227일, 16시간, 18분 - Togotech

"포토마스크"의 두 판 사이의 차이

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<li> [[더미 필 패턴]]
 
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<li> [[IC 표식]]
 
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<li>펠리클이 부착되어 있는 어느 (i-라인용)포토마스크
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<li>다이설계 및 포토마스크 레이아웃 작업
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<li>photomask 포토마스크
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<li>위키페디아 Photomask https://en.wikipedia.org/wiki/Photomask
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<li>포토마스크 블랭크(photomask blank): 블랭크 마스크라 함은 아래와 같이 구성된 것(석영+차광층+PR층)을 말한다.
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<li>기술
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<li>재질은 synthetic quartz 이다.
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<li>이 석영 기판 위에 전통적으로 Chromium(Cr) 차광층(light-shielding layer)을 입힌다. 또는 Molybdenum-Silicon Binary (OMOG: Opaque MoSi on Glass) 차광재료를 입힌다.
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<li>차광층 위에 amplified photo resist를 발라 출하한다.
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<li>국내 제조업체
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<li>에스앤에스텍 http://www.snstech.co.kr/
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<li>2001년 설립. 대구시 달서구 호산동로 42
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<li>2023년 매출 1503억, 영업이익 250억
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<li>SK엔펄스. SKC의 100% 자회사
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<li>ArF용 PSM: 2023년부터 SK하이닉스에 공급
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<li>전자빔 노광 Electron-beam lithography, e-beam lithography, EBL
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<li>위키페디아 Electron-beam lithography https://en.wikipedia.org/wiki/Electron-beam_lithography
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<li>10nm 해상도가 나온다. 2022년 최첨단 다중 빔 라이터(state-of-the-art electron multi-beam writer)는 20nm 해상도는 보인다.
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<li>정전기(electrostatic)에 의해서는 최대 1mm 영역만 전자빔이 편향되므로, 더 큰 패턴은 스테이지가 기계적으로 이동되어야 한다. 만약 전자기력(electromagnetic)으로 편향시키면 더 큰 면적을 그릴 수 있지만 왜곡이 크게 발생된다.
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<li>쓰기 속도는 웨이퍼 노광에 사용되는 광학적 노광장비에 비해 약 1천만배 느리다.
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<li>포토레지스트(PMMA 재료)에서 전자빔은 다양한 이유와 경로로 산란을 일으킨다.
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<li>포토레지스트 깊이(=두께) 변화에 따른 standing wave 효과는 일어나지 않는듯(?????)
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<li>Electron beam lithography for Nanofabrication - 127
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<li>OAI; Off-Axis Illumination
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<li>빛을 경사지게 입사시키는 방법이다. 원형조리개를 4개구멍조리개(quadruple)로 교체한다.
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<li>NA와 DOF 모두 개선할 수 있다.
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<li>OPC; Optical Proximity Correction Mask 광 근접 보정 마스크
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<li>위키페디아 Optical proximity correction https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_proximity_correction
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<li>소프트웨어 제공업체: mentor, synopsys, Brion
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<li>관련자료
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<li>SLM=Spatial Light Modulator - 73p
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<li>관련 기술을 제공하는 회사
 
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<li> [[디지털카메라용 이미지센서]] 에 사용되는 보호유리 참조
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<li>포트로닉스(Photronics) https://www.photronics.com/
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<li>펠리클;
 
 
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<li>사용목적
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<li>제조방법
 
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<li>이 목적으로 사용되는 very thin membrane을 말한다.
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<li>(주로) 전자빔 노광(electron beam lithography;EBL) 장치로 패터닝을 한다. 레이저는 해상도가 낮기 때문에 저렴하다.
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<li>마스크로부터 일정거리 떨어진 지점에 위치하여 오염물질이 마스크에 직접적으로 부착되는 것을 막는 역할을 하는 동시에, 펠리클 상에 위치한 오염물질이 웨이퍼 상에 전사되지 않도록 탈초점(out of focus) 시키는 역할을 한다.
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<li>가는 선을 위해 CAR(chemically amplified resist;화학증폭형 레지스트)이 발라진 레지스트를 사용한다.
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<li>stand-off distance: 펠리클과 마스크 패턴 사이 거리
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<li>CAR은 DUV 파장인 KrF 및 ArF 노광기에 적용되는 포토레지스트이다.
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<li>CAR 역시 EBL에 적용된다.
 
