KR20100081831A - 포토 마스크 - Google Patents

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KR20100081831A
KR20100081831A KR1020090001244A KR20090001244A KR20100081831A KR 20100081831 A KR20100081831 A KR 20100081831A KR 1020090001244 A KR1020090001244 A KR 1020090001244A KR 20090001244 A KR20090001244 A KR 20090001244A KR 20100081831 A KR20100081831 A KR 20100081831A
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photomask
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spots
illumination
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이명수
성영수
우상균
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 포토마스크 기판 매질 내에 스캐터링 요소를 구비하여 투과하는 조명의 강도, 형상 및/또는 성분을 능동적으로 조절할 수 있는 포토마스크를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 포토마스크는 전면과 후면을 구비하며 조명에 대해 투명한 포토마스크 기판; 상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되어 전자 소자 기판 상에 전사될 마스크 패턴; 상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되고, 상기 포토마스크 기판의 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성되며, 상기 조명에 대해 불투명한 블라인드 패턴; 및 상기 블라인드 패턴 하의 상기 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되며, 상기 포토마스크의 상기 후면에 입사되어 상기 포토마스크의 상기 전면으로 향하는 상기 조명의 강도를 조절하는 스캐터링 요소(scattering element)를 포함한다.
스캐터링 요소, 블라인드 패턴, 스팟, 어레이, 굴절률

Description

포토 마스크{Photomask}
본 발명은 광학 장치들에 관한 것으로, 특히, 광학 요소들 매질 내에 스캐터링 요소를 구비하여 광학 요소를 투과하는 조명의 강도, 형상 및/또는 성분을 능동적으로 조절할 수 있는 광학 장치에 관한 것이다.
미세 전자 소자의 제조에 사용되는 노광 시스템 또는 기타 다른 광학 시스템에 요구되는 해상도가 증가하고 각 광학 시스템별로 요구되는 특성이 세분화되고 다변화됨에 따라 이들 광학 시스템에 적용되는 다양한 광학 장치들, 예컨대, 포토마스크, 렌즈, 어퍼쳐(aperture) 등의 성능 향상에 대한 요구가 증대하고 있다.
특히, 포토마스크는 주기적으로 부착된 펠리클을 제거하고 세정한 후 다시 새로운 펠리클을 부착하는 공정을 진행하게 되는데, 이 과정에서 포토마스크의 블라인드 패턴의 두께가 얇아지게 되어, 조명광의 투과율이 원하지 않게 높아지게 되어 웨이퍼 상의 샷 균일도(shot uniformity on wafer) 저하가 발생하는 문제점이 발생한다.
이에 따라, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 상의 샷 균일도(shot uniformity on wafer)를 개선할 수 있는 포토마스크를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따른 포토마스크가 제공된다. 상기 포토마스크는 전면과 후면을 구비하며 조명에 대해 투명한 포토마스크 기판; 상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되어 전자 소자 기판 상에 전사될 마스크 패턴; 상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되고, 상기 포토마스크 기판의 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성되며, 상기 조명에 대해 불투명한 블라인드 패턴; 및 상기 블라인드 패턴 하의 상기 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되며, 상기 포토마스크의 상기 후면에 입사되어 상기 포토마스크의 상기 전면으로 향하는 상기 조명의 강도를 조절하는 스캐터링 요소(scattering element)를 포함한다.
상기 본 발명에 따른 포토마스크의 일 예에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질과 굴절률이 다른 스팟들의 어레이로 구성될 수 있다. 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질이 용융 또는 증발되지 않고 굴절률이 변화하도록 하는 에너지 밀도를 가지는 에너지를 조사하여 형성될 수 있다. 상기 에너지는 펨토 초 레이저의 에너지를 포함할 수 있다.
상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들은 상기 스 팟의 직경 및 피치를 변수로 하고 상기 각 섹션의 후면에 입사되어 상기 마스크 패턴으로 향하는 상기 조명 강도의 하강에 비례하는 밀도 함수에 따라 어레이될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토마스크의 다른 예에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들의 적어도 일부분은 다층 어레이로 형성될 수 있다.
상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들은 상기 포토마스크 기판 내의 2개 이상의 서로 다른 형태의 스캐터링 요소 어레이를 포함할 수 있다.
