KR100485024B1 - 포토마스크를세척하기위한장치및방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토마스크 및 반도체 웨이퍼와 같은 대상으로부터 매우 작은 불순물 입자를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치는 목표 대상의 임의의 불순물 입자의 위치를 식별하기 위해 검사장치를 이용한다. 일단 다양한 불순물 입자의 위치가 식별되면, 프로브는 불순물 입자의 위치로 신속하게 이동시킨다. 이 프로브는 목표 대상으로부터 불순물 입자를 제거한다음 세척부로 이동하여, 불순물 입자는 프로브로부터 제거된다. 그때, 프로브는 모든 불순물이 목표대상으로부터 제거될 때까지 다음 불순물 입자로 이동된다. 목표대상으로부터 불순물 입자를 하나씩 제거함으로서, 무결점 생산품의 제조분야는 대단히 향상된다.

Description

포토마스크를 세척하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 반도체 리소그래피 동안에 결점을 일으킬 수 있는 포토마스크로부터 바람직하지 않은 입자를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 결점 입자가 포토마스크상에서 식별되어 세척 프로브(prove)가 입자를 하나씩 물리적으로 제거하기 위해 신속히 처리되도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
포토마스크상의 바람직하지 않은 입자의 존재는 오염된 포토마스크가 반도체 리소그래피에 사용될 때 반도체 웨이퍼에 대응 결점을 발생시킬 수 있다. 많은 반도체 장치의 고도의 소형화 때문에, 아주 작은 입자조차도 반도체 장치를 쓸모없게 할 수 있다.
포토마스크는 종종 시간의 확장된 시간 주기로 여러 번 사용된다. 사용중에 포토마스크를 깨끗이 유지하기 위하여, 보호 박막층은 통상적으로 포토마스크 위에 장착된다. 보호 박막층은 통상적으로 프레임에 의해 지지된 투명막이다. 박막층은 파괴되지 않기 위해서 마스크상에 떨어지는 입자가 박막층에서 포착되어 리소그래피 중 초점의 범위밖에서 유지되도록 포토마스크로부터 소정거리가 유지된다.
만일 입자가 보호 박막층을 지나서 발견된다면, 박막층은 통상적으로 제거되고, 폐기된다. 그리고 나서, 포토마스크 세척되고, 새로운 박막층이 포토마스크 상에 배치된다. 원래 박막층을 깨끗이 하며, 포토마스크를 세척하며 박막층을 교환하는 비용은 포토마스크를 사용 및 유지하는 비용을 증가시킨다.
종래기술에는 박막층이 제거된 후 또는 박막층의 초기 적용 전에 포토마스크를 세척하기 위해 사용되는 많은 장치가 존재한다. 상기 종래기술장치는 자동 포토 또는 레티클 세척 시스템으로 명명된 아브(Abe) 등에 의한 미합중국 특허 제 4,715,392호 및 기판의 대향 표면을 세척하기 위한 장치로 명명된 니시자와(Nishizawa)의 미합중국 특허 제 4,811,443호에 예시된다. 종래기술 세척장치의 문제는 무결점을 가진 포토마스크를 제한된 비율만 생산하는 것이다. 포토마스크의 고비율은 제한된 결점이 만들어진다. 제한된 결점을 가진 포토마스크는 결점상태에서 사용되거나 또는 다시 세척되야 한다. 세척 포토마스크에 관련된 문제는 세척과정을 반복적으로 실행할 때 야기되는 시간 및 노동을 포함하는 것이다. 더욱이, 제 1 세척에 의해 제거되지 않는 결점입자는 다음 세척에도 제거되지 않는 특징을 가진다. 유효시간 및 유효비용을 줄이면서 포토마스크를 여러번 세척하기 위해서, 종래기술 장치는 초기 세척과정에 살아남은 결점입자를 제거하기 위해 개발됐다. 종래 기술의 해결방법은 임의의 결점입자를 제거하기 위해 레이저를 사용했다. 상기 종래기술은 레이저 충격에 의한 고체상태 표면의 입자 제거로 명명된 아스크(Asch) 등에 의한 미합중국 특허 제 4,980,536호 및 충격파 입자제거 방법 및 장치로 명명된 바우트(Vaught)에 의한 미합중국 특허 제 5,023,424호에 예시된다. 그러나, 레이저의 사용은 연소되거나 또는 연소되지 않을 때 제거된 입자가 잔류물을 남기기 약점을 가진다. 더욱이, 임의의 포토마스크상에서 레이저로부터의 에너지는 너무 강해서 타깃 입자가 제거 되기전에 포토마스크를 손상시킬 수 있다. 그러나, 레이저의 사용은 존재하는 박막층을 세척하지 않고 포토마스크로부터 결점을 제거하는 가장 실질적인 방법중의 하나이기 때문에 바람직하며 그것의 약점은 무시된다. 레이저는 박막층을 통해 하부 포토마스크상에 간단히 집속된다.