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<li>재질
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<li>시높시스
 
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<li>mylar: 1.2um 두께. 350um 이상 파장에서 사용. 200nm 부근에서는 투과율이 급격히 저하된다. 반사index가 1.65로 반사율은 12%. 에너지손실이 4%~10%. 내부산란 등으로 사용하지 않는다.
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<li>2023/12/13 Theelec 기사
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<li>cellulose 재질로 약 0.72um, 99% 이상 투과율. i-line 이상 파장에서 사용. reflective index는 1.5로 light reflection은 8%, 에너지손실은 약 2%
 
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<li>ArF, KrF 파장에서는, perfluoropolmer 재질로 약 0.84um(ArF) 0.92um(KrF) 두께, 투과율은 99.3, 99.5% 이상 보인다.
 
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<li>EUV 13.5nm 파장에서는 현재 없다. (아래, 위키페디아 자료를 보면)
 
 
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<li>80W 입사광을 흡수하면 750K 온도까지 도달한다.
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<li>머신러닝(machine learning;ML) 모델을 적용하여 계산한다.
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<li>ASML이 개발한 82% 투과율을 보이는 70nm polysilicon 펠리클을 사용해도 바로 망가졌다.
+
<li>역사
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<li>SiNx 재료는 82W 에너지에 고장났다.
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<li>현실적으로 250W 노광에너지가 사용되어야 하는데, 이 정도이면 670도씨에 도달될 것이다.
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<li>1990년 중반 처음으로 도입.
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<li>녹는점이 높은 graphite, graphene 등 other carbon nanomaterials 은 (전기가 통해서?) EUV에 의해 전자 방출로 손상당하고 장치 내부에 설치될 것으로 예상되는 수소 크리닝 플라즈마에 쉽게 (Si도 마찬가지로 쉽게)에칭되는 문제가 있다.
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<li>초기에는 룰 테이블에 변수를 입력하는 방식(rule based segment correction), 모델 베이스 기반(model based segment correction), 인버스 리소그래프 테크닉(inverse lithography technique;ILT) 방식이 사용됨.
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<li>수소 플라스마에 견디는 코팅을 할 수 있으나, 투과도를 떨어뜨리고 기계적 안정성을 저해한다.
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<li>모델베이스는 수학적 모델을 사용하고, ILT 방식은 픽셀로 세분화한 후 토폴로지를 변경하는 방법이다.
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<li>2019년 TSMC는 자체 펠리클로 제한된 생산을 시작했으며, 삼성은 2022년 적용 계획을 가지고 있다.
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<li>ML 방식은 사전 트레이닝이 필요하지만, 빠르게 계산한다.
 
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<li>(EUV 노광기처럼) 펠리클이 없으면
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<li>2020년 기준으로 10nm 공정 1mm x 1mm 레이아웃이 필요한 칩을 만드는 마스크 1장당 5일 걸리는 작업이다.
 
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<li>작업전에 테스트 웨이퍼를 사용하여 노광한 후, 결점을 확인한다.
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<li>이를 ML으로 수행하면 1일 걸린다.
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<li>결점이 없어질 때까지 마스크를 세척한다. 그 사이 작업된 웨이퍼는 재작업한다.
 
 
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<li>두께: 두께에 따른 optical interference 때문에 노광에너지 편차를 보이므로 파장별로 두께를 정확히 결정해야 한다.
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<li>PSM; Phase-Shift Masks 위상 변이 마스크
 
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<li>두께는 1/2nλ이다.
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<li>위키페디아 Phase-shift mask https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-shift_mask
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<li>그래도 단일 색상 조명(monochromatic illumination)을 사용하면 원치않은 standing wave가 발생되어 생각치 못한 변화나 disturbance가 발생되므로, polychromatic illumination 시스템을 사용하는 것이 좋다.
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<li>해상도를 높이고, 초점심도를 확장시킬 수 있다.
 
