KR100787091B1 - 마스크 리페어 장치 및 리페어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체와 디스플레이(LCD의 TFT나 컬러필터 등)에 사용되는 포토마스크의 제작과정에서 포토마스크의 결함을 수정하는 리페어 기술에 대한 것으로, 특히 포토마스크의 배면에 스크래치가 발생한 경우에 스크래치부분만 국부적으로 연마(Local Polishing)하는 리페어(Repair) 장치와 기술에 대한 것이다.

본 발명에 따른 리페어 장치는 RPM의 조절이 가능한 회전모터; 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전 부재; 상기 회전부재와 연결되는 연마패드; 연마재를 분사시킬 수 있는 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 포토마스크의 흠결을 최종 완성품의 단계에서도 국부적으로 리페어가 가능하므로, 포토마스크의 품질의 안정성 확보와 사후적인 리페어로 인한 생산원가의 절감의 효과를 제공한다.

포토마스크, 배면 연마, 연마패드

Description

마스크 리페어 장치 및 리페어 방법{APPARATUAS FOR REPAIRING MASK AND METHOD FOR REPAIRING MASK}

도 1은 종래의 포토마스크 용 원자재인 bare glass의 리페어 방법을 도시한 것이다.

도 2는 국부적인 마스크 배면의 리페어 방법을 도시한 것이다.

도 3은 리페어 장치의 구성요소를 도시한 것이다.

도 4는 리페어 장치의 전체적인 모습의 단면도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명〉

20: 회전부재 22: 연마패드 장착 부

30: 연마패드 지지봉 32: 연마패드

34: 분사노즐 36: 고정용 홈

38: 연마재 이동로 40: 하우징

50: 연마 후 배면 100: 리페어 장치

본 발명은 반도체와 디스플레이(LCD의 TFT나 컬러필터 등)의 제조에 사용되는 포토마스크의 배면의 국부적인 결함(스크래치)을 리페어하는 장치와 방법에 대한 것이다.

포토마스크에 형성된 패턴을 상기 포토레지스트막에 전사하여 패턴을 형성한다. 포토마스크는 투명기판상에 크롬계열의 불투명 물질이 형성된 포토마스크 블랭크를 사용하여 상기 크롬계열의 불투명물질을 식각하여 차광패턴을 형성한 것을 사용하고 있다. 집적도가 높아짐에 따라 상기 차광패턴의 치수는 매우 정밀하게 제어되어야 하며, 원자재의 막이나 그 배면의 고밀도의 정밀도를 요하게 된다. 따라서, 포토마스크의 배면에 작은 스크래치나, 흠집 등이 있는 경우에는 광조사의 불균일을 가져와 반도체의 품질에 치명적인 영향을 미치게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래에는 포토마스크 용 투명유리(bare glass)로 제조공정을 수행 시, 막면이나 배면에 흠집(스크래치) 등이 있는 경우에는 전체적인 면에 대한 연마를 하여 수리(리페어)를 하는 방식을 사용하여 왔다. 이때 전면에 대한 투명유리을 연마하는 경우 원래의 투명유리의 두께가 얇아지고, 그에 따라 작업시 견고성이 약해지고 파손 및 공정수행상의 불편을 초래하는 문제가 발생하였다.

특히 문제되는 것은 투명유리로 포토마스크 제조공정이 진행되어가면서, 생산장비와의 접촉으로 인한 마스크 배면상의 스크래치 또는 고착성 이물질이 남게 되는 경우로 마스크에 국부적인 손상이 발생하는 경우가 빈번해지는 실정이다. 이 와 같은 손상이 발생하는 경우에 상기의 공정 초기 단계를 거쳐, 포토마스크의 공정의 진행중이라던가, 최종공정 후의 제품 출하 직전에 손상을 입는 경우에는 그 리페어 방법이 전혀 없는 실정이며, 이로써 제작한 포토마스크가 상품가치가 사라지고, 활용가치가 무의미해져, 그 제작비용상의 손실이 막대해지는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, RPM의 조절이 가능한 회전모터; 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재; 상기 회전부와 연결되는 연마패드; 연마재를 분사시킬 수 있는 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공한다.