포토마스크로부터 불순물을 제거하는 다른 종래기술 방법은 공기진동의 사용이다. 상기 종래기술 시스템은 정전하 반도체 웨이퍼 표면용 세척시스템으로 명명된 후긴스(Huggins)에 의한 미합중국 특허 제 4,677,704호에 예시된다. 공기 시스템은 복잡하며, 불순물이 있는 기판을 손상시키지 않고 견고하게 부착된 불순물 입자를 제거하기에 종종 불가능하다. 그러나, 이같은 방법 역시 포토마스크를 보호하는 박막층이 제거되는 것을 요구한다.
정전기 힘은 또한 포토마스크로부터 불순물 입자를 제거하기 위해 사용된다. 종래 기술 정전기 장치는 전형적으로 포토마스크의 전체 영역에 걸쳐 하전된 표면을 적용하여, 포토마스크상에 존재하는 몇몇 및 모든 불순물 입자를 끌어당길 수 있다. 종래기술 시스템은 불순물의 정전기 제거로 명명된 쿠퍼 등에 의한 미합중국 특허 제 4,744,833호에 예시된다. 이같은 시스템의 문제는 포토마스크위에 하전된 판을 위치시킴으로써, 상기 포토마스크 상의 함몰부 내의 입자는 포토마스크의 최상부 레벨상의 입자보다는 더 적은 인력에 노출된다는 것이다. 더욱이, 하전된 판은 포토마스크와 물리적인 접촉을 피하고 임의의 전기적인 아아크 문제를 피하기 위해서 포토마스크의 소정간격내에서만 이동될 수 있다. 정전기 시스템을 사용하기 위해서, 박막층은 불순물 입자가 정전기 하전표면에 접근할 수 있도록 다시 제거되어야 한다.
종래기술 장치의 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 포토마스크를 손상시키기 않고 모든 결점이 제거되도록 포토마스크로부터 불순물 입자를 물리적으로 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포토마스크를 보호하기 위해서 사용된 보호 박막층을 제거하고, 폐기시키지 않으면서 포토마스크를 세척하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 포토마스크와 같은 대상으로부터 매우 작은 불순물 입자를 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 이 장치는 포토마스크를 검사하여 포토마스크상의 임의의 불순물 입자의 위치를 식별하기 위해 검사장치를 이용한다. 일단 다양한 불순물 입자의 위치가 식별되면, 프로브는 불순물 입자중의 하나의 위치에 신속히 이동된다. 이 프로브는 포토마스크 및 포토마스크 위에 위치한 박막층 사이의 공간으로 확장한다. 이 프로브가 포토마스크로부터 불순물 입자를 제거한 다음 세척부로 이동하며, 이 프로브로부터 불순물 입자가 제거된다. 그리고 나서, 프로브는 모든 불순물이 포토마스크로부터 제거될 때까지 다음 불순물 입자로 이동된다. 포토마스크로부터 불순물 입자를 하나씩 제거함으로써, 포토마스크 위에 장착된 보호 박막층을 제거 또는 손상시키지 않고 모든 불순물 입자는 제거될 수 있다.