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<li>효과: 약 50um 이물질까지 허용한다.
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<li>관련 기술을 제공하는 회사
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<li>포트로닉스(Photronics) https://www.photronics.com/
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<li>extreme ultraviolet(EUV)용 포토마스크를 위해서
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<li>KrF 및 ArF 노광을 위해서는 embedded attenuated phase-shift masks(EAPSM) 기술을 적용한 마스크를 사용한다.
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<li>6% 투과율을 갖는 MoSiON absorber를 적용하여 180도 위상변이를 발생시킨다.
 
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<li>펠리클 프레임
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<li>제조방법
 
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<li>검정색 아노다이징 처리한 [[알루미늄]](7075 재질)
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<li>전자빔 또는 레이저로 상단 크롬층을 식각한다.
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<li>높이: 1.2mm~6.8mm
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<li>ICP 식각공정으로 크롬층 아래에 MoSiON 패턴을 생성시킨다.
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<li>마스크와는 hot melt SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene) 수지로 접착한다. 자외선에 잘 견디고 고무처럼 유연하다.
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<li>다시 레지스트를 코팅한 후, 레이저 패터닝 도구로 2차 노광을 하여 위상 변이 패턴을 정의한다.
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<li>대표 사진
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<li> [[펠리클]]을 설명하기 위한 사진
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<li>152mm (6인치) 정사각형, 두께 10mm 어떤 포토마스크에서 6mm
 
<li>152mm (6인치) 정사각형, 두께 10mm 어떤 포토마스크에서 6mm
 
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image:mask4_002.jpg | 투고기술 이름으로 레이저마킹
 
image:mask4_002.jpg | 투고기술 이름으로 레이저마킹
 
image:mask4_007.jpg | 펠리클 제조업체는 FST. 펠리클 두께는 0.7um
 
image:mask4_007.jpg | 펠리클 제조업체는 FST. 펠리클 두께는 0.7um
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image:mask4_008.jpg | 기압조절용 바람 구멍(vent hole). 먼지는 들어가지 않도록 한다.
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image:mask4_008.jpg | 기압조절용 [[배출구]](vent hole). 먼지는 들어가지 않도록 한다.
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<li>(패턴을 없앤) 투명판(포토마스크를 재생하여 만든 투명한 쿼츠 기판)으로 사용
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<li> [[양면현미경]]
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image:doubleside1_005.jpg | 마이크로이미지에서 받은 6인치, 6.35mmt 재생 투명 Quartz 기판
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image:doubleside1_006.jpg | 쿼츠판을 끼운 모습
 
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<li>거울로 응용
 
<li>거울로 응용
 
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<li> [[색도계]]에서
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<li> [[Nippon Denshoku ZE 2000 액체 색도계]]에서
 
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image:ze2000_047.jpg
 
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<li>설계시 고려사항
 
<li>설계시 고려사항
 
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<li>폐곡선 정의가 안되는 CAD를 사용하는 듯
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<li> [[SAW-핸드폰DPX]]
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image:lg_f460s_015_001_009.jpg | 이 회사 [[포토마스크]] CAD 프로그램은 구멍 뚫린 폰트 적용은 허용 안되는 듯.
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<li>CAD에서는 곡선을 정의할 수 없다.
 
<li>CAD에서는 곡선을 정의할 수 없다.
 
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<li> [[SAW-핸드폰RF]]
 
<li> [[SAW-핸드폰RF]]
 
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<li>2009.03 제조품 Motorola [[Z8m]] 핸드폰에서
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<li>2008.04 출시 Motorola [[Z8m]] 슬라이드 피처폰
 
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image:z8m01_061.jpg | 신호선에만 계단형태의 전극을 사용. 글꼴을 곡선으로 그릴 수 없어서.
 
image:z8m01_061.jpg | 신호선에만 계단형태의 전극을 사용. 글꼴을 곡선으로 그릴 수 없어서.
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<li>얼라인을 위한 인식 마크를 넣어야 한다.
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<li> [[핸드폰용 이미지센서]]
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<li>2013.10 출시 애플 [[iPhone 5S]] 스마트폰
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image:iphone5s01_077.jpg | 이 6개 막대기(피치 20.0um)는 Canon Stepper를 위한, align용 인식마크
 
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2024년 4월 8일 (월) 15:24 기준 최신판

