6. [핵심만 알자!] 포토마스크 종류 알려줘!

아니 디펙 진짜 없다니까?! 믿어봐.

 

 

 

Binary Mask

그냥 일반적인 마스크이다. 누구는 이진마스크 이러던데, 그냥 마스크이다.

1. Cr 투과율 It1/Iill. < 0.001
2. Cr층 반사율: Cr oxide가 Anti-Reflection 역할 

 

- 크롬(Cr)은 우수한 차광 특성으로 인해 바이너리 마스크에서 흡수층에 사용된다. 크롬층은 산화되어 크롬 산화물층을 형성하는 경우가 많으며, 이는 리소그래피 공정 중 이미지 왜곡이나 초점 오차를 유발할 수 있는 광 반사를 최소화하기 위한 반사 방지 코팅의 역할을 한다

3. 열 팽창률: 0.55PPM/℃ @상온, Zerodur~ 0.05PPM 수준

 

- 마스크 재료(fused silica 또는 Zerodur)에 대한 열 팽창 계수(CTE)는 fused silica의 경우 섭씨 100만 분의 약 0.55 ppm/℃로 매우 낮으며, Zerodur의 경우 약 0.05 PPM/℃로 더욱 낮다. 이러한 낮은 CTE는 온도 변동 동안 패턴 무결성을 유지하기 위해 매우 중요하다.

 

 

4. Qz 면 중력 처짐 ->> Qz 투께 0.25” 

- 중력 처짐을 최소화하기 위해 두께는 6”는 6.35mm, 5”는 2.29mm 정도 필요하다. 그리고 FPD용 Photomask( 길이 ~1m)에서 중력 처짐은 ~수십 um 수준이다.


5. Flatness : Focus error ~ Flatness(nm)/M²

6. Cr 층에 의한 warpage

 

7. 투과율 : 마스크는 ArF(193nm), KrF(248nm), i-라인(365nm) 및 g-라인(436nm)과 같은 리소그래피에 사용되는 특정 파장에 대해 높은 투명도를 유지해야 한다. 150nm 미만의 파장의 경우 마스크의 재질이 90% 이상의 투과율을 가져야 하며, 웨이퍼에 포토레지스트가 제대로 노출될 수 있을 정도의 빛이 마스크를 통과할 수 있도록 해야 한다.

 

PSM Mask

PSM(Phase Shift Mask) : Resolution Enhancement Technology의 한 분야.
“비싼 노광기의 성능을 연장하는 기술”

 

 

Mask 구조를 변경하여 빛의 회절현상을 감소시키는 기술이다. 
이론적으로는 최대 50% 해상도 개선이 되나, 실제 mask 제작이 어려워 적용하기 힘들다는 엄청난 단점이 있다.

 

PSM Type으로는 여러가지가 있는데 Att. PSM(MoSi)가 가장 많이 사용한다. 왜냐하면 양산 하기 쉽기 때문이다.
그에 따라 해상도는 5-20% 정도 개선 가능함. 

 

PSM Type

- Alternate PSM
- Rim type PSM
- Attenuated PSM (H-tone Cr, MoSi)
- Cr-less PSM (phase edge mask)

 

 

PSM Mask

EUV(Extreme Ultra-Violet) Mask : Photolithography에서 파장이 193nm에서 13.5nm로 줄어들었기에..

λ=13.5nm인 EUV는 대부분의 물질들에 의해 흡수되기에 반사 Mirror 형태의 Mask 필요하다. 자세한 내용은 아래의 링크를 참조해주시면 대단히 감사하겠다!

 

29. EUV Mask에 대하여 - 제작 (1)

 

30. EUV Mask에 대하여 - 반사 (2)

 

31. EUV Mask에 대하여 - 흡수 (3)

 

32. EUV Mask에 대하여 - 오염 (4)

 

33. EUV Mask에 대하여 - 종류 (5)

 

EUV Mask : Multi-Layer와 반사율

λ=13.5nm에서 Reflectance를 높이는 방법이다.
Mo/Si층을 기본으로  multi layer를 Coating한다.(>40 Pair)  

 

 

EUV Mask : Multi- Layer 구조

 Multi-Layer의 두께를 원자 단위로 Control 해야한다. ALD가 주로 사용된다.

Intermixing Layer가 생기면 반사율이 떨어지기에 공정의 중요성이 여기서 한번 더 강조된다.

     - Mo(2.8nm)/Si(4.2nm)
     - Ru(2.5nm) /Si(4.0nm) 
     - 표면 Roughness ~0.2nm

EUV Mask : 3D effect

 

- 3D effect : 반사 거울 방식이라서 태생적으로 Shadow 발생한다. (안돼...!)
                  NA(numerical aperture)가 클수록 크게 발생한다. 태생적이다..

- 감소 방법 : Thin Absorber, ML etcher, 배율 확대(4X ->> 8X) 

EUV Mask : Defect issue

ML 내부의 Defect은 검사하기 어렵고 Repair 불가하다. 한번 만들때 정말 잘 만들어야한다. 
Blank mask defect control 및 검사 기술 중요하다. (*Pit과 Bump에 의한 1nm depth 차이도 defect으로 전사된다.)
Amplitude Defect은 기존 Cr mask와 비슷하다.

 

 

ML 내부의 particle이나 Glass 위 pit에 의한 Defect는 13.5nm 파장으로 검사하여야 한다.

위 그림을 보면 알겠지만 다른 파장으로 검사할 경우 디펙을 모두 관측할 수 없을것이다.EUV 광의 중요성이 여기서 한번 더 강조된다.

 

이제 펠리클 이야기를 해보자.

EUV(Extreme Ultra-Violet Photolithography) Mask : Pellicle \

Pellicle 성능이 불안정하여 현재는 자주 교환함.
참고로 Pellicle이 없으면 Photomask 운용 Cost가 5배 상승한다.(1X mask 시기)   

선택과 집중의 시기가 도래하고있다.

 

 

이때까지의 내용을 다시한번 정리해봅시다!

 

       - Blank mask 제조에 특별 기술이 필요하며 전문 업체가 제작함.
         Hoya, Asahi, S&S Tech., …

       - PSM은 제작하기 쉬운 Att. PSM이 양산에 적용됨.
         Levenson Type등은 제작 난이도 때문에 적용 어려움.

       - EUV mask의 ML(Multi-Layer)의 Defect Control이 매우 중요함.

       - EUV mask의 경우 3D effect를 최소화하는 기술이 필요하다.
         Thin Absorber, 4X 에서 8X  증가하고있다.