KR102301059B1 - 포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크에 관한 것이다. 본 발명의 포토마스크 제조방법은 포토마스크의 원재료인 원판을 준비하는 원판 준비단계; 상기 원판의 제1 표면을 투명하게 가공하는 제1 표면 투명 가공단계; 상기 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 원판 전복단계; 뒤집힌 원판의 제2 표면을 투명하게 가공하는 제2 표면 투명 가공단계; 및 양면이 투명하게 가공된 원판의 내부에 스크래치 패턴(inner scratch pattern)을 형성하는 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계를 포함한다.

Description

포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING PHOTOMASK AND PHOTOMASK MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은, 포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 최근 제약이 많은 케미칼(Chemical)을 사용하지 않으면서도 파티클 이슈(Particle Issue) 없는 양질의 포토마스크를 제조할 수 있는, 포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크에 관한 것이다.

포토마스크(photomask)는 기판 위에 반도체의 미세회로를 형상화한 것을 가리킨다. 즉 궈츠로 된 투명한 기판 상층에 도포된 크롬 박막을 이용해 반도체 집적회로와 LCD 패턴을 실제 크기의 1~5배로 식각해 놓은 것이 포토마스크이다. 포토마스크를 포토마스크 기판이라고도 부르는데, 반도체 생산공정에 필요한 제품이다.

도 1 내지 도 4는 통상적인 포토마스크 구조와 그에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면들로서, 이 도면들을 참조해서 종래기술을 알아본다.

우선, 도 1 및 도 2처럼 기존에는 포토마스크(10) 제조 시 세라믹이나 다이아몬드로 된 가공휠(20)을 이용해서 포토마스크(10)의 단면에 약 20㎛ 내외의 미세 스크래치(scratch)를 가공해왔다.

이는 포토마스크(10)의 단면, 즉 표면에 의도적인 스크래치를 발생시킴으로써 센서의 적외선이 포토마스크(10) 내부로 통과하지 못하고 반사하게 하여 제품의 유무를 확인하기 위해서이다.

가공휠(20)에 의해서 표면에 의도적인 스크래치가 있는 부분, 즉 스크래치 발생부는 도 2의 A처럼 센서 적외선 반사가 가능해서 센싱이 가능(OK)이 하고, 스크래치 미발생부는 도 2의 B처럼 센서 적외선 투과가 이루어져 센싱이 불가능(NG)하게 되는데, 이러한 포토마스크(10)가 정상 제품에 해당하고, 반도체 생산공정에 투입된다.

하지만, 포토마스크(10)의 단면을 가공한 후, 폴리싱(Polishing)하는 과정에서 도 3처럼 미세 스크래치의 일부가 투명으로 연마되는 경우가 있다.

도 3처럼 미세 스크래치의 일부가 투명으로 연마된 도 3과 같은 포토마스크(10a)는 미세 스크래치가 제거된 부분(C)에서 도 3의 D처럼 센서 적외선 투과가 이루어지기 때문에 이 부분에서 센싱 에러(Error)가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래기술의 경우에는 도 4처럼 폴리싱, 즉 연마를 위한 연마재, 세정 공정의 케미칼(Chemical) 또는 부유 파티클(Particle) 등의 각종 이물이 미세 스크래치에 침투한 후, 완제품을 케이스에 보관할 때 시간 경과에 따라 포토마스크(10b)의 표면으로 이동한 후 고착됨에 따라 불량을 유발하는 일이 잦다.

도 4의 경우는 포토마스크(10b)를 케이스에 넣어 보관할 때, 미세 스크래치에 잔존하던 각종 이물이 포토마스크(10b)의 상하면으로 옮겨와 고착됨에 따라 제품의 불량을 발생시키는 경우에 해당한다. 이는 미세 스크래치가 단면, 즉 표면에 형성되기 때문에 이곳에 이물이 잔존할 가능성이 크기 때문이다.

한편, 현재 국내 및 해외 폴리싱 업체 대부분 유사한 문제점을 개선하기 위해 수년간 연구개발 및 테스트를 진행하고 있는 것으로 보고되고 있다.

연구개발 결과, 업체별로 단면의 세척 및 스크래치 유발 방법에 있어서 정도의 차이는 있으나, 여전히 표면에 스크래치를 만들고 있으며 불량 발생에 대한 개선 진전이 미비하고, 표면에 고착되는 각종 이물로 인한 파티클 이슈(Particle Issue)가 크다는 점을 고려해볼 때, 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2002-0039873호 대한민국특허청 출원번호 제10-2004-7012772호 대한민국특허청 출원번호 제10-2005-0044244호 대한민국특허청 출원번호 제10-2005-0044483호

본 발명의 목적은, 최근 제약이 많은 케미칼(Chemical)을 사용하지 않으면서도 파티클 이슈(Particle Issue) 없는 양질의 포토마스크를 제조할 수 있는, 포토마스크 제조방법 및 그 시스템, 그리고 상기 제조방법에 따라 제조된 포토마스크를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 포토마스크의 원재료인 원판을 준비하는 원판 준비단계; 상기 원판의 제1 표면을 투명하게 가공하는 제1 표면 투명 가공단계; 상기 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 원판 전복단계; 뒤집힌 원판의 제2 표면을 투명하게 가공하는 제2 표면 투명 가공단계; 및 양면이 투명하게 가공된 원판의 표면에 이웃한 안쪽에 스크래치 패턴(inner scratch pattern)을 형성하는 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계를 포함하고, 상기 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계가 레이저 장치로 진행되며, 상기 제1 및 제2 표면 투명 가공단계가 폴리싱(Polishing) 장치로 진행되고, 상기 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계의 진행 후에, 제품의 불량여부를 검사하는 검사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 포토마스크에 의해 달성된다.

