KR20110083418A - 외부 전기장이 존재하는 조건에서 ｅｓｄ에 민감한 모니터링 모듈 및 상기 모듈을 포함하는 포토마스크 - Google Patents

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KR20110083418A
KR20110083418A KR1020100003630A KR20100003630A KR20110083418A KR 20110083418 A KR20110083418 A KR 20110083418A KR 1020100003630 A KR1020100003630 A KR 1020100003630A KR 20100003630 A KR20100003630 A KR 20100003630A KR 20110083418 A KR20110083418 A KR 20110083418A
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이수영
신인균
정윤송
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삼성전자주식회사
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Abstract

외부 전기장이 존재할 때, 외부 전기장과 일치하는 방향 혹은 수직한 방향으로 모니터링 패턴을 형성함으로써, ESD에 민감한 포토마스크의 모니터링 모듈 및 상기 모듈을 포함하는 포토마스크가 제공된다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 모니터링 모듈은, 전기적으로 독립된 복수의 패턴이 서로 직각이 되게 배열되고, 상기 전기적으로 독립된 복수의 패턴 중에서 적어도 하나의 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장과 일치되게 레이 아웃되고, 다른 하나의 패턴은 상기 포토마스크의 회전에 따른 전하의 이동 방향을 고려하여 상기 전기장과 직각이 되게 레이 아웃될 수 있다.

Description

외부 전기장이 존재하는 조건에서 ＥＳＤ에 민감한 모니터링 모듈 및 상기 모듈을 포함하는 포토마스크{Monitoring module including E-field induced ESD sensitive pattern, and photomask including the monitoring module}
본 발명은 외부 전기장이 존재하는 조건에서 ESD에 민감한 모니터링 모듈 및 상기 모듈을 포함하는 포토마스크에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 집적도가 높아지고, 디자인 룰이 감소하면서 반도체 소자의 패턴의 크기 또한 미세화되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 외부 전기장에 의하여 증폭되는 ESD를 모니터링할 수 있는 ESD 모니터링 모듈를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 외부 전기장에 의하여 증폭되는 ESD를 모니터링할 수 있는 모니터링 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 의한 ESD 모니터링 모듈은, 전기적으로 독립된 복수의 모니터링 패턴이 서로 직각이 되게 배열될 수 있다.
상기 복수의 모니터링 패턴은 폭에 비하여 길이가 상대적으로 긴 바(bar) 형태로 형성될 수 있다.
상기 복수의 모니터링 패턴 중에서 적어도 하나의 제1모니터링 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장과 일치되게 레이 아웃될 수 있다.
상기 복수의 패턴 중에서 적어도 다른 하나의 제2모니터링 패턴은 상기 포토마스크의 회전에 따른 전하의 이동 방향을 고려하여 상기 제1모니터링 패턴과 실질적으로 직각이 되게 레이 아웃될 수 있다.
상기 복수의 패턴은, 동일 면적에서 폭은 좁고 길이는 긴 패턴이 폭은 넓고 길이는 짧은 패턴보다 ESD의 발생 확률이 높아질 수 있다.
상기 복수의 패턴은, 각 패턴 사이에서 갭이 좁은 패턴이 갭이 넓은 패턴보다 ESD의 발생 확률이 높을 수 있다.
상기 복수의 패턴은, 각각 동일한 배열 방향에서 폭 방향으로 다수 분할되어 병렬 형성될 수 있다.
상기 복수 패턴 중 폭 방향에서 이웃하는 패턴이 폭 방향으로 브릿지에 의하여 연결될 수 있다.
상기 모니터링 모듈은, 전적으로 모니터링을 위한 모니터링 포토마스크로 구성될 수 있다.
상기 모니터링 모듈은, 노광 공정을 수행하는 포토마스크의 별도의 공간에 형성될 수 있다.
상기 별도의 공간은 블라인드 영역일 수 있다.
상기 모니터링 패턴은, 투명 기판 상에 크롬 차광막이 패턴닝되어 형성될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 의한 ESD 모니터링 모듈은, 전기적으로 연결된 하나의 패턴이 라인 형태로 연장되되, 일방 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장과 일치되는 방향으로 디자인 되고, 타방 패턴은 상기 일방 패턴과 수직이 되는 방향으로 디자인 되도록 상기 일방 패턴과 타방 패턴은 직각이 되게 절곡될 수 있다.