이하에서 첨부도면을 참조로하여 실시예를 상세히 설명한다.
비록 본 발명이 반도체 웨이퍼 또는 인쇄회로기판 등과 같은 대상으로부터 불순물 입자를 제거하는 많은 다른 응용에 사용될지라도, 본 발명은 특히 포토마스크를 세척할때 사용하기에 적합하다. 따라서, 본 발명의 장치 및 방법은 본 발명에 대해 가장 양호한 모드를 제공하기 위해서 포토마스크에 관련하여 기술될 것이다.
제 1도에는 프레임 어셈블리(16)에 의해 포토마스크(10)의 상부표면(14)위에 매달린 보호 박막층(12)을 가진 포토마스크(10)가 도시된다. 프레임 어셈블리(16)는 선택적으로 개폐될 수 있는 적어도 하나의 개구부(18)를 포함한다. 비록 도시된 실시예가 적어도 한 측면상에서만 개구부(18)를 가진 프레임 어셈블리(16)를 기술할지라도, 몇몇의 측면에 매우 작은 개구부가 존재할 것이다. 도시된 실시예에서, 개구부(18)는 박막재료의 두 개의 중첩 피스(19a, 19b)로 만들어진다. 기술된 층처럼, 프로브 또는 다른 대상이 개구부(18)를 통과할때, 중첩 피스(19a,19b)는 분리된다. 프로브가 제거될 때, 중첩 피스(19a,19b)는 원래 위치로 복원되어, 포토마스크(10) 상에서 직접 환경을 분리시킨다.
제 2도에는 자동 세척 어셈블리(30)가 도시된다. 포토마스크(10)는 수동 또는 자동 적재 메커니즘중의 하나에 의해 지지 스테이지(32)상에 위치한다. 지지 스테이지(32)는 검사 위치 및 세척 위치 사이에 포토마스크(10)를 이동시키는 구동 메커니즘(34)에 접속된다. 우선, 포토마스크(10)는 검사 위치에 놓이며, 상기 포토마스크(10)는 불순물 입자에 대한 검사를 한다. 포토마스크상의 불순물 입자를 검사하기 위한 방법은 많이 존재한다. 통상적인 검사 기술중 하나인 레이저 스캐닝 마이크로스코피를 사용한다. 레이저 스캐닝 마이크로스코피에 의해 불순물 입자를 검출하기 위해 사용된 장치 및 방법은 1982년 6월자 미국 전자공학협회(IEEE) 간행물 70호 641-651페이지에서 알포드(Alford) 등에 의한 '레이저 스캐닝 마이크로스코피'에 개시되어 있다.
일단 포토마스크(10)가 검사되면, 포토마스크(10)가 세척위치로 이동되며, 프로브(40)는 개구부(18)를 통해 박막 프레임(16)내에 위치된다. 그 결과, 프로브(40)의 팁(41)은 박막층(12) 및 포토마스크(10) 사이에 배치된다. 검사중 발견된 임의의 불순물 입자의 위치는 중앙처리장치(CPU)(45)에서 판독된다. 프로프(40)는 수직 Z 평면 뿐만 아니라 수평 XY 평면으로 프로브(40)를 이동시킬 수 있는 구동 메커니즘(46)에 의해 이동된다. 구동 메커니즘(46)이 CPU(45)에 접속되어, 선택된 불순물 입자의 좌표는 CPU(45)에서 구동 메커니즘(46)으로 읽혀진다. CPU(45)의 제어를 통해, 프로브(40)는 수평 X 및 Y 평면을 통해 포토마스크(10)위의 임의의 점으로 이동될 수 있다. 그때, 프로브(40)의 팁(41)은 수직 평면을 통해 포토마스크(10)상의 목표 불순물 입자와 접촉하거나 또는 거의 접촉하는 점으로 낮아진다.