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한편, 상기 목적은, 포토마스크의 원재료인 원판에 대하여 양측 제1 및 제2 표면을 투명하게 가공하는 제1 및 제2 폴리싱(Polishing) 장치; 및 소정의 레이저를 이용해서 양면이 투명하게 가공된 원판의 내부에 스크래치 패턴(inner scratch pattern)을 형성하는 레이저 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조시스템에 의해서도 달성된다.

상기 제1 및 제2 폴리싱 장치 사이의 공정을 형성하며, 상기 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 전복 장치; 상기 레이저 장치의 후(後) 공정을 형성하며, 제품의 불량여부를 검사하는 검사 장치; 상기 제1 폴리싱 장치의 전(前) 공정을 형성하며, 상기 원판을 로딩(loading)하는 로딩 장치; 상기 검사 장치의 후(後) 공정을 형성하며, 검사가 완료된 양품의 제품을 언로딩(unloading)하는 언로딩 장치; 및 상기 장치들로 원판을 이송하는 이송 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 최근 제약이 많은 케미칼(Chemical)을 사용하지 않으면서도 파티클 이슈(Particle Issue) 없는 양질의 포토마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 통상적인 포토마스크 구조와 그에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 구조도이다.
도 6은 도 5의 측면 구조도로서 내부 스크래치 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조시스템의 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 구조도, 도 6은 도 5의 측면 구조도로서 내부 스크래치 패턴을 도시한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법의 순서도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조시스템의 구성도, 도 9는 도 8의 시스템에 대한 제어블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명은 최근 제약이 많은 케미칼(Chemical)을 사용하지 않으면서도 파티클 이슈(Particle Issue) 없는 양질의 포토마스크(100)를 제조할 수 있도록 한다, 이러한 포토마스크(100)는 도 7의 제조방법 또는 제8은 제조시스템으로 제조될 수 있다.

본 실시예에 따른 포토마스크(100)에도 내부 스크래치 패턴(inner scratch pattern)이 형성된다.

이때, 내부 스크래치 패턴은 종전과 달리 포토마스크(100)의 표면에 형성되지 않고 레이저를 통해 내부에 형성된다. 위치는 포토마스크(100)의 표면에 이웃한 안쪽이면 된다.

이처럼 내부 스크래치 패턴이 포토마스크(100)의 표면에 형성되지 않고 포토마스크(100)의 내부에 형성되면, 폴리싱(Polishing) 과정에서 레이저 각인 부분, 즉 내부 스크래치 패턴이 투명하게 연마되면서 없어지는 현상을 방지할 수 있다.

따라서, 도 5의 E처럼 센서 적외선 반사가 가능해서 센싱이 가능(OK)이 하고, 스크래치 미발생부는 도 5의 F처럼 센서 적외선 투과가 이루어져 센싱이 불가능(NG)하게 되며, 이로 인해 본 실시예의 포토마스크(100)는 정상 제품이라 취급된다.

그리고, 본 실시예의 경우에는 스크래치 패턴이 포토마스크(100)의 표면이 아닌 포토마스크(100)의 내부에 형성되기 때문에, 폴리싱을 위한 연마재, 세정 공정의 케미칼(Chemical) 또는 부유 파티클(Particle) 등의 각종 이물이 표면에 침투하여 잔존할 수 없다. 따라서, 제품을 오래 보관하더라도 도 4처럼 각종 이물이 포토마스크(100)의 상하면으로 옮겨와 고착되는 현상을 없앨 수 있다.

실제, 종전 제품과 본 발명의 제품을 케이스에 일정 시간 보관한 후, 파티클 잔량을 비교했을 때, 본 발명의 포토마스크(100)가 종전보다 훨씬 감소했음을 테스트를 통해 확인할 수 있다.

이러한 여러 장점을 제공하는 본 발명의 포토마스크(100)는 아래의 방법과 시스템으로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법은 원판 준비단계(S10), 제1 표면 투명 가공단계(S20), 원판 전복단계(S30), 제2 표면 투명 가공단계(S40), 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계(S50) 및 검사 단계(S60)를 포함할 수 있으며, 이 방법을 단계적으로 진행함으로써 도 5와 같은 형태의 포토마스크(100)를 제조할 수 있다.

원판 준비단계(S10)는 포토마스크(100)의 원재료인 원판을 준비하는 과정이다. 포토마스크(100)의 원재료는 투명한 쿼츠 재질이 사용될 수 있다.