이를 통해서 포토마스크 배면에 대한 국부적인 손상에의 연마를 통해, 공정 중간에 발생하는 마스크 상의 흠결을 단계마다 시정할 수 있는 편의성을 제공하는 한편, 더 나아가서는 최종 출하단계의 포토마스크의 손상 시에 이를 리페어가 가능하다. 즉 즉, 공정의 어느 단계에서든 포토마스크의 배면의 스크래치 발생시에는 그 부분 만에 대한 국부적인 리페어가 가능하게, 상품가치를 보존할 수 있으며, 이 경우 원가절감의 극대화와 생산비용절감을 도모하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 리페어 장치 를 이루는 구성수단은,

RPM의 조절이 가능한 회전모터; 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재; 상기 회전부와 연결되는 연마패드; 을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 회전모터는 디지털 게이지에 의해 RPM을 조정하여 연마패드의 회전도를 조절하며, 연마패드는 회전부에 장착되어 마스크 배면의 흠결을 연마할 수 있게 한다.

또한, 상기 회전부재와 상기 연마패드를 내부에 장착하는 외부 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공한다. 이를 통해 정밀도 있는 리페어 작업을 할 수 있게 하며, 추후 핸드타입의 리페어작업 시 작업자의 손잡이부의 역할을 제공할 수 있게 한다.

상기 회전부재는 상기 하우징 내부에 원통형의 회전몸체로 구성되고, 그 일단에 연마패드가 장착가능한 장착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공한다. 즉, 회전부재의 회전을 용이하게 하는 구조로, 연마패드를 장착할 수 있는 장착부를 마련하여 추후 연마패드의 교체를 가능케 한다.

또한, 본 발명은 상기 연마패드는 모 재질로 이루어지는 것들 특징으로 하는 리페어 장치를 제공한다. 즉 배면의 흠결이나 스크래치를 연마하는 경우에 원하는 정도로 연마를 하면서도 다른 면에는 손상이 가지않는 범위에서 수리가능하도록 해 연마작업의 효율성을 높일 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 상기 연마패드는 그 첨점이 반구형의 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공하여, 실제로 배면과 직접 접촉하는 연마패드 부위로 인한 마스크에 대한 추가 스크래치 발생 가능성에 대한 염려를 줄이고 정확 한 접촉을 도울 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 연마재를 분사시킬 수 있는 분사장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공하여, 연마작업시 지속적은 약 액을 분사할 수 있는 연마재의 분사장치로 고입도의 연마재를 제공해, 초고속으로 회전하는 연마패드의 연마작업에서 발생하는 열을 흡수 발산시키고 연마품질을 조절할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 상기 분사장치는 하우징의 내벽을 따라 연마재 공급로가 형성되고, 상기 연마패드 측단에서 연마 약액의 분사가 가능한 분사노즐을 형성하는 구조를 가지를 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 제공한다. 연마재의 공급이 가느다란 연마재공급로를 통해 이루어지며, 분사노즐에 의해 분사될 수 있게 함과 동시에 연결통로는 리페어 장치 내부 측벽에 장착시키고 그 분사공을 연마패드 측부에 장착시켜 분사의 효율성을 높일 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 상기 리페어 장치를 이용하여,

1) 배면 상의 국부적인 스크래치 부위를 포착하는 단계;

2) 상기 연마 패드가 스크래치부에 수직으로 접촉하여 배면 스크래치 부분을 라운딩 된 형태로 연마하는 단계;

3) 연마 후 연마부위를 보정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법을 제공한다.