상기 포토마스크 기판의 매질 내부의 상기 스캐터링 요소 상부에 상기 마스크 패턴으로 향하는 상기 조명이 경사 입사되도록 하는 스캐터링 요소를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 예에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되며 상기 포토마스크 기판의 코너 영역에서 상기 마스크 패턴 방향으로 돌출되는 스캐터링 요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 스캐터링 요소의 폭은 상기 블라인드 패턴의 폭 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 포토마스크에 의하면, 블라인드 패턴 하의 포토마스크 기판 매질 내부에 스캐터링 요소가 형성되어 스캐터링 손실을 유발함으로써, 블라인드 패턴에 대한 노광 조명의 투과율을 저하시켜 웨이퍼 상의 샷 균일도를 개선하는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 막, 영역, 또는 기판등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그 룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 요소들은 기판 매질 내에 다양한 형상의 스캐터링 요소를 포함하여 기판의 후면에 입사되어 기판을 투과하는 조명의 강도, 형상 및/또는 성분이 다양하게 조절되도록 할 것이다. 본 발명의 실시예들에 따른 광학 요소의 기판 매질 내에 포함되는 스캐터링 요소는 광학 요소 기판에 크랙 등의 손상을 일으키지 않고 기판 매질에 비해 굴절율이 큰 스팟을 형성할 수 있는 에너지 밀도를 조사하여 형성될 것이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크는 블라인드 패턴 하의 기판 매질 내에 스캐터링 요소를 포함하여 블라인드 패턴을 투과하는 노광 조명의 투과율 및 강도를 저하시키도록 할 것이다. 조명 강도 분포는 스캐터링 요소를 구성하는 스팟들의 밀도를 조절함으로써 용이하게 조절할 수 있을 것이다.
본 발명에서 지칭하는 광학 요소는 다양한 광학 시스템에 적용되는 포토마스크, 렌즈, 어퍼쳐 등을 모두 통칭하는 용어로 사용한다.
그리고, 본 발명에서 스캐터링 요소라 함은 어레이를 구성하는 스팟들의 규 칙적인 배열뿐만 아니라 불규칙적인 배열을 모두 포함하는 의미로 사용한다. 그리고, 단층 어레이 뿐만 아니라 2층 이상의 다층 어레이도 포괄하는 의미로 사용한다.
본 발명의 포토마스크는 다양한 미세 전자 소자의 제조에 적용되는 마스크이다. 미세 전자 소자로는 DRAM, SRAM, 플래쉬 메모리 소자 등의 고집적회로 반도체 메모소자, CPU(Central Processor Unit), DSP(Digital Signal Processor), CPU 와 DSP의 조합 등의 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), MEM's(Micro Electro Mechanical) 소자, 광전자 (optoelectronic) 소자, 디스플레이 소자(display device) 등이 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 그리고, 이하 설명에서는 미세 전자 소자 기판의 일 예로 웨이퍼를 들어 설명한다.
본 명세서에서 "샷(shot)" 이란 포토마스크를 한번에 스캔하여 웨이퍼 상에 전사되어 프린트되는 패턴들의 전체를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 일 실시예의 평면도를 도해한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 포토마스크의 일 실시예의 단면도를 도해한 것이다. 도 3 및 도 4는 스캐터링 요소에 의한 조명 조건의 변화를 푸리에 광학에 근거하여 설명하기 위한 개략도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 포토마스크(30)는 노광광에 대하여 투명한 기판(31)에 형성되고 셀 어레이 영역(33)과 주변회로 영역(32)을 구비하는 칩 영역(34)으로 구성된다. 칩 영역(34)에 전자 소자 기판 상으로 전사될 마스크 패 턴(37)들이 배치된다.
본 발명에 따른 포토마스크(30)는 전면(31FS)과 후면(31BS)을 구비하는 포토마스크 기판(31)을 포함한다. 기판(31)은 노광 조명(40)에 대해 투명한 재질, 예컨대, 석영 또는 유리 등으로 형성된다.
포토마스크 기판(31)의 전면(31FS)에는 미세 전자 형성을 위해 미세 전자 소자 기판으로 전사될 마스크 패턴(37)이 형성된다. 마스크 패턴(37)은 크롬 등의 100% 차광막 패턴 또는 하프톤 차광막 패턴 등으로 구성될 수 있다. 또, 마스크 패턴(37)은 차광막 패턴과 기판(31)의 일부를 식각하여 노광광의 위상 쉬프트가 일어나도록 하는 위상 쉬프트 투광 영역의 조합으로 이루어져서 포토마스크(30)가 위상 쉬프트 마스크가 되도록 할 수도 있다.
