KR20120056925A - 포토마스크의 배면 리페어 방법 - Google Patents

포토마스크의 배면 리페어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토마스크의 배면의 국부적인 결함영역을 리페어 하는 방법에 관한 것으로, 전면에 광학패턴을 구비한 포토마스크의 배면의 스크레치영역을 검사하는 1단계와 상기 포토마스크의 전면의 전체 영역에 패턴보호막층을 형성하는 2단계, 그리고 상기 스크레치영역이 형성된 포토마스크의 배면을 전체 연마하는 3단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 일정한 차광패턴 등의 광학패턴을 포함하는 포토마스크의 배면의 국부적인 결함을 리페어하기 위해, 광학패턴의 형성된 포토마스크의 전면을 포토레지스트등의 감광성물질층으로 보호막을 형성하고, 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하는 공정을 통해, 국부 연마로 인한 리페어의 비효율성을 제거하고, 제조공정상의 장비를 그대로 이용하여 리페어공정의 효율성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

포토마스크의 배면 리페어 방법{Repairing method of Photo-mask}
본 발명은 포토마스크의 배면에 형성된 국부적인 결함을 효율적으로 제거하기 위한 리페어 방법에 관한 것이다.
통상적으로 반도체소자는 수많은 패턴들로 이루어진다. 이와 같은 패턴들은 노광 및 현상을 포함하는 포토리소그라피 공정과, 이 포토리소그라피 공정에 의해 만들어진 포토레지스트막패턴을 식각마스크로 한 식각공정에 의해 만들어진다. 특히 노광은 포토마스크상의 패턴을 웨이퍼 위의 포토레지스트막에 전사하는 공정이며, 따라서포토마스크 상의 패턴이 정확하게 형성되지 않거나, 스크래치(scratch)와 같은 손상이 있는 경우 원하는 프로파일의 포토레지스트막패턴을 얻을 수 없게 된다.
최근 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 웨이퍼상에 구현해야 할 패턴의 크기가 점점 작아지고 있으며, 이에따라 포토마스크 상의 패턴들도 점점 더 미세해져서 포토마스크를 제조하는데 어려움도 또한 점점 늘어나고 있다.
포토마스크의 제조과정을 개략적으로 설명하면, 투광기판 위에 차광층 및 레지스트막을 순차적으로 형성한다. 다음에 레지스트막에 대하여 전자빔 혹은 레이저 리소그라피에 의한 노광 및 현상을 수행하여 레지스트막패턴을 형성한다. 이 레지스트막패턴을 식각마스크로 차광층의 노출부분을 제거하여 차광층패턴을 형성한다. 그리고 레지스트막패턴을 제거한다.그런데 이와 같은 제조과정에서 장비 에러 및 다양한 원인에 의해 투광기판의 배면(backside)에 스크래치가 발생되는 경우가 있다. 이와 같은 스크래치는 포토마스크를 이용한 노광시 웨이퍼상에 전달되는 빛의 투과량을 왜곡시키고, 그 결과 원하는 프로파일의 패턴을 웨이퍼상에 형성할 수 없게 된다.
예컨대 도 1a에 나타낸 바와 같이, 투광기판(11) 위에 차광층패턴(12)이 형성된 포토마스크(10)에 대해 빛을 조사하게 되면, 차광층패턴(12)이 없는 투광영역에는 일정한 세기의 빛이 투과된다. 그러나 도 2에 나타낸 바와 같이, 투광기판(11)의 배면에 스크래치(13)가 있는 경우, 도면에서 "A"로 나타낸 바와 같이, 다른 투광영역보다 낮은 세기의 빛이 투과되고, 이와 같은 불균일 정도가 크게 되면 패턴 전사가 원하는 형태로 이루어지지 않을 수 있다.
이러한 포토마스크(10)의 배면에 국부적인 영역에 결함(S)이 발생하는 경우에는 도 1b에 도시된 것과 같이, 이 결함을 제거하기 위해 국부연마기(M)를 이용하여 그 부분을 미세하게 연마하여 결함을 수정하는 방법을 도모하게 된다. 그러나, 이러한 국부연마를 통해 결함을 제거하는 경우에는 스트레치 등의 결함은 쉽게 제거되기는 하나, 연마 부위(S)에 극미세한 얼룩이 남게 되며, 이러한 얼룩은 연마지역 이외의 영역(P)과 비교하여 조도, 거칠기, 두께의 차이가 필연적으로 발생할 수 밖게 없게 되며, 이는 투과율의 변동을 가져와 포토마스크의 정밀한 투과율제어가 어려워지며, 이는 전체 제품의 신뢰도를 떨어뜨리게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일정한 차광패턴 등의 광학패턴을 포함하는 포토마스크의 배면의 국부적인 결함을 리페어하기 위해, 광학패턴의 형성된 포토마스크의 전면을 포토레지스트등의 감광성물질층으로 보호막을 형성하고, 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하는 공정을 통해, 국부 연마로 인한 리페어의 비효율성을 제거하고, 제조공정상의 장비를 그대로 이용하여 리페어공정의 효율성을 증진시킬 수 있는 리페어 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 전면에 광학패턴을 구비한 포토마스크의 배면의 결함영역을 검사하는 1단계; 상기 포토마스크의 전면의 전체 영역에 패턴보호막층을 형성하는 2단계; 상기 결함영역이 형성된 포토마스크의 배면을 전체 연마하는 3단계;를 포함하는 포토마스크 배면 리페어 방법을 제공할 수 있도록 한다.
이 경우, 상술한 리페어 방법에서의 상기 2단계는, 상기 패턴보호막층의 형성을 감광성 물질층을 도포하고, 경화하여 형성하는 단계로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리페어 방법의 상기 3단계는, 포토마스크의 배면을 화학기계적연마(CMP)를 통해서 연마하는 단계로 구현할 수 있다.