즉 배면 상의 국부적인 스크래치를 파악하고 이에 대한 국부연마(local polishing)를 통해 흠을 제거하여 배면의 품질을 보완하고, 공정 후에 연마 정도를 수시로 검안해 연마도를 보정 할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 상기 리페어 방법에 있어서, 상기 2) 단계와 동시에 분사장치를 이용 연마재를 지속적으로 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법을 제공한다. 이로써 연마작업에서 발생하는 발열을 흡수하여 리페어 작업의 완성도를 꾀할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 2) 단계를 라운딩 된 연마부위의 Rz 값이 10nm 이상 200 nm 이하의 범주에서 연마가 되도록 연마하는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법을 제공하여, 스크래치의 정도에 따라 포토마스크의 품질을 안정적으로 확보가능한 연마도를 조절 가공할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 리페어 방법에 의하여 리페어 된 연마부위가 Rz 값이 10nm 이상 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크를 제공한다. 이를 통하여 포토마스크의 흠결을 사후적인 연마작업을 통하여 포토마스크의 품질을 안정성있게 확보가능하게 할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명과 관련된 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 포토마스크 배면 상의 국부적인 스크래치가 발생시 그 부분만을 연마패트로 리페어하는 방식의 개략적인 도면이다.

도 3은 리페어 장치를 구성하는 장치요소를 개략적으로 도시한 도면으로 회전부재(20), 연마패드지지봉(30), 연마재를 분사하는 분사노즐(34)의 도시이다.

본 실시예에 따른 리페어 장치는, 도 4에서 도시된 바와 같이, 회전부재(20),연마패드(32),연마패드 지지봉(30), 분사노즐(34), 고정용 홈(36), 연마재 이동로(38), 회전모터(미도시), 하우징(40) 등으로 이루어진다.

먼저, 리페어 장치의 동력수단인 회전모터는 기본적으로 그 회전수(RPM)를 조절이 가능한 구조로 설비됨이 바람직하다. 초고속으로 연마패드를 회전시키는 것을 기본적으로 하나, 배면의 스크래치의 정도나 연마 공정에 따라 그 회전수를 가, 감할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 디지털 게이지를 구비하여 그 회전도를 조절할 수 있게 제작됨이 바람직하다. 하우징은 회전부재와 연마패드를 지지하는 역할을 하며, 아울러 작업시 손잡이부 역할을 할 수 있도록 제작됨이 바람직하다.

상기 회전모터와 연결되며 외부 하우징(40) 내부에 회전부재(20)를 마련한다. 회전 부재(20)는 회전모터의 회전력을 연마패드(32)에 전달하기 위한 장치로, 여러 가지 형태로 제작이 가능하나, 바람직하게는 원통형의 몸체에 그 일단에 연마패드를 장착할 수 있는 장착부를 구비시키는 구조를 취할 수 있다. 이로써 연마패드가 고정되고 효율적인 회전력을 전달할 수 있어 연마작업이 용이해 질 수 있다.

또한, 작업의 용이성을 위해 하우징의 외벽 또는 외측에 손잡이부를 설치할 수도 있다.

상기 회전부재(20)에 장착될 수 있는 연마패드(32)는 탈, 부착이 가능한 구조로 이루어짐이 바람직하며, 연마패드의 상측에 회전부재의 장착홈(22)에 맞는 규격으로 제작될 수 있다. 따라서 연마패드의 제작도 교체형으로 제작이 가능하다. 이 경우 연마패드 지지봉(30)의 구조를 원형, 다각형 등의 구조를 형성하는 할 수 있으며, 이 경우에는 그 고정부위가 보다 안정성을 가지게 되어, 보다 안정한 공정이 이루어질 수 있다. 또한, 연마패드 지지봉(30)의 말단에 고정용 홈(36)을 장착하여, 상기 회전부재의 연마패드 장착부(20)내에 고정이 가능한 대응부를 마련하는 경우에는 더욱 견고한 고정의 효과를 가질 수 있다. 연마패드(32)를 교체형으로 제작하는 경우에는 연마패드의 마모로 인한 작업의 정밀도 문제를 해결해, 작업의 효율성과 정밀한 작업의 영속성을 도모할 수 있다.

특히 상기 연마패드(32)는 다양한 소재를 고려할 수 있으나, 포토마스크 기판의 품질의 안정화를 꾀하고 작업의 정밀도를 높이기 위해서는, 우모, 마모, 돈모, 견모, 양모, 가금류의 모 재질의 소재를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 연마패드(32)의 형상은 연마가 가능한 구조로 원통형, 평면형 등 여러 가지로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 연마패드의 첨점(패드의 말단)을 반원형으로 형성되게 제작됨이 바람직하다. 이는 국부적인 스크래치 등의 연마작업시에도 배면과 직접접촉하게 되는 경우에 보다 세밀한 연마를 가능하게 하는 한편, 연마시 마스크에 대한 추가 스크래치 발생 가능성을 획기적으로 줄일 수 있기 때문이다.