포토마스크 기판(31)의 매질 내에는 스캐터링 요소(scattering element, 38a)가 형성되어 있다. 스캐터링 요소(38a)는 포토마스크(30)의 후면(31BS)에 입사되어 마스크 패턴(37)으로 향하는 조명이 산란 및/또는 회절 효과에 의해 상쇄 간섭되어 조명 강도가 감소하도록 하는 기능을 한다. 스캐터링 요소(38a)는 기판(31) 매질의 고유 특성에 영향을 미치지 않아야 하며 노광 조명에 대해서 크랙(crack)으로 작용해서도 안된다.
따라서, 스캐터링 요소(38a)는 기판(31) 매질이 용융 및/또는 증발되지 않고 굴절율이 변화하도록 하는 에너지 밀도를 가지는 에너지를 조사하여 형성한 스팟(39)들의 어레이인 것이 바람직하다.
따라서, 스캐터링 요소(38a)는 펨토 초(femto second) 레이저 등을 사용하 여 형성되는 것이 바람직하다. 펨토 초 레이저는 펄스 방사 시간(pulse duration time)이 10-15 m/s 로 에너지의 발진 밀도가 매우 크다. 일반적으로 1mJ의 광 에너지를 가지고 100 펨토 초 이하의 펄스 방사 시간을 가지는 레이저 빔의 에너지 밀도는 대략 106-107 W/㎠ 수준에 달한다.
따라서, 펨토 초 레이저를 마스크 기판에 방사하면 기판(31) 매질 내에서 아발란치 포톤 흡수(avalanche photon absorption) 및 이온화(ionization) 즉, 멀티 포톤 현상이 발생한다. 멀티 포톤 현상에 의해 매질 내의 일정 부분이 용융 및/또는 증발하지 않고 플라즈마 형태가 된다. 플라즈마의 높은 온도는 엄청난 압력을 유발하고 높은 속도로 이온이 팽창하도록 한다.
그런데, 펄스 방사 시간이 포톤이 주위의 구성 격자에 열을 전달하는 시간보다 짧으므로 급속히 냉각되는 플라즈마와 주변의 냉(cold) 매질 간의 충격 웨이브(shock wave)로 인해 매질과는 완전히 몰폴로지가 다르게 냉각된 스팟(39)이 생성된다. 스팟(39)은 기판 매질(31)에 비해 굴절율이 크므로, 회절 효과를 유발하게 된다. 즉, 포토마스크(30)를 투과하는 조명의 강도는 스캐터링 요소(38a)를 투과하면서 변형되게 된다.
푸리에 광학(fourier optics)에 따르면 포토마스크(30)상의 위치에 따른 패턴(37)의 형태가 f(x)로 주어지면, 포토마스크를 통과한 후 퓨필(pupil)로 투영되는 에너지 필드 분포(electric field distribution)는 g(k)=F{f(x)}으로 표시된다. 즉, 포토마스크와 퓨필에서의 에너지 필드 분포는 서로 푸리에 트랜스폼 관계에 있 다. 따라서 조명 조건(illumination condition)의 변화는 푸리에 트랜스폼에 근거하여 설명할 수 있다.
스캐터링 요소(38a)를 예로 들어 보다 구체적으로 조명 조건의 변화를 설명한다. 포토마스크 기판(31) 매질 내의 스캐터링 요소(38a)에 의한 조명 조건의 변화는 스캐터링 요소가 없는 원래의 조명 조건과 스캐터링 요소(38a)에 의한 푸리에 스펙트럼(파워 스펙트럼)의 컨벌루션(convolution)으로 기술할 수 있다.
이 때, 스캐터링 요소(38a)의 스팟(39)를 통과하는 빛의 위상이 180°쉬프트된다고 가정하면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 스캐터링 요소(38a)는 패턴(I)과 패턴(II)의 컨벌루션으로 표시할 수 있고, 패턴(I)은 다시 도 4와 같이 해석될 수 있다. 따라서, 소정 직경(d)의 스팟(39)들이 소정 피치(p)로 어레이된 제1 스캐터링 요소(38a)에 의한 푸리에 스펙트럼(파워 스펙트럼)은 하기 수학식 1과 같이 구해진다.
