KR100253381B1

KR100253381B1 - 재활용 마스크 및 그 제조방법과 재활용방법

Info

Publication number: KR100253381B1
Application number: KR1019970070071A
Authority: KR
Inventors: 유승석
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2000-06-01
Also published as: TW376535B; KR19990050880A; US6340541B1

Abstract

본 발명은 재활용 가능한 마스크에 관한 것으로, 광학적으로 투명한 기판(2)과 상기 기판 상면에 형성된 차광층 패턴(3)을 갖는 박막필름(1)과 상기 박막필름(1)의 가장자리부의 상하면에 놓인 마스크프레임(14)과, 상기 마스크프레임(14)과 상기 박막필름(11)을 일체형으로 고정하기 위한 마스크 프레임 홀더(15)와, 상기 마스크프레임(14) 상하면에 접착제로 부착된 페리클 프레임(6)과 상기 각각의 페리클 프레임(6) 바깥면에 접착제로 부착되어 상기 박막필름(1)의 중앙부를 덮는 페리클(7)로 구성된 재활용 마스크를 제공한다.

Description

재활용 마스크 및 그 제조방법과 재활용 방법

본 발명은, 마스크의 구조 및 그 제조방법 그리고 상기 마스크를 재활용하는 방법에 관한 것으로, 특히 사용이 끝난 마스크를 재활용할 수 있도록 제작한 마스크에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조에 있어서, 반도체 기판에 패턴을 형성하기 위한 노광공정을 포토리소그라피 공정이라 한다. 상기 포토리소그라피 공정을 설명하면 다음과 같다.

즉, 반도체 기판에 빛을 받으면 반응하는 포토 레지스트 필름을 도포하고, 상기 반도체 기판상부에 투광부와 차광부로 구성된 패턴이 그려진 마스크를 설치하고, 상기 마스크를 조명계에서 조사한다. 그리하여 상기 반도체 기판상면의 포토레지스트는 투광부를 통과한 빛과 반응하게 되고, 상기 반도체 기판을 현상액에 넣으면, 레지스트 종류에 따라 상기 포토레지스트막의 빛에 반응한 부분이 제거되거나, 또는 빛과 반응하지 않은 부분이 제거되어 결과적으로 반도체 기판상에 패턴을 형성하게 된다.

상기 포토리소그라피 공정에 필요한 종래 마스크의 예를 도1 및 도2에 도시했다. 도2는 도1 마스크의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 종단면도이다.

일정한 두께를 갖고 광학적으로 투명한 기판(2) 상면의 중앙부에 소정 형상의 차광층 패턴(3)들을 갖는 박막필름(1)이 도시되어 있다.

일정한 높이를 갖고 있고, 중앙부가 뚫어져 있어서 상기 박막필름(1)의 패턴(3)들을 둘러싸도록 형성되어 있는 페리클 프레임(4)이, 상기 박막필름(1)의 상하면(1a, 1b)의 가장자리부에 부착되어 있다. 박막필름(1) 상면(1a) 및 하면(1b)에 부착된 각각의 페리클 프레임(6)의 상하면에 패턴(3) 보호막 즉 페리클(7)이 부착되어 있다. 상기 페리클(7)은 접착제에 의해 상기 페리클 프레임(6)에 부착되어 있어서, 상기 페리클(6)과 상기 박막필름(1)은 분리할 수 없는 상태로 고정되어 있다. 상기 페리클(6)의 역할은 상기 박막필름(1)에 형성된 패턴(3)을 보호하기 위한 것이다.

상기와 같이 구성되는 마스크의 제조방법은 다음과 같다.