프로브(40)는 여러가지 형태를 가질 수 있으며 다양한 기술을 사용하여 포토마스크(10)상의 불순물 입자를 끌어당길 수 있다(engage). 예를들어, 프로브 팁(41)은 포토마스크(10)상의 불순물 입자와 실제적으로 접촉하여, 표면장력, 점성 또는 정전기 인력등의 힘을 사용하여 불순물 입자를 제거할 수 있다. 프로브(40)는 포토마스크상에 잔류물을 남기지 않고 포토마스크(10)상의 불순물 입자와 접촉하여 불순물 입자를 제거할 수 있는 점성물질로 코팅 될 수 있다. 선택적인 실시예에 있어서, 프로브(40)는 진공소스에 부착된 중심 모세관을 가져서, 불순물 입자는 프로브(40)로 끌어당겨질 수 있다. 불순물 입자를 물리적으로 접촉하는 것은 입자를 제거할 수 있는 가장 유용한 방법이다. 그러나, 포토마스크(10)상의 입자와 물리적으로 접촉함으로써, 깨지기 쉬운 포토마스크(10)가 손상될 기회가 크게 증가된다. 결과적으로, 프로브(40)의 팁(41)은 입자와 물리적으로 접촉하지 않고 불순물 입자에 매우 근접하게 접근하는 것이 바람직하다. 그리고 나서, 프로브(40)는 극성을 가지며 정전기력은 포토마스크(10)로부터 프로브(40)로 불순물 입자를 끌어당긴다.
일단 프로브(40)가 포토마스크(40)로부터 철회되면, 프로브(40)는 세척 챔버(47)로 향한다. 일단 세척챔버(47)에 위치하면, 프로브(40)는 프로브(40)로부터 불순물 입자를 제거하기 위해 세척된다. 프로브(40)는 종래 방법으로 세척될 수 있으나, 프로브로부터 입자를 반발시켜 제거가능한 필터판(48)으로 입자를 끌어당기기 위해 정전기력이 사용된다. 그리고 나서, 제거가능한 필터판(48)은 필요하다면 교환되거나 또는 세척될 수 있다.
제 3도에는 포토마스크를 세척하기 위한 본 발명의 방법에 대한 논리 흐름도가 도시된다. 장치의 바람직한 실시예를 위해 기술된 방법은 이전에 설명됐다. 블럭(50,51)으로 도시된 것처럼, 포토마스크는 종래 기술을 사용하여 만들어지거나 세척된다. 포토마스크가 세척된 후, 포토마스크는 불순물을 검사할 수 있는 검사챔버에 위치된다(블럭 52 참조). 블럭(53)에 의해 표현된 것처럼, 만일 불순물 입자가 발견되지 않는다면, 포토마스크는 무결점을 가지는 것으로 가정되며 사용하기 위해 준비된다. 만일 불순물 입자가 발견된다면, 이러한 불순물 입자의 X, Y좌표는 중앙 제어 장치에 의해 판독된다(블럭 54). 블럭(55)을 참조하면, 식별된 입자의 X 및 Y 좌표는 이 좌표에서 프로브를 구동시키기 위해 사용된다. 블럭(57,58)을 참조하면, 그리고 나서, 프로브는 제거되며, 프로브 팁은 세척된다. 블럭(59)을 참조하면, 만일 모든 입자가 제거되지 않았다면, 포토마스크는 다시 검사된다(블럭 52). 만일 입자가 발견되지 않는다면(블럭 52), 포토마스크는 사용하기 위해 준비된다.
여기에 기술된 본 발명의 특정 실시예는 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 최선의 양태를 표현하기 위해 제시한 것임을 이해하여야 한다. 본 기술분야에서 숙련된 사람이면 기능상 동일소자 및 공정을 이용하여 논의한 실시예로의 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다. 이런 변형, 수정 및 선택적인 실시예들은 다음의 청구범위에서 논의한 바와 마찬가지로 본 발명의 범위에서만 고려되어야 한다.