상기 디자인은, 외부에서 내부로 갈수록 일방 패턴 혹은 타방 패턴의 길이가 규칙적으로 짧아지는 나선 구조가 될 수 있다.
상기 디자인은, 일방 패턴과 타방 패턴이 반복 배열되는 지그재그 구조가 될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 의한 ESD 모니터링 포토마스크는, 빛이 투과되는 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 빛이 투과되지 않는 차광 패턴을 포함하고, 상기 차광 패턴은 모니터링 패턴이 레이 아웃되는 모니터링 모듈 및 상기 모니터링 모듈의 주변에 형성되는 블라인드 영역으로 구획되고, 상기 모니터링 패턴은, 폭에 비하여 길이가 상대적으로 길게 형성됨으로써, 세정 공정시 투명 기판이 회전할 때 회전에 민감한 ESD를 모니터링하고, 동시에 마찰에 의한 패턴 손상을 모니터링할 수 있다.
상기 모니터링 패턴은 전기적으로 고립된 복수의 패턴으로 구성되고, 상기 복수의 패턴 중 적어도 하나의 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장의 방향과 일치되게 레이 아웃되고, 상기 복수의 패턴 중에서 적어도 다른 하나의 패턴은 상기 전기장의 방향과 직각이 되게 레이 아웃될 수 있다.
상기 모니터링 패턴은 단순 바 구조로 형성되며, 상기 바는 상기 블랭크 영역과 수직이 되게 배열됨으로써, 상기 바 구조의 차광 패턴과 블라인드 영역의 차광 패턴 사이의 갭에서 혹은 이웃하는 바 구조의 차광 패턴 사이의 갭에서 전위차가 증폭될 수 있다.
상기 모니터링 패턴은 전기적으로 연결된 하나의 패턴으로 구성되고, 상기 패턴은, 외부에 존재하는 전기장의 방향과 일치되게 혹은 직각이 되게 나선 구조로 레이 아웃되며, 상기 나선 구조의 차광 패턴과 상기 블랭크 영역의 차광 패턴 사이의 갭에서 혹은 이웃하는 나선 구조의 차광 패턴 사이의 갭에서 전위차가 증폭될 수 있다.
상기 모니터링 패턴의 폭은 세정 공정시 마찰에 의한 패턴 손상이 유발되도록, 150㎚ 내지 400㎚의 범위 내에서 디자인 되고, 상기 모니터링 패턴은 각 단위 모듈로 구성되고, 상기 각 단위 모듈은 다수의 셀을 형성하며, 상기 단위 모듈 사이의 간격은 5㎜ 이상이 될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 ESD 모니터링 모듈 및 상기 모듈을 포함하는 포토마스크의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 외부 전기장이 존재하는 조건에서 외부 전기장과 일치하는 방향 혹은 수직한 방향으로 모니터링 패턴을 디자인함으로써, 외부 전기장에 의하여 유도되는 ESD의 발생 확률을 극대화할 수 있다.
둘째, 상기 모니터링 패턴의 길이, 폭, 위치 혹은 패턴들 사이의 갭을 조절하고, 이에 따라 각 모니터링 패턴의 ESD 민감도를 추출함으로써, 디자인 룰에 맞게 공정을 최적화할 수 있다.
셋째, 세정 공정시 모니터링 패턴 폭에 따라 패턴 끊김 혹은 패턴 쓰러짐을 모니터링함으로써, 디자인 룰에 맞게 공정을 최적확할 수 있다.