먼저 박막필름(1)을 제조한다. 즉, 일정한 두께를 갖고 평평하며 광학적으로 투명한 기판(2)의 상면에 크롬(Cr) 등의 비투과성 재질을 얇게 도포하여 크롬막을 형성한다. 이어서, 상기 크롬막 위에 광 또는 전자선에 반응하는 레지스트막을 입힌 후, 원하는 패턴에 따라 노광장치 또는 전자선 조사장치를 이용하여 상기 레지스트막을 노광한다. 상기 빛이나 전자선에 조사된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 보호막으로하여 상기 크롬막을 식각함으로써 크롬막으로 된 차광층 패턴(3)을 형성한다. 상기한 바와 같이 형성된 박막필름(1)의 한쪽면(1a)은 소정형상의 크롬막 패턴(3)이 형성되고, 다른 한면(1b)은 투명한 유리재질이 그대로 남아 있다. 포토리소그라피 공정에서, 조사되는 빛은 크롬막 패턴 부위에서는 빛이 통과되고 않고, 크롬막 패턴이 그려지지 않는 투명유리기판이 드러나 있는 부분에서는 빛이 통과되는데, 상기 박막필름(1)의 투명기판(1)이 드러난 부분이 외부로부터의 어떤 손상을 입거나, 또는 그 부분에 이물질이 붙게 되면 원하는 패턴과 다른 패턴이 반도체 기판상에 형성된다. 따라서 박막필름(1)을 외부로부터 보호하기 위해 박막필름(1)의 양쪽면(1a, 1b)를 보호하기 위한 보호막(7; 이하 페리클(pellicle)이라 함)이 필요하게 된다.

따라서 박막필름(1)의 가장자리부의 상하면(1a, 1b)에 페리클 프레임(6)을 부착시키고, 상기 페리클 프레임(6) 위에 상기 패턴(3)들을 모두 덮도록 투명막인 페리클(7)을 부착한다.

상기와 같이 박막필름(1), 페리클 프레임(6), 페리클(7)로 구성되는 마스크는 거의 영구적으로 사용할 수 있다. 그러나 상기 마스크를 이용하여 생산하던 제품의 생산이 중단되면, 상기 마스크내에 들어있는 박막필름(1)은 필요없게 된다. 그러나 상기 박막필름(2)을 보호하기 위한 페리클(7) 및 페리클 프레임(6)등은 영구적으로 사용할 수 있음에도 불구하고, 상기 박막필름(1)과 분리할 수 없도록 접착되어 있기 때문에 마스크 전체를 폐기해야 되는 문제점이 있었다.

마스크는 상기 박막필름(1)의 제작 난이도에 따라 가격이 다르지만, 전체적으로 고가이다. 따라서 고가인 마스크를 폐기하는 것은 경제적으로 손실이며, 폐기물의 증가로 인하여 환경에도 좋지 않은 영향을 미친다.

따라서 본발명에서는, 사용중인 마스크 전체를 폐기하지 않고, 마스크 내부의 패턴을 갖는 박막필름만을 교체하여 재사용할 수 있도록 한 재활용 마스크를 제공한다.

본발명의 재활용 마스크는, 소정형상의 패턴들을 갖는 박막필름과, 상기 박막필름의 상하면 가장자리에 놓이고 중앙부가 뚫려있는 고체성 프레임으로 된 한쌍의 마스크 프레임과, 상기 한쌍의 마스크 프레임과 박막필름을 일체형으로 고정하기 위한 복수의 마스크 프레임 홀더와, 상기 한쌍의 마스크 프레임의 상하면에 각각 부착되어 있는 페리클 프레임과, 상기 페리클 프레임의 바깥면에 부착되어 있는 페리클로 구성된다.

상기 본발명의 마스크를 제조하는 방법은, 박막필름을 제조하는 공정과; 상기 박막필름의 상하면에 마스크 프레임을 위치시키는 공정과; 상기 마스크 프레임을 고정시키는 공정과; 상기 마스크 프레임의 상하면에 각각 페리클 프레임을 부착시키는 공정과; 상기 페리클 프레임의 바깥면에 각각 페리클을 부착시키는 공정을 포함한다.

상기 박막필름을 제조하는 공정은, 광학적으로 투명한 기판위에 차광층을 도포하고, 상기 차광층위에 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 차광층을 식각함으로써 차광층 패턴을 형성하는 공정을 포함한다.

상기 박막필름을 제조하는 또다른 공정은, 광을 차단한는 차광기판위에 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로하여, 상기 차광 기판을 식각하여 부분적으로 개방함으로써 투명패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 또한 상기 차광 기판을 개방한 곳에 빛을 통과시키는 물질을 채워넣은 공정을 추가로 실시할 수도 있다.

본발명의 마스크 재활용 방법은, 마스크 프레임 홀더를 마스크 프레임으로부터 분리시키는 공정과; 상기 마스크 프레임 사이에 낀 박막필름을 제거하는 공정과, 상기 마스크 프레임 사이에 새로운 박막필름을 삽입하는 공정과, 상기 마스크 프레임과 박막필름을 마스크프레임 홀더로 고정하는 공정을 포함한다.

