공정 중 포토리소그래피(photolithography) 공정은 반도체기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 공정이다. 포토리소그래피 공정은 구체적으로 반도체기판 상에 포토레지스트를 코팅하는 공정과, 포토레지스트 막을 경화시키기 위한 베이킹 공정과, 경화된 포토레지스트 막을 마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 노광 및 현상 공정을 포함한다. 이 중 노광 공정은 반도체기판 상에 형성된 포토레지스트 막을 선택적으로 광에 노출시켜 이루어진다.
반도체 소자의 고집적화에 따라, 보다 미세한 패턴을 형성하기 위한 노력들이 계속해서 이루어지고 있다. 그러한 노력의 일환으로, 사진식각 공정에서 해상도(resolution)를 향상시키기 위하여 광의 고유한 성질인 편광(polarization)을 이용하는 방법이 사용되고 있다. 편광을 이용하는 경우 특정한 패턴에서 해상력의 증가 및 공정 여유도의 증가를 얻을 수 있게 된다.
이때, 셀의 방향에 따라서 편광이 결정되는데, 주변회로 영역은 셀 방향의 패턴뿐만 아니라 셀과 반대 방향의 패턴도 많이 존재한다. 특히, 셀과 반대방향의 패턴이 셀 방향의 패턴보다 많을 경우 셀 영역과 주변회로 영역에 같은 방향의 편광을 사용하여 노광할 경우 주변회로 영역에서 공정마진이 감소하게 되고, 수율이 감소하게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 방향의 패턴이 혼재할 때 편광 방향을 다르게 노광함으로써 공정마진을 증가시킬 수 있는 포토마스크를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크는, 그 표면 상에 소정의 회로 패턴이 배치된 마스크 기판, 및 상기 마스크 기판의 이면에, 상기 마스크 기판과 일정 간격을 두고 배치된 투명 전극막과, 상기 마스크 기판과 투명 전극막 사이에 봉입된 액정을 포함하는 편광 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 편광 수단은 셀 영역 및 주변회로 영역에 대응하는 마스크 기판의 영역에 구비된 것일 수 있다.
상기 셀 영역에 배치된 편광 수단과 상기 주변회로 영역에 배치된 편광 수단은 각기 다른 방향으로 편광시키도록 배치된 것일 수 있다.
상기 편광 수단은 셀 영역 및 주변회로 영역 중의 어느 한 영역에 배치된 것일 수 있다.
상기 회로 패턴이 배치된 마스크 기판의 표면 상에, 상기 회로 패턴 및 마스크 기판을 보호하기 위한 펠리클을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 포토마스크에 따르면, 패턴의 배치방향이 다른 셀 영역과 주변회로 영역을 서로 다른 방향으로 편광된 빛을 사용하여 노광하도록 포토마스크 상에 편광수단을 구비함으로써, 노광공정의 해상도를 증가시키고 공정마진 및 제조수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명에 따른 편광 수단을 구비하는 포토마스크를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 칩을 셀 및 코아 영역과 주변회로 영역으로 분할한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 포토마스크는 소정의 패턴을 포함하는 마스크(100)와, 상기 마스크의 기판 상에 형성된 패턴과 기판의 표면을 보호하기 위하여 부착된 펠리클(200), 그리고 마스크 기판의 이면에 부착되어 마스크(100)에 입사하는 빛을 일정 방향으로 편광시키기 위한 편광판(300)으로 구성된다.
상기 마스크(100)는 석영(Qz)과 같은 투명재질로 이루어진 기판(110)과, 상기 기판 상에 형성된 위상반전막 패턴(120) 및 광 차단막 패턴(130)으로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 위상반전막 패턴(120)이 생략될 수도 있다.
상기 펠리클(200)은 노광과정에서 마스크(100)를 파티클(particle) 등의 오 염원으로부터 보호하여, 대기 중 파티클이 마스크에 부착되어 빛을 차단하거나 산란시키는 것을 방지하기 위한 것이다. 이 경우 파티클이 마스크의 표면에 직접 부착되지 않고 펠리클 박막에 부착되기 때문에, 노광시 초점을 마스크 상에 형성된 패턴에 맞추면 펠리클 막 표면의 먼지는 패턴전사에 관계없게 되어 노광공정의 결함을 줄일 수 있으며, 마스크의 수명을 증가시킬 수 있다. 펠리클(200)은 빛을 투과시키는 얇은 펠리클 막(210)이 마스크(100)와 일정 간격을 두고 배치되도록 프레임(220)을 매개로, 패턴이 형성된 마스크(100)의 전면에 부착된다.
상기 편광판(300)은 마스크(100)로 입사되는 빛을 일정 방향으로 편광시키기 위한 것으로, 빛이 마스크(100)에 입사되기 전에 편광되도록 펠리클(200)과 반대 위치, 즉 마스크(100)의 이면에 부착된다. 편광판(300)은 마스크 기판(110)과 일정 간격을 유지하도록 프레임(310)을 매개로 배치된다.
