포토마스크

전자부품
1. 광관련
  1. 포토마스크 - 이 페이지
2. 참조
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
펠리클이 부착되어 있는 어느 (i-라인용)포토마스크
1. 디지털카메라용 이미지센서 에 사용되는 보호유리 참조
2. 펠리클;
  1. 사용목적
    1. 이 목적으로 사용되는 very thin membrane을 말한다.
    2. 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.
    3. stand-off distance: 펠리클과 마스크 패턴 사이 거리
  2. 재질
    1. 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.
    2. cellulose 재질로 약 0.72um, 99% 이상 투과율. i-line 이상 파장에서 사용. reflective index는 1.5로 light reflection은 8%, 에너지손실은 약 2%
    3. ArF, KrF 파장에서는, perfluoropolmer 재질로 약 0.84um(ArF) 0.92um(KrF) 두께, 투과율은 99.3, 99.5% 이상 보인다.
    4. EUV 13.5nm 파장에서는 현재 없다.
      1. 80W 노광에너지 입사광을 흡수하면 750K 온도까지 도달한다.
        
        매우 얇은 막(열용량이 매우 작다.)이 진공상태에서 넓게 허공에 떠 있다.(열전도율이 매우 낮은 상태가 된다.)
        투과율이 낮다면 (반사가 없다면, 손실되는 에너지는 펠리클 내부로 흡수되어) 펠리클은 매우 뜨거워진다.
      2. ASML이 개발한 82% 투과율을 보이는 두께 70nm polysilicon 펠리클을 사용해도 바로 망가졌다.
      3. SiNx 재료는 82W 에너지에 고장났다.
      4. 현실적으로 250W 노광에너지가 사용되어야 하는데, 이 정도이면 670도씨에 도달될 것이다.
      5. 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.
      6. 수소 플라스마에 견디는 코팅을 할 수 있으나, 투과도를 떨어뜨리고 기계적 안정성(일부 부풀어 오르거나 쭈글거리는 문제)을 저해한다.
      7. 2019년 TSMC는 자체 펠리클로 제한된 생산을 시작했으며, 삼성은 2022년 적용 계획을 가지고 있다.
  3. (EUV 노광기처럼) 펠리클이 없으면
    1. 작업전에 테스트 웨이퍼를 사용하여 노광한 후, 결점을 확인한다.
    2. 결점이 없어질 때까지 마스크를 세척한다. 그 사이 작업된 웨이퍼는 재작업한다.
  4. 두께: 두께에 따른 optical interference 때문에 노광에너지 편차를 보이므로 파장별로 두께를 정확히 결정해야 한다.
    1. 두께는 1/2nλ이다.
    2. 그래도 단일 색상 조명(monochromatic illumination)을 사용하면 원치않은 standing wave가 발생되어 생각치 못한 변화나 disturbance가 발생되므로, polychromatic illumination 시스템을 사용하는 것이 좋다.
  5. 효과: 약 50um 이물질까지 허용한다.
3. 펠리클 프레임
  1. 검정색 아노다이징 처리한 알루미늄(7075 재질)
  2. 높이: 1.2mm~6.8mm
  3. 마스크와는 hot melt SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene) 수지로 접착한다. 자외선에 잘 견디고 고무처럼 유연하다.
4. 152mm (6인치) 정사각형, 두께 10mm 어떤 포토마스크에서 6mm
  - 펠리클을 위에 두고 촬영
  - 투고기술 이름으로 레이저마킹
  - 펠리클 제조업체는 FST. 펠리클 두께는 0.7um
  - 기압조절용 바람 구멍(vent hole). 먼지는 들어가지 않도록 한다.
거울로 응용
1. 색도계에서
  - 거울면적만큼만 빛을 반사한다. VERSION 1 1.23.1985
  - 22% 빛을 반사한다. 78% 광량은 통과한다.
  - 거울 크기 0.51x0.51mm
설계시 고려사항
1. CAD에서는 곡선을 정의할 수 없다.
  1. SAW-핸드폰RF
    1. 2009.03 제조품 Motorola Z8m 핸드폰에서
      - 신호선에만 계단형태의 전극을 사용. 글꼴을 곡선으로 그릴 수 없어서.