레티클과 포토마스크의 차이: 용어의 범위·축소 배율·크기·펠리클 비교

포토마스크는 회로 패턴을 그린 노광용 원판을 통틀어 가리키는 말입니다. 레티클은 그 일종으로, 원래는 웨이퍼의 일부(칩 1개에서 몇 개 분량)의 패턴만 가지고 스테퍼나 스캐너로 위치를 옮기면서 반복해 노광하는 원판을 가리킵니다. 현재 양산용 노광 장치는 패턴을 1/4로 축소해 투영하므로, 레티클 위의 패턴은 웨이퍼 위의 4배 크기입니다. 이에 비해 마스크 얼라이너 등에서 쓰는 등배 포토마스크는 웨이퍼 전면의 패턴을 같은 크기로 가지며, 한 번에 전면을 노광합니다. 양산 현장에서는 레티클도 흔히 '마스크'라고 부르기 때문에, 두 말은 종종 같은 뜻으로 쓰입니다.

비교 항목레티클(축소 투영용)등배 포토마스크(웨이퍼 전면용)
용어의 범위포토마스크의 일종. 웨이퍼 일부 영역의 패턴을 가지며, 위치를 옮겨 반복해 노광하는 원판노광용 원판의 총칭. 좁은 뜻으로는 웨이퍼 전면의 패턴을 등배로 가진 마스크를 가리킨다
사용하는 노광 장치스테퍼(스텝 앤 리피트)나 스캐너(스텝 앤 스캔)마스크 얼라이너(밀착 노광·근접 노광)나 등배 투영 노광 장치
웨이퍼 위 패턴과의 배율일반적으로 4배(투영 광학계로 1/4로 축소한다). 오래된 스테퍼에서는 5배나 10배도 있었다1배. 마스크 위의 치수가 그대로 웨이퍼에 전사된다
한 번에 노광하는 범위1샷 분량. 스캐너에서는 웨이퍼 위에서 최대 약 26 mm × 33 mm이며, 샷을 반복해 웨이퍼 전면을 덮는다웨이퍼 전면을 한 번에 노광한다
기판의 크기와 재료6인치 각(약 152 mm), 두께 약 6 mm의 합성 석영이 표준. EUV용은 저열팽창 유리에 다층막을 입힌 반사형웨이퍼보다 한 치수 큰 사각형 유리판(소다석회 유리나 석영). 크롬으로 패턴을 만드는 것이 많다
펠리클DUV에서는 붙이는 것이 표준. EUV용으로는 두께 수십 nm의 극박막이 개발되어 있다밀착 노광이나 근접 노광에서는 마스크를 웨이퍼 바로 가까이에 두므로 붙일 수 없다
오차와 결함의 영향원판의 치수 오차나 작은 이물은 웨이퍼 위에서는 축소된다. 다만 결함은 모든 샷의 같은 위치에 반복해서 전사된다오차나 결함이 그대로의 크기로 전사된다. 밀착 노광에서는 레지스트와의 접촉으로 오염이나 흠집이 생기기 쉬워 세정이나 교환이 필요
주요 사용처첨단 LSI(로직·메모리)의 양산에서 미세한 층을 만든다MEMS, 파워 디바이스, LED, 연구 개발 등 치수가 µm 단위인 층
현장에서의 호칭노광 장치 주변에서는 '레티클'(레티클 스테이지, 레티클 리밋 등). 설계나 마스크 제조에서는 '마스크'(마스크 세트, 마스크 매수 등)라고 부르는 경우도 많다연구실이나 MEMS 공정에서는 단순히 '마스크', '포토마스크'라고 부르는 경우가 많다

수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.

상황별 선택 기준

레티클
스테퍼나 스캐너로 미세한 패턴을 양산할 때. 4배 크기로 그리므로 원판을 만들기 쉽고, 원판의 작은 오차의 영향도 축소됩니다.
등배 포토마스크
치수가 µm 단위이고 장치와 원판의 비용을 억제하고 싶을 때. 마스크 얼라이너로 웨이퍼 전면을 한 번에 노광할 수 있습니다.
용어의 구분
양산의 미세한 층 이야기에서는 레티클과 포토마스크(마스크)는 거의 같은 뜻으로 쓰입니다. 구별하고 싶을 때는 축소 투영용을 레티클, 등배 전면용을 마스크라고 나누어 부릅니다.

자주 묻는 질문

레티클과 포토마스크는 같은 것인가요?

넓은 뜻으로는 같으며, 레티클은 포토마스크의 일종입니다. 원래는 웨이퍼 전면의 패턴을 등배로 가진 것을 마스크, 일부 영역의 패턴을 가지고 스테퍼로 반복해 노광하는 것을 레티클이라고 나누어 불렀습니다. 현재 양산에서는 거의 모든 노광이 축소 투영이므로, 레티클도 '마스크'라고 부르는 것이 일반적입니다.

왜 레티클의 패턴은 웨이퍼 위의 4배인가요?

노광 장치가 투영 광학계로 패턴을 1/4로 축소해 전사하기 때문입니다. 원판의 선을 4배 굵기로 그릴 수 있어 만들기 쉽고, 원판의 치수 오차나 작은 이물의 영향도 웨이퍼 위에서는 작아집니다. 그 대신 1샷으로 노광할 수 있는 범위는 웨이퍼 위에서 약 26 mm × 33 mm로 제한됩니다.

등배 포토마스크에 펠리클을 붙이지 않는 이유는 무엇인가요?