편광판(300)은 일정 간격으로 배치된 상, 하 두 개의 얇은 전극막(도시되지 않음)과, 상기 두 전극막 사이에 봉입된 액정(liquid Crystal, 도시되지 않음)으로 이루어진다. 상기 전극막은 빛을 투과시킬 수 있도록 투명막으로 이루어지며 전압을 인가하여 액정의 배열을 변화시킬 수 있도록 전도성 막으로 이루어진다. 이러한 물질로는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 또는 인듐 주석 아연 산화물(ITZO) 등을 사용할 수 있다.
일반적으로 액정(liquid Crystal)은 가늘고 긴 형상을 가지며 분자의 배열에 방향성을 가지는 동시에, 인위적으로 액정에 전기장을 가하면 분자배열의 방향을 제어할 수 있는 물질이다. 이러한 액정에 소정의 전계를 인가하면 액정의 분자배열 이 변화하게 되고, 광학적 이방성에 의해 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절되어 출사하게 된다. 따라서, 상기 두 전극막에 적절한 전압을 인가하여 주면, 두 전극막 사이에 봉입된 액정의 분자배열이 변화하고 그에 따라 빛의 방향이 변화되어 원하는 방향으로 마스크(100)에 입사하게 된다.
이러한 액정의 성질을 이용하여, 코아(core) 영역을 포함하는 셀 영역과 주변회로 영역을 분리한 후 각각의 영역에 배치된 패턴의 방향에 맞도록 빛을 편광시킴으로써 패턴 방향의 차이에 따른 공정마진의 감소를 해소할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 전체 칩(400)을 셀 및 코어 영역(410)과 주변회로 영역(420)으로 나눈 다음, 각각의 영역에 투명 전극막을 형성하거나, 또는 셀 및 코아 영역(410)과 주변회로 영역(420) 중 어느 한 영역에만 투명 전극막을 형성함으로써 두 영역에 대해 빛의 방향을 다르게 할 수 있다. 셀 및 코아 영역(410)과 주변회로 영역(420)에 각각 투명 전극막을 형성할 경우에는, 두 영역의 액정이 서로 다른 방향으로 배열되도록 전압을 조절하는 등의 방법으로 두 영역으로 입사되는 빛의 방향을 다르게 할 수 있다.
셀 및 코아 영역(410) 또는 주변회로 영역(420) 중 어느 한 영역에만 투명 전극막을 형성할 경우, 예를 들면 주변회로 영역(420)에만 투명 전극막을 형성할 경우에는, 셀 영역(410)에는 투명 전극막이 존재하지 않으므로 액정의 배열방향을 제어할 수 없고 주변회로 영역(420)은 투명 전극막으로 인해 액정의 배열이 변화하므로 주변회로 영역(420)으로 입사하는 빛의 방향을 바꿀 수가 있다.
도 3은 수평 방향의 패턴을 갖는 주변회로 영역에 x 방향 및 y 방향의 편광 을 사용한 경우의 EL 마진을 나타낸 그래프이다.
도면 참조번호 "510"은 y 방향의 편광을 사용한 경우의 EL마진을, "520"은 x방향의 편광할 사용한 경우의 EL 마진을 각각 나타낸다.
언급한 바와 같이, 주변회로 영역의 경우 셀 영역과 패턴의 배열 방향이 다를 수 있는데, 셀의 방향이 수직 방향이고 주변회로 영역은 수평 방향일 경우, 종래의 노광단계에서는 셀 영역을 기준으로 y 방향의 편광을 사용하여 노광하게 된다. 그러나, 본 발명처럼 셀과 다르게 주변회로 영역을 x 방향의 편광을 사용하여 노광하게 되면, EL 마진이 21％에서 27％로 증가하게 된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 본 발명에 따른 편광 수단을 구비하는 포토마스크를 나타내 보인 도면이다.
도 2는 마스크를 셀 및 코아 영역과 주변회로 영역으로 분할한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 수평 방향의 패턴을 갖는 주변회로 영역에 x 방향 및 y 방향의 편광을 사용한 경우의 EL 마진을 나타낸 그래프이다.

Claims (5)

  1. 그 표면 상에 소정의 회로 패턴이 배치된 마스크 기판; 및
    상기 마스크 기판의 이면에, 상기 마스크 기판과 일정 간격을 두고 배치된 투명 전극막과, 상기 마스크 기판과 투명 전극막 사이에 봉입된 액정을 포함하는 편광 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광 수단은 셀 영역 및 주변회로 영역에 대응하는 마스크 기판의 영역에 구비된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 영역에 배치된 편광 수단과 상기 주변회로 영역에 배치된 편광 수단은 각기 다른 방향으로 편광시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편광 수단은 셀 영역 및 주변회로 영역 중의 어느 한 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로 패턴이 배치된 마스크 기판의 표면 상에,
    상기 회로 패턴 및 마스크 기판을 보호하기 위한 펠리클을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
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