KR100562818B1 - 레이저 가공 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

포토마스크 상의 잔류 결함을 제거하기 위한 레이저 가공 방법에는, 결함이 제거된 기판의 부분이 손상되어 가공의 질이 저하되는 해결돼야하는 문제들이 있다.
레이저 가공의 방법에 의해 포토마스크 상의 잔류 결함을 제거하기 위한 방법에서, 잔류 결함은 레이저 비임에 의한 조사가 가공되는 표면이 하방을 지향하여 아래로부터 수행되는 구성과 할로겐화 탄화수소 가스(예컨대, 에틸 요오드화물)를 포함하는 분위기에서의 레이저 비임의 조사를 이용하여 제거될 수 있다.
원료 가스, 정화 가스, 레이저 가공 장치, T-Y 위치 설정 스테이지, 레이저 조사 및 관측 시스템, 가스 수납부

Description

레이저 가공 방법 및 장치 {LASER MACHINING METHOD AND APPARATUS}
도1은 본 발명을 따르는 레이저 가공 장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 개략도.
도2는 본 발명을 따르는 가스 수납부의 구성을 도시한 개략도.
도3은 본 발명의 제2 실시예의 구성을 도시한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기판
3 : 가스 수납부
4 : 대물 렌즈
5 : 레이저 조사 및 관측 광학 시스템
9 : X-Y 위치설정 스테이지
13 : 분출 포트
14 : 분출 노즐
15 : 입구 포트
본 발명은 포토마스크 및 액정 기판 상의 패턴 결함을 교정하기 위한 레이저 가공의 방법과 상기 방법을 사용한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
포토마스크 및 액정 기판 상의 결함을 교정하기 위한 종래 기술의 레이저 가공 장치들 중 하나가 일본 특허 공개 제2002-62637호에 개시된다. 이 출원에 개시된 패턴 결함 교정을 위한 방법에서, 기판은 가공되는 표면이 하방을 지향하며 레이저 비임으로 조사되어 레이저 기화에 의한 기판 상의 결함을 제거하게된다. 개시된 이 방법에서, 기판 표면이 레이저 비임으로 조사되는 동안 기판 표면은 기판 표면을 관측하기 위한 광학 시스템의 분해능 없이도 관측될 수 있다. 또한, 레이저 기화에 의해 생성된 미세한 입자들은 중력에 의해 하강될 수 있기 때문에, 고 정밀 패턴이 성형될 수 있으며, 기판 상에 재 정착된 미세한 입자들의 양이 최소로 제한될 수 있다.
또한, 국제 특허 출원 제1989-502149호(PCT/US/87/03488)의 국내 공보에 따르는 레이저 가공 장치는 도넛과 같이 동심원 형상인 가스의 입구 포트와 분출 포트를 갖는 가스 수납부를 갖는다. 이러한 형상은 기판 상에서 가스의 국부적인 송풍과, 가스의 전환과, 가스의 흡입 및 분출의 방향의 전환을 허용한다. 따라서, 하나의 장치가 레이저 CVD에 의한 패턴 필름의 형성과 레이저 기화에 의한 패턴 필름의 제거를 모두 수행할 수 있다.
그러나, 종래 레이저 기화법을 사용하는 레이저 교정 방법에서는 레이저 조사가 제거될 패턴 필름을 수 천 ℃의 고온까지 즉시 가열해야 하며, 이것은 조사가 기판이 석영과 같은 고온 저항 기판인 경우에도 패턴 필름이 접착된 기판 내에 구 멍을 만드는 문제를 유발한다. 예를 들어, 반도체 프로세스를 위한 Cr 마스크의 경우, 레이저 전원 및 펄스 지속 기간과 같은 가공 조건들이 최적화된 경우에도, 약 10nm 깊이의 손상이 레이저 조사에 의해 기판 표면에 발생될 수 있다. 이러한 이유로, 이 마스크가 실제 노광 프로세스에서 사용될 때, 손상은 노광을 위한 광의 상 변화를 유발하여, 소정의 폭과 다른 현상된 패턴 폭을 초래할 수 있다. 손상의 깊이를 감소시키기 위해, 패턴들을 교정하기 위한 레이저 전원이 최적의 조건에 비해 낮아질 수 있지만, 이것은 레이저 비임-가공 부분의 에지부의 선형성을 저하시키는 문제점을 유발한다.
