Ellipsometry와 imaging ellipsometry를 이용한 haze와 pellicle 연구

Abstract

반도체 산업은 패턴의 미세화를 위하여 끊임없이 노력해 왔다. 이를 위해 노광 기술에서 광원의 파장이 급격하게 줄어들었는데, 파장이 줄어듦에 따라 여러 가지 문제점들이 야기되었다. 그중 haze는 가장 큰 문제로 대두되었다. Haze는 포토마스크 표면에 생기는 오염을 말하는데, 이는 노광 중 포토마스크 표면에 묻거나 점착된 이온성분들의 결정체로 정의될 수 있다. Haze의 원인으로 펠리클(pellicle), 공기, 펠리클의 접착제, 그리고 마스크 세척 후에 남은 잔여물 등으로 생각할 수 있다. 본 논문에서는 haze 문제가 펠리클로 덮여진 상태에서도 발생한다는 점과 광원의 파장이 짧아짐에 따라 발생한다는 점에 주목하여 그 광 경로에 있는 펠리클과 haze에 관한 연구를 진행하였다. 펠리클은 포토마스크를 먼지나 공기 중 발생하는 오염으로부터 보호하기 위해 포토마스크위에 부착된 얇은 박막으로 carbon, fluorine, 그리고 oxygen의 화학적 결합으로 구성되어 있다. 펠리클의 구성원소인 C, F, O의 화학결합에너지는 ArF laser의 photon 에너지 보다 작은 값을 가지고 있기 때문에 노광 중 ArF laser에 의해 결합구조가 깨지고 이렇게 발생된 원소들이 다른 화학적 결합을 하여 포토마스크 위에 점착됨으로써 haze의 원인이 될 수 있다. 실험을 위하여 박막의 광특성을 알 수 있는 ellipsometry와 이를 시각화 할 수 있는 imaging ellipsometry를 사용하였다. 또한 펠리클이 덮여진 상태에서 발생하는 haze의 측정을 위하여 펠리클이 덮여 있어도 펠리클에 상관없이 시편의 광특성을 알 수 있는 ellipsometry와 imaging ellipsometry에 관하여 연구하였다. 펠리클의 직접적인 변화를 보기 위하여 노광 에너지에 따른 펠리클의 광특성을 ellipsometry와 imaging ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 이를 통하여 펠리클의 두께와 광특성의 변화를 확인할 수 있었고 펠리클로 덮인 시편의 변화를 노광 에너지에 따라 측정한 결과 노광시키지 않은 다른 면보다 약 2~3정도 두꺼워 짐을 알 수 있었다. 이를 통하여 노광에너지에 의해 펠리클의 화학결합이 무너지면서 방출된 입자들이 시편에 붙어 haze의 원인이 됨을 알 수 있다.