E(에너지 필드) = 1-2d2/p2
E(에너지 필드)를 제곱하면 하기 수학식 2와 같이 웨이퍼(50)상에 전달되는 조명 강도(illumination intensity)가 된다.
I(조명 강도) = [1- 2d2/p2]2 ≒ 1-4d2/p2
위 식으로부터 고차항 회절 성분(high order diffraction term)이 없고 스팟(39)의 밀도(d2/p2)가 작으면, 상기 근사화된 식을 적용할 수 있으며, 최대 조명 강도 감소는 스팟(39) 밀도(d2/p2)의 4배까지 가능함을 알 수 있다. 그러나, 실제 노광 시에는 고차항 회절 성분이 0이 될 수 없으므로, 스팟(39) 밀도(d2/p2)에 대한 조명 강도 떨어짐(illumination intensity drop)의 기울기는 4보다는 작게 된다.
결론적으로, 조명 강도를 떨어뜨리기 위해서는 스팟(39)의 밀도(d2/p2)를 증가시켜야 함을 알 수 있다. 밀도(d2/p2)는 스팟(39)의 직경(d)과 피치(p)를 상대적으로 변화시켜 결정할 수 있다. 그런데, 스팟(39)의 직경(d)이 작아질수록 회절 효과가 커지게 되고 고차항 회절 성분의 값이 작아지게 된다. 또, 스팟(39)의 직경(d)이 작아질수록 조명계의 퓨필 형상(pupil shape) 변화에 미치는 영향이 작다.
따라서, 스팟(39)의 직경(d)은 최소로 하고 피치(p)를 조절함으로써 스팟(39)의 밀도(d2/p2)를 조절하는 것이 조명 강도 조절의 민감도(sensitivity) 측면에서 바람직하다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 셀 어레이 영역(33)은 제2 폭(D2)을 가지도록 형성되며, 각각 제1 폭(D1)만큼 서로 이격되어 형성될 수 있다. 블라인드 패 턴(45)은 제3 폭(D3)을 가지며 포토마스크 기판(31)의 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 포토마스크 기판(31)의 측면(31LS)에서 칩 영역(34)까지의 거리는 제3 폭(D3)일 수 있다. 스캐터링 요소(38a)의 길이(S1)는 제3 폭(D3)과 동일하거나 더 작을 수 있다. 한편, 스캐터링 요소(38a)는 포토마스크 기판(31)의 전면(31FS)에서 제1 두께(t1)만큼 매질 내부로 위치하여 형성된다. 제1 두께(t1)는 블라인드 패턴(45)의 두께(t2) 및 광학 조건등에 의하여 변경될 수 있는 값이다.
도 9는 인접하는 샷 공정에 의해 웨이퍼 상에 전사되는 영역을 도해하는 평면도이다. "샷(shot)" 이란 포토마스크를 한번에 스캔하여 웨이퍼 상에 전사되어 프린트되는 패턴들의 전체를 지칭한다.
도 9를 참조하면, 제1 샷(SHOT A) 영역과 이에 인접하는 제2 샷(SHOT B) 영역이 도시된다. 제1 샷(SHOT A) 영역 및 제2 샷(SHOT B) 영역은 각각 칩 영역(34A, 34B) 및 블라인드 패턴(45A, 45B) 영역으로 구성된다. 일반적으로 효율적으로 대량 생산하기 위해서는 불필요하게 웨이퍼 상에서 낭비되는 영역을 최소화하여야 한다.
따라서 칩 영역(34A, 34B)들이 접하도록 샷 영역을 배치하게 되므로, 오버랩되는 영역(영역 X, 영역 Y, 영역 W 및 영역 Z)이 발생하게 된다. 특히 블라인드 패턴 영역의 일부(영역 X)는 인접하는 샷 영역의 칩 영역(34A)과 오버랩된다.
한편, 포토마스크가 웨이퍼 스캐너에 장착되어 일정량 노광이 되면 헤이즈(Haze)라고 불리우는 이물질성 결함이 발생하게 되고 이는 웨이퍼 프린팅 시에 결함을 유발하게 되므로 주기적으로 예방적 유지보수(Preventive Maintenance, PM) 가 필요하다. PM 진행시에 포토마스크 상에 부착된 펠리클을 제거하고 포토마스크를 세정하는 공정을 수행하게 되는데, 이러한 PM 회수가 여러 회 진행되면 세정 공정에 의하여 포토마스크 기판 상의 블라인드 패턴(예를 들어, 크롬 패턴)의 두께가 얇아지는 현상이 발생한다. 이로 인하여 블라인드 패턴에 대한 노광 조명의 투과율이 높아지게 된다.