이러한 문제들을 해결하기 위해, 에칭 가스의 분위기에서 레이저 비임에 의한 조사에 의해 패턴을 제거하는 에칭을 위한 방법이 고안되었다. 그러나, 패턴 재료로 대체로 화학적 그리고 열적으로 높은 저항성을 갖는 크롬을 사용하는 포토마스크의 경우, 용이한 조작, 적절한 반응 속도 및 높은 증기압을 갖는 반응 생성물을 제조할 수 있는 능력과 같은, 패턴 교정 작업에 이용되기 위한 요구 조건을 만족하는 에칭 가스가 제안되지 못했다.
또한, 국제 특허 출원 제1989-502149호(PCT/US/87/03488)의 국내 공개 공보에 개시된 바와 같이, 원료 가스의 국부 분위기를 효율적으로 제공하기 위해서는, 기판 창 상에 가스를 국부적으로 송풍하기 위한 가스 수납부가 동심으로 그리고 중심에 대해 대칭으로 레이저 조사 부분 주위에 제공된 입구 포트 및 분출 포트를 가져야한다. 그러나, 대물 렌즈의 작동 범위에 따라 결정되는 일반적인 간극 거리의 범위를 단지 약 1mm 내하여 가스 수납부 내에 레이저 조사 부분 주위에 동심으로 배치되는 이러한 이중 가스 유동 경로를 구성하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 이것은 높은 제조 비용과 가스 수납부의 낮은 구조 생산량의 문제를 초래한다. 고정밀 레이저 가공 장치에서, 장치의 높은 분해능은 짧은 작업 범위를 요구하여, 가스 수납부를 위한 공간을 확보하는 것이 더 이상 불가능하다. 이것은 고정밀 가공 장치가 이러한 가스 창을 구비할 수 없는 문제점을 유발한다.
또한, 가스의 동심의 분출 및 흡입 포트들이 가스 수납부 내에 구비된 경우에, 가공된 부분에서 원료 가스의 농도를 증가시키고 가공된 부분에서 생성된 미세 입자들의 기판에 대한 부착을 감소시키기 위해, 레이저 조사 부분에서 원료 가스가 높은 유속을 가질 수 있도록 원료 가스는 작은 직경 노즐로부터 분출될 수 있다. 이러한 경우, 분출 포트의 가스 차폐 효과가 파괴되어, 주변부로의 원료 가스의 누출, 공기의 혼합 등과 같은 문제점들을 초래한다.
본 발명은 이러한 문제점의 관점에서 수행되었다. 본 발명의 목적은 투명 결함 및 불투명 결함 중 하나 또는 모두를 교정할 수 있는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것으로써, 기판 내에 변형을 유발하지 않도록 충분히 낮은 레이저로 결함을 제거하고 가공할 수 있는 새로운 에칭 가스와, 가공되는 표면상에 에칭 원료 가스의 분위기를 국부적으로 그리고 효율적으로 형성하기 위한 가스 차폐 기능을 갖는 가스 창을 포함한다.
상술된 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 원료 가스가 할로겐화 탄화수소를 포함하는 가스이고 가공되는 표면이 하방을 지향하는 것을 특징으로 하는, 원료 가스의 분위기에서 레이저 비임으로 기판을 조사하여 기판 상의 소정 부분을 제거하기 위한 레이저 가공 방법을 제공한다.
또한, 상기 레이저 가공 방법은 할로겐화 탄화수소가 요오드화물, 염소 및 브롬 중 어느 하나의 할로겐기와, 메틸기, 에틸기 및 프로판기 중 어느 하나의 할로겐기의 조합에 의해 형성된 혼합물인 것을 특징으로 한다. 또한, 기판은 크롬 마스크 기판이다.