넷째, 하나의 올인원 모니터링 포토마스크를 이용하여 다양한 패턴 불량을 동시에 모니터링함으로써, 모니터링 수율을 개선할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 투명 기판 상에 복수의 차광 패턴이 형성된 포토마스크의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 모니터링 패턴이 형성된 모니터링 모듈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토마스크가 모니터링 전용으로 사용되도록, 기판 전체에 모니터링 모듈이 형성되는 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토마스크가 통상의 노광 공정의 용도에 맞게 제작되고, 모니터링 모듈이 블라인드 영역에 별도로 형성되는 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 외부 전기장이 존재할 때, 각 모니터링 패턴의 길이에 따라 ESD의 발생 확률이 달라지는 것을 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 외부 전기장이 존재할 때, 각 패턴의 위치에 따라 ESD의 발생 확률이 달라지는 것을 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 에코 스노우 시스템을 이용하여 에어로졸 로컬 클리닝(Aerosol local cleaning)을 실시하는 구성을 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 외부 전기장이 존재할 때, ESD에 가장 민감한 모니터링 패턴이 바 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 9는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 외부 전기장이 존재할 때, 전기적으로 독립된 바 형태의 모니터링 패턴이 "L"자 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 10은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 전기적으로 독립된 바 형태의 모니터링 패턴이 "L"자 형태로 레이 아웃되되, 더 쪼개져서 병렬적으로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 이웃하는 모니터링 패턴이 브릿지에 의하여 연결되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 12는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 하나의 모니터링 패턴이 나선 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 13은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 하나의 모니터링 패턴이 지그재그 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 14는, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 세정 공정시 마찰에 따른 패턴 불량 발생과 ESD 발생을 동시에 모니터링하는 올인원 ESD 모니터링 포토마스크의 구성을 나타내는 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 각 구성의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
반도체 소자의 제조 공정은, 반도체 기판 상에 각종 회로 소자들을 형성하기 위한 다수의 포토리소그래피(photo-lithography) 공정을 포함한다. 상기 포토리소그래피 공정은, 포토레지스트(photoresist)를 이용하여 포토마스크 상의 패턴을 반도체 기판 상에 전사하는 공정이다.
도 1은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토마스크의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 포토마스크(10)는 투명 기판(12)과 차광 패턴(14)을 포함할 수 있다. 투명 기판(12)은 석영 기타 절연 재질로 형성될 수 있다. 차광 패턴(14)은 크롬 기타 도전 재질로 형성될 수 있다.
포토마스크(10)를 제조하는 공정이나 포토마스크(10)를 사용하는 공정은, 다수의 세정 공정 및/또는 이송 공정 등을 포함할 수 있다. 반복된 세정 공정이나 이송 공정에서 다른 물체와의 접촉, 마찰 또는 외부 요인 등에 의하여 포토마스크(10)가 대전될 수 있다. 상기 대전에 의하여 포토마스크(10)에 정전기가 발생될 수 있다.
다시, 도 1을 참고하면, 전기적으로 고립된 개개의 차광 패턴(14) 상호간에 전위차가 발생할 수 있다. 상기 전위차는 수십 키로 볼트(KV) 혹은 그 이상이 될 수 있다. 이러한 전위차가 소정의 문턱 전압(threshold)을 넘어서면, 개개의 차광 패턴(14) 사이에서 방전(electrostatic discharge: 이하, 'ESD'라 한다.)이 발생될 수 있다. 방전시 차광 패턴(14) 등이 파괴될 수 있다. 파괴된 차광 패턴(16)이 반도체 소자에 전사되면 패턴 불량으로 귀결될 수 있다.
이와 같은 위험 요소를 미리 발견하기 쉽지 않다. 이에 모니터링이 필요하다. 이와 같이 모니터링이 필요한 이유는, 포토마스크(10) 제작 공정에서 발생하는 ESD가 그 정도가 미약한 경우에도 추적과 보정이 어렵기 때문이다. 또한, 제조 공정이 완료된 후에도 반복되는 사용 공정에서 ESD 현상이 지속적으로 발생하기 때문이다. 가령, 50단계가 넘는 포토마스크 제작 공정 혹은 그 사용 공정에서 위험 요소가 되는 것을 찾아내는 것은 매우 어려운 일이다. 설사 그것을 찾아 내더라도 이를 해결하는 것은 대단히 복잡한 일이다.
도 2는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 모니터링 모듈의 구성을 나타내는 평면도이다.
수율 개선을 위하여 사전에 패턴 불량의 원인을 찾아내는 모니터링 방법이 요구된다. 가령, 모니터링 전용 포토마스크를 이용하여 위와 같은 위험 요소가 미리 발견될 수 있다. 혹은 통상의 포토마스크에 모니터링 패턴이 별도로 형성될 수 있다. 도 2를 참고하면, 정전 파괴를 유발하는 ESD의 모든 변수를 고려할 수 있도록, ESD 민감도를 높일 수 있는 모니터링 모듈이(100) 요구된다.
도 3은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토마스크 전체에 모니터링 모듈이 형성되는 모니터링용 포토마스크에 관한 것이다. 도 4는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 블라인드 영역과 같이 포토마스크 일부에 모니터링 모듈이 별도로 형성되는 실제 공정용 포토마스크에 관한 것이다.