아울러, 상기 포토마스크의 전체 연마는, 전체 포토마스크 두께의 0.001~0.003mm를 감소시키는 단계로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 리페어 공정의 상기 3단계 이후에. 상기 패턴보호막층을 박리하고 상기 포토마스크를 세정하는 4단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 일정한 차광패턴 등의 광학패턴을 포함하는 포토마스크의 배면의 국부적인 결함을 리페어하기 위해, 광학패턴의 형성된 포토마스크의 전면을 포토레지스트등의 감광성물질층으로 보호막을 형성하고, 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하는 공정을 통해, 국부 연마로 인한 리페어의 비효율성을 제거하고, 제조공정상의 장비를 그대로 이용하여 리페어공정의 효율성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 종래의 포토마스크의 결함발생의 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1b는 종래의 포토마스크의 결함의 리페어 공정의 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 포토마스크의 리페어 공정의 순서도 및 공정도를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 일정한 차광패턴 등의 광학패턴을 포함하는 포토마스크의 배면의 국부적인 결함을, 광학패턴의 형성된 포토마스크의 전면을 포토레지스트등의 감광성물질층으로 보호막을 형성하고, 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하는 공정을 통해 리페어 후의 전체적인 포토마스크의 배면의 균일한 조도, 거칠기, 두께를 구현할 수 있도록 하는 리페어공정을 제공하는 것을 요지로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 리페어공정의 순서도 및 공정 개념도를 도시한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 리페어 공정은 전면에 광학패턴을 구비한 포토마스크의 배면의 결함영역을 검사하는 1단계와 상기 포토마스크의 전면의 전체 영역에 패턴보호막층을 형성하는 2단계, 상기 결함영역이 형성된 포토마스크의 배면을 전체 연마하는 3단계를 포함하여 이루어진다.
상기 1단계는, 기본적으로 투명기판의 전면에 차광패턴 또는 반투과패턴 등의 광학패턴이 구현되는 공정이 완료된 포토마스크의 배면에 스크레치 등의 결함영역을 검사하는 공정에 해당한다(S 1단계). 상기 포토마스크는, 투명기판상에 광투과부와 차광패턴, 반투과패턴이 구비된 구조의 하프톤마스크나, 위상반전패턴이 구비된 위상반전타입의 마스크 등 다양한 포토마스크 전반을 포함하는 개념이다. 즉 포토마스크의 전면에 광학패턴이 구비된 구조의 배면표면에 생긴 스크레치등의 결함영역을 확인하는 공정에 해당한다. 이하에서는 본 발명에 따른 일 적용례로서 투명기판상에 차광패턴 또는 반투과패턴이 구비된 구조의 하프톤 마스크의 결함을 제거하는 것으로 본 발명의 요지를 설명하기로 한다.
광을 차단하는 차광패턴은 Cr을 포함하는 산화물, 질화물 등의 물질이 이용될 수 있으며, 반투과패턴의 경우 광을 1~99%범위에서 일부 투과시킬 수 있는 물질패턴으로 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 2단계는, 상기 포토마스크(110)(의 결함영역이 생긴 배면의 이면인 포토마스크의 전면의 광학패턴이 형성된 영역에 전체적으로 패턴보호막층(110)을 구현하는 단계로 구성될 수 있다(S 2단계).
상기 패턴보호막층(120)은 광학패턴을 보호할 수 있도록 광학패턴의 두께 이상으로 형성됨이 바람직하며, 특히 포토마스크의 제조공정을 그대로 활용할 수 있게 하기 위하여, 감광성물질층으로 형성됨이 바람직하다. 즉 포토레지스트 등의 감광성물질층을 도포하고 경화하여 광학패턴을 보호할 수 있도록 한다. 이는 포토마스크의 광학패턴의 형성공정에서 이용하는 제조설비를 그대로 이용하여 광학패턴 상부에 전체적인 보호막층을 구현하는 공정만 추가하면 되는바, 별도의 설비나 공정라인이 필요없어 공정의 연속성 및 효율성을 높일 수 있게 된다.
이후, 상기 3단계는, 최종 연마장비(P)를 이용하여 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하는 전체연마를 수행하는 공정이 진행된다(S 3단계).
상기 전체연마는 종래의 국부적으로 결함영역만을 미세하게 연마하는 국부연마와는 달리, 연마패드를 구비한 연마기의 정반위에 상기 포토마스크를 올려 놓고, 포토마스크의 배면을 전체적으로 연마하게 된다. 즉, 연마공정은 화학적기계적폴리싱(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 방법을 사용하여 구현될 수 있다.
도시된 이미지를 참조하면, 기본적으로 연마기는 상정반과 하정반을 구비하고, 이들 중 어느 하나에 구비되는 연마패드를 구동하여 연마를 수행하게 되는바, 필연적으로 포토마스크의 광학패턴이 구비된 면은 연마패드가 접촉하는 반대쪽 정반에 접촉하게 되어 광학패턴이 손상되거나 투명기판상에 별도의 스크레치 등이 발생할 우려가 있게 되나, 이러한 문제를 본 발명에서는 감광성물질층을 구비하여 광학패턴 및 투명기판을 보호하게 된다.
이러한 포토마스크의 배면 전체연마 공정은 국부연마로 인해 발생할 수 있는 국부연마영역과 연마되지 않는 부분간의 미세한 조도나 거칠기차이, 두께차이로 발생하는 투과율의 변화를 발생하지 않도록 균일한 두께와 거칠기로 전체적으로 포토마스크의 배면을 0.001~0.003mm 정도 제거하게 되는바, 종래의 국부연마에서 발생하는 문제를 미연에 방지할 수 있게 되며, 투과율의 균일도를 확보할 수 있게 된다.
이후, 포토마스크의 배면에 형성된 본 발명에 따른 감광성 물질층을 박리하게 되면, 리페어 공정이 끝나게 된다. 감광성 물질층의 박리 역시 포토마스크의 생산설비라인을 그대로 이용하게 되는바, 매우 효율적인 공정으로 구현될 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 투명기판
120: 패턴보호막층
130: 상정반
140: 하정반