포토마스크

  1. 전자부품
    1. 광관련
      1. 포토마스크 - 이 페이지
        1. 구성요소
          1. 펠리클
        2. 설계기술
          1. CIF2DXF
          2. 정렬키
          3. 더미 필 패턴
          4. 안티에일리어싱
    2. 참조
      2. IC 표식
      3. TEG
      4. 광학 해상도 차트
      5. Copyright
  2. 광원 파장
    1. g-line; 수은등에서 방출되는 435nm, 1960년대 사용
    2. i-line; 수은등에서 방출되는 365nm
    3. KrF; KrF 엑시머레이저에서 나오는 248nm
    4. ArF; ArF 레이저에서 나오는 deep UV라고 부르는 193nm(6.4eV)
    5. EUV; extreme ultraviolet 124nm~10nm (에너지는 10eV~124eV)
      1. 반도체 노광기에서는 13.5nm(~92eV)를 사용한다.
      2. 투과마스크가 아닌 반사 포토마스크(Mo과 Si 레이어들을 약 40회 교대로 적층하여 브래그 회절을 이용)를 사용한다.
      3. 광원은 CO2레이저+Sn플라즈마
  3. 기술
    1. 다이설계 및 포토마스크 레이아웃 작업
      1. 2024/03/23 ,
    2. photomask 포토마스크
      1. 위키페디아 Photomask https://en.wikipedia.org/wiki/Photomask
      2. 포토마스크 블랭크(photomask blank): 블랭크 마스크라 함은 아래와 같이 구성된 것(석영+차광층+PR층)을 말한다.
        1. 기술
          1. 재질은 synthetic quartz 이다.
          2. 이 석영 기판 위에 전통적으로 Chromium(Cr) 차광층(light-shielding layer)을 입힌다. 또는 Molybdenum-Silicon Binary (OMOG: Opaque MoSi on Glass) 차광재료를 입힌다.
          3. 차광층 위에 amplified photo resist를 발라 출하한다.
        2. 국내 제조업체
          1. 에스앤에스텍 http://www.snstech.co.kr/
            1. 2001년 설립. 대구시 달서구 호산동로 42
            2. 2023년 매출 1503억, 영업이익 250억
          2. SK엔펄스. SKC의 100% 자회사
            1. 2018년 사업시작
            2. ArF용 PSM: 2023년부터 SK하이닉스에 공급
    3. 전자빔 노광 Electron-beam lithography, e-beam lithography, EBL
      1. 위키페디아 Electron-beam lithography https://en.wikipedia.org/wiki/Electron-beam_lithography
        1. 10nm 해상도가 나온다. 2022년 최첨단 다중 빔 라이터(state-of-the-art electron multi-beam writer)는 20nm 해상도는 보인다.
        2. 정전기(electrostatic)에 의해서는 최대 1mm 영역만 전자빔이 편향되므로, 더 큰 패턴은 스테이지가 기계적으로 이동되어야 한다. 만약 전자기력(electromagnetic)으로 편향시키면 더 큰 면적을 그릴 수 있지만 왜곡이 크게 발생된다.
        3. 쓰기 속도는 웨이퍼 노광에 사용되는 광학적 노광장비에 비해 약 1천만배 느리다.
        4. 포토레지스트(PMMA 재료)에서 전자빔은 다양한 이유와 경로로 산란을 일으킨다.
          1. 포토레지스트 깊이(=두께) 변화에 따른 standing wave 효과는 일어나지 않는듯(?????)
      2. 자료
        1. Electron beam lithography for Nanofabrication - 127
    4. OAI; Off-Axis Illumination
      1. 빛을 경사지게 입사시키는 방법이다. 원형조리개를 4개구멍조리개(quadruple)로 교체한다.
      2. NA와 DOF 모두 개선할 수 있다.
    5. OPC; Optical Proximity Correction Mask 광 근접 보정 마스크
      1. 위키페디아 Optical proximity correction https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_proximity_correction
        1. 소프트웨어 제공업체: mentor, synopsys, Brion
      2. 관련자료
        1. SLM=Spatial Light Modulator - 73p
      3. 관련 기술을 제공하는 회사
        1. 포트로닉스(Photronics) https://www.photronics.com/
          1. 제조방법
            1. (주로) 전자빔 노광(electron beam lithography;EBL) 장치로 패터닝을 한다. 레이저는 해상도가 낮기 때문에 저렴하다.
            2. 가는 선을 위해 CAR(chemically amplified resist;화학증폭형 레지스트)이 발라진 레지스트를 사용한다.
              1. CAR은 DUV 파장인 KrF 및 ArF 노광기에 적용되는 포토레지스트이다.
              2. CAR 역시 EBL에 적용된다.
        2. 시높시스
          1. 2023/12/13 Theelec 기사
            1. 머신러닝(machine learning;ML) 모델을 적용하여 계산한다.
            2. 역사
              1. 1990년 중반 처음으로 도입.
              2. 초기에는 룰 테이블에 변수를 입력하는 방식(rule based segment correction), 모델 베이스 기반(model based segment correction), 인버스 리소그래프 테크닉(inverse lithography technique;ILT) 방식이 사용됨.
              3. 모델베이스는 수학적 모델을 사용하고, ILT 방식은 픽셀로 세분화한 후 토폴로지를 변경하는 방법이다.
              4. ML 방식은 사전 트레이닝이 필요하지만, 빠르게 계산한다.
          2. 2020년 기준으로 10nm 공정 1mm x 1mm 레이아웃이 필요한 칩을 만드는 마스크 1장당 5일 걸리는 작업이다.
            1. 이를 ML으로 수행하면 1일 걸린다.
    6. PSM; Phase-Shift Masks 위상 변이 마스크
      1. 위키페디아 Phase-shift mask https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-shift_mask
        1. 해상도를 높이고, 초점심도를 확장시킬 수 있다.
      2. 관련 기술을 제공하는 회사
        1. 포트로닉스(Photronics) https://www.photronics.com/
          1. extreme ultraviolet(EUV)용 포토마스크를 위해서
            1. KrF 및 ArF 노광을 위해서는 embedded attenuated phase-shift masks(EAPSM) 기술을 적용한 마스크를 사용한다.
            2. 6% 투과율을 갖는 MoSiON absorber를 적용하여 180도 위상변이를 발생시킨다.
          2. 제조방법
            1. 전자빔 또는 레이저로 상단 크롬층을 식각한다.
            2. ICP 식각공정으로 크롬층 아래에 MoSiON 패턴을 생성시킨다.
            3. 다시 레지스트를 코팅한 후, 레이저 패터닝 도구로 2차 노광을 하여 위상 변이 패턴을 정의한다.
  4. 대표 사진
    1. 펠리클을 설명하기 위한 사진
      1. 152mm (6인치) 정사각형, 두께 10mm 어떤 포토마스크에서 6mm