제1 표면 투명 가공단계(S20)는 원판의 제1 표면을 투명하게 가공하는 과정이다. 이때는 제1 폴리싱 장치(130)가 사용될 수 있다.

원판 전복단계(S30)는 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 과정이다. 별도의 반전기를 통해 수행될 수 있다.

제2 표면 투명 가공단계(S40)는 뒤집힌 원판의 제2 표면을 투명하게 가공하는 과정이다. 이때는 제2 폴리싱 장치(150)가 사용될 수 있다. 제2 폴리싱 장치(150)는 제1 폴리싱 장치(130)와 마찬가지로 연마패드를 회전시켜 대상면을 폴리싱할 수 있다.

원판 내부 스크래치 패턴 형성단계(S50)는 양면이 투명하게 가공된 원판의 내부에 스크래치 패턴을 형성하는 과정이다. 표면이 아닌 내부에 스크래치 패턴을 형성해야 하기 때문에, 본 실시예에서는 레이저 장치(160)를 사용한다.

검사 단계(S60)는 제품의 불량여부를 검사하는 과정이다. 이 과정을 통해 양품으로 판단된 제품만 취출되고 불량품은 폐기된다.

한편, 이러한 방법을 수행할 수 있는 포토마스크 제조시스템은, 포토마스크(100)의 원재료인 원판에 대하여 양측 제1 및 제2 표면을 투명하게 가공하는 제1 및 제2 폴리싱(Polishing) 장치와, 소정의 레이저를 이용해서 양면이 투명하게 가공된 원판의 내부에 스크래치 패턴을 형성하는 레이저 장치(160)와, 제1 및 제2 폴리싱 장치(130,150) 사이의 공정을 형성하며, 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 전복 장치(140)와, 레이저 장치(160)의 후(後) 공정을 형성하며, 제품의 불량여부를 검사하는 검사 장치(170)와, 제1 폴리싱 장치(130)의 전(前) 공정을 형성하며, 원판을 로딩(loading)하는 로딩 장치(110)와, 검사 장치(170)의 후(後) 공정을 형성하며, 검사가 완료된 양품의 제품을 언로딩(unloading)하는 언로딩 장치(180)와, 상기 장치들로 원판을 이송하는 이송 장치(120)를 포함한다.

이하, 포토마스크(100)의 제조과정을 설명한다.

우선, 포토마스크(100)의 원재료인 원판을 준비한다. 포토마스크(100)의 원재료는 투명한 쿼츠 재질이 사용될 수 있다.

다음, 제1 폴리싱 장치(130)를 이용해서 원판의 제1 표면을 투명하게 가공한다. 즉 연마패드를 원판의 제1 표면에 배치하여 고속 회전시킴으로써 원판의 제1 표면을 투명하게 가공한다.

다음, 제1 표면이 투명 가공된 원판을 반전기를 이용해서 뒤집는다. 그리고는 뒤집힌 원판의 제2 표면을 제2 폴리싱 장치(150)를 이용해서 투명하게 가공한다. 즉 연마패드를 원판의 제2 표면에 배치하여 고속 회전시킴으로써 원판의 제2 표면을 투명하게 가공한다.

다음, 레이저 장치(160)에서 조사되는 레이저를 이용해서 양면이 투명하게 가공된 원판의 내부에 스크래치 패턴을 형성한다. 원판의 내부에 스크래치 패턴이 형성되기 때문에 원판의 단면이나 표면을 다시 닦거나 표면처리하더라도 각인된 스크래치 패턴이 없어지지 않는다.

다음, 제품의 불량여부를 검사한 후, 양품으로 판단된 제품만 취출되고 불량품은 폐기된다.

이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 최근 제약이 많은 케미칼(Chemical)을 사용하지 않으면서도 파티클 이슈(Particle Issue) 없는 양질의 포토마스크를 제조할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

100 : 포토마스크 110 : 로딩 장치
120 : 이송 장치 130 : 제1 폴리싱 장치
140 : 전복 장치 150 : 제2 폴리싱 장치
160 : 레이저 장치 170 : 검사 장치
180 : 언로딩 장치

Claims (6)

1. 포토마스크의 원재료인 원판을 준비하는 원판 준비단계;
   상기 원판의 제1 표면을 투명하게 가공하는 제1 표면 투명 가공단계;
   상기 제1 표면이 투명 가공된 원판을 뒤집는 원판 전복단계;
   뒤집힌 원판의 제2 표면을 투명하게 가공하는 제2 표면 투명 가공단계; 및
   양면이 투명하게 가공된 원판의 표면에 이웃한 안쪽에 스크래치 패턴(inner scratch pattern)을 형성하는 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계를 포함하고,
   상기 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계가 레이저 장치로 진행되며,
   상기 제1 및 제2 표면 투명 가공단계가 폴리싱(Polishing) 장치로 진행되고,
   상기 원판 내부 스크래치 패턴 형성단계의 진행 후에, 제품의 불량여부를 검사하는 검사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
   
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4. 제1항의 제조방법에 따라 제조된 포토마스크.
   
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