상기 연마패드(32)가 회전력을 이용하여 리페어 작업을 수행하는 경우에, 마스크 배면과 닿아 발생하는 열을 제거할 수 있도록 하는 연마재를 분사할 수 있는 분사장치를 마련할 수 있다. 이는 연마시 마찰열을 줄일 수 있다는 점과 아울러 이로 인한 마스크의 품질을 확보하고, 연마작업의 정밀도를 확보할 수 있게 한다. 따라서, 공급약액은 연마재의 종류에 따라 다양하게 고려될 수 있으나, 공급약액의 특성상 습식 연마를 하기 위해서는 고입도의 연마재의 지속적이고 연마작업 부위의 효율적인 분사가 가능한 분사 장치로 구성됨이 바람직하다.

이를 위해서는 작업의 효율성을 고려해 연마재의 공급원에서 하우징의 측벽을 따라 연마재의 이동로(38)를 마련하고, 연마패드의 근접부위에 분사노즐(34)을 마련하여 분사의 효율성을 도모하게 된다. 특히 이 경우 하우징 내부로 분사노즐(34)을 유도하고 연마패드의 측단에 분사노즐을 마련하여 연마재의 분사를 꾀함이 바람직하다.

상기와 같은 리페어 장치를 이용하여

1) 배면상의 국부적인 스크래치 부위를 포착하는 단계;

2) 상기 연마 패드를 스크래치 부위에 수직으로 접촉하여 배면 스크래치 부분을 라운딩 된 형태로 연마하는 단계;

3) 연마 후 연마부위를 보정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법을 제공한다. 특히 배면상의 스크래치를 국부적으로 연마한 후에는 흠결의 치유 여부를 확인하여 원하는 정도로 다시 정밀한 보정 연마를 할 수도 있어 작업의 정밀도를 높일 수 있다.

상기 리페어 방법은 포토마스크 원판의 원자재부분에서의 흠결이 있는 경우뿐만 아니라, 포토마스크 제조 공정 어느 단계에서든 응용가능한 것이다. 특히, 최종 완성품이 되고 출하 직전에 발생하는 스크래치에 대해서는 상기와 같은 국부적인 리페어 방법이 매우 효율적이며, 제품의 품질의 안정성 확보에 탁월하여, 생산원가절감과 제작공정상의 효율성을 극대화할 수 있다.

또한, 상기의 2) 단계에 있어서는 연마작업시에 지속적으로 연마재를 분사하는 단계를 포함하여 연마작업시 발생하는 마찰열을 흡수할 수 있게 하여 연마작업의 정밀도와 포토마스크의 품질의 안정성을 꾀할 수 있다.

상기 연마작업에 의한 배면의 스크래치의 리페어 작업은, 연마부위의 스크래치 정도에 따라 Rz 10에서 200nm 수준까지 라운딩(Rounding)된 형태로 연마가 가능하게 하여 스크래치의 정도에 따라 포토마스크의 품질을 안정적으로 확보가능한 연마도를 조절 가공할 수 있게 한다.

또한 상기의 리페어 방법에 의해 Rz 10에서 200nm 수준까지 라운딩(Rounding)된 형태로 연마된 포토마스크는 그 자체로 완성품단계에서 이를수록 상기 리페어에 의한 상품가치가 안정적으로 확보되는 효과가 있다.

Rz 란 표면의 거칠기를 나타내는 단위이다. 거칠기 단면 곡선에서 기준 길이만큼 채취하여, 단면 곡선의 평균선과 평행한 임의직선(기준선)을 긋고 가장 높은 5개 산의 기준선으로부터 거리의 평균값과 가장 낮은 5개 골의 기준선으로부터의 거리의 평균값과의 차이로 나타낸다. 거칠기 곡선에서 산의 높은 부분을 Z라하고 골의 낮은 부분을 Z'라고 했을 때 다음과 같은 식이 성립된다.