도 3을 참조하면, 모니터링 모듈(100)은, 모니터링 전용 포토마스크(10) 자체일 수 있다. 도 4를 참조하면, 모니터링 모듈(100)은, 포토마스크(10)의 일측에 별도로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 4를 참고하면 모니터링 모듈(100)은, 포토마스크의 블라인드 영역(blind area)(18) 혹은 스크라이브 영역(scribe area)에 형성될 수 있다. 따라서, 포토마스크(10)는 모니터링 전용 포토마스크일 수 있고, 혹은 노광 공정과 모니터링 공정을 동시에 수행할 수 있도록 블라인드 영역(18) 등에 모니터링을 위한 별도의 패턴이 더 형성되는 노광 공정에 사용되는 실제 포토마스크일 수 있다.
도 3을 참고하면, 포토마스크(10)가 모니터링 전용으로 제작될 때, 포토마스크(10)는 중심에 형성된 모니터링 모듈(100)과 외곽에 형성된 블라인드 영역(18)을 포함할 수 있다. 모니터링 모듈(100)은 다수의 셀로 구성될 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 모니터링 패턴(110)이 전기적으로 고립된 복수의 패턴으로 구성될 때, 각 모니터링 패턴(112, 114, 116)의 사이즈가 클수록 모니터링 패턴(110)에 전하가 축적되기 쉽기 때문에, ESD가 발생할 확률은 그 만큼 높아진다. 따라서 각 패턴(112, 114, 116)은 사이즈가 클수록 ESD에 더욱 민감해진다. 가령, 사이즈가 작은 패턴(112)보다 사이즈가 큰 패턴(114)이 ESD에 더 민감하다.
또한, 각 패턴(110) 사이의 갭(gap)이 작을수록 항복 전압(breakdown voltage)이 낮아지기 때문에, ESD가 발생할 확률은 높아진다. 따라서 각 패턴(110)은 갭이 작을수록 ESD에 더욱 민감해진다. 가령, 갭이 넓은 패턴(112)보다 갭이 좁은 패턴(116)이 ESD에 더 민감하다.
상기 일예는 외부에 전기장이나 자기장이 존재하지 않은 이상적인 경우에 적용될 수 있다. 하지만, 외부 전기장이나 자기장이 존재하는 현실적인 경우에는 각 패턴(110)의 위치나 형상에 따라 ESD의 민감도가 달라질 수 있다. 즉, 패턴 형상의 다양성이나 패턴 주변의 환경에 따라 ESD의 발생 확률은 적게는 십수배 많게는 수백배 이상 차이가 날 수 있다. 이에, 전기장에 의해 유도되는 ESD를 대변할 수 있는 모니터링 모듈이 필요하다.
도 5는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 외부 전기장이 존재할 때, 각 모니터링 패턴의 길이에 따라 ESD의 발생 확률이 달라지는 것을 나타내는 평면도이다. 여기서, 양측에 10KV의 전위차가 존재하는 것으로 하고, 외부 전기장의 방향과 각 패턴의 길이 방향이 일치(align)되는 것으로 한다.
도 5를 참고하면, 외부 전기장(E-field)이 존재할 때, 포토마스크의 모니터링 모듈(100) 주변으로 다수의 등전위선(102)이 형성될 수 있다. 이때, 각 패턴(110) 사이의 갭은 동일하지만, 각 패턴(110)의 길이가 달라지게 됨으로써 각 갭을 통과하는 등전위선(102)의 분포가 달라질 수 있다. 길이가 짧은 패턴(122)과 긴 패턴(124)을 비교하게 되면, 긴 패턴(124)들 사이를 통과하는 등전위선(102)이 짧은 패턴(122)들 사이를 통과하는 등전위선(102)보다 더 밀집되어 있기 때문에, 전위차가 증폭될 수 있다. 따라서, 각 패턴(122, 124) 사이의 갭은 동일하더라도, 패턴의 길이가 길어지면 긴 패턴(124) 사이를 통과하는 등전위선(102)에서 전위차가 높아지고, ESD에 더욱 민감해질 수 있다.
이에, 각 독립 패턴(110)의 길이를 조절함으로써, 전위차의 증폭에 따른 ESD 발생 가능성을 미리 파악하여 위험 요소를 사전에 모니터링할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 외부 전기장이 존재할 때, 각 패턴의 위치에 따라 ESD의 발생 확률이 달라지는 것을 나타내는 평면도이다.