본 발명에 따른 다른 목적은 챔버가 없는 레이저 가공 장치이며, T-Y 위치 설정 스테이지 상에 보유된 기판 상의 가공되는 부분에 광학 관측과 상기 레이저에 의한 조사를 수행하기 위한 레이저 조사 및 관측 시스템과, 가공되는 표면과 상기 기판 상의 가공되는 상기 표면과 접촉하지 않는 가스 수납부 사이에 형성되는 작은 간극을 가지며 가공되는 상기 부분 주위에 CVD 원료 가스의 국부 분위기 또는 에칭 원료 가스의 국부 분위기를 형성하기 위한 가스 수납부와, 상기 원료 가스를 상기 가스 수납부로 공급하고 원료 가스를 상기 가스 수납부로부터 배기하기 위한 원료 가스 공급 및 배기 유닛을 포함하며, 상기 기판은 하방을 지향하여 가공되는 상기 표면을 가지며, 상기 레이저 조사 및 관측 광학 시스템은 아래로부터 상기 기판 상의 소정 부분에 상기 레이저 비임에 의한 상기 조사 및 상기 관학 관측을 수행하도록 배치되며, 상기 가스 수납부는 상기 기판 상의 가공되는 부분의 레이저 비임 조사 위치 상의 상기 원료 가스를 송풍하기 위한 노즐과, 수평 평면 내의 중심과 상기 노즐 사이에 위치 설정된 상기 레이저 조사 부분에 대해 개구가 상기 노즐과 대칭적으로 위치 설정되는 개구의 중심부를 갖는 초승달 형 입구 포트와, 상기 입구 포트에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 많을 수 있도록 변화되는 개구 폭들을 갖는 도넛형 정화 가스 분출 포트를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 목적은 챔버가 없는 레이저 가공 장치이며, T-Y 위치 설정 스테이지 상에 보유된 기판 상의 가공되는 부분에 광학 관측과 상기 레이저에 의한 조사를 수행하기 위한 레이저 조사 및 관측 시스템과, 가공되는 표면과 상기 기판 상의 가공되는 상기 표면과 접촉하지 않는 가스 수납부 사이에 형성되는 작은 간극을 가지며 가공되는 상기 부분 주위에 CVD 원료 가스의 국부 분위기 또는 에칭 원료 가스의 국부 분위기를 형성하기 위한 가스 수납부와, 상기 원료 가스를 상기 가스 수납부로 공급하고 원료 가스를 상기 가스 수납부로부터 배기하기 위한 원료 가스 공급 및 배기 유닛을 포함하며, 상기 기판은 상방을 지향하여 가공되는 상기 표면을 가지며, 상기 레이저 조사 및 관측 광학 시스템은 위로부터 상기 기판 상의 소정 부분에 상기 레이저 비임에 의한 상기 조사 및 상기 관학 관측을 수행하도록 배치되며, 상기 가스 수납부는 상기 기판 상의 가공되는 부분의 레이저 비임 조사 위치 상의 상기 원료 가스를 송풍하기 위한 노즐과, 수평 평면 내의 중심과 상기 노즐 사이에 위치 설정된 상기 레이저 조사 부분에 대해 개구가 상기 노즐과 대칭적으로 위치 설정되는 개구의 중심부를 갖는 초승달 형 입구 포트와, 상기 입구 포트에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 많을 수 있도록 변화되는 개구 폭들을 갖는 도넛형 정화 가스 분출 포트를 포함한다.
또한, 상기 두 개의 레이저 가공 장치에서, 입구 포트에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 노즐에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스보다 1.5 내지 3.5배 많다. 에칭 가스는 요오드화물, 염소 및 브롬 중 어느 하나의 할로겐기와, 메틸기, 에틸기 및 프로판기 중 어느 하나의 할로겐기의 조합에 의해 형성된 할로겐화 탄화수소를 포함하는 원료 가스이며, 기판은 크롬 마스크 기판이다. 또한, 원료 가스 공급 및 배기 유닛은 교정될 결함의 유형에 따라 에칭 원료 가스와 CVD 원료 가스 사이에서 전환하기 위한 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 에칭 가스와 같은 에틸 요오드화물에 의해 대표되는 할로겐화 탄화수소와 기판의 에칭된 표면이 하방을 지향하는 구성을 사용하는 레이저 가공 방법을 제공한다. 그 결과, 이방법은 부식성, 유독성 및 인화성의 측면에서 높은 수준의 안전성을 가져서, 복잡하고 고비용의 부품이 사용될 필요가 없으며, 따라서, 장치를 도입하기 위한 비용과 유지비용을 감소시킨다. 또한, 가공의 질에 있어서, 이 방법은 기판 내의 손상이 극도로 적은 정도로 제한되고 가공된 부분들의 에지 상에 어떠한 범프(bump)도 형성되지 않는 고품질의 교정을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 수납부의 구조를 레이저 에칭 가공 및 레이저 CVD 가공에 적용하면, 장치의 제조 비용이 감소될 수 있으며, 레이저 비임 조사 부분에서 허용된 원료 가스의 유속의 상한을 증가시켜, 가공 조건들이 넓은 범위에 걸쳐 최적화될 수 있으며, 또한, 가스 수납부와 기판 사이의 간극 거리가 종래의 방법에 비해 매우 넓을 수 있어, 가공되는 표면을 우연히 긁을 수 있는 공산을 크게 감소시킨다. 그 겨로가, 본 발명은 매우 유용한 레이저 가공 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특성 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 취해진 후속하는 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.