제 1도는 프레임 및 보호 박막층을 가진 포토마스크에 대한 구성도.
제 2도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 개략적인 블럭도.
제 3도는 본 발명의 바람직한 실시예의 처리방법을 도시한 논리 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 포토마스크 12 : 보호 박막층
16 : 프레임 어셈블리 18 : 개구부
19a,19b : 중첩 피스 30 : 자동 세척 어셈블리
32 : 지지 스테이지 40 : 프로브
41 : 팁 47 : 세척 챔버
48 : 제거 가능한 필터판

Claims (17)

  1. 박막층(pellicle layer)에 의해 보호된 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치에 있어서,
    포토마스크 및 박막층 사이에 위치할 수 있으며, 불순물 입자를 끌어당겨서(engage), 불순물 입자를 제거할 수 있는 수단을 가지는 프로브; 및
    불순물 입자와 연관된 위치에 근접하게 프로브를 위치시키는 위치 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포토마스크상의 불순물 입자의 위치를 식별하기 위한 위치 탐지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 위치 탐지 수단은 불순물 입자의 위치를 계산하기 위한 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 마이크로프로세서는 상기 프로브를 불순물 입자의 위치로 선택적으로 이동시키는 상기 위치 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로브는 정전기 전하를 선택적으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 위치 조정 수단은 상기 프로브를 주어진 위치에서 불순물에 근접하게 위치시키며 상기 프로브가 불순물 입자를 끌어당겨서, 그 결과 상기 포토마스크로부터 불순물 입자가 제거되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 위치 조정 수단은 상기 프로브를 불순물 입자에 접촉시키며, 상기 프로브는 불순물 입자를 끌어당겨서, 포토마스크로부터 상기 불순물 입자가 제거되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 프로브로부터 불순물 입자를 세척하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 표면으로부터 불순물 입자를 제거하기 위한 장치.
  8. 포토마스크 위에서 보호 박막층을 지지하는 박막 프레임에 있어서, 상기 박막 프레임은 프로브가 포토마스크 및 보호 박막층 사이에 삽입될 수 있게 하는 적어도 하나의 폐쇄가능한 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 프레임.
  9. a) 포토마스크상의 불순물 입자의 위치를 식별하는 단계;
    b) 프로브를 불순물 입자의 위치로 구동시키는 단계로서, 상기 단계는 포토마스크와 포토마스크에 장착된 보호 박막층 사이에 프로브를 위치시키는 단계를 포함하며:
    c) 불순물 입자를 상기 프로브로 끌어당기는 단계; 및
    d) 상기 프로브를 제거함으로써, 상기 불순물 입자가 제거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 프로브로부터 불순물 입자를 세척하는 단계 및 단계(a)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 단계(a)전에 포토마스크를 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 프로브를 구동하는 단계는 프로브를 불순물 입자에 근접하게 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 프로브는 정전기력을 사용하여 포토마스크로부터 불순물 입자를 끌어당기는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 프로브를 구동하는 상기 단계는 프로브를 불순물 입자에 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 프로브로부터 불순물 입자를 세척하는 상기 단계는,
    불순물 입자를 가진 상태로 상기 대상물로부터 프로브를 철회시키는 부단계;
    세척실내에 상기 프로브를 위치시키는 부단계;
    상기 프로브로부터 불순물 입자를 제거하는 부단계; 및
    상기 프로브를 포토마스크로 복원시키는 부단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  15. 제 9항에 있어서, 불순물 입자가 프로브에 의해 완전히 제거되는 지의 여부를 결정하기 위해 단계(d)후에 포토마스크를 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 만일 대상을 검사하는 단계가 완전히 제거되지 않은 불순물 입자를 발견한다면, 소정수만큼 단계(b) 및 (c)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 만일 불순물 입자가 상기 소정수만큼 단계(b) 및 (c)를 반복한 후에 완전히 제거되지 않는다면 대상을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크로부터 불순물을 제거하기 위한 방법.
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