따라서 제1 샷(SHOT A) 영역에서 이미 형성된 칩 영역(34A)과 제2 샷(SHOT B) 영역의 블라인드 패턴 영역(45B)이 오버랩되는 영역 X는 불필요한 노광 조명에 의하여 패턴의 임계 치수(CD)가 변하게 되고 웨이퍼 상의 샷 균일도가 불량해지는 문제점이 발생한다.
본 발명에서는 블라인드 패턴(45) 하의 포토마스크 기판(31) 매질 내부에 스캐터링 요소(38a)가 형성되어 스캐터링 손실을 유발함으로써, 블라인드 패턴(45)에 대한 노광 조명의 투과율을 저하시켜 웨이퍼 상의 샷 균일도를 개선하는 효과를 기대할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 포토마스크의 다른 실시예의 단면도를 도해한 것이다.
도 5를 참조하면, 스캐터링 요소(38b)는 복수개의 스팟(39)들로 구성되는데, 스팟(39)들은 3층의 어레이로 형성된다. 그러나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들어, 2층 이상의 다층 어레이로 형성될 수 있다.
블라인드 패턴(45)은 제3 폭(D3)을 가지며 포토마스크 기판(31)의 외곽 테두 리를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 포토마스크 기판(31)의 측면(31LS)에서 칩 영역(34)까지의 거리는 제3 폭(D3)일 수 있다. 스캐터링 요소(38b)의 길이(S)는 제3 폭(D3)과 동일하거나 더 작을 수 있다. 한편, 스캐터링 요소(38b)는 포토마스크 기판(31)의 전면(31FS)에서 제1 두께(t1)만큼 매질 내부로 위치하여 형성된다. 제1 두께(t1)는 블라인드 패턴(45)의 두께(t2) 및 광학 조건등에 의하여 변경될 수 있는 값이다.
도 6은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 단면도를 도해한 것이다.
도 6을 참조하면, 마스크 패턴(37)으로 향하는 노광 조명(L)이 경사 입사되도록 스캐터링 요소(38c)가 포토마스크 기판(31)의 매질 내부에 형성된다. 즉, 노광 조명(L)이 마스크 패턴(37)에 대하여 소정의 각도(θ)를 형성하면서 경사 입사되도록 스캐터링 요소(38c)의 길이(S1)는 블라인드 패턴(45)의 폭(D3)보다 더 작은 것이 바람직하다. 한편, 스캐터링 요소(38c)는 포토마스크 기판(31)의 전면(31FS)에서 제1 두께(t1)만큼 매질 내부로 위치하여 형성된다. 제1 두께(t1)는 블라인드 패턴(45)의 두께(t2) 및 광학 조건등에 의하여 변경될 수 있는 값이다.
지금까지 스캐터링 요소에 대한 예시적인 실시예들을 도 2, 도 5 및 도 6에서 개시하였으나, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 의한 포토마스크는 도 2, 도 5 및 도 6에서 개시된 스캐터링 요소들이 임의적으로 결합되어 형성될 수 있다. 구체적인 실시예로서, 스캐터링 요소는 복수개의 스팟으로 구성되며, 상기 스팟들의 적어도 일부분은 다층 어레이로 형성되며, 또한 상기 스팟의 일부분은 노광 조명이 경사 입사되도록 배치될 수도 있다.
한편, 도 2, 도 5 및 도 6에서는 스캐터링 요소는 각각 포토마스크 기판(31) 내에 일정한 형태의 스팟(39)들로 구성된다. 즉, 포토마스크 기판(31)의 상하좌우에 걸쳐 일정한 형태의 스팟(39)들로 구성된다. 하지만, 또 다른 실시예들에서는 포토마스크 기판(31) 내의 2 개 이상의 서로 다른 형태의 스팟들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 포토마스크 기판(31)의 좌측에는 도 2에서 개시된 스캐터링 요소(38a)가 형성될 수 있고, 포토마스크 기판(31)의 우측에는 도 5에서 개시된 스캐터링 요소(38b)가 형성될 수 있으며, 포토마스크 기판(31)의 상하측에는 도 6에서 개시된 스캐터링 요소(38c)가 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 평면도를 도해한 것이다.