        • 펠리클을 위에 두고 촬영

        • 투고기술 이름으로 레이저마킹

        • 펠리클 제조업체는 FST. 펠리클 두께는 0.7um

        • 기압조절용 배출구(vent hole). 먼지는 들어가지 않도록 한다.

  5. (패턴을 없앤) 투명판(포토마스크를 재생하여 만든 투명한 쿼츠 기판)으로 사용
    1. 양면현미경

      • 마이크로이미지에서 받은 6인치, 6.35mmt 재생 투명 Quartz 기판

      • 쿼츠판을 끼운 모습

  6. 거울로 응용
    1. Nippon Denshoku ZE 2000 액체 색도계에서
      • ze2000 047.jpg

      • 거울면적만큼만 빛을 반사한다. VERSION 1 1.23.1985

      • 22% 빛을 반사한다. 78% 광량은 통과한다.

      • 거울 크기 0.51x0.51mm

  7. 설계시 고려사항
    1. 폐곡선 정의가 안되는 CAD를 사용하는 듯
      1. SAW-핸드폰DPX

        • 이 회사 포토마스크 CAD 프로그램은 구멍 뚫린 폰트 적용은 허용 안되는 듯.

    2. CAD에서는 곡선을 정의할 수 없다.
      1. SAW-핸드폰RF
        1. 2008.04 출시 Motorola Z8m 슬라이드 피처폰

          • 신호선에만 계단형태의 전극을 사용. 글꼴을 곡선으로 그릴 수 없어서.

    3. 얼라인을 위한 인식 마크를 넣어야 한다.
      1. 핸드폰용 이미지센서
        1. 2013.10 출시 애플 iPhone 5S 스마트폰

          • 이 6개 막대기(피치 20.0um)는 Canon Stepper를 위한, align용 인식마크

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