도1은 일 실시예의 구성을 도시하는 개략도이며, 본 발명이 반도체 포토마스크 상의 투명 결함 및 불투명 결함의 교정에 적용될 때 장치의 구성을 도시한다.
이러한 구성에서, 하방을 지향하여 가공되는 표면(2)을 갖는 포토마스크를 포함하는 기판(1)은 X-Y 위치설정 스테이지(9) 상에 제공된 진공 척(10)에 의해 보유된다.
기판(1)의 하부면 상의 패턴의 관측과 레이저 비임에 의해 하부면의 조사시키는 것은 X-Y 위치설정 스테이지(9)의 이동에 따라 그 끝단에 대물 렌즈(4)를 구비한 레이저 조사 및 관측 광학 시스템(5)을 사용하여 수행된다.
레이저 비임을 유도하고 원료 가스를 주입 및 배기하기 위한 가스 수납부(3)는 레이저 조사 및 관측 광학 시스템(5)과 기판(1) 사이에 배치된다. 대물 렌즈(4)는 가스 수납부(3)와 일체식으로 구성된다. 또한, 가스 공급 및 배기 유닛(11)으로부터 원료 가스 및 정화 가스를 각각 공급하기 위한 원료 가스 배관(7) 및 정화 가스 배관(6)과, 배기 가스를 흡입하기 위한 배기 가스 배관(8)은 가스 수납부(3)에 연결된다. 또한, 기판(1)과 가스 수납부(3) 사이의 간극 거리를 검사할 수 있도록, 압력차 센서(19)는 창 섹션의 정화 가스 분출 포트(13)의 기부에 배치된다.
제어 유닛(12)은 레이저 조사 및 관측 광학 시스템(5)에 대한 레이저 방사 시기, 관측 배율과 조도를 전환하고, 초점 위치-조절 기구, X-Y 위치설정 스테이지(9)의 이동 작업 및 원료 가스의 전환 작업등을 제어한다.
에틸 요오드화물 가스는 캐리어 가스로 사용되는 아르곤 가스를 갖는 에칭 가스로 사용된다. 종래에는, Cr과 같은 화학적으로 불활성 재료의 가스 에칭을 위한 방법에서, 고온에서 불활성 재료를 갖는 플루오르 및 염소와 같은 강 반응성 할로겐 가스의 반응 또는 플라즈마 반응 중 단지 어느 하나만이 사용되었다. 이 때, 본 발명자는 레이저 에칭을 위한 재료로서 에틸 요오드화물이 부식성, 유독성 및 인화성의 모든 측면에서 할로겐 계열 및 탄화수소 계열의 혼합 가스들 중 다른 재료에 비해 특히 유리하다는 것을 발견했다. 또한, 본 발명자는 입자 에칭률이 펄스식 광 조사를 사용한 레이저 에칭에 의해 달성될 수 있다는 것을 최초로 명확하게 설명하였다.
크롬 에칭의 반응 메커니즘은 다음과 같이 고려될 수 있다. 에틸 요오드화물 가스는 상온의 공기에서 안정적이며, 에틸 요오드화물 가스에 광과 열을 가하여 요오드화물이 유리된다. 유리된 요오드화물은 패턴막을 형성하는 크롬과 반응하여 크롬 요오드화물을 생성한다. 크롬 요오드화물은 상온에서 낮은 증기압을 가져, 가스 상의 상태로 기화될 수 없다. 하지만, 레이저 비임을 조사시키기 전에 기판 상에 흡착되는 에틸 요오드화물 가스는 레이저 에칭을 위한 펄스식 레이저 비임을 조사시켜 유발되는 순간적인 온도 상승에 의해 열적으로 분해되고, 동시에 요오드화물은 기판을 형성하는 Cr과 반응하여 크롬 요오드화물 가스가 가스 상으로 기화된다. 펄스식 레이저 비임이 종료될 때, 가스 상의 크롬 요오드화물은 냉각되어 미세한 입자로 응축된다. 가공되는 표면이 하방을 지향하는 배치를 채용하여, 에칭 반응은 생성된 미세한 입자들이 강하하는 독특한 반응 메커니즘에 따라 진행된다. 강하 입자들은 하방에 위치된 대물 렌즈(4)에는 강하되지 않으며, 입구 포트 내로 흡입되는 고속 수평 가스 유동에 의해 입구 포트(15)로 취해지도록 가압되고, 입구 포트(15)는 원료 가스 분출 노즐(14)의 분출 방향 내에 그리고 노즐(14)에 대향하여 위치 설정된다. 상술된 바와 같이, 선택된 원료 가스, 반응 메커니즘 및 승인된 에칭 반응은 레이저 가공 기술을 위해 연구되지 않았으며, 본 발명자는 이들에 의해 Cr 마스크의 레이저 가공을 위한 유용한 방법 및 장치를 얻을 수 있다는 것을 최초로 명확하게 설명하였다.