도 7을 참조하면, 포토마스크(30)는 셀 어레이 영역과 주변회로 영역을 구비하는 칩 영역(34)이 중앙에 형성된다. 블라인드 패턴(45)은 소정의 폭(도 1의 D3)을 가지며 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 빗금친 영역은 블라인드 패턴(45) 하에 스캐터링 요소(38d)가 형성된 위치를 도시한 영역이다. 본 실시예에서는 스캐터링 요소(38d)가 형성된 폭(S1)이 블라인드 패턴(45)의 폭(도 1의 D3)보다 작은 것(D3=S1+S2)이 특징이다. 즉, 스캐터링 요소(38d)가 형성된 폭(S1)은 다양한 광학 조건등에 의하여 변경될 수 있는 값이다. 물론, 상기 S2가 0인 경우에는 스캐터링 요소(38d)가 형성된 폭(S1)이 블라인드 패턴(45)의 폭(도 1의 D3)과 동일할 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 평면도를 도해한 것이다.
도 8을 참조하면, 블라인드 패턴(45)은 소정의 폭(도 1의 D3)을 가지며 포토마스크 기판의 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성된다. 스캐터링 요소(38e)는 블라인드 패턴(45)의 하의 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되는데, 스캐터링 요소(38e)의 폭(S1)은 블라인드 패턴(45)의 폭(도 1의 D3)보다 작거나 동일할 수 있다. 그리고, 스캐터링 요소(38e)는 포토마스크 기판의 코너 영역에서 마스크 패턴 방향(즉, 칩 영역(34) 방향)으로 돌출되는 스캐터링 요소(H)를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 일 실시예의 평면도를 도해한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 포토마스크의 일 실시예의 단면도를 도해한 것이다.
도 3 및 도 4는 스캐터링 요소에 의한 조명 조건의 변화를 푸리에 광학에 근거하여 설명하기 위한 개략도들이다.
도 5는 본 발명에 따른 포토마스크의 다른 실시예의 단면도를 도해한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 단면도를 도해한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 평면도를 도해한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 포토마스크의 또 다른 실시예의 평면도를 도해한 것이다.
도 9는 인접하는 샷 공정에 의해 웨이퍼 상에 전사되는 영역을 도해하는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
포토마스크:30 포토마스크 기판:31
칩 영역:34 셀 어레이 영역:33
스캐터링 요소:38a, 38b, 38c 스팟:39
마스크 패턴:37

Claims (10)

  1. 전면과 후면을 구비하며 조명에 대해 투명한 포토마스크 기판;
    상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되어 전자 소자 기판 상에 전사될 마스크 패턴;
    상기 포토마스크 기판의 상기 전면에 형성되고, 상기 포토마스크 기판의 외곽 테두리를 둘러싸도록 형성되며, 상기 조명에 대해 불투명한 블라인드 패턴; 및
    상기 블라인드 패턴 하의 상기 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되며, 상기 포토마스크의 상기 후면에 입사되어 상기 포토마스크의 상기 전면으로 향하는 상기 조명의 강도를 조절하는 스캐터링 요소(scattering element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질과 굴절률이 다른 스팟들의 어레이인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질이 용융 또는 증발되지 않고 굴절률이 변화하도록 하는 에너지 밀도를 가지는 에너지를 조사하여 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에너지는 펨토 초 레이저의 에너지인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들은 상기 스팟의 직경 및 피치를 변수로 하고 상기 각 섹션의 후면에 입사되어 상기 마스크 패턴으로 향하는 상기 조명 강도의 하강에 비례하는 밀도 함수에 따라 어레이되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들의 적어도 일부분은 다층 어레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 복수개의 스팟들로 구성되고, 상기 스팟들은 상기 포토마스크 기판 내의 2개 이상의 서로 다른 형태의 스팟들을 포함하는 포토마스크.
  8. 제1항에 있어서, 상기 포토마스크 기판의 매질 내부의 상기 스캐터링 요소 상부에 상기 마스크 패턴으로 향하는 상기 조명이 경사 입사되도록 하는 스캐터링 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소는 상기 포토마스크 기판 매질 내부에 형성되며 상기 포토마스크 기판의 코너 영역에서 상기 마스크 패턴 방향으로 돌출되는 스캐터링 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스캐터링 요소의 폭은 상기 블라인드 패턴의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
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