Claims (5)

  1. 전면에 광학패턴을 구비한 포토마스크의 배면의 결함영역을 검사하는 1단계;
    상기 포토마스크의 전면의 전체 영역에 패턴보호막층을 형성하는 2단계;
    상기 스크레치영역이 형성된 포토마스크의 배면을 전체 연마하는 3단계;
    를 포함하는 포토마스크 배면 리페어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 패턴보호막층의 형성을 감광성 물질층을 도포하고, 경화하여 형성하는 단계인 포토마스크의 배면 리페어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 3단계는,
    포토마스크의 배면을 화학기계적연마(CMP)를 통해서 연마하는 단계인 포토마스크의 배면 리페어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 포토마스크의 전체 연마는,
    전체 포토마스크 두께의 0.001~0.003mm를 감소시키는 단계로 구현하는 포토마스크의 배면 리페어 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3단계 이후에.
    상기 패턴보호막층을 박리하고 상기 포토마스크를 세정하는 4단계를 더 포함하는 포토마스크의 배면 리페어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210132475A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 주식회사 오럼머티리얼 마스크 금속막, 마스크 금속막 지지 템플릿 및 프레임 일체형 마스크

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KR20210132475A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 주식회사 오럼머티리얼 마스크 금속막, 마스크 금속막 지지 템플릿 및 프레임 일체형 마스크

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