도2는 기판 측면 개구 형상으로부터 바라본, 본 발명의 가스 수납부 내에 입구 포트와 원료 가스 분출 노즐의 배치를 도시한 도면이다.
이러한 구성에서, 원료 가스는 크로스 헤어(crosshair)에 의해 도시된 레이저 비임 조사 부분(18)의 우측에 위치되는 원료 가스 분출 노즐(14)로부터 제공되며, 원료 가스는 레이저 비임 조사 부분의 좌측에 구비된 초생달형 개구로 구성된 입구 포트(15)로 즉시 흡입된다. 반면에, 정화 가스 분출 포트(13)의 폭(W1, W2)들은 크기가 다르고, 이러한 크기의 차이는 입구 포트(15)에 인접한 분출 포트 부분으로부터 제공되는 정화 가스의 양이 대향 측면 상의 분출 포트 부분으로부터 제공되는 것보다 세 배 많도록 설계되었다.
가스 수납부 및 기판 사이의 간극 부분에서, 원료 가스와 정화 가스가 수평 평면에서 유동하는 개별적인 진로가 원료 가스 유동의 방향(16)(백색 화살표)과 정화 가스 유동의 방향(17)(흑색 화살표)으로써 도시된다. 원료 가스 농도가 원료 가스 분출 노즐(14)과 입구 포트(15) 사이에서 더욱 높게 될 수 있고, 레이저 비임 조사 부분(18)에서 원료 가스의 유동의 속도와 농도가 원료 가스 분출 노즐(14)로부터의 분출량을 조절하여 최적화될 수 있도록 각 개구의 배치와 형상이 구성된다. 반면에, 외측으로부터 내측으로의 정화 가스 분출의 유동은 원료 가스가 가스 수납부(3)의 외측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 정화 가스 분출의 양이 입구 포트(15)에 인접한 분출 포트 부분에서 커지기 때문에, 원료 가스의 분출이 레이저 조사 부분에서 커져 유속이 증가되는 경우에도, 가스 차폐 효과는 파괴되지 않는다. 또한, 가스 수납부의 외부로의 정화 가스의 유동은 공기가 레이저 조사 부분으로 혼합되는 것을 방지한다.
이제, 에틸 요오드화물로의 에칭에 의한 크롬 불투명 결함 교정에서 교정의 품질이 종래의 기화법에 의한 교정의 품질과 비교하여 상세하게 설명될 것이다.
Nd: YAG 레이저(파장 335nm, 펄스 폭 20ps, 반복 주파수 1kHz)의 제3 조화광원이 레이저 원료로 사용되었으며, 에칭 가공은 10sccm(표준 분당 세제곱 센티미터, standard cubic centimeter per minute: 1기압에서 일분 동안 유동한 유속(cc))의 원료 가스의 유속으로 수행되었으며, 원료 가스는 캐리어 가스로 사용된 아르곤 가스를 갖는 0.5%의 에틸 요오드화물 농도를 포함하는 가스이며, 니트로겐 가스를 포함하는 정화 가스는 20 리터/초의 유속으로 공급되어 10리터/초의 유속으로 흡입된다.
사용된 대물 렌즈는 2mm의 작동 범위와 NA=0.8을 갖는 고분해능 자외선 렌즈였다. 정화 가스 분출 포트(13)는 20mm의 외경과, 넓은 분출 포트폭 W1=6mm와, 좁은 분출 포트폭 W2=2mm를 가져서, 개구 부분의 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분 사이에서 세배의 차이를 갖는다. 또한, 도2에 도시된 원료 가스 분출 노즐의 직경은 0.5mm였으며, 초생달형 입구 포트(15)의 크기는 단축(a)은 3mm이고 장축(b)은 8mm로 설정되었다.