도 6을 참고하면, 외부 전기장이나 자기장이 존재할 때, 각 패턴의 위치에 따라 전위차가 달라질 수 있다. 가령, 포토마스크의 모니터링 모듈(100)의 중심에서보다 주변에서 전위차가 증폭되기 때문에, 주변 패턴(126)이 중심 패턴(128)보다 ESD에 더 민감할 수 있다. 따라서, 각 패턴(110)의 길이가 동일하고, 각 패턴(110) 사이의 갭이 동일한 경우에도, 외부 전기장이 존재할 경우 블라인드 영역에 가까울수록 정전 파괴의 가능성이 높을 수 있다. 외부 전기장으로 인하여 정전 파괴의 정도에 이르지 않더라도, 블라인드 영역과 인접한 모니터링 패턴(126)은 블라인드 영역의 차광 패턴과 연결되는 브릿지 현상이 발생할 수 있다.
전술한 바와 같이, 포토마스크의 내부 조건 외에도 외부의 전기장과 같은 외부 조건을 모두 고려함으로써, 보다 ESD 민감도를 높일 수 있는 모니터링 포토마스크가 요구된다.
ESD에 영향을 주는 여러 파라미터 중에서, ESD의 발생 확률에 가장 큰 영향을 주는 것은 포토마스크(10) 주변에 존재하는 전기장이나 자기장일 수 있다. 포토마스크(10) 주변에 전기장이나 자기장이 존재함으로써, ESD가 전기장이나 자기장에 유도되는 경우에 이러한 ESD에 민감한 모니터링 패턴(110)이 형성될 수 있다. 상기 ESD에 민감한 모니터링 패턴(110)은, 라인 형태(line-type) 혹은 바 형태(bar-type)로 형성될 수 있다. 상기 패턴(110)은, 패턴의 길이, 패턴의 위치, 패턴 사이의 갭 혹은 패턴의 형상에 따라 여러 가지 ESD 민감도를 가질 수 있다.
한편, 상기 포토마스크 제조 공정 혹은 그 사용 공정에서 ESD에 가장 취약한 공정은 세정 공정일 수 있다. 포토마스크가 회전하기 때문이다. 또한, ESD를 유도하는 각종 세정제가 사용되기 때문이다. 그리고, 포토마스크 제조 공정 혹은 그 사용 공정에서 ESD를 모니터링하는 것 외에도 어시스트 바 모니터링 혹은 PC 모니터링 기타 여러 가지 다른 목적의 모니터링이 실시되고 있다.
도 7은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 에코 스노우 시스템을 이용하여 에어로졸 로컬 클리닝(Aerosol local cleaning)을 실시하는 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 예컨대 세정 공정시 에코 스노우 시스템(Eco-snow system)을 이용하여 세정하는 경우 드라이 아이스가 분사될 수 있다. 고체의 드라이 아이스와의 마찰에 의하여 차광 패턴(14)이 손상될 수 있다. 이로써, 마찰에 의하여 패턴(14)이 끊기거나 쓰러지는 패턴 불량이 모니터링될 수 있어야 한다. 그 밖에도 초음파 세정의 경우 초음파 강약이나 세정제의 농도에 따라 정전기의 발생 정도가 모니터링될 수 있어야 한다.
따라서, 각 모니터링을 위하여 각각의 목적에 맞는 여러 장의 모니터링 포토마스크가 요구된다. 본 발명의 경우에는 적어도 세정 공정에서 패턴이 주로 ESD에 민감해지기 때문에, 세정 공정시 패턴 불량을 모니터링하는 경우에도 사용될 수 있는 올인원(all in one) 모니터링 포토마스크를 제공할 수 있다.
즉, 세정 공정에서는 초음파나 세정제로 인하여 ESD의 발생 확률이 그 자체로 높아질 수 있다. 여기에, 세정시 포토마스크가 이송 혹은 회전하게 되면 전하의 이동으로 ESD의 발생 확률이 더욱 높아질 수 있다. 그렇다면, 이하 실시예는, 포토마스크 외부에 전기장이 존재하고, 세정 공정시 포토마스크가 회전할 때 전하의 이동 방향을 모두 고려하여 ESD의 발생을 모니터링할 수 있어야 한다.