도1은 종래 마스크의 평면도이다.

도2는 도1에 도시한 마스크의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른종단면도이다.

도3은 본발명의 제1실시례에 따른 재활용 마스크의 평면도이다.

도4는 도3 마스크의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 종단면도 이다.

도5는 도3 마스크내의 박막필름을 변형시킨 마스크의 종단면도이다.

도6는 본발명의 제2실시례에 따른 재활용 마스크의 평면도이다.

도7은 도4 마스크의 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 종단면도이다.

도8a는 본 발명의 제2실시례에 따른 재활용 마스크에 이용되는 마스크 프레임이다.

도8b는 본발명의 제2실시례에 따른 재활용 마스크에 이용되는 마스크 프레임 홀더이다.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호설명*****

1 : 박막필름 1': 박막필름

1a : 박막필름 상면

1b : 박막필름 하면

2 : 광학적으로 투명한 기판

2' : 차광 기판

3 : 차광층 패턴

3' : 투명패턴

6 : 페리클 프레임

7 : 페리클

14 : 마스크 프레임

15 : 마스크 프레임 홀더

24 : 마스크 프레임

25 : 마스크 프레임 홀더

이하 첨부된 도면을 참조하여 본발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본발명의 구성요소중 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 종래의 도면 설명에서 이용한 번호를 그대로 이용하여 설명한다.

도3은 본발명의 제1실시례에 따른 재활용 마스크의 평면도이며 도4는 상기 도3 마스크의 Ⅳ-Ⅳ'선의 종단면도이다. 도3 및 도4를 참조하여 본발명의 제1실시례에 따른 재활용 마스크의 구조를 설명하면 다음과 같다. 즉 물리적으로 견고하고 일정한 두께를 갖는 두장의 마스크 프레임(14)사이에 박막필름(1)이 삽입되어 있고, 상기 박막필름(1)과 상기 두장의 마스크 프레임(14)이 마스크 프레임 홀더(15)에 의해 일체로 고정되어 있고, 상기 박막필름(1)이 물리/화학적으로 손상되는 것을 막기 위해 마스크 프레임(4)의 각각의 바깥쪽면에 페리클 프레임(6)이 접착제에 의해 부착되어 있고, 상기 페리클 프레임(6) 각각의 상면에 페리클(7)이 접착되어 있다. 여기서, 상기 마스크 프레임 홀더(15)는 박막필름(1) 상하면에 설치된 마스크프레임(14)에 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀을 통하여 나사로 조여서 고정하는 형식으로 구성되어 있다.

상기 박막필름(1)은 도4에서 도시된 것과 같이, 광학적으로 투명한 기판(2)위에 차광층의 패턴(3)을 갖는 구조로 되어 있을 수도 있으며, 도5에서 도시한 바와 같이, 광학적으로 불투명한 차광 기판(2')에 천공 형성된 투명 영역으로 된 투명 패턴(3')을 갖는 구조로 되어 있을 수도 있다. 또 상기 투명 패턴(3')은 상기 차광 기판(2')에 천공되어 뚫린 상태일 수도 있고, 또한 상기 차광 기판(2')를 천공하여 패턴을 형성한 후, 광학적으로 투명한 이산화실리콘, 유리와 같은 재질이 충전되어 형성될 수도 있다.

본발명의 제1실시례에 따른 재활용 마스크의 제조방법은 다음과 같다.