가공 특성에 대해서는, 아래와 같다. 1㎛2의 레이저 조사의 크기를 이용하여, 본 발명에 따른 에칭 방법이 일반적인 기화법과 비교되었으며, 본 발명의 방법에서 에칭 반응은 기화법에서 레이저 강도의 가공 경계치의 30% 내지 80%의 레이저 강도에서 발생되었다. 레이저 강도가 기화법의 가공 경계의 60% 강도였을 때, 1㎛2의 가공을 위해 3분이 요구되었으며, Cr 패턴 하에 석영 기판 내에 손상은 측정 장치의 민감도의 제한인 2nm보다 깊지 않았다.
반면에, 레이저 기화 가공의 경우, 손상 깊이는 조사 강도가 최적화되었을 때조차, 10nm정도 였다. 또한, 레이저 기화 가공에서, 약 100nm의 높은 범프가 가공된 부분의 에지에서 Cr 패턴 상에서 관측되었다. 그러나, 에틸 요오드화물의 에칭 반응을 이용한 경우, 범프는 관측되지 않았다. 또한, 레이저 가공에 의해 생성된 반응 생성물은 가공된 부분들 주위의 기판 상에 부착되지 않았다. 원료 가스 분출 노즐(14)로부터의 원료 가스 분출의 유속이 5sccm보다 작았을 때, 적은 양의 반응 생성물이 대물 렌즈(4) 상에 증착된 것이 관측되었지만, 유속이 5sccm 이상이었을 때는 반응 생성물이 증착된 것이 발견되지 않았다.
상기에서, 에칭 가스로 에틸 요오드화물을 사용하는 것이 설명되었지만, 브롬(Br) 및 염소(Cl)로 할로겐 요소를 대체하는 가스도 효과적이다. 또한, 탄화수소기는 에틸기에 제한되지 않으며, 메틸기와 프로판기도 효과적이다. 즉, 본 발명에 사용될 수 있는 에칭 가스들은 CnHm-R(R은 할로겐기, n은 양의 정수 1, 2 또는 3, m은 양의 정수 3, 5 또는 7)의 형태로 표현되는 할로겐화 탄화수소일 수 있다.
다음으로, 레이저 CVD에 사용되기 위한 크롬 카르보닐이 본 발명의 원료 가스로서 적용되었을 때, 가스 차폐 효과가 투명 결함을 교정 시 검사되었다. 즉, 가스 차폐 효과가 내측 동심원이 입구 포트를 구성하고 외측 동심원이 정화 가스 분출 포트를 구성하는 이중 동심 구조를 갖는 구조의 종래 유형과, 본 발명의 상기 실시예에서 가스 수납부의 구조 사이에서 비교되었다. 그 결과는 다음과 같다.
가스 수납부와 기판 사이의 간극 거리가 0.5mm였고 정화 가스의 유속과 흡입의 유속이 각각 20리터/분과 10리터/분이었을 때, 원료 가스 분출 노즐(14)로부터 분출하는 양은 5sccm에서 100sccm으로 변화되었다. 동심 가스 수납부의 종래 유형의 경우에는, 분출의 양이 50sccm을 초과하였으며, 가스 수납부 주위의 원료 가스의 누출과 레이저 조사 부분 내의 공기의 혼합이 관측되었다. 본 발명의 가스 창 구조의 경우, 원료 가스 분출의 양이 100sccm이었을 때에도, 원료 가스의 누출과 레이저 조사 부분에서의 공기의 혼합은 관측되지 않았다.
또한, 원료 가스의 유속이 30sccm으로 설정된 경우, 가스 수납부(3)와 기판(1) 사이의 간극 거리를 변화시켜, 원료 가스의 누출이 상기 두 구조에서 비교되었다. 종래의 구조에서는, 간극 거리가 0.6mm이상일 때 누출이 발견되었다. 반면에, 본 발명의 가스 수납부에서는 간극이 1.5mm일 때까지도 누출이 발견되지 않았다. 더 넓은 간극을 허용하는 성능은 기판(1)과 가스 수납부(3) 사이의 충돌에 의해 유발되는 사고를 방지하는데 매우 효과적이다.