밀착 노광에서는 마스크를 레지스트에 접촉시키고, 근접 노광에서도 마스크와 웨이퍼 사이를 아주 조금밖에 띄우지 않기 때문에, 마스크에서 몇 mm 떨어뜨려 막을 치는 펠리클을 둘 자리가 없기 때문입니다. 그래서 마스크를 정기적으로 검사하고 세정해서 씁니다.

레티클 1장에는 칩이 몇 개 들어가나요?

칩의 크기에 따라 다릅니다. 1샷의 범위(웨이퍼 위에서 약 26 mm × 33 mm)에 들어가는 만큼 늘어놓으므로, 작은 칩이라면 다수, 매우 큰 칩이라면 1개입니다. 1샷보다 큰 칩은 그대로는 노광할 수 없습니다.

이해도 확인

현재의 노광 장치(스캐너)에서 일반적인, 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 투영할 때의 축소 배율은 무엇입니까?

  1. A등배(1/1)
  2. B1/4
  3. C1/100
정답과 해설 보기

정답: B. 1/4

현재의 노광 장치에서는 마스크 패턴을 1/4로 축소하여 웨이퍼에 투영하는 것이 일반적입니다. 마스크 상의 패턴은 웨이퍼 상의 4배 크기여도 되므로 마스크를 제작하기 쉽고, 마스크 상의 작은 결함이나 치수 오차도 1/4로 줄어들어 영향이 작아집니다. 마스크는 6인치 각(152 mm)의 석영판이 표준이며, 그 안에 26×33 mm 샷의 4배 분량이 들어갑니다. High-NA EUV에서는 방향에 따라 1/4과 1/8의 축소를 조합합니다.

포토마스크(레티클)의 패턴을 그리는 데 주로 사용되는 장치는 무엇입니까?

  1. A전자빔 묘화 장치
  2. B스테퍼
  3. CCMP 장치
정답과 해설 보기

정답: A. 전자빔 묘화 장치

포토마스크의 패턴은 가늘게 좁히거나 직사각형으로 성형한(가변 성형 빔) 전자빔을 마스크 상의 레지스트에 직접 쏘아 그리는 전자빔 묘화 장치로 만듭니다. 마스크 없이 매우 미세한 패턴을 그릴 수 있지만, 한 획 그리기 방식이어서 1장에 십여 시간이 걸리기도 하므로 양산에서는 마스크를 사용하여 일괄 전사합니다. 첨단 마스크에서는 수십만 개의 전자빔을 동시에 사용하는 멀티빔 묘화 장치로 OPC나 곡선 패턴을 고속으로 그리고 있습니다.

포토마스크 위에 일정한 간격을 두고 씌우는 얇은 막(펠리클)의 역할은 무엇입니까?

  1. A해상도를 2배로 한다
  2. B노광 광량을 늘린다
  3. C이물이 마스크 면에 직접 부착되는 것을 막고, 펠리클 위에 붙어도 초점이 맞지 않아 전사되기 어렵게 한다
정답과 해설 보기

정답: C. 이물이 마스크 면에 직접 부착되는 것을 막고, 펠리클 위에 붙어도 초점이 맞지 않아 전사되기 어렵게 한다

마스크에 이물이 붙으면 그 마스크로 노광하는 모든 웨이퍼의 모든 샷에 결함이 전사됩니다. 펠리클은 마스크에서 약 6 mm 떨어뜨려 프레임에 씌운 두께 1 µm 이하의 투명한 막으로, 이물은 펠리클 위에 붙기 때문에 초점이 맞지 않아 흐려지고 웨이퍼에는 전사되기 어려워집니다. EUV용으로는 EUV 광을 약 90% 투과하고 고온에 견디는 수십 nm의 극박막(폴리실리콘이나 카본 나노튜브 등)이 개발되고 있습니다.

  1. 포토마스크를 만들 때 사용하는, 석영 유리 기판에 차광막 등을 미리 성막한 재료를 무엇이라고 합니까?
  2. 현재의 스캐너형 노광 장치에서 1회 노광(1샷)으로 웨이퍼 상에 노광할 수 있는 최대 영역의 크기로 일반적인 것은 무엇입니까?
  3. ArF 노광용 포토마스크 기판에 사용되는 재료는?

포토리소그래피 문제 풀기

주요 용어 설명

포토마스크(레티클)
회로 패턴을 그린 노광용 원판. 석영 유리 기판에 차광막 패턴을 형성한다(EUV는 반사형). 축소 투영 노광 장비에서는 웨이퍼 위의 4배 크기로 만든다.
펠리클(Pellicle)
포토마스크 위에 일정한 간격을 두고 씌우는 얇은 막. 이물질이 마스크면에 직접 붙는 것을 막으며, 펠리클 위에 붙은 이물질은 초점이 맞지 않아 전사되기 어렵다.
스캐너(scanner)
슬릿 모양의 빛에 대해 마스크와 웨이퍼를 동기시켜 움직이면서 노광하는 노광 장비. 현재 양산 노광 장비의 주류이며 보통 마스크 패턴을 1/4로 축소해 투영한다.
EUV 노광
파장 13.5 nm의 극자외선을 사용하는 노광 기술. 반사 광학계와 진공 환경을 이용한다.
포토레지스트(Photoresist)
빛에 반응하여 현상액에 대한 용해성이 변하는 감광성 재료. 포지티브형은 노광부가 녹고, 네거티브형은 노광부가 남는다.

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