먼저 박막필름(1)을 제조한다. 도4에 도시된 박막필름(1)의 제조방법은 다음과 같다. 일정한 두께를 갖고 평평하며 광학적으로 투명한 기판(2)의 상면에 크롬(Cr) 등의 비투과성 재질을 얇게 도포하여 크롬막을 형성한다. 이어서, 상기 크롬막 위에 광 또는 전자선에 반응하는 레지스트막을 입힌 후, 원하는 패턴에 따라 노광장치 또는 전자선 주사 장치를 이용하여 상기 레지스트막을 조사한다. 광 또는 전자선에 의해 조사된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 보호막으로하여 상기 크롬막을 식각함으로써 크롬막으로 된 차광층 패턴(3)을 형성한다. 상기한 바와 같이 형성된 박막필름(1)의 한쪽면(1a)은 소정형상의 크롬막 패턴(3)이 형성되고, 다른 한면(1b)은 투명한 유리재질이 그대로 남아 있다. 포토리소그라피 공정에서, 조사되는 빛은 크롬막 패턴 부위에서는 빛이 통과되고 않고, 크롬막 패턴이 그려지지 않는 투명유리기판이 드러나 있는 부분에서는 빛이 통과되는데, 상기 박막필름(1)의 투명기판(1)이 드러난 부분이 외부로부터의 어떤 손상을 입거나, 또는 그 부분에 이물질이 붙게 되면 원하는 패턴과 다른 패턴이 반도체 기판상에 형성된다. 따라서 박막필름(1)을 보호해야할 필요가 발생한다.

반면 도5에 도시된 박막필름(1')의 제조방법은 다음과 같다. 즉 광학적으로 빛을 차단하는 차광기판(2)위에 레지스트막을 도포한 후, 상기 레지스트막을 전자선 또는 광을 조사하고 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 차광기판(2')을 식각하고 투명 패턴(3')을 만든다. 상기 차광기판(2')를 식각한채로 그냥 이용할 수도 있으며, 상기 차광기판(2')이 제거된 부분에 광학적으로 투명한 물질을 채워서 투명패턴(3')을 형성할 수 도 있다.

상기와 같이 박막필름(1, 1')을 제조하고, 박막필름(1, 1') 가장자리에 다수개의 홀(미도시)을 형성한다. 다음으로, 박막필름(1)의 패턴(3)들을 둘러쌀 정도로 중앙부가 뚫어지고 물리적으로 견고성을 가질 수 있을 정도의 소정두께를 갖는 고체성 재질의 마스크 프레임(14)을 두장 준비한다. 또한 상기 마스크 프레임의 가장자리에는 다수개의 홀(15a)이 형성되어 있다. 상기 두장의 마스크 프레임(14)사이에 상기 박막필름(12)을 삽입한다. 상기 박막필름(1, 1')의 홀(미도시)의 위치와 상기 마스크 프레임(14)에 형성된 홀(15a)의 위치를 정렬한다. 이어서 마스크 프레임(14)에 형성된 다수개의 홀(15a)에 나사를 넣고 조여 상기 마스크 프레임(14)과 박막필름(12)를 움직이지 않도록 고정시킨다. 상기 나사는 마스크 프레임 홀더(15)이다.

상기 마스크 프레임(14)의 상하면에는 박막필름(1, 1')을 보호하기 위하여 페리클 프레임(6)을 접착제에 의해 부착하고, 상기 페리클 프레임(6) 상하면에 페리클(7)을 부착한다.

도6은 본발명의 제2실시례에 따른 재활용 마스크의 평면도이며 도7은 상기 도6 마스크의 Ⅶ-Ⅶ'선의 종단면도이다. 본발명의 제2실시례에 의한 재활용 마스크는 제1실시례와 비교하여 마스크 프레임의 형태 및 마스크 프레임 홀더의 형태가 다른 것을 제외하고는 제1 실시례의 구조와 같다. 또한 박막필름(1)에 홀이 형성되지 않는다는 점이 제1 실시례와 다르다. 본 발명의 제2실시례에서의 마스크 프레임 및 마스크 프레임 홀더에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도8a에는 본발명의 제2실시례에 따른 마스크 프레임(24)이 도시되어 있다. 상기 마스크 프레임(24)은 바깥 가장자리 부위에 차광층 패턴(3)과 마주보는 안쪽부분 보다 낮도록 패인 홈(24a)을 갖는다. 상기 박막필름(1)의 상하면에 상기 마스크 프레임(24)을 마주붙이고, 상기 마스크 프레임(24)의 가장자리부의 홈(24a)을 도8b에 도시된 바와 같은 ㄷ자형의 꺽쇄(clamp)(이하 마스크 프레임 홀더라 한다)를 끼워 상기 마스크 프레임(24)과 상기 박막필름(1)을 고정한다.

본발명의 제2실시례에 따른 재활용 마스크의 제조방법은 제1실시례에 따른 재활용 마스크 제조방법과 같다. 다만, 마스크 프레임과 박막필름을 고정하기 위한 마스크 프레임홀더로서, 나사못이 아닌 클램프를 이용하는 점이 다르다.