이러한 가스 창을 제공하고 CVD 원료 가스를 주입하여, 투명 결함의 효과적인 교정이 레이저 CVD에서도 수행되었다.
또한, 상기 실험에서, 정화 가스 분출 포트(13)로부터의 가스 분출량은 입구 포트(15)와 가장 인접한 개구 부분과 입구 포트로부터 가장 멀리 떨어진 개구 부분 사이에서 세 배만큼 차이가 나는 경우에 대해 설명되었다. 그러나, 가스 분출량의 차이가 1.5배 내지 3.5배의 범위에서 변화될 때, 효율적인 가스 차폐 효과를 유지할 수 있었다.
또한, 상술된 본 발명의 제1 실시예에서, 레이저 에칭의 반응과 레이저 CVD의 반응이 개별적으로 수행된 경우에 대해 설명되었다. 원료 가스 공급 유닛은 CVD를 위한 원료 가스와 에칭을 위한 원료 가스 모두를 공급하도록 구성되어, 에칭 방법은 교정될 결함의 유형에 따라 가스들 사이에서의 전환에 의해 전환될 수 있다. 이 경우, 하나의 장치로 막-형성 및 막-제거의 모든 가공 프로세스가 가능하기 때문에, 이것은 요구된 총 작업 처리량이 고속으로 교정되도록 하여, 더 높은 실용성의 이점을 제공한다.
다음, 본 발명의 제2 실시예로서, 레이저 CVD에 의해 막-형성 반응을 수행하는 장치가 도3에 도시되었으며, 도2에 도시된 가스 수납부의 구조가 사용되고 기판의 가공되는 표면은 상방을 지향하여, 위로부터 레이저 비임이 조사된다. 이 경우, 기판이 상방을 지향하는, 가공되는 표면을 가지고 있기 때문에, 기판이 X-Y 위치 설정 스테이지에 용이하게 보유될 수 있는 이점이 있다. 또한, 원료 가스의 유동의 속도가 레이저 조사 부분에서 정화 가스의 흡입 및 분출을 위해 이중 동심 개구를 갖는 종래의 가스 수납부에 비해 높은 경우에도, 주변부로의 원료 가스의 누출은 발생되지 않는다. 그 결과, 원료 가스의 유동의 더 높은 속도는 CVD 막의 주변 영역 상에 증착되는 미세한 입자들의 접착을 억제하여, 교정의 품질을 개선시킨다.
또한, 이러한 구조에서, 제1 실시예에 설명된 할로겐화 탄화수소를 포함하는 에칭 가스를 사용한 레이저 에칭을 도입하여, 막 증착 및 막-제거의 기능 모두를 갖는 장치를 제작하는 것이 가능하다.
또한, 레이저 기화의 종래의 공지된 반응을 이용하여 막-제거의 추가적 가공 프로세스를 갖는 레이저 가공 장치를 제작하는 것도 가능하다.
본 발명은 임의의 양호한 실시예들로 설명되었지만, 본 발명의 수행된 청구 요지는 그러한 특정 실시예들에 제한되는 것이 아닌 것이 이해되어야 한다. 반대로, 본 발명의 청구 요지는 후속 청구범위의 기술 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변경 및 동등물을 포함하도록 의도되었다.
본 발명에 따르면 투명 결함 및 불투명 결함 중 하나 또는 모두를 교정할 수 있는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치가 제공된다.