Rz = ((Z1+Z2+Z3+Z4+Z5)-(Z'1+Z'2+Z'3+Z'4+Z'5))/5

응용면에서 Rz 즉, 10점 평균거칠기(ten point height)는 베어링(Bearing),미끄럼표면( Sliding Faces), Force Fit Surfaces, 측정표면(Measuring Faces) 등 Occasional profile peak 가 part의 기능에 영향을 미치지 않는 경우에 사용된다. 다만 Rz를 구할 때는 단지 1개의 기준길이에서만 사용되어 측정가능한 표면이 짧을때 자주 사용한다. 특히 기준선은 단면 곡선의 평균선에 평행하여야 하고, 그 위치는 어느 곳에서 잡아도 무방하다. 즉, 기준선은 단면 곡선 위쪽이나 아래쪽 어느 곳에서 잡아도 상관없다.

상기 연마장치를 이용한 배면연마에 의한 포토마스크의 리페어완료시 Rz 값의 변화를 나타내는 일실시예로서 측정예시를 살펴보면 다음과 같다.

연마 전 (Ave Rz:0.248) → 연마 후(Ave Rz: 0.167)

전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명은 RPM의 조절이 가능한 회전모터; 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재; 상기 회전부와 연결되는 연마패드; 연마재를 분사시킬 수 있는 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치를 마련하여, 포토마스크 배면의 스크래치를 사후적으로 리페어 할 수 있는 장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 통해 포토마스크 배면에 대한 국부적인 손상에의 연마를 통해, 공정 중간에 발생하는 마스크상의 흠결을 단계마다 시정할 수 있는 편의성을 제공하는 한편, 더 나아가서는 최종 출하단계의 포토마스크의 손상시에 이를 리페어가 가능하여, 상품가치를 보존할 수 있으며, 이 경우 원가절감의 극대화와 생산비용절감을 도모할 수 있다.

Claims (11)

1. RPM의 조절이 가능한 회전모터;

   상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재;

   상기 회전부재와 연결되며, 그 첨점이 반구형의 형상으로 구성되는 모 재질의 연마패드;로 구성되는 것을 특징으로 하는 리페어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전부재와 상기 연마패드를 내부에 장착하는 외부 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 회전부재는 상기 하우징 내부에 원통형의 회전몸체로 구성되고, 그 일단에 연마패드가 장착가능한 장착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   연마재를 분사시킬 수 있는 분사장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리페어 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 분사장치는 하우징의 내벽을 따라 연마재 공급로가 형성되고, 상기 연마패드 측단에서 연마 약액의 분사가 가능한 분사노즐을 형성하는 구조를 가지를 것을 특징으로 하는 리페어 장치.
8. RPM의 조절이 가능한 회전모터와 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재,

   상기 회전부재와 연결되며, 그 첨점이 반구형의 형상으로 구성되는 모재질의 연마패드로 구성되는 리페어장치를 이용하여,

   1) 배면상의 국부적인 스크래치 부위를 포착하는 단계;

   2) 상기 연마 패드를 스크래치 부위에 수직으로 접촉하여 배면 스크래치 부분을 라운딩 된 형태로 연마하는 단계;

   3) 연마 후 연마부위를 보정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 2) 단계와 동시에 분사장치를 이용하여 연마재를 지속적으로 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 2) 단계는 연마부위의 Rz 값이 10nm 이상 200nm 이하가 되도록 연마하는 것을 특징으로 하는 국부적인 배면 리페어 방법.
11. RPM의 조절이 가능한 회전모터와 상기 회전모터에 의해 구동되는 회전부재,

    상기 회전부재와 연결되며, 그 첨점이 반구형의 형상으로 구성되는 모재질의 연마패드로 구성되는 리페어장치를 이용하여,

    배면상의 국부적인 스크래치 부위를 포착하고, 상기 연마 패드를 스크래치 부위에 수직으로 접촉하여 배면 스크래치 부분을 라운딩 된 형태로 연마하여, 연마 부위의 Rz값이 10nm 이상 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.

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