도 8은, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 외부 전기장이 존재할 때, ESD에 가장 민감한 모니터링 패턴이 바 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이고, 도 9는 전기적으로 독립된 바 형태의 모니터링 패턴이 "L"자 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이며, 도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 응용 실시예에 의한 전기적으로 독립된 바 형태의 모니터링 패턴이 "L"자 형태로 레이 아웃되되, 더 쪼개져서 병렬적으로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이며, 도 11은 이웃하는 모니터링 패턴이 브릿지에 의하여 연결되는 모니터링 모듈의 평면도이며, 도 12는 하나의 모니터링 패턴이 나선 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이며, 도 13은 하나의 모니터링 패턴이 지그재그 형태로 레이 아웃되는 모니터링 모듈의 평면도이다.
도 8을 참고하면, 포토마스크의 외부에 전기장이 존재하게 되면, 포토마스크가 회전되거나 혹은 이송되는 과정에서 어떤식으로든 전기장의 방향이 각 패턴(110)의 길이 방향과 일치되는 시점이 있게 마련이다. 이때, 전기장(E-field)의 방향과 각 패턴(110)의 길이 방향이 일치할 때, 각 패턴(110)의 길이(L1 -> L2)가 길어짐에 따라 각 패턴(110) 사이의 갭 부근에서 전위차가 증폭될 수 있다. 따라서, 각 패턴(110)의 길이(L1 -> L2)가 길어지면, 각 패턴(110)은 전기장 유도에 의한 ESD에 더욱 민감해질 수 있다.
또한, 각 패턴(110) 사이의 갭(G1 -> G2)이 넓어짐에 따라 각 패턴(110) 사이의 갭 부근에서 전위차가 증폭되기 때문에, 전기장 유도에 의한 ESD의 발생 확률이 높아질 수 있다. 따라서, 각 패턴(110) 사이의 갭(G1 -> G2)이 넓어지면, 각 패턴(100)은 전기장 유도에 의한 ESD에 더욱 민감해질 수 있다.
또한, 각 패턴(110)의 폭(W1 -> W2)이 두꺼워짐에 따라 각 패턴(110) 사이의 갭 부근에서 전위차가 증폭되기 때문에, 전기장 유도에 의한 ESD에 더욱 민감해질 수 있다. 그러나, 각 패턴의 폭(width)은 디자인 룰(design rule)에 의하여 제약을 받기 때문에 두껍게 하는데 일정한 한계가 있다. 한편, 각 패턴(110)의 절대 면적이 동일한 경우에는 그 폭을 얇게 하고, 그 길이를 길게 형성하는 것이 ESD의 발생 확률을 더욱 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, ESD에 가장 취약한 포토마스크 제조 공정 혹은 그 사용 공정은, 세정 공정일 수 있다. 세정 공정시, 포토마스크가 회전하기 때문에, 회전에 따른 전하의 이동 방향을 모두 고려할 수 있어야 한다. 이때, 포토마스크의 회전시 전하의 이동 방향을 모두 고려한다면, ESD에 가장 민감한 패턴(110)의 레이 아웃은, 도 9에 도시된 바와 같이 "L"자 형태의 배열일 수 있다.
즉, 전기적으로 고립된 복수개의 독립 패턴 중 하나의 독립 패턴(132)은 가로 방향으로 연장 배열되고, 다른 하나의 독립 패턴(134)는 세로 방향으로 연장 배열될 수 있다. 그렇게 되면, ⒜에 도시된 바와 같이, 독립 패턴(132)의 길이 방향과 외부 전기장의 방향이 일치되는 확률이 그 만큼 높아지게 된다. 또한, ⒝에 도시된 바와 같이 포토마스크가 회전하더라도, 독립 패턴(134)의 길이 방향과 외부 전기장의 방향이 일치되는 확률이 높아질 수 있다. 이와 같이, 서로 직각으로 배열된 각 패턴(132, 134) 사이의 갭 부근에서 전위차가 증폭될 확률이 2배로 높아짐으로써, 각 패턴은 ESD에 더욱 민감해질 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 모니터링 패턴(110)은 단순 바 형태(bar-type)로 형성되는 경우에도 "L" 형태와 같이 ESD에 민감해질 수 있다. 가령, 단순 바 형태의 모니터링 패턴(110)이 블라인드 영역(18)에 인접하고, 블라인드 영역(18)의 차광 패턴에 직각이 되게 배열되는 경우에는 블라인드 영역(18)의 차광 패턴과 모니터링 패턴(110) 사이의 갭에서 ESD가 유도될 수 있다.