상기한 바와 같이, 재활용 마스크를 제조할 경우, 활용이 다끝난 마스크는 상기 마스크프레임으로부터 상기 마스크 프레임 홀더를 떼어내고, 두장의 마스크 프레임을 분리한 다음, 박막필름을 제거하고 새로운 패턴을 갖고 있는 박막필름을 삽입한 다음 상기 박막필름을 다시 마스크 프레임를 마스크 프레임 홀더로 고정함으로써 간단히 재활용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본발명의 재활용 마스크는, 마스크 프레임 홀더를 풀어 간단히 마스크 프레임을 분리하도록 함으로써 물리적으로 손상이 가지 않는한, 마스크를 영구적으로 사용하여 반도체 소자 제조의 원가를 낮추는 효과가 있으며, 또한 폐기물의 발생량이 줄어둘기 때문에 환경오염을 방지하는 효과가 있다.

Claims

소정형상의 패턴을 갖는 박막필름과

중앙부가 뚫려있는 고체성 프레임으로서, 상기 박막필름의 상하면의 가장자리부에 놓인 두장의 마스크 프레임과

상기 두장의 마스크 프레임 및 상기 박막필름을 움직이지 않도록 고정시키는 마스크 프레임 홀더와

상기 각 마스크 프레임의 상하면 일부에 접착되는 페리클 프레임과

상기 페리클 프레임의 상하면에 접착되는 페리클을 갖는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 마스크 프레임은 가장자리부에 다수개의 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 마스크 프레임 홀더는 나사못인 것을 특징으로 하는 반도체용 마스크.
제1항에 있어서, 상기 마스크 프레임은 가장자리부에 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 마스크 프레임 홀더는 ㄷ자형의 꺽쇄인 것을 특징으로 하는 반도체용 마스크.
제1항에 있어서, 상기 박막필름은 광학적으로 투명한 기판위에 차광층으로 된 차광층 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 박막 필름은 빛을 차단하는 차광 기판을 개방하여 형성된 투명 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
소정형상의 패턴을 갖는 박막필름 제조하는 공정과,

상기 박막필름의 상하면의 가장자리부에 두장의 마스크 프레임을 마주 붙이는 공정과,

상기 두장의 마스크 프레임과 상기 박막필름을 마스크 프레임 홀더에 의해 고정하는 공정과,

상기 마스크 프레임의 상면 일부에 페리클 프레임을 접착제에 의해 접착시키는 공정과

상기 페리클 프레임의 상하면에 페리클을 접착제에 의해 접착시키는 반도체용 마스크 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 박막필름을 제조하는 공정은,

광학적으로 투명한 기판위에 차광층을 도포하는 공정과,

상기 차광층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 차광층을 선택적으로 식각하여 개방하는 단계와,

상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하여 순차실시하는 것을 특지응로 하는 마스크 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 박막 필름은 제조하는 공정은,

빛을 차단하는 차광 기판위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광 기판을 선택적으로 식각하여 개방하는 공정을 포함하여 순차실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 차광기판의 개방부위에 광학적으로 투명한 물질을 충전하는 공정을 포함하여 실시하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
소정형상의 패턴을 갖는 박막필름과

상기 박막필름의 상하면의 가장자리부에 놓이는 두장의 마스크 프레임과

상기 두장의 마스크 프레임과 상기 박막필름을 고정시키는 마스크 프레임 홀더와

상기 마스크 프레임의 상면 일부에 접착되는 페리클 프레임과

상기 페리클 프레임의 상하면에 접착되는 페리클을 갖는 마스크에 있어서,

상기 마스크 프레임 홀더를 상기 반도체용 마스크로부터 분리해내는 공정과,

상기 두장의 마스크 프레임을 분리하는 공정과,

상기 두장의 마스크 프레임 사이에 놓인 박막필름을 제거하는 공정과,

상기 두장의 마스크 프레임 사이에 새로운 박막필름을 삽입하는 공정과,

상기 두장의 마스크 프레임 및 상기 박막필름을 마스크 프레임 홀더를 이용하여 고정하는 공정을 순차진행하는 것을 특징으로 하는 마스크의 재활용 방법.