Claims (14)

  1. 원료 가스의 분위기에서 레이저 비임으로 기판을 조사하여 기판 상의 소정 부분을 제거하기 위한 레이저 가공 방법이며,
    상기 원료 가스는 할로겐화 탄화수소를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판의 가공되는 표면이 하방을 지향하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 할로겐화 탄화수소는 요오드화물, 염소 및 브롬 중 어느 하나의 할로겐기와, 메틸기, 에틸기 및 프로판기 중 어느 하나의 할로겐기의 조합에 의해 형성된 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 크롬 마스크 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 원료 가스의 분위기에서 레이저 비임으로 기판을 조사하여 기판 상의 소정 부분을 제거하기 위한 레이저 가공 장치이며,
    T-Y 위치 설정 스테이지 상에 보유된 기판 상의 가공되는 부분에 광학 관측과 상기 레이저에 의한 조사를 수행하기 위한 레이저 조사 및 관측 시스템과,
    가공되는 표면과 상기 기판 상의 가공되는 상기 표면과 접촉하지 않는 가스 수납부 사이에 형성되는 작은 간극을 가지며 가공되는 상기 부분 주위의 CVD 원료 가스의 국부 분위기 또는 에칭 원료 가스의 국부 분위기를 형성하기 위한 가스 수납부와,
    상기 원료 가스를 상기 가스 수납부로 공급하고 원료 가스를 상기 가스 수납부로부터 배기하기 위한 원료 가스 공급 및 배기 유닛을 포함하며,
    상기 기판은 하방을 지향하여 가공되는 상기 표면을 가지며,
    상기 레이저 조사 및 관측 광학 시스템은 아래로부터 상기 기판 상의 소정 부분에 상기 레이저 비임에 의한 상기 조사 및 상기 관학 관측을 수행하도록 배치되며,
    상기 가스 수납부는 상기 기판 상의 가공되는 부분의 레이저 비임 조사 위치 상으로 상기 원료 가스를 송풍하기 위한 노즐과, 수평 평면 내의 중심과 상기 노즐 사이에 위치 설정된 상기 레이저 조사 부분에 대해 상기 노즐과 대칭적으로 위치 설정되는 개구의 중심부를 갖는 초승달 형 입구 포트와, 상기 입구 포트에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 많을 수 있도록 변화되는 개구 폭들을 갖는 도넛형 정화 가스 분출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에칭 가스는 요오드화물, 염소 및 브롬 중 어느 하나의 할로겐기와, 메틸기, 에틸기 및 프로판기 중 어느 하나의 할로겐기의 조합에 의해 형성된 할로겐화 탄화수소를 포함하는 원료 가스인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기판은 크롬 마스크 기판인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 원료 가스 공급 및 배기 유닛은 교정될 결함의 유형에 따라 상기 CVD 원료 가스와 상기 에칭 원료 가스 사이에서 전환하기 위한 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 제5항에 있어서, 입구 포트에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 1.5배 내지 3.5배 많은 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  10. 원료 가스의 분위기에서 레이저 비임으로 기판을 조사하여 기판 상의 소정 부분을 제거하기 위한 레이저 가공 장치이며,
    T-Y 위치 설정 스테이지 상에 보유된 기판 상의 가공되는 부분에 광학 관측과 상기 레이저에 의한 조사를 수행하기 위한 레이저 조사 및 관측 시스템과,
    가공되는 표면과 상기 기판 상의 가공되는 상기 표면과 접촉하지 않는 가스 수납부 사이에 형성되는 작은 간극으로 가공되는 상기 부분 주위의 CVD 원료 가스의 국부 분위기 또는 에칭 원료 가스의 국부 분위기를 형성하기 위한 가스 수납부와,
    상기 원료 가스를 상기 가스 수납부로 공급하고 원료 가스를 상기 가스 수납부로부터 배기하기 위한 원료 가스 공급 및 배기 유닛을 포함하며,
    상기 기판은 상방을 지향하여 가공되는 상기 표면을 가지며,
    상기 레이저 조사 및 관측 광학 시스템은 위로부터 상기 기판 상의 소정 부분에 상기 레이저 비임에 의한 상기 조사 및 상기 관학 관측을 수행하도록 배치되며,
    상기 가스 수납부는 상기 기판 상의 가공되는 부분의 레이저 비임 조사 위치 상의 상기 원료 가스를 송풍하기 위한 노즐과, 수평 평면 내의 중심과 상기 노즐 사이에 위치 설정된 상기 레이저 조사 부분에 대해 개구가 상기 노즐과 대칭적으로 위치 설정되는 개구의 중심부를 갖는 초승달 형 입구 포트와, 상기 입구 포트에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 개구 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 많을 수 있도록 변화되는 개구 폭들을 갖는 도넛형 정화 가스 분출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에칭 가스는 요오드화물, 염소 및 브롬 중 어느 하나의 할로겐기와, 메틸기, 에틸기 및 프로판기 중 어느 하나의 할로겐기의 조합에 의해 형성된 할로겐화 탄화수소를 포함하는 원료 가스인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 기판은 크롬 마스크 기판인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 원료 가스 공급 및 배기 유닛은 교정될 결함의 유형에 따라 상기 CVD 원료 가스와 상기 에칭 원료 가스 사이에서 전환하기 위한 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  14. 제10항에 있어서, 입구 포트에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양이 상기 노즐에 인접한 정화 가스 분출 포트의 부분으로부터 분출하는 정화 가스의 양보다 1.5배 내지 3.5배 많은 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
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