도 10을 참조하면, 전기적으로 고립된 복수개의 바 형태(bar-type)의 패턴이 "L"자 형태로 배열되되, 각 패턴은 병렬적으로 쪼개어(split)질 수 있다. 즉 서로 직각이 되게 배열되고 전기적으로 고립된 독립 패턴은, 각각 동일한 배열 방향에서 폭 방향으로 쪼개져서 병렬적으로 다수 형성될 수 있다.
ESD의 발생에 필요한 전하를 많이 확보하기 위하여는 패턴의 면적이 넓어야 하는데 이론이 없다. 패턴의 면적을 넓게 확보하는 데는 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 먼저, 각 패턴의 길이와 폭을 크게 형성함으로써, 패턴의 면적을 넓게 확보할 수 있다. 하지만, 전술한 바와 같이 폭을 두껍게 하는데는 디자인 룰의 제약을 받게 된다.
도 11을 참고하면, 폭을 좁게 형성하되, 각 패턴의 길이를 길게 형성하고, 그리고 독립된 패턴이 폭 방향에서 연결될 수 있다. 즉, 전기적으로 독립되고 이웃하는 한 쌍의 패턴(110)을 연결하는 브릿지(138)를 형성함으로써, 패턴의 전체 면적이 넓어지는 효과가 발생한다.
도 12를 참조하면, 각 패턴(110)은 길이가 길게 형성되고 폭은 좁게 형성되되, 전체 면적을 최대화하기 위하여 전체가 하나로 연결될 수 있다. 이와 같이, 전기적으로 독립되고 서로 직각이 되는 각 패턴을 하나로 연결함으로써, 패턴은 나선형의 구조를 하게 되고, 전체적으로 하나의 패턴이 될 수 있다. 일례로, 외부에서 내부로 갈수록 그 길이가 규칙적으로 짧아지는 지그재그 패턴(140) 형태로 디자인될 수 있다. 따라서, 포토마스크가 회전할 때 발생되는 전기장의 외부 조건을 모두 고려하면서도 패턴(110)의 면적을 극대화할 수 있기 때문에, 나선 구조의 패턴은 외부 전기장이 존재할 때 ESD에 가장 민감한 패턴 구조가 될 수 있다.
도 13을 참조하면, 패턴(110)은 전기적으로 연결된 하나의 패턴으로 구성되되, 외부에 존재하는 전기장의 방향과 일치되게 혹은 직각이 되게 지그재그 패턴(142) 형태로 절곡될 수 있다. 따라서, 가로 방향으로 혹은 세로 방향으로 반복되게 디자인됨으로써, 패턴(110)의 전체 면적이 극대화될 수 있다.
따라서, 포토마스크의 차광 패턴의 디자인 룰을 최적화하기 위하여, 각 모니터링 패턴에 따른 ESD의 발생 확률은 여러 가지로 추출될 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의한 디자인 룰을 최적화하기 위하여, 모니터링 패턴의 길이, 폭, 면적 혹은 패턴 사이의 갭에 따라 ESD의 발생 확률을 추출할 수 있다.
예컨대, 각 모니터링 패턴(110) 사이의 갭(gap)은 짧아질수록 ESD에 더 민감할 수 있다. 모니터링 패턴(110)의 길이(length)는 길어질수록 ESD에 더 민감할 수 있다. 모니터링 패턴(110)의 면적(area)은 넓을수록 ESD에 더 민감할 수 있다. 모니터링 패턴(110)의 폭(width)은 다수 병렬적으로 분할될수록 ESD에 더 민감할 수 있다.
전술한 바와 같이, 세정 공정시 드라이 아이스와 같은 세정제가 사용되는 경우에 분사된 드라이 아이스는 탁월한 세정력을 가지면서도 그 자체가 고체이기 때문에, 미세 패턴에 손상을 줄 수 있다. 또한, 포토마스크가 회전되는 상태에서 드라이 아이스가 분무되면, 회전에 따라 ESD가 증폭되고 드라이 아이스와의 마찰에 의하여 패턴 손상이 불가피하다.
도 14는, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 세정 공정시 마찰에 따른 패턴 불량 발생과 ESD 발생을 동시에 모니터링하는 올인원 ESD 모니터링 포토마스크의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 14를 참고하면, 각종 어시스트 바 형태의 모니터링 패턴(110)이 위와 같은 패턴 손상을 측정하는데 적합할 수 있다. 이와 같이, 상기 모니터링 패턴(110)은 ESD에 민감한 각종 어시스트 바 형태로 디자인될 때, ESD 민감성을 모니터링 하면서도 동시에 세정 공정시 패턴 손상을 모니터링할 수 있다.
상기 어시스트 바 형태의 모니터링 패턴(110)은 드라이 아이스 분사시 마찰에 의한 손상을 모니터링하기 위하여 상기 패턴의 폭은 150㎚ 내지 400㎚의 범위에서 결정될 수 있다. 이렇게 되면, 한 개의 포토마스크(10)로 ESD 모니터링과 세정에 따른 패턴 손상의 모니터링을 동시게 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 모니터링 패턴(110)은 각 단위의 모니터링 모듈(100)로 구성될 수 있다. 다시 각 단위 모니터링 모듈(100)은 다수의 셀을 형성할 수 있다. ESD 모니터링은 중심에 배치되는 모니터링 모듈(100)보다 가장자리에 배치되는 모니터링 모듈(100)에 의하여 주로 수행될 수 있다. 그렇다면 각각의 기능을 수행하는 모니터링 모듈(100) 상호간에 영향을 주지 않기 위하여, 상기 단위 모듈 사이의 간격은 5㎜ 이상이 될 수 있다.
그 외, 도면에 참조 부호가 표시되지 않았거나, 참조 부호만 표시된 구성 요소들은 본 명세서의 다른 도면들 및 그 설명들로부터 그 이름과 기능 등이 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
10: 포토마스크 12: 투명 기판
14: 차광 패턴 18: 블라인드 영역
100: 모니터링 모듈 110: 모니터링 패턴

Claims (10)

  1. 전기적으로 독립된 복수의 모니터링 패턴이 서로 직각이 되게 배열되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모니터링 패턴은 폭에 비하여 길이가 상대적으로 긴 바(bar) 형태로 형성되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모니터링 패턴 중에서 적어도 하나의 제1모니터링 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장과 일치되게 레이 아웃되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 패턴 중에서 적어도 다른 하나의 제2모니터링 패턴은 상기 포토마스크의 회전에 따른 전하의 이동 방향을 고려하여 상기 제1모니터링 패턴과 실질적으로 직각이 되게 레이 아웃되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 패턴은, 각각 동일한 배열 방향에서 폭 방향으로 다수 분할되어 병렬 형성되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수 패턴 중 폭 방향에서 이웃하는 패턴이 폭 방향으로 브릿지에 의하여 연결되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  7. 전기적으로 연결된 하나의 패턴이 라인 형태로 연장되되, 일방 패턴은 포토마스크의 외부에 존재하는 전기장과 일치되는 방향으로 디자인 되고, 타방 패턴은 상기 일방 패턴과 수직이 되는 방향으로 디자인 되도록 상기 일방 패턴과 타방 패턴은 직각이 되게 절곡되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디자인은, 외부에서 내부로 갈수록 일방 패턴 혹은 타방 패턴의 길이가 규칙적으로 짧아지는 나선 구조가 되는 포토마스크의 ESD 모니터링 모듈.
  9. 빛이 투과되는 투명 기판; 및
    상기 투명 기판 상에 형성되고, 빛이 투과되지 않는 차광 패턴을 포함하고,
    상기 차광 패턴은,
    모니터링 패턴이 레이 아웃되는 모니터링 모듈; 및
    상기 모니터링 모듈의 주변에 형성되는 블라인드 영역으로 구획되고,
    상기 모니터링 패턴은, 폭에 비하여 길이가 상대적으로 길게 형성됨으로써, 세정 공정시 투명 기판이 회전할 때 회전에 민감한 ESD를 모니터링하고, 동시에 마찰에 의한 패턴 손상을 모니터링하는 모니터링 포토마스크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모니터링 패턴은 단순 바 구조로 형성되며,
    상기 바는 상기 블랭크 영역과 수직이 되게 배열됨으로써, 상기 바 구조의 차광 패턴과 블라인드 영역의 차광 패턴 사이의 갭에서 혹은 이웃하는 바 구조의 차광 패턴 사이의 갭에서 전위차가 증폭되는 모니터